Зачем на материнской плате два сетевых адаптера. Зачем нужен сетевой адаптер с двумя входами? Что такое сетевая карта

Раньше люди особо не задумывались о скорости кабельных подключений в домашней сети. Они всегда обеспечивали достаточную скорость и надежность, что в любом случае доказано их использованием миллионы раз. Однако в наши дни технология подошла к своему пределу: во все большее число компьютеров устанавливаются твердотельные накопители, скорость которых как минимум впятеро превышает 1 Гбит/с. А новые стандарты беспроводной сети 802.11 «ac» и «ad» значительно превышают гигабитную скорость Ethernet.

Разумеется, существуют кабельные технологии, обеспечивающие скорость до 10 Гбит/с, однако они предназначены для профессиональных вычислительных центров и являются довольно дорогими. Но есть и другая возможность обеспечения более высокой скорости. Она состоит в объединении нескольких гигабитных сетей. В подобной схеме, т.н. «агрегации каналов», соединяются два обычных гигабитных LAN-кабеля и тем самым обеспечивается отличная интеграция в существующую сеть. Однако для реализации простого принципа «2×1 Гбит = 2 Гбит» на практике существуют некоторые препятствия, которые мы обнаружили в ходе наших тестов.

Агрегация каналов: сетевые коммутаторы от 2500 руб

Основным элементом для агрегации каналов является сетевой коммутатор, который должен поддерживать эту функцию. В большинстве домашних сетей существует лишь коммутатор, встроенный в маршрутизатор - это его порты LAN. Зачастую они не могут соединяться друг с другом.

Эту возможность обеспечивают только современные маршрутизаторы топ-класса, такие, как ASUS RT-AC5300 или Netgear Nighthawk X10 (цена каждого — от 20 000 рублей). Однако всего за 2500 рублей доступны LAN-коммутаторы с 8 портами и возможностью агрегации каналов (например, TP-Link TL-SG108E или Netgear Gs108E), которые можно переключать между маршрутизатором и объединяемыми в сеть устройствами (см. схему справа).

Принципиальная особенность: коммутатор должен быть управляемым (т. е. требуется веб-интерфейс для его настройки, а установленная в нем прошивка должна обеспечивать возможность соединения портов). Указанием на это является один из терминов «Link Aggregation», «Port Trunking», «LACP» или «802.3ad» в техническом описании.

Компьютеры или устройства, которые должны подключаться со скоростью в несколько Гбит/с, должны иметь соответствующее число LAN-портов, а также возможность настройки на программном уровне. Мы протестировали два сценария, используя коммутатор Netgear GS110TP. В первом сетевой накопитель NAS соединен с коммутатором через два LAN-порта, таким образом каждый из двух ПК может загружать данные из NAS-хранилища с полной гигабитной скоростью.

Этот вариант представляет собой целевое применение агрегации каналов и работает относительно беспроблемно. При втором варианте мы сконфигурировали ПК с двумя LAN-портами так, что данные можно было загружать из NAS со скоростью 2 Гбит/с. Этот довольно сложный способ предполагает совершенно определенные виды передачи данных и часто (но не всегда) обеспечивает удвоенную скорость.

Структура и конфигурирование коммутатора

В любом случае сначала необходимо запустить коммутатор: к электрической сети он подключается через собственный блок питания; один из его портов соединяется с маршрутизатором (мы использовали последний порт № 8). Примерно через минуту он загрузится, его LAN-порты заработают, а веб-интерфейс станет доступен для всех компьютеров, подключенных к коммутатору (или маршрутизатору) по кабельной или беспроводной сети.

IP-адрес коммутатора можно узнать в настройках вашего маршрутизатора, предварительно установленный пароль указан в руководстве пользователя. В первую очередь необходимо произвести поиск обновлений на сайте производителя; у нашего коммутатора Netgear нам было необходимо загрузить новую прошивку в меню «Maintenance | Download | HTTP File Download».

Конфигурирование агрегации каналов может производиться до подключения соответствующих устройств. В веб-интерфейсе коммутатора Netgear в поле «Switching | LAG» нажмите на пункт «LAG1» (группа агрегации каналов) и установите галочку в пункте «PORT» у номеров портов, которые вы хотите задействовать. Каждая группа служит для подключения одного устройства: на схеме сверху справа LAG1 - это NAS-хранилище, подключенное к портам 1 и 2, LAG2 - это ПК на портах 5 и 6. В разделе «LAG Configuration» мы оставили настройки по умолчанию, лишь изменили параметр «LAG Type» на «LACP».

