کارت شبکه ، یکی از مهم ترین عناصر سخت افزاری در زمان پیاده سازی یک شبکه است.
هر کامپیوتر موجود در شبکه (سرویس گیرندگان و سرویس دهندگان) ، نیازمند استفاده از یک کارت شبکه است. کارت شبکه، ارتباط بین کامپیوتر و محیط انتقال نظیر کابل های مسی و یا فیبرنوری را فراهم می نماید.
اکثر ما در برد های جدیدی که از آنان در کامپیوتر های شخصی استفاده می گردد، داردی یک interface شبکه ای می باشند.کامپیوتر های قدیمی یا جدیدی که دارای interface شبکه ای نمی باشند، در زمان اتصال به شبکه، می بایست بر روی آنان یک کارت شبکه نصب گردد شکل زیر که دارای یک پورت RJ-45 است نشان می دهد.

کارت شبکه یا NIC از کلمات (Network Interface Card) اقتباس شده است.
برای کارت شبکه تعاریف زیادی ارائه شده است که محور اصلی همه ی تعاریف ارتباط بین کامپیوتر و محیط انتقال می باشد.
از جمله تعاریفی که برای NIC ارائه شده است عبارتند از :

ورود و خروج داده ها به رایانه از طریق کارت شبکه انجام می گیرد به عبارت دیگر شبکه کامپیوتر را به کابل یا محیط بی سیم متصل می کند.
کارت شبکه در واقع واسط یا میانجی Interface بین کامپیوتر و کابل شبکه می باشد.

وظایف کارت شبکه را به طور کلی میتوان در چهار مورد اصلی بیان کرد:

آماده سازی داده ها برای انتقال در کابل
ارسال داده ها به کامپیوتر دیگر
دریافت داده از کابل
کنترل جریان داده ها بین کامپیوتر و سیستم کابل کشی

نصب کارت شبکه
کارت شبکه در قسمت Slot کامپیوتر نصب می شود.

برای نصب کارت شبکه می توان مراحل زیر را دنبال نمود:

باز کردن کیس کامپیوتر و نصب کارت شبکه در یکی از اسلات های آزاد.
بستن کیس کامپیوتر و متصل نمودن کابل به پورت کارت شبکه
راه اندازی کامپیوتر؛ در صورتی که سیستم عاملی استفاده می گردد که قادر به تشخیص سخت افزارهای جدید نمی باشد می بایست عملیات نصب به صورت دستی انجام شود و در صورتی که یک کارت plug and play تهیه شده است و از سیستم عاملی استفاده می شود که تکنولوژی plug and play را حمایت می نماید تنها کاری که حتماً می بایست انجام داد ، قرار دادن دیسکت یا سی دی درایو کارت شبکه در Drive مربوطه است.

انتقال داده ها از طریق کارت شبکه

داده ها داخل کامپیوتر از مسیرهایی به نام Bus گذرگاه حرکت می کنند . Bus مسیری است که از چند خط موازی و کنار هم تشکیل شده است. گذر گاههای قدیمی 8 بیتی بودند یعنی در هر لحظه به صورت همزمان 8 بیت داده را به طور موازی منتقل می کردند . گذرگاه IBMPC/AT از نوع 16 بیتی بود. کامپیوترهای امروزی از گذر گاه های 16و32 بیتی استفاده می کنند ولی داده ها در کابل شبکه به صورت سریال serial یعنی جریان تک بیتی منتقل می شوند.
در واقع یکی از وظایف کارت شبکه این است که داده های موازی موجود در Bus را گرفته و با تبدیل این داده های دیجیتالی به سیگنال های الکترونیکی یا نوری ، آنها را به صورت سریالی به کارت شبکه را بدهد. قطعه ای که این کار را انجام می دهد به فرستنده گیرنده معروف Transciever است . Transciever از ترکیب دوکلمه Transmitter/receiver تشکیل شده است.

قبل از اینکه دو کارت شبکه، اطلاعاتی را رد و بدل کنند ابتدا محاوره ای الکترونیکی با هم کرده و در موارد زیر به توافق می رسند:

حداکثر اندازه داده هایی که در هر بار گروه ارسال می شود.
میزان داده های ارسالی قبل از تأیید.
میزان نگه داری داده ها در هر کارت قبل از سر ریز شدن.
سرعت انتقال داده ها.

هر کارت شبکه و در نتیجه هر کامپیوتر ، در جهان یک آدرس دیتا دارد که از طریق کمیته IEEE انستیتوی مهندسان برق و الکترونیک مشخص می گردد. IEEE که خوانده می شود آی تریپل آی مخفف عبارت زیر است :

Institute of Electrical and Electronice Engineers

کارخانه های سازنده این آدرس را به صورت سخت افزاری در تراشه ی روی کارت شبکه قرار می دهند. کارت شبکه آدرس خود را به تمام شبکه اعلام می کند تا بقیه کارتها تشخیص داده شود.به این آدرس، آدرس گروه یا آدرس شبکه کارت یا Mac Address نیز می گویند.

