网卡的功能

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网卡工作原理

网卡的主要工作原理:发送数据时,计算机把要传输的数据并行写到网卡的缓存,网卡对要

传输的数据进编码(10M以太网使用曼切斯特码,100M以太网使用差分曼切斯特码),串行发

到传输介质上.接收数据时,那么相反。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络节点地

址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM〔只读存储芯片〕中的，我们把它叫做MAC地

址〔物理地址〕，且保证绝对不会重复。MAC为48bit,前24比特由IEEE分配,是需要钱买

的,后24bit由网卡生产厂家自行分配.

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我们日常使用的网卡都是以太网网卡。目前网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10／

100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。如果只是作为一般用途，如日常办公等，比拟适

合使用10M网卡和10／100M自适应网卡两种。如果应用于效劳器等产品领域，就要选

择千兆级的网卡。

一、网卡的主要特点

网卡(NetworkInterfaceCard，简称NIC)，也称网络适配器，是电脑与局域网相互

连接的设备。无论是普通电脑还是高端效劳器，只要连接到局域网，就都需要安装一块网卡。

如果有必要，一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。

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电脑之间在进展相互通讯时，数据不是以流而是以帧的方式进展传输的。我们可以把帧看做

是一种数据包，在数据包中不仅包含有数据信息，而且还包含有数据的发送地、接收地信息

和数据的校验信息。一块网卡包括OSI模型的两个层――物理层和数据链路层。物理层定

义了数据传送与接收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。数据链路层那么提供寻址机构、数据帧的构建、数据过失检

查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。Echo应答协议

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网卡的功能主要有两个:一是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;二是接收网络上其它设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，

发送到所在的电脑中。网卡能接收所有在网络上传输的信号，但正常情况下只承受发送到该

电脑的帧和播送帧，将其余的帧丢弃。然后，传送到系统CPU做进一步处理。当电脑发送

数据时，网卡等待适宜的时间将分组插入到数据流中。接收系统通知电脑消息是否完整地到

达，如果出现问题，将要求对方重新发送。

注：CSMA/CD〔带有冲突检测的载波侦听多路访问〕，〔CarrierSenMultipleAccess/CollisionDetec

t〕参考?网络协议仿真教学系统〔通用版〕课件.chm?－>MAC第一页，以及动画。

总结：网卡是工作在物理层和数据链路层的设备。它的主要作用1是封装以太网帧，2是进

展数据编码。它发送帧的时候，采用CSMA/CD协议；接收帧的时候读取目的地址，假设

与本网卡的MAC地址一样，那么接收，否那么丢弃。

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二、图解网卡

以最常见的PCI接口的网卡为例，一块网卡主要由PCB线路板、主芯片、数据汞、金手指(总

线插槽接口)、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ45接口、指示灯、固定片等等，以及一

些二极管、电阻电容等组成。下面我们就来分别了解一下其中主要部件。

注：以下有兴趣的自学。

主芯片

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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。以常见的Realtek公司推出的RTL8139C和RTL8139D为例，二者首先

在封装上略有不同，前者是128pinQFP/LQFP而后者为100pin，其次在搭配的EEPRO

M上，8139C比后者多出了对93c56的支持，而8139D是93C46。但是在功能方面，8

139D更强一些，它多提供了对PCIMulti-function和PCI-bridgeI/F的支持，PCIMul

ti-function允许把RTL8139D芯片和其他的功能芯片(如硬件调制解调芯片)设计在同块PC

B板上协同工作来做成不同种类的多功能卡，在其中8139起的作用是区分LAN信号还是P

CI总线信号的作用;8139D还增强了电源管理功能。

如果按网卡主芯片的速度来划分，常见的10/100M自适应网卡芯片有Realtek8139

系列/810X系列、VIAVT610*系列、Intel82550PM/82559系列、Broad44xx系列、3

3C920系列、DaviDM9102、MxicMX98715等等。

常见的10/100/1000M自适应网卡芯片有Intel的8254*系列，Broad的BCM57**

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系列，Marvell的88E8001/88E8053/88E806*系列，Realtek的RTL8169S-32/64、RTL

8110S-32/64(LOM)、RTL8169SB、RTL8110SB(LOM)、RTL8168(PCIExpress)、RTL8

111(LOM、PCIExpress)系列，VIA的VT612*系列等等。

图4VIA的VT6120千兆芯片

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需要说明的是网卡芯片也有“软硬〞之分，特别是对与主板板载(LOM)的网卡芯片来说更是

如此，这是怎么回事呢?大家知道，以太网接口可分为协议层和物理层。

协议层是由一个叫MAC(MediaAccessLayer，媒体访问层)控制器的单一模块实现。

物理层由两局部组成，即PHY(PhysicalLayer，物理层)和传输器。

常见的网卡芯片都是把MAC和PHY集成在一个芯片中，但目前很多主板的南桥芯片

已包含了以太网MAC控制功能，只是未提供物理层接口，因此，需外接PHY芯片以提供

以太网的接入通道。这类PHY网络芯片就是俗称的“软网卡芯片〞，常见的PHY功能的芯

片有RTL8201BL、VT6103等等。

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“软网卡〞一般将网络控制芯片的运算局部交由处理器或南桥芯片处理，以简化线路设计，

从而降低本钱，但其多少会更多占用系统资源.

