現代の世界では、コンピューターやデバイスが互いに、またネットワークと通信する方法はいくつかあります。その 1 つがネットワーク インターフェイスです。したがって、この記事では、ネットワーク インターフェイスの特徴、機能、分類などについて詳細に説明し、個人レベルとビジネス レベルの両方でどの程度役立つかに基づいて分類します。これらの基本的な考え方を理解すると、データの流れとユーザー間の接続を可能にするさまざまなネットワーク展開のそれぞれにおいて、ネットワーク インターフェイスがどのように適切に配置されているかをよりよく理解できます。ただし、時が経つにつれて、ネットワーク インターフェイスの重要性は高まり続けるため、そのメカニズムと実際の使用法を詳細に調べる必要があります。テクノロジーに関するバックグラウンドや関心に関係なく、IT プロフェッショナルでも、単にテクノロジーのファンでも、このガイドは、ネットワーク インターフェイスの複雑な世界に対処するために必要な基本的なスキルを身に付けるのに役立ちます。
ネットワーク インターフェイスとは物理的に何ですか?
ネットワークインターフェースを定義する方法
ネットワーク インターフェイスは、コンピューターまたは同様のデバイスをネットワークに接続できるようにする専用のハードウェアまたはソフトウェア要素です。ネットワーク上のコンピューター間のデータ通信において重要な交換手段として機能します。ハードウェアに関しては、ネットワーク インターフェイスは通常、ネットワーク インターフェイス カード (NIC) の形式をとります。デバイスによっては、ネットワーク インターフェイスがマザーボードに組み込まれている場合もあれば、拡張カードとして追加されている場合もあります。物理的機能では、ネットワーク インターフェイスは電気信号、電子信号、光信号を処理して、生成または送信されるさまざまなデータ パケットを適切な場所に配信できるようにします。ネットワーク インターフェイスは、多数のネットワーク サービスに最低限必要な機能を提供し、エラー訂正やデータ バッファリングも実行します。これらは、ネットワーク システムの運用において非常に役立つと考えられています。
ネットワークインターフェースカード（NIC）のその他の機能
ネットワーク インターフェイス カード (NIC) の役割に関するトップクラスの技術情報源をいくつか読んでみると、ネットワーク内の接続性とパフォーマンス レベルを維持する上で、かけがえのないものであると考えるものがいくつかあります。また、NIC を、情報をパラレルからシリアルに、またはその逆にエンコードまたはデコードする機能を持つインターフェイスとして見ることも重要です。これにより、データ転送チャネルを制御し、プロトコルを処理することで、デバイスとネットワーク間の効果的な相互接続が確保されます。一般的な用途は、帯域幅、レイテンシ、イーサネット、Wi-Fi、光ファイバーとの標準互換性など、NIC またはネットワーク インターフェイス カードに関連する技術パラメータの解析です。これらのパラメータは、ネットワークの速度と信頼性に関する接続の整合性を回復する上で非常に重要です。たとえば、NIC は、Wake-on-LAN 機能を使用してネットワーク メッセージを受信すると、ユニットをオンにしたり起動したりできます。QoS 機能の強化は、QoS が最も多くの通信に焦点を当て、あまり使用されない通信を排除することで実現できます。この知識を身に付けた上で、ネットワーク インターフェイス カードにこのようなパラメータが含まれている理由を理解する必要があります。
ネットワークにおけるインターフェースのさまざまな用途
ネットワーキングのインターフェースは、ネットワークに接続された異なるノード間の通信を可能にするために使用されます。これは、情報パケットが他のノードから転送されるノードとして、また構造的に定義された他のノードに転送されるノードとして動作することによって行われます。ネットワークのインターフェースは、ワイヤを使用するかワイヤを使用するかに関係なく、TCP/IP などのデータ パケットを必要とするアプリケーションがデータ パケットを正しい形式で保持し、データが過剰に蓄積したりネットワークを妨害したりしない程度にデータを整理することを保証します。また、パケット フィルターとして機能するインターフェースを含むいくつかの種類のコンポーネントがあり、これによりデータが検索され、設定された手順に従ってデータがランク付けされます。したがって、通信構造は、デバイス間の接続を可能にし、ネットワーク内のセキュリティ機能と最適化を強化してネットワーク全体のパフォーマンスを向上させることを目的とした戦略を実施する上で非常に重要です。
ネットワーク インターフェイス カード (NIC) はどのように機能しますか?
