Karta sieciowa - działanie i informacje ogólne
W jednym z wcześniejszych artykułów omawiałem historię i podstawy działania urządzenia jakim jest router. Nie tylko on jest jednak używany w przypadku sieci bezprzewodowych i tradycyjnych. Ważną rolę pełnią również karty sieciowe i to im chciałbym dziś poświęcić trochę miejsca.
W ostatniej krótkiej serii artykułów omawiane były dwa podstawowe rodzaje sieci lokalnych – tradycyjne sieci LAN, oparte na użyciu okablowania i koncentratorów, oraz nowsze rozwiązanie – WLAN, pozwalające na łączenie mobilne wielu urządzeń. Jak również wspomniałem, każde z urządzeń znajdujących się w wymienionej sieci powinno posiadać podzespoły umożliwiające wysyłanie i odbieranie sygnałów drogą radiową. Jednym z najczęściej stosowanych rozwiązań w przypadku komputerów stacjonarnych jest ich wyposażenie w router. Jednak jeśli mowa o sprzęcie przenośnym, musi on posiadać dodatkowe podzespoły umożliwiające właściwą komunikację ze stacją bazową i innymi stacjami roboczymi znajdującymi się w sieci. Właściwości te posiada stosowana na szeroką skalę karta sieciowa.
Karta sieciowa – czym jest?
Karta sieciowa wedle ogólnie przyjętej definicji jest zintegrowanym lub dołączanym elementem urządzenia stacjonarnego i mobilnego, mająca na celu wysyłanie jak również odbieranie pakietów danych przesyłanych w sieciach WLAN i LAN. Dodatkowo, jednym z najważniejszych zadań w przypadku nowoczesnych kart jest poza transmisją , również rozszyfrowywanie i właściwe odczytywanie przesyłanych danych, które przekazywane są łączami komunikacyjnymi przewodowymi oraz mobilnymi. Transmisja danych ma swój początek po ustaleniu podstawowych parametrów transmisyjnych i przesyłowych pomiędzy stacją nadawczą oraz docelową (odbiorczą) . Do podstawowych danych zaliczyć można na przykład prędkość przesyłania danych (zależna od szybkości łącza oraz indywidualnych parametrów każdej z jednostek) a także rozmiar pakietów danych, jakie mają zostać przesłane jednorazowo. Po wstępnym ustaleniu wszelkich potrzebnych parametrów, dane są przekształcane we właściwe sygnały elektryczne, po czym następuje ich kodowanie w celu uniknięcia przechwycenia przez osoby niepowołane. Razem z kodowaniem następuje zjawisko kompresji danych, dzięki czemu możliwe jest zmniejszenie ich wielkości w czasie przesyłania, przy jednoczesnym zachowaniu identycznych z oryginalnymi parametrów jakości. Po wykonaniu wszystkich wymienionych wyżej kroków, dane zostają drogą radiową lub poprzez kabel przesłane do odbiorcy wysyłającego żądanie uzyskania określonych danych. Karta znajdująca się w jednostce roboczej użytkownika docelowego wykonuje procesy w odwrotnej kolejności, czyli dekompresuje, dekoduje oraz zapisuje dane w pamięci urządzenia. Dzięki temu pliki po przesłaniu i zabezpieczeniu są znów dostępne i zrozumiałe dla procesora znajdującego się w komputerze. Karty pracują w ustalonych przez dystrybutorów systemach, z czego pamiętać należy, iż jedna karta może działać w jednym konkretnym, bez możliwości zmiany. Jednym z najbardziej znanych standardów sieciowych jest połączenie za pomocą Ethernet, jednak nie jest to jedyne dostępne na rynku rozwiązanie. Poza nim wyróżnić można również FDDI, ArcNet czy Token Ring. Każda karta otrzymuje przypisany sobie indywidualnie numer, dzięki czemu może być łatwo zidentyfikowana przez administratorów sieci w celu dokonania potrzebnych usprawnień lub otrzymania informacji o ewentualnej awarii. Istnieje jednak dodatkowe oprogramowanie, za pomocą którego numer może zostać tymczasowo zmieniony. Możliwość ta jest często wykorzystywana przez użytkowników do omijania limitów czasowych na serwerach oferujących odtwarzanie lub pobieranie muzyki, filmów i innego rodzaju plików. Karta sieciowa najczęściej obsługuje także interfejs USB, pozwalający na szybkie przesyłanie pakietów danych. W przypadku USB pierwszej generacji było to około 1,2 MB/s, jednak obecnie w dobie szeroko rozpowszechnionego standardu USB 2.0 użytkownicy mogą przesyłać dane nawet z prędkościami dochodzącymi do 60 MB/s.
