บทที่ 4

การเชื่อมต่อเครือข่าย

รูปแบบการเชื่อมต่อเครือข่ายหรือมักเรียกสั้น ๆ ว่า โทโพโลยี เป็นลักษณะทั่วไปที่กล่าวถึงการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ทางกายภาพว่ามีรูปแบบหน้าตาอย่างไร เพื่อให้สามารถสื่อสารร่วมกันได้และด้วยเทคโนโลยีเครือข่ายท้องถิ่นจะมีรูปแบบของโทโพโลยีหลายแบบด้วยกัน ดังนั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเรียนรู้และทำความเข้าใจแต่ละโทโพโลยีว่ามีความคล้ายคลึง หรือแตกต่างกันอย่างไร รวมถึงข้อดีและข้อเสียของแต่ละโทโพโลยี และโดยปกติโทโพโลยีที่นิยมใช้กันบนเครือข่ายท้องถิ่นจะมีอยู่ 3 ชนิดด้วยกัน

การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบจุดต่อจุด

เป็นการเชื่อมโยง คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในเครือข่ายเข้าด้วยกันแบบจุดต่อจุด คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ทุกๆ ตัว มีสายหรือสื่อส่งข้อมูลต่อเฉพาะระหว่างอุปกรณ์แต่ละตัว ทำให้มองดูเหมือนกับว่าระหว่างอุปกรณ์ 2 ตัวมีถนนที่ใช้เฉพาะ 2 อุปกรณ์นั้นๆ  ดังนั้นถ้าเรามีอุปกรณ์ n ตัว แต่ละตัวต้องมีช่องทางสื่อสาร (channel) เท่ากับ n- 1 ช่อง และมีช่องทางทั้งหมดในเครือข่ายเท่ากับ n(n-1)/2 ช่อง ดังแสดงในรูปภาพ

การเชื่อมต่อแบบหลายจุด

เนื่องจากค่าเช่าช่องทางในการส่งผ่านข้อมูลต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดนั้นสิ้นเปลืองสายสื่อสารมาก การส่งข้อมูลไม่ได้ใช้งานตลอดเวลา จึงมีแนวความคิดที่จะใช้สายสื่อสารเพียงสายเดียวแต่เชื่อมต่อกับหลายๆ จุดซึ่งทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากกว่า ลักษณะการเชื่อมต่อแบบหลายจุดแสดงให้เห็นได้ การเชื่อมต่อแบบหลายจุดแต่จุดจะมีบัฟเฟอร์ (Buffer) ซึ่งเป็นที่พักเก็บข้อมูลชั่วคราวก่อนทำการส่ง โดยบัฟเฟอร์จะรับข้อมูลมาเก็บเรื่อย ๆ จนเต็มบัฟเฟอร์ ข้อมูลจะถูกส่งทันทีหรือเมื่อมีคำสั่งให้ส่ง เพื่อใช้สายสื่อสารให้เต็มประสิทธิภาพในการส่งแต่ละครั้ง และช่วงใดที่ว่างก็สามารถให้ผู้อื่นส่งได้ การเชื่อมต่อแบบนี้จะเหมาะกับการสื่อสารที่มีขนาดไม่ใหญ่มากนัก และเป็นข้อมูลที่ไม่ต่อเนื่อง แต่อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าการสื่อสารข้อมูลโดยวิธีการเชื่อมต่อแบบหลายจุดจะประหยัดค่าใช้จ่ายและใช้ระบบสื่อสารได้ค่อน ข้างเต็มประสิทธิภาพ

 โทโพโลยีแบบบัส (Bus Topology) เป็นโทโพโลยีที่ได้รับความนิยมใช้กันมากที่สุด ลักษณะการทำงานคือ อุปกรณ์

ทุกชิ้นหรือโหนดทุกโหนด ในเครือข่ายจะต้องเชื่อมโยงเข้ากับสายสื่อสารหลักที่เรียกว่า”บัส” (BUS) เมื่อโหนดหนึ่งต้องการจะ ส่งข้อมูลไปให้ยังอีกโหนด

