Cílem kapitoly je seznámit studenta se síťovými kartami, zapojením síťových karet a jejich charakteristikami.

Transkript

1 Síťové karty Cílem kapitoly je seznámit studenta se síťovými kartami, zapojením síťových karet a jejich charakteristikami. Klíčové pojmy: Síťová karta, ethernet, UTP, MAC, RJ-45. Úvod Síťová karta (Network Interface Controller, zkratka NIC) slouží ke vzájemné komunikaci počítačů v počítačové síti. Ve stolních počítačích má podobu karty, která se zasune do slotu (ISA, PCI, PCI-e) základní desky nebo (což je dnes daleko častější varianta) je na základní desce integrovaná. Popis síťové karty V modelu ISO/OSI realizují síťové karty fyzickou (dráty a signály) a linkovou (výměna datových paketů) vrstvu, v modelu TCP/IP pak vrstvu síťového rozhraní. Rolí síťové karty je připravovat data z počítače pro síťový kabel, posílat data do jiného počítače, kontrolovat tok dat mezi počítačem a kabelovým systémem. Síťová karta je hardware a firmware (softwarové rutiny uložené v permanentní paměti), který provádí funkce řízení logického spoje a řízení přístupu na média ve spojové vrstvě modelu OSI. Síťovým kabelem musí data procházet v jediném toku bitů a vždy jen v jednom směru. Počítač data buď posílá, nebo přijímá. Síťová karta vezme data přenášená paralelně jako skupinu a přestaví je tak, aby procházela přes jednobitovou sériovou cestu v síťovém kabelu. Toho se dosáhne převedením digitálních signálů počítače na elektrické a optické signály, které mohou být přenášeny síťovými kabely. Komponent, který za tuto operaci odpovídá se jmenuje transceiver (transmitter/receiver - vysílač/přijímač). Na kartě najdeme miniaturní transformátorek z 5V na 9V (spínaný zdroj) a optočleny pro vstupní a výstupní signál. Druhá část karty je po elektrické stránce galvanicky oddělena od první části a vlastně od celého počítače, to nám umožňuje propojovat vzdálené počítače připojené k jinému el. rozvodu (jiné el. zásuvce v téže místnosti). Tato druhá část je napájena oním trasformátorkem a obsahuje vysílací a přijímací část karty. Vysílací a přijímané signály jsou odděleny optočleny.

2 Posílání a kontrola dat Předtím než síťová karta data skutečně pošle po síti, provede elektronický dialog s přijímací kartou, aby se obě karty dohodly na následujícím: maximální velikost skupin dat, které budou posílány množství dat, které bude odesláno před potvrzením časové intervaly mezi odesíláním potvrzení kolik dat mohou obě karty pojmout, než dojde k přeplněn rychlost přenosu dat Pokud musí komunikovat novější, rychlejší a vyspělejší karta se starším a pomalejším modelem, musí obě karty najít společnou přenosovou rychlost, kterou obě zvládnou. Obě karty pošlou té druhé signály označující její parametry a přijmou nebo se přizpůsobí parametrům karty. Po stanovení všech detailů pro komunikaci zahájí obě karty posílání a přijímání dat. Přerušení (IRQ) Spoje pro posílání žádostí o přerušení jsou hardwarové linky, po kterých může zařízení, jako například vstupně/výstupní porty, klávesnice, disketové jednotky a síťové karty, posílat mikroprocesoru počítače přerušení nebo žádosti o službu. Když síťová karta pošle počítači požadavek, použije přerušení - elektrický signál vyslaný do CPU počítače. Každé zařízení v počítači musí používat jiný spoj pro posílání žádostí o přerušení nebo jiné přerušení (IRQ). Ve většině případů je IRQ3 nebo IRQ5 možné použít pro síťovou kartu. IRQ5 je doporučené nastavení, pokud je k dispozici, a je výchozí pro většinu systémů. Pokud není k dispozici ani IRQ3, ani IRQ5, můžete použít alternativní hodnoty. O tyto parametry se stará většinou technologie PnP.

3 Typy Ethernetu 10Base5 Původní Ethernet na koaxiálním kabelu o rychlosti 10 Mbit/s. Koaxiální kabel o impedanci 50 Ω tvoří sběrnici, ke které se připojují pomocí speciálních tranceiverů a AUI kabelů jednotlivé stanice. 10Base2 Ethernet na tenkém koaxiálním kabelu o rychlosti 10 Mbit/s. Koaxiální kabel tvoří sběrnici, ke které se připojují jednotlivé stanice přímo. Kabel je impedance 50 Ω (RG-58) nesmí mít žádné odbočky a je na koncích zakončen odpory 50 Ω (tzv. terminátory). 10Base-T Jako přenosové médium používá kroucenou dvojlinku s rychlostí 10 Mbit/s. Využívá dva páry strukturované kabeláže ze čtyř. Dnes již překonaná síť, která byla ve většině případů nahrazena rychlejší 100 Mbit/s variantou. 10Base-F Varianta s optickými vlákny o rychlosti 10 Mbit/s. Používá se pro spojení na větší vzdálenost, nebo spojení mezi objekty, kde nelze použít kroucenou dvojlinku. Tvořila obvykle tzv. páteřní síť, která propojuje jednotlivé menší celky sítě. Dnes je již nahrazována vyššími rychlostmi (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) 100Base-TX Varianta s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s, které se říká Fast Ethernet, používá dva páry UTP nebo STP kabelu kategorie Base-T2 Používá dva páry UTP kategorie 3, 4, 5. Je to varianta vhodná pro starší rozvody strukturované kabeláže. 100Base-T4 Používá čtyři páry UTP kategorie 3, 4, 5. Také vhodná pro starší rozvody strukturované kabeláže. 100Base-FX Fast Ethernet používající dvě optická vlákna. 1000Base-T Ethernet s rychlostí 1000 Mbit/s, nazývaný Gigabit Ethernet. Využívá 4 páry UTP kabeláže kategorie 5e, je definován do vzdálenosti 100 metrů. 1000Base-CX Gigabit Ethernet na bázi měděného vodiče pro krátké vzdálenosti, učený pro propojování skupin zařízení. 1000Base-LX Gigabit Ethernet používající jednovidové optické vlákno. Je určen pro větší vzdáleností až několika desítek kilometrů. 10GBase-T Ethernet s rychlostí 10 Gbit/s, nazývaný Ten Gigabit Ethernet (nebo také EFM - Ethernet on the first mile). Do vzdálenosti 55 metrů lze využít kabeláž kategorie 6. Pro využití plné délky 100 je nutné použít kategorii 6a (augmented Category 6 šířka pásma 500 MHz). Někteří výrobci prodávají kabely kategorie 7, které jsou označeny jako kompatibilní s 10GBase-T. 40GBASE a 100GBASE s rychlostí 40 a 100 Gbps by měl používat optická vlákna; měděné kabely do délky alespoň 10 metrů

