網(wǎng)卡組成及工作原理

1、網(wǎng)卡組成及原理一 認(rèn)識(shí)網(wǎng)卡網(wǎng)卡充當(dāng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)纜線之間的物理接口或連線將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電或光信號(hào),稱為nic（ network interface card ）。數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)總線中傳輸是并行方式即數(shù)據(jù)是肩并肩傳輸?shù)?，而在網(wǎng)絡(luò)的物理纜線中說數(shù)據(jù)以串行的比特流方式傳輸?shù)?，網(wǎng)卡承擔(dān)串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)卡在發(fā)送數(shù)據(jù)前要同接收網(wǎng)卡進(jìn)行對(duì)話以確定最大可發(fā)送數(shù)據(jù)的大小、發(fā)送的數(shù)據(jù)量的大小、兩次發(fā)送數(shù)據(jù)間的間隔、等待確認(rèn)的時(shí)間、每個(gè)網(wǎng)卡在溢出前所能承受的最大數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取＞W(wǎng)卡工作在osi的最后兩層，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號(hào)、線路狀態(tài)、時(shí)鐘基

2、準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，并向數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)接口。物理層的芯片稱之為PHY。數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、傳送控制、向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口等功能。以太網(wǎng)卡中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片稱之為MAC控制器。很多網(wǎng)卡的這兩個(gè)部分是做到一起的。他們之間的關(guān)系是pci總線接mac總線，mac接phy，phy接網(wǎng)線（當(dāng)然也不是直接接上的，還有一個(gè)變壓裝置）。二 工作原理以太網(wǎng)卡中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片一般簡(jiǎn)稱之為MAC控制器，物理層的芯片我們簡(jiǎn)稱之為PHY。許多網(wǎng)卡的芯片把MAC和PHY的功能做到了一顆芯片中，比如Intel 82559網(wǎng)卡的和3COM 3C905網(wǎng)卡。但是MAC和PHY的

3、機(jī)制還是單獨(dú)存在的，只是外觀的表現(xiàn)形式是一顆單芯片。當(dāng)然也有很多網(wǎng)卡的MAC和PHY是分開做的，比如D-LINK的DFE-530TX等。1 數(shù)據(jù)鏈路層MAC控制器首先我們來說說以太網(wǎng)卡的MAC芯片的功能。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層其實(shí)包含MAC（介質(zhì)訪問控制）子層和LLC（邏輯鏈路控制）子層。一塊以太網(wǎng)卡MAC芯片的作用不但要實(shí)現(xiàn)MAC子層和LLC子層的功能，還要提供符合規(guī)范的PCI界面以實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的數(shù)據(jù)交換。MAC從PCI總線收到IP數(shù)據(jù)包（或者其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的數(shù)據(jù)包）后，將之拆分并重新打包成最大1518Byte，最小64Byte的幀。這個(gè)幀里面包括了目標(biāo)MAC地址、自己的源MAC地址和數(shù)據(jù)包里面的協(xié)

4、議類型（比如IP數(shù)據(jù)包的類型用80表示）。最后還有一個(gè)DWORD(4Byte)的CRC碼?？墒悄繕?biāo)的MAC地址是哪里來的呢？這牽扯到一個(gè)ARP協(xié)議（介乎于網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)協(xié)議）。第一次傳送某個(gè)目的IP地址的數(shù)據(jù)的時(shí)候，先會(huì)發(fā)出一個(gè)ARP包，其MAC的目標(biāo)地址是廣播地址，里面說到："誰是xxx.xxx.xxx.xxx這個(gè)IP地址的主人？"因?yàn)槭菑V播包，所有這個(gè)局域網(wǎng)的主機(jī)都收到了這個(gè)ARP請(qǐng)求。收到請(qǐng)求的主機(jī)將這個(gè)IP地址和自己的相比較，如果不相同就不予理會(huì)，如果相同就發(fā)出ARP響應(yīng)包。這個(gè)IP地址的主機(jī)收到這個(gè)ARP請(qǐng)求包后回復(fù)的ARP響應(yīng)里說到："我是這

