(NIC) چیست؟

کنترلر رابط شبکه (NIC) که مخفف کلمه Network interface controller نیز است ، با عنوان های کارت رابط شبکه، آداپتور شبکه، آداپتور LAN یا رابط فیزیکی شبکه، و با عبارات مشابه نیز معرفی می شود.این کنترلر یک جزء سخت‌افزاری کامپیوتری است که کامپیوتر را به یک شبکه کامپیوتری متصل می‌کند. کنترل‌کننده‌های رابط شبکه اولیه معمولاً بر روی کارت‌های توسعه که به یک گذرگاه رایانه وصل می‌شدند. هزینه پایین و فراگیر بودن استاندارد اترنت به این معنی است که اکثر کامپیوترهای جدیدتر دارای یک رابط شبکه در مادربرد هستند یا در یک دانگل متصل به USB قرار دارند. کنترل‌کننده‌های رابط شبکه مدرن ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند پشتیبانی از وقفه I/O، رابط‌های دسترسی مستقیم به حافظه (DMA)، انتقال داده‌ها، مهندسی و پارتیشن بندی ترافیک شبکه را برای رایانه‌ها (TCP) ارائه می‌دهند.

کارت رابط شبکه اترنت در چه سالی تولید شد ؟

 کارت کنترلر رابط شبکه اترنت دهه 1990 ، از طریق گذرگاه ISA که اکنون منسوخ شده است به مادربرد متصل می شود. این کارت ترکیبی دارای هر دو کانکتور BNC برای استفاده در شبکه های 10BASE2 می باشد که  (اکنون منسوخ شده) و کانکتور 8P8C برای استفاده در شبکه های 10BASE-T است.

کارت شبکه چگونه کار می کند  ؟

کارت شبکه یا کنترل‌کننده شبکه ، مدارهای الکترونیکی مورد نیاز برای برقراری ارتباط را با استفاده از یک لایه فیزیکی خاص و استاندارد (لایه پیوند داده مانند اترنت یا Wi-Fi ) پیاده‌سازی می‌کند. این امر یک پایه برای یک stack پروتکل شبکه کامل فراهم می‌کند و امکان ارتباط بین رایانه‌ها را در همان محلی فراهم می سازد. شبکه منطقه ای (LAN) و ارتباطات شبکه در مقیاس بزرگ از طریق پروتکل های قابل مسیریابی، مانند پروتکل اینترنت (IP) فراهم می شود.

کارت شبکه NIC به رایانه ها اجازه می دهد تا از طریق یک شبکه رایانه ای، چه با استفاده از کابل یا به صورت بی سیم، ارتباط برقرار کنند. NIC هم یک لایه فیزیکی و هم یک دستگاه لایه پیوند داده است، زیرا دسترسی فیزیکی به یک رسانه شبکه را فراهم می‌کند و برای IEEE 802 و شبکه‌های مشابه، یک سیستم آدرس دهی سطح پایین را از طریق استفاده از آدرس‌های MAC که منحصراً به شبکه اختصاص داده شده‌اند، فراهم می‌کند.

NIC Layer کارت رابط شبکه یک سخت افزار لایه 2 بر اساس مدل OSI است. زیرا کارت شبکه یک آدرس فیزیکی (MAC) دارد. وقتی NIC داده‌ها را ارسال می‌کند، آدرس مک خود را در هدر به‌عنوان یک مک منبع درج می‌کند.

قابلیت و نوع اتصال کارت شبکه در سرور 

کنترل‌کننده‌های شبکه ، در ابتدا به‌عنوان کارت‌های توسعه‌ای که به گذرگاه رایانه یا سرور متصل بودند پیاده‌سازی می شدند. مادربردهای سرور جدیدتر ممکن است چندین رابط شبکه داخلی داشته باشند. قابلیت های اترنت یا در چیپست مادربرد ادغام می شود یا از طریق یک تراشه اختصاصی اترنت ارزان قیمت پیاده سازی می شود. یک کارت شبکه جداگانه معمولاً دیگر مورد نیاز نیست مگر اینکه اتصالات شبکه مستقل اضافی مورد نیاز باشد یا از نوعی شبکه غیر اترنت استفاده شود. یک روند کلی در سخت افزار کامپیوتر برای یکپارچه سازی اجزای مختلف سیستم ها بر روی یک تراشه اعمال می شود و این امر در مورد کارت های رابط شبکه نیز اجرا می شود.

