ชนิดการเชื่อมต่อของเครือข่าย LAN
การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายเฉพาะบริเวณแลนนั้น จุดประสงค์หลักอย่างหนึ่งก็คือการแบ่งกันใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ โดยทรัพยากรเหล่านั้นอาจเป็นหน่วยประมวลผลกลาง CPU ความเร็วสูง ฮาร์ดดิสก์ เครื่องพิมพ์ หรือแม้แต่อุปกรณ์สื่อสารต่าง ๆ ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จะเชื่อมอยู่กับคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง วิธีการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เพื่อจัดสรรการใช้งานทรัพยากรในระบบเครือข่ายสามารถจำแนกได้เป็น 2 รูปแบบคือ
เครือข่ายแบบพึ่งเครื่องบริการ (Server - based networking)
เป็นการเชื่อมต่อโดยมีเครื่องบริการอยู่ศูนย์กลาง ทำหน้าที่ในการให้บริการต่าง ๆ ที่เครื่องผู้ใช้หรือสถานีงาน (Workstation) ร้องขอ รวมทั้งเป็นผู้จัดการดูแลการจราจรในระบบเครือข่ายทั้งหมด นั่นคือการติดต่อกันระหว่างเครื่องต่าง ๆ จะต้องผ่านเครื่องเซิร์ฟเวอร์ เครื่องผู้ใช้จะทำการประมวลผลในงานของตนเท่านั้น ไม่มีหน