Guida alla scheda di interfaccia di rete (NIC) - Definizione, tipi e funzioni

Che cos'è una scheda di interfaccia di rete?

La scheda di interfaccia di rete (NIC), nota anche come scheda adattatore di rete e controller di interfaccia di rete, è un componente hardware che consente a dispositivi come computer o server di comunicare con reti informatiche. La scheda di interfaccia di rete appare generalmente come una scheda a circuito stampato o un chip. 

Inizialmente, la scheda NIC veniva inserita nel bus del computer sotto forma di scheda di espansione. Successivamente, con la riduzione dei prezzi e l'ampia diffusione di Ethernet, la maggior parte dei nuovi computer ha un'interfaccia di rete preintegrata sulla scheda madre.  Non sarà più necessaria una scheda NIC separata, a meno che non siano richieste più interfacce o altri tipi di reti.

Lo scopo di una NIC è collegare il computer a una rete LAN (Local Area Network) tramite cavo o wireless. Fornisce l'accesso al livello fisico per comunicare con il livello di collegamento dati (Ethernet o WiFi), in modo che i computer possano comunicare sulla stessa rete LAN o persino comunicare su reti su larga scala tramite il protocollo Internet (IP).

Scheda di interfaccia di rete con doppia interfaccia SFP

Funzione della scheda di interfaccia di rete

Il numero di chip sul scheda di interfaccia di rete sta diminuendo a causa della crescente integrazione. Sebbene esistano molti tipi di schede di rete prodotte da vari produttori, le loro funzioni sono simili. Quindi, cosa fa una NIC? Qual è la funzione di una scheda di interfaccia di rete? Come funziona?

Incapsulamento dei dati

Nel processo di incapsulamento, i dati possono essere visti come un pacchetto, l'intestazione del frame e la fine del frame sono gli involucri del pacchetto. La scheda di interfaccia di rete incapsula i dati del computer in frame aggiungendo un'intestazione del frame e una fine del frame, quindi invia i dati alle reti tramite mezzi di trasmissione di rete. Per le reti cablate, il mezzo di trasmissione generale è il cavo in rame o la fibra ottica, mentre per le WLAN wireless sono le onde elettromagnetiche. 

Disimballaggio dei dati

Quando riceve i frame di dati trasmessi da altri dispositivi di rete, la scheda di interfaccia di rete raggruppa nuovamente tali frame di dati in dati rimuovendo l'intestazione e la parte finale del frame, quindi trasmette i dati al computer. 

Gestione dei link

Se la scheda di interfaccia di rete riceve un frame di dati errato, scarterà autonomamente il frame errato e non informerà il computer. Al contrario, se riceve un frame corretto, avviserà il computer e lo consegnerà al livello di rete dello stack di protocolli. Quando il computer sta per inviare un pacchetto dati IP, i dati verranno consegnati alla scheda di interfaccia di rete tramite lo stack di protocolli e inviati alla LAN dopo essere stati assemblati in un frame. 

L'altra importante manifestazione della funzione di gestione del collegamento è verificare se lo stato del collegamento è in stato inattivo. Poiché Ethernet è un collegamento condiviso, quando trasmetti dati si verificheranno conflitti se nel frattempo qualcun altro sta utilizzando il collegamento.

La funzione di gestione del collegamento è realizzata principalmente tramite il protocollo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with collision detection).

Codifica e decodifica dei dati

La trasmissione dei dati deve avvenire su un mezzo di trasmissione fisico. In pratica, i segnali trasmessi sono segnali elettrici o segnali ottici. La funzione di codifica e decodifica si riflette principalmente nella trasformazione dei dati in segnali elettrici o segnali ottici utilizzando il metodo di codifica del codice Manchester.

Diversi tipi di schede di interfaccia

Classificazione basata sui tipi di bus

In base ai diversi tipi di bus, le schede di interfaccia di rete si dividono principalmente in quattro categorie: PCI, PCIe, USB, ISA.

Tipi ISA e PCI di NIC - Essendo tipi di NIC di prima generazione, sono stati gradualmente eliminati dal mercato. 

Tipo USB di NIC - Principalmente applicato nel settore dell'elettronica di consumo.

Tipo PCIe di NIC - Utilizzato principalmente in aree industriali e server. Rispetto alla prima scheda con interfaccia PCI, supporta una velocità di trasmissione dati molto più elevata.

Classificazione basata sull'interfaccia di rete

In base ai diversi tipi di interfacce di rete, la scheda di interfaccia di rete è costituita principalmente da interfacce ottiche (SC, LC, ecc. ) e interfacce elettriche (RJ45).

Scheda NIC con interfaccia elettrica - Trasmissione di segnali elettrici su cavi in rame a doppino intrecciato. La distanza massima arriva fino a 100 metri.

Scheda NIC con interfaccia ottica - Trasmissione di segnali ottici su cavi in fibra ottica e transceiver ottici. La distanza massima arriva fino a centinaia di metri su un sistema multimodale e a migliaia di metri su un sistema monomodale.

Scheda NIC con interfaccia elettrica

Scheda NIC con interfaccia ottica

Classificazione basata sulla velocità di trasmissione dei dati

In base alla velocità di trasmissione dei dati, sono disponibili schede di interfaccia di rete da 100M, 1000M, 2.5G, 5G, 10G, 25G, 40G, 100G, 200G, ecc.

Classificazione basata sui mezzi di trasmissione

In base ai diversi mezzi di trasmissione, la scheda di interfaccia di rete può essere divisa in due categorie: scheda NIC cablata e scheda nic wireless.

Scheda NIC cablata - Utilizzo di cavi fisici in fibra ottica o cavi in rame come mezzi di trasmissione per connettersi alle reti.

Scheda NIC wireless - Rispetto alla scheda NIC cablata, la scheda NIC wireless utilizza la tecnologia wireless per sostituire i cavi. Per connettersi a una rete locale wireless (WLAN), la scheda NIC wireless deve funzionare con il router wireless o l'AP wireless (Access Point). La NIC wireless può essere vista come un trasmettitore, mentre il router wireless o l'AP è come un ricevitore. 

Le schede di rete wireless si dividono principalmente in schede NIC wireless interne ed esterne. Le schede NIC wireless integrate interne sono comunemente presenti nei laptop e negli smartphone. Le schede NIC wireless USB e PCI/PCIe sono le schede NIC wireless esterne più comuni; sono utili quando la scheda NIC wireless del laptop è guasta o quando il computer desktop deve connettersi a una rete wireless.

Classificazione basata sull'applicazione

In base ai diversi livelli dei requisiti applicativi delle schede NIC, le schede di interfaccia di rete possono essere suddivise in NIC per server e NIC per PC.

Scheda NIC PC - Utilizzata per collegare il PC alla LAN. Una scheda NIC è sufficiente per un PC ordinario.

Scheda NIC per server - Utilizzata per collegare il server a dispositivi di rete come gli switch. Rispetto alla NIC per PC, la NIC per server ha requisiti più elevati in termini di velocità dati, utilizzo della CPU, stabilità e sicurezza. Generalmente, per un server sono necessarie due o più schede NIC per server.

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