چند نوع کارت شبکه در سرور پشتی بانی می شود ؟

کارت های شبکه (RG45) یک کنترلر شبکه اترنت معمولاً دارای یک سوکت 8P8C است که در آن کابل شبکه دارای اتصال است. NIC های قدیمی تر نیز اتصالات BNC یا AUI را تامین می کردند. کنترلرهای شبکه اترنت معمولا از انواع اترنت 10 مگابیت بر ثانیه، اترنت 100 مگابیت بر ثانیه و اترنت 1000 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کنند. این کنترلرها به عنوان 10/100/1000 تعیین می شوند، به این معنی که می توانند از نرخ داده 10، 100 یا 1000 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی کنند.  کارت شبکه اترنت 10گیگابیتی نیز در دسترس هستند، و از نوامبر 2014، در مادربردهای رایانه و سرور در دسترس قرار  گرفتند.

کارت های شبکه فیبر نوری (Fibr) طرح های مدولار مانند SFP، SFP+، SFP28، QSFP و QSFP28 که بسیار محبوب هستند، به ویژه برای ارتباطات فیبر نوری. اینها یک گیرنده استاندارد برای فرستنده گیرنده های وابسته به رسانه تعریف می کنند، بنابراین کاربران می توانند به راحتی رابط شبکه را با نیازهای خود تطبیق دهند.

نحوه عملکرد NIC به چه صورت می باشد ؟

کارت های NIC network در خود LED های دارند که جهت اطلاع نمایش متصل بودن با نبودن شبکه و نوع فعالیت داده را نمایش می دهد .

NIC ممکن است شامل ROM برای ذخیره آدرس MAC اختصاص داده شده توسط کارخانه باشد.

NIC ممکن است از یک یا چند تکنیک زیر برای نشان دادن در دسترس بودن بسته ها برای انتقال استفاده کند:

  • نظرسنجی جایی است که CPU وضعیت دستگاه جانبی را تحت کنترل برنامه بررسی می کند.
  • ورودی/خروجی مبتنی بر وقفه جایی است که دستگاه جانبی به CPU هشدار می دهد که آماده انتقال داده است.

NIC ها ممکن است از یک یا چند تکنیک زیر برای انتقال داده های بسته استفاده کنند:

  • ورودی/خروجی برنامه ریزی شده، جایی که CPU دایتاها را از NIC به حافظه منتقل می کند.
  • دسترسی مستقیم به حافظه (DMA)، که در آن دستگاهی غیر از CPU کنترل گذرگاه سیستم را برای انتقال داده ها از NIC به حافظه به عهده می گیرد. این کار بار را از CPU حذف می کند اما به منطق بیشتری روی کارت نیاز دارد. علاوه بر این، ممکن است به یک بافر بسته در NIC نیاز نباشد و تاخیر کاهش یابد.

NIC های چند صفی : صف های ارسال و دریافت متعددی را فراهم می کنند و به بسته های دریافت شده توسط NIC اجازه می دهند به یکی از صف های دریافت آن اختصاص داده شوند. NIC ممکن است با استفاده از یک تابع هش، ترافیک ورودی را بین صف های دریافتی توزیع کند. هر صف دریافت به یک وقفه جداگانه اختصاص داده می شود. با مسیریابی هر یک از این وقفه ها به CPU های مختلف یا هسته های CPU، پردازش درخواست های وقفه ایجاد شده توسط یک NIC واحد می تواند عملکرد را بهبود بخشد.