انتخاب کارت شبکه
کارت های شبکه دارای مدل های متفاوتی می باشند که انتخاب کارت شبکه مناسب نیاز به بررسی پارامترهایی چون:

سازگاری با معماری استفاده شده در شبکه
سازگاری با حاصل کار توان عملیات through put شبکه
سازگاری با نوع اسلات های slot خالی مادر برد

سازگاری با معماری استفاده شده در شبکه: کارت های شبکه دارای مدل های متفاوتی با توجه به معماری استفاده شده در شبکه اترنت،Tokenring می باشند. اترنت، متداول ترین معماری شبکه در حال حاضر است که در شبکه هایی با ابعاد بزرگ و کوچک، استفاده می گردد.
سازگاری با Through put شبکه: در صورتی که یک شبکه اترنت سریع سرعت 100mbps پیاده سازی شده است ، انتخاب یک کارت اترنت با سرعت 100mpbs تصمیم مناسبی در این رابطه نخواهد بود. اکثر کارتهای شبکه جدید قادر به سوئیچینگ اتوماتیک بین سرعت های 100mpbs( اترنت معمولی) و 1000mpbs( اترنت سریع) میباشند.
سازگاری با نو اسلات های مادر بورد: کارت های شبکه که دارای مدل های متفاوتی با توجه به نوع اسلات مادر بورد می باشند . کارت های شبکه PCI درون یک اسلات خالی PCI و کارتهای نوع ISA در اسلاتهای ISA نصب می گردند. کارت شبکه می بایست متناسب با یکی از اسلات های خالی موجود روی مادر برد انتخاب گردد . اسلات آزاد به نوع مادربرد بستگی داشته و در این رابطه گزینه های متعددی نظیر EISA,ISA,PCI می تواند وجود داشته باشد.

گذر گاه ISA که از کلمات Indusbry Standard Architecture اقتباس شده است ، استاندارد استفاده شده در کامپیوتر های IBM XT است. استاندادر فوق در ابتدا به صورت 8 بیتی مطرح و در سال 1984 نوع 16بیتی آن نیز عرضه گردید. تعداد زیادی از تجهیزات سخت افزاری نظیر مودم ، کارت صوت و کارت های شبکه بر اساس استاندارد فوق تولید و عرضه شده اند. برخی از مادربردهای جدید دارای اسلات های PCI بوده و از کارت های PCI حمایت نمی نماید.کارت های PCI دارای سرعت بیشتری نسبت به ISA می باشند. PCI در سال 1993 معرفی و یک گذرگاه 32 بیتی بود. PC12/1 شصت و چهار بیت را حمایت می نماید. کارت های شبکه PCI با توجه به پتانسیل های موجود دارای استعداد لازم به منظور ارائه سرعت و کارایی بیشتری نسبت به کارت های ISA می باشند.

بافرینگ
حافظه تراشه ها RAM بر روی کارت شبکه قرار داشته و از آن به عنوان بافر استفاده می گردد. از حافظه فوق به منظورنگه داری اطلاعاتی که در انتظار پردازش می باشند و یا اطلاعاتی که می بایست بر روی شبکه منتشر شوند استفاده می گردد.

DMA
DMA از کلمه Direct Memory Access گرفته شده است کامپیوتر هایی که از DMA حمایت می کنند ارسال و یا دریافت داده از حافظه را مستقیماً و بدون درگیر کردن پردازنده فراهم می کند.

Bus Masterine
کارت های شبکه می توانند به گونه ای طراحی شوند که مستقیماً بدون در نظرداشتن استفاده از پردازنده کامپیوتر و یا واسطه ای دیگربه حافظه RAM کامپیوتر دستیابی داشته باشند . ویژگی فوق به کارت های شبکه اجازه می دهد که Bus را کنترل نموده و داده ای را به حافظه RAM کامپیوتر ارسال و یا دریافت نماید.

پیکربندی کارت شبکه

قبل از استفاده از کارت شبکه و نصب سیستم عامل شبکه می بایست کارت را پیکربندی کرد یعنی گزینه های زیر را برای آن تعریف کرد:

وقفه (IRQ Interrupt)
آدرس پایه پورت ورودی – خروجی (Base I/O Port)
آدرس پایه حافظه (Base Memory)

1. شماره خط وقفه (IRQ:Interrupt ReQuest) : دستگاه های جانبی مثل کیبرد، دیسک ، کارت شبکه ، کارت صدا و ... به کمک سخت افزاری وقفه Interrupt از CPU تقاضای سرویس دهی می کنند . هر وسیله جانبی باید از خط تقاضای وقفه یاIRQ ویژه استفاده کند و دو دستگاه نمی توانند ازیک خط وقفه همزمان استفاده کنند ، در غیر این صورت تداخل رخ داده و سیستم مختل می شود. درحال حاضر سیستم عامل های اندکی وجود دارد که از تکنولوژی plug and play حمایت نمی نمایند، در زمان نصب کارت شبکه بر روی این نوع سیستم ها بایست دارای اطلاعات لازم در رابطه با IRQ نیز باشیم. به هر دستگاه موجود در کامپیوتر نظیر موس ، صفحه کلید و کارت شبکه یک IRQ نسبت داده می شود . دستگاه های فوق با استفاده از IRQ نسبت داده شده در خواست خود را با پردازنده مطرح می نمایند. هر دستگاه می بایست دارای یک IRQ منحصر به فرد باشد در غیر این صورت با یک IRQ Conflict مواجه خواهیم شد جدول زیر تنظیمات IRQ در کامپیوتر های شخصی را نشان می دهد.