Скорость портов, не относящихся ни к одной группе, остается на обычном уровне 1 Гбит (на схеме - это 3, 4 и 8). Подключите устройства в соответствии с LAG-идентификацией. Сначала активно только простое кабельное соединение с физическим первым интерфейсом конечного устройства; агрегацию каналов также необходимо активировать на конечных устройствах. Как это сделать, читайте далее.

Конфигурирование NAS для двухканального режима

Для наших тестов мы использовали QNAP TS-231P, оснащенный двумя LAN-портами и обеспечивающий высокую пропускную способность. Мы измерили скорости передачи данных по FTP, причем и в NAS-накопителе, и в целевом ПК были установлены быстрые SSD-накопители SATA. Настройки сети в веб-интерфейсе QNAP находятся в разделе «Панель управления | Системные настройки | Сеть».

Здесь в разделе «Интерфейсы» показаны оба Ethernet-порта. Щелкните раздел «Группирование портов | Добавить» и установите флажок для каждого интерфейса. Единственный режим, который надежно работал с коммутатором Netgear в ходе тестирования и привел к требуемым результатам, был «Balance-rr», при котором для передачи данных используются оба кабеля поочередно.

После щелчка на кнопке «Применить» NAS-накопитель на короткое время переходит в режим оффлайн для применения новых параметров. Если установлен режим, который не поддерживается, NAS будет недоступен; в этом случае необходимо нажать и удерживать в течение 3 секунд кнопку на задней стороне устройства. Это приведет к сбросу пароля и возврату параметров сети к значениям по умолчанию.

В теории базовый режим агрегации каналов с помощью двух компьютеров, подключенных к простым портам коммутатора Netgear, должен позволять одновременно скачать с NAS-диска два файла со скоростью 1 Гбит/с каждый. Но загрузка и закачка с двух ПК немного выбивает систему из ритма: при загрузке на сетевой накопитель скорость примерно на 25% ниже максимальной теоретически возможной.

Так как подобная конфигурация является относительно доступной и легко реализуемой, она, безусловно, подходит для домашних сетей, в которых доступ к NAS-накопителю осуществляется с нескольких компьютеров. Однако стоит обратить внимание на следующее: в то время, как параллельная передача данных помогает исчерпать возможности обеих сетевых линий, она же предъявляет повышенные требования к накопителям, установленным в NAS-устройстве. Желательно использоваться SSD-диски.

Удвоенная скорость передачи данных от NAS-сервера к ПК также возможна, однако на практике этот вариант довольно сложен, как мы выяснили далее.

Настройка агрегации каналов на ПК

То, что выполняется на NAS-накопителе с помощью пары кликов, должно быть так же просто реализовать на ПК. Во всяком случае, так считают. С точки зрения аппаратных средств существуют многочисленные материнские платы с двумя LAN-портами, или платы с возможностью установки второй сетевой карты со скоростью 1 Гбит/с за небольшие деньги. С точки зрения программного обеспечения это становится сложнее: изначально эта функция поддерживалась в Windows 10. Но после обновления осенью 2015 года, утилиты для этого хотя и существуют, однако больше не работают. Это также относится к сетевым драйверам Intel, с помощью которых агрегация каналов может быть настроена альтернативным способом.

Поэтому мы установили на игровом ПК с процессором Skylake и двумя сетевыми разъемами ОС Ubuntu, в которой может быть настроена агрегация, в мире Linux называемая «Port Trunking». Для этого мы сначала деактивировали менеджер сетей Ubuntu, а потом настроили агрегацию портов с помощью файла конфигурации Linux («/etc/network/interfaces»). По правде говоря, мы испытывали разные варианты из Интернета, до тех пор, пока технология не заработала на нашем тестовом ПК, поскольку документация по теме довольно скудна и зачастую противоречива.