ネットワークインターフェースカードの重要な部分
ネットワーク インターフェイス カード (NIC) に関連する問題を理解しようとする中で、その動作に非常に重要ないくつかの基本機能と、その他の多くの注目すべき技術ベースのドキュメントを見つけました。まず、MAC (メディア アクセス コントロール) アドレスも重要な機能であり、セキュリティとデータ転送ルーティングのためにネットワーク デバイスに指定されたハードウェア コンポーネントの識別を提供します。NIC には、銅線、光ファイバー、ワイヤレスなど、ネットワーク メディアを介したデータ パケットの送受信に役立つトランシーバーもあります。
さらに、メモリ バッファは、送信中のデータをバッファリングしてネットワーク内の混雑を軽減できるため、非常に重要です。NIC 内に組み込まれたカーネルまたはファームウェアは、NIC が適切に機能するために必要な低レベルの機能と命令を実行します。技術的なパラメータの場合、たとえば Mbps または Gbps (帯域幅) などのデータ レート容量や、イーサネット、Wi-Fi、その他などのサポートが必要なネットワーク テクノロジなどです。最後に、これらの部分を理解することで、NIC がネットワーク内の他のデバイスと対話する洗練された複雑なプロセスが明確になります。
NIC がデータ送信に使用する方法
NIC のすべての機能は、ネットワーク通信を実現するために順番に実行されます。まず、コンピュータのオペレーティング システムからデータを取得し、この特定のデータをパケット形式でエンコードします。NIC は、メッセージのルーティングと配信の精度を高めるために、送信側のステレオと受信側のチェッカー ステレオで構成される関連するヘッドとテールを使用して、これらの各パケットをシールします。その後、NIC のトランシーバー コンポーネントも非常に重要です。トランシーバーはこれらのデータ パケットを受け取り、内部変調により、電気配線、光ケーブル、またはワイヤレス信号などのネットワーク メディアに送信します。このプロセス中に、NIC はエラー検出などの追加の組み込み機能を実行し、ネットワーク経由で送信される情報の損傷を最小限に抑えます。この整然としたデータ処理方法により、ネットワークを使用するすべての人が信頼性が高く高速な情報交換を保証できます。
ネットワークインターフェースの分類
ネットワーク インターフェイスは、接続トポロジとインターフェイスの目的の両方に基づいて分類できます。有線インターフェイスには、通常 RJ-45 コネクタまたは 10/100/1000Base-T 標準を介した「イーサネット ベース」の高速で安定したインターフェイスが含まれます。ワイヤレス インターフェイスは、快適性と利便性の利点があり、IEEE 802.11 標準の Wi-Fi で提供される電波を使用して動作します。電波は、さまざまな範囲と速度で使用されます。光ファイバー インターフェイスは、長距離にわたる接続でも信頼性が高く、遅延が最小限で済みます。どのネットワーク インターフェイスを選択するかは、速度、距離、干渉の種類、および動作する周囲のエリアなどの高次のニーズによって異なります。
ネットワーク インターフェイスにはどのような種類がありますか?
