کارت شبکه

کارت شبکه یا Network interface controller رابط سرور شما با دنیای شبکه است. هنگامی که اقدام به خرید سرور اچ پی و یا هر سرور دیگری می کنیم، یکی از مهمترین نکاتی که باید به آن توجه داشته باشیم، این کارت قدرتمند و پرسرعت برای سرورمان است. در واقع این کارت دروازه ورود اطلاعات به سرور ماست. در ادامه همین پست نکات زیادی را درباره انواع کارت شبکه ها به خصوص کارت شبکه hp می آموزیم. زیرا بسیاری از افراد از سرور hp برای فعالیت های شبکه خودشان استفاده می کنند.

کارت شبکه چیست؟

کارت شبکه ابزاری است که به ما کمک می کند اطلاعات را بین دو رایانه به اشتراک بگذاریم. کارت های شبکه در واقع دو وظیفه بسیار مهم را بر عهده دارند:

1- آن ها اطلاعات ارسالی را تبدیل به بسته ها (Packs) کوچک اطلاعاتی کرده و سپس آن را برحسب نیاز رمزنگاری کرده و به سمت آدرس مورد نظر ارسال می کنند. این بخش اول کار  یا «بخش ارسال» است.

2- در بخش دوم کارت های داده باید بسته های اطلاعاتی را گرفته، در صورت نیاز رمزگشایی نموده و با ترکیب آن ها به همدیگر اطلاعات  را به بخش های دیگر رایانه ارسال کنند. این بخش دوم کار یا «بخش دریافت» است.

در گذشته، سیستم های اطلاعاتی به صورتی بود که کارت های شبکه هر کدام از این کار را به صورت مجزا انجام می دادند. اما با پیشرفت فناوری اکنون تمام این کارها به صورت مشترک و با این کارت انجام می گیرد.

این کارت هم بر روی شبکه های LAN و هم شبکه های WAN نصب می شود و از انواع مختلفی برخوردار است.

تغییراتی که بر روی این کارت ایجاد شده است به خاطر پاسخگویی به نیازهایی بوده است که شبکه های گوناگون و کاربران با کارهای مختلف داشته اند. سرعت برخی از کارت های شبکه به چند ده گیگابیت بر ثانیه می رسد در حالی که در برخی از آنها ممکن است تنها با یک تبادل چند مگابیت بر ثانیه روبرو باشیم.

مشخصات کارت شبکه

کارت شبکه به مانند سایر تجهیزات سرور از ویژگی های فنی خاص خود برخوردار است. برخی از این ویژگی های به صورت عمومی در همه آن ها وجود دارد در حالی که مابقی ممکن است صرفا در برخی از برندها و یا برخی از محصولات وجود داشته باشد. در ادامه همین پست به بررسی مشخصات این کارت می پردازیم.

