Cетевые адаптеры обеспечивают сопряжение компьютера и среды передачи информации с учетом принятого в данной сети протокола обмена информацией. Адаптер должен выполнять ряд функций, количество и суть которых во многом зависят от типа конкретной сети. К сетевым функциям адаптеров, относят функции, которые обеспечивают реализацию принятого в сети протокола обмена. Часть этих функций может выполняться как аппаратурой адаптера, так и программным обеспечением персонального компьютера. К основным сетевым функциям адаптера, относятся нижеследующие функции:
1. Гальваническая развязка компьютера и локальной сети. Эта функция не является обязательной. При некоторых типах среды передачи (оптоволоконный кабель, радиоканал, инфракрасный канал) развязка не нужна.
2. Преобразование уровней сигналов из логических в сетевые (при передаче) и из сетевых в логические (при приеме). Электрически закодированные импульсы, содержащие данные, т.е. образующие кадр данных, усиливаются и передаются в линию связи (после приема импульсы передаются на устройство декодирования).
3. Кодирование сигналов при передаче и декодирование при приеме. Эта функция не нужна при использовании в сети простейшего кода NRZ. Для передачи данных по сетям формируются специальные электрические сигналы, которые соответствуют передаваемой информации и по которым эта информация восстанавливается на принимающем устройстве.
4. Распознавание своего пакета при приеме. Плата сетевого адаптера воспринимает весь информационный поток, передаваемый по сетевому кабелю, но выбирает лишь те сообщения, которые в передаваемом пакете данных содержат адрес сетевого адаптер, установленного в данной рабочей станции. При отправке данных сетевой адаптер получает из памяти компьютера, данные в свой буфер, оформляет их в соответствии с протоколом, ожидает некоторое время (определяемое уровнем используемого протокола), а затем помещает данные в поток.
5. Преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и последовательного кода в параллельный при приеме. При обмене данные поступают из буфера в сеть и из сети в буфер последовательно, т.е. один бит данных следует за другим. Адаптер осуществляет преобразование параллельных данных в последовательные перед передачей или последовательных в параллельные после приема.
6. Буфериризация передаваемых и принимаемых данных в буферном ОЗУ. Во время обработки сетевым адаптером данные хранятся в его буфере. Это позволяет плате получить доступ сразу ко всему кадру и компенсировать разницу между скоростью передачи данных в сети и скоростью их обработки в компьютере. Сетевой адаптер разбивает поступившие данные на отдельные порции (а при передаче собирает их вместе). Пакету данных обычно должен предшествовать заголовок, а завершать его - заключение. Заголовок и заключение образуют на физическом уровне протокола "конверт". Именно после их добавления сигнал готов к передаче. (При приеме сетевой адаптер как бы распечатывает "конверт", удаляя заголовок и заключение.)
7. Проведение арбитража обмена по сети (контроль состояния сети, разрешение конфликтов, доступ к кабелю и т.д.). В сетях Ethernet сетевой адаптер перед началом передачи (или повторной передачи) проверяет доступность линии. В сети Token Ring адаптер не отсылает сообщение до тех пор, пока не получит маркер. (При приеме, конечно, эти действия не выполняются.)
8. Подсчет контрольной суммы пакета при передаче и при приеме. Сетевые адаптеры и управляющая программа обнаруживают и, по возможности, исправляют ошибки, возникшие в результате помех, коллизий и неисправности оборудования. Ошибки обычно обнаруживаются с помощью включаемой в кадр данных контрольной суммы. Ее контроль осуществляется у адресата, и, если вычисленное значение контрольной суммы не совпадает с переданным, адресат сообщает отправителю об ошибке и запрашивает повторную передачу поврежденного кадра.
Иногда в состав адаптера включаются узлы для самоконтроля и самодиагностики, позволяющие проверить его работоспособность даже без подключения к сети. Первая и вторая функции всегда реализуются аппаратно, а третья и четвертая для медленных сетей, в принципе, могут выполняться программно, но в быстродействующих сетях они, как правило, тоже реализуются аппаратно. Остальные функции также очень часто возлагаются на аппаратуру с целью повышения скорости обмена. Более того, аппаратно иногда выполняются и функции более высоких уровней, например, операции по обслуживанию виртуальных каналов. Но в ряде случаев быстродействие современных персональных компьютеров позволяет без особого снижения производительности реализовать их программно и упростить аппаратуру адаптера, повысив при этом ее надежность и снизив стоимость и энергопотребление.
Арбитраж сети — это очень важная сетевая функция адаптера. Способы реализации этой функции во многом определяются топологией сети и принятыми в ней протоколами обмена информацией нижнего уровня. К примеру, если мы имеем дело с топологией типа "звезда", то все заботы об арбитраже, управлении обменом, очередности передачи берет на себя центр. Это освобождает адаптеры периферийных абонентов от выполнения рассматриваемой функции и приводит к упрощению их аппаратуры. Но зато аппаратура адаптера центрального абонента усложняется.
В топологии типа "кольцо с маркерным методом управления никаких конфликтов быть не может, и арбитражная функция сводится только к распознаванию свободного маркера, указывающего, что данный компьютер может передавать свой пакет.
Наиболее сложно реализовать функцию арбитража в сетях с топологией типа "шина" случайным доступом. В этом случае каждый абонент может начать передачу в любой момент без учета интересов других абонентов. Поэтому неизбежны конфликты, которые каждый адаптер должен решать самостоятельно. В этом случае он отслеживает состояние сети (есть передача информации или нет), выбирает момент начала передачи так, чтобы предотвратить конфликты, обнаруживает случившиеся конфликты и разрешает их (хотя не все перечисленные действия обязательны).
Можно разработать сеть со случайным доступом, в которой никакого арбитража не будет. В ряде случаев арбитражная функция или ее довольно большая часть может быть выполнена программным путем. При этом, пользуясь мощными вычислительными ресурсами компьютера, можно реализовать довольно сложные адаптивные алгоритмы арбитража, гибко реагирующие на конкретные условия обмена в сети (загруженность, средняя длина передаваемого пакета, статистика предыдущих конфликтов и т.д.). Это позволяет увеличить эффективность обмена и упростить аппаратуру адаптера. Но компьютер в этом случае отвлекается от решения других задач, что несколько снижает производительность системы в целом.
Версия сайта для слабовидящих