●BOOTROM

BOOTROM插座也就是常说的无盘启动ROM接口，其是用来通过远程启动效劳构造

无盘工作站的。远程启动效劳(Remoteboot，通常也叫RPL)使通过使用效劳器硬盘上的软

件来代替工作站硬盘引导一台网络上的工作站成为可能。网卡上必须装有一个RPL(Remot

eProgramLoad远程初始程序加载)ROM芯片才能实现无盘启动，每一种RPLROM芯

片都是为一类特定的网络接口卡而制作的，它们之间不能互换。带有RPL的网络接口卡发

出引导记录请求的播送(broadcasts)，效劳器自动的建立一个连接来响应它，并加载MS-

DOS启动文件到工作站的存中。

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此外，在BOOTROM插槽中心一般还有一颗93C46、93LC46或93c56的EEPROM芯

片(93C56是128*16bit的EEPROM，而93C46是64*16bit的EEPROM)，它相当于网卡

的BIOS，里面记录了网卡芯片的供给商ID、子系统供给商ID、网卡的MAC地址、网卡的

一些配置，如总线上PHY的地址，BOOTROM的容量，是否启用BOOTROM引导系统等

容。主板板载网卡的EEPROM信息一般集成在主板BIOS中。

LED指示灯

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一般来讲，每块网卡都具有1个以上的LED(LightEmittingDiode发光二极管)指示灯，

用来表示网卡的不同工作状态，以方便我们查看网卡是否工作正常。典型的LED指示灯有

Link/Act、Full、Power等。Link/Act表示连接活动状态，Full表示是否全双工(FullDupl

ex)，而Power是电源指示(主要用在USB或PCMCIA网卡上)等

●网络唤醒接口

图9一些网卡上还依稀可见WOL的预留接口

早期网卡上还有一个专门的3芯插座网络唤醒(WOL)接口(PCI2.1标准网卡)，Wake

OnLAN(网络唤醒)提供了远程唤醒计算机的功能，它是IBM公司和Intel公司于1996年

10月成立的先进管理性联盟(AdvancedManageabilityAlliance)的一项成果，它可以让

管理员在非工作时间远程唤醒计算机，并使它们自动完成一些管理效劳，例如软件的更新或

者病毒扫描。它也是WiredforManagement根本规中的一局部。网络唤醒的工作原理

是先由一个管理软件包发出一个基于MagicPacket标准的唤醒帧，支持网络唤醒的网卡

收到唤醒帧后对其进展分析并确定该帧是否包含本网卡的MAC地址。如果包含本网卡的M

AC地址，该计算机系统就会自动进入开机状态。

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目前主流的独立网卡或主板板载网卡都符合PCI2.2及以上的规，所以不再需要这个接口，

要启动网络唤醒功能，只需到主板BIOS中启用“WakeonPCICard〞功能即可。

●数据汞

图10数据汞

数据汞是消费级PCI网卡上都具备的设备，数据汞也被叫做网络变压器或可称为网络

隔离变压器。它在一块网卡上所起的作用主要有两个，一是传输数据，它把PHY送出来的

差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的

连接网线的另外一端;一是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平，以防止不同电压通

过网线传输损坏设备。除此而外，数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。

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●晶振

图11

晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的作

用是向显卡、网卡、主板等配件的各分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造

成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。由于制造工艺不断提高，现在晶振的频率

偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在选用

时仍可留意一下晶振的质量。抬起头作文

例如某网卡的时钟电路采用了高精度的SKO25MHz的晶振，较可靠保证了数据传输的

准确同步性，大大减少了丢包的可能性，并且在线路的设计上尽量靠近主芯片，使信号走线

的长度大大缩短，可靠性进一步增加。而如果采用劣质晶振，这样做虽然可以降低一点网卡

本钱，但因为频率的准确性问题，极易造成传输过程中的数据丢包的情况。

●网线接口

在桌面消费级网卡中常见网卡接口有BNC接口和RJ-45接口(类似的接口)，也有两种

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接口均有的双口网卡。接口的选择与网络布线形式有关，在小型共享式局域网中，BNC口