Наша успешная комбинация состоит из четырех определений интерфейсов, каждый из которых начинается с «auto…»: сначала указывается важное для системы устройство закольцовывания, в котором нельзя ничего изменить. В этом случае определяются, но не активируются, оба физических LAN-порта. Это происходит только в определении «bond0» указанного интерфейса агрегации каналов. Большинство записей предназначены для конфигурирования IP-настроек в ручном режиме, режим подключения указывается с помощью строки «bond-mode». Режим 4 предназначен для соединения по стандарту «802.3ad» и обеспечивает максимальную скорость до 1628 Мбит/с.

Альтернативным образом работает режим 0 («Balance-rr», то есть тот же самый режим, что и в NAS-накопителе), однако только со скоростью 1202 Мбит/с. Для сравнения: скорость передачи данных по отдельной гигабитной линии составляет 912 Мбит/с. Отказоустойчивость является положительным сопутствующим эффектом: во время передачи данных можно отключить один из двух разъемов - связь не обрывается, лишь вдвое падает скорость.

Однако есть как минимум одна загвоздка: обе линии используются только в том случае, если по FTP одновременно передаются два файла (в меню настроек Filezilla: «Передачи | Максимум одновременных передач: 2»). При повышении этого значения скорость очень быстро уменьшается. Кроме того, необходимо обращать внимание на то, чтобы между ПК и NAS-сервером отсутствовала любая другая связь (например, открытый веб-интерфейс NAS, SSH-соединение), так как даже минимальная загрузка линии приводит к тому, что обе передачи данных осуществляются только по одной линии вместо двух.

Дополнительное разочарование: скорость в ходе экспериментов с SMB-протоколом, который использует Windows для удаленного доступа к файлам, была значительно медленнее, чем по одной гигабитной линии. Все это демонстрирует малую вероятность того, что режим агрегации каналов в Windows мог бы функционировать быстро и без проблем, так как система Microsoft сохраняет контрольные и иные соединения.

Наш вывод в отношении агрегации каналов: процесс хорошо подходит для эффективного соединения NAS-сервера с несколькими гигабитными клиентами. В качестве быстрого соединения NAS с клиентом он является трудоемким и имеет много подводных камней. Для этого потребовалась бы принципиально более быстрая сетевая технология.

Ethernet 10 Гбит и SFP+

В профессиональной области 10-гигабитный стандарт уже более десяти лет образует основу инфраструктуры в вычислительных центрах. Вариант с медными кабелями под названием «10GBase-T» делает ставку на те же самые разъемы RJ-45, как и гигабитная локальная сеть LAN, однако для него требуются экранированные (как минимум Cat. 6) кабели и дорогое оборудование: сетевая карта, например, Intel X540-T1 стоит около 22 000 руб., самый дешевый коммутатор с двумя портами 10GBase-T (ASUS XG-U2008) примерно столько же. NAS-накопители с поддержкой данного стандарта стоят от 50 000 руб.

Более доступным является стандарт «SFP+». Он описывает компактное модульное приемо-передающее устройство, используемое в кабельных сетях и рассчитан как на медные, так и гораздо более дорогие оптоволоконные кабели. Оба варианта обеспечивают передачу данных со скоростью 10 Гбит/с: медные кабели на расстояние 50-100 метров, оптоволокно - до нескольких километров. Маршрутизатор Netgear Nighthawk X10 оснащен одним портом SFP+. С помощью модуля SFP+ Direct Attach Copper Cable (около 2500 руб.) к нему можно подключить NAS-накопитель.

Самой дешевой моделью SFP+ является QNAP TS-531X-2G (от 48 000 руб.). Сетевые карты PCIe, поддерживающие SFP+, доступны по цене от 15 000 руб. (Внимание! Большинство из них работают только с драйверами серверной версии Windows!) Впрочем, как показывает маршрутизатор Netgear, складывается ситуация, что SFP+ может проникнуть на массовый рынок и «взорвать» гигабитную границу.

ФОТО: Компании-производители; CHIP Studios

На рынке представлены сетевые адаптеры с одним, двумя и более портами включения, что позволяет значительно расширить возможности обычных сетевых адаптеров. Для обеспечения постоянного доступа к интернету дома и в малых офисах используется компьютер в качестве шлюза.

Необходимость в сетевых интерфейсах

Для этого ему необходимо иметь два сетевых интерфейса. Это может быть обеспечено двумя способами:

• при помощи двух обычных сетевых адаптеров;
• с помощью одного сетевого адаптера с двумя портами.

