在计算机生成的数据包中，信息以数字的形式存储在内存中，但这些数字无法直接通过网络发送。为了让数据在电缆或光纤上传输，我们需要将这些数字信息转换成电信号或光信号。承担这一转换任务的设备就是网卡。
不过，网卡并不能独立工作，它需要一个驱动程序来控制。回想一下，当我们购买新电脑时，装完操作系统后的第一件事就是安装各种驱动程序，其中就包括网卡驱动。没有网卡驱动，网卡就无法正常工作，自然也就无法上网。同理，没有显卡驱动，电脑屏幕就无法显示任何内容。
不同厂商生产的网卡结构各有差异，因此每个厂商都会开发专门的网卡驱动程序。网卡启动后，并不会立即开始工作，而是需要经过初始化过程。当操作系统启动时，网卡驱动程序会初始化硬件，使网卡进入工作状态。
网卡内部有一个全球唯一的地址，即MAC地址。这个地址在网卡生产时就被写入只读存储器（ROM）中，理论上无法修改。不过，在Windows系统中，我们可以通过模拟方式修改MAC地址。
当网卡驱动程序从IP模块获取数据包后，会将其复制到网卡的缓冲区。接着，MAC模块从缓冲区中提取数据包，添加报头和起始帧分隔符，并在末尾添加帧校验序列，以检测数据传输过程中可能出现的错误。
报头是一个特殊的比特序列，其作用是帮助接收方确定何时开始读取数据。当这个比特序列转换为电信号时，会形成特定的波形。接收器在接收到这样的波形后，就能判断何时开始读取数据。
电信号可以表示数字信息，通过不同的电压和电流对应0和1。在接收端，通过测量信号中的电压和电流变化，可以恢复出原始的0和1数字信息。
数据包添加了头信息后，就可以通过网线发送了。发送信号时，可以选择半双工模式或全双工模式。半双工模式下，数据传输是单向的，即一方发送，另一方接收；而全双工模式下，发送方和接收方可以同时传输数据。
MAC模块将数字信息转换为电信号，并通过PHY或MAU模块发送出去。数字信息转换为电信号的速率决定了网络的传输速率，如10 Mbit/s。PHY(MAU)模块则将信号转换为可以在网线上传输的格式，并发送出去。
以太网规范定义了不同类型和速率的网线及其对应的信号格式，但MAC模块并不关心这些细节。它将通用的信号发送到PHY(MAU)模块，由后者转换为适合在网线上传输的格式。
了解这一过程后，我们可以更好地理解计算机网络的运作原理。如果你对这一领域感兴趣，欢迎关注我，一起探索更多计算机的奥秘！
大家都知道计算机存储了一堆由01组成的二进制码，那么计算机是如何传输这些数字信号的呢？
计算机只有一根网线与外界相连，网线相连的地方叫网卡，其作用是将计算机的数字信号转换成光电信号发送出去。要知道电脑是如何传输数据的，首先要知道网卡是如何工作的。
计算机生成的数据包只是存储在内存中的一串数字信息，没有办法直接发送给对方。因此，我们必须将数字信息转换成电信号或光信号，然后才能在网络电缆或光纤上传输。
负责这种转换的设备叫网卡，但是网卡不能单独工作。要控制网卡，你需要网卡驱动。想必大家买新电脑第一件事就是装系统，然后才是驱动。这里的驱动包括网卡、显卡、键盘鼠标驱动等。如果没有网卡驱动，网卡就无法工作，也就是上不了网。同样，如果没有显卡启动，你的电脑什么也显示不出来。
不同厂商的网卡结构不同，所以网卡的驱动也是各大网卡厂商开发的专门应用。
网卡的内部结构如下:
网卡上电后并不开始工作，而是和其他硬件一样需要初始化。电脑启动操作系统后，网卡驱动会初始化硬件，网卡才能进入工作状态。
网卡内部有一个世界上唯一的地址叫MAC地址，是网卡生产的时候写的。这个地址不能修改，因为是写在ROM里的，ROM是只读存储器，但是可以在Windows系统下模拟修改成其他MAC地址。
网卡中存储的MAC地址将由网卡驱动程序读取并分配给MAC模块。网卡驱动从IP模块获取数据包后，会将其复制到网卡中的缓冲区。然后，MAC模块将从缓冲区中取出数据包，在开头添加报头和起始帧分隔符，并在结尾添加帧校验序列以进行错误检测，如下所示:
报头是一个比特序列，比如10101010…1和0交替出现，长度为56比特。它的作用是决定包的读取时机。
当1010的这些位序列转换成电信号时，就会形成如下图这样的波形。当接收器接收到信号时，遇到这样的波形就可以判断读取数据的时机。
用电信号表示数字信息时，我们需要让0和1位分别对应特定的电压和电流。例如，像下图这样的电信号可以表达数字信息。
通过电信号读取数据的过程就是把这种对应关系反过来。也就是说，通过测量信号中的电压和电流变化，恢复0和1位的值。
添加头等一系列数据后，我们就可以通过网线发送数据包了。发送信号有两种操作，一种是使用hub的半双工模式，一种是使用Switch的全双工模式。
什么是半双工？什么是全双工？半双工是指只有一方可以发送，同时一方可以接收。在全双工模式下，发送方和接收方可以同时发送数据。
然后，MAC模块将来自报头的数字信息转换成电信号，并通过PHY或MAU的信号收发模块发送出去。这里，数字信息转换成电信的速率就是网络的传输速率。比如10 Mbit的数字信息转换成电信号每秒发送出去，速率就是10 Mbit/s。
接下来，PHY(MAU)模块会将信号转换成可以在网线上传输的格式，并通过网线发送出去。
以太网规范规定了不同类型和速率的网线及其对应的信号格式，但MAC模块并不在乎这些差异。而是将可以转换成任何格式的通用信号发送到PHY(MAU)模块，然后由PHY(MAU)模块将其转换成可以在网线上传输的格式。
这就是把网卡包转换成电信号并发送出去的过程的结束。有兴趣进一步了解请关注我。
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