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网猴儿 2024-06-16 21:37:54

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一。以太网卡

网络接口卡（NIC）通常简称为“网卡”，它是计算机、交换机、路由器等网络设备与外部网络世界相连的关键部件。

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1. 计算机上的网卡：

从逻辑上讲，网卡包括7个功能模块，分别是CU（控制单元）、OB（输出缓存）、IB（输入缓存）、LC（线路编码器）、LD（线路解码器）、TX（发射器）、RX（接收器）。

计算机通过网卡发送信息的过程：

计算机上的应用软件会产生等待发送原始数据，这些数据经过TCP/IP模型的应用层、传输层、网络层处理后，得到一个一个的数据包。然后，网络层会将这些数据包逐个下传给网卡的CU。
CU从网络层那里接收到数据包后，会将每个数据包封装成帧（这里指以太网帧）后，CU会将这些帧逐个传递给OB。
OB从CU那里接收到帧后，会按帧的接收顺序将这些帧排成一个队列，然后将队列中的帧逐个传递给LC。先从CU那里接收到的帧会被先传递给LC。
LC从OB那里接收到帧后，会对这些帧进行线路编码。从逻辑上讲，一个帧就是长度有限的一串“0”和“1”。OB中的“0”和“1”所对应的物理量（指电平、电流、电荷等）只适合于待在缓存中，而不适合在线路（传输介质，例如双绞线）上进行传输。LC的作用就是讲这些“0”和“1”所对应的物理量转换成适合在线路上进行传输的物理信号（指电流/电压波形等）并将物理信号传递给TX。
TX从LC那里接收到物理信号后，会对物理信号的功率等特性进行调整，然后将调整后的物理信号通过线路（例如双绞线）发送出去。

计算机通过网卡接收信息的过程：

RX从传输介质（例如双绞线）那里接收到物理信号，然后对物理信号的功率等特性进行调整，再将调整后的物理信号传递给LD。
LD会对来自RX的物理信号进行线路解码。所谓线路解码，就是从物理信号中识别出逻辑上的“0”和“1”，并将这些“0”和“1”重新表达为适合于待在缓存中的物理量（指电平、电流、电荷等），然后将这些“0”和“1”以帧的为单位逐个传递给IB。
IB从LD那里接受到帧后，会按帧的接收顺序将这些帧排成一个队列，然后将队列中的帧逐个传递给CU。先从LD那里接收的帧会被先传递给CU。
CU从IB那里接收到帧后，会对帧进行分析和处理。一个帧的处理结果有且只有两种可能：直接将这个帧丢弃，或者将这个帧的帧头和帧尾去掉，得到数据包，然后将数据包上传给TCP/IP模型的网络层。
从CU上传到网络层的数据包会经过网络层、传输层、应用层逐层处理，处理后的数据被送达给应用软件使用。当然，数据也可能会在某一层的处理过程中被提前丢弃了，从而无法送达给应用软件。

2.交换机上的网卡：

一台交换机上总是有多个用来妆发数据的网络接口（简称：网口或端口），每个转发数据的网口都有一块网卡与之对应，不同的网口对应不同的网卡。以下指的均为以太网交换机和以太网卡。

交换机上的网卡和计算机上的网卡组成结构上是完全一样的，都是由CU、OB、IB、LC、LD、TX、RX这7个模块组成。

交换机上网卡转入数据的过程：

RX、LD、IB的工作过程和计算机的一样。
CU从IB那里接受到帧后，会对帧进行处理和分析。一个帧的处理结果有且只有3中可能：（1）被直接丢弃、（2）被传递给本交换机的其他某一块网卡的CU、（3）被复制层n个帧，将其传递给本交换机的其他n各网卡的CU，每个CU都得到一个帧。

网卡的转出数据过程：

与计算机上网卡的CU不同，交换机上网卡的CU是直接从交换机的其他网卡的CU那里接收到帧的，然后CU将这些帧传递给OB。
OB、LC、TX的工作过程与计算机上网卡工作过程完全一样。

知识点总结：

网卡工作在TCP/IP模型的数据链路层和物理层，同时具有数据链路层的功能和物理层的功能。
计算机上的网卡是用来收发数据的，交换机上的网卡是用来转发数据的。
交换机上的网卡和计算机上的网卡在组成结构上完全一样的，都是由CU、OB、IB、LC、LD、TX、RX这7个功能模块组成。
除了CU外，交换机上网卡和计算机上网卡的各个功能模块的工作过程是完全一样的。
计算机上网卡的CU需要进行帧的封装和解封装，并与计算机上TCP/IP模型的网络层交换数据包。交换机上网卡的CU不需要进行帧的封装和解封装，而是直接与本交换机上其他的网卡的CU进行帧的交换。

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网卡的作用：

用来进行数据的收发或转发。当我们说某个端口在收发或转发数据时，实质上是指这个端口的网卡在收发或转发数据。

补充：

通常情况下，如果一台计算机上有多个端口，那么这些端口的网卡都是以独立期间的形式出现的，并且每块网卡被安装在自己所对应的那个端口的位置。在交换机上，网卡通常事宜集成芯片的形式出现的。

二。以太网帧

1.MAC地址

美国电气和电子工程师协会（IEEE）在1980年2月启动IEEE 802项目。该项目旨在指定一系列的关于局域网（LAN）的标准。其中的以太网标准（IEEE 802.3）、令牌环网络标准（IEEE 802.5）、等局域网标准便是该项目的成果。将IEEE 802项目所制定的各种标准统称为IEEE 802标准。

而MAC地址便是在IEEE 802标准中定义和规范的，凡是符合IEEE 802标准的网络接口卡（如：以太网卡）都必须拥有一个MAC地址。但不是任何一块网络接口卡都必须拥有MAC地址。例如：SDH网络接口卡就没有MAC地址，它并不遵守IEEE 802标准。

MAC地址如同我们的身份证一般，一块网卡的MAC地址是具有全球唯一性的。制造商在生产网卡前，必须向IEEE注册，以获取一个长度为24bit（三个字节）的厂商代码，称为OUI。制造商在制作网卡时，会往每一块网卡中的ROM中消协一个48bit的BIA地址（即：固化地址），BIA地址的前三个字节是该制造商的OUI，后三个字节可有制造商自由安排。不同的网卡，后三个字节是不能相同的。而且烧入进网卡的BIA地址是不能再次更改的，只能读取使用。

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