В первом случае внешний интерфейс связан с одним сетевым адаптером, внутренний - с другим. Во время работы сети происходит постоянный обмен данными между двумя адаптерами через материнскую плату.

Преимущества второго способа очевидны: пропускная способность такого шлюза увеличивается за счет исключения потерь скорости на передачи данных между сетевыми картами.

На самом деле, на программном уровне сетевой адаптер с двумя портами определяется как два сетевых интерфейса с очень высокой скоростью передачи данных между ними, поскольку обмен происходит в пределах одной карты, минуя системную шину данных, скорость которой часто ограничена и значительно ниже скорости адаптера, это особенно заметно на гигабитных картах из-за высокой нагрузки сети.

Ещё одной интересной особенностью такого решения является то, что адаптер может работать в режиме хаба: никак не обрабатывая и не транслируя пакеты, обеспечивая максимальную пропускную способность в ущерб безопасности. Однако, такие решения давно не используются, так как вычислительная мощность современных компьютеров позволяет им легко работать в режиме коммутатора.

Режимы работы

Два сетевых интерфейса позволяют обеспечить резервирование внешнего интернет-канала, что особенно актуально в шлюзах для корпоративных сетей. Резервирование достигается путем подключения к двум интернет провайдерам и постоянным программным мониторингом двух соединений. Существует два режима работы такой схемы:

• основной-резервный (master-slave) - имеется постоянное высокоскоростное подключение и резервное, которое используется только в случае разрыва основного;
• поочередное переключение (round-robin) - имеется два равноправных подключения, которые переключаются поочередно (почасово, по времени суток — на усмотрение администратора). В основном используется для экономии средств в случаи различной тарификации провайдеров.

А что, если использовать два соединения одновременно? Ничто не мешает запустить на таком шлюзе торрент-клиент и скачивать гигабайты информации в несколько сотен потоков по двум соединениям одновременно, таким образом суммируя пропускную способность каналов.

Однако, в случае использования такого компьютера как сервера, предоставляющего доступ к данным, увеличение скорости не происходит, потому что клиент подключается только по одному из каналов извне.

Самым непредсказуемым применением такого адаптера может быть сетевой повторитель, что позволяет увеличить максимальную эффективную длину сетевого кабеля без потерь пакетов. Также, такой адаптер может иметь разные порты на физическом уровне. К примеру, первый - Ethernet, второй - оптоволоконный или коаксиальный.

Благодаря этому, его можно использовать как медиаконвертер (преобразователь физического уровня). Такие сетевые адаптеры используются преимущественно в продвинутом high-end оборудовании корпоративного класса.

Таким образом, выбор сетевого адаптера с двумя портами является более логичным, ведь это позволяет не только сэкономить разъёмы на материнской плате, но и повысить скорость передачи данных в вашей сети.

Практика показала, что имеющиеся на материнской плате локальные порты ввода-вывода довольно часто выходят из строя, особенно если устройства подключаются к ним «на ходу» (при включенном компьютере). Чаще всего встречаются неисправности портов СОМ и PS/2. И если COM-порт используется уже достаточно редко (в основном для подключения разного рода торгового оборудования, нестандартных контроллеров, ключей защиты и т. п.), то порт PS/2 до сих пор широко применяется, особенно если к компьютеру подсоединено много USB-устройств и свободных портов для подключения клавиатуры и мыши не хватает. Если же в наличии есть хотя бы один свободный USB-порт , лучше приобрести специальный переходник, который позволит подключить периферию с PS/2 портом и не связываться со сложным ремонтом.

Порты могут не только перегореть, но и быть механически повреждены. В первом случае ремонт в домашних условиях невозможен, а вот механическое повреждение можно устранить и самостоятельно.

Чаще всего повреждения происходят с PS/2-портами , к которым подключаются клавиатуры и мыши. Из-за постоянного использования этих портов (замена устройств, частые перестановки компьютера с отключением всех проводов) внутренние контакты разъемов расшатываются. В результате нарушается контакт между разъемами порта и устройства. Но не стоит забывать что USB разъем так же подвержен такого рода неисправностям.