2. آدرس پایه پورت ورودی خروجی Base I/O Port : پورت حافظه ای است که جهت ردوبدل اطلاعات بین کامپیوتر و وسایل جانبی استفاده می شود ولی RAM حافظه ای است که عموماً جهت اجرای برنامه به کار می رود ، سرعت پورتها کمتر از RAM می باشد. پورت ها مانند خانه های RAM معمولاً در مبنای 16 مشخص می گردند . هیچ دو وسیله ای همزمان نباید از آدرس پورتهای یکسانی استفاده کنند. گاهی امکان دارد به کمک جامپر (Jumper) روی کارت تنظیم نمود. بعضی کارتها به کمک کلیدهای ریزی (DIP Switch) بر روی کارت شبکه پیکربندی می شوند. در اغلب کارتهای شبکه که بدون جامپر (Jumper less) هستند و کلیدهای ریز را هم ندارند، تنظیم پیکربندی در آنها با نرم افزاری که همراه کارت شبکه فروخته می شود، انجام می گیرد. نحوه تنظیم پیکربندی، در دفترچه های راهنما یا فایلهای راهنما، همراه کارت شبکه، مشخص می گردد.

3. آدرس پایه حافظه Base Memory : این آدرس مکانی را درRAM مشخص می سازد . این مکان به عنوان بافر برای ذخیره سازی داده های ورودی و خروجی کارت شبکه است . برخی از کارت های شبکه برای این منظور از RAM استفاده نمی کنند و به این دلیل آدرس پایه حافظه ندارد.

توجه : بعضی از کارت ها از تکنیک دسترسی مستقیم به حافظه DMA استفاده می کنند که دراین حال کامپیوتر قسمتی از حافظه خود را به کارت شبکه اختصاص می دهد.

نکته1: معمولاً سرعت ردوبدل داده ها بیشتر از سرعت پردازش آنها توسط کارت شبکه است لذا در کارت شبکه مقداری بافر یا RAM وجود دارد که داده های ورودی و خروجی کارت موقتاً در آنجا ذخیره می گردند.
نکته2: تنظیمات IRQ آدرس پایه پورت و آدرس پایه حافظه به 2 صورت مختلف انجام می پذیرد:

به کمک جامپر Jumper
به کمک کلید های رنرا Dip swich

نکته3: در کامپیوترها برای گذرگاه داده ها (Bus) معماری های متفاوتی موجود است از جمله:

استاندارد ISA (ایزا)
استاندارد PCI (پی سی آی)

نوع کارت های جانبی مثل کارت شبکه ، کارت صدا و... باید با نوع گذرگاه یکسان باشد. به طور کلی کارت های PCI سریعتر از کارتهای ISA می باشند.

کارت شبکه و کابل
هر کارت شبکه ویژه یک نوع کابل ساخته می شود.البته بعضی از کارت ها بیش از یک اتصال دارند . مثلاً در برخی ار کارت ها هم می توان کابل کواکسیل به کاربرد و هم با کابل TP .

کابل TP یا کابل زوج به هم تابیده
کابل TP یا Twisted Pair از دو سیم مسی رو پوش دار که به دور هم پیچیده شده اند تشکیل شده است تعدادی از این جفت سیم ها در یک غلاف پلاستیکی تشکیل یک کابل می دهند که به آن UTP یا کابل بدون حفاظ می گویند.

BOOT ROM
در بعضی شبکه ها ایستگاه های کاری را بدون فلاپی یا حتی هارد پیکربندی می کنند . بدین ترتیب امنیت بالا رفته و کاربران نمی توانند داده های شبکه را با خود بیرون ببرند و همچنین نمی توانن با ورود برنامه های ویروسی شبکه را مختل کنند. از طرف دیگر هزینه های شبکه نیز کاهش می یابد در این حالت برای آنکه کامپیوتر بتواند بدون هارد و فلاپی بوت شوند لازم است بر روی کارت شبکه یک آی سی خاص به نام ROM راه اندازه یا PROM یا EPROM قرار داده شود. بدین ترتیب هنگام روشن شدن کامپیوتر به صورت خودکار برنامه موجود در ROM اجرا شده و ایستگاه کاری را به Server متصل می کند. سپس فایل های راه انداز سیستم از سرور حافظه ایستگاه کاری منتقل شده و کامپیوتر بوت می شود. به چنین مراحلی ، بوت شدن از راه دور Remot Boot و به این کامپیوترها ایستگاه های کاری بدون دیسک Disk less می گویند.

پاورپوینت های آشنایی با شبکه