Qu'est-ce qu'un adaptateur réseau : fonction, construction et classification des cartes réseau

Alors que les tendances en matière d'intelligence artificielle, de mégadonnées, de stockage distribué et de services cloud nécessitent une latence plus faible pour prendre en charge les applications et les services en temps réel déployés à la périphérie du réseau. La transformation numérique dans tous les secteurs et la nécessité de faire face à des services tels que la 5G et l'IoT ont entraîné une croissance explosive des centres de données tout en exerçant une pression énorme sur les processeurs des nœuds informatiques de l'infrastructure de serveurs. L'adaptateur réseau du serveur joue un rôle indispensable dans la transition du mode Onload centré sur le processeur vers le mode centré sur les données Offmode de chargement. Ces dernières années, l'industrie a constamment introduit de nouvelles cartes réseau pour répondre aux dernières tendances en matière de scénarios informatiques tels que les centres de données : interfaces à haut débit, capacités parallèles et virtualisation des ressources. En raison de sa large application, il existe différents types d'adaptateurs réseau sur le marché, tels que les cartes réseau gigabit et 10 gigabit, les cartes réseau PCI-X et PCIe. Dans cet article, nous donnons une introduction complète aux cartes réseau à partir de leur définition, de leurs fonctionnalités, de leurs composants communs et de leurs types.

Qu'est-ce que le NIC ?
La carte réseau est appelée carte d'interface réseau, également connue sous le nom de contrôleur d'interface réseau. Une carte réseau est un composant réseau qui fonctionne au niveau de la deuxième couche de liaison. Il s'agit généralement d'une carte de circuit imprimé installée sur un ordinateur pour se connecter au réseau et fournit une connexion réseau privée pour l'ordinateur. Bien qu'un adaptateur réseau ne soit qu'une petite partie de la connexion au réseau informatique, il joue un rôle indispensable. Les adaptateurs réseau agissent comme un convertisseur, convertissant les données en signaux numériques qui sont communiqués à l'aide de câbles ou de routeurs sans fil sur le réseau du serveur. En tant qu'interface au niveau de la couche TCP/IP, une carte réseau peut transmettre des signaux au niveau de la couche physique et des paquets au niveau de la couche réseau. Quelle que soit la couche, il agit comme un intermédiaire entre l'ordinateur/serveur et le réseau de données. Lorsqu'un utilisateur demande une page Web, le réseau local obtient les données du périphérique de l'utilisateur, les envoie au serveur de réseau, puis reçoit les données requises pour les présenter à l'utilisateur.

Composants de la carte réseau
Traditionnellement, une carte réseau se compose d'un contrôleur, d'un emplacement Boot ROM, d'un ou plusieurs NIC ports, un port de carte mère, des indicateurs LED, un support et quelques autres composants électroniques. Chaque composant a sa propre fonction unique :

• : En tant que partie centrale de la carte réseau, le contrôleur détermine directement les performances de la carte réseau. Le contrôleur agit comme une petite CPU pour traiter les données entrantes.
• Emplacement de la ROM de démarrage: Cet emplacement permet d'activer la fonctionnalité Boot ROM, ce qui permet aux postes de travail sans disque de se connecter au réseau, augmentant ainsi la sécurité et réduisant les coûts matériels.
• Port de la carte réseau: Habituellement, ce port est directement connecté à un câble Ethernet ou à un module optique pour générer et recevoir des signaux provenant de câbles réseau ou de cavaliers à fibre optique.
• Interface de bus: Cette interface est située sur le côté du circuit imprimé, l'interface de bus communément appelée "Golden finger" est insérée dans le connecteur d'extension de la carte mère de l'ordinateur, et sert à la connexion entre la carte réseau et l'ordinateur ou le serveur.
• indicateur LED: L'indicateur aide les utilisateurs à identifier l'état de fonctionnement de l'adaptateur réseau, si le réseau est connecté et si des données sont en cours de transmission. Par exemple, Link/Act indique l'état actif de la connexion, Full indique s'il s'agit d'un duplex intégral et Power est l'indicateur d'alimentation.
• Support: Il existe deux types de supports sur le marché des cartes réseau PCI, l'un est le support pleine hauteur d'une hauteur de 120 mm et l'autre est le support demi-hauteur d'une hauteur de 80 mm. Le support peut aider l'utilisateur à fixer la carte réseau dans le connecteur d'extension de l'ordinateur ou du serveur.