5、個(gè)IP地址的主人"。這個(gè)包里面就包括了他的MAC地址。以后的給這個(gè)IP地址的幀的目標(biāo)MAC地址就被確定了。（其它的協(xié)議如IPX/SPX也有相應(yīng)的協(xié)議完成這些操作。）IP地址和MAC地址之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系保存在主機(jī)系統(tǒng)里面，叫做ARP表，由驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)完成。在Microsoft的系統(tǒng)里面可以用 arp -a 的命令查看ARP表。收到數(shù)據(jù)幀的時(shí)候也是一樣，做完CRC以后，如果沒有CRC效驗(yàn)錯(cuò)誤，就把幀頭去掉，把數(shù)據(jù)包拿出來通過標(biāo)準(zhǔn)的借口傳遞給驅(qū)動(dòng)和上層的協(xié)議客棧，最終正確的達(dá)到我們的應(yīng)用程序。還有一些控制幀，例如流控幀也需要MAC直接識(shí)別并執(zhí)行相應(yīng)的行為。以太網(wǎng)MAC芯片的一端接計(jì)算機(jī)

6、PCI總線，另外一端就接到PHY芯片上。以太網(wǎng)的物理層又包括MII/GMII（介質(zhì)獨(dú)立接口）子層、PCS（物理編碼子層）、PMA（物理介質(zhì)附加）子層、PMD（物理介質(zhì)相關(guān)）子層、MDI子層。而PHY芯片是實(shí)現(xiàn)物理層的重要功能器件之一，實(shí)現(xiàn)了前面物理層的所有的子層的功能。2 物理層PHYPHY在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，收到MAC過來的數(shù)據(jù)（對(duì)PHY來說，沒有幀的概念，對(duì)它來說，都是數(shù)據(jù)而不管什么地址，數(shù)據(jù)還是CRC），每4bit就增加1bit的檢錯(cuò)碼，然后把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)，再按照物理層的編碼規(guī)則（10Based-T的NRZ編碼或100based-T的曼徹斯特編碼）把數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)槟M信號(hào)把數(shù)

7、據(jù)送出去。（注：關(guān)于網(wǎng)線上數(shù)據(jù)是數(shù)字的還是模擬的比較不容易理解清楚。最后我再說）收數(shù)據(jù)時(shí)的流程反之。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，PHY還有個(gè)重要的功能就是實(shí)現(xiàn)CSMA/CD的部分功能，它可以檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上是否有數(shù)據(jù)在傳送。網(wǎng)卡首先偵聽介質(zhì)上是否有載波（載波由電壓指示），如果有，則認(rèn)為其他站點(diǎn)正在傳送信息，繼續(xù)偵聽介質(zhì)。一旦通信介質(zhì)在一定時(shí)間段內(nèi)（稱為幀間縫隙IFG= 9.6微秒）是安靜的，即沒有被其他站點(diǎn)占用，則開始進(jìn)行幀數(shù)據(jù)發(fā)送，同時(shí)繼續(xù)偵聽通信介質(zhì)，以檢測(cè)沖突。在發(fā)送數(shù)據(jù)期間，如果檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止該次發(fā)送，并向介質(zhì)發(fā)送一個(gè)“阻塞”信號(hào)，告知其他站點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生沖突，從而丟棄那些可能一直在接收的受到損壞的幀

8、數(shù)據(jù)，并等待一段隨機(jī)時(shí)間（CSMA/CD 確定等待時(shí)間的算法是二進(jìn)制指數(shù)退避算法）。在等待一段隨機(jī)時(shí)間后，再進(jìn)行新的發(fā)送。如果重傳多次后（大于16次）仍發(fā)生沖突，就放棄發(fā)送。接收時(shí)，網(wǎng)卡瀏覽介質(zhì)上傳輸?shù)拿總€(gè)幀，如果其長(zhǎng)度小于64字節(jié)，則認(rèn)為是沖突碎片。如果接收到的幀不是沖突碎片且目的地址是本地地址，則對(duì)幀進(jìn)行完整性校驗(yàn)，如果幀長(zhǎng)度大于1518字節(jié)（稱為超長(zhǎng)幀，可能由錯(cuò)誤的LAN驅(qū)動(dòng)程序或干擾造成）或未能通過CRC校驗(yàn)，則認(rèn)為該幀發(fā)生了畸變。通過校驗(yàn)的幀被認(rèn)為是有效的，網(wǎng)卡將它接收下來進(jìn)行本地處理 許多網(wǎng)友在接入Internt寬帶時(shí)，喜歡使用"搶線"強(qiáng)的網(wǎng)卡，就是因?yàn)椴煌腜