หนึ่งภายในเครือข่าย จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจก่อนว่าบัสว่างหรือไม่ ถ้าหากไม่ว่างก็ไม่สามารถจะ ส่งข้อมูลออกไปได้ ทั้งนี้เพราะสายสื่อสารหลักมีเพียงสายเดียว

ในกรณีที่มีข้อมูลวิ่งมาในบัส ข้อมูลนี้จะวิ่งผ่านโหนดต่างๆ ไป เรื่อยๆ ในขณะที่แต่ละโหนดจะคอยตรวจสอบข้อมูลที่ผ่านมาว่าเป็นของตนเองหรือไม่ หากไม่ใช่

ก็จะปล่อยให้ข้อมูลวิ่งผ่านไป แต่หากเลขที่อยู่ปลายทาง ซึ่งกำกับมากับข้อมูลตรงกับเลขที่อยู่ของของตน โหนดนั้นก็จะรับข้อมูลเข้าไป

 โทโพโลยีแบบดาว (Star Topology)  เป็น การเชื่อมโยงการติดต่อสื่อสารโดยมีสถานีกลาง หรือฮับ (Hub) เป็นจุดผ่าน การติดต่อกันระหว่างทุกโหนดในเครือข่าย สถานีกลางจึงมีหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมเส้นทางการสื่อสาร ทั้งหมด นอกจากนี้สถานี กลางยังทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางคอยจัดส่งข้อมูลให้กับโหนดปลายทางอีกด้วย การสื่อสารภายในเครือข่ายแบบดาว จะเป็นแบบ 2 ทิศทางโดยจะอนุญาตให้มีเพียงโหนดเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลเข้าสู่ เครือข่ายได้ จึงไม่มีโอกาสที่หลายๆ โหนดจะส่งข้อมูล เข้าสู่เครือข่ายในเวลาเดียวกัน เพื่อป้องกันการชนกันของสัญญาณข้อมูล เครือข่ายแบบดาว เป็นโทโปโลยีอีกแบบหนึ่งที่เป็นที่ นิยมใช้กันในปัจจุบัน

โทโพโลยีแบบวงแหวน  (Ring Topology)  เป็นการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เข้ากันเป็นวงกลม ข้อมูลข่าวสารจะถูกส่ง จากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่ง วนอยู่ในเครือข่ายไปใน ทิศทางเดียวเหมือนวงแหวน (ในระบบเครือข่ายรูปวงแหวนบาง ระบบสามารถส่งข้อมูลได้สองทิศทาง) ในแต่ละโหนดหรือสถานี จะมีรีพีตเตอร์ประจำโหนด1 ตัว ซึ่งจะทำหน้าที่เพิ่มเติมข่าวสารที่จำเป็นต่อการสื่อสาร ในส่วนหัวของแพ็กเกจข้อมูล สำหรับการส่งข้อมูลออกจากโหนด และมีหน้าที่รับแพ็กเกจข้อมูลที่ ไหลผ่านมาจากสายสื่อสาร เพื่อตรวจสอบว่าเป็นข้อมูลที่ส่งมาให้โหนดตนหรือไม่ ถ้าใช่ก็จะคัดลอกข้อมูลทั้งหมดนั้นส่งต่อไป ให้กับโหนดของตน แต่ถ้าไม่ใช่ก็จะปล่อยข้อมูลนั้นไปยังรีพีตเตอร์ของโหนดถัดไป

โครงการหมายเลข 802 (Project 802)

