Die Netzwerkkarte
Die Netzwerkkarte sorgt für den Datenaustausch über ein lokales Netzwerk. Früher wurde die Karte über einen Erweiterungssteckplatz an den Computer angeschlossen, inzwischen ist sie auf den Hauptplatinen integriert.
Was ist eine Netzwerkkarte?
Die Netzwerkkarte oder NIC (Network Interface Card oder Network Interface Controller) ist die Schnittstelle zwischen dem Computer und dem Netzwerkkabel. Die Funktion einer Netzwerkkarte besteht darin, die die vom Computer ausgegebenen Daten im Netzwerk vorzubereiten, an einen anderen Computer zu senden und den Datenfluss zwischen Computer und Kabel zu kontrollieren. Sie übersetzt auch die vom Kabel herkommenden Daten in Oktett (Byte), damit sie von der Zentraleinheit des Computers verstanden werden.
Die Netzwerkkarte besitzt meist zwei Kontrollleuchtdioden (LEDs):
Die grüne LED zeigt die Stromversorgung der Karte an,
Die orangefarbene (10 Mbit/s) oder rote (100 Mbit/s) LED zeigt die Netzwerkaktivität an (Versand oder Empfang von Daten).
Um die zu versendenden Daten vorzubereiten, benutzt die Karte einen Transceiver, der parallele Daten in serielle verwandelt. Jede Karte besitzt eine eigene Adresse, genannt MAC-Adresse, die vom Kartenhersteller zugeteilt wird und mit der sie von allen anderen Netzwerkkarten in der Welt unterschieden werden kann.
Die Netzwerkkarten besitzen Parameter, die konfiguriert werden können. Unter anderem die Unterbrechungsanforderung (IRQ) (Interrupt Request), die Basisadresse des E/A-Anschlusses und die Basisadresse des Speichers (DMA) (Direct Memory Access).
Um die Kompatibilität zwischen Computer und Netz zu garantieren, muss die Karte an die Architektur des Datenbusses des Computers angepasst sein und den passenden Steckverbindertyp für die Verkabelung besitzen. Jede Karte ist für einen bestimmten Kabeltyp ausgerichtet. Manche Karten haben mehrere Schnittstellen-Steckverbinder. Die am meisten verwendeten Steckverbinder sind die RJ45-Steckverbinder.
Manche Netzwerk-Topologien, die Twisted-Pair-Kabel verwenden, benutzen den RJ11-Steckverbinder. Diese Topologien werden manchmal auch 10Base-T genannt.
Die Vorbereitung der Daten
Die Daten bewegen sich im Computer über Wege, die Busse genannt werden. Mehrere nebeneinander liegende Wege führen dazu, dass sich die Daten parallel und nicht seriell (die einen nach den anderen) bewegen.
Die ersten Busse funktionierten mit 8 Bits, also 8 Bits Daten, die auf einmal transportiert wurden. Der Computer PC/AT von IBM führt die ersten 16-Bit-Busse ein. Heute funktionieren die meisten Busse mit 32 Bits.
Auf einem Kabel jedoch verkehren die Daten in Serien (ein einziger Bit-Fluss) und bewegen sich nur in eine Richtung. Der Computer kann Informationen nur senden oder nur empfangen, aber er kann nicht beides gleichzeitig tun. So strukturiert die Netzwerkkarte eine Datengruppe die parallel ankommt, in Daten um, die in Serien zirkulieren.
Dafür werden digitale Signale in elektrische oder optische Signale umgewandelt, die auf Netzwerkkabeln übertragen werden können. Die mit dieser Übersetzung beauftragte Vorrichtung ist der Transceiver.
Die Identifizierungsrolle
Die Karte übersetzt die Daten und zeigt ihre Adresse dem restlichen Netzwerk an, um von anderen Netzwerkkarten unterschieden werden zu können. Diese bereits erwähnte MAC-Adresse wird vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) definiert, das jedem Netzwerkkartenhersteller einen Adressenbereich zuordnet. Die MAC-Adressen sind auf den Kartenchips festgehalten, ein Verfahren, dass man "Brennen der Adresse auf der Karte" nennt. Dadurch kann jede einzelne Karte eindeutig im Netz identifiziert werden.
