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网卡
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网卡

网卡是安装电脑必需的硬件,它工作于链路层,是连接计算机与传输物质的接口。网卡除了能实现局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

经验文章 概述

  网卡是工作在链路层的网络组件,是局域网中连接计算机和传输介质的接口,不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

  简介

  计算机与外界局域网的连接是通过主机箱内插入一块网络接口板(或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡)。网络接口板又称为通信适配器或网络适配器(network adapter)或网络接口卡NIC(Network Interface Card),但是更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。

  功能详解

  网卡上面装有处理器和存储器(包括RAM和ROM)。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。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[1] 。

  主要功能

  1、数据的封装与解封发送时将上一层交下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CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ,带冲突检测的载波监听多路访问)协议的实现3、编码与译码即曼彻斯特编码与译码。

  属性设置

  一般设置网卡属性设置步骤如下:1)将"本地连接 2"改名为"控制网 A",用于连接过程控制网 A 网,其属性设置如下:IP 地址:128.128.1.X(X 为操作节点地址限定范围内的值),其它如 DNS、WINS 等设置为默认。2)将"本地连接 3"改名为"控制网 B",用于连接过程控制网 B 网,其属性设置如下:IP 地址:128.128.2.X(X 为操作节点地址限定范围内的值),其它同上。3)将"本地连接"改名为"操作网",用于连接操作网,其属性设置如下:IP 地址:128.128.5.X(X 为操作节点地址限定范围内的值),其它同上。在设置完本地连接的属性后,需检查网卡是否工作正常,即依次将各网卡连接到网络中,检查该网卡是否工作正常。[2]

  高级设置通过高级网卡选项可以提升网络性能:有效利用CPU:巨型帧vs.卸载功能如果服务器性能低下,那么可能是由于网络负载较大。标准的以太网数据包大小为1542个字节,大多数文件被拆分为成百上千甚至上百万个数据包或者帧。这些小的数据包通过网络传输,和众多节点共享网络带宽,但是数据帧的发送与接收会带来CPU开销。大多数网卡支持巨型帧,这意味着能够处理高达9000字节的数据包或者帧。巨型帧在每个数据包中包括更多的数据,因此网络中需要传输的数据包数量就变小了。吞吐量提升意味着开销——数据包头与其他数据包内容——以及CPU开销减少了。巨型帧肯定存在缺点。管理员必须对网络中的所有节点进行配置才能支持巨型帧的传输。巨型帧并不是IEEE标准的一部分,因此不同的网卡配置的巨型帧大小有所不同。为了在节点之间高效传输巨型帧要做一些实验。更大的数据包可能会增加某些负载的延迟,因为其他节点要等更长的时间才能使用带宽,请求与发送被丢弃或者被破坏的数据包也需要花更长的时间。IT专业人员可能放弃巨型帧而使用具有LSO以及LRO功能的网卡。LSO和LRO允许CPU通过网卡传输更多数量的数据,而且基本上与巨型帧提供了相同的CPU性能。通行能力:可调整的帧间距vs.以太网升级以太网在每发送一个数据包后都要等一段时间,这称之为帧间距。这为其他网络节点占用带宽并发送数据包提供了机会。帧间距等于发送96个数据位的时间。例如,1Gb以太网使用标准的0.096ms的帧间距,10Gb以太网的帧间距为0.0096ms。利用这一固定的数据包传输之间的间距并非总是有效而且在网络负载较大的情况下可能会降低网络性能。支持自适应帧间距的网卡能够基于网络负载动态调整帧间距,这有可能提升网络性能。除非接近网络带宽,否则调整帧间距通常不会提升网络性能。全方位的网络性能基准测试能够展现网络使用模式。如果以太网连接频繁达到带宽上限,那么升级到速度更快的以太网或者使用网卡绑定而非调整帧间距将能够提升网络性能。限制CPU中断,提升CPU性能当数据包在网络中传输时,网卡会产生CPU中断。以太网速度越快,CPU中断的频率也就越高,CPU必须更多地关注网络驱动器以及其他处理数据包的软件。如果流量起伏不定,CPU性能可能会变得不稳定。支持人为中断节流的网卡能够减少CPU中断频率,将CPU从无限的网卡中断中解放出来,很可能能够提升CPU性能。中断限制越多并不一定越好。过高的中断限制可能会降低CPU的响应能力;CPU将需要花更长的时间来处理所有正在产生的中断。当高速小数据包近乎实时地到达时,限制中断将会降低性能。在多种模式下对网络以及CPU性能进行测试直到能够建立起充分的系统响应能力,产生平滑的CPU中断。还可以考虑支持TCP/IP卸载功能的网卡。这些网卡能够在线处理众多CPU密集型工作任务,同时减少对CPU的中断请求。优先处理对时间敏感的数据类型:启用包标记对事件敏感的数据类型比如VoIP或者视频通常按照高优先级流量对待,但是网络对所有数据包一视同仁。采用数据包标记,被标记的数据包能够被分到操作系统设置的流量队列中,在处理其他低优先级的数据包之前先处理高优先级的VoIP以及视频数据包。包标记有助于QoS战略,而且是很多VLAN部署的一个必要组成部分。如果网络性能低于已定义的基准,可以对网卡进行调整,务必对服务器以及网卡进行基准测试后再对配置进行更改。这些推荐的网卡调整不会带来显著的性能提升,但是也不受预算的限制。随时间变化评估并观察网络性能,检查任何意想不到的后果,比如提升了某个工作负载性能却降低了其他工作负载的性能。[3]