Для устранения проблемы необходимо заменить неисправный разъем исправным. Как правило, работающий разъем выпаивают из нерабочей материнской платы. Выпаивание и припаивание разъема - не самая сложная, но довольно трудоемкая и опасная операция. Чтобы вытащить разъем, нужно прогреть всю контактную площадку. Это чревато перегревом печатных проводников, которые могут отслоиться от платы. Иногда для этой цели используют специальную насадку на жало паяльника, которая позволяет нагревать одновременно все выводы разъема. После того как разъем выпаян из платы, необходимо привести его в нормальный вид. Для начала следует выровнять ножки разъема, если они погнулись в процессе выпаивания. Следующий шаг - снятие с них припоя. Для этого воспользуйтесь паяльником или плоским надфилем. Ножки должны быть гладкими и одинаковыми по толщине. Это гарантирует легкую установку. Кроме того, следует подготовить посадочное место. Для этого аккуратно протрите спиртом нужный участок платы, а затем попробуйте очистить отверстия в посадочном гнезде, которые залил припой в процессе выпаивания разъема. Для этого воспользуйтесь иглой подходящего размера, просовывая ее в отверстия, предварительно разогретые паяльником. Используйте иглу очень осторожно, иначе можно оторвать печатный проводник.

СОВЕТ. Очищать отверстия от пайки следует со стороны печатных проводников в сторону их отсутствия, го есть со стороны, где торчат припаянные концы ножек в противоположный от них бок. В противном случае токоведущая дорожка может просто отслоиться от платы или даже оборваться.

Практически любой сетевой адаптер, будь то адаптер компьютера или сетевого принтера, оборудован системой индикации в виде одного или нескольких светодиодов. Данные светодиоды отображают текущее состояние подключения к центральному узлу (коммутатору). В сегодняшней статье я расскажу, как можно проверить работоспособность сети на физическом уровне (уровне сигналов).

Найдите на сетевой карте компьютера, принадлежащего к вашей сети, светодиод Link – он должен гореть зеленым светом . Этот индикатор сообщает о наличии физического соединения. На коммутаторе также должны светиться индикаторы над теми портами, к которым подключены кабели от компьютеров.
Т.о. если индикаторы на сетевых картах и коммутаторе светятся зеленым светом, значит вы правильно обжали и подключили кабели.

Если индикатор не светится , это может говорить о следующем:

1. Компьютер или коммутатор не включены .
Убедитесь, что к компьютеру и коммутатору стабильно подается питание и они включены. Также можете перезагрузить коммутатор.

2. Неисправна сетевая карта .
Убедитесь, что сетевая карта видна в “Диспетчере устройств”. Если это не так, то возможно она отключена в Биосе или неправильно установлена в разъеме на материнской плате. Попробуйте заменить ее на другую сетевую плату.

3. Неисправен порт коммутатора .
Бывает, что в коммутаторах “выгорают” какие-либо порты. Переткните кабель в другой порт.

4. Возможно плохой контакт в коннекторе, или коннектор вставлен в гнездо не до конца .
В этом случае выньте и вставьте коннектор обратно в гнездо сетевой карты и коммутатора.

5. Поврежден кабель .
Возьмите другой обжатый кабель и соедините им проблемный компьютер и коммутатор. Если светодиод загорелся, значит либо кабель был действительно поврежден, либо имеет место следующая проблема.

6. Перепутаны провода при обжиме коннекторов .
Тут существует только одно средство – отрезать конец кабеля с коннектором и переобжать кабель заново.

После устранения проблемы с негорящим индикатором Link, взгляните на индикатор Act (“активность”). Он начинает мигать , когда по сетевому кабелю идет обмен данными. В некоторых моделях сетевых карт имеется всего один индикатор или двухцветный светодиод: о наличии физического соединения он сигнализирует непрерывным свечением, а при передаче данных мигает или изменяет цвет.

Кстати, чтобы проверить работоспособность сетевого кабеля, можно воспользоваться специальным прибором – LAN-тестером: позволяют проводить тестирование разводки проводников в кабеле, обрывов, расстояния до обрыва, длины сегмента, затухания сигнала и т.д. В общем, сетевой тестер – очень удобная штука. Но если подобного тестера нет, придется обходиться простыми методами, о которых говорилось выше: заменять кабели, переключаться на другой порт и т.п.