• نحوه اتصال کارت شبکه: کارت های شبکه می توانند به صورت های مختلفی به شاسی سرور وصل شوند. بسته به نوع سروری که ما انتخاب می کنیم. این کارت می تواند به صورت های گوناگونی به شاسی (مادربرد سرور) وصل شود. کارت های شبکه ممکن است به حالت های یکپارچه (Integrated) یا غیر یکپارچه (Not-Integrated) باشند. در حالت یکپارچه که به آن آنبورد (on-Board) نیز گفته می شود، این کارت از سوی سازنده شاسی سرور به ما ارائه داده می شود. در حالت های دوم ممکن است از انواع درگاه های بر روی سرور نظیر PCI یا USB برای اتصال این کارت به سرور استفاده شود.
• سرعت تبادل اطلاعات کارت شبکه: سرعت تبادل این کارت می تواند از چند کیلوبیت بر ثانیه (غالبا 28 کیلوبیت) تا چند گیگابیت بر ثانیه (غالبا 10 گیگابیت) متغیر باشد. سرعت تبادل یا (Transfer Rate) می تواند به عوامل مختلفی وابسته باشد. توان سخت افزاری پردازش کارت، درگاه های ارتباطی بر روی شاسی مادربورد، نوع کابل کشی و حتی شکل ارتباط (سیم مسی، فیبر نوری و یا ارتباط بی سیم) می تواند بر روی تبادل اطلاعات تاثیر گذار باشند. به صورت معمول سرعت تبادل این کارت ها به ترتیب 10 ، 100 و 1000 مگابیت بر ثانیه است، اما در سال های اخیر سرعت های 1 تا 40 گیگابیت بر ثانیه نیز وارد بازار شده اند.
• درگاه های کارت شبکه: کارت های شبکه به عنوان دروازه های سرور شناخته می شوند. در واقع هر اطلاعاتی که به سرورها ارسال می شود، هر  اطلاعات پردازش شده ای که بر روی آنها انجام شده و باید ارسال شود و یا هر پیامی که بین کاربران یک شبکه ارسال و دریافت می شود از طریق این کارت ارسال و دریافت می گردد. درگاه های ورودی و خروجی اطلاعات بر روی کارت های شبکه می تواند بر حسب حجم، کانال و سرعت ارتباط شبکه می تواند بسیار متغیر باشد. بیشتر کارت های شبکه بین یک تا 4 پورت از نوع RJ45 دارند. این پورت ها مخصوص وصل کابل های مسی شبکه است. اما ممکن است پورت های USB، یا پورت های فیبر نوری و یا آنتن های وایرلس نیز به عنوان درگاه خروجی و ورودی به کار گرفته شود.
• پردازنده کارت شبکه: همانطور که در ابتدای این مقاله گفته شد، این کارت باید اطلاعاتی را که دریافت می کند به بسته های قابل ارسال تقسیم کند و سپس آن ها را رمزنگاری کرده و ارسال کرده و به همین شکل بسته ها رمزنگاری شده را دریافت کرده و آن ها را رمزگشایی کرده و تبدیل به اطلاعات یکپارچه کند. این کار در کارت های شبکه با استفاده از پردازنده هایی که در داخل این کارت قرار داده شده است انجام می گردد. فرایند پردازش این اطلاعات به شکل های گوناگونی انجام می شود که در ادامه به آن ها خواهیم پرداخت.
• رمزنگاری اطلاعات کارت شبکه: بسیاری از اطلاعاتی که بر روی شبکه ارسال می شوند می توانند به وسیله هکرها، جاسوس افزارها و یا بدافزارها دچار تغیر و یا دسبرد شوند. برای حفاظت از اطلاعات اطلاعات ارسالی را رمزنگاری می کنند. این رمزنگاری از الگوهای بسیار متنوعی استفاده می کند. با استفاده از آن ها تنها طرف های دریافت کننده و ارسال کننده اطلاعات می توانند از محتوای و مسیر اطلاعات مطلع شوند.
• آدرس دهی کارت شبکه: یکی از مهمترین وظایف این کارت آن است که اطلاعات را به مسیرهای مشخصی ارسال می کند. آدرس ها شبکه در این کارت توسط پردازشگری مشخصی پردازش شده و مشخص می شوند. در شبکه های شلوغ این مدیریت آدرس ها می تواند بسیار متنوع باشد.

پیاده سازی کارت شبکه

کارت های شبکه بیشتر به صورت کارت های توسعه ای (Expansion Cards) شناخته می شوند که بر روی بایوس سرور نصب می شوند. بهره گیری گسترده از فناوری و استانداردهای اترنت سبب شده است که اکثر رایانه ها و سرورهای کنونی از این کارت به شکل یکپارچه و یا غیر یکپارچه بهره ببرند. ظرفیت ها و قابلیت هایی که شبکه اترنت دارد سبب شده است که بتوان با یک چیپست ارزان قیمت نسبت به ایجاد یک کارت شبکه اقدام کرد. در صورتی که تمامی تجهیزات شبکه به صورت اترنت اداره شوند به غیر از کارت های شبکه ابزار دیگری برای ارتباط رایانه های با همدیگر نیاز نیست، ولی در صورت استفاده از سایر تجهیزات و شکل های ارتباطی انواع سوئیچ ها و مبدل ها را باید در شبکه به کار گرفت. اکنون بیشتر شرکت های رایانه ای در تلاش هستند که تمام تجهیزات مورد نیاز در این کارت را در یک مجموع واحد و قابل نصب بر روی کارت های توسعه ای ارائه کند.

