网络适配器
→ 返回 计算机网络
网络适配器（Network Interface Card，NIC）是计算机连接网络的硬件接口，工作在数据链路层与物理层，负责将操作系统的数字信号转换为可在网络介质上传输的电信号、光信号或无线电波。
主要功能
| 功能 | 说明 |
|---|---|
| 数据帧收发 | 封装/解封装以太网帧，添加/校验 FCS |
| MAC 地址标识 | 每块网卡拥有全球唯一的 48 位 MAC 地址 |
| 介质访问控制 | 全双工直接收发；半双工通过 CSMA/CD 检测冲突 |
| 硬件卸载（Offload） | 将 Checksum、分段等计算从 CPU 卸载到网卡芯片 |
| 中断处理 | 数据到达时向 CPU 发中断（或 NAPI 轮询减少中断） |
| 流量控制 | 802.3x 暂停帧，通知对端暂停发送 |
MAC 地址
格式
00 : 1A : 2B : 3C : 4D : 5E
└────────────┘ └────────────┘
OUI（3 字节） 设备序号（3 字节）
厂商唯一标识 厂商自行分配
第一字节最低两位：
bit0 = 0 → 单播地址（Unicast）
bit0 = 1 → 多播地址（Multicast）
bit1 = 0 → 全局唯一（OUI 分配）
bit1 = 1 → 本地管理地址（随机化或手动设置）
| 地址类型 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|
| 单播 | 00:1A:2B:3C:4D:5E | 标识单一网卡 |
| 广播 | FF:FF:FF:FF:FF:FF | 同一广播域所有设备接收 |
| 多播 | 01:00:5E:xx:xx:xx | 多播组前缀（IPv4 多播） |
| 随机化 MAC | DA:xx:xx:xx:xx:xx（bit1=1） | 现代手机/OS 连 Wi-Fi 时随机生成，保护隐私 |
MAC 地址的作用范围
主机 A（192.168.1.2）→ 路由器 → 主机 B（10.0.0.5）
局域网段 1：
以太网帧 [src:MAC-A | dst:MAC-路由器] → 路由器
局域网段 2：
以太网帧 [src:MAC-路由器出口 | dst:MAC-B] → 主机 B
MAC 地址只在当前链路段（同一广播域）有效，
经过路由器后源/目标 MAC 都被替换为新的链路段地址。
ARP：IP → MAC 的解析
同局域网内通信，必须先知道目标 IP 对应的 MAC 地址：
主机 A（192.168.1.2）想发数据给 192.168.1.5：
① ARP 请求（广播）：
"谁是 192.168.1.5？请告诉我你的 MAC"
src:MAC-A → dst:FF:FF:FF:FF:FF:FF
② ARP 应答（单播）：
主机 B（192.168.1.5）回复：
"我是 192.168.1.5，我的 MAC 是 00:AA:BB:CC:DD:EE"
③ 主机 A 缓存 IP→MAC 映射，直接封帧发送
# 查看本机 ARP 缓存
arp -n # Linux
arp -a # Windows
# 手动添加静态 ARP（防 ARP 欺骗）
arp -s 192.168.1.5 00:AA:BB:CC:DD:EEARP 欺骗（ARP Spoofing）：攻击者伪造 ARP 应答，将网关 IP 映射到自己的 MAC，截获流量（中间人攻击）。防护：静态 ARP、动态 ARP 检测（DAI）、交换机端口安全。
网卡类型
| 类型 | 接口 | 速率 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 有线网卡（Ethernet） | RJ45 | 100M / 1G / 10G / 25G / 100G | 服务器/PC 主流接入 |
| 无线网卡（Wi-Fi） | 内置天线 | 150Mbps~9.6Gbps | IEEE 802.11 系列 |
| 光纤网卡 | SFP/SFP+ 槽 | 1G / 10G / 25G / 100G | 插光模块接光纤 |
| 虚拟网卡 | 软件模拟 | 取决于宿主机 | Docker veth、VPN tun/tap |
| 环回接口（lo） | — | — | 127.0.0.1，本机内部通信 |
| InfiniBand | 专用 | 200Gbps+ | 高性能计算、存储网络 |
全双工 vs 半双工
半双工（Half-Duplex）：
收发不能同时进行，使用 CSMA/CD 避免冲突
→ 发送前先监听信道是否空闲
→ 发送中同时检测冲突（检测到冲突则停止，随机等待后重传）
现代交换网络已基本淘汰半双工
全双工（Full-Duplex）：
收发完全独立，不存在冲突
→ 每个端口与交换机直接点对点连接，无共享信道
