کارت شبکه

کارت شبکه سرور چیست؟

حتماً می‌دانید که ارتباطات، رکن اساسی هر شبکه‌ای است. در این میان، سرورها به عنوان ستون فقرات شبکه، نیازمند کارت شبکه‌های قدرتمند و قابل اطمینان هستند تا بتوانند جریان روان اطلاعات را تضمین کنند.

کارت شبکه سرور (Server Network Interface Card) یا به اختصار NIC سرور، یک قطعه سخت‌افزاری است که به سرور متصل می‌شود و وظیفه ارتباط با شبکه را بر عهده دارد. این کارت به سرور امکان اتصال به شبکه‌های مختلف را می‌دهد و اطلاعات را بین سرور و سایر دستگاه‌ها در شبکه منتقل می‌کند.

چرا به کارت شبکه سرور نیاز داریم؟

کارت شبکه سرور نقش حیاتی در عملکرد و پایداری شبکه ایفا می‌کند. مزایای استفاده از کارت شبکه سرور عبارتند از:

• پهنای باند بالا: کارت شبکه سرور سرعت انتقال داده بالاتری نسبت به کارت شبکه‌های معمولی ارائه می‌دهد که برای کاربردهای سنگین مانند پایگاه داده و مجازی‌سازی بسیار مهم است.
• قابلیت اطمینان: کارت شبکه سرور پایداری و تحمل‌پذیری خطای بیشتری دارد که Downtime را به حداقل می‌رساند. این ویژگی برای سرورهایی که به صورت 24/7 فعال هستند، بسیار حیاتی است.
• ویژگی‌های پیشرفته: کارت شبکه سرور ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند QoS (Quality of Service)، Teaming و VLAN (Virtual LAN) ارائه می‌دهد که مدیریت ترافیک شبکه و افزایش امنیت را تسهیل می‌کند.
• کاهش بار پردازشی: کارت شبکه سرور بخشی از پردازش‌های شبکه را به صورت مستقل انجام می‌دهد و بار پردازشی CPU را کاهش می‌دهد.
• قابلیت مدیریت: کارت شبکه سرور قابلیت‌های مدیریت پیشرفته‌ای مانند مانیتورینگ عملکرد، پیکربندی از راه دور و عیب‌یابی را فراهم می‌کند.

نکات مهم در انتخاب کارت شبکه سرور

• سرعت و پهنای باند: با توجه به نیازهای شبکه خود، کارت شبکه با سرعت و پهنای باند مناسب را انتخاب کنید.
• تعداد پورت‌ها: تعداد پورت‌های مورد نیاز خود را در نظر بگیرید.
• نوع رابط: کارت شبکه باید با نوع رابط سرور شما سازگار باشد (PCIe, USB).
• ویژگی‌های اضافی: ویژگی‌های اضافی مانند QoS، Teaming و VLAN می‌توانند کارایی و امنیت شبکه را افزایش دهند.
• سازگاری با سیستم عامل: کارت شبکه باید با سیستم عامل سرور شما سازگار باشد.

انواع کارت شبکه سرور

کارت شبکه‌های سرور در انواع مختلفی با توجه به نیازها و کاربردهای مختلف طراحی و تولید می‌شوند. در اینجا به معرفی متداول‌ترین انواع کارت شبکه سرور و ویژگی‌های آنها می‌پردازیم:

کارت شبکه اترنت (Ethernet):

اگرچه در دنیای پرسرعت امروزی، فناوری‌های شبکه‌ای جدید با سرعت و پهنای باند بسیار بالا ظهور کرده‌اند، اما اترنت همچنان به عنوان یکی از ستون‌های اصلی ارتباطات شبکه‌ای باقی مانده است. این فناوری با سابقه‌ای طولانی و استانداردهای گسترده، در اکثر شبکه‌های محلی (LAN) و حتی برخی شبکه‌های وسیع (WAN) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اترنت در واقع مجموعه‌ای از فناوری‌ها است که در لایه‌های فیزیکی و پیوند داده مدل OSI عمل می‌کنند. این فناوری استانداردهایی را برای کابل‌کشی، سیگنالینگ، فرمت فریم و پروتکل‌های کنترل دسترسی به رسانه (MAC) تعریف می‌کند.

