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Netzwerkkarten (NIC): Definition, Funktion und Typen

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Sheldon

Veröffentlicht 6. Mai 2019
2020-12-05 14:02:23
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Die Netzwerkkarte, kurz NIC (Network Interface Card), ist eine wichtige Hardware-Komponente, die für die Bereitstellung von Netzwerkverbindungen verwendet wird. Mit ihren breiten Anwendungen wurden verschiedene Arten von Netzwerk-Schnittstellenkarten entwickelt und wurden auf dem Markt eingeführt, wie z.B. PCIe-Karten und Server-Netzwerkkarten. In diesem Beitrag werden wir eine vollständige Analyse dieser Hardware-Komponente vornehmen, von dem, was eine Netzwerkschnittstellenkarte ist, bis hin zu ihrer Funktion, ihren Komponenten und ihren Typen.

Was ist eine Netzwerkkarte?

Bevor wir die NIC vorstellen, wollen wir klarstellen, dass es eine ganze Reihe von Namen für die Netzwerk-Schnittstellenkarten gibt, die auf den Gewohnheiten in den verschiedenen Regionen basieren, wie z.B. Netzwerk-Schnittstellencontroller, Ethernet-Karte, LAN-Karte, Netzwerkadapter oder Netzwerk-Adapterkarte (NAC). Das scheint zunächst etwas verwirrend zu sein, aber egal, welche Namen die Netzwerkkarte hat, sie alle beziehen sich auf die Platine, die es ermöglicht, Geräte wie Computer und Netzwerkserver über ein Netzwerk zu verbinden. Gegenwärtig sind die NIC-Karten so konzipiert, dass sie in den meisten Computern und einigen Netzwerkservern eingebaut sind. Außerdem können Netzwerkkarten wie die Server-Netzwerkkarte auch in Erweiterungssteckplätze von Geräten eingesetzt werden.

Figure 1: What is a network interface card- NIC definition

Funktion der NIC

Als Schnittstelle auf der TCP/IP-Schicht kann eine NIC-Karte Signale auf den physikalischen Layer übertragen und Datenpakete auf dem Netzwerk-Layer liefern. Unabhängig davon, auf welchem Layer der Netzwerk-Schnittstellen-Controller liegt, fungiert er als Vermittler zwischen einem Computer/Server und einem Datennetz. Wenn ein Benutzer eine Webseite anfordert, erhält die LAN-Karte Daten vom Benutzergerät und sendet sie an den Server im Internet, empfängt dann die erforderlichen Daten aus dem Internet zurück, um sie den Benutzern anzuzeigen.

Komponenten von NICs

Herkömmlicherweise besteht ein Netzwerkadapter hauptsächlich aus einem Controller, einem Boot-ROM-Sockel, einem oder mehreren NIC-Ports, einer Hauptplatinen-Verbindungsschnittstelle, LED-Anzeigen, einer Profilhalterung und einigen anderen elektronischen Komponenten. Jede Komponente einer LAN-Karte hat ihre eigene Funktion:

Controller: Der Controller ist wie eine Mini-CPU, die empfangene Daten verarbeitet. Als Kernstück eines Netzwerkadapters entscheidet der Controller direkt über die Leistung des Netzwerkadapters.

Boot-ROM-Socket: Dieser Sockel auf der Karte ermöglicht die Boot-ROM-Fähigkeit. Das Boot-ROM ermöglicht es plattenlosen Workstations, eine Verbindung zum Netzwerk herzustellen, wodurch die Sicherheit erhöht und die Kosten für die Hardware gesenkt werden.

NIC-Port für Kabel/Transceiver: Normalerweise wird dieser Port direkt mit einem Ethernet-Kabel oder Transceiver verbunden, der die elektronischen Signale, die auf das Netzwerk- oder Glasfaserkabel gelegt werden, erzeugen und empfangen kann.

Bus-Interface: Diese Schnittstelle befindet sich auf der Seite der Leiterplatte, die zur Verbindung zwischen der Netzwerkkarte und dem Computer oder Server dient, indem sie in deren Erweiterungssteckplatz gesteckt wird.

