La scheda di rete

Aprile 2015



Che cos'è una scheda di rete?


La scheda di rete (detta Network Interface Card in inglese e siglata NIC) costituisce l'interfaccia tra il computer e il cavo di rete. La funzione di una scheda di rete è di preparare, inviare e controllare i dati sulla rete.

La scheda di rete ha generalmente du led luminosi :
  • Il led verde corrisponde all'alimentazione della scheda;
  • Il led arancione (10 Mb/s) o rosso (100 Mb/s) indica un'attività di rete (invio o ricezione di dati).


Per preparare i dati da inviare, la scheda di rete utilizza un transceiver che trasforma i dati paralleli in dati seriali. Ogni scheda dispone di un indirizzo unico, detto indirizzo MAC, attribuito dal costruttore della scheda, che gli permette di essere identificato in modo univoco fra tutte le altre schede di rete.

Le schede di rete dispongono di parametri che è possibile configurare. Fra essi figurano l'interruzione hardware (IRQ), l'indirizzo di base della porta E/S e l'indirizzo di base della memoria (DMA).

Per garantire la compatibilità tra il computer e la rete, la scheda deve essere adattata all'architettura del bus di dati e avere il tipo di connettore appropriato al cablaggio. Ogni scheda è concepita per adattarsi ad un certo tipo di cavo. Alcune schede comprendono più connettori di interfacce (da configurare sia con i jumper, sia con i DIP, sia in modo software). I connettori più diffusi sono i connettori RJ-45.

NB: Alcune topologie di rete proprietarie che utilizzano la coppia incrociata fanno ricorso al connettore RJ-11. Queste topologie sono talvolta dette «pre-10BaseT».

Infine per garantire questa compatibilità tra computer e rete, la scheda deve essere compatibile con la struttura interna del computer (architettura del bus di dati) e avere un connettore adatto alla natura del cablaggio.

Qual è il ruolo della scheda di rete?


Una scheda di rete serve da interfaccia fisica tra il computer e il cavo. Essa prepara, per il cavo di rete, i dati emessi dal computer, li trasferisce verso un altro computer e controlla il flusso di dati tra il computer e il cavo. Essa traduce anche i dati provenienti dal cavo in byte affinché il computer possa capirli. Così una scheda di rete è una scheda di estensione che si inserisce nel connettore di estensione (slot).

La preparazione dei dati


I dati si spostano nel computer prendendo dei percorsi detti « bus ». Più percorsi vicini fanno si che i dati si spostino in parallelo e non in serie (gli uni dopo gli altri).
  • I primi bus funzionavano ad 8 bit (8 bit di dati trasportati per volta)
  • Il computer PC/AT d'IBM introduce i primi bus a 16 bit
  • Oggi, la maggior parte dei bus funzionano a 32bit. Tuttavia su un cavo i dati circolano in serie (un solo flusso di bit), spostandosi in un solo senso. Il computer può inviare O ricevere delle informazioni ma non può effettuare le due operazioni contemporaneamente. Così, la scheda di rete ristruttura un gruppo di dati che arriva in parallelo in dati circolanti in serie (1bit).

Per questo, i segnali digitali sono trasformati in segnali elettrici o ottici suscettibili di viaggiare sui cavi di rete. Il dispositivo incaricato di questa traduzione è il Transceiver.

Il ruolo d'identificatore

  • La scheda traduce i dati e indica il suo indirizzo al resto della rete per poter essere distinta dalle altre schede di rete.
  • Indirizzi MAC: definite dall'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) che attribuisce dei range di indirizzi ad ogni fabbricante di schede di rete.
  • Esse sono scritte sui chip delle schede: procedura detta « Incisione dell'indirizzo sulla scheda ». Di conseguenza, ogni scheda ha un indirizzo MAC UNICO sulla rete.

Le altre funzioni della schede di rete


Il computer e la scheda devono comunicare affinché i dati possano passare dall'uno all'altro. Il computer attribuisce così una parte della sua memoria alle schede munite di un Accesso Diretto alla Memoria (DMA : Direct Access Memory).

La scheda indica che un altro computer richiede dei dati al computer che la contiene.
Il bus del computer trasferisce i dati dalla memoria del computer verso la scheda di rete.
Se i dati circolano più velocemente rispetto a quello che la scheda può elaborare, esse sono poste nella memoria tampone attribuita alla scheda (RAM) in cui esse sono memorizzate temporaneamente durante l'emissione e la ricezione dei dati.

Invio e controllo dei dati


Prima che la scheda emittente invii i dati, essa dialoga elettronicamente con la scheda ricevente per accordarsi sui seguenti punti :
  • Dimensione massima dei gruppi di dati da inviare
  • Volume di dati da inviare prima della conferma
  • Intervalli di tempo tra la trasmissione parziale dei dati
  • Tempo d'attesa prima dell'invio della conferma
  • Quantità che ogni scheda può contenere prima del superamento
  • Velocità di trasmissione dei dati


Se una scheda è più recente, quindi più perfezionata, comunica con una scheda più lenta, esse devono trovare una velocità di trasmissione comune. Alcune schede hanno dei circuiti che gli permettono di adattarsi alla banda di una scheda più lenta.
C'è quindi un'accettazione e un aggiustamento dei parametri propri ad ognuna delle due schede prima dell'emissione e della ricezione dei dati.