• پروتکل‌های پشتیبانی شده: TCP/IP، UDP، ARP، و ...
• نوع کانکتور: RJ-45
• کاربردهای خاص: اتصال به شبکه‌های محلی (LAN)، دسترسی به اینترنت

مزایای اترنت

• سادگی و سهولت استفاده: اترنت به دلیل سادگی پیاده‌سازی و مدیریت، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• هزینه کم: هزینه تجهیزات اترنت نسبت به سایر فناوری‌های شبکه‌ای مانند Fiber Channel و Infiniband کمتر است.
• قابلیت اطمینان: اترنت از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است و در صورت بروز مشکل در یک بخش از شبکه، سایر بخش‌ها می‌توانند به کار خود ادامه دهند.
• مقیاس‌پذیری: شبکه‌های اترنت را می‌توان به راحتی مقیاس‌بندی کرد و دستگاه‌های جدید را به آنها اضافه کرد.
• سازگاری: اترنت با طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها و سیستم عامل‌ها سازگار است.

انواع اترنت

اترنت در طول زمان تکامل یافته و نسخه‌های جدیدتر آن با سرعت و پهنای باند بالاتر ارائه شده‌اند. برخی از انواع متداول اترنت عبارتند از:

• 10BASE-T: اترنت با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه و کابل کواکسیال یا زوج سیم به هم تابیده (Twisted Pair).
• 100BASE-TX: اترنت سریع (Fast Ethernet) با سرعت 100 مگابیت بر ثانیه و کابل زوج سیم به هم تابیده.
• 1000BASE-T: اترنت گیگابیت (Gigabit Ethernet) با سرعت 1000 مگابیت بر ثانیه (1 گیگابیت بر ثانیه) و کابل زوج سیم به هم تابیده.
• 10GBASE-T: اترنت 10 گیگابیت با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه و کابل زوج سیم به هم تابیده.
• 40GBASE-T: اترنت 40 گیگابیت با سرعت 40 گیگابیت بر ثانیه و کابل زوج سیم به هم تابیده.
• 100GBASE-T: اترنت 100 گیگابیت با سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه و کابل زوج سیم به هم تابیده.

پروتکل‌ها و استانداردها

اترنت از پروتکل‌ها و استانداردهای مختلفی استفاده می‌کند، از جمله:

• IEEE 802.3: استاندارد اصلی برای اترنت که توسط مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) توسعه یافته است.
• TCP/IP: مجموعه پروتکل‌های اینترنت که برای ارتباطات شبکه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• CSMA/CD: روش کنترل دسترسی به رسانه که در اترنت مورد استفاده قرار می‌گیرد و از تشخیص تصادم برای جلوگیری از تداخل داده‌ها استفاده می‌کند.

کاربردهای اترنت

اترنت در طیف گسترده‌ای از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله:

• شبکه‌های محلی (LAN): برای اتصال کامپیوترها، سرورها، چاپگرها و سایر دستگاه‌ها در یک ساختمان یا محوطه کوچک.
• دسترسی به اینترنت: برای اتصال کامپیوترها و سایر دستگاه‌ها به اینترنت از طریق مودم یا روتر.
• شبکه‌های صنعتی: برای اتصال دستگاه‌های کنترل صنعتی و سیستم‌های اتوماسیون.
• اینترنت اشیا (IoT): برای اتصال دستگاه‌های هوشمند به یکدیگر و به اینترنت.

کارت شبکه فیبر نوری (Fiber Channel):

• پروتکل‌های پشتیبانی شده: Fibre Channel Protocol (FCP)
• نوع کانکتور: LC, SC
• کاربردهای خاص: اتصال به شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN)، انتقال داده با سرعت بالا

در دنیای شبکه‌، زمانی که صحبت از انتقال حجم عظیمی از اطلاعات با سرعت بالا و قابلیت اطمینان بی‌نظیر به میان می‌آید، Fiber Channel به عنوان یک راهکار قدرتمند خودنمایی می‌کند. این فناوری به طور خاص برای شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN) طراحی شده است و در محیط‌های حساس به داده مانند مراکز داده بزرگ، پایگاه‌های داده حیاتی و کاربردهای HPC (High Performance Computing) به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

Fiber Channel یک پروتکل سریع و قابل اطمینان است که در لایه‌های فیزیکی و پیوند داده مدل OSI عمل می‌کند. این فناوری از فیبر نوری به عنوان رسانه انتقال استفاده می‌کند و با استفاده از سوئیچ‌های Fiber Channel و هاب‌ها، یک ساختار شبکه‌ای اختصاصی برای ذخیره‌سازی داده‌ها ایجاد می‌کند.

مزایای Fiber Channel

• پهنای باند بسیار بالا: Fiber Channel از پهنای باند بسیار بالایی پشتیبانی می‌کند و سرعت‌های فعلی آن به 64 گیگابیت بر ثانیه می‌رسد. این ویژگی برای انتقال حجم عظیمی از داده‌ها در زمان کوتاه بسیار مهم است.
• تأخیر بسیار کم: Fiber Channel تأخیر بسیار کمی را ارائه می‌دهد که برای برنامه‌های حساس به زمان مانند پایگاه‌های داده و تراکنش‌های آنلاین بسیار مهم است.
• قابلیت اطمینان بالا: Fiber Channel از مکانیسم‌های مختلفی برای اطمینان از قابلیت اطمینان بالا، از جمله تصحیح خطا و مسیرهای داده جایگزین، استفاده می‌کند. این ویژگی برای محیط‌های حساس به داده که در آنها از دست دادن داده‌ها غیرقابل قبول است، بسیار مهم است.
• مقیاس‌پذیری: شبکه‌های Fiber Channel را می‌توان به راحتی مقیاس‌بندی کرد و دستگاه‌های ذخیره‌سازی جدید را به آنها اضافه کرد.
• امنیت: Fiber Channel از ویژگی‌های امنیتی مختلفی برای محافظت از داده‌ها در برابر دسترسی غیرمجاز استفاده می‌کند.

توپولوژی‌های Fiber Channel

Fiber Channel از توپولوژی‌های مختلفی برای اتصال دستگاه‌ها استفاده می‌کند، از جمله:

• Point-to-point: اتصال مستقیم بین دو دستگاه.
• Arbitrated Loop: اتصال دستگاه‌ها به صورت یک حلقه.
• Switched Fabric: اتصال دستگاه‌ها به یک سوئیچ مرکزی.

پروتکل‌ها و استانداردها

Fiber Channel از پروتکل‌ها و استانداردهای مختلفی استفاده می‌کند، از جمله:

• Fibre Channel Protocol (FCP): برای انتقال داده‌های SCSI بر روی شبکه Fiber Channel استفاده می‌شود.
• Fibre Channel over Ethernet (FCoE): برای انتقال داده‌های Fiber Channel بر روی شبکه‌های Ethernet استفاده می‌شود.
• NVMe over Fabrics (NVMe-oF): برای انتقال داده‌های NVMe بر روی شبکه‌های Fiber Channel استفاده می‌شود.

کاربردهای Fiber Channel

• شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN): برای اتصال سرورها به دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند دیسک آرایه‌ها و نوار گردان‌ها.
• پایگاه‌های داده: برای پشتیبانی از پایگاه‌های داده با کارایی بالا و حجم داده زیاد.
• مجازی‌سازی: برای اتصال سرورهای مجازی به دستگاه‌های ذخیره‌سازی.
• کاربردهای HPC: برای اتصال ابررایانه‌ها و خوشه‌های محاسباتی به دستگاه‌های ذخیره‌سازی با کارایی بالا.

کارت شبکه Infiniband:

Infiniband یک فناوری ارتباطی شبکه‌ای با کارایی بالا است که برای سرعت و تأخیر کم بهینه شده است. این فناوری اغلب در محیط‌هایی مانند محاسبات با کارایی بالا (HPC)، مراکز داده بزرگ و برنامه‌های کاربردی سازمانی که به پهنای باند بالا و تأخیر بسیار کم نیاز دارند، استفاده می‌شود.

• پروتکل‌های پشتیبانی شده: Infiniband
• نوع کانکتور: QSFP, CXP
• کاربردهای خاص: اتصال به ابررایانه‌ها، مراکز داده بزرگ، کاربردهای HPC (High Performance Computing)

ویژگی‌های کلیدی Infiniband:

• پهنای باند بسیار بالا: Infiniband از پهنای باند بسیار بالایی پشتیبانی می‌کند و نرخ داده فعلی آن تا 400 گیگابیت بر ثانیه می‌رسد و برای آینده تا 800 گیگابیت بر ثانیه و 1.6 ترابیت بر ثانیه نیز برنامه‌ریزی شده است.
• تأخیر بسیار کم: این فناوری تأخیر بسیار کمی را ارائه می‌دهد که برای برنامه‌های حساس به زمان مانند HPC و تجارت با فرکانس بالا (HFT) بسیار مهم است.
• قابلیت اطمینان بالا: Infiniband از مکانیسم‌های مختلفی برای اطمینان از قابلیت اطمینان بالا، از جمله تصحیح خطا و مسیرهای داده جایگزین، استفاده می‌کند.
• مقیاس‌پذیری: این فناوری به گونه‌ای طراحی شده است که می‌تواند برای پشتیبانی از هزاران گره و دستگاه مقیاس‌پذیر باشد.
• پشتیبانی از RDMA: Infiniband از دسترسی مستقیم به حافظه از راه دور (RDMA) پشتیبانی می‌کند که به برنامه‌ها اجازه می‌دهد تا بدون دخالت CPU به حافظه یکدیگر دسترسی پیدا کنند. این ویژگی باعث کاهش بار پردازنده و بهبود کارایی می‌شود.

پروتکل‌های پشتیبانی شده:

Infiniband از پروتکل‌های مختلفی برای انتقال داده، مدیریت و کنترل استفاده می‌کند، از جمله:

• Infiniband Transport Protocol (IBTP): برای انتقال داده‌های قابل اطمینان استفاده می‌شود.
• Remote Direct Memory Access Protocol (RDMA): برای دسترسی مستقیم به حافظه از راه دور استفاده می‌شود.
• Infiniband Management Protocol (IBMP): برای مدیریت و کنترل شبکه Infiniband استفاده می‌شود.

نوع کانکتور:

Infiniband از کانکتورهای مختلفی برای اتصال دستگاه‌ها استفاده می‌کند، از جمله:

• QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable): یک کانکتور جمع و جور با چهار کانال که از سرعت‌های بالا پشتیبانی می‌کند.
• CXP (Copper External Passive): یک کانکتور مسی با 12 کانال که برای سرعت‌های بسیار بالا استفاده می‌شود.
• Micro-InfiniBand: یک کانکتور کوچکتر برای دستگاه‌های تلفن همراه و جاسازی شده.

کاربردهای خاص:

Infiniband در طیف گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی که به پهنای باند بالا، تأخیر کم و قابلیت اطمینان بالا نیاز دارند، استفاده می‌شود، از جمله:

• محاسبات با کارایی بالا (HPC): برای اتصال ابررایانه‌ها و خوشه‌های محاسباتی برای انجام شبیه‌سازی‌های علمی، مدل‌سازی مالی و سایر برنامه‌های کاربردی فشرده محاسباتی.
• مراکز داده بزرگ: برای اتصال سرورها، دستگاه‌های ذخیره‌سازی و تجهیزات شبکه در مراکز داده بزرگ.
• ذخیره‌سازی: برای اتصال دستگاه‌های ذخیره‌سازی به سرورها و شبکه‌ها با استفاده از پروتکل‌هایی مانند iSCSI و Fibre Channel over Infiniband.
• هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML): برای آموزش مدل‌های AI و ML که به حجم زیادی از داده و قدرت محاسباتی نیاز دارند.
• خدمات مالی: برای برنامه‌های کاربردی تجاری با فرکانس بالا (HFT) که به تأخیر بسیار کم نیاز دارند.

مزایای Infiniband نسبت به سایر فناوری‌های شبکه:

• کارایی بالاتر: Infiniband نسبت به فناوری‌هایی مانند Ethernet، پهنای باند بالاتر و تأخیر کمتری را ارائه می‌دهد.
• مقیاس‌پذیری بهتر: Infiniband می‌تواند برای پشتیبانی از هزاران گره و دستگاه مقیاس‌پذیر باشد.
• قابلیت اطمینان بالاتر: Infiniband از مکانیسم‌های مختلفی برای اطمینان از قابلیت اطمینان بالا استفاده می‌کند.
• پشتیبانی از RDMA: Infiniband از RDMA پشتیبانی می‌کند که باعث کاهش بار پردازنده و بهبود کارایی می‌شود.

معایب Infiniband:

• هزینه بالاتر: Infiniband نسبت به فناوری‌هایی مانند Ethernet، هزینه بالاتری دارد.
• پیچیدگی بیشتر: پیاده‌سازی و مدیریت شبکه‌های Infiniband می‌تواند پیچیده‌تر از شبکه‌های Ethernet باشد.
• در دسترس بودن کمتر: Infiniband به طور گسترده مانند Ethernet در دسترس نیست.