→ 可同时达到标称速率（如 1Gbps 收 + 1Gbps 发）
自动协商（Auto-Negotiation）
网卡与交换机通过 Fast Link Pulse（FLP）自动协商速率和双工模式：
网卡能力广播：[1000BASE-T / 100BASE-TX / 10BASE-T] [全双工 / 半双工]
交换机返回： 选择双方支持的最高能力
结果： 1000BASE-T 全双工
常见问题：一端设为强制 1000M 全双工，另一端自动协商，
可能协商到 100M 半双工导致性能极差（Duplex Mismatch）
硬件卸载（Offload）
高流量下 TCP/IP 栈的 CPU 负担很重，网卡提供硬件卸载特性：
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| Checksum Offload | 网卡计算 TCP/UDP/IP 校验和，免去 CPU 计算 |
| TSO（TCP Segmentation Offload） | 将大 TCP 段分割交由网卡完成，减少 CPU 分段次数 |
| GRO（Generic Receive Offload） | 接收时将多个小包合并成大包再交给协议栈 |
| RSS（Receive Side Scaling） | 多队列网卡，将不同流分发到不同 CPU 核，提升并行度 |
| DPDK | 绕过内核协议栈直接由用户态驱动处理包，极致低延迟 |
# 查看/修改 offload 特性（Linux ethtool）
ethtool -k eth0 # 查看所有 offload 状态
ethtool -K eth0 tso off # 关闭 TSO（排障时用）
ethtool -K eth0 gro off # 关闭 GRO常用命令
Linux
# 查看所有网络接口（含 MAC、状态）
ip link show
ip link show eth0 # 单个接口
# 查看 IP 地址（含子网掩码）
ip addr show
ip addr show eth0
# 查看路由表
ip route show
# 启用 / 禁用网卡
ip link set eth0 up
ip link set eth0 down
# 临时设置 IP
ip addr add 192.168.1.100/24 dev eth0
# 查看收发包统计（errors/dropped/overrun）
ip -s link show eth0
# 查看网卡详细信息（速率、双工、自协商状态）
ethtool eth0
# 持续监控网卡流量
watch -n1 'cat /proc/net/dev'Windows
# 查看网卡信息（含 MAC、IP）
ipconfig /all
# 查看 MAC 地址
getmac /v
# 查看 ARP 缓存
arp -a
# 释放 / 重新获取 IP（DHCP）
ipconfig /release
ipconfig /renew
# 刷新 DNS 缓存
ipconfig /flushdns
# 查看网络接口统计
netstat -e虚拟网络接口（Linux）
| 类型 | 说明 | 典型场景 |
|---|---|---|
| veth pair | 成对虚拟网卡，一端发数据另一端收到 | Docker 容器网络（容器内 eth0 ↔ 宿主机 vethXXX） |
| bridge | 虚拟二层交换机，连接多个接口 | Docker bridge 网络、KVM 虚拟机网络 |
| tun | 三层虚拟接口（传递 IP 包） | VPN（OpenVPN、WireGuard） |
| tap | 二层虚拟接口（传递以太网帧） | QEMU/KVM 虚拟机完整以太网模拟 |
| bond | 多网卡聚合，提升带宽或冗余 | 服务器双网卡主备 / 负载均衡 |
| VLAN 子接口 | eth0.10，在单网卡上承载多 VLAN | 一块网卡对接多个 VLAN 的 Trunk 口 |
| macvlan | 在一块物理网卡上创建多个 MAC 地址 | 容器直接接入物理网络，获得独立 MAC/IP |
| ipvlan | 共享 MAC，独立 IP | 容器网络，MAC 受限的环境 |
# 创建 bridge
ip link add br0 type bridge
ip link set eth0 master br0
ip link set br0 up
# 创建 veth pair
ip link add veth0 type veth peer name veth1
# 创建 VLAN 子接口（VLAN 10）
ip link add link eth0 name eth0.10 type vlan id 10
ip link set eth0.10 up