LED-Anzeigen: Mit Hilfe dieser Indikatoren kann der Benutzer den Betriebsstatus einer Netzwerkkarte erkennen, ob das Netzwerk angeschlossen ist und Daten übertragen werden.

Profilhalterung: Es gibt zwei Arten von Profilhalterungen auf dem Markt. Die eine wird als Halterung mit voller Höhe (Full-Height Bracket, 12 cm) bezeichnet, die andere als Halterung mit niedrigem Profil (Low-Profile Bracket, 8 cm). Diese Halterung dient zur Befestigung der Netzwerkkarte im Erweiterungssteckplatz eines Computers oder Servers.

Figure 2: Components of network interface card

Arten von Netzwerkkarten

Anhand verschiedener Merkmale wie Host-Schnittstelle, Übertragungsgeschwindigkeit und Anwendungsbereiche lassen sich die Netzwerkkarten in verschiedene Typen einteilen. Der folgende Abschnitt enthält die Einzelheiten.

Klassifizierungen auf Basis von Netzwerkverbindungen

Ausgehend von der Art und Weise, wie eine Netzwerkkarte auf das Netzwerk zugreift, gibt es verkabelte NIC und drahtlose NIC. Wie der Name schon verrät, muss eine verkabelte Netzwerkkarte normalerweise einen Netzknoten mit einem Kabel wie Ethernet-Kabel und Glasfaserkabel an ein Netzwerk anschließen. Eine drahtlose Netzwerkkarte wird oft mit einer kleinen Antenne geliefert, die über Funkwellen mit dem Access Point kommuniziert, um sich in ein drahtloses Netzwerk einzuschalten.

Klassifizierungen auf Basis von Bus-Schnittstellen

ISA (Industriestandard-Architektur) Netzwerkkarten: Der ISA-Bus wurde 1981 entwickelt und war eine Standardbusarchitektur für IBM-kompatible Geräte. Aufgrund der geringen Kartengeschwindigkeit von 9Mbps ist die ISA-Bus-Schnittstelle heute kein anerkannter Typ mehr, und es ist schwer, sie heutzutage in den Geschäften zu finden.

PCI (Peripheral Component Interconnect) Netzwerkkarten: Der PCI-Bus wurde 1990 entwickelt, um den früheren ISA-Standard zu ersetzen. Er hat eine feste Breite von 32 Bit (133 MB/s Übertragungsdaten) und 64 Bit (266 MB/s Übertragungsdaten). Diese Art von NIC-Karte wurde zunächst in Servern und später nach und nach auch in PCs eingesetzt. Heute haben die meisten PCs keine Erweiterungskarten, sondern in die Hauptplatine integrierte Geräte. Als Folge davon wurde die PCI-Netzwerkkarte durch andere Busschnittstellen wie PCI-X oder USB-Schnittstelle ersetzt.

PCI-X (Peripheral Component Interconnect eXtended) Netzwerkkarten: PCI-X ist eine erweiterte PCI-Bus-Technologie. Sie arbeitet mit 64 Bit und ist in der Lage, bis zu 1064 MB/s zu erreichen. In vielen Fällen ist PCI-X abwärtskompatibel mit PCI-NIC-Karten.

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) Netzwerkkarten: PCIe ist der neueste Standard und ist heutzutage auf Computer- und Server-Motherboards sehr beliebt. Die PCIe-NIC-Karte ist in fünf Versionen erhältlich, und jede Version unterstützt fünf Arten von Lanes mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Wenn Sie mehr über PCIe-Netzwerkkarten erfahren möchten, lesen Sie den Beitrag: Alles, was Sie über die PCI-Express-Karte wissen müssen.

