Мережева карта
Мережева карта або мережевий адаптер - це плата розширення, що вставляється в роз'єм материнської плати (main board) комп'ютера. Також існують мережеві адаптери стандарту PCMCIA для нотебуков (notebook), вони вставляються в спеціальний роз'єм в корпусі нотебука. Або інтегровані на материнській платі комп'ютера, вони підключаються з будь-якої локальної шині. З'явилися Ethernet мережеві карти, підключені через USB (Universal Serial Bus) порту комп'ютера.
Призначення і види мережного адаптера
Мережева карта або мережевий адаптер виступає в якості фізичного інтерфейсу між комп'ютером і середовищем передачі.
Плати мережевого адаптера приєднуються до всіх мережних комп'ютерів і серверів. До відповідного роз'єму плати підключається мережевий кабель.
Мережева карта - це плата розширення, що вставляється в роз'єм материнської плати (main board) комп'ютера (вставляється в слоти розширення). Існують мережеві адаптери для нотебуков (notebook), вони вставляються в спеціальний роз'єм в корпусі нотебука. Також існують мережеві адаптери, інтегровані на материнській платі комп'ютера, Ethernet мережеві адаптери підключаються до USB (Universal Serial Bus) порту комп'ютера і дозволяють підключатися до мережі без розтину корпусу комп'ютера.
Функції мережевого адаптера
Підготовка даних, що надходять від комп'ютера, до передачі з мережевого кабелю.
Передача даних іншого комп'ютера.
Управління потоком даних між комп'ютером і середовищем передачі.
Прийом даних з кабелю і переведення у форму, зрозумілу центральному процесору комп'ютера.
Плата мережного адаптера складається з апаратної частини і вбудованих програм, записаних у ПЗП. Ці програми реалізують функції підрівня "управління логічного зв'язком" і "управління доступом до середовища", "канального" рівня моделі OSI.
Підготовка даних
Плата мережного адаптера приймає паралельні дані з шини і організовує їх для послідовної передачі. Цей процес завершується перекладом цифрових даних комп'ютера в електричні або оптичні сигнали, що передаються по кабелю (або радіосигнал). Відповідає за це перетворення спеціальний пристрій - трансивер (приймально-передавач).
Назва "Transceiver" походить від англійських слів transmiter (передавач) і receiver (приймач). Трансивер дозволяє станції передавати в і отримувати із загальної мережевого середовища передачі. Існують внутрішні трансивери, вбудовані в схему мережевого адаптера і окремі зовнішні трансивери через AUI-кабель.
Приклад зовнішнього трансивера для тонкого коаксіалу
Шина комп'ютера передає дані з пам'яті ПК, і якщо вони надходять швидше, ніж їх здатна передати плата, то вони тимчасово поміщаються в буфер мережевого адаптера.
Передача і керування даними
Перед тим як надіслати дані в мережу мережевий адаптер проводить електронний діалог з приймаючою платою, під час якого визначається:
Максимальний розмір блоку переданих даних.
Інтервал між передачами блоків даних.
Інтервал, протягом якого необхідно надіслати підтвердження.
Обсяг даних, який може прийняти плата без переповнення буферу.
Швидкість передачі.
Якщо більш складна і швидка плата взаємодіє із застарілою, то сучасна плата підлаштовується під застарілу.
Мережеві плати характеризуються своєю
Розрядністю: 8 біт (найстаріші), 16 біт і 32 біта. Слід очікувати появи 64 біт мережевих карт (якщо їх вже не випустили).
Шиною даних, по якій йде обмін інформацією між материнською платою і мережевою картою: ISA, EISA, VL-Bus, PCI та ін
Мікросхемою контролера або чіпом (Chip, chipset), на якому дана плата виготовлена. І який визначає тип використовуваного сумісного драйвера і майже все інше: розрядність, тип шини і т.д.
