Network Topology

รูปแบบของการเชื่อมโยงเครือข่าย หรือโทโปโลยี 

(LAN Topology)

โทโปโลยีคือลักษณะทางกายภาพ (ภายนอก) ของระบบเครือข่าย ซึ่งหมายถึง ลักษณะของการเชื่อมโยงสายสื่อสารเข้ากับอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องคอมพิวเตอร์ ภายในเครือข่ายด้วยกันนั่นเอง โทโปโลยีของเครือข่าย LAN แต่ละแบบมีความเหมาะสมในการใช้งาน แตกต่างกันออกไป การนำไปใช้จึงมีความจำเป็นที่เราจะต้องทำการศึกษาลักษณะและคุณสมบัติ ข้อดีและข้อเสียของโทโปโลยีแต่ละแบบ เพื่อนำไปใช้ในการออกแบบพิจารณาเครือข่าย ให้เหมาะสมกับการใช้งาน รูปแบบของโทโปโลยี ของเครือข่ายหลัก ๆ มีดังต่อไปนี้

 

1.โทโปโลยีแบบบัส (BUS) 

เป็นรูปแบบที่ เครื่องคอมพิวเตอร์จะถูกเชื่อมต่อกันโดยผ่ายสายสัญญาณแกนหลัก ที่เรียกว่า BUS หรือ แบ็คโบน (Backbone) คือ สายรับส่งสัญญาณข้อมูลหลัก ใช้เป็นทางเดินข้อมูลของทุกเครื่องภายในระบบเครือข่าย และจะมีสายแยกย่อยออกไปในแต่ละจุด เพื่อเชื่อมต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ซึ่งเรียกว่าโหนด (Node) ข้อมูลจากโหนดผู้ส่งจะถูกส่งเข้าสู่สายบัสในรูปของแพ็กเกจ ซึ่งแต่ละแพ็กเกจจะประกอบไปด้วยข้อมูลของผู้ส่ง, ผู้รับ และข้อมูลที่จะส่ง การสื่อสารภายในสายบัสจะเป็นแบบ 2 ทิศทางแยกไปยังปลายทั้ง 2 ด้านของ บัส โดยตรงปลายทั้ง 2 ด้านของบัส จะมีเทอร์มิเนเตอร์ (Terminator) ทำหน้าที่ลบล้างสัญญาณที่ส่งมาถึง เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณข้อมูลนั้นสะท้อนกลับ เข้ามายังบัสอีก เพื่อเป็นการป้องกันการชนกันของข้อมูลอื่น ๆ ที่เดินทางอยู่บนบัสในขณะนั้น 

สัญญาณข้อมูลจากโหนดผู้ส่งเมื่อเข้าสู่บัส ข้อมูลจะไหลผ่านไปยังปลายทั้ง 2 ด้านของบัส แต่ละโหนดที่เชื่อมต่อเข้ากับบัส จะคอยตรวจดูว่า ตำแหน่งปลายทางที่มากับแพ็กเกจข้อมูลนั้นตรงกับตำแหน่งของตนหรือไม่ ถ้าตรง ก็จะรับข้อมูลนั้นเข้ามาสู่โหนด ตน แต่ถ้าไม่ใช่ ก็จะปล่อยให้สัญญาณข้อมูลนั้นผ่านไป จะเห็นว่าทุก ๆ โหนดภายในเครือข่ายแบบ BUS นั้นสามารถรับรู้สัญญาณข้อมูลได้ แต่จะมีเพียงโหนดปลายทางเพียงโหนดเดียวเท่านั้นที่จะรับข้อมูลนั้นไปได้

ข้อดี 

      - ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการวางสายสัญญาณมากนัก สามารถขยายระบบได้ง่าย เสียค่าใช้จ่ายน้อย ซึ่งถือว่าระบบบัสนี้เป็นแบบโทโปโลยีที่ได้รับความนิยมใช้กันมากที่สุดมา ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน เหตุผลอย่างหนึ่งก็คือสามารถติดตั้งระบบ ดูแลรักษา และติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมได้ง่าย ไม่ต้องใช้เทคนิคที่ยุ่งยากซับซ้อนมากนัก 

ข้อเสีย 

      - อาจเกิดข้อผิดพลาดง่าย เนื่องจากทุกเครื่องคอมพิวเตอร์ ต่อยู่บนสายสัญญาณเพียงเส้นเดียว ดังนั้นหากมี สัญญาณขาดที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง ก็จะทำให้เครื่องบางเครื่อง หรือทั้งหมดในระบบไม่สามารถใช้งานได้ตามไปด้วย 