9、HY碰撞后計(jì)算隨機(jī)時(shí)間的方法設(shè)計(jì)上不同，使得有些網(wǎng)卡比較"占便宜"。不過，搶線只對(duì)廣播域的網(wǎng)絡(luò)而言的，對(duì)于交換網(wǎng)絡(luò)和ADSL這樣點(diǎn)到點(diǎn)連接到局端設(shè)備的接入方式?jīng)]什么意義。而且"搶線"也只是相對(duì)而言的，不會(huì)有質(zhì)的變化。3 關(guān)于網(wǎng)絡(luò)間的沖突現(xiàn)在交換機(jī)的普及使得交換網(wǎng)絡(luò)的普及，使得沖突域網(wǎng)絡(luò)少了很多，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。但是如果用HUB，或者共享帶寬接入Internet的時(shí)候還是屬于沖突域網(wǎng)絡(luò)，有沖突碰撞的。交換機(jī)和HUB最大的區(qū)別就是：一個(gè)是構(gòu)建點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)交換設(shè)備，一個(gè)是構(gòu)建沖突域網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)互連設(shè)備。我們的PHY還提供了和對(duì)端設(shè)備連接的重要功能

10、并通過LED燈顯示出自己目前的連接的狀態(tài)和工作狀態(tài)讓我們知道。當(dāng)我們給網(wǎng)卡接入網(wǎng)線的時(shí)候，PHY不斷發(fā)出的脈沖信號(hào)檢測(cè)到對(duì)端有設(shè)備，它們通過標(biāo)準(zhǔn)的"語言"交流，互相協(xié)商并卻定連接速度、雙工模式、是否采用流控等。通常情況下，協(xié)商的結(jié)果是兩個(gè)設(shè)備中能同時(shí)支持的最大速度和最好的雙工模式。這個(gè)技術(shù)被稱為Auto Negotiation或者NWAY，它們是一個(gè)意思-自動(dòng)協(xié)商。4 PHY的輸出部分現(xiàn)在來了解PHY的輸出后面部分。一顆CMOS制程的芯片工作的時(shí)候產(chǎn)生的信號(hào)電平總是大于0V的（這取決于芯片的制程和設(shè)計(jì)需求），但是這樣的信號(hào)送到100米甚至更長(zhǎng)的地方會(huì)有很大的直流分量的損失。

11、而且如果外部網(wǎng)現(xiàn)直接和芯片相連的話，電磁感應(yīng)（打雷）和靜電，很容易造成芯片的損壞。再就是設(shè)備接地方法不同，電網(wǎng)環(huán)境不同會(huì)導(dǎo)致雙方的0V電平不一致，這樣信號(hào)從A傳到B，由于A設(shè)備的0V電平和B點(diǎn)的0V電平不一樣，這樣會(huì)導(dǎo)致很大的電流從電勢(shì)高的設(shè)備流向電勢(shì)低的設(shè)備。我們?nèi)绾谓鉀Q這個(gè)問題呢？這時(shí)就出現(xiàn)了Transformer（隔離變壓器）這個(gè)器件。它把PHY送出來的差分信號(hào)用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號(hào)，并且通過電磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換耦合到連接網(wǎng)線的另外一端。這樣不但使網(wǎng)線和PHY之間沒有物理上的連接而換傳遞了信號(hào)，隔斷了信號(hào)中的直流分量，還可以在不同0V電平的設(shè)備中傳送數(shù)據(jù)。隔離變壓器本身就是設(shè)計(jì)為耐2

