Ethernet Kartı (Network Interface Card – NIC)

Ethernet kartı, diğer adıyla ağ arabirim kartı (Network Interface Card – NIC), bilgisayar veya başka bir elektronik aygıtın bir ağa bağlanmasını sağlayan donanım birimidir. Bu kart, bilgisayarın ürettiği dijital verileri elektriksel sinyallere dönüştürerek ağ ortamına iletir ve aynı zamanda ağdan gelen sinyalleri çözümleyerek tekrar dijital verilere çevirir.

Ethernet kartları, yerel alan ağlarında (LAN) veri iletimi için en yaygın kullanılan donanım bileşenidir ve bilgisayarların, yönlendiricilerin, yazıcıların veya sunucuların ağ üzerindeki diğer cihazlarla iletişim kurmasını sağlar.

Amaç ve İşlev

Ethernet kartının temel işlevi, bir bilgisayarın ağ ortamında veri gönderip almasını mümkün kılmaktır. Bu işlem, veri iletimi sırasında fiziksel katman (Layer 1) ve veri bağlantı katmanı (Layer 2) görevlerini yerine getiren donanım ve yazılım bileşenlerinin birlikte çalışmasıyla sağlanır.

Kart, bilgisayarın işletim sistemi ile ağ ortamı arasında arayüz görevi görür. İşletim sistemi, TCP/IP protokolleri üzerinden gönderilecek verileri Ethernet kartına iletir; kart bu verileri Ethernet çerçeveleri (frames) hâline dönüştürür, fiziksel ortamda iletim için uygun formata getirir ve ağı dinleyerek uygun zamanda iletir.

Ethernet kartı ayrıca:

• Ağdan gelen sinyalleri çözümler ve bilgisayarın belleğine aktarır.
• Her veri paketine kaynak ve hedef adreslerini ekleyerek yönlendirme sürecine katkı sağlar.
• Çakışma (collision) veya hata durumlarında yeniden iletim işlemini yönetir.
• CRC (Cyclic Redundancy Check) algoritmasıyla veri bütünlüğünü denetler.

Yapısı ve Bileşenleri

1. Yonga Seti (Chipset): Kartın ana işlem birimidir. Verilerin kodlanması, çözülmesi ve fiziksel katman sinyallerinin oluşturulmasından sorumludur.
2. ROM (Read-Only Memory): Her Ethernet kartında, üretici tarafından karta özgü olarak tanımlanmış MAC (Media Access Control) adresi bu bellekte saklanır. MAC adresi 48 bit uzunluğundadır ve ağ üzerindeki her cihazın benzersiz kimliğini oluşturur.
3. RAM (Geçici Bellek): Gelen veya gönderilecek verilerin geçici olarak tutulduğu bellek alanıdır.
4. Bağlantı Portu: Genellikle RJ-45 portu üzerinden UTP kablo ile fiziksel bağlantı sağlanır. Eski tip kartlarda koaksiyel (BNC) bağlantı bulunur. Fiber bağlantılarda SFP (Small Form-Factor Pluggable) yuvalar kullanılabilir.
5. Veri İletim LED’leri: Ethernet kartlarında güç durumu, bağlantı ve veri aktarımını gösteren LED göstergeler bulunur.
6. Sürücü (Driver):Kart ile işletim sistemi arasında iletişimi sağlayan yazılım bileşenidir. Ethernet kartı işletim sistemi tarafından tanındığında, sürücüsü aracılığıyla ağ yığını (network stack) ile bütünleşir.

Çalışma Prensibi

Ethernet kartı, IEEE 802.3 standardına uygun şekilde çalışır ve CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) erişim yöntemini kullanır.

Bu sistemde kart, veri göndermeden önce ağ hattının boş olup olmadığını dinler. Hat doluysa bekler; hat boşsa veri iletimine başlar. Çakışma meydana gelirse kart bunu algılar, rastgele bir süre bekler ve yeniden iletim yapar. Bu yöntem, ağdaki çakışmaları (collision) minimize eder.

Ethernet iletişimi çerçeveler (frames) üzerinden yürür:

• Her çerçevede kaynak MAC adresi, hedef MAC adresi, veri alanı ve CRC hata denetim kodu bulunur.
• Alıcı kart, kendisine ait MAC adresiyle uyuşan çerçeveleri alır ve diğerlerini filtreler.
• CRC kodu, verinin iletim sırasında bozulup bozulmadığını kontrol eder; hata tespit edilirse paket yeniden gönderilir.

Ethernet Kartı Türleri

Ethernet kartları fiziksel yapılarına, bağlantı türlerine ve hızlarına göre sınıflandırılır:

Fiziksel Yapısına Göre

• Dahili (Onboard) Ethernet Kartı: Ana kart üzerine gömülü şekilde bulunur. Modern bilgisayarların çoğunda bu tür yerleşik ağ arabirimi mevcuttur.
• Harici Ethernet Kartı: PCI, PCIe veya USB yuvalarına takılan kartlardır. Ağ bağlantı sayısını artırmak veya arızalı onboard kartı değiştirmek amacıyla kullanılır.

