Что такое сетевой адаптер: функция, конструкция и классификация сетевых карт

В ответ на растущую тенденцию искусственного интеллекта, больших данных и распределенного хранения, существует потребность в более низкой задержке для включения приложений и услуг в реальном времени на границе сети. Наблюдается быстрый рост центров обработки данных из-за цифровой трансформации почти во всех секторах и поиска способов..., например, для предоставления таких услуг, как 5G и IoT, что привело к высокой... нагрузке на процессоры в вычислительных узлах серверной инфраструктуры. Переход от режима загрузки, ориентированного на процессор, к режиму разгрузки, ориентированному на данные, отчасти стал возможным благодаря сетевому адаптеру сервера. В последнее время... отрасль активно запускает... новые работы Zoom, необходимые для многих новых очаровательных сценариев компьютерных вычислений, центров обработки данных, высокоскоростных интерфейсов, параллельных возможностей и виртуализации ресурсов. На гигабитном и 10-гигабитном, PCI-X и PCIe NIC на рынке доступно множество типов адаптеров из-за его широкого использования. В этой статье мы даем целостный обзор сетевых карт, давая общую информацию об их определении, функциях, структуре и типах.

Что такое НИК?
NIC означает сетевую интерфейсную карту, также называемую контроллером сетевого интерфейса. Это компонент компьютерного оборудования, который по сути работает на втором уровне связи, сетевой карте. Обычно это печатная плата, расположенная на компьютерах для сетевых подключений и предлагающая выделенные сетевые возможности для компьютера. Несмотря на то, что сетевой адаптер является очень маленьким элементом компьютерной сети, его наличие очень важно. Некоторые сетевые адаптеры функционируют как мультимодем, который кодирует данные, отправляемые по проводам или беспроводному модему в сети. Помимо того, что NIC работает на протоколах физического и сетевого уровня как внутреннее устройство межсоединения в компьютерных сетях, он также может отправлять и получать сигналы от ПК в виде пакетов. Везде от физического уровня до верхних уровней в модели OSI он берет на себя роль связи с компьютером/сервером и сетью передачи данных. Как только пользователь запрашивает веб-страницу, локальная сеть собирает информацию с устройства пользователя и пересылает ее на сетевой сервер, а затем находит необходимую информацию для показа пользователю.

Компоненты сетевой карты
Традиционно сетевой адаптер состоит из контроллера, слота загрузочного ПЗУ, одного или нескольких NIC порты, порт материнской платы, светодиодные индикаторы, кронштейн и некоторые другие электронные компоненты. Каждый компонент имеет свою уникальную функцию:

• Контроллер: Контроллер сетевого интерфейса является сердцем сетевой карты; однако он в значительной степени влияет на производительность NIC. Контроллер обрабатывает входящие данные как ЦП.
• Слот загрузочного ПЗУ: через этот слот можно включить функцию загрузочного ПЗУ, что, в свою очередь, помогает сети иметь бездисковые рабочие станции, обеспечивая тем самым более высокий уровень безопасности и снижая затраты на оборудование.
• Порт NIC: Обычно это относится к кабелям Ethernet и радиокабелям, где либо кабель Ethernet, либо оптический модуль подключаются и принимают сигналы через сетевые кабели или оптоволоконные перемычки.
• Интерфейс шины: Этот конкретный интерфейс также расположен на одном из краев печатной платы. Его также называют интерфейсом шины golden finger jisban подразумевает слот расширения материнской платы компьютера для целей сети и/или сервера, в данном случае сетевой карты.
• Светодиодный индикатор: этот индикатор показывает, по которому пользователь может определить, подключен ли сетевой адаптер к сети, отправляются ли какие-либо данные или работоспособен ли адаптер. Индикатор связи или действия сообщает пользователю отношение, которое отображает aktiawks, full — это полный индикатор, empty — это индикатор abyter, а Power — это индикатор питания.
• Кронштейн: На ​​рынке сетевых карт PCI есть два кронштейна отрасли; один — кронштейн полной высоты, высота которого составляет 120 мм; другой — кронштейн половинной высоты с высотой 80 мм. Кронштейн также используется пользователем для поддержки сетевой карты в слоте расширения компьютера или сервера.