      - การตรวจหาโหนดเสีย ทำได้ยาก เนื่องจากขณะใดขณะหนึ่ง จะมีคอมพิวเตอร์เพียงเครื่องเดียวเท่านั้น ที่สามารถส่งข้อความ ออกมาบนสายสัญญาณ ดังนั้นถ้ามีเครื่องคอมพิวเตอร์จำนวนมากๆ อาจทำให้เกิดการคับคั่งของเน็ตเวิร์ค ซึ่งจะทำให้ระบบช้าลงได้

2.โทโปโลยีแบบวงแหวน (RING) 
เป็นรูปแบบที่ เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในระบบเครือข่าย ทั้งเครื่องที่เป็นผู้ให้บริการ( Server) และ เครื่องที่เป็นผู้ขอใช้บริการ(Client) ทุกเครื่องถูกเชื่อมต่อกันเป็นวงกลม ข้อมูลข่าวสารที่ส่งระหว่างกัน จะไหลวนอยู่ในเครือข่ายไปใน ทิศทางเดียวกัน โดยไม่มีจุดปลายหรือเทอร์มิเนเตอร์เช่นเดียวกับเครือข่ายแบบ BUS ในแต่ละโหนดหรือแต่ละเครื่อง จะมีรีพีตเตอร์ (Repeater) ประจำแต่ละเครื่อง 1 ตัว ซึ่งจะทำหน้าที่เพิ่มเติมข้อมูลที่จำเป็นต่อการติดต่อสื่อสารเข้าในส่วนหัวของแพ็กเกจที่ส่ง และตรวจสอบข้อมูลจากส่วนหัวของ Packet ที่ส่งมาถึง ว่าเป็นข้อมูลของตนหรือไม่ แต่ถ้าไม่ใช่ก็จะปล่อยข้อมูลนั้นไปยัง Repeater ของเครื่องถัดไป

ข้อดี 

      - ผู้ส่งสามารถส่งข้อมูลไปยังผู้รับได้หลาย ๆ เครื่องพร้อม ๆ กัน โดยกำหนดตำแหน่งปลายทางเหล่านั้นลงในส่วนหัวของแพ็กเกจข้อมูล Repeaterของแต่ละเครื่องจะทำการตรวจสอบเองว่า ข้อมูลที่ส่งมาให้นั้น เป็นตนเองหรือไม่ 

     - การส่งผ่านข้อมูลในเครือข่ายแบบ RING จะเป็นไปในทิศทางเดียวจากเครื่องสู่เครื่อง จึงไม่มีการชนกันของสัญญาณ ข้อมูลที่ส่งออกไป 

      - คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในเน็ตเวิร์กมีโอกาสที่จะส่งข้อมูลได้อย่างทัดเทียมกัน 

ข้อเสีย 

     - ถ้ามีเครื่องใดเครื่องหนึ่งในเครือข่ายเสียหาย ข้อมูลจะไม่สามารถส่งผ่านไปยังเครื่องต่อ ๆ ไปได้ และจะทำให้เครือข่ายทั้งเครือข่าย หยุดชะงักได้ 

      - ขณะที่ข้อมูลถูกส่งผ่านแต่ละเครื่อง เวลาส่วนหนึ่งจะสูญเสียไปกับการที่ทุก ๆ Repeater จะต้องทำการตรวจสอบตำแหน่งปลายทางของข้อมูลนั้น ๆ ทุก ข้อมูลที่ส่งผ่านมาถึง

3.โทโปโลยีแบบดาว (STAR) 

เป็นรูปแบบที่ เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันในเครือข่าย จะต้องเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ตัวกลางตัวหนึ่งที่เรียกว่า ฮับ (HUB) หรือเครื่อง ๆ หนึ่ง ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของการเชื่อมต่อสายสัญญาญที่มาจากเครื่องต่าง ๆ ในเครือข่าย และควบคุมเส้นทางการสื่อสาร ทั้งหมด เมื่อมีเครื่องที่ต้องการส่งข้อมูลไปยังเครื่องอื่น ๆ ที่ต้องการในเครือข่าย เครื่องนั้นก็จะต้องส่งข้อมูลมายัง HUB หรือเครื่องศูนย์กลางก่อน แล้ว HUB ก็จะทำหน้าที่กระจายข้อมูลนั้นไปในเครือข่ายต่อไป

