ネットワークインターフェースカード（NIC）ガイド - 定義、種類、機能

ネットワークインターフェースカードとは？

ネットワークインターフェイスカード（NIC）は、ネットワークアダプターカードやネットワークインターフェイスコントローラーとも呼ばれ、コンピューターやサーバーなどのデバイスがコンピューターネットワークと通信できるようにするハードウェアコンポーネントです。ネットワークインターフェイスカードは通常、回路基板またはチップのような外観をしています。 

初期には、NICカードは拡張カードの形でコンピューターバスに挿入されていました。その後、Ethernetの低価格化と普及に伴い、ほとんどの新しいコンピューターではマザーボード上にネットワークインターフェースがあらかじめ統合されるようになりました。  複数のインターフェースや他の種類のネットワークが必要でない限り、個別のNICカードは不要になります。

NICの目的は、ケーブルまたは無線を介してコンピューターをLANネットワーク（ローカルエリアネットワーク）に接続することです。データリンク層（EthernetまたはWiFi）と通信するための物理層アクセスを提供することで、コンピューター同士が同じLANネットワーク上で通信したり、Internet Protocol (IP)を通じて大規模ネットワーク上で通信したりできるようにします。

デュアルSFPインターフェース搭載ネットワークインターフェースカード

ネットワークインターフェースカードの機能

上のチップ数 ネットワークインターフェースカード 集積度の向上により減少しています。さまざまなメーカーが多種多様なネットワークカードを製造していますが、その機能は類似しています。では、nicは何をするのでしょうか？ネットワークインターフェースカードの機能とは何でしょうか？ どのように機能しますか？

データカプセル化

カプセル化プロセスでは、データを荷物と見なすことができ、フレームヘッダーとフレームエンドはその荷物の包装に相当します。ネットワークインターフェースカードは、フレームヘッダーとフレームエンドを追加することでコンピューターデータをフレームとしてカプセル化し、その後、ネットワーク伝送媒体を通じてデータをネットワークへ送信します。有線ネットワークの場合、一般的な伝送媒体は銅線ケーブルまたは光ファイバーであり、一方、無線WLANでは電磁波が用いられます。 

データのアンパック

他のネットワークデバイスから送信されたデータフレームを受信すると、ネットワークインターフェイスカードはフレームヘッダーとフレーム末尾を削除して、それらのデータフレームをデータに再構成し、そのデータをコンピューターに送信します。 

リンク管理

ネットワークインターフェースカードがエラーデータフレームを受信した場合、そのエラーフレームを独自に破棄し、コンピューターには通知しません。逆に、正常なフレームを受信した場合は、コンピューターに通知し、プロトコルスタックのネットワーク層に渡します。コンピューターがIPデータパケットを送信する際、データはプロトコルスタックを介してネットワークインターフェースカードに渡され、フレームに組み立てられた後、LANに送信されます。 

リンク管理機能のもう一つの重要な役割は、リンク状態がアイドル状態にあるかどうかを確認することです。Ethernetは共有リンクであるため、データ送信時にほかの誰かが同時にリンクを使用していると、競合が発生します。

リンク管理機能は、主にCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with collision detection）プロトコルによって実現されます。

データのエンコードとデコード

データ伝送は、物理伝送媒体上で行う必要があります。実際に伝送される信号は、電気信号または光信号です。符号化および復号機能は、主にマンチェスター符号の符号化方式を使用して、データを電気信号または光信号に変換することに反映されます。

インターフェースカードの種類

バスタイプに基づく分類

バスの種類に基づいて、ネットワークインターフェースカードは主にPCI、PCIe、USB、ISAの4つのカテゴリに分類されます。

ISAおよびPCIタイプのNIC - 初期のタイプのNICであるため、市場から段階的に廃止されています。 

NICのUSBタイプ - 主に民生用電子機器分野で使用されます。

NICのPCIeタイプ - 主に産業分野やサーバーに適用されています。初期のPCIインターフェースカードと比較して、はるかに高いデータ伝送速度に対応しています。

ネットワークインターフェースに基づく分類

ネットワークインターフェースの種類に基づき、ネットワークインターフェースカードは主に光インターフェース（SC、LCなど）と電気インターフェース（RJ45）で構成されています。

電気インターフェースNICカード - 銅製ツイストペアケーブルで電気信号を伝送します。最大距離は100 metersに達します。

光インターフェースNICカード - 光ファイバーケーブルおよび光トランシーバーを介して光信号を伝送します。最大伝送距離は、マルチモードシステムでは数百メートル、シングルモードシステムでは数千メートルに達します。

電気インターフェースNICカード

光インターフェースNICカード

伝送データレートに基づく分類

伝送データレートに応じて、100M、1000M、2.5G、5G、10G、25G、40Gのネットワークインターフェースカードがあります。 100G, 200Gなど。

伝送媒体に基づく分類

伝送媒体の違いに基づき、ネットワークインターフェースカードは、有線NICカードと無線NICカードの2つのカテゴリーに分類できます。

有線NICカード - 物理的な光ファイバーケーブルまたは銅線ケーブルを伝送媒体として使用してネットワークに接続します。

ワイヤレスNICカード - 有線NICカードと比較すると、無線NICカードはケーブルの代わりに無線技術を使用します。無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）に接続するには、無線NICカードを無線ルーターまたは無線AP（アクセスポイント）と併用する必要があります。無線NICは送信機、無線ルーターまたはAPは受信機のようなものと考えることができます。 

無線LANカードは、主に内蔵型と外付け型の無線NICカードに分類されます。内蔵型の統合無線NICカードは、一般的にノートパソコンやスマートフォンに搭載されています。USBおよびPCI/PCIe無線NICカードは、最も一般的な外付け型の無線NICカードであり、ノートパソコンの無線NICが故障した場合や、デスクトップコンピューターを無線ネットワークに接続する必要がある場合に役立ちます。

用途に基づく分類

NICカードの用途要件のレベルに応じて、ネットワークインターフェースカードはサーバーNICとPC NICに分類できます。

PC NICカード - PCをLANに接続するために使用されます。通常のPCにはNICカード1枚で十分です。

サーバー用NICカード - サーバーをスイッチなどのネットワークデバイスに接続するために使用されます。PC NICと比較して、サーバーNICにはデータレート、CPU使用率、安定性、セキュリティに関して、より高い要件が求められます。一般に、1台のサーバーには2枚以上のサーバーNICカードが必要です。

最後に、QSFPTEKは、1G、10G、25G、40G、100Gネットワークインターフェースカードなど、一連のNIC製品を提供しています。お気軽にお問い合わせください！