Підтримуваної мережевим середовищем передачі (network media), тобто встановленими на карті роз'ємами для підключення до певного мережевого кабелю. BNC для мереж на коаксіальному кабелі, rJ45 для мереж на кручений парі або гніздо для підключення до волоконної оптики.
Швидкістю роботи: Ethernet 10Mbit та / або Fast Ethernet 100Mbit, Gigabit Ethernet 1000Base-Т.
MAC-адресою
Для визначення точки призначення пакетів (frames) у мережі Ethernet використовується MAC-адресу. Це унікальний серійний номер присвоюється кожному мережевому пристрою Ethernet для ідентифікації його в мережі. MAC-адреса присвоюється адаптера його виробником, але може бути змінений за допомогою програми. Робити це не рекомендується (тільки у разі виявлення двох пристроїв в мережі з одним MAC-адресою). При роботі мережеві адаптери переглядають весь проходить мережевий трафік і шукають у кожному пакеті свій MAC-адресу. Якщо такий знаходиться, то устройсва (адаптер) декодує цей пакет. Існують також спеціальні способи по розсилці пакетів всіх пристроїв мережі одночасно (broadcasting). MAC-адреса має довжину 6 байт і звичайно записується у шестнадцетірічном вигляді, наприклад 12:34:56:78:90: AB
Двокрапки можуть бути і відсутніми, але їх наявність робить число більш читабельним. Кожен виробник присвоює адреси з належного йому діапазону адрес. Перші три байти адреси визначають виробника.
При виборі мережного адаптера слід взяти до уваги такі міркування.
Тип шини даних, встановленої у вашому комп'ютері (ISA, VESA, PCI або який-небудь ще). Старі комп'ютери 286, 386 містять тільки ISA, відповідно і карту ви можете встановити лише на шині ISA. 486 - ISA і VESA або ISA і PCI (хоча існують плати підтримують всі три ISA, VESA і PCI). Довідатися про це можна подивившись в описі або подивившись на саму материнську плату, після того як відкриєте корпус комп'ютера. Ви можете встановити мережеву карту в будь-який відповідний вільний роз'єм. Pentium, Pentium Pro, Pentium-2 і їм подібні використовують ISA і PCI шини даних, причому шина ISA - для сумісності зі старими картами. Є ще одне досить вагоме міркування - шина ISA, швидше за все поступово буде витіснена шиною PCI. Але станеться це, напевно, через пару років, коли ваш адаптер, напевно, дешевше буде здати в музей.
Тип мережі до якої ви будете підключатися. Якщо, наприклад, ви будете підключатися до мережі на коаксіальному кабелі (10Base-2, "тонкий" Ethernet), то вам потрібна мережна карта з відповідним роз'ємом (BNC).
Його вартість, враховуючи, що ціна на саме передове комп'ютерне обладнання падає дуже швидко. А вийти з ладу мережева карта, за несприятливих обставин, може дуже легко незалежно від того, скільки грошей ви за неї заплатили.
Ще треба враховувати підтримку вашого адаптера різними операційними системами.
У разі сумісних, наприклад, з NE2000 ISA адаптерів проблем, звичайно, не виникає, ви просто вказуєте "NE2000 Compatible" не замислюючись яка фірма його зробила.
Існує ще цілий ряд адаптерів, підтримка яких забезпечена практично у всіх операційних системах. Для того, щоб перевірити які мережеві карти підтримує ваша ОС треба подивитися в "Compatibility List". Часто в такому списку зазначений чіп, котрий підтримується, тобто якщо купується мережевий адаптер зроблений на основі цієї мікросхеми, то все буде працювати.
Від використання деяких мережевих карт доводиться відмовлятися, тому що ніхто не хоче випустити драйвер саме для цієї картки, саме для цієї операційної системи. Тут все дуже схоже на використання принтера, якщо драйвер під вашу ОС є - його можна купувати, якщо драйвера немає - сподіватися нема на що. Правда якщо ви завжди користуєтеся windows, проблем з пошуком драйверів, зазвичай, не виникає.