网卡通过同轴电缆直接与其它计节约用水的措施 算机和效劳器相恶魔英文 连;RJ-45口网卡通过双绞线连接集线器(H

UB)或交换机，再通过集线器或交换机连接其它计算机和效劳器。

目前BNC接口这种接口类型的网卡已很少见，主要因为用细同轴电缆作为传输介质的

网络就比拟少及组网方式问题较多有关。RJ-45是8芯线，而线的接口是4芯的，通常只

接2芯线(ISDN的线教学思想怎么写 接4芯线);但大家可以仔细看看，其实10M网卡的RJ-45插口也只用

了1、2、3、6四根针，而100M或1000M网卡的那么是八根针都是全的，这也是区别1

0M和100M网卡的一种方法(见上图8)。

●传输介质类型

说到网卡，就顺便就谈谈与网卡连接的双绞线。

双绞线，是由许多在一个绝缘外套中的对线组成的数据传输线，它的特点就是价格廉价，

现在的网卡大局部都是使用的双绞线做为传输线缆。双绞线一般用于星型网的布线连接，两

端安装有RJ-45头(水晶头)，连接网卡与集线器，最大网线长度为100米左右。

双绞线有STP(屏蔽双绞线)和UTP(非屏蔽双绞线)两种。STP的双绞线有一层金属隔离膜，

在数据传输时可减少电磁干扰，所以它的稳定性较高。而UTP没有这层金属膜，所以它的

稳定性较差，但它的优势就是价格廉价。其中STP(屏蔽双绞线)主要分为3类和5类两种线，

UTP(非屏蔽双绞线)主要分为3类/4类/5类/超5类/6类几种，一般网络主要使用的是5

类双绞线，5类双绞线外层保护胶皮厚，胶皮上标注“CAT5〞字样。超5类双绞线属非屏蔽

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双绞线，与普通5类双绞线比拟，超5类双绞线在传送信号时衰减更小，抗干扰能力更强，

在100M网络中，用户设备的受干扰程度只有普通5类线的1/4，其也是目前应用的主流。

●总线接口

网卡要与电脑相连接才能正常使用，电脑上各种接口层出不穷，这也造成了网卡所采用

的总线接口类型纷呈。此外，提到总线接口，需要说明的是人们一般将这类接口俗称为“金

手指〞，为什么叫金手指呢?是因为这类插卡的线脚采用的是镀钛金(或其它金属)，保证了

反复插拔时的可靠接触，既增大了自身的抗干扰能力又减少了对其他设备的干扰。

为了方便您了解，下面我们就分别来图解一下常见的各种接口类型的网卡。

①ISA接口网卡

图13

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ISA是早期网卡使用的一种总线接口，ISA网卡采用程序请求I/O方式与CPU进展通

信，这种方式的网络传输速率低，CPU资源占用大，其多为10M网卡，目前在市面上根本

上看不到有ISA总线类型的网卡，笔者从旧件堆中找到了几款ISA网卡，D-LINK的产品，

居然用橡皮擦清洁金手指上机后还能用。

②PCI接口网卡

图14

PCI(peripheralponentinterconnect)总线插槽仍是目前主板上最根本的接口。其基

于32位数据总线，可扩展为64位，它的工作频率为33MHz/66MHz。数据传输率为每秒

132MB(32*33MHz/8)。目前PCI接口网卡仍是家用消费级市场上的绝对主流。

③PCI-X接口网卡

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PCI-X是PCI总线的一种扩展架构，它与PCI总线不同的是，PCI总线必须频繁的于目

标设备和总线之间交换数据，而PCI-X那么允许目标设备仅于单个PCI-X设备看已进展交

换，同时，如果PCI-X设备没有任何数据传送，总线会自动将PCI-X设备移除，以减少PC

I设备间的等待周期。所以，在一样的频率下，PCI-X将能提供比PCI高14-35%的性能。

目前效劳器网卡经常西游记读后感受 采用此类接口的网卡。

④PCI-E接口网卡

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PCIExpress1X接口已成为目前主流主板的必备接口。不同与并行传输，PCIExpres

s接口采用点对点的串行连接方式，PCIExpress接口根据总线接口对位宽的要求不同而有

所差异，分为PCIExpress1X(标准250MB/s，双向500MB/s)、莱克星顿的枪声 2X(标准500MB/s)、4

X(1GB/s)、8X(2GB/s)、16X(4GB/s)、32X(8GB/s)。采用PCI-E接口的网卡多为千兆网卡。

⑤USB接口网卡

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在目前的电脑上很难找到没有USB接口(UniversalSerialBus，通用串行总线)的，U

SB总线分为USB2.0和USB1.1标准。USB1.1标准的传输速率的理论值是12Mbps，而U

SB2.0标准的传输速率可以高达480Mbps，目前的USB有线网卡多为USB2.0标准的。

⑥PCMCIA接口网卡

PCMCIA接口是笔记本电脑专用接口，PCMCIA总线分为两类，一类为16位的PCM

CIA，另一类为32位的CardBus，CardBus网卡的最大吞吐量接近90Mbps，其是目前市

售笔记本网卡的主流。

⑦Mini-PCI接口网卡

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MiniPCI接口是在台式机PCI接口根底上扩展出的适用于笔记本电脑的接口标准，其速

度和PCI标准相当，很多此类产品都是无线网卡。