ข้อดี 

      - การติดตั้งเครือข่ายและการดูแลรักษาทำ ได้ง่าย หากมีเครื่องใดเกิดความเสียหาย ก็สามารถตรวจสอบได้ง่าย และศูนย์ กลางสามารถตัดเครื่องที่เสียหายนั้นออกจากการสื่อสาร ในเครือข่ายได้เลย โดยไม่มีผลกระทบกับระบบเครือข่าย

ข้อเสีย 

     - เสียค่าใช้จ่ายมาก ทั้งในด้านของเครื่องที่จะใช้เป็น เครื่องศูนย์กลาง หรือตัว HUB เอง และค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสายเคเบิลในเครื่องอื่น ๆ ทุกเครื่อง การขยายระบบให้ใหญ่ขึ้นทำได้ยาก เพราะการขยายแต่ละครั้ง จะต้องเกี่ยวเนื่องกับเครื่องอื่นๆ ทั้งระบบ

4.โทโปโลยีแบบ Hybrid 
เป็นรูปแบบใหม่ ที่เกิดจากการผสมผสานกันของโทโปโลยีแบบ STAR , BUS , RING เข้าด้วยกัน เพื่อเป็นการลดข้อเสียของรูปแบบที่กล่าวมา และเพิ่มข้อดี ขึ้นมา มักจะนำมาใช้กับระบบ WAN (Wide Area Network) มาก ซึ่งการเชื่อมต่อกันของแต่ละรูปแบบนั้น ต้องใช้ตัวเชื่อมสัญญาญเข้ามาเป็นตัวเชื่อม ตัวนั้นก็คือ Router เป็นตัวเชื่อมการติดต่อกัน

5.โทโปโลยีแบบ MESH 
เป็นรูปแบบที่ถือว่า สามารถป้องกันการผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นกับระบบได้ดีที่สุด เป็นรูปแบบที่ใช้วิธีการเดินสายของแต่เครื่อง ไปเชื่อมการติดต่อกับทุกเครื่องในระบบเครือข่าย คือเครื่องทุกเครื่องในระบบเครือข่ายนี้ ต้องมีสายไปเชื่อมกับทุก ๆ เครื่อง ระบบนี้ยากต่อการเดินสายและมีราคาแพง จึงมีค่อยมีผู้นิยมมากนัก

ประเภทของระบบเครือข่าย Lan ซึ่งแบ่งตามลักษณะการทำงาน

ในการแบ่งรูปแบบการเชื่อมต่อระบบเครือข่าย Lan นั้น สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่การเชื่อมต่อแบบ Peer - To - Peer และแบบ Client / Server

1. แบบ Peer - to - Peer เป็นการเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน โดยเครื่องคอมพิวเตอร์ แต่ละเครื่อง จะสามารถแบ่งทรัพยากรต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นไฟล์หรือเครื่องพิมพ์ซึ่งกันและกันภายในเครือข่ายได้ เครื่องแต่ละเครื่องจะทำงานในลักษณะทีทัดเทียมกัน ไม่มีเครื่องใดเครื่องเครื่องหนึ่งเป็นเครื่องหลักเหมือนแบบ Client / Server แต่ก็ยังคงคุณสมบัติพื้นฐานของระบบเครือข่ายไว้เหมือนเดิม การเชื่อต่อแบบนี้มักทำในระบบที่มีขนาดเล็กๆ เช่น หน่วยงานขนาดเล็กที่มีเครื่องใช้ไม่เกิน 10 เครื่อง การเชื่อมต่อแบบนี้มีจุดอ่อนในเรื่องของระบบรักษาความปลอดภัย แต่ถ้าเป็นเครือข่ายขนาดเล็ก และเป็นงานที่ไม่มีข้อมูลที่เป็นความลับมากนัก เครือข่ายแบบนี้ ก็เป็นรูปแบบที่น่าเลือกนำมาใช้ได้เป็นอย่างดี

2. แบบ client-server เป็นระบบที่มีเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องมีฐานะการทำงานที่เหมือน ๆ กัน เท่าเทียมกันภายในระบบ เครือข่าย แต่จะมีเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่ง ที่ทำหน้าที่เป็นเครื่อง Server ที่ทำหน้าที่ให้บริการทรัพยากรต่าง ๆ ให้กับ เครื่อง Client หรือเครื่องที่ขอใช้บริการ ซึ่งอาจจะต้องเป็นเครื่องที่มีประสิทธิภาพที่ค่อนข้างสูง ถึงจะทำให้การให้บริการมีประสิทธิภาพตามไปด้วย ข้อดีของระบบเครือข่าย Client - Server เป็นระบบที่มีการรักษาความปลอดภัยสูงกว่า ระบบแบบ Peer To Peer เพราะว่าการจัดการในด้านรักษาความปลอดภัยนั้น จะทำกันบนเครื่อง Server เพียงเครื่องเดียว ทำให้ดูแลรักษาง่าย และสะดวก มีการกำหนดสิทธิการเข้าใช้ทรัพยากรต่าง ๆให้กับเครื่องผู้ขอใช้บริการ หรือเครื่อง Client