Види мережевих карт
Мережева карта ISA
Мережева карта комбінована (BNC + rJ45), шина ISA Одночасне використання двох роз'ємів неприпустимо.
1 - Гніздо під виту пару (rJ-45) 2 - Гніздо для коаксіального дроти (BNC) 3 - Шина даних ISA 4 - Панелька під мікросхему BootrOM 5 - Мікросхема контролера плати (Chip або Chipset)
BootrOM
Мікросхема ПЗП "BootrOM" призначена для завантаження операційної системи комп'ютера не з локального диска, а з сервера мережі. Таким чином можна використовувати комп'ютер зовсім не має встановлених дисків і дисководів.
Іноді це корисно з точки зору безпеки (не принести, не віднести), іноді з точки зору економії. Для установки BootrOM на мережевої карти передбачена панелька під Dip корпус. Мікросхема завантаження повинна відповідати мережевої карти.
Мережеві карти PCI UTP rJ-45
32-х розрядні мережеві адаптери. Якщо є підтримка PCI BUS-Mastering (PCI-Bus-Master-Mode), то це дозволяє зменшити навантаження на процесор.
1 - Гніздо під виту пару (rJ-45) 3 - Шина даних PCI 4 - Панелька під мікросхему BootrOM 5 - Мікросхема контролера плати
Установка мережевої карти
Мережева карта вставляється у відповідний роз'єм шини даних, розташований на материнській платі.
Якщо мережева карта призначена для шини даних ISA, то вставляти треба в будь-який вільний роз'єм ISA.
Якщо мережева карта призначена для шини даних PCI, то вставляти треба в будь-який вільний роз'єм PCI.
Роз'єм ISA - 16bit
Роз'єм PCI
У комп'ютері
Конфігурування мережевої плати
Для нормальної роботи кожної мережевої плати їй необхідні адресу введення-виведення (In / Out port) і номер переривання (IrQ).
Конфігурування мережевої плати полягає в налагодженні її на вільні адресу і переривання, які потім будуть використовуватися операційною системою. Адреса (i / o port) і переривання (IrQ) для кожної мережевої плати має бути своє, відмінне від інших пристроїв комп'ютера. Сучасні сетевай карти, що підтримують технологію Plug-n-play самі виконують цю операцію, для всіх інших необхідно самим виконати її.
Пошук незайнятих адреси і переривання залежить від вашого знання апаратної частини комп'ютера або програмного забезпечення на ньому встановленого.
Настройка мережевих карт
Установка мережевий карта ISA plug'n'play
Деякі старі комп'ютери (486,386,286) не підтримують технологію plug'n'play. Може також бути відсутнім драйвер, що підтримує plug'n'play для вашої операційної системи. У цьому випадку необхідно за допомогою програми настроювання параметрів мережевої карти відключити в ній цю функцію. І надалі налаштовувати мережеву карту за допомогою програми. Теоретично, при включенні комп'ютера BIOS повинен сам вказати мережевої карти вільні номер переривання і адреса введення-виведення. Але на практиці дуже часто трапляються помилки, що призводять до конфліктів між мережевою картою і іншими пристроями. Існує три підходи при встановленні мережевих карт plug'n'play.
Встановлювати мережеву карту, повністю покладаючись на технологію plug'n'play. Якщо відбудеться яка-небудь проблема, то скористатися одним з нижченаведених способів:
Змінюючи налаштування BIOS, пов'язані з призначенням переривань різних слотів шини PCI, а також ISA пристроїв, залишити вільним переривання, яке і буде призначено мережному адаптеру. Якщо ж і цей спосіб не призвів до позитивного результату, тоді скористайтеся наступним пунктом.
За допомогою програми налаштування вашого мережевого адаптера відключити, якщо це взагалі можливо, функцію plug'n'play адаптера. І надалі встановлювати його, як адаптер з software конфігуруванням.
