Сетевые адаптеры. .docx

Сетевые адаптеры.

Компьютеры в сеть подключаются с помощью плат сетевых адаптеров. Плата сетевого адаптера в сочетании                     с             драйвером                      обеспечивает       выполнение    функций протоколов    Канального    уровня,    используемых   компьютером, подключенным к сети, такой как Ethernet или Token Ring, а также части функций Физического уровня. Помимо этого сетевой адаптер устанавливает связь между протоколом Сетевого уровня, который целиком   и    полностью   реализуется   средствами   операционной системы, и сетевой средой передачи данных, в большинстве случаев являющейся кабелем, подсоединенным к адаптеру. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов. Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Последние типы сетевых адаптеров поддерживают технологию Plug and Play (вставляй и работай). Если сетевую карту установить в компьютер, то при первой загрузке система определит тип адаптера и запросит для него драйверы.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

·       скорость передачи;

·       объем буфера для пакета;

·       тип шины;

·       быстродействие шины;

·       совместимость с различными микропроцессорами;

·       использованием прямого доступа к памяти (DMA);

·       адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

·       конструкция разъема.

Сетевой адаптер и его драйвер осуществляют основные функции, необходимые для доступа компьютера к сети. Процесс пересылки данных состоит из следующих шагов (которые, естественно, при получении пакета располагаются в обратном порядке).

5.3.1  Передача данных. Данные, размещенные в  оперативной памяти компьютера, передаются сетевому адаптеру через системную шину. При этом применяется одна из следующих технологий: прямой доступ к памяти (DMA - direct memory access), общая память или программируемый ввод/вывод.

5.3.2          Размещение данных в буфере. Скорость, с которой компьютер обрабатывает информацию, отличается от скорости передачи данных по сети. Как следствие, плата сетевого адаптера содержит буферы памяти, которые используются для накопления и хранения данных с той целью, чтобы эти данные можно было обрабатывать порциями фиксированного объема. Обычная плата адаптера Ethernet имеет буфер размером 4 Кбайта, поделенный на части для передачи и приема, по 2 Кбайта каждая. Платы Token Ring и адаптеры Ethernet высокого класса могут обладать буфером размером 64 Кбайта и более, который может быть разбит на области приема и передачи произвольным образом.

5.3.3           Создание кадра. Сетевой адаптер получает данные, упакованные протоколом Сетевого уровня, и инкапсулирует их в кадр, который включает собственно заголовок Канального уровня и постинформацию. В зависимости от размера пакета и используемого протокола Канального yровня, адаптеру, возможно, также потребуется поделить данные на сегменты соответствующего размера для передачи их в сеть. Кадры Ethernet, например, переносят 1500 байт данных, в то время как кадры Token Ring могут содержать сегменты размером до 4500 байт. Для входящего трафика сетевой адаптер считывает информацию в кадры Канального уровня, проверяет их на наличие ошибок и определяет, должен ли пакет быть передан следующему уровню протокольного стека. Если да, то адаптер удаляет оболочку кадра Канального уровня и передает вложенные данные протоколу Сетевого уровня.

5.4.4.Управление доступом к среде. Сетевой адаптер также несет ответственность за арбитраж доступа системы к общей среде передачи данных, что обеспечивается соответствующим

механизмом управления доступом к среде (MAC, media access control). Нам известно, что необходимо предотвращать передачу данных по сети несколькими системами одновременно, так как бесконтрольная передача может привести к потере данных в результате возникновения коллизии пакетов. Механизм управления доступом к среде — отдельный, наиболее подробно описываемый в руководствах, элемент протокола Канального уровня. Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), применяемый в сетях Ethernet, радикально отличается от аппарата доступа с передачей маркера, поддерживаемого сетями Token Ring, но основные функции этих механизмов, в конечном счете, одни и те же. (Для входящего трафика нет необходимости в использовании механизма управления доступом к среде.)

5.4.5                       Параллельное/последовательное              преобразование. Системная шина, соединяющая сетевой адаптер и массив основной памяти компьютера, осуществляет обмен данными в параллель — по 16 или 32 бита одновременно, в то время как адаптер передает и принимает данные из сети последовательно — по одному биту. Сетевой адаптер отвечает за размещение получаемых параллельно данных в своем буфере и преобразование этих данных в последовательный поток битов для последующей передачи через сетевую среду. Для данных, получаемых из сети, описанный процесс носит обратный характер.

5.4.6    Кодирование/декодирование данных. Компьютер работает с данными в двоичной форме, поэтому, прежде чем они смогут быть переданы по сети, их необходимо закодировать способом, подходящим для сетевой среды передачи данных, а входящие сигналы должны быть, соответственно, декодированы при приеме. Рассматриваемый и следующий шаг являются процессами Физического уровня, реализуемыми непосредственно сетевым адаптером. Для медного кабеля данные переводятся в электрические импульсы, для оптоволоконной линии — преобразуются в световые импульсы. Другие среды передачи могут использовать радиоволны, инфракрасное излучение или иные технологии. Схема кодирования определяется задействуемым протоколом Канального уровня. Например, в Ethernet применяется манчестерская перекодировка, а в сетях Token Ring — разностное манчестерское кодирование.

5.4.7       Прием/передача данных. На этом шаге сетевой адаптер усиливает сигнал до подходящей амплитуды и посылает закодированные им данные через сетевую среду. Это — чисто физический процесс, целиком и полностью зависящий от природы сигнала, используемого сетевой средой.

Платы сетевого адаптера используют различные шины компьютера. Характеристики этих шин и соответствующие им пропускные способности приведены в табл.5.1.

Таблица 5.1. Типы, разрядность и быстродействие шин ПК