ネットワークアダプター (NIC) とは何ですか?種類、仕様、正しい選び方に関する実践ガイド

あなたのコンピュータには、優れたハードウェア - 高速プロセッサ、大容量 SSD、大量の RAM が搭載されています。ただし、ネットワーク アダプターがなければ、外部と通信することはできません。

NIC (ネットワーク インターフェイス カード) とも呼ばれるネットワーク アダプターは、マシン内のデータをネットワーク上を伝わる信号に変換するハードウェアです。電気パルスは銅線ケーブルを通って、光はファイバーを通って、電波は空気を通って -、その変換ジョブがアダプターによって処理されます。

あなたが所有するすべてのデバイスには 1 つあります。携帯電話、ラップトップ、NAS ボックスはクローゼットにあります。一部は工場でマザーボードにはんだ付けされます。他には、PCIe ベイに差し込むカードや、内蔵オプションでは機能しなくなったときに差し込む小さな USB ドングルなどがあります。-

このガイドは主に、次のことを行う必要がある人を対象としています。選ぶホーム オフィスのアップグレード、サーバーの構築の検討、現在の接続が遅いと感じる原因のトラブルシューティングなど、アダプター - が必要です。ネットワークの教科書的な内容は可能な限り省略し、購入時や問題の診断時に実際に重要なことを中心に説明します。

ネットワークアダプターが実際にどのように動作するか

データがネットワーク アダプターを介してマシンから送信されるたびに、3 つのことが起こります。

まず、アダプターがデータを送信可能な信号に変換します。コンピュータは、メモリに保存されているデジタルの - の 1 と 0 を考慮します。 NIC はそのデジタル データを取得し、ネットワークが使用する物理メディアに変換します。標準のイーサネット接続の場合、これは、Cat6 ケーブル内の銅ペア間の電圧が変化することを意味します。ファイバーの場合、それはレーザー光のパルスです。 Wi-Fi の場合は、変調された電波です。媒体は違えど、仕事は同じ。

2 番目に、すべてをパケットにラップします。生データを単にワイヤ上にダンプすることはできません。アダプターは、イーサネット プロトコル（IEEE 802.3 標準ファミリーで定義）に従ってデータを構造化します。-、送信元と宛先の MAC アドレスの追加、CRC 値のエラーチェック、受信側が 1 つのパケットがどこで終わり、別のパケットが始まるかを認識するのに役立つフレーミング ビットを追加します。-これは、「差出人」住所、「宛先」住所、追跡番号を記載した封筒に手紙を入れるようなものだと考えてください。

3 番目に、双方向トラフィックを管理します。-アダプターは、送信データを送信すると同時に、そのアダプター宛ての受信パケットをリッスンします。混雑したネットワークでは、衝突回避 (Wi-Fi の場合) または全二重ネゴシエーション (イーサネットの場合) も処理し、データが両方向にスムーズに流れるようにします。

本質的にはそれだけです。他のすべてのネットワーキング概念 - IP アドレス、DNS、ルーティング、ファイアウォール - は、アダプターの上のソフトウェア層で発生します。 NIC は物理信号とデータリンク フレームのみを考慮します。{4}} OSI モデルの用語では、これはレイヤー 1 とレイヤー 2 です。

MAC アドレスに関する簡単な注意事項

ネットワークアダプターの種類

ここからが現実的なことになります。 「適切な」アダプターは完全にユースケースによって異なり、オプションは 3 つのカテゴリに分類されます。

有線アダプター

利便性よりも信頼性と速度が重要な場所では、有線接続が依然として主流です。

統合型イーサネット (マザーボードに内蔵)- これは、ほとんどの人が何も考えずに使用しているものです。事実上、すべてのデスクトップ マザーボードとほとんどのラップトップには、イーサネット NIC が組み込まれています。-数年前まではギガビット (1 Gbps) が標準でした。現在、2.5 Gbps ポートはミッドレンジ以上のマザーボード - のデフォルトになりつつあります -。ルーターまたはスイッチがサポートしているかどうかで実際に違いが生じる歓迎すべきアップグレードです。ワークステーション-クラスやハイエンド ゲーム ボードにも 10G 統合ポートが搭載されています。{12}}これらは依然として価格が割高です。