توزیع مبتنی بر سخت افزار وقفه ها، که در بالا توضیح داده شد، به عنوان مقیاس پذیری سمت دریافت (RSS) نامیده می شود.  بهبود عملکرد بیشتر را می توان با مسیریابی درخواست های وقفه به CPU ها یا هسته هایی که برنامه ها را اجرا می کنند و مقصد نهایی بسته های شبکه هستند که وقفه ها را ایجاد می کنند، به دست آورد. این تکنیک ، محل مرجع را بهبود می بخشد و به عملکرد کلی بالاتر، کاهش تاخیر و استفاده بهتر از سخت افزار به دلیل استفاده بیشتر از حافظه پنهان CPU و سوئیچ های زمینه کمتر منجر می شود. نمونه هایی از این پیاده سازی ها RFS و Intel Flow Director هستند

با NIC های چند صفی، بهبود عملکرد اضافی را می توان با توزیع ترافیک خروجی بین صف های انتقال مختلف به دست آورد. با اختصاص صف های انتقال مختلف به CPU ها یا هسته های مختلف CPU، می توان از اختلافات داخلی سیستم عامل جلوگیری کرد. این رویکرد معمولاً به عنوان فرمان انتقال بسته (XPS) شناخته می شود.

برخی از محصولات دارای پارتیشن بندی NIC (NPAR، همچنین به عنوان پارتیشن بندی پورت) هستند که از مجازی سازی SR-IOV برای تقسیم یک NIC اترنت 10 گیگابیتی به چندین کارت شبکه مجازی مجزا با پهنای باند اختصاصی استفاده می کند که به عنوان دستگاه PCI جداگانه به سیستم عامل ارائه می شود.

موتور تخلیه TCP یک فناوری است که در برخی NIC ها برای تخلیه پردازش کل پشته TCP/IP به کنترل کننده شبکه استفاده می شود. این در درجه اول با رابط های شبکه پرسرعت، مانن اترنت 10 گیگابیتی استفاده می شود، که برای آنها سربار بودن پردازش پشته شبکه قابل توجه است.

 برخی از NIC ها پشته های کامل TCP/IP را با تاخیر کم ارائه می دهند که بر روی FPGA های یکپارچه در ترکیب با کتابخانه های فضای کاربر اجرا می شوند و عملیات شبکه را که معمولاً توسط هسته سیستم عامل انجام می شود، رهگیری می کنند. پشته شبکه OpenOnload که منبع باز Solarflare روی لینوکس بوده و قابل اجراست یک مثالی برای این امر می باشد.. این نوع عملکرد معمولاً به عنوان شبکه در سطح کاربر شناخته می شود.

کارت رابط شبکه (NIC) یک جزء سخت افزاری است که معمولاً مانند یک برد مدار یا تراشه روی رایانه نصب می شود تا بتواند به شبکه متصل شود.  NIC کامپیوتر یک اتصال اختصاصی و تمام وقت به  شبکه را  فراهم می کند. هر کارت نشان دهنده یک دستگاه است و می تواند جریان داده ها را در شبکه آماده، انتقال و کنترل کند. NIC از مدل Open System Interconnection (OSI) برای ارسال سیگنال در لایه فیزیکی، انتقال بسته های داده در لایه شبکه و عملکرد به عنوان یک رابط در لایه TCP/IP استفاده می کند.

NIC به عنوان یک واسطه بین یک کامپیوتر و یک شبکه داده عمل می کند. به عنوان مثال، هنگامی که کاربر یک صفحه وب را درخواست می کند، رایانه درخواست را به کارت شبکه ارسال می کند که آن را به تکانه های الکتریکی تبدیل می کند. یک وب سرور در اینترنت تکانه ها را دریافت می کند و با ارسال صفحه وب به کارت شبکه به عنوان سیگنال های الکتریکی پاسخ می دهد. کارت ، این سیگنال ها را دریافت کرده و آنها را به داده هایی که کامپیوتر نمایش می دهد ترجمه می کند. کنترل‌کننده‌های شبکه در ابتدا به‌عنوان کارت‌های توسعه‌ای که می‌توانستند به پورت رایانه، روتر یا دستگاه USB متصل شوند، پیاده‌سازی شدند. با این حال، کنترلرهای مدرن تری مستقیماً در چیپست مادربرد رایانه تعبیه شده اند. . هنگامی که کاربران یک NIC را انتخاب می کنند، مشخصات آن باید با استاندارد شبکه مطابقت داشته باشد.