12、KV3KV的電壓的。也起到了防雷感應(yīng)（我個(gè)人認(rèn)為這里用防雷擊不合適）保護(hù)的作用。有些朋友的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在雷雨天氣時(shí)容易被燒壞，大都是PCB設(shè)計(jì)不合理造成的，而且大都燒毀了設(shè)備的接口，很少有芯片被燒毀的，就是隔離變壓器起到了保護(hù)作用。5 關(guān)于傳輸介質(zhì)隔離變壓器本身是個(gè)被動(dòng)元件，只是把PHY的信號(hào)耦合了到網(wǎng)線上，并沒有起到功率放大的作用。那么一張網(wǎng)卡信號(hào)的傳輸?shù)淖铋L(zhǎng)距離是誰決定的呢？一張網(wǎng)卡的傳輸最大距離和與對(duì)端設(shè)備連接的兼容性主要是PHY決定的。但是可以將信號(hào)送的超過100米的PHY其輸出的功率也比較大，更容易產(chǎn)生EMI的問題。這時(shí)候就需要合適的Transformer與之配合。作PHY的老大公司Ma

13、rvell的PHY，常?？梢詡魉?80200米的距離，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過IEEE的100米的標(biāo)準(zhǔn)。RJ-45的接頭實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)卡和網(wǎng)線的連接。它里面有8個(gè)銅片可以和網(wǎng)線中的4對(duì)雙絞（8根）線對(duì)應(yīng)連接。其中100M的網(wǎng)絡(luò)中1、2是傳送數(shù)據(jù)的，3、6是接收數(shù)據(jù)的。1、2之間是一對(duì)差分信號(hào)，也就是說它們的波形一樣，但是相位相差180度，同一時(shí)刻的電壓幅度互為正負(fù)。這樣的信號(hào)可以傳遞的更遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。同樣的，3、6也一樣是差分信號(hào)。網(wǎng)線中的8根線，每?jī)筛ぴ谝黄鸪蔀橐粚?duì)。我們制作網(wǎng)線的時(shí)候，一定要注意要讓1、2在其中的一對(duì)，3、6在一對(duì)。否則長(zhǎng)距離情況下使用這根網(wǎng)線的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致無法連接或連接很不穩(wěn)定?，F(xiàn)在新的P

14、HY支持AUTO MDI-X功能(也需要Transformer支持)。它可以實(shí)現(xiàn)RJ-45接口的1、2上的傳送信號(hào)線和3、6上的接收信號(hào)線的功能自動(dòng)互相交換。有的PHY甚至支持一對(duì)線中的正信號(hào)和負(fù)信號(hào)的功能自動(dòng)交換。這樣我們就不必為了到底連接某個(gè)設(shè)備需要使用直通網(wǎng)線還是交叉網(wǎng)線而費(fèi)心了。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在交換機(jī)和SOHO路由器上。在1000Basd-T網(wǎng)絡(luò)中，其中最普遍的一種傳輸方式是使用網(wǎng)線中所有的4對(duì)雙絞線，其中增加了4、5和7、8來共同傳送接收數(shù)據(jù)。由于1000Based-T網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范包含了AUTO MDI-X功能，因此不能嚴(yán)格確定它們的傳出或接收的關(guān)系，要看雙方的具體的協(xié)商結(jié)果

15、。6 PHY和MAC之間如何進(jìn)行溝通下面繼續(xù)讓我們來關(guān)心一下PHY和MAC之間是如何傳送數(shù)據(jù)和相互溝通的。通過IEEE定義的標(biāo)準(zhǔn)的MII/GigaMII（Media Independed Interfade，介質(zhì)獨(dú)立界面）界面連接MAC和PHY。這個(gè)界面是IEEE定義的。MII界面?zhèn)鬟f了網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的控制。而MAC對(duì)PHY的工作狀態(tài)的確定和對(duì)PHY的控制則是使用SMI（Serial Management Interface）界面通過讀寫PHY的寄存器來完成的。PHY里面的部分寄存器也是IEEE定義的，這樣PHY把自己的目前的狀態(tài)反映到寄存器里面，MAC通過SMI總線不斷的讀取PHY的狀