کارت های شبکه به صورت معمول از نوع کنترل هایی هستند که از سوکت 8P8C  برای ارتباط کابل هایشان استفاده می کنند. اما در کارت های قدیمی تر ما می تواند انواع ارتباط های BNC و AUI را نیز مشاهده کند.

سرعت پشتیبانی این کارت به صورت معمول به صورت 100 بیت بر ثانیه یا 100bps E  تا 1000 بیت بر ثانیه 1000 bps E  هستند. کارت های کنونی معمولا به صورت 10/100/1000 ارائه می شوند به این معنا که آن ها قابلیت پشتیبانی همه سرعت های یاد شده در بالا را دارند.

مدول های SFP و SFP+  به عنوان یکی از درگاه های بسیار محبوب به خصوص در ارتباط فیبر نوری شناخته می شد. این مدول های برای ارتباط رسانه ای بسیار مناسب هستند و می توانند تمام نیازهای  رسانه ای معمول را برآورده کنند.

تکنولوژی کارت شبکه

در کارت شبکه انواع گوناگونی از پروتکل های، استانداردها و فناوری های به کار گرفته شده اند که در پایین به آن ها اشاره می کنیم:

• Polling: این تکنیک برای انتقال داده ها به کار گرفته می شود، با استفاده از این تکنیک پردازنده کارت تمام برنامه های جانبی و یا ابزارهای جانبی این کارت برای انتقال داده ها را می سنجند.
• Interrupt: این تکنیک برای مدیریت ورودی و خروجی ها به کار می رود. با استفاده از این تکنیک، پردازنده کارت تمام دستگاه های پیرامونی آماده برای دریافت اطلاعات را شناسایی می کند.
• Programmed input/Output: از این تکنیک برای انتقال داده ها از یک کارت به دیگری استفاده می شود.
• (Direct memory access (DMA: جایی که فرض می شود یک ابزار به غیر از پردازنده که کنترل بایوس سیستم را برای حرکت دادن داده ها به سمت این کارت و یا دریافت داده ها از این کارت بر عهده گرفته است. این بخش بارهای که از سمت پردازنده ارسال می شود را حذف میکند اما نیازمند منطق بیشتری بر روی کارت است. افزون بر این، بسته بافر بر روی کارت ممکن است برای انجام کار نیاز نباشد و در نتیجه تاخیرها به این صورت کاهش پیدا می کند.

کارت های شبکه ای چند صفی (MutiQueue NIC) می توانند ارسال و دریافت اطلاعات را از طریق چند صف (Queues) انجام دهند. این کار، کارت را قادر می سازد که بتواند دریافت هر کدام از بسته ها را به یک صف اختصاص دهد. این کارت ممکن است در زمانی که ترافیک ورودی میان چند صف ورودی تقسیم شده باشد از تابع های هش (Function Hash) استفاده کند. هر کدام از صف های در این حال می تواند یک Interrupt مخصوص به خود و جداگانه را داشته باشد. به وسیله مسیر دهی به هر کدام از این اینتراپت ها به سمت پردازنده  و یا هسته های پردازنده، پردازش صف های وارد شده با توجه به ترافیک شبکه تنها در یک کارت  انجام می شود. با این عمل عملکرد کارت بهبود می یابد.

توزیع مبتنی بر سخت افزاری که در بالا توضیح داده شده است، به عنوان یک شیوه مقیاس دهی در طرف دریافت کننده یا Receive-side Scaling یا RSS شناخته می شود.  روش های پیاده سازی کاملا نرم افزاری نیز در این زمینه وجود دارند که می تواند به شیوه Receive Packet steering یا RPS و Receive Flow steering یا RFS اشاره کرد. همچنین در آینده نزدیک شامل پیشرفت های بیشتری خواهیم بود که به وسیله آنها می توانیم به مسیردهی بهتر صف ها به سمت پردازنده ها و یا هسته های پردازنده دست یافت که در نتیجه آن توزیع های نامحدودی برای بسته های اطلاعاتی شبکه  که به وسیله اینتراپت ها ایجاد می شوند به وجود خواهد آمد. این تکنیک می تواند مکانیابی مرجع یا Locality of reference را بهبود دهد و در نتیجه آن می تواند به عملکرد کلی بهتری منتج شده و تاخیرهای را کاهش دهد و در نهایت به بهبود شدن کارایی سخت افزاری در این کارت بینجامد، زیرا در این روش به شکل بهینه تری از کش های پردازنده استفاده می شود و نیازمند سوئیچ های مفهومی (Context switches) کمتری خوامی بود.