Types de carte réseau
Les adaptateurs réseau peuvent être classés dans les types suivants en fonction de l'interface de bus, de la vitesse de transmission et du domaine d'application.

Classement par protocole :
Selon le protocole de transmission, les adaptateurs réseau peuvent être divisés en trois types : carte Ethernet, carte FC et carte IB.

• Carte Ethernet (adaptateur Ethernet): Utilisant le protocole IP comme protocole de transmission, il est généralement connecté au commutateur Ethernet via un câble à fibre optique ou un câble à paire torsadée. Le port optique utilise un câble à fibre optique pour la transmission de données, et l'interface de module correspondante est généralement SFP, QSFP, etc. Les interfaces à fibre optique correspondantes sont LC, SC, MPO, etc. Le type d'interface commun du port électrique est RJ45, qui est généralement connecté avec un câble à paire torsadée, et il existe également un petit nombre d'interfaces connectées avec un câble coaxial.
• Carte FC: le nom scientifique est Fibre Channel. Il utilise le protocole de transmission Fibre Channel et se connecte au commutateur Fibre Channel via des câbles optiques. Il existe deux types d'interfaces : optique et électrique. Les modes de transmission et les modules correspondants des ports optiques sont similaires à ceux des cartes Ethernet, mais les ports correspondants sont uniquement SC et LC. Le type d'interface électrique est DB9 ou HSSDC.
• Carte IB: Infiniband est utilisé pour connecter des périphériques SAN FC/IP, des périphériques NAS et des serveurs, et est utilisé comme protocole de stockage d'iSCSI RDMA. Les cartes InfiniBand offrent une latence ultra-faible, un débit ultra-élevé et des moteurs de calcul réseau innovants qui offrent l'accélération, l'évolutivité et les technologies riches en fonctionnalités requises pour les charges de travail modernes d'aujourd'hui.

Classement par vitesse de transmission :
Selon la vitesse, il existe des cartes auto-adaptatives 10/100Mbps, des cartes gigabit 1000Mbps, des cartes 10G, 25G, 100G et même des cartes à vitesse plus élevée.
Carte auto-adaptative 10 Mbps/100 Mbps : C'est le type de carte réseau le plus répandu à l'heure actuelle. Il peut s'adapter automatiquement à deux exigences de réseau de bande passante différentes. Il peut être connecté à d'anciens périphériques réseau 10 Mbps et peut également être appliqué à la connexion de nouveaux périphériques réseau 100 Mbps, il a donc été largement reconnu par les utilisateurs.
Adaptateur réseau 1000 Mbps : fournit une bande passante plus élevée pour Fast Ethernet. Gigabit Ethernet est une technologie LAN haut débit qui fournit une bande passante de 1 Gbit/s sur des fils de cuivre. La carte réseau correspondante est une carte réseau gigabit, qui peut également atteindre une bande passante de 1 Gbps. Il existe deux types d'interfaces réseau pour les adaptateurs réseau gigabit, l'une est l'interface RJ45 à paire torsadée ordinaire et l'autre est l'interface fibre gigabit SFP/GBIC.