Конфігурування (налагодження) мережевої карти за допомогою спеціальної утиліти (програми)
Для налаштування мережевої карти на потрібну адресу і переривання необхідно користуватися тією програмою налаштування, яка поставлялася разом з платою.
Якщо програма, що поставляється разом з платою за якихось причин відсутній, можна спробувати знайти мережеву плату з точно таким же типом мікросхеми контролера і скористатися програмою налаштування від неї.
Більша частина програм розраховані для роботи в DOS (тому що вони вимагають прямого доступу до пристрою), вам буде потрібно завантажити комп'ютер з допомогою цієї операційної системи або в режимі MS-DOS для Win95.
Запущена програма конфігурації показує поточні налаштування мережевої карти і дозволяє змінити їх у разі конфліктів з іншим обладнанням. Також дозволяє перевірити роботу мережевої карти за допомогою тестів.
Тести бувають внутрішні і зовнішні. При внутрішніх (internal або self) тестах програма тестує наявність помилок регістрів всередині плати. При зовнішніх (external) тестах, карта посилає пакети в мережу і слухає відповіді з мережі. Таким чином, запустивши зовнішній тест на двох різних машинах, можна перевірити работоспобность мережевого сегменту. Треба відзначити, що деякі програми автоматично завершують роботу зовнішніх тестів через невеликий проміжок часу (~ 1 хв) і цього проміжку не вистачає, щоб добігти до іншої машини і запустити на ній тест. Складається неправильне враження, що є якась несправність.
Часто для запуску зовнішніх тестів на одній мережевої карти треба вказати, що вона виступає в якості сервера (server), а на іншій - клієнта (client)
Для деяких мережевих карт потрібно вказувати тип використовуваного роз'єму (port або media type) BNC, UTP (RJ-45) або AUI вручну. Краще всього записати внесені зміни (на папірець), щоб не забути.
В кінці роботи програма запитає вас про необхідність запису нових значень у перезаписувану ПЗУ (EPROM), це треба обов'язково зробити.
Втрачені програми налаштування можна спробувати знайти в інтернеті на сайті виробника або на сайтах архівів.
Конфігурування (налагодження) мережевої карти за допомогою перемичок
На платі мережевої карти розташовуються штирі контактів і перемички, переставлення яких і відбувається налаштування мережевої плати на потрібну адресу і переривання. Опис правильного положення перемичок має бути в інструкції або нанесено на плату. Треба зазначити, що бувають випадки розбіжності інструкції, що додається і малюнка на платі, в цьому випадку треба користуватися описом, наведеним на платі. Переставляти перемички найзручніше пінцетом на вийнятої з комп'ютера платі.
В описах на перемички можливі наступні позначення: JP1 - група контактів (штирьков) номер один (роз'єм номер один), штирьков в роз'ємі може бути два або більше (три, чотири і тд.).
ON або EN або Enable, що позначає замкнути. Вам необхідно одягнути перемичку на штирі відповідного роз'єму.
OFF або DIS або Disable - розімкнути. Треба зняти премичку або переконатися, контакти не замкнуті.
1-2 що позначає: замкнути штирі 1 і 2, можуть бути й інші номери, відповідно. На схемі повинен бути зазначений перший контакт, від якого ведеться відлік.
Наприклад "2-3". Зазвичай контакти розташовуються в один ряд, але зрідка буває, що в кілька рядів
А також буває:
Boot Rom - використовувати мікросхему завантаження чи ні. Якщо ви не користуєтеся цією мікросхемою, то ставитиметься до положення Off або Disable.
Вам необхідно виставити потрібне переривання і потрібну адресу.
Якщо необхідно залишити роз'єм в розімкнутому стані, не викидайте перемичку, але залиште її одягненою на який-небудь один контакт, раптом вона вам ще знадобиться.