  鉴别方法

  下面就为大家介绍一下一款优质网卡应该具备的条件:(1)采用喷锡板优质网卡的电路板一般采用喷锡板,网卡板材为白色,而劣质网卡为黄色。(2)采用优质的主控制芯片主控制芯片是网卡上最重要的部件,它往往决定了网卡性能的优劣,所以优质网卡所采用的主控制芯片应该是市场上的成熟产品。市面上很多劣质网卡为了降低成本而采用版本较老的主控制芯片,这无疑给网卡的性能打了一个折扣。(3)大部分采用SMT贴片式元件优质网卡除电解电容以及高压瓷片电容以外,其它阻容器件大部分采用比插件更加可靠和稳定的SMT贴片式元件。劣质网卡则大部分采用插件,这使网卡的散热性和稳定性都不够好。(4)镀钛金的金手指优质网卡的金手指选用镀钛金制作,既增大了自身的抗干扰能力又减少了对其他设备的干扰,同时金手指的节点处为圆弧形设计。而劣质网卡大多采用非镀钛金,节点也为直角转折,影响了信号传输的性能。

  选购指南

  在组装时是否能正确选用、连接和设置网卡,往往是能否正确连通网络的前提和必要条件。一般来说,在选购网卡时要考虑以下因素:网络类型比较流行的有以太网,令牌环网,FDDI网等,选择时应根据网络的类型来选择相对应的网卡。传输速率应根据服务器或工作站的带宽需求并结合物理传输介质所能提供的最大传输速率来选择网卡的传输速率。以以太网为例,可选择的速率就有10Mbps,10/100Mbps,1000Mbps,甚至10Gbps等多种,但不是速率越高就越合适。例如,为连接在只具备100M传输速度的双绞线上的计算机配置1000M的网卡就是一种浪费,因为其至多也只能实现100M的传输速率。总线类型计算机中常见的总线插槽类型有:ISA、EISA、VESA、PCI 和PCMCIA等。在服务器上通常使用PCI或EISA总线的智能型网卡,工作站则采用可用PCI或ISA总线的普通网卡,在笔记本电脑则用PCMCIA总线的网卡或采用并行接口的便携式网卡。PC机基本上已不再支持ISA连接,所以当为自己的PC机购买网卡时,千万不要选购已经过时的ISA网卡,而应当选购PCI网卡。网卡支持的电缆接口网卡最终是要与网络进行连接,所以也就必须有一个接口使网线通过它与其它计算机网络设备连接起来。不同的网络接口适用于不同的网络类型,常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境,提供了两种或多种类型的接口,如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。

  接口(a)RJ-45接口:这是最为常见的一种网卡,也是应用最广的一种接口类型网卡,这主要得益于双绞线以太网应用的普及。因为这种RJ-45接口类型的网卡就是应用于以双绞线为传输介质的以太网中,它的接口类似于常见的电话接口RJ-11,但RJ-45是8芯线,而电话线的接口是4芯的,通常只接2芯线(ISDN的电话线接4芯线)。在网卡上还自带两个状态指示灯,通过这两个指示灯颜色可初步判断网卡的工作状态。(b)BNC接口:这种接口网卡对应用于用细同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中,这种接口类型的网卡较少见,主要因为用细同轴电缆作为传输介质的网络就比较少。(c)AUI接口:这种接口类型的网卡对应用于以粗同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中,这种接口类型的网卡更是很少见。(d)FDDI接口:这种接口的网卡是适应于FDDI(光纤分布数据接口)网络中,这种网络具有100Mbps的带宽,但它所使用的传输介质是光纤,所以这种FDDI接口网卡的接口也是光纤接口的。随着快速以太网的出现,它的速度优越性已不复存在,但它须采用昂贵的光纤作为传输介质的缺点并没有改变,所以也非常少见。(e)ATM接口:这种接口类型的网卡是应用于ATM(异步传输模式)光纤(或双绞线)网络中。它能提供物理的传输速度达155Mbps价格与品牌不同速率、不同品牌的网卡价格差别较大。


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