PCIeネットワークカード- 内蔵ポートの速度が十分でない場合、または追加の接続が必要な場合に最適です。{1}{2} PCIe NIC は、Intel、Broadcom、Mellanox (現在は NVIDIA) から 1G から最大 100G までの速度で入手できます。ほとんどの家庭や小規模オフィスのアップグレードでは、Intel (X550 シリーズなど) または Aquantia の 2.5G または 10G PCIe カードを使用すると、コスト効率が高くパフォーマンスが向上します。{11}}データセンターは通常、ファイバー接続に SFP28 または QSFP28 ポートを備えた 25G または 100G カードを使用します。

USBイーサネットアダプター- ラップトップのメーカーがイーサネット ポートが大きすぎると判断した場合に便利です（ご覧のとおり、2018 年以降のすべての Ultrabook）。 USB 3.0 ドングルによりギガビット イーサネットが利用可能になり、2.5G をサポートする USB-C アダプタが広く入手できるようになりました。継続的な高負荷のワークロードには理想的ではありません - USB では少量のオーバーヘッドが発生します - が、通常のオフィスワーク、ビデオ通話、ダウンロードにはまったく問題ありません。

光ファイバーNIC- 銅線が通らない接続用。銅線イーサネットの最高到達距離は 100 メートルであり、その最高規格 (10GBASE-T) であっても、その速度では顕著な熱が発生します。ファイバー NIC は SFP または SFP+ トランシーバー スロットを使用し、光ファイバーパッチコード数百メートルから数十キロメートルの範囲の距離で 10G、25G、40G、または 100G+ の速度を提供します。データセンターに似たものを建設している場合、または建物間にケーブルを敷設している場合、ファイバーはオプションではありません - それが標準です。

ワイヤレスアダプター

Wi-Wi-Fi アダプターはここ数年で劇的に改善され、有線と無線の差はこれまでよりも狭くなりました。とはいえ、物理学には依然として限界があります。

内蔵-Wi-Fi- ほとんどのノートパソコンには、M.2 Wi- モジュール（Intel AX210 や Qualcomm FastConnect シリーズなど）が付属しています。お使いのノートパソコンが 2022 年以降に製造された場合は、Wi{6}}Fi 6 (802.11ax) をサポートしている可能性が高くなります。新しいプレミアム ノートパソコンは Wi{10}}Fi 6E または Wi{12}}Fi 7（802.11be）サポートを搭載して出荷されています。これにより、6 GHz 帯域が解放され、混雑が少なく高速な接続が可能になります -（ルーターもサポートしている場合）。

PCIe Wi-Fi カード- Wi-Fi が内蔵されていない、またはアップグレードが必要なデスクトップの場合。-{2}}これらは PCIe x1 ベイに挿入され、通常はケースの背面 (または信号を改善するために配置できる磁気ベース) に取り付ける外部アンテナが含まれています。イーサネット ケーブルを簡単に配線できないデスクトップ ユーザーにとっては価値があります。 TP-Link、ASUS、Intel はいずれも確実な選択肢を用意しています。

USB Wi-Fi ドングル- 手っ取り早い-そして-解決策。プラグを差し込んでネットワークに接続します。これらは動作しますが、小型フォームファクタによりアンテナのサイズが制限され、高速では USB 帯域幅がボトルネックになるため、パフォーマンスは一般的に PCIe カードよりも劣ります。旅行や一時的な修正に最適です。メインマシンでの永続的なソリューションとしてはあまり理想的ではありません。

仮想アダプタ（ソフトウェア-ベース）

有線 vs. 無線: 論争に決着

この質問が IT 部門で実際の議論を引き起こすのを私は見てきました。これが私の正直な意見です。これらは異なる仕事には異なるツールであり、答えはほとんどの場合「両方を使用する」です。

有線で使用する場合レイテンシ、スループット、信頼性については交渉の余地がありません。{0}ゲーム（特に競技）、ネットワーク接続ストレージによるビデオ編集、VoIP 電話、サーバー間トラフィックなど、データセンター内のあらゆるもの。{2}有線ギガビット接続では、一貫した 1 ミリ秒未満の遅延が実現します。{8}}同じルーターへの Wi-Fi 6 接続は平均 5 ～ 15 ミリ秒ですが、干渉によっては 30 ミリ秒以上に急増する場合もあります。日常的なタスクのほとんどでは、気付かないでしょう。競争力のある FPS マッチや大規模なファイル転送の場合は、そうする必要があります。

ワイヤレスを使用する場合モビリティの問題やケーブルの敷設は現実的ではありません。会議室のラップトップ、電話、タブレット、IoT センサーなど、移動するあらゆるデバイス。最新の Wi-Fi 6/6E は非常に高速です -。優れたルーターと見通しの良い見通し線があれば、500 ～ 900 Mbps の現実世界速度を実現できます。 4K ビデオのストリーミング、ビデオ会議、一般的な生産性には十分です。