Parametri e configurazione della scheda


Le schede di rete hanno delle opzioni di configurazione. Fra cui :
  • interruzione (IRQ): Nella maggior parte dei casi, sono le IRQ 3 e 5 ad essere attribuite alle schede di rete. L'IRQ è anche consigliata (se disponibile!) e molte schede la utilizzano come parametro di default.
  • indirizzo di base della porta d'entrata/uscita I/O : Ogni periferica deve utilizzare un indirizzo di base diverso per la porta corrispondente.
  • Indirizzo di base della memoria : Essa designa una postazione delle memoria (RAM) del computer. La scheda utilizza questa postazione come tampone per i dati che entrato ed escono. Questo parametro è chiamato talvolta « indirizzo di inizio » (RAM Start Address). In generale, l'indirizzo di base della memoria per una scheda di rete è D8000. L'ultimo 0 è talvolta eliminato per alcune schede di rete. E' fondamentale assicurarsi di non selezionare un indirizzo di base già usato da un'altra periferica. Da notare tuttavia che alcune schede di rete non hanno un settaggio per l'indirizzo di base della memoria dato che esse non utilizzano gli indirizzi RAM del terminale.
  • Il transceiver


Nota : è possibile configurare la scheda in modo software. I parametri devono corrispondere con la disposizione dei jumper o dei commutatori DIP (Dual Inline Package) posti sulla scheda di rete. I settaggi sono forniti con la documentazione della scheda. Molte schede recenti sono in PnP (Plug and Play). Questo evita di configurare la scheda manualmente ma può talvolta essere noioso (comparsa di conflitti) nel caso in cui è generalmente preferibile di poter disattivare l'opzione PnP e configurare la scheda "a mano".

Scheda di rete Ethernet


La maggior parte delle schede di rete sono schede Ethernet. Usano come mezzo di comunicazione coppie intrecciate (8 fili in rame), con delle prese RJ45 a ciascuna estremità.

I tre standard Ethernet (norma 802.3) più comuni corrispondono ai tre flussi più frequenti:
  • Il 10Base-T consente una velocità massima di 10 Mbit/s. Il cavo RJ45 può misurare fino a una centinaia di metri e solo 4 degli 8 fili sono utilizzati.
  • Il 100Base-TX consente una velocità massima di 100 Mbit/s. È noto anche come Fast Ethernet ed è ora supportato da quasi tutte le schede di rete. Come per 10Base-T, il cavo RJ45 può misurare fino a una centinaia di metri e solo 4 degli 8 fili sono utilizzati.
  • Il 1000Base-T consente una velocità massima di 1000 Mbit/s. È chiamato anche Gigabit Ethernet. Affinché la rete funzioni correttamente, il cavo RJ45 può misurare fino a 100 m, ma deve essere di buona qualità. Questa volta, gli 8 fili sono usati.


Per estendere la distanza massima, esistono altri standard Ethernet: usano nella maggior parte dei casi la fibra ottica come mezzo di comunicazione.

Per collegare due computer, un cavo RJ45 specifico è sufficiente: si tratta di un cavo "incrociato" che viene collegato alle due schede. Per collegare più di due macchine, si utilizza un materiale chiamato hub o switch un'estremità del cavo verrà collegato al computer mentre l'altro sarà collegato allo switch. Le due caratteristiche fondamentali di uno switch sono la velocità (compatibilità 10Base-T, 100Base-TX e / o 1000Base-T) e il numero di porte (numero di prese RJ45).

Scheda rete Wi-Fi


Le reti senza fili Wi-Fi (Wireless Fidelity) o WLAN (Wireless Local Area Network) operano sugli stessi principi delle reti cablate Ethernet. Una scheda di rete Wi-Fi deve essere installato su ogni computer nella rete wireless. Questa scheda può essere inclusa direttamente nella scheda madre (caso di molti portatili), ma possono anche essere sotto forma di una scheda PCI o una chiavetta USB. Un'antenna, talvolta integrata nella scheda, consente di inviare e ricevere segnali.

È possibile collegare due computer direttamente via Wi-Fi (ad architettura hoc). Come in Ethernet cablata per collegare più di due computer, si usa in genere un materiale specifico, chiamato router Wi-Fi (o access point). Quest'ultimo ha una o più antenna per ottimizzare l'invio e la ricezione dei segnali. Inoltre, dispone di almeno una porta RJ45 che consente il collegamento a una rete cablata Ethernet di rete (generalmente compatibile 100Base-TX).

Diversi standard Wi-Fi sono stati implementati per aumentare progressivamente la portata e la velocità degli scambi:
  • Lo standard 802.11b consente una velocità teorica fino a 11 Mbit/s (circa 6 Mbit/s reali) per una portata massima di 300 m (che può essere limitata, se incontra ostacoli, a poche decine di metri). Tutti i PC privati, PDA e smartphone dotati di schede Wi-Fi sono almeno compatibili con questo standard.
  • Lo standard 802.11g consente un massimo teorico di 54 Mbit/s (circa 25 Mbit/s reali). Il 802.11g è compatibile con lo standard 802.11b, il che significa che i hardware conformi con lo standard 802.11g possono operare in 802.11b.
  • Lo standard 802.11n, noto anche WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency) o TGn Sync è uno standard finalizzato nel 2008. La velocità teorica pari a 600 Mbit/s (velocità effettiva di 100 Mbit/s nel raggio di 90 m) grazie alle tecnologie MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) e OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Dal 2006, apparecchiature dette di solito pre-N sono disponibili. Essi implementare la tecnologia MIMO in modo proprietario, più o meno lontana dallo standard finale 802.11n.
Per poter consultare questo documento offline, ne potete scaricare gratuitamente una versione in formato PDF:
La-scheda-di-rete.pdf

Vedi anche


Network cards
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Tarjetas de red
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Die Netzwerkkarte
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Carte réseau
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A placa de  rede
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