         ในปี ค.ศ. 1985 ทางสถาบัน IEEE ได้ริเริ่มโครงการสำคัญโครงการหนึ่ง โดยตั้งชื่อโครงการนี้ว่า โครงการหมายเลข 802 หรือ Project 802 โดยโครงการดังกล่าวจัดตั้งขึ้นเพื่อต้องการให้ผลิตภัณฑ์อุปกรณ์สื่อสารที่มาจากแหล่งผู้ผลิตต่าง ๆ สามารถสื่อสารให้เป็นไปตามมาตรฐานเดียวกัน แต่โครงการนี้มิได้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำมาใช้ทดแทนมาตรฐาน OSI โมเดลที่ทางหน่วยงาน ISO จัดตั้งขึ้นแต่อย่างใด เนื่องจากโครงการหมายเลข 802 มีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดหน้าที่และรายละเอียดของชั้นสื่อสารฟิสิคัล ดาต้าลิงก์ และมีส่วนขยายเพิ่มเติมบางส่วนอีกเล็กน้อย ที่นำมาใช้งานเพื่อการเชื่อมต่อเครือข่ายท้องถิ่นเป็นหลักสำคัญ

ระบบเครือข่ายท้องถิ่น (LAN)

ระบบเครือข่ายแบบ LAN หรือระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ โดยปกติแล้วจะเป็นระบบเครือข่ายส่วนตัว (Private Network) นั่นคือองค์กรที่ต้องการใช้งานเครือข่าย ทำการสร้าง เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกันเป็นระบบเครือข่ายในระยะใกล้ ๆ ซึ่งจะช่วยให้เกิดประโยชน์แก่องค์กรและธุรกิจต่างๆ มากมาย

อินเตอร์เน็ต  (Internet)

อินเตอร์เน็ตนั้นย่อมาจากคำว่า  “International network”  หรือ  “Inter Connection  network”  ซึ่งหมายถึง  เครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่เชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์ทั่วโลกเข้าไว้ด้วยกัน  เพื่อให้เกิดการสื่อสาร  และการแลกเปลี่ยนข้อมูลร่วมกัน  โดยอาศัยตัวเชื่อมเครือข่ายภายใต้มาตรฐานการเชื่อมโยงเดียวกัน  นั่นก็คือ  TCP/IP Protocol  ซึ่งเป็นข้อกำหนดวิธีการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่าย  ซึ่งโปรโตคอลนี้จะช่วยให้คอมพิวเตอร์ที่มีฮาร์ดแวร์ที่แตกต่างกันสามารถติดต่อถึงกันได้

การที่มีระบบอินเตอร์เน็ต ทำให้สามารถเคลื่อนย้ายข่าวสารข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ โดยไม่จำกัดระยะทาง  ส่งข้อมูลได้หลายรูปแบบ  ทั้งข้อความตัวหนังสือ ภาพ และ เสียง โดยอาศัยเครือข่ายโทรคมนาคมเป็นตัวเชื่อมต่อเครือข่ายอินเตอร์เน็ตนับเป็นอภิระบบเครือข่ายที่ยิ่งใหญ่มาก มีเครื่องคอมพิวเตอร์หลายล้านเครื่องทั่วโลกเชื่อมต่อกับระบบ ทำให้คนในโลกทุกชาติทุกภาษาสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ โดยไม่ต้องเดินทางไป โลกทั้งโลกเปรียบเสมือนเป็นบ้านหนึ่งที่ทุกคนในบ้านสามารถพูดคุยกันได้ตลอด 24 ชั่วโมง ประหยัดเวลา ค่าใช้จ่าย แต่เกิดประโยชน์ต่อสังคมโลกปัจจุบันมาก

ไอบีเอ็มโทเค็นริง (IBM Token Ring)

โปรโตคอล CSMA/CD ที่ใช้งานบนเครือข่ายอีเทอร์เน็ต เป็นกลไกการส่งข้อมูลบนเครือข่ายที่มีโอกาสเกิดการชนกันของกลุ่มข้อมูลสูงเมื่อการจราจรบนเครือข่ายหนาแน่น ในขณะเดียวกันโปรโตคอล Token Passing ที่ใช้งานบนเครือข่ายโทเค็นริงนั้นจะไม่ก่อให้เกิดการชนกันของกลุ่มข้มูลเลย