Ще 10 - 15 років тому ніхто не бачив принципової різниці між мережевими адаптерами, які встановлюють у сервери і в робочі станції. Хіба що в шинній архітектурі: у найбільш потужних серверах зазвичай використовувалася шина EISA. Проте з часом змінилася роль мереж: із засобу поділу ресурсів вони перетворюються на основний елемент корпоративних інформаційних систем. Дискові підсистеми робочих станцій стають настільки ємними, що проблема дефіциту дискової пам'яті втрачає гостроти. Парадигма поділу дискового простору змінюється парадигмою поділу обчислювальних ресурсів, і відповідно до неї файл-сервери витісняються серверами додатків. Потужність багатопроцесорних серверів додатків з оперативною пам'яттю, об'єм якої досягає декількох гігабайт, стає порівнянної з потужністю суперкомп'ютерів, і на перший план поступово виходять мережеві карти, які для ефективної роботи поділюваних бізнес-програм слід забезпечувати надійне підключення до мережі і високу пропускну здатність. У відповідь на проблему, що виникла індустрія починає розробляти окремий клас мережевих карт з розширеними функціями, спеціально призначених для установки в високопродуктивні сервери.
Вимоги до серверних мережевих карт
Безумовно, вимоги до мережевих карт залежать від того, які функції виконують сервери, в які вони встановлюються. З цієї точки зору останні можуть бути віднесені до трьох категорій.
Сервери-десктопи. У секторі SOHO в мережах, звичайно рідко перевищують 10 станцій, часто в якості сервера виступає звичайний десктоп. Як правило, він використовується як файл-і принт-сервер, на ньому можуть функціонувати невелика база даних, бухгалтерські програми, зберігатися архіви. Такі сервери не застосовуються для бізнес-критичних додатків, і з запитами користувачів цілком справляється традиційна PCI-карта 10/100 Ethernet.
LAN-сервери. Сервери цього класу встановлюються у досить великі локальні мережі, які можуть налічувати 200 - 300 робочих станцій. Вони виконують набагато ширший спектр функцій, до числа яких можуть входити служби поділу файлів і друку, межсерверние комунікації, електронна пошта, сервіси Internet / intranet. Вимоги до мережевих картах для таких серверів більш високі, так як вони вже можуть впливати на продуктивність останніх.
Суперсервери. Це потужні, як правило, багатопроцесорні, добре масштабовані комп'ютери, на яких виконуються ресурсомісткі програми, які відіграють істотну роль у бізнес-процесах підприємств. Вони обслуговують тисячі користувачів. Мережеві карти для суперсервером повинні мати настільки широкими можливостями, що їх можна розглядати як своєрідні мережеві процесори.
У підсумку, до серверних мережевих карт пред'являються наступні вимоги. Вони повинні:
підтримувати багатокористувацьку многозадачную операційне середовище і бути оптимізованими щодо виконання транзакцій "мережа Ethernet - шина PCI";
підтримувати дуплексний режим передачі і забезпечувати високу пропускну здатність за допомогою ефективного управління трафіком, що носять непередбачуваний характер;
надавати високу щільність портів, підтримувати різноманіття фізичних середовищ передачі і автоматичну конфігурацію;
володіти високим рівнем надійності, бути стійкими до збоїв і надавати широкі можливості для управління і моніторингу своєї роботи.
Ці вимоги повинні забезпечуватися трьома структурними рівнями карти, а саме, мікросхемних, конструктивним і програмним.
Для підвищення продуктивності карт якомога більше логіки намагаються перенести на рівень мікросхем. Якщо раніше вони (карти), як правило, перетворювали дані в сигнали для передачі у відповідній фізичної середовищі, то зараз виконують багато функцій, були прерогативою процесора. Будучи задатчика шини, вони управляють шинними транзакціями, буферизує трафік, підтримують декілька стандартів Ethernet, обробляють мережеві протоколи, такі, як TCP / IP, UDP / IP. На чіпи покладається підтримка напівдуплексного та дуплексного режимів передачі і відпрацювання автоузгодження для технологій 10/100 Ethernet. Апаратно виконуються також повторна передача пакетів, управління колізіями і т. п. Більшість сучасних серверних мережевих карт підтримують стандарт PCI 2.0 (64-розрядна шина, частота 66 MHz).