16、態(tài)寄存器以得知目前PHY的狀態(tài)，例如連接速度，雙工的能力等。當(dāng)然也可以通過SMI設(shè)置PHY的寄存器達(dá)到控制的目的，例如流控的打開關(guān)閉，自協(xié)商模式還是強(qiáng)制模式等。我們看到了，不論是物理連接的MII界面和SMI總線還是PHY的狀態(tài)寄存器和控制寄存器都是有IEEE的規(guī)范的，因此不同公司的MAC和PHY一樣可以協(xié)調(diào)工作。當(dāng)然為了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驅(qū)動(dòng)需要做相應(yīng)的修改。7 網(wǎng)卡的供電最后就是電源部分了。大多數(shù)網(wǎng)卡現(xiàn)在都使用3.3V或更低的電壓。有的是雙電壓的。因此需要電源轉(zhuǎn)換電路。而且網(wǎng)卡為了實(shí)現(xiàn)Wake on line功能，必須保證全部的PHY和MAC的極少一部分始終處于有電的

17、狀態(tài)，這需要把主板上的5V Standby電壓轉(zhuǎn)換為PHY工作電壓的電路。在主機(jī)開機(jī)后，PHY的工作電壓應(yīng)該被從5V轉(zhuǎn)出來的電壓替代以節(jié)省5V Standby的消耗。（許多劣質(zhì)網(wǎng)卡沒有這么做）。有Wake on line功能的網(wǎng)卡一般還有一個(gè)WOL的接口。那是因?yàn)镻CI2.1以前沒有PCI設(shè)備喚醒主機(jī)的功能，所以需要著一根線通過主板上的WOL的接口連到南橋里面以實(shí)現(xiàn)WOL的功能。新的主板合網(wǎng)卡一般支持PCI2.2/2.3，擴(kuò)展了PME#信號(hào)功能，不需要那個(gè)接口而通過PCI總線就可以實(shí)現(xiàn)喚醒功能。8 網(wǎng)卡構(gòu)造（網(wǎng)卡組成）網(wǎng)卡包括硬件和固件程序（只讀存儲(chǔ)器中的軟件例程），該固件程序?qū)崿F(xiàn)邏輯鏈路控制

18、和媒體訪問控制的功能網(wǎng)卡包括硬件和固件程序（只讀存儲(chǔ)器中的軟件例程），該固件程序?qū)崿F(xiàn)邏輯鏈路控制和媒體訪問控制的功能，還記錄唯一的硬件地址即 mac地址，網(wǎng)卡上一般有緩存。網(wǎng)卡須分配中斷irq及基本i/o端口地址，同時(shí)還須設(shè)置基本內(nèi)存地址（base memory address）和收發(fā)器（transceiver）網(wǎng)卡的控制芯片是網(wǎng)卡中最重要元件，是網(wǎng)卡的控制中心，有如電腦的cpu，控制著整個(gè)網(wǎng)卡的工作，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的的傳送和連接時(shí)的信號(hào)偵測(cè)。早期的10/100m的雙速網(wǎng)卡會(huì)采用兩個(gè)控制芯片（單元）分別用來控制兩個(gè)不同速率環(huán)境下的運(yùn)算，而目前較先進(jìn)的產(chǎn)品通常只有一個(gè)芯片控制兩種速度。l 晶體震蕩器負(fù)

19、責(zé)產(chǎn)生網(wǎng)卡所有芯片的運(yùn)算時(shí)鐘，其原理就象主板上的晶體震蕩器一樣，通常網(wǎng)卡是使用20或25hz的晶體震蕩器。l boot rom插槽如無特殊要求網(wǎng)卡中的這個(gè)插槽處在空置狀態(tài)。一般是和boot rom芯片搭配使用，其主要作用是引導(dǎo)電腦通過服務(wù)器引導(dǎo)進(jìn)入win9x。l boot rom就是啟動(dòng)芯片，讓電腦可以在不具備硬盤、軟驅(qū)和光驅(qū)的情況下，直接通過服務(wù)器開機(jī)，成為一個(gè)無硬盤無軟驅(qū)的工作站。沒有軟驅(qū)就無法將資料輸出，這樣也可以達(dá)到資料保密的功能。同時(shí)，還可以節(jié)省下購(gòu)買這些電腦部件的費(fèi)用。既然無盤，一些引導(dǎo)用必需用到的程序和協(xié)議棧就放到里面了，例如RPL、PXE等。實(shí)際上它就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI ROM