Aby karta sieciowa działała odpowiednio i zapewniała szybkość transferu w jak największym stopniu zbliżoną do tej gwarantowanej przez producenta, musi zostać spełnionych kilka podstawowych warunków. Jednym z najważniejszych aspektów jest szybkość, z jaką na przesyłane informacje odpowiedzieć może system komputerowy danej stacji roboczej. Często zalecana specyfika osprzętu nie jest podana na opakowaniu karty sieciowej ani w instrukcji obsługi, warto jednak pamiętać, iż parametry komputera powinny być optymalne, gdyż potwierdzono poprzez analizy sprzętowe, że informacje przesyłane a następnie odbierane przez kartę sieciową są następnie odbierane przez stację roboczą, przez którą muszą zostać zaakceptowane i przetworzone. Jeżeli tak się nie dzieje, zostają one odrzucane, co wpływa na znaczne obniżenie prędkości przesyłania danych, przeciążenie łącza powodowane zastojami w przesyłaniu informacji oraz są one zwyczajnie odrzucane przez interfejs, przez co otrzymane informacje mogą być niepełne. Innym z istotnych aspektów jest liczba dostępnych buforów, odpowiedzialnych za przechowywanie i analizowanie składowanych w pamięci informacji. Większa pojemność i ilość buforów wpływa pozytywnie na przyspieszenie przetwarzania informacji, a co za tym idzie, na zbliżenie prędkości ich transferu to prędkości maksymalnej jaką oferuje nam producent urządzenia. Ostatnim aspektem leżącym po stronie oprogramowania stacji roboczej jest wydajność oprogramowania sterownika karty sieciowej. Jeżeli na komputerze zainstalowane jest nieaktualne oprogramowanie, bazujące na przestarzałych wersjach plików wykonawczych, może przyczyniać się nie tylko do obniżenia prędkości przesyłania danych ale również być przyczyną wielu problemów o charakterze negatywnej interferencji sprzętu z oprogramowaniem. Należy zawsze starać się wgrywać najbardziej aktualną wersję oprogramowania, dzięki czemu możliwe będzie uniknięcie znacznej części tych problemów. Aktualny firmware w większości przypadków znajdziemy na stronach producentów urządzeń.
Rozwiązania technologiczne w kartach sieciowych
Obecnie produkowane karty opierają się o wykorzystanie zaimplementowanego procesora oraz pamięci RAM, które to znajdują się w urządzeniu. Ma to na celu znaczne zminimalizowanie nadużywania zasobów procesora komputera używanego. Natomiast zaimplementowany RAM spełnia rolę bufora przechowującego i przetwarzającego dane w przypadku szybkich połączeń. Dzięki temu rozwiązaniu stacja robocza oraz zainstalowana karta są w stanie przetworzyć większość przesyłanych danych, bez ich odrzucania czy dostarczania użytkownikowi niepełnych pakietów informacji. Najnowocześniejsze technologie produkcji i użytkowania kart sieciowych pozwalają także na znaczne rozszerzenie jej funkcjonalności, dzięki czemu możliwe jest podłączenie bezpośrednio do karty programowalnej pamięci , która pozwala na uruchomienie systemu operacyjnego z serwera sieciowego, znacznie usprawniając działanie i automatyczne zarządzanie pakietami przesyłanych oraz odbieranych danych. Wraz z rozwojem dostępnych na rynku technologii, zwiększały się stopniowo szybkości danych, jakie mogą zostać przesłane przez urządzenie. Obecnie wyróżniamy wiele prędkości transferowych charakteryzujących karty. Może to być na przykład 10 MB/s , 100 MB/s 300 MB/s , jednak najnowsze urządzenia są w stanie przesyłać pliki z prędkościami przekraczającymi 1 GB/s, co jest możliwe dzięki zaimplementowaniu najwyższej jakości zintegrowanych miniaturowych odbiorników i anten zbierających sygnał, oraz coraz częstszemu wyposażaniu kart, tak jak i routerów w obsługę dwóch częstotliwości, dzięki czemu mogą one utrzymywać poziom przesyłanych pakietów danych na stałym, bardzo wysokim poziomie, bez ryzyka dostarczenia użytkownikowi niepełnych lub uszkodzonych danych.
W obecnie produkowanych urządzeniach możliwe jest przesyłanie danych z jednej stacji roboczej do drugiej przy użyciu czterech różnych metod transferu. Jedną z nich jest bezpośredni dostęp do pamięci, dzięki czemu pakiety plików przesyłane są do pamięci docelowej , gdzie są przechowywane i oczekują na dalsze przetworzenie. Dzięki takiemu działaniu procesor stacji roboczej nie zostaje nadmiernie przeciążony, co dodatkowo wpływa na szybkość przesyłania plików. Możliwe jest także współdzielenie pamięci procesora i karty sieciowej przy użyciu odpowiednich sterowników obydwu urządzeń. W takim przypadku procesor znajdujący się wewnątrz stacji roboczej traktuje obcą pamięć zaimplementowaną na karcie jako komponent całej pamięci operacyjnej systemu jednostki. Innym sposobem jest współdzielenie pamięci całego komputera , a dzięki zastosowaniu tego rozwiązania dane są umieszczone w odpowiednim sektorze pamięci operacyjnej komputera, który następnie użytkowany i dekodowany jest przez procesor umieszczony na karcie sieciowej. Najszybszym i najlepszym obecnie dostępnym rozwiązaniem, mającym na celu przesył informacji, jest przejęcie przez kartę administracji nad szyną danych komputera i wgrywanie danych bezpośrednio do pamięci, nie obciążając procesora ani pamięci RAM stacji roboczej.
Podsumowanie
Jak widać, karta sieciowa jest urządzeniem niezwykle przydatnym, coraz bardziej zaawansowanym technologicznie i mogącym spełniać szeroki wachlarz zastosowań. Bez tego podzespołu działanie sieci LAN i WLAN byłoby praktycznie niemożliwe, a dodatkowo dzięki coraz nowocześniejszym komponentom stosowanym w kartach , możliwe jest znaczne przyspieszenie przesyłanych przez nie pakietów danych, czyniąc je nie tylko niezastąpionymi ale również niezwykle efektywnymi urządzeniami. Razem z routerami stanowią one podstawę funkcjonowania nowoczesnych sieci komputerowych, dostępne są również za niewygórowaną cenę lub nawet dostarczane jako zintegrowane razem z urządzeniami, dzięki czemu w dzisiejszych czasach stworzenie sieci złożonej z kilku lub kilkunastu połączonych razem urządzeń nie stanowi już żadnego wyzwania.
Ostatnie komentarze na forum