با داشتن کارت های شبکه چند صفی، می تواند عملکرد های بهینه تری مضاعفی را در اختیار داشت و در نتیجه آن ها به ترافیک خروجی توزیع شده میان صف های توزیع متفاوت دست پیدا کرد. به وسیله نسبت دهی صف های انتقال داده به پردازنده ها و یا هسته های پردازنده مختلف، از درگیری های زائدی با سیستم عامل می تواند پرهیز کرد. این روش معمول به عنوان transmit packet steering یا XPS شناخته می شود.

برخی از محصولات از بخش بندی کارت شبکه یا NPAR استفاده می کند که به آن بخش بندی پورت نیز گفته می شود. در این روش از مجازی سازی SR-IOV استفاده می شود تا بتواند یک سیگنال 10 گیگابایتی اترنت را به درون چند درایو کارت شبکه مجازی تقسیم کرد که هر کدام از آنها نیز دارای پهنای باند مختص به خود هستند، با انجام این کار این کارت ها به فریمور و سیستم عامل به عنوان کارت توسعه ای یا PCI شناسانده می شوند.

موتور کار خارج از خاک TCP یا TCP offload engine نیز فناوری است که برای برخی از کارت های شبکه به کار گرفته می شوند، این فناوری برای کار کردن با پردازش های آفلود از یک استک TCP/IP برای کنترلر شبکه است. این فناوری به شکل اساسی برای اینترفیس های شبکه سرعت بالا، نظیر اترنت گیگابیت و  اترنت 10 گیگابیتی به کار می رود، که در آن سرباره پردازشی شبکه می تواند به صورت چشمگیری افزایش پیدا کند.

برخی از کارت های شبکه از FPGA ها یا Field-programmable gate arrays استفاده می کنند که  به وسیله آن ها می تواند ترافیک شبکه را توسط کاربر قبل از آن که به کامپیوتر هاست برسد، برنامه ریزی کرد، این کار می تواند به شدت سبب کاهش ترافیک های اضافه و تاخیرهای ناخواسته بر روی شبکه شود. افزون بر این، برخی از کارت های شبکه، از شیوه استک های TCP/IP با تاخیر کم استفاده می کنند، در این شیوه ترکیبی از کتابخانه های Userspace با اپراتورهای تفسیری شبکه استفاده می شود، این کار معمولا به وسیله سیستم عامل کرنل (Kernel) انجام می شود. استک های شبکه OpenOnload منبع باز Solarflare که بر روی سیستم عامل لینوکس اجرا می شوند نمونه ای از این موارد هستند. این نوع از کارکردها معمول به عنوان شبکه های سطح کاربر یا User-level networking شناخته می شوند.

خرید کارت شبکه

اگر شما هم مایل به تهیه این کارت برای شبکه خودتان هستید می توانید از سایت آی تی باز اقدام به خرید آن کنید.

ما در آی تی باز مجموعه ای کامل از تجهیزات دیتاسنتر و قطعات سرور را گرد هم آورده ایم که با کمک آن ها می توانید تمام نیازهای شبکه خودتان را برطرف کنید. در این جا انواع قطعات سرور، استوریج ها، انواع فایروال ها، انواع سرورها و همچنین زیروکلاینت ها تهیه شده است که با کمک آن میتوانید تمامی نیازهای خودتان از زمان طراحی تا راه اندازی و نگهداری شبکه را برطرف سازید.

کارشناسان ما در آی تی باز در کنار شما هستند و شما را در تمامی مراحل یاری می رسانند.