Die anderen Funktionen der Netzwerkkarte
Der Computer und die Karten müssen kommunizieren, damit die Daten von einem zum anderen gelangen können. Der Computer weist also einen Teil seines Speichers den Karten zu, die über einen direkten Zugang zum Speicher verfügen (DMA).
Die Karte zeigt an, wenn ein anderer Computer eine Datenanfrage an den Computer schickt, in dem sie sich befindet. Der Bus des Computers überträgt die Daten von dem Speicher des Computers zur Netzwerkkarte.
Wenn die Daten schneller zirkulieren als die Karte sie verarbeiten kann, werden sie im Pufferspeicher (RAM) hinterlegt, der der Karte zugeordnet ist. Dort werden sie zeitweise während des Datenversands und -empfangs gespeichert.
Versand und Kontrolle der Daten
Bevor die ausgebende Karte die Daten sendet, dialogiert sie elektronisch mit der empfangenden Karte, um sich über folgende Punkte zu einigen:
maximale Größe der zu sendenden Datengruppen,
zu versendendes Datenvolumen (vor Bestätigung),
Zeitintervalle zwischen den Teilübertragungen der Daten,
Wartezeit vor dem Senden der Bestätigung,
Datenmenge, die jede Karte enthalten kann, bevor sie überlastet ist,
Datenübertragungsgeschwindigkeit.
Wenn eine neuere und damit leistungsstärkere Karte mit einer langsameren kommuniziert, so müssen sie eine gemeinsame Übertragungsgeschwindigkeit finden. Manche Karten verfügen über Schaltungen, mit denen sie sich an langsamere Karten anpassen können. Die beiden Karten passen also ihre Parameter an, bevor sie Daten versenden und empfangen.
Konfigurationsparameter der Karte
Die Netzwerkkarten verfügen über Konfigurationsoptionen. Dazu gehören die folgenden.
Unterbrechung (IRQ): In den meisten Fällen werden die IRQ 3 und 5 den Netzwerkkarten zugeordnet. Die IRQ 5 wird sogar empfohlen (wenn verfügbar) und die meisten Karten benutzen sie als Standardparameter.
Basisadresse des Eingangs-Ausgangs-Anschlusses (E/A-Basisadresse): Jedes Peripheriegerät muss eine andere Basisadresse für den entsprechenden Anschluss verwenden.
Basisadresse des Speichers (DMA): Sie bezeichnet einen Speicherplatz im Arbeitsspeicher (RAM) des Computers. Die Karte benutzt diesen Speicherplatz als Puffer für die eingehenden und ausgehenden Daten. Dieser Parameter wird manchmal Startadresse (RAM Start Address) genannt. Meist ist die Basisspeicheradresse für eine Netzwerkkarte D8000. Die letzte Null ist bei manchen Netzkarten gelöscht. Es ist sehr wichtig, nicht eine Basisadresse zu wählen, die schon von einem anderen Peripheriegerät benutzt wird. Bei manchen Netzwerkkarten kann die Basisspeicheradresse nicht eingegeben werden, da sie nicht die RAM-Adressen der Maschine verwenden.
Der Transceiver.
Hinweis: Es ist möglich, die Karte auf logische Weise zu konfigurieren. Die Parameter müssen mit der Aufstellung der Springer oder der DIP-Schalter (Dual Inline Package) übereinstimmen, die sich auf der Netzwerkkarte befinden. Die Einstellungen werden mit dem Handbuch der Karte geliefert. Neuere Karten sind PnP (Plug and Play). Dadurch entfällt die manuelle Konfiguration der Karte. Wenn Probleme auftauchen, sollte die PnP-Option desaktiviert werden, um die Karte manuell konfigurieren zu können.
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