กลไกการทำงานของ Token Passing ก็คือ ในช่วงเลาหนึ่งจะมีเพียงโหนดเดียวที่สามารถส่งข้อมูลในขณะนั้นได้ นั่นก็คือโหนดที่ครอบครองโทเค็น โดยโทเค็นจะไปพร้อมกับข้อมูลที่ส่งไปยังโหนดภายในวงแหวน หากโหนดใดได้รับข้อมูลพร้อมรหัสโทเค็นแล้วตรวจสอบพบว่าไม่ใช่ข้อมูลที่ส่งมายังตน ก็จะส่งทอดไปยังโหนดถัดไปภายในวงแหวนไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งถึงโหนดปลายทางที่ต้องการ เมื่อครบรอบวงแล้วรหัสโทเค็นก็จะเข้าสู่สภาวะว่างอีกครั้งหนึ่ง ด้วยการส่งทอดรหัสว่างไปตามวงแหวนผ่านโหนดต่าง ๆ เป้นวงรอบและพร้อมที่จะให้โหนดอื่น ๆ ครอบครองโทเค็นเพื่อการส่งข้อมูลในรอบต่อไป

สำหรับสายเคเบิ้ลที่ใช้งานบนเครือข่ายไอบีเอ็มโทเค็นริง สามารถใช้สายแบบเอสทีพีหรือยูทีพีก็ได้ พร้อมหัวปลั๊กเชื่อมต่ชนิด IBM-Type1

เอฟดีดีไอ (FDDI)

            เอฟดีดีไอ หรือเรียกอีกชื่อเต็มว่า Fiber Distributed Data Interface:FDDI คือ หน่วยงาน ANSI ได้ทำการกำหนดโปรโตรคลอที่ใช้งานบนเครือข่ายท้องถิ่น โดยมีการควบคุมแบบโทเค็ริง ด้วยการส่งข้อมูลที่มีความเร็วถึง 100 เมกะบิตต่อวินาทีบนสายเคเบิลใยแก้วนำแสง กลไกการส่งข้อมูลบนเครือข่ายเอฟดีดีไอจะใช้ Token Passing เช่นเดียวกับไอบีเอ็มโทเค็นริง แต่เอฟดีดีไอ(FDDI) จะทำงานด้วยความเร็วที่สูงกว่า ประกอบกับเครือข่ายเอฟดีดีไอยังสามารถที่จะออกแบบเพื่อรอบรับในความเสียหาของระบบได้ดี ด้วยการเพิ่มวงแหวนในระบบเครือข่ายอีก รวมเป็น 2 วงแหวนด้วยกัน ซึ่งประกอบด้วยวงแหวนปฐมภูมิและวงแหวนทุติยภูมิ

    วงแหวนปฐมภูมิ(Primary Ring) คือ วงแหวนหลักด้านนอกซึ่งใช้เป็นสายส่งข้อมูลหลักภายในระบบเครือข่าย โดยรหัสโทเค็นจะวิ่งวนรอบวงแหวนทิศทางใดก็ทิศทางหนึ่ง

    วงแหวนทุติยภูมิ(Secondary Ring) คือวงแหวนสำรองที่อยู่ด้านในสุด โทเค็นที่อยู่ในวงแหวนด้านในจะวิ่งในทิศทางตรงกันข้ามกับวงแหวนด้านนอก โดยวงแหวนทุติยภูมิจะถูกใช้งานก็ต่อเมื่อวงแหวนปฐมภูมิเกิดปัญหาเท่านั้น เช่น สายเคเบิลที่วงแหวนในปฐมภูมิเกิดการขาด และเมื่อเหตุการณ์เช่นนี้เกิดขึ้น วงจรภายในวงแหวนทุติยภูมิก็จะเริ่มทำงานทันทีด้วยการเชื่อมต่อเข้ากับวงแหวนปฐมภูมิ ทำให้สามารถประคับประคองระบบให้ยังคงสามารถทำงานต่อไปได้ โดยเทเค็นเองก็ยังคงสามารถวิ่งภายในรอบวงแหวนได้เช่นเดิม ทำให้เครือข่ายสามารถดำเนินการต่อได้ตามปกติ