ประเภทของระบบเครือข่ายมีอีกรูปแบบหนึ่งที่กำลังเป็นที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน ก็คือ การเชื่อมต่อแลนแบบไร้สาย Wireless Lan แลนไร้สาย WLAN เป็นเทคโนโลยีที่นำมาใช้ได้อย่างกว้างขวาง เหมาะที่จะใช้ได้ทั้งเครื่องพีซีตั้งโต๊ะธรรมดา และเครื่อง NoteBook ซึ่งการส่งสัญญาณติดต่อกันนั้น จะใช้สัญญาณวิทยุเป็นพาหะ ดังนั้นความเร็วในการส่งข้อมูลก็จำเป็นต้องขึ้นอยู่กับระยะทาง ระยะทางยิ่งไกล ความเร็วในการส่งข้อมูลก็ทำให้ช้าลงไปด้วย แลนไร้สายเหมาะที่จะนำมาใช้กับงานที่ต้องการความคล่องตัวในการปฏิบัติงาน อย่างเช่นพวก เครื่อง NoteBook เพียงแต่มีอินเตอร็เฟสแลนแบบไร้สาย ก็สามารถเคลื่อนที่ไปที่ใดก็ได้ภายในของเขตของระยะทางที่กำหนด อย่างเช่นภายในตึกได้ทั่วตึกเลยที่เดียว จุดเด่น ๆ ของ Wireless Lan มีดังนี้ 

      - การเคลื่อนที่ทำได้สะดวก สามารถใช้ระบบแลนจากที่ใดก็ได้ และสามารถเข้าถึงข้อมูลได้แบบ Real Time ได้อีกด้วย 

     - การติดตั้งใช้งานง่าย และรวดเร็ว ไม่ต้องเดินสายสัญญาณให้ยุ่งยาก 

     - การติดตั้งและการขยายระบบ ทำได้อย่างกว้างขวาง เพราะสามารถขยายไปติดตั้งใช้งาน ในพื้นที่ ที่สายสัญญาณเข้าไม่ถึง

     - เสียค่าใช้จ่ายลดน้อยลง เพราะว่าในปัจจุบันการส่งสัญญาณของ Wireless Lan ทำได้ไกลมากยิ่งขึ้น สามารถส่งได้ไกลกว่า 10 กม. ทำให้ลดค่าใช้จ่ายในส่วนของการเช้าสายสัญญาณลงไปได้เป็นอย่างมาก

      - มีความยืดหยุ่นในการใช้งานและการติดตั้ง สามารถปรับแต่งระบบให้ใช้ได้กับทุก Topology เลยทีเดียว การปรับแต่งทำได้ง่าย ไม่ว่าจะเป็นการติดตั้งเครือข่าย การติดตั้ง Application ต่าง ทำได้โดยง่าย

มาตราฐานของ Wireless Lan นั้นตามมาตรฐานสากล 802.11 มีอัตราการส่งสัญญาณข้อมูลได้สูงสุด 11 เมกะบิตต่อวินาที ระยะทางการรับส่งสัญญาณขึ้นอยู่กับผู้ผลิตว่าออกแบบมาอย่างไร ถ้าเป็นการใช้ภายในอาคารสถานที่ ก็จะใช้สายอากาศแบบทุกทิศทาง จะได้ระยะทางประมาณ 50 เมตร แต่ถ้าเป็นการใช้กันแบบจุดต่อจุดหรือนอกสถานที่ ก็จะมีการออกแบบให้ใช้สายอากาศแบบกำหนดทิศทาง ให้ได้ระยะทางมากกว่า 10 กม.ได้

Lan Protocol - Ethernet

Ethernet เป็นโปรโตคอลของระบบ lan ตามมาตราฐานหนึ่งของ IEEE ซึ่งมีอยู่ด้วยกัน 3 มาตรฐานหลัก ๆ คือ ARCnet , Token Ring และ Ethernet ซึ่งคุณสมบัติ ข้อกำหนด ขีดจำกัด ลักษณะการใช้งาน อุปกรณ์ที่ใช้ และ การใช้ Topology ก็จะแตกต่างกันออกไป ดังแสดงตามตารางดังนี้