イーサネットインターフェースの理解
イーサネット インターフェイスは、高速でデータを送信できる有線インターフェイスを提供し、ツイスト ペア ケーブルまたは同軸配線をカバーします。これらには、それぞれ 10 Mbps、100 Mbps、1000Base-T イーサネット構成が含まれ、IEEE 10 標準でカバーされているデータ レートはそれぞれ 100 Mbps、1 Mbps、802.3 Gbps です。イーサネットの使用が劇的に増加したのは、その効率性、低コスト、ローカル エリア ネットワーク (LANS) でのデータ トラフィック処理のしやすさによるもので、ほとんどの家庭や企業で使用されています。
仮想インターフェースの探索
仮想ネットワーク インターフェイス、または仮想 NIC (ネットワーク インターフェイス カード) は、物理インターフェイスをそれ自体に置き換える、事前に決定されたソフトウェア/セキュリティ ベースの仮想化手順です。このようなシステムは、ネットワーク リソースが高度に統合され、1 台のマシンに集約された多数の仮想マシン間で共有されるプロセスの仮想化に非常に役立ちます。このような仮想インターフェイスは、LAN やテクノロジ ネットワーク (SDN) などのテクノロジに加えて、ネットワークの包含、拡張、および消費単位の生産性を向上させます。これらのインターフェイスを実装することで、新世代の IT システム展開のバックボーンとして機能する、多くの複雑でスケーラブルなネットワーク システムでのデータ処理の規制、安全性、および効率が向上しました。
ワイヤレスインターフェースの探索
しかし、今日では、ワイヤレス インターフェイスにより、デバイスはワイヤや回路を使用せずにコンピューター ネットワークに接続できます。ワイヤレス インターフェイスは、通信能力のために無線周波数を使用します。ワイヤレス インターフェイス アダプターは、ワイヤレス ローカル エリア ネットワークで広く使用されています。また、IEEE 802.11 標準 (Wi-Fi とも呼ばれます) も使用します。ワイヤレス デバイスは、データ伝送などの高品質の提供に MIMO および OFDM テクノロジを使用します。これらのインターフェイスは、特にラップトップ、電話、タブレットなどのデバイスを接続してモビリティを提供する上で非常に重要です。これには、インストール時の情報保護とコンピューター セキュリティのための WPA3 などの保護デバイスの適用も含まれます。現代社会では運用活動に情報を提供するという性質上、ワイヤレス インターフェイスは、個人および組織のネットワークを含むあらゆる分野で広く適用されています。
インターフェース、ネットワークカードの設定方法
Linux システムでネットワーク インターフェイスを変更する方法
- ネットワークインターフェースを識別する: システム上のネットワーク インターフェイスを確認するには、「ip a」または「ifconfig」コマンドを使用します。この手順は、設定するインターフェイスを識別するのに役立ちます。
- インターフェースをダウンさせる: 上から変更を加えた場合は、インターフェースをダウンさせてください: ダウンしている場合はsudoまたは”sudo ip link set
- 設定ファイルの編集: '/etc/network/interfaces' または '/etc/netplan/*.yaml' のテキスト ファイルに進み、Ubuntu Server のネットワーク構成を編集する方法に関する関連部分を見つけます。IP アドレス、ネットマスク、ゲートウェイ、DNS など、構成する設定を選択します。
- IP アドレスの設定: インターフェイスにログインした後、コマンド「ip addr add /24 dev」を使用して IP を割り当てます。これは、特定のネットワークで必要な説明と一致する必要があります。
- インターフェースを起動します: sudo ifupコマンドで設定したインターフェースを起動します。または「sudo ip link set up
- 接続を確認します: 既知の IP アドレスまたは ping コマンドを使用して構成された宛先に ping を実行してネットワークをテストし、すべての設定と構成が正常に実行されたことを確認します。
- 設定を保持する: 終了したら、再起動後も設定が有効になるようにコミットすることを忘れないでください。Windows では、netplan 時間中に「sudo systemctl restart networking」または「sudo netplan apply」を実行して、適切なサービスを再起動します。
これらの手順を完了すると、Linux オペレーティング システムへの接続を正常に構成し、必要なネットワーク機能を維持できるようになります。
IPアドレスの割り当て
IPアドレスを効果的に割り当てるには、ネットワークサブネット内でコンピュータ化されており、他のデバイスで使用されていない利用可能なIPアドレスから適切なIPアドレスを選択する必要があります。コマンドip addr add /開発指定されたインターフェイスに IP を割り当てるのに役立ちます。 CIDR 表記法を使用して数値マスクを指定します (例: `/24 L2. の基本的な設計が遵守され、機能的に維持されるように変更が行われます。
ループバックインターフェースの設定
ループバック インターフェイス (lo' と呼ばれることが多い) は、内部ネットワーク間で行われるすべての通信に使用されます。デフォルトでは、ループバック インターフェイスは IP アドレス番号 127.0 0.1' およびサブネット マスク 255 0 0 0 に設定されています。これは区別できないため、システムの電源がオンになると、ネットワーク初期化スクリプトによって自動的にセットアップが実行されます。構成を確認するには、ip addr を実行して Monday loom を表示します。このインターフェイスは、主にホスト システム タイプを対象としたプロセス間通信に使用されるため、ほとんどの場合、手動で構成しないことをお勧めします。同様に、その構成は操作上永続的であり、内部リンクのメインストリーム ロジック接続がある場合はいつでも無人で実行されます。
これらのネットワーク インターフェイスは、OSI モデルのさまざまなレイヤーとどのように連携するのでしょうか?