20、。所以才會(huì)有一些硬盤寫保護(hù)卡可以通過燒寫網(wǎng)卡的BootRom來實(shí)現(xiàn)。其實(shí)PCI設(shè)備的ROM是可以放到主板BIOS里面的。啟動(dòng)電腦的時(shí)候一樣可以檢測(cè)到這個(gè)ROM并且正確識(shí)別它是什么設(shè)備的。AGP在配置上和PCI很多地方一樣，所以很多顯卡的BIOS也可以放到主板BIOS里面。這就是為什么板載的網(wǎng)卡我們從來沒有看到過BOOTROM的原因。在使用boot rom時(shí)要注意自己使用何種網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，通常有boot rom for nt，boot rom for unix，boot rom for netware等，boot rom啟動(dòng)芯片要自行購(gòu)買。Eeprom從前的老式網(wǎng)卡都要靠設(shè)置跳線或是dip開關(guān)來

21、設(shè)定irq、dma和i/o port等值，而現(xiàn)在的網(wǎng)卡則都使用軟件設(shè)定，幾乎看不見跳線的存在。EEPROM芯片通常是一顆93C46，里面記錄了網(wǎng)卡芯片的供應(yīng)商ID、子系統(tǒng)供應(yīng)商ID、網(wǎng)卡的MAC地址、網(wǎng)卡的一些配置，如SMI總線上PHY的地址，BOOTROM的容量，是否啟用BOOTROM引導(dǎo)系統(tǒng)等東西，通過它來自動(dòng)設(shè)置網(wǎng)卡。l 內(nèi)接式轉(zhuǎn)換器只要有bnc接頭的網(wǎng)卡都會(huì)有這個(gè)芯片，并緊鄰在bnc接頭旁，它的功能是在網(wǎng)卡和bnc接頭之間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，讓網(wǎng)卡能通過它從bnc接頭送出或接收資料。l rj-45和bnc接頭rj-45是采用雙絞線作為傳輸媒介的一種網(wǎng)卡接口，在100mbps網(wǎng)中最常應(yīng)用。bn

22、c是采用細(xì)同軸電纜作為傳輸媒介信號(hào)指示燈在網(wǎng)卡后方會(huì)有二到三個(gè)不等的信號(hào)燈，其作用是顯示目前網(wǎng)絡(luò)的連線狀態(tài)，通常具有tx和rx兩個(gè)信息。tx代表正在送出資料，rx代表正在接收資料，若看到兩個(gè)燈同時(shí)亮則代表目前是處于全雙工的運(yùn)作狀態(tài)，也可由此來辨別全雙工的網(wǎng)卡是否處于全雙工的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中（見上圖兩個(gè)接口的中間部分）。也有部分低速網(wǎng)卡只用一個(gè)燈來表示信號(hào)，通過不同的燈光變換來表示網(wǎng)絡(luò)是否導(dǎo)通。9 網(wǎng)卡的分類l 以頻寬區(qū)分網(wǎng)卡種類目前的以太網(wǎng)卡分為 10mbps、100mbps和1000 mbps三種頻寬，目前常見的三種架構(gòu)有10baset、100basetx與base2，前兩者是以rj-45雙絞線為

23、傳輸媒介，頻寬分別有 10mbps和100mbps。而雙絞線又分為category 1至category 5五種規(guī)格，分別有不同的用途以及頻寬，category通常簡(jiǎn)稱cat，只要使用cat5規(guī)格的雙絞線皆可用于10/100mbps頻寬的網(wǎng)卡上。而 10base2架構(gòu)則是使用細(xì)同軸電纜作為傳輸媒介，頻寬只有10mbps。這里提到的頻寬10或100mbps是指網(wǎng)卡上的最大傳送頻寬，而頻寬并不等于網(wǎng)絡(luò)上實(shí)際的傳送速度，實(shí)際速度要考慮到傳送的距離，線路的品質(zhì)，和網(wǎng)絡(luò)上是否擁擠等因素，這里所談的bps指的是每秒傳送的bit（1個(gè)byte=8 個(gè)bit）。而100mbps則稱為高速以太網(wǎng)卡（fast e