Перейдемо до конструктивного рівня. Один із методів підвищення продуктивності сервера полягає в тому, щоб під'єднати до нього якомога більше сегментів мережі. Цього можна досягти двома способами: або встановити кілька мережевих карт, або збільшити число портів на картах. Другий спосіб більш привабливий, оскільки кількість слотів розширення і переривань обмежена. Так як сервери зазвичай працюють у режимі non-stop, бажано, щоб мережеві карти підтримували режим оперативної заміни і здатність перенаправляти трафік при виході з ладу однієї з карт.
Вбудоване програмне забезпечення наближає серверні мережеві карти до спеціалізованих комунікаційним процесорам. Воно може поліпшити продуктивність системи в цілому, значно розширити функції управління та моніторингу, забезпечити конфігураційну гнучкість. Можливість угруповання портів в один логічний канал підвищує не тільки пропускну здатність каналу, але і його надійність. Угруповання портів може поєднуватися з балансуванням навантаження. Підтримка стандарту SNMP поряд зі збором критичних даних про функціонування мережевої карти надає потужний інструмент для управління мережевою інфраструктурою. Мабуть, у майбутньому мережеві карти будуть грати помітну роль в управлінні трафіком і реалізації політик.
Функціональні характеристики
Дуже часто функціональність сервера оцінюється швидкодією процесора і співвідношенням ціна / продуктивність. Однак оскільки сервери сьогодні стали ключовим елементом практично скрізь, де використовуються IT-технології, то, мабуть, при їх виборі потрібно слідувати словами "ми за ціною не постоїмо". У ситуації, коли простий або навіть недостатня продуктивність сервера виливається у величезні втрати, нижченаведені критерії при виборі мережевих карт стають більш важливими, ніж їх ціна.
Масштабованість. Тут слід враховувати два аспекти. Перший - це збільшення кількості підключених робочих станцій із забезпеченням кожному користувачеві достатньої смуги пропускання. Цього можна досягти, використовуючи багатопортовий карти або / і шляхом встановлення додаткових карт в сервер. Другий аспект - збільшення продуктивності мережі в цілому. Найбільш простим способом тут є перехід на високошвидкісні мережеві технології.
Керованість. Зі збільшенням масштабу мереж на перший план виходить їх керованість. За допомогою ефективного адміністрування можна підвищити утилізацію ресурсів, домогтися прийнятної якості сервісів, уникнути простоїв. І істотний внесок тут можуть внести мережеві карти. Вони повинні забезпечувати можливість віддаленого доступу з використанням стандартних протоколів, мати і надавати дані з MIB (Management Information Base) для здійснення моніторингу та управління.
Доступність. Ця характеристика визначається як відсоток часу, протягом якого система або компонент надає передбачений рівень обслуговування. Високий ступінь доступності - це ключова характеристика серверної мережевої карти. Стандартним методом забезпечення постійної доступності є установка надлишкових карт, що перебувають в режимі "гарячого резерву", а також використання технологій угруповання каналів і балансування навантаження.
Продуктивність. Продуктивність мережевих карт традиційно визначається такими характеристиками, як пропускна здатність і ступінь утилізації процесора. Однак для серверних мережевих карт, що працюють в багатокористувацької середовищі, оцінити продуктивність складніше через їх розширеної функціональності. Наприклад, групування портів створює ефект підвищеної продуктивності. Важко також визначити ступінь утилізації шини PCI.
Вище перераховані вимоги і наведені основні функціональні характеристики серверних мережевих карт, які повинні бути враховані в першу чергу. Зі зростанням мереж і обчислювальних можливостей серверів мережеві карти можуть стати елементом, що перешкоджає досягненню високої продуктивності системи в цілому. Тому при проектуванні сучасних мереж вони ні в якому разі не повинні розглядатися як другорядні компоненти.