Bağlantı Türüne Göre

• Bakır Tabanlı (RJ-45): UTP veya STP kablolarla 10/100/1000 Mbps hızında iletişim sağlar.
• Fiber Optik (SFP/SFP+): Yüksek hızlı veri iletimi gereken ağlarda kullanılır; 10 Gbps ve üzeri hızlara çıkabilir.
• Kablosuz (Wireless NIC): Radyo dalgaları aracılığıyla bağlantı kurar, Wi-Fi kartı olarak da adlandırılır.

Hız Standardına Göre

• 10 Mbps (Ethernet): 1980’lerde yaygın kullanılmıştır.
• 100 Mbps (Fast Ethernet): 1990’lardan itibaren standart hâline gelmiştir.
• 1 Gbps (Gigabit Ethernet): Günümüzde en yaygın kullanılan hız standardıdır.
• 10 Gbps ve üzeri: Veri merkezleri ve sunucular için geliştirilmiş yüksek performanslı kartlardır.

Protokoller ve Standartlar

Ethernet kartları, IEEE 802.3 standardı kapsamında çalışır. Bu standart, ağ kablolama türlerini, sinyal iletim yöntemlerini ve çerçeve yapılarını tanımlar. Modern Ethernet kartları ayrıca Full-Duplex iletişimi destekler; bu sayede veri gönderimi ve alımı eşzamanlı yapılabilir.

Bazı gelişmiş kartlar Wake-on-LAN özelliğini destekler; bu özellik sayesinde bilgisayar, ağ üzerinden uzaktan uyandırılabilir.

Bağlantı Elemanları

Ethernet kartları çeşitli bağlantı ara yüzleriyle ağ ortamına bağlanır:

• RJ-45 (UTP kablo): Günümüzde en yaygın bağlantı şeklidir.
• BNC (Koaksiyel kablo): 10Base2 sistemlerinde kullanılmıştır.
• Fiber bağlantı (SFP): Yüksek hızlı ve uzun mesafeli veri iletimi sağlar.

UTP kablolama sistemlerinde kullanılan pin dizilimleri EIA/TIA 568A ve EIA/TIA 568B standartlarına göre belirlenmiştir. Bu standartlar, Ethernet kartı ile ağ anahtarı veya yönlendirici arasındaki bağlantının doğru biçimde çalışmasını sağlar.

Performans ve Güvenlik

Ethernet kartının performansı, veri aktarım hızına, hat kalitesine ve kablolama standardına bağlıdır.

• Zayıflama (attenuation): Kablo uzunluğu arttıkça sinyal gücü azalır; 100 metre sınırı Ethernet standardıyla belirlenmiştir.
• Parazit (interference): UTP kabloların bükümlü yapısı elektromanyetik girişimi azaltır.
• CRC Kontrolü: Hatalı veri tespitinde yeniden gönderim sağlanarak ağ güvenilirliği korunur.

Bazı gelişmiş kartlar veri akışını öncelik sırasına göre düzenleyen QoS (Quality of Service) desteği sunar. Ayrıca donanım düzeyinde şifreleme ve VLAN etiketleme (802.1Q) gibi özellikleri destekleyen modeller mevcuttur.

Kullanım Alanları

Ethernet kartları, veri iletişiminin temel bileşeni olarak hemen her bilgisayar ağında bulunur.

Başlıca kullanım alanları:

• Yerel alan ağları (LAN)
• Sunucular ve veri merkezleri
• Yazıcı paylaşımı ve IP telefon sistemleri
• Kurumsal intranet ve internet bağlantıları
• Sanallaştırma platformlarında (VMware, Hyper-V) ağ arabirimi sanallaştırması

Avantajları

• Yüksek veri iletim hızlarını destekler.
• Standartlara uyumlu olduğu için farklı cihazlarla çalışabilir.
• Full-duplex iletişimde veri kaybını en aza indirir.
• Modern işletim sistemleri tarafından otomatik olarak tanınır.
• Onboard versiyonları maliyet etkin çözümler sunar.

Sınırlılıklar

• Kablo bağlantısına bağımlıdır; fiziksel hasarlar iletişimi kesebilir.
• Elektromanyetik parazit kaynaklarından etkilenebilir.
• Farklı hızlardaki cihazlar arasında eşleşme yapılmazsa performans düşebilir.
• Donanım sürücüleri eksik veya uyumsuz olduğunda sistem bağlantı hataları oluşabilir.

Ethernet kartı, bilgisayarların ağ ortamlarında veri alışverişini sağlayan temel donanım bileşenidir. IEEE 802.3 standardı çerçevesinde çalışan bu kartlar, fiziksel ve veri bağlantı katmanları arasında köprü görevi görür. Günümüzde Ethernet kartları, 10 Mbps’ten 10 Gbps’ye kadar hızlarda, bakır veya fiber bağlantılarla kullanılmaktadır.