انواع کنترلر رابط شبکه NIC

  • بي سيم : NIC هایی که از آنتن ، برای دریافت بی سیم از طریق امواج فرکانس رادیویی استفاده می کنند. اتصالات Wi-Fi از NIC های بی سیم استفاده می کنند.
  • سیمی : NIC هایی که دارای جک های ورودی هستند و برای کابل ها ساخته شده اند. اترنت محبوب ترین فناوری LAN سیمی است.
  • یو اس بی : NIC هایی که اتصالات شبکه را از طریق دستگاهی که به پورت USB وصل شده است، فراهم می کنند.
  • فیبرهای نوری : NIC ها به عنوان یک سیستم پشتیبانی با سرعت بالا برای مدیریت ترافیک شبکه در رایانه های سرور استفاده می شوند. دستیابی به این پشتیبانی با ترکیب چندین NIC نیز امکان پذیر است. کارت های شبکه فیبر نوری معمولاً گران تر و پیچیده تر هستند.

اجزای کنترلر رابط شبکه NIC

  • سرعت انتقال : همه NIC ها دارای رتبه بندی سرعت بر حسب مگابیت بر ثانیه (Mbps) هستند که عملکرد کارت را در یک شبکه تعیین می کند. اگر پهنای باند شبکه کمتر از NIC باشد یا چندین کامپیوتر با یک کنترلر متصل شوند، سرعت برچسب کاهش می‌یابد. متوسط  سرعت در کارت شبکه های اترنت معمولا 10 مگابیت بر ثانیه، 100 مگابیت بر ثانیه، 1000 مگابیت بر ثانیه و 1 گیگابیت در ثانیه وجود دارد.
  • درایور : نرم افزار مورد نیاز که داده ها را بین سیستم عامل کامپیوتر و NIC ارسال می کند. هنگامی که یک NIC روی رایانه نصب می شود، نرم افزار درایور مربوطه نیز دانلود می شود. برای اطمینان از عملکرد بهینه NIC، درایورها باید به روز و بدون خرابی بمانند.
  • آدرس مک :  آدرس‌های کنترل دسترسی رسانه‌ای منحصر به فرد و غیرقابل تغییر، که به آدرس‌های شبکه فیزیکی نیز معروف هستند، به کارت‌های شبکه اختصاص داده می‌شوند. آدرس های MAC بسته های اترنت را به کامپیوتر تحویل می دهند.
  • نشانگر LED :  اکثر NIC ها دارای نشانگر LED هستند که در کانکتور تعبیه شده است تا کاربر را هنگام اتصال شبکه و انتقال داده مطلع کند.
  • روتر : گاهی اوقات به یک روتر برای فعال کردن ارتباط بین رایانه و سایر دستگاه ها نیاز است. در این حالت، NIC به روتر متصل به اینترنت متصل می شود.

برای خرید کارت های شبکه (NIC) باید به چه چیزی دقت نماییم ؟

برای خرید کارت های شبکه NIC در سرور و کامپیوتر باید به نوع اتصال ، سرعت انتقال ، پرتوکل انتقال اطلاعات در آن اشاره کرد .

مزایای کارت شبکه سرور

  1. قابل اطمینان بودن جریان ارتباطات و اطلاعات
  2. اندازه گیری سرعت آنلاین مورد نیاز برای ارسال و دریافت پیام اغلب با گیگابایت (که نشان دهنده سرعت بالای آن است)
  3. اندازه گیری سرعت اینترنت با گیگابایت (که نشان دهنده سرعت بالای آن است)
  4. امکان اتصال انواع دستگاه های جانبی با استفاده از چندین پورت موجود در کارت های NIC
  5. امکان اشتراک گذاری داده ها بین کلاینت ها

123