Мережні адаптери

Мережний адаптер (Network Іnterface Card, NІС) разом зі своїм драйвером реалізує другий, канальний рівень моделі відкритих систем у кінцевому вузлі мережі —комп'ютері. Більш точно, у мережній операційній системі пари адаптер і драйвер виконують тільки функції фізичного й МАС-рівнів, у той час як LLC-рівень звичайно реалізується модулем операційної системи, єдиним для всіх драйверів і мережних адаптерів.

Мережний адаптер разом із драйвером виконують дві операції: передачу й прийом кадру.

Передача кадру з комп'ютера в кабель складається з перерахованих нижче етапів (деякі можуть бути відсутніми, залежно від прийнятих методів кодування):

• Прийом кадру даних LLC через міжрівневий інтерфейс разом з адресною інформацією МАС-рівня. Звичайна взаємодія між протоколами усередині комп'ютера відбувається через буфери, розташовані в оперативній пам'яті. Дані для передачі в мережу розміщуються в ці буфери протоколами верхніх рівнів, які витягають їх з дискової пам'яті або з файлового кеша за допомогою підсистеми введення/виведення операційної системи.

• Оформлення кадру даних МАС-рівня, у який інкапсулюеться кадр LLC (з відкинутими прапорами 01111110). Заповнення адрес призначення й джерела, обчислення контрольної суми.

• Формування символів кодів при використанні надлишкових кодів типу 4В/5В. Скремблювання кодів для одержання більш рівномірного спектра сигналів. Цей етап використовується не у всіх протоколах — наприклад, технологія Ethernet 10 Мбіт/с обходиться без нього.

• Видача сигналів у кабель відповідно до прийнятого лінійного коду — манчестерсього, NRZІ, MLT-3 і т.п.

Прийом кадру з кабелю в комп'ютер включає наступні дії:

• Прийом з кабелю сигналів, що кодують бітовий потік.

• Виділення сигналів на тлі шуму. Цю операцію можуть виконувати різні спеціалізовані мікросхеми або сигнальні процесори DSP. У результаті в приймачі адаптера утвориться деяка бітова послідовність, з великим ступенем імовірності співпадаюча з тією, котра була послана передавачем.

• Якщо дані перед відправленням у кабель піддавалися скремблюванню, то вони пропускаються через дескремблер, після чого в адаптері відновлюються символи коду, послані передавачем.

• Перевірка контрольної суми кадру. Якщо вона невірна, то кадр відкидається, а через міжурівневый інтерфейс нагору, протоколу LLC передається відповідний код помилки. Якщо контрольна сума вірна, то з МАС-кадру витягається кадр LLC і передається через міжурівневий інтерфейс нагору, протоколу LLC. Кадр LLC міститься в буфер оперативної пам'яті.

Розподіл обов'язків між мережним адаптером і його драйвером стандартами не визначається, тому кожний виробник вирішує це питання самостійно. Звичайно мережні адаптери діляться на адаптери для клієнтських комп'ютерів і адаптери для серверів.

В адаптерах для клієнтських комп'ютерів значна частина роботи перекладається на драйвер, тим самим адаптер виявляється простішим й дешевшим. Недоліком такого підходу є високий ступінь завантаження центрального процесора комп'ютера рутинними роботами з передачі кадрів з оперативної пам'яті комп'ютера в мережу. Центральний процесор змушений займатися цією роботою замість виконання прикладних завдань користувача.

Тому адаптери, призначені для серверів, звичайно забезпечуються власними процесорами, які самостійно виконують більшу частину роботи з передачі кадрів з оперативної пам'яті в мережу й у зворотному напрямку. Прикладом такого адаптера може служити мережний адаптер SMS EtherPower з убудованим процесором Іntel і960.

Залежно від того, який протокол реалізує адаптер, адаптери діляться на Ethernet-адаптери, Token Rіng-адаптери, FDDі-адаптери й т.д. В зв’язку з тим, що протокол Fast Ethernet дозволяє за рахунок процедури автопереговорів автоматично вибрати швидкість роботи мережного адаптера залежно від можливостей концентратора, то багато адаптерів Ethernet сьогодні підтримують дві швидкості роботи й мають у своїй назві приставку 10/100.

Мережний адаптер перед установкою в комп'ютер необхідно конфігурувати. При конфігуруванні адаптера звичайно задаються номер переривання ІRQ, використовуваного адаптером, номер каналу прямого доступу до пам'яті DMA (якщо адаптер підтримує режим DMA) і базова адреса портів введення/виведення.

Якщо мережний адаптер, апаратури комп'ютера й операційна система підтримують стандарт Plug-and-Play, то конфігурування адаптера і його драйвера здійснюється автоматично. У противному випадку потрібно спочатку сконфігурувати мережний адаптер, а потім повторити параметри його конфігурації для драйвера. У загальному випадку, деталі процедури конфігурування мережного адаптера і його драйвера багато в чому залежать від виробника адаптера, а також від можливостей шини, для якої розроблений адаптер.