NIC – Network Interface Card

Abkürzung: NIC

Die NIC ist die Netzwerkschnittstelle eines Rechners — die Baugruppe, die Datenpakete in Signale auf dem Kabel oder in Funkwellen umsetzt und umgekehrt. Deutsch heißt sie Netzwerkkarte, auch wenn sie längst meist keine Karte mehr ist, sondern ein Chip auf der Hauptplatine.

Sie ist die Stelle, an der die MAC-Adresse sitzt und an der die physischen Eigenschaften einer Verbindung entschieden werden: Geschwindigkeit, Duplexmodus, Medium.

Was auf einer NIC passiert

Die Baugruppe gliedert sich in zwei Funktionsblöcke, deren Namen in Normen und Fehlermeldungen auftauchen:

MAC (Media Access Control) erzeugt und zerlegt die Rahmen, berechnet und prüft die Rahmenprüfsumme, verwaltet die Warteschlangen und regelt den Zugriff auf das Medium.

PHY (Physical Layer) setzt die Bits in Signale um — Leitungscodierung, Pegel, Takt — und übernimmt die Autonegotiation mit der Gegenstelle.

Dazwischen liegt eine genormte Schnittstelle, deren Bezeichnungen den Fortschritt der Datenraten nachzeichnen: MII bei Fast Ethernet, GMII und RGMII bei Gigabit, darüber XGMII und weitere.

Daran hängen die Eigenschaften, die im Betrieb eingestellt oder abgefragt werden:

Die Treiberanbindung übernimmt unter Windows ein NDIS-Miniport-Treiber, unter Linux ein Kernelmodul.

Bauformen der Netzwerkschnittstelle

Der Begriff Karte ist historisch. Heute begegnet man der NIC in fünf Erscheinungsformen:

Als Chip auf der Hauptplatine, der Normalfall bei Rechnern und Notebooks. In Hauptplatinenbeschreibungen erscheint er als „onboard LAN".

Als Steckkarte für PCI Express, wenn mehr Anschlüsse, höhere Datenraten oder besondere Funktionen gebraucht werden.

Als USB-Adapter, verbreitet bei Notebooks ohne RJ45-Buchse — mit dem Vorbehalt, dass Durchsatz und Latenz vom USB-Anschluss abhängen.

Als Funkmodul, meist als M.2-Karte, bei Notebooks oft zusammen mit Bluetooth auf derselben Baugruppe.

Als Netzwerkkarte mit eigenem Prozessor im Serverumfeld, die Teile der Protokollverarbeitung oder der Virtualisierung selbst übernimmt.

Ein Gerät hat dabei in der Regel mehrere Schnittstellen und damit mehrere MAC-Adressen — LAN, WLAN und Bluetooth jeweils eine eigene.

Wo die NIC in der Fehlersuche auftaucht

Duplex-Mismatch. Steht auf einer Seite eine feste Einstellung und auf der anderen Autonegotiation, einigen sich beide auf unterschiedliche Duplexmodi. Das Ergebnis ist eine Verbindung, die steht, bei Last aber einbricht, mit Kollisionen auf einer und Fehlern auf der anderen Seite. Die Regel lautet: auf beiden Seiten Autonegotiation oder auf beiden Seiten dieselbe feste Einstellung.

Fehlerzähler. Die Statistik der Schnittstelle unterscheidet CRC-Fehler, Alignment Errors, verworfene Rahmen und Kollisionen. Welcher Zähler steigt, grenzt die Ursache ein — Verkabelung, Duplexproblem oder Überlast.

Offloading als Störfaktor bei der Analyse. Übernimmt die Karte die Prüfsummenbildung, zeigt ein Mitschnitt auf demselben Rechner ungültige Prüfsummen für abgehende Pakete, weil sie erst nach dem Mitschnitt eingesetzt werden. Das ist kein Fehler.

Zufällige MAC-Adressen. Bei Funkschnittstellen melden sich aktuelle Geräte mit einer je Netz erzeugten Adresse an. Die Adresse auf dem Typenschild und die in der Geräteliste des Routers müssen daher nicht übereinstimmen.

Abgrenzung

MAC-Adresse ist die Kennung, die auf der NIC hinterlegt ist, nicht die Baugruppe selbst.

PHY und Transceiver bezeichnen den Teil, der die Signalumsetzung übernimmt. Bei modularen Geräten ist er als SFP austauschbar, während MAC und Steuerung im Gerät bleiben.

Switch-Port ist das Gegenstück auf der anderen Seite des Kabels; die Aushandlung der Verbindungsparameter findet zwischen beiden statt.

NIC steht in anderem Zusammenhang auch für Network Information Center, die Stelle für die Verwaltung von Adressen und Namen. Welche Bedeutung gemeint ist, ergibt sich aus dem Umfeld.

Quellen

• IEEE Std 802.3: Ethernet — Abschnitte zu MAC, PHY und Reconciliation Sublayer
• IEEE Std 802: Overview and Architecture
• Microsoft: NDIS Miniport Drivers — Windows Driver Kit