リンク層の探索
リンク層は OSI モデルの 2 番目の層で、主にネットワーク インターフェイス アクティビティで機能します。リンク層は、コンピューター ネットワークの隣接する要素間の情報伝送を管理する規定、機能、および操作手順、特にアドレス指定とエラーの修正に関係しています。リンク層の機能は通常、論理リンク制御 (LLC) とメディア アクセス制御 (MAC) の 2 つの層で実行されます。LLC は主に、ネットワーク層プロトコルとフレーム処理または同期に必要な機能で構成されています。一方、MAC サブ層は、データをより小さな単位にカプセル化して特定の通信方法で送信する方法を決定するために使用されます。リンク層は、上位層からデータ パケットを要求して、送信するデータを物理的に保持し、パケットをネットワーク層に送信して受信できるようにすることに関連しています。リンク層は、データ リンクまたはネットワーク インターフェイスが明示的に焦点を当てているノード間通信の信頼性を支えます。
ネットワーク層との相互作用
ネットワーク層は、OSI モデルの第 3 層とも呼ばれ、接続上のメッセージのルーティング、転送、およびアドレス指定を処理します。ネットワーク インターフェイスは、この層で IP アドレスを使用して動作し、複数のネットワークにわたるさまざまなノードからのデータ パケットに最適なパスを見つけます。この相互作用には、パケット部分内で送信される情報のピットに適切なピット アドレス指定情報を添付して、そのパケットの効率的で迅速な配布を支援することが含まれます。ネットワーク インターフェイスには、データ パケットがネットワークのそのセグメントで許容される送信単位サイズよりも大きい場合に、データ パケットを分解して再結合するために必要なメカニズムも含まれています。これは、複雑なネットワーク上での継続的な通信の提供に役立ちます。
メディア アクセス制御 (MAC) の役割の概要
メディア アクセス制御 (MAC) サブレイヤーは、一般に通信プロトコルに対する制御技術を通じて、ネットワークへのデータ パケットをどこにどのように配置するかに関するルールを設定することに関連して重要です。ほとんどの場合、これには技術が伴います。たとえば、衝突検出機能付きキャリア センス多重アクセス (CSMA/CD) を使用して、衝突の処理方法を変更することでデータの無駄を最小限に抑えるイーサネット ネットワークなどがあります。同様の原則は、衝突回避機能付きキャリア センス多重アクセス (CSMA/CA) 技術を使用する無線環境でも採用されています。さらに、MAC サブレイヤーは、フレーミングやメディア アクセス制御などの手順の記述も担当します。これには、データ パケットの配信に使用される MAC アドレスと呼ばれるネットワーク デバイス固有の割り当てが含まれます。MAC 操作の主なパラメーターには、MAC アドレス サイズ (ほとんどの場合、48 進表記で XNUMX ビット)、CSMA/CD 衝突解決タイミング ウィンドウ、共有メディアのアクセスと衝突解決の平等な機会を提供するアクセス バックオフ戦略などがあります。このような機能により、さまざまな通信システムでのデータ送信における一貫性と時間の厳密な使用が向上します。
参照ソース
よくある質問（FAQ）
Q: ネットワーク インターフェイスは、環境的に利用可能なシステムとユーザーのコンピューターを接続します。このような規定が必要なのはなぜですか?
A: ネットワーク インターフェイスは、システムを内部または外部ネットワークに統合する物理デバイスまたはソフトウェア ベースのインターフェイスです。さまざまな種類のデバイスが特定のネットワークを介して情報を交換および中継できるようにし、異なるネットワークまたはデバイスを接続するため、重要です。ネットワーク インターフェイスは、インターネット、ローカル エリア接続、またはその他のネットワーク接続で主に使用されます。
Q: ネットワーク インターフェイス識別子の動作について説明してください。
A: 各インターフェイスは、ネットワーク インターフェイス識別子によって一意に識別されます。このカテゴリでは、ネットワークに接続された 2 つ以上のネットワーク アダプタを区別するハードウェア インターフェイスに、メディア アクセス制御 (MAC) アドレスが割り当てられます。これは、パケットが送信されるたびに適切な装置に到達することを保証し、内部および外部の通信を支援することに重点を置いています。
Q: 物理ネットワーク インターフェイスが仮想ネットワーク インターフェイスと異なるのはなぜですか?
A: 物理ネットワーク インターフェイスは、ネットワーク カードまたはネットワーク インターフェイス カード (NIC) とも呼ばれ、コンピューターをネットワークに接続できるようにするハードウェア コンポーネントです。接続は、有線または無線の形式で行われます。仮想ネットワーク インターフェイスは、物理 NIC を模倣するソフトウェアのみです。このような内部仮想インターフェイスは、複数の論理ネットワークをサポートするように物理インターフェイスを構成できる仮想化環境で頻繁に使用されます。
Q: OSI モデルにはネットワーク インターフェイスがどの程度付随していると思われますか?
A: ネットワーク インターフェイス (NIC とも呼ばれる) は、データ リンク層を構成する OSI モデルの最も低いレベルで動作します。この層は、物理リンクを使用して直接接続された 2 つのステーション間でデータ フレームを安全に転送することを保証します。データ通信の要件に関しては、ネットワーク インターフェイスは、ネットワークを介して有用なデータを送受信する上で重要な、フレーミング、アドレス割り当て、エラー制御などの機能を実行します。
Q: IP アドレス指定に関するネットワーク インターフェイスの本質を説明していただけますか?
A: ネットワーク インターフェイスは、IP アドレス指定の重要な側面です。前者には、IPv4 または IPv6 形式の XNUMX つまたは複数の IP 番号が割り当てられます。これらのアドレスは、ターゲット ネットワークの範囲内でデバイスのアドレスとして機能します。ネットワーク インターフェイスは、それぞれのステート間オブジェクトとの間でデータを送受信する必要があるときはいつでもこれらの IP アドレスを適用し、データがネットワーク上で正しい方向に転送されるようにします。
Q: TCP や ICMP メッセージなどのチャネルでは、ネットワーク インターフェイスはどれと連携すると思いますか?
A: ネットワーク インターフェイスは、ネットワーク通信の目的でさまざまなプロトコルとやり取りします。TCP (伝送制御プロトコル) の場合、インターフェイスはデバイス間のやり取りの開始と維持に役立ちます。TCP セグメントの送受信を担当します。ICMP (インターネット通信メッセージ プロトコル) の場合、ネットワーク インターフェイスは、ネットワークの管理に必要な ping 要求や応答などの情報メッセージの送信と受信を可能にします。
Q: これまでに使用し、使い慣れている一般的なインターフェースをいくつか挙げてください。
A: ネットワークへの接続に使用される一般的なインターフェイスには、物理接続用の Ethernet NIC、ワイヤレス ネットワークにアクセスするための Wi-Fi アダプタ、より効率的なネットワークを実現する光ファイバー接続、セルラー ネットワーク モデムなどがあります。特殊なインターフェイスには、通信業界向けの ATM やスーパーコンピュータ向けの InfiniBand などがあります。現在、このネットワーク インターフェイスは、マザーボードやシステム オン チップ (SoU) 設計にも統合されています。
Q: ネットワーク インターフェースを確認して、ネットワークに接続されたコンピューターで設定するにはどうすればよいでしょうか。
A: ほとんどのオペレーティング システムには、ネットワーク インターフェイスの表示と管理に使用できる組み込みインターフェイスがいくつか用意されています。たとえば、Linux システムのコンピューターの場合、「ifconfig」などのツールを簡単に使用できます。Windows では、ネットワーク接続パラメータを指定できるコントロール パネルを使用して、ネットワーク インターフェイス設定を調整できます。コンピューター内のこのようなツールを使用すると、インターフェイス プロパティの表示、プロパティの構成が可能になり、Windows のネットワークのシステム設定 (たとえば「ipaddressing」) 内では、このようなツールによってシステムを簡単に構成できます。