ＬＡＮ技術研究室（ＬＡＮに関心がある人のために情報を提供しているサイト）

ＮＩＣは、Network Interface Cardの略で、ＬＡＮに接続することを目的に作られたネットワークインターフェイスカードのことを言います。
ＮＩＣは、ニックと読みます。
デスクトップＰＣでは、ＰＣＩやＩＳＡなどの拡張スロットに差し込んで使うＬＡＮボードを使用し、ノートＰＣでは、ＰＣカードタイプのＬＡＮカードをＰＣカードスロットに差し込んで使用します。
また、どちらでも使えるＵＳＢポートに接続して使用するＬＡＮアダプタもあります。
イーサーネット以外にも、トークンリング用やＡＴＭ用などのＮＩＣもありますが、ここではイーサーネット用のＮＩＣについてのみ説明します。
ＮＩＣ付属のドライバーソフトが、ＯＳＩ参照モデルにおけるレイヤ１の物理層とレイヤ２のデータリンク層の一番下にあるＭＡＣ副層の処理を行います。
ＮＩＣは、ＰＣＩなどのバスインターフェイス、ＭＡＣ、及び、ネットワークインターフェイスの各部分から構成されているハードウェアです。

1. バスインターフェイス


バスインターフェイスの部分は、物理層のすぐ上にあるＭＡＣ副層との間のインターフェイスになり、ＰＣＩなどのＰＣの拡張スロットを通してＰＣとデータのやりとりを行います。
物理層（Physical Layer）は、ＯＳＩ参照モデルにおけるレイヤ１で、そのすぐ上にレイヤ２（データリンク層）があり、データリンク層の一番下にあるＭＡＣ副層があります。
バスによって、データ転送方式が異なります。
ＰＣＩ、ＩＳＡ、ＰＣカード、ＵＳＢなどいろいろあります。
最近では、ＩＳＡバスはほとんどなくなりました。
データ転送方式には、Ｉ／Ｏ方式、ＤＭＡ方式、ＵＳＢ方式などがあります。

Ｉ／Ｏ方式では、通信中のデータの一時記憶用のバッファをＮＩＣに持っていて、ＮＩＣとＰＣとの間でＣＰＵの入出力命令を使用してデータを入出力を行います。
ＣＰＵの入出力命令は、Ｉ／Ｏ転送用ポートとイーサーネットコントローラ制御用ポートと割り込みラインを一つ使用します。
ＰＣカードやＩＳＡは、この方式を利用しています。

一方、ＤＭＡ（Dynamic Memory Access）方式は、バス・マスタ方式とも呼ばれ、この方式では、バッファをＮＩＣに持たず、ＰＣ内部のメモリーを使用します。
ＤＭＡ方式は、性能的には、処理速度低下がほとんどないのが特徴です。
イーサーネットコントローラ制御用ポートと割り込みラインを一つ使用します。
ＰＣＩやCardbusでは、ＤＭＡ方式を使用して、高速なデータ転送を行っています。

また、ＵＳＢ方式では、ＮＩＣのバッファを使用し、ＵＳＢなのでシリアル転送を行い、データの送受信を行います。
ＵＳＢのシリアル転送には、アイソクロナスやバルクという転送方式がありますが、ＮＩＣではバルク転送を利用しています。
ＵＳＢ方式は、割り込みラインを必要としません。
ＵＳＢ方式のＮＩＣの場合、ＵＳＢポートがあれば、ＰＣカードスロットがないＰＣでも利用できるのが便利です。


2. ＭＡＣ


ＭＡＣは、Media Access Controlの略で、メディアアクセス制御のことを言います。
ＭＡＣは、ＣＳＭＡ／ＣＤと呼ばれるアクセス制御方式の中核を成す部分です。
ＭＡＣは、送信と受信の２つの制御を行います。
バッファには、送信バッファと受信バッファがあります。
受信の場合は、ＭＡＣフレームの受信が行われると、下記のネットワークインターフェイスの部分を通してＭＡＣフレームを受信バッファに保存します。
次に、バスインターフェイスの部分を通してＰＣに受信データを送ります。
送信の場合は、バスインターフェイスを通して、送信バッファに書き込まれたデータをネットワークインターフェイスの部分を通してＭＡＣフレームとなってケーブルから送り出されます。


3. ネットワークインターフェイス


ネットワークインターフェイスの部分は、ＯＳＩ参照モデルにおけるレイヤ１の物理層（Physical Layer）に相当します。
実際には、10 BASE-Tでは、ＭＡＵと呼ばれるトランシーバー、100 BASE-TXでは、ＰＨＹと呼ばれるチップがイーサーネット物理層の処理を行います。
ＰＨＹは、ファイと読み、ＰＨＹチップは、PHYsical Layer Chipの頭３文字を取った略語です。
ＰＨＹに関しては、ケーブルに最も近い部分をスタックの底と見ると、以下のように機能別に下から積み上げられた感じで３つに分類することができます。



↓↑	データリンク層（ＭＡＣ副層のみ）
↓↑	ＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）
↓↑	ＰＭＡ（Physical Medium Attachment）
↓↑	ＰＭＤ（Physical Medium Dependent）


一番上のピンク色のＭＡＣ副層は、ＰＨＹには含まれず、データリンク層に含まれます。
ＭＡＣ副層では、ＭＡＣフレームが生成されます。
ＰＨＹは、下から見て３つの層に分かれています。
つまり、下から３つ分がイーサーネットの物理層に相当します。
ＭＡＣフレームを作り出すＭＡＣ副層のすぐ下のＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）は、物理符号化副層と言い、ＭＡＣフレームを符号化する処理を行います。
その下のＰＭＡ（Physical Medium Attachment）は、物理媒体接続部と言い、データの送信前はシリアル変換し、受信後はパラレル変換します。
一番下のＰＭＤ（Physical Medium Dependent）は、物理媒体依存部と言い、送信前に信号波形変換を行ったり、受信後に信号の増幅を行ったりします。
一番下の肌色の部分（ＰＭＤ）が最もケーブルに近い部分です。
ネットワークインターフェイスの部分は、電気信号が入ってくる方向（上の表中の矢印【↑】の方向）から順に説明すると、RJ-45コネクタ、ＬＡＮ用パルス・トランス、ＰＨＹから構成されています。

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