• Carte réseau fibre 10G: Son courant dominant est la carte Ethernet 10G. Comme les cartes Gigabit Ethernet, les cartes Ethernet 10G prennent en charge la fibre monomode ou multimode. L'utilisation de cartes Ethernet 10G donne aux opérateurs de réseau plus de liberté pour localiser les centres de données et prendre en charge plusieurs réseaux de campus à moins de 80 kilomètres les uns des autres en même temps. Dans les centres de données, la fibre multimode à faible coût peut être utilisée comme épine dorsale d'un réseau 10G entre les commutateurs et les commutateurs et entre les commutateurs et les serveurs.

• Adaptateur réseau fibre 25G: Par rapport à l'adaptateur réseau fibre 10G, la plus grande bande passante de l'adaptateur réseau fibre 25G répond aux exigences réseau du cluster informatique haute performance. Dans la mise à niveau du réseau de 100G ou d'un débit supérieur, l'adaptateur réseau fibre 25G est l'une des infrastructures indispensables. Dans le processus de mise à niveau du centre de données de 10G/40G à 25G/100G (l'interface serveur est 25G, l'interface d'interconnexion du commutateur est 100G), de plus en plus de personnes prennent en charge 25GbE, y compris Google, Microsoft et d'autres grands fournisseurs de cloud pour une reconnaissance absolue 25G.

• Carte réseau fibre optique 40G: Un port QSFP+ 40G, principalement utilisé pour les serveurs et les appareils haut de gamme. L'adaptateur réseau fibre optique QSFP 40G offre une intégration simple dans n'importe quel PCI Express X8 avec des performances réseau 40 Gigabit optimisées afin que l'entrée/sortie du système ne soit pas un goulot d'étranglement dans les applications réseau hautes performances. Il peut prendre en charge une bande passante de transmission de 40 Gbps et un emplacement standard PCI-E X8, garantissant un travail efficace et stable de la carte réseau. De plus, l'adaptateur réseau prend en charge des fonctions telles que le VLAN, la politique QOS et le contrôle du trafic, ce qui convient aux applications LAN moyennes à grandes.

• Adaptateur réseau fibre optique 100G: Avec la demande croissante de transmission massive de données, les serveurs doivent généralement installer plusieurs adaptateurs réseau pour répondre à la forte demande de traitement de données. En raison de cette fonctionnalité, le réseau du centre de données est progressivement mis à niveau des adaptateurs réseau 10G à 100G ou même à des taux plus élevés. L'adaptateur réseau 100G a un débit élevé, un traitement réseau à faible latence et la capacité d'aider le processeur à offcharger les fonctions réseau, économiser la puissance de calcul du processeur et réduire au maximum la consommation d'énergie.

Classement par types d'interface bus :

• Carte réseau ISA: L'architecture standard de l'industrie a été publiée en 1981, qui est une structure de bus compatible avec les normes IBM. En raison de la lenteur de la vitesse d'E/S de l'interface de bus ISA, elle a été progressivement supprimée avec l'avènement de la technologie de bus PCI au début des années 1990 et est maintenant rarement vue sur le marché.
• Carte réseau PCI: C'est ce qu'on appelle l'interconnexion de composants périphériques. Il s'agit d'une norme de bus local PC introduite en 1993. Parce que sa vitesse d'E/S est beaucoup plus rapide que celle de la carte réseau de bus ISA (la vitesse la plus élevée d'ISA n'est que de 33 Mo/s, tandis que le taux de transfert de données PCI 64 bits actuel est de 266 Mo/s), il a progressivement remplacé l'ancienne norme ISA. Ce type de carte réseau est initialement utilisé dans le serveur, plus tard également couramment utilisé dans la machine de bureau, est un type d'interface de carte réseau grand public. La plupart des ordinateurs actuels n'ont pas de cartes d'extension, mais utilisent des cartes réseau intégrées. Par conséquent, les cartes réseau PCI ont été remplacées par d'autres interfaces de bus telles que les interfaces PCI-X ou USB.
• Carte réseau PCI-X: PCI-X est une technologie de bus PCI améliorée. Par rapport au PCI d'origine, la vitesse d'E/S est doublée et la vitesse de transfert de données est également plus rapide que l'interface PCI. La carte d'interface de bus PCI-X a généralement une largeur de bus de 32 bits, mais prend également en charge un fonctionnement en 64 bits, jusqu'à 1064 Mo/s. Dans la plupart des cas, les emplacements PCI-X sont rétrocompatibles avec les cartes réseau PCI.
• Carte réseau PCle: Une carte PCIe est une carte réseau avec un port PCIe et est utilisée comme port d'extension pour les connexions de la carte mère. Plus précisément, les cartes d'extension PCI peuvent être insérées dans les emplacements PCIe sur la carte mère des périphériques tels que les hôtes, les serveurs et les commutateurs réseau. La plupart des cartes mères d'ordinateurs ont maintenant des emplacements PCIe dédiés pour les cartes PCIe. Généralement, la largeur de la fente sera la même que la largeur de la carte réseau, voire plus large.