PCIe-Version Line-Code x1 x2 x4 x8 x16
1.0 8b/10b 250MB/s 0,50GB/s 1,0GB/s 2,0GB/s 4,0GB/s
2.0 8b/10b 500MB/s 1,0GB/s 2,0GB/s 4,0GB/s 8,0GB/s
3.0 128b/130b 984,6MB/s 1,97GB/s 3,94GB/s 7,88GB/s 15,8GB/s
4.0 128b/130b 1969MB/s 3,94GB/s 7,88GB/s 15,75GB/s 31,5GB/s
5.0 128b/130b 3938MB/s 6,15GB/s 12,3GB/s 24,6GB/s 63,02GB/s

USB (Universal Serial Bus) Netzwerkkarten: Der USB-Bus ist ein externer Busstandard. Er hat drei Versionen mit unterschiedlichen Datenraten und kann mit einer Vielzahl von Geräten zusammenarbeiten. Darüber hinaus gibt es außerdem die drahtlos Netzwerkkarte; eine Art NIC-Karte, die für eine Wi-Fi-Verbindung ausgelegt ist.

Klassifizierungen auf Basis von Porttypen

Je nach angeschlossenem Kabel sind vier Arten von NIC-Ports auf dem Markt zu finden. Der RJ-45-Port wird für die Verbindung mit Twisted-Pair-Kabel (wie Cat5 und Cat6), der AUI-Port für dicke Koaxialkabel (wie AUI-Transceiver-Kabel), der BNC-Port für dünne Koaxialkabel (wie BNC-Kabel) und der optische Port für Transceiver (wie 10G/25G-Transceiver) verwendet.

Klassifizierungen auf Basis der Übertragungsgeschwindigkeit

Basierend auf verschiedenen Geschwindigkeiten gibt es 10Mbps, 100Mbps, 10/100Mbps adaptive Karte, 1000Mbps, 10GbE, 25G oder sogar noch schnellere Netzwerkkarten auf dem Markt. Adaptive Netzwerkkarten mit 10Mbps, 100Mbps und 10/100Mbps eignen sich für kleine LANs, für den Heimgebrauch oder für das Büro. Die Netzwerkkarte mit 1000 Mbps bietet eine höhere Bandbreite im Gigabit-Netzwerk. Was die 10Gb/25Gb-NIC oder noch schnellere NIC-Karten betrifft, so werden sie von großen Unternehmen oder Rechenzentren begrüßt. Um mehr über 25G NIC zu erfahren, können Sie diesen Beitrag lesen: 25G NIC – Der Weg zum 100G-Netzwerk.

Klassifizierungen auf Basis von Anwendungsbereichen

Computer-NICs: Heute haben die meisten neuen Computer die NIC in die Hauptplatine eingebaut, so dass eine separate LAN-Karte nicht erforderlich ist. Sie ist in der Regel mit 10/100Mbps und 1Gbps Geschwindigkeit ausgestattet und ermöglicht es einem PC, mit anderen PCs oder Netzwerken zu kommunizieren.

Server-NICs: Die Hauptfunktion einer Server-Netzwerkkarte ist die Verwaltung und Abwicklung des Netzwerkverkehrs. Im Vergleich zu einem gewöhnlichen PC-Netzwerkadapter erfordert eine Server-Netzwerkkarte in der Regel höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten wie 10G, 25G, 40G und sogar 100G. Außerdem haben Serveradapter eine niedrige CPU-Belegung, da sie über einen speziellen Netzwerk-Controller verfügen, der viele Aufgaben von der CPU übernehmen kann. Um den unterschiedlichen Geschwindigkeitsanforderungen der Benutzer an Server-Adapter gerecht zu werden, hat FS 10G-PCIe-Adapter und 25G/40G-NIC-Karten herausgebracht. Diese mit dem Intel-Controller ausgestatteten PCIe-Adapter unterstützen Mehrkernprozessoren und die Optimierung für die Server- und Netzwerkvirtualisierung.

Fazit

Die Leistung der NIC-Karte wirkt sich direkt auf die Datenübertragungsrate des Gesamtnetzes aus. Egal, ob Sie nach Netzwerkadaptern für den Heimgebrauch oder nach einer Server-Netzwerkkarte für kleine und mittlere Unternehmen oder Rechenzentren suchen, es ist notwendig, vor dem Kauf einer Netzwerkschnittstellenkarte zu verstehen, was eine Netzwerkschnittstellenkarte, eine Komponente und die Funktion der NIC sowie die Arten von NICs sind. Um mehr über den Kauf einer Netzwerkkarte zu erfahren, können Sie diesen Beitrag lesen: Wie wähen Sie die richtige Netzwerkkarte?