こんなときは食物繊維を使いましょう銅の限界を超える必要があります。 100 メートルを超える走行、10 Gbps を超える速度、または重度の電磁干渉のある環境 (工場のフロア、MRI 装置の近くの病院、変電所)。シングルモード ファイバーは中継器なしで 40+ km まで到達できます。また、電気信号ではなく光を伝送するため、EMI の影響を完全に受けません。建物間の接続やデータセンターのバックボーンには、実際には代替手段がありません。-ファイバーインフラストラクチャを初めて使用する場合は、これを参照してください。シングルモードとマルチモードの比較-は確かな出発点です。

クイックリファレンスは次のとおりです。

適切なネットワーク アダプターの選択方法: 重要なスペック

アダプターの購入は、メーカーが箱にすべての仕様や流行語を詰め込むのを好むため、アダプターを購入するのが大変に感じられることがあります。ここでは、実際に注目すべき内容 - と、ほとんど無視してもよい内容を示します。

1. スピード - 最も弱いリンクに合わせてください

ネットワークの速度は、最も遅いコンポーネントと同じ程度です。 Cat5e ケーブルを使用してギガビット スイッチに接続されている場合、10G アダプタは役に立ちません。何かをアップグレードする前に、ルーター/スイッチがサポートする速度とケーブルのカテゴリを確認してください。

参考:

2. インターフェース - マシンへの接続方法

PCIe (x1、x4、x8、x16)- デスクトップおよびサーバーの内部カード用。 2.5G アダプターに必要なのは PCIe x1 スロットのみです。 10G は通常 x4 を使用します。 25G 以上では、x8 または x16 が必要になる場合があります。マザーボードに何が利用可能かを確認してください。

USB- 外部アダプターの場合。 USB 3.0は最大ギガビットをサポートし、USB 3.1/3.2は2.5Gを処理します。 2.0 - ではなく、USB 3.x ポートに接続していることを確認してください。速度の差は非常に大きくなります。

M.2 (キー E)- ノートパソコンの Wi- モジュール用。ラップトップの Wi-Fi カードをアップグレードする場合は、M.2 Key E スロットが必要です。ほとんどのラップトップにはモジュールが搭載されていますが、一部のラップトップではモジュールがはんだ付けされているため (特に Apple と一部の Windows ウルトラブック)、アップグレードが不可能になっています。

3. ポートの種類

RJ-45- 標準の銅線イーサネット ジャック。シンプル、ユニバーサル、安価なケーブル。通常のイーサネット用の NIC を購入する場合は、これが最適です。

SFP / SFP+ / SFP28 / QSFP28- モジュラー光ファイバー トランシーバー スロット。 SFP の利点は柔軟性です。NIC を一度購入すれば、シングル モード、マルチモード、短距離、長距離のいずれが必要かに応じて、さまざまなトランシーバ モジュールに交換できます。- SFP は 1G を処理し、SFP+ は 10G を処理し、SFP28 は 25G を処理し、QSFP28 は 100G を処理します。トランシーバー自体は比較的安価であり、適切なトランシーバーとペアリングします。ファイバーコネクタそしてアダプターパッチパネルまたはODF用。

ダイレクトアタッチ銅線 (DAC)- 人々を不意を突くので、言及する価値があります。 DAC ケーブルは SFP+ スロットに差し込まれますが、ファイバーの代わりに銅線 Twinax が使用されます。短距離 (7 メートル未満) の場合は、ファイバー トランシーバー + パッチ コードよりも安価であるため、サーバーをトップオブラック スイッチに接続するのに人気があります。--

4. 高度な機能 (エンタープライズ/データセンターのみ)

光ファイバー接続の構築: 何が行われるのか

銅線がユースケースに十分ではないと判断した場合 -、距離制限が短すぎる、帯域幅が不十分、EMI の懸念がある - 場合は、ファイバーを使用することになります。信号チェーンが実際にどのように見えるかをコンポーネントごとに示します。

NIC- SFP、SFP+、または SFP28 スロットを備えたカードが必要です。 Intel X710、Mellanox ConnectX シリーズ、および Broadcom 57400 シリーズはすべて、速度と機能の要件に応じて確立された選択肢です。