24、thernet），多為pci接口。因?yàn)槠渌俣瓤欤壳靶陆ǖ木钟蚓W(wǎng)絡(luò)絕已大多數(shù)已采用100mbps的傳輸頻寬，已有漸漸取代10mbps網(wǎng)卡的趨勢(shì)。當(dāng)前市面上的pci網(wǎng)卡多具有10/100mbps自動(dòng)切換的功能，會(huì)根據(jù)所在的網(wǎng)絡(luò)連線環(huán)境來自動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)速度。1000mbps以太網(wǎng)卡多用于交換機(jī)或交換機(jī)與服務(wù)器之間的高速鏈路或backbonel 以接口類型區(qū)分網(wǎng)卡種類以接口類型來分，網(wǎng)卡目前使用較普遍的是isa接口、pci接口、usb接口和筆記本電腦專用的pcmcia接口?，F(xiàn)在的isa接口的網(wǎng)卡均采用16bit的總線寬度，其特性是采用 programmed i/o的模式傳送資料，傳送數(shù)據(jù)時(shí)必須通過cp

25、u在i/o上開出一個(gè)小窗口，作為網(wǎng)卡與pc之間的溝通管道,需要占用較高的cpu使用率，在傳送大量數(shù)據(jù)時(shí)效率較差。pci接口的網(wǎng)卡則采用32bit的總線頻寬，采用bus master的數(shù)據(jù)傳送方式，傳送數(shù)據(jù)是由網(wǎng)卡上的控制芯片來控制，不必通過i/o端口和cpu，可大幅降低cpu的占用率，目前產(chǎn)品多為 10/100mbps雙速自動(dòng)偵測(cè)切換網(wǎng)卡。l 以全雙工/半雙工來區(qū)分網(wǎng)卡種類網(wǎng)絡(luò)有半雙工（half duplex）與全雙工（full duplex）之分，半雙工網(wǎng)卡無法同一時(shí)間內(nèi)完成接收與傳送數(shù)據(jù)的動(dòng)作，如10base2使用細(xì)同軸電纜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是半雙工網(wǎng)絡(luò)，同一時(shí)間內(nèi)只能進(jìn)行傳送或接收數(shù)據(jù)的工作，

26、效率較低。要使用全雙工的網(wǎng)絡(luò)就必須要使用雙絞線作為傳輸線才能達(dá)到，并且也要搭配使用全雙工的集線器，要使用10base或 100basetx的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)卡當(dāng)然也要是全雙工的產(chǎn)品l 以網(wǎng)絡(luò)物理纜線接頭區(qū)分網(wǎng)卡目前網(wǎng)卡常用的網(wǎng)線接頭有rj-45與bnc兩種，有的網(wǎng)卡同時(shí)具有兩種接頭，可適用于兩種網(wǎng)絡(luò)線，但無法兩個(gè)接頭同時(shí)使用。另外還有光纖接口的網(wǎng)卡，通常帶寬在1000 mbps。l 其他功能wol有些網(wǎng)卡會(huì)有wol的功能，wol網(wǎng)絡(luò)開機(jī)的功能（wake on lan）。它可由另外一臺(tái)電腦，使用軟件制作特殊格式的信息包發(fā)送至一臺(tái)裝有具wol功能網(wǎng)卡的電腦，而該網(wǎng)卡接收到這些特殊格式的信息包后，就會(huì)命

27、令電腦打開電源，目前已有越來越多的網(wǎng)卡支持網(wǎng)絡(luò)開機(jī)的功能。l 其它網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈锢砻浇樯线€有無線網(wǎng)卡，利用2.4ghz的無線電波來傳輸數(shù)據(jù)。目前ieee有兩種規(guī)范802.11和802.11b，最高傳輸速率分別為2m和11m，接口有pci、usb和pcmcia幾種。10 網(wǎng)卡測(cè)試技術(shù)l 基于操作系統(tǒng)的測(cè)試網(wǎng)卡一個(gè)重要的性能是看其是否支持多種網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，比較流行的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有windowsnt、unix（linux、freebsd、sco、 solaris、hp厎）、novell、dec等。同時(shí)網(wǎng)卡應(yīng)能夠支持多種的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如tcp/ip、ipx/spx、apple、netbeui 等。l

