网卡原理

网卡概述

网卡要承担串行数据或并行数据间的转换，数据在计算机总想中并行传输，而在网络的物理缆线中以串行的比特流传输。

每个网卡有一个独一无二的MAC地址，一个计算机可以插入多个网卡。

网卡分类

按照网卡支持的计算机种类，主要分为标准以太网卡和PCMCIA网卡

标准以太网卡用于台式计算机联网，而PCMCIA网卡用于笔记本电脑

也有集成在主板上的集成网卡，也有插在USB口上的USB有线网卡

按照速度分类，主要分为10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbpd自适应网卡和1000Mbos网卡四类

按照网卡所支持的总线类型分类，主要可以分为ISA、EISA、PCI等

 

Linux网卡抽象代码

 

 

网卡构造组成

 

主芯片控制器：网卡的主控制芯片是网卡的核心元件，一块网卡性能的好坏和功能的强弱多寡，主要就是看这块芯片的质量。控制器就像一个微型CPU，用来处理网络适配器的核心部分。

包含物理层PHY芯片和数据链路层MAC芯片，MAC芯片读取PHY寄存器来沟通。

MAC芯片要实现MAC子层（介质访问控制）和LLC子层（逻辑链路控制）的功能。MAC从PCI总线接收到IP数据包后，将之拆分并重新打包成最大1518Byte，最小64Byte的帧。其中包括添加头部尾部和检验码的部分。

ARP表在操作系统中存储，windows输入arp -a查看。

PHY芯片，PHY在发送数据的时候，收到MAC过来的数据（对PHY来说，没有帧的概念，都是数据一视同仁），每4bit就增加1bit的检错码，然后把并行数据转化为串行流数据，再按照物理层的编码规则（10Based-T的NRZ编码或100based-T的曼彻斯特编码）把数据编码，再变为模拟型号把数据送出去。收数据的流程反之。

PHY还有个重要的功能就是实现CSMA/CD的部分功能，它可以检测网络上是否有数据在传送。网卡首先监听介质上是否有载波（载波由电压指示），如果有，则认为其他站点正在传送信息，继续监听介质。一旦通信介质在一段时间内是安静的，则开始进行数据帧发送，同时继续监听通信介质，以检测冲突。发送阶段如检测到冲突，则立即停止该次发送，并向介质发送一个阻塞信号，告知其他站点已经发生冲突，从而丢弃那些可能一直在接受的收到损坏的帧数据。接受时，网卡浏览介质上传输的每个帧，如果长度小于64字节就认为是冲突碎片扔掉，如果不是冲突碎片且目的地址是本主机，那么进行完整性检验。

 

BOOTROM槽：BOOTROM插座也就是常说的无盘启动ROM接口，用来通过远程启动服务构造无盘工作站的。BootRom是嵌入处理器芯片内的一小块掩模ROM或写保护闪存。它包含处理器在上电或复位时执行的第一个代码。它可以决定从哪里加载要执行的代码的下一部分以及如何或是是否验证其正确性或有效性。

数据泵：作用一是传输数据；二是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平，还能对设备起到一定的防雷保护作用。

晶振：即石英振荡器，提供基准频率

LED指示灯：用来表示网卡的不同工作状态，例如Link/Act表示连接活动状态，Full表示是否全双工，而Power是电源指示。

网线接口：有线上网用来连接网线

总线接口：用于网卡与电脑连接，金手指状

 

网卡的主要功能

1、将电脑的数据封装为帧，并通过网线（对无线网络来说就是电磁波）将数据发送到网络上去。

2、接受网络上其他设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在的电脑中。

一块网卡包括了OSI模型的两个层，物理层和数据链路层：

物理层定义了数据传送与接受所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。

数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。