มาตรฐาน	ความเร็วการรับส่งข้อมูล	ชนิดของสายสัญญาณ	รูปแบบของ Topology
ARCnet	2.5 Mbps	Coaxial , UTP	Star , Bus
Token Ring	4 หรือ 16 Mbps	UTP , STP	Ring , Star
Ethernet	10 Mbps	Coaxial , UTP	Bus , Star

ซึ่งในที่นี้เราจะกล่าวถึงเฉพาะโปรโตคอล Ethernet เท่านั้น ซึ่งโปรโตคอลของ Ethernet นี้ จะอยู่ในมาตรฐานของ IEEE 802.3 โดยได้รับการออกแบบโดย Xerox ในปี 1970 เป็นเทคโนโลยีในการรับส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 10 Mbps แต่ในในปัจจุบันนี้ได้มีเทคโนโลยีความเร็วที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเรียกว่า Fast Ethernet และ Gigabit Ethernet ดังนี้

ETHERNET
อัตราความเร็ว 10 Mbps	อัตราความเร็ว 100 Mbps	อัตราความเร็ว 1000 Mbps	อัตราความเร็ว 10 Gbps
บางทีจะเรียกว่า ......... ตามมาตรฐาน IEEE 802.3	ซึ่งเรียกว่า Fast Ethernet system ตามมาตรฐาน IEEE 802.3u	ซึ่งเรียกว่า Gigabit Ethernet system ตามมาตรฐาน IEEE 802.3z/802.3ab	ซึ่งเรืยกว่า Gigabit Ethernet system ตามมาตรฐาน IEEE 802.3ae

ซึ่งเทคโนโลยีความเร็วดังที่กล่าวมานี้ จะตั้งอยู่บนมาตรฐาน ของ Ethernet แบบเดียวกัน คือ สายที่สามารถใช้ได้ ก็จะเป็นพวกสาย โคแอคเชียล ( Coaxial Cable ) สายแบบ เกลียวคู่ ( Twisted Pair Cable - UTP ) และสายแบบ ใยแก้วนำแสง ( Fiber Optic Cable ) ส่วนโทโปโลยี ที่ใช้ก็จะอยู่ในรูปแบบของ BUS กับ Ring เสียเป็นส่วนใหญ่ 

จากระบบเครือข่ายแบบ Ethernet ที่กล่าวมาทั้งหมด จะมีจุดสำคัญอยู่ที่ ได้นำเอาคุณสมบัติดังที่กล่าวมา มาใช้ มาเชื่อมต่อให้อยู่ในรูปแบบ ที่ต้องการใช้ตามมาตรฐานของ Ethernet ซึ่งจะมีมาตรฐานการเชื่อมต่ออยู่ด้วยกันหลายแบบ มาตรฐานในการเชื่อมต่อ อย่างเช่น 10base2 , 10base5 , 10baseT , 10baseFL , 100baseTX , 100baseT4 และ 100baseFX ซึ่งมาตรฐานรูปแบบนี้ จะขึ้นอยู่กับ ความเร็วในการรับส่งข้อมูล อุปกรณ์ที่ใช้ และ ระยะทางที่สามารถส่งได้ อย่างเช่น 10base2 เป็นมาตรฐานที่ใช้ความเร็ว 10 Mbps ใช้สายแบบ Coaxial แบบบางหรือ เรียกว่า thin Ethernet รูปแบบการเชื่อมต่อ (Topology) เป็นแบบ BUS ระยะทางในการรับส่งข้อมูลประมาณ 185-200 เมตร เป็นต้น

ETHERNET
มาตรฐาน การเชื่อมต่อ	อัตราความเร็ว การรับส่งข้อมูล	ระยะความยาว ในการรับส่งข้อมูล	Topology ที่ใช้	สายที่ใช้ Cable	ชื่อเรียก
10base2	10     Mbps	185 - 200 เมตร	BUS	Thin Coaxial	Thin Ethernet หรือ Cheapernet
10base5	10     Mbps	500 เมตร		Thick Coaxial	Thick Ethernet
10baseT	10     Mbps	100 เมตร	STAR	Twisted Pair (UTP)
10baseF	10     Mbps	2000 เมตร		Fiber Optic
100baseT	100     Mbps	......... เมตร		Twisted Pair (UTP)	Fast Ethernet

ขอบคุณแหล่งข้อมูลจาก : http://www.yupparaj.ac.th