FiberMall développe indépendamment des cartes réseau à fibre optique 1000M, 10G, 25G, 40G, 100G, à port unique, à double port et à 4 ports basées sur des puces de contrôleur Intel et NVIDIA, et fournit des solutions de carte réseau à fibre optique personnalisées.

Classification	FiberMall PN		Spécifications
NIC Gigabit	FMI210-1G-S1	Intel I210	Adaptateur fibre optique PCIe x1 Gigabit SFP 1 ports
NIC Gigabit	FM82576-1G-S2	Intel 82576	Adaptateur fibre double port PCIe x4 Gigabit SFP
NIC Gigabit	FMI350-1G-S4	Intel I350	Adaptateur fibre PCIe x4 Gigabit SFP à quatre ports
Carte réseau 10 Go	FM82599EN-10G-S1	Intel 82599FR	Adaptateur serveur PCI Express x8 à port unique SFP+ 10 Gigabit
Carte réseau 10 Go	FM82599ES-10G-S2	Intel 82599ES	Adaptateur serveur PCI Express x8 double port SFP+ 10 Gigabit
Carte réseau 10 Go	FMX710-10G-S2	Intel X710-BM2	Adaptateur serveur Ethernet double port PCI Express v3.0 x8 10 Gigabit
Carte réseau 10 Go	FMXL710-10G-S4	Intel XL710-BM1	Adaptateur de serveur Ethernet PCI Express v3.0 x8 10 Gigabit à quatre ports
Carte réseau 25 Go	FMXXV710-25G-S2	Intel XXV710	Adaptateur serveur Ethernet double port PCIe v3.0 x8 25 Gigabits
Carte réseau 25 Go	4121A-ACAT-25GS2	NVIDIA 4121A-ACAT	Adaptateur réseau ConnectX-4 Lx EN, 25 GbE double port SFP28, PCIe3.0 x 8
Carte réseau 40 Go	FMXL710－40G-Q1	Intel XL710-BM1	Adaptateur Ethernet pour serveur PCIe v3.0 x8 40 Gigabit 1 port
Carte réseau 40 Go	FMXL710－40G-Q2	Intel XL710	Adaptateur Ethernet serveur double port PCIe v3.0 x8 40 Gigabit
Carte réseau 100 Go	FME810-100G-Q2	Intel E810-CAM2	Adaptateur Ethernet serveur double port PCIe v4.0 x16 100 Gigabit

Conclusion

Différents scénarios d'application nécessitent différents types de cartes réseau, et il est difficile pour une seule carte réseau de répondre à des scénarios d'accélération complexes et divers. Avec l'amélioration de la chaleur du marché et des capacités techniques, le futur marché des adaptateurs réseau inaugurera également davantage de possibilités, telles que le dernier adaptateur réseau OCP NIC 3.0. Par conséquent, que vous recherchiez une carte réseau pour PC domestique ou une carte réseau pour serveur à utiliser dans une entreprise ou un centre de données, vous devez bien comprendre les bases des cartes réseau avant de les acheter.