网卡是什么?有哪些功能与分类

2020-05-22 17:45:23 嵌入式开发中心 56

   网卡是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。由于其拥有MAC地址,因此属于OSI模型的第2层。它使得用户可以通过电缆或无线相互连接。每一个网卡都有一个被称为MAC地址的独一无二的48位串行号,它被写在卡上的一块ROM中。在网络上的每一个计算机都必须拥有一个独一无二的MAC地址。没有任何两块被生产出来的网卡拥有同样的地址。这是因为电气电子工程师协会(IEEE)负责为网络接口控制器(网卡)销售商分配唯一的MAC地址。

概述

     网卡上面装有处理器和存储器(包括RAMROM)。网卡和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式进行的。而网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。因此,网卡的一个重要功能就是要进行串行/并行转换。由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同,因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。
    网卡以前是作为扩展卡插到计算机总线上的,但是由于其价格低廉而且以太网标准普遍存在,大部分新的计算机都在主板上集成了网络接口。这些主板或是在主板芯片中集成了以太网的功能,或是使用一块通过PCI (或者更新的PCI-Express总线)连接到主板上的廉价网卡。除非需要多接口或者使用其它种类的网络,否则不再需要一块独立的网卡。甚至更新的主板可能含有内置的双网络(以太网)接口。
      在安装网卡时必须将管理网卡的设备驱动程序安装在计算机的操作系统中。这个驱动程序以后就会告诉网卡,应当从存储器的什么位置上将局域网传送过来的数据块存储下来。网卡还要能够实现以太网协议。
       网卡并不是独立的自治单元,因为网卡本身不带电源而是必须使用所插入的计算机的电源,并受该计算机的控制。因此网卡可看成为一个半自治的单元。当网卡收到一个有差错的帧时,它就将这个帧丢弃而不必通知它所插入的计算机。当网卡收到一个正确的帧时,它就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层。当计算机要发送一个IP数据包时,它就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送到局域网。
     随着集成度的不断提高,网卡上的芯片的个数不断的减少,虽然各个厂家生产的网卡种类繁多,但其功能大同小异。

主要功能

1、数据的封装与解封

发送时将上一层传递来的数据加上首部和尾部,成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部,然后送交上一层
2、链路管理
  主要是通过CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection ,带冲突检测的载波监听多路访问)协议来实现
3、数据编码与译码
  即曼彻斯特编码与译码。其中曼彻斯特码,又称数字双向码、分相码或相位编码(PE),是一种常用的的二元码线路编码方式之一,被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。

分类
    根据网卡所支持的物理层标准与主机接口的不同,网卡可以分为不同的类型,如以太网卡和令牌环网卡等。根据网卡与主板上总线的连接方式、网卡的传输速率和网卡与传输介质连接的接口的不同,网卡分为不同的类型。
双网卡切换
  为了使2块网卡实现高效双冗余备份,必须保证这2块网卡具有相同的物理地址和IP地址这样 对于上层应用系统而言,系统中呈现单网卡的特征;反之,当系统中一块网卡切换到另一块网卡工作时,如果IP地址发生变化,则系统无法正常接收和发送数据。
 互联网卡
  目前运营商与互联网公司的合作模式,主要有两种。一是免流量系列,主要集中在互联网客户端、视频、直播等产品中,用户可以享受到费用低廉的流量资费或定向免流量服务;二是用于交易支付平台的补贴型流量卡,即完成每笔订单后可获得流量。
有线网卡
  光纤网卡,指的是光纤以太网适配器,简称光纤网卡,学名Fiber Ethernet Adapter.传输输的是以太网通信协议,一般通过光纤线缆与光纤以太网交换机连接。
无线网卡
  无线网卡用于连接无线网络,就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网(WLAN),与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份,只可惜速度太慢。无线网卡是终端无线网络的设备,是无线局域网的无线覆盖下通过无线连接网络进行上网使用的无线终端设备。
虚拟网卡
  随着嵌入式设备对网络需求的增长,物联网技术通过传 感器获取大量数据,这些数据通过嵌入式网关进行处理,这就涉及到各种网络通信算法。但是通常嵌入式软硬件开发时间是不均衡的。






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