28、 基于主機(jī)的兼容性測(cè)試硬件上的兼容性也是非常重要的一個(gè)方面，尤其在筆記本電腦上兼容性問題比較突出，根據(jù)本人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，甚至某些名牌的網(wǎng)卡在一些筆記本電腦上也存在較為嚴(yán)重的兼容性問題。在服務(wù)器或臺(tái)式電腦方面這些問題不常出現(xiàn)。l 網(wǎng)卡傳輸速率測(cè)試（數(shù)據(jù)吞吐量）測(cè)試網(wǎng)卡的傳輸速率一般有硬件和軟件兩種方法，硬件是利用一些專用的儀器如網(wǎng)絡(luò)分析儀、smartbits smartcards等其他一些設(shè)備，利用icmp echo請(qǐng)求和udp數(shù)據(jù)包來檢測(cè)數(shù)據(jù)流量。通常測(cè)試的項(xiàng)目有以下幾方面：l autonegotiation test測(cè)試網(wǎng)卡速率、全雙工/半雙工和流控協(xié)商。協(xié)商決定著是否通過“暫停楨pause

29、frame”來允許流量控制。l arp test測(cè)試網(wǎng)卡是否能對(duì)arp請(qǐng)求做出正確回應(yīng)及是否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)應(yīng)答。這個(gè)時(shí)間由測(cè)試者進(jìn)行設(shè)置。l error test測(cè)試網(wǎng)卡處理錯(cuò)誤frame的能力，通常在較低的傳輸速率下進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試（0.5%傳輸速率），有以下幾個(gè)方面的測(cè)試：網(wǎng)卡接收正確的frame，作出處理。網(wǎng)卡接收到存在crc校驗(yàn)錯(cuò)的frame，網(wǎng)卡將其丟棄。網(wǎng)卡接收到傳輸順序錯(cuò)誤的frame，網(wǎng)卡將其丟棄。網(wǎng)卡接收到含有少量錯(cuò)誤bits的frame，網(wǎng)卡應(yīng)全部接收并處理。網(wǎng)卡接收到超小frame，網(wǎng)卡應(yīng)將其丟棄。網(wǎng)卡接收到超長(zhǎng)frame，網(wǎng)卡應(yīng)將其丟棄。l packets loss test

30、rfc規(guī)定測(cè)試網(wǎng)卡在各種傳輸帶寬利用率下的處理frame的能力，從初始化數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鬏斔俾实牟粩嘧兓恢钡絺鬏斀Y(jié)束，檢查frame的丟失情況。l throughput test數(shù)據(jù)吞吐量的測(cè)試也是rfc規(guī)定的一項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容，測(cè)試的結(jié)果反映出傳輸?shù)淖畲髱挼睦寐?，每秒處理的frame和每秒處理的bits數(shù)量。l back-to-back test同樣此項(xiàng)測(cè)試也為rfc-2544的規(guī)定，測(cè)試在一個(gè)設(shè)定的最大傳輸速率下網(wǎng)卡可處理的并發(fā)frame的數(shù)量。最終反映出在不丟失數(shù)據(jù)包的情況下可并發(fā)傳輸?shù)淖畲骹rame數(shù)量。利用軟件測(cè)試通常是利用zd的netbench來測(cè)試，一般只利用其測(cè)試網(wǎng)卡的最大傳輸速率。測(cè)試時(shí)要組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一臺(tái)windowsnt server服務(wù)器，若干個(gè)windows9x或windowsnt station客戶端，傳輸大容量的文件如100mbps，測(cè)試的結(jié)果將反映出網(wǎng)卡的最大傳輸速率。另一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目是測(cè)試網(wǎng)卡對(duì)較小的數(shù)據(jù)包請(qǐng)求的回應(yīng)能力，這里有必要討論一下tcp/ip的ping命令的機(jī)制。ping是利用發(fā)送和接收icmp echo報(bào)文，來檢測(cè)鏈路狀態(tài)和協(xié)議設(shè)置。數(shù)據(jù)鏈路層封