4 Provedení Starší ISA karta Patice pro paměť - Patice pro paměť BOOT-ROM. Tato paměť umožňuje bootovat počítač ze sítě. Používá se u bezdiskových stanic nebo v knihovnách, I-kavárnách atd. Některé karty ji nemají. Konektor RJ-45 - RJ-45 pro připojení konektoru kroucené dvoulinky. Podobá se telefonnímu konektoru RJ-11, ale je větší, protože má osm vodičů, zatímco RJ-11 má pouze 4 vodiče. Konektor BNC - BNC konektor pro připojení sítě s tenkými koaxiálními kabely. Konektor AUI - AUI 15kolíkové propojovací rozhraní k zapojení sítě s tlustým koaxiálním kabelem. Přes AUI se připojí externí transceiver, který se k tlustému koaxiálnímu kabelu připojí pomocí napichovacího konektoru. Propojky - Propojky nebo přepínače DIP k nakonfigurování síťové karty (přerušení, bázové adresy, tranceiveru). Nové síťové karty používají technologii plug-and-play (PnP), díky které je ruční nastavování voleb síťové karty překonané. Konektor sběrnice - Konektor karty pro připojení k sběrnici počítače. Existuje několik druhů sběrnic navzájem neslučitelných. Můžeme se setkat s kartami pro sběrnici ISA, EISA, Micro Channel Architecture a PCI. Nové síťové karty využívají zejména PCI sběrnici, nebo i nová PCIe. Podporující technologii plug-and-play. Procesor - Vestavěný mikroprocesor pro zrychlení operací v síti. S mikroprocesorem nepotřebuje síťová karta pro zpracování dat pomoc počítače.[2]

5 Další vlastnosti síťových karet MAC adresa - Každá ethernetová síťová karta má od výrobce stanoven jedinečný 48-bitový identifikátor, který se nazývá MAC adresa (též známá jako fyzická nebo hardwarová adresa). Tato MAC adresa je v první polovině identifikací výrobce a v druhé části zajišťuje jedinečnost MAC adresy v síti. Případně je možné MAC adresu nastavit jinak (buď pomocí speciálního programu přímo v EEPROM síťové karty nebo jen dočasně za běhu pomocí nastavení jejího ovladače). V paměti je uložen také firmware, který provádí funkce řízení logického spoje a řízení přístupu na média ve spojové vrstvě modelu OSI.[1] WOL - Buzení počítače probíhá přes síť LAN. Vypnutý počítač má v BIOSu nastaveno napájení síťové karty při vypnutí (viz výše). Síťová karta naslouchá a čeká na speciální posloupnost bajtů (paket), která se nazývá Magický packet. Tento paket je odeslán do konkrétní LAN, která je určena broadcastovou IP adresou sítě. Pokud síťová karta tento paket přijme a zjistí, že se jedná o Magický paket s odpovídající MAC adresou, spustí počítač. Magický packet - paket na který reaguje síťová karta, je v podstatě speciální rámec odeslaný protokolem UDP na port 7 nebo 9, dříve také protokolem IPX. Paket obsahuje šest konstantních bajtů hexadecimálně zapsaných jako FF:FF:FF:FF:FF:FF následovaných šestnáctkrát se opakující MAC adresou.[3] Zapojení Kabelů Ethernet se většinou přenáší po kabelech typu kroucená dvojlinka (anglicky Twisted pair cable) kategorie 5e nebo kabely kategorie 6, které jsou určeny pro gigabitový ethernet, ale jsou současně zpětně kompatibilní s kategoriemi 3, 5 a 5e.[4]

6 Přenosová média 1) Koaxiální kabel - BNC 2) Kroucená dvoulinka RJ-45 3) Optický kabel Shrnutí: Síťová karta vznikla jako reakce na potřebu sdílet data mezi několika počítači. Liší se mezi sebou jak typem kabeláže, tak i rychlostí přenosu. Síťové karty jsou dnes nepostradatelné. V současné době se přechází na technologii 1Gbit. Literatura: [1] cs.wikipedia.org; [2] site.the.cz; [3] cs.wikipedia.org; [4] cs.wikipedia.org;