トランシーバー- これは、NIC の SFP ベイに差し込む小型のホットプラグ対応モジュールです。-これは実際の光-から-への変換器です。トランシーバーが異なれば、処理する速度、波長、距離も異なります。 10G-SR SFP+ モジュールは、マルチモード ファイバーで最大 300 m をカバーします。 10G-LR モジュールはシングルモードで最大 10 km まで到達します-。ファイバーの種類に適したトランシーバーを入手することが重要です。- シングルモード トランシーバーをマルチモード ケーブルで使用しても、その動作を期待することはできません。-

パッチコード- ファイバー ケーブル自体。長距離用のシングルモードコード（通常は黄色のジャケット、9/125μm）-。マルチモード (オレンジまたはアクア ジャケット、50/125μm) で、短時間の高速走行に対応します。-ニーズに応じて、長さは 0.5 メートルから 500 メートル以上までご利用いただけます。 (パッチコードのオプションを参照 →)

コネクタ- パッチコードの両端にあるもの。最新のデプロイメントの大部分では、次のように使用します。LCコネクタ- 小型で信頼性が高く、データセンターやエンタープライズ環境の事実上の標準となっています。古い電気通信設備では、SC (大型、プッシュ-) または FC (ネジ-タイプ) を使用する場合があります。高密度の導入 - - は、多数の並列リンクを備えたスパイン-リーフ アーキテクチャ - が使用していると考えていますMPO/MTP マルチファイバー コネクタ-8 本、12 本、または 24 本のファイバを 1 つの接続ポイントに詰め込みます。

アダプターとパネル - 光ファイバーアダプター(カプラーとも呼ばれる) は、パッチ パネルまたは ODF 内に設置され、2 つのコネクタを結合します。これらは、2 つのパッチ コードが - に接続されるたびに必要になります。1 つは NIC から、もう 1 つはトランク ケーブルまたは別のデバイスに接続されます。

おさげ- 融着接続を使用して構造化されたケーブル配線を行っている場合は、ファイバーピグテール短い終端処理済みのファイバで、一方の端がトランク ケーブルに接続され、もう一方の端がアダプタ パネルに差し込まれます。-これらは、ODF (光配線フレーム) 設置の標準コンポーネントです。

ネットワークアダプターのインストール

この - のインストールは、これまでにコンピュータのケースを開けたことがある人にとっては簡単です。

PCIe カード (有線または Wi{0}}):電源を切り、プラグを抜き、ケースを開け、空の PCIe スロットを見つけ、スロット ブラケットを取り外し、カードを取り付け、ネジで締め、ケースを閉じ、電源を入れます。 Windows と Linux は、最新の NIC のほとんどを自動検出します。{1}最高のパフォーマンスを得るには、OS にインストールされている汎用ドライバに依存するのではなく、製造元の Web サイトから最新のドライバを入手してください。 Intel と Broadcom はどちらも最新のドライバ ポータルを維持しています。--

USBアダプター：プラグを差し込みます。OS が認識するまで待ちます。終わり。 Wi{3}}Fi アダプターであり、OS にドライバーが組み込まれていない場合（Windows 10/11 ではまれですが、Linux では一般的です）、-メーカーからドライバーをダウンロードしてください。プロのヒント: 一部の安価なノーブランド USB Wi- アダプターは、Linux ドライバーのサポートがひどいチップセットを使用しています。 Linux を実行している場合は、チップセットの互換性を確認してください前に- を購入すると、Mediatek と Intel のチップセットが最もサポートされている傾向があります。

ファイバーNIC:上記のように PCIe カードを取り付けてから、SFP トランシーバーを挿入します (小さなラッチがあります - 無理に押し込まないでください)。カチッと音がするまでファイバーパッチコードをトランシーバーに接続します。カードのリンク LED を確認し、接続に関する OS のネットワーク設定を確認してください。リンクがない場合は、10 回中 9 回、コネクタが汚れているか、ファイバーに適したトランシーバーのタイプが間違っていることが問題です。

トラブルシューティング: 問題が発生した場合

考えられるすべてのシナリオを列挙するのではなく、ユーザーが最もよく遭遇する - の問題と、それらを実際に解決する修正をここに示します。

「全然繋がらない」

フィジカルから始めて、徐々にレベルアップしていきます。ケーブルは正しく取り付けられていますか?イーサネットの場合、ポートの LED は両端で点灯しますか?別のケーブルを試してください - 不良のイーサネット ケーブルは異常に一般的で、これが私がこれまでに見た接続問題の最も一般的な原因です。ファイバー接続の場合は、コネクタを検査して清掃し、トランシーバーが完全に固定されていることを確認してください。物理層を除外した後、デバイス マネージャー (Windows) または IP リンク (Linux) をチェックして、OS がアダプターを認識しているかどうかを確認します。デバイス マネージャーの黄色の警告アイコンは、ドライバーに問題があることを意味します。再インストールまたはアップデートしてください。