Типы сетевых карт
Сетевые адаптеры можно разделить на следующие типы в зависимости от интерфейса шины, скорости передачи и области применения.

Классификация по протоколу:
По протоколу передачи сетевые адаптеры можно разделить на три типа: карты Ethernet, карты FC и карты IB.

• Карта Ethernet: Адаптер Ethernet является дополнением к компьютеру, использующим протокол IP в качестве протокола передачи. Адаптер Ethernet лучше подключать к коммутатору Ethernet с помощью витой пары или оптоволоконного кабеля. Передача данных происходит в оптическом порту с помощью оптоволоконного кабеля, а общий интерфейс модуля — SFP; QSFP и т. д. Оптоволоконные кабели имеют соответствующие разъемы, такие как LC, SC и MPO среди других разъемов. Большинство электрических портов похожи на типы RJ45, в том смысле, что большинство из них можно использовать с витыми парами. Однако некоторые интерфейсы включают коаксиальные кабели, которые используются минимально.
• Карта FC: Очень научное название: Fibre Channel. Она состоит из оптики, которая имеет цель оптоволоконной передачи на основе протокола Fibre Channel к коммутатору Fibre Channel. Такой коммутатор оптоволоконного канала имеет как оптические, так и электрические соединения. Порты для соединения и передачи вместе с согласованием обычно являются SC и LC, а порты на используемых картах подключения Ethernet являются разъемами HSSDC. Размещенные внутри разъема типа DB9, являются электрическим типом интерфейса.
• Карта IB: Infiniband woonkamer соединяет устройства FC/IP SAN, устройства NAS и серверы и работает как протокол хранения iSCSI RDMA. Адаптеры InfiniBand используют самые передовые методы сверхнизкой задержки, сверхвысокой пропускной способности и комплекс сетевых движков, которые обеспечивают приложениям ожидаемую скорость, расширяемость и богатые технологические возможности для современных рабочих нагрузок.

Классификация по скорости передачи:

Цифровая самоадаптирующаяся карта для каждой из доступных скоростей включает в себя: карты 10/100 Мбит/с, карты 1000 Мбит/с или гигабит, 10 настраиваемых скоростных карт 25 и 100 соответственно и даже более мощные.

10/100 — это самая распространенная самоадаптивная сетевая карта, которая, как ожидается, станет будущим пользовательским интерфейсом. Это снайпер с двумя скоростями и двумя точками быстрого Ethernet, а также совместимостью со старой сетью 10 Мбит/с и новыми сетевыми устройствами 100 Мбит/с. Поэтому она получила хорошее признание от своих пользователей.

Для пользователей, которым требуется больше опыта, эта высокая пропускная способность обычна для Ethernet. Gigabit Ethernet — это передовая технология локальных сетей, которая работает по медным кабелям и обеспечивает пропускную способность до 1 Гбит/с. Передача этой аналоговой волновой информации через Интернет осуществлялась в битах: Nethandmic single, принимающий гигабитную широкополосную частоту, является соответствующей сетевой картой. Он также достигает полной пропускной способности 1 гигабит в секунду. Существует два типа этих интерфейсов, которые поставляются стандартно с гигабитными сетевыми адаптерами, где один использует медные витые пары с разъемом RJ 45. Второй — гигабитное оптоволоконное соединение Sfp Gbic.

• оптоволоконная сетевая карта 10G: Его основным направлением является карта Ethernet 10G. Как и карты Gigabit Ethernet, карты 10G Ethernet поддерживают одномодовое или многомодовое волокно. Использование карт 10G Ethernet дает сетевым операторам больше свободы для размещения центров обработки данных и одновременной поддержки нескольких сетей кампусов в пределах 80 километров друг от друга. В центрах обработки данных недорогое многомодовое волокно может использоваться в качестве основы сети 10G между коммутаторами и коммутаторами, а также между коммутаторами и серверами.

• оптоволоконный сетевой адаптер 25G: По сравнению с оптоволоконным сетевым адаптером 10G, более высокая пропускная способность оптоволоконного сетевого адаптера 25G соответствует сетевым требованиям высокопроизводительного вычислительного кластера. При обновлении сети со скоростью 100G или выше оптоволоконный сетевой адаптер 25G является одной из незаменимых инфраструктур. В процессе обновления центра обработки данных с 10G/40G до 25G/100G (интерфейс сервера — 25G, интерфейс соединения коммутатора — 100G) все больше и больше людей поддерживают 25GbE, включая Google, Microsoft и других крупных облачных провайдеров для абсолютного признания 25G.

• 40G оптоволоконная сетевая карта: порт 40G QSFP+, в основном используемый для серверов и высокопроизводительных устройств. Оптический сетевой адаптер QSFP 40G обеспечивает простую интеграцию в любой PCI Express X8 с производительностью сети 40Gigabit, оптимизированной таким образом, что системный ввод/вывод не является узким местом в высокопроизводительных сетевых приложениях. Он может поддерживать пропускную способность 40 Гбит/с и стандартный слот PCI-E X8, обеспечивая эффективную и стабильную работу сетевой карты. Кроме того, сетевой адаптер поддерживает такие функции, как VLAN, политика QOS и управление трафиком, что подходит для средних и крупных приложений LAN.

• 100G оптоволоконный сетевой адаптер: С ростом спроса на массовую передачу данных серверам обычно требуется устанавливать несколько сетевых адаптеров для удовлетворения высокого спроса на обработку данных. Из-за этой особенности сеть центра обработки данных постепенно обновляется с сетевых адаптеров 10G до 100G или даже более высоких скоростей. Сетевой адаптер 100G имеет высокую пропускную способность, низкую задержку сетевой обработки и способность помогать ЦП разгружать сетевые функции, экономя вычислительную мощность ЦП и максимально сокращая потребление энергии.

Классификация по типам шинного интерфейса:

• Сетевая карта ISA: Сетевая карта промышленной стандартной архитектуры была изготовлена ​​в 1981 году. Структура представляла собой шину, которая могла интегрироваться с устройствами IBM. Однако из-за относительно низкой скорости операций ввода-вывода интерфейса шины ISA, последний стал использоваться реже с появлением технологии шины PCI в начале 1990-х годов и сегодня его очень трудно найти.
• Сетевая карта PCI: ее называют Peripheral Component Interconnect или PCI. Это довольно новый стандарт локальной шины в персональном компьютере, представленный в 1993 году. Поскольку ее скорость ввода-вывода значительно превосходила скорость сетевой карты шины ISA (ISA имела максимальную скорость 33 МБ/с, а скорость передачи данных сегодняшней PCI 64 бит) 266 МБ/с, она заменила прежний стандарт ISA. Этот тип сетевой карты изначально использовался на серверах, а затем стал довольно распространенным в настольных компьютерах; это преобладающий тип сетевой интерфейсной карты. В настоящее время в большинстве компьютеров нет карт расширения, вместо них есть встроенные сетевые карты. Таким образом, накладные сетевые карты PCI заменяются другими интегрированными интерфейсами шины PCI-X или USB.
• Карта сети PCI-X: PCI-X — это оригинальная версия технологии шины PCI. Она удваивает скорость ввода-вывода по сравнению с предыдущей PCI, а также увеличивает пропускную способность, которая была ограничена интерфейсом PCI. Каждая стандартная карта интерфейса шины PCI-X основана на 32-битной ширине шины и способна выполнять 64-битные операции, что дополнительно увеличивается до 1064 МБ/с. Слоты расширения PCI-X обычно поддерживают PCI-NIC.
• Сетевая карта PCle: карта PCIe — это сетевой интерфейс, который имеет порт PCIe, используемый в качестве порта сопряжения для материнской платы. Для пояснения, устройства могут вставлять карты на базе PCI в порты PCIe, доступные на хосте, сервере и сетевом коммутаторе. Современные материнские платы компьютеров теперь имеют специальные слоты PCIe, предназначенные для карт PCIe. Обычно ширина слота увеличивает ширину сетевых карт или больше.

FiberMall самостоятельно разрабатывает 1000M, 10G, 25G, 40G, 100G, однопортовые, двухпортовые и 4-портовые волоконно-оптические сетевые адаптеры на базе чипов контроллеров Intel и NVIDIA, а также предоставляет индивидуальные решения для оптоволоконных сетевых адаптеров.

классификация	ФайберМолл ПН	контроллер	Характеристики
Гигабитная сетевая карта	ФМИ210-1Г-С1	Intel I210	PCIe x1 Gigabit SFP 1-портовый оптоволоконный адаптер
Гигабитная сетевая карта	FM82576-1G-S2	Intel 82576	Двухпортовый оптоволоконный адаптер PCIe x4 Gigabit SFP
Гигабитная сетевая карта	ФМИ350-1Г-С4	Intel I350	Четырехпортовый оптоволоконный адаптер PCIe x4 Gigabit SFP
Сетевая карта 10 ГБ	FM82599EN-10G-S1	Интел 82599EN	Однопортовый серверный адаптер PCI Express x8 SFP+ 10 Gigabit
Сетевая карта 10 ГБ	FM82599ES-10G-S2	Интел 82599ES	Двухпортовый серверный адаптер PCI Express x8 SFP+ 10 Gigabit
Сетевая карта 10 ГБ	FMX710-10G-S2	Intel X710-BM2	PCI Express v3.0 x8 10-гигабитный двухпортовый серверный адаптер Ethernet
Сетевая карта 10 ГБ	FMXL710-10G-S4	Интел XL710-BM1	Четырехпортовый серверный адаптер PCI Express v3.0 x8 10Gigabit Ethernet
Сетевая карта 25 ГБ	FMXXV710-25G-S2	Интел XXV710	PCIe v3.0 x8 25-гигабитный двухпортовый серверный адаптер Ethernet
Сетевая карта 25 ГБ	4121А-АСАТ-25ГС2	NVIDIA 4121A-АСАТ	Сетевой адаптер ConnectX-4 Lx EN, двухпортовый SFP25 28GbE, PCIe3.0 x 8
Сетевая карта 40 ГБ	FMXL710－40G-Q1	Интел XL710-BM1	PCIe v3.0 x8 40-гигабитный 1-портовый серверный Ethernet-адаптер
Сетевая карта 40 ГБ	FMXL710－40G-Q2	Интел XL710	PCIe v3.0 x8 40-гигабитный двухпортовый серверный Ethernet-адаптер
Сетевая карта 100 ГБ	ФМЭ810-100Г-К2	Intel E810-CAM2	PCIe v4.0 x16 100-гигабитный двухпортовый серверный Ethernet-адаптер

Заключение

Различные сценарии применения требуют различных типов сетевых карт, и одной сетевой карте сложно справиться с разнообразными и сложными сценариями ускорения. Учитывая рост рыночной температуры и технических возможностей, будущий рынок сетевых адаптеров также предоставит больше возможностей, таких как новейшая OCP NIC 3.0. Следовательно, независимо от того, ищете ли вы сетевую карту ПК для использования дома или серверную сетевую карту для предприятия или центра обработки данных, перед покупкой необходимо хорошо понимать основы сетевых карт.

Рекомендовать Чтение:

Понимание сетевого интерфейса: ключевые концепции и их важность

Понимание сетевых карт, адаптеров и сетевых интерфейсных карт (NIC)

Понимание сетевых адаптеров: повышение эффективности работы компьютерной сети