「繋がるけど速度がおかしい」

これは通常、自動ネゴシエーションが予想よりも低い速度で解決されたことを意味します。{0}ギガビット アダプターを使用しているにもかかわらず、デバイス マネージャーでリンク速度が 100 Mbps と表示される場合は、ほとんどの場合、ケーブルが原因です。 Cat5 (Cat5e ではない) の最大速度は 100 Mbps です。損傷したケーブル -、特にねじれや潰れたペアのあるケーブル - もダウングレードを強制される可能性があります。スイッチポートも確認してください。一部のマネージド スイッチにはポートごとの速度制限があり、設定が間違っている可能性があります。{11}}

「動作はしますが、切断され続けます」

Wi-Fi の場合:まず Windows の電源管理設定を確認してください。 [デバイス マネージャー] → [Wi-}Fi アダプター] → [プロパティ] → [電源管理] に移動し、[電力を節約するためにコンピューターでこのデバイスの電源をオフにできるようにする] チェックボックスをオフにします。この 1 つの設定により、驚くべき数の断続的な Wi- 切断が発生し、ほとんどのラップトップではデフォルトで有効になっています。それでも問題が解決しない場合は、2.4 GHz 帯域から 5 GHz または 6 GHz (混雑が少ない) に切り替えるか、ルーターの Wi- チャンネルを変更して近隣との重複を避けてみてください。

有線の場合:銅線イーサネットで断続的なドロップが発生する場合、多くの場合、ケーブルのパフォーマンスが限界に達していることを意味します。- すべてが理想的な場合は機能しますが、条件がわずかに変化すると（温度、近くの EMI 発生源など）、ドロップします。ケーブルを正常なことがわかっているケーブルと交換してテストします。-ファイバーの場合、断続的なドロップは、コネクタの汚れ、ファイバーの最小曲げ半径を超える曲がり、またはトランシーバーの寿命が近づいていることを示している可能性があります。--光パワー メーターの測定値によって、十分な信号強度が得られているかどうかを確認できます。

「アダプターがOSに認識されません」

カードを取り付け直します。電源を完全にオフにし（スリープ - 完全シャットダウンではなく、理想的には PSU を数秒間取り外します）、ケースを開け、カードを引き出し、PCIe スロットにしっかりと取り付け直します。それが機能しない場合は、別の PCIe スロットを試してください。まれに、BIOS/UEFI 設定によりスロットが無効になっているか、別のカードと競合している場合があります。また、BIOS にオンボード NIC を無効にする設定があるかどうかも確認してください。- 内蔵アダプタを使用しようとして、それが表示されない場合は、これが原因である可能性があります。-

メンテナンスは退屈だが重要だ

ネットワーク アダプターを長期間にわたって適切に動作させるには、次の 3 つの条件があります。

ドライバーを最新の状態に保ちます。すべてのドライバーのアップデートが重要というわけではありませんが、セキュリティ パッチとパフォーマンスの修正は蓄積されます。数か月ごとにアップデートを確認するか、メーカーがサポートしている場合は自動アップデートを設定してください。- Intel の Driver & Support Assistant はこれに適しています。

涼しく保ちます。内部 NIC -、特に 10G 以上の - は熱を発生します。ケースに適切な通気があることを確認してください。換気が不十分な場合、10G NIC のサーマル スロットルが発生し、それを説明するエラー メッセージが表示されずにスループットが半分に低下するのを見たことがあります。

繊維を清潔に保ちます。ファイバー接続を使用している場合、これは最大のメンテナンス項目です。未使用のすべてのポートにダスト キャップを使用します。コネクタを抜き差しするたびに、コネクタを掃除してください。恒久的な設置の場合、光パワー メーターの定期的な読み取り (ほとんどのセットアップでは毎年で問題ありません) は、機能停止が発生する前に劣化を検出するのに役立ちます。光タイムドメイン反射率計（OTDR）テストは、ファイバ ケーブルの問題を診断するためのゴールドスタンダードですが、これはケーブル工事請負業者または ISP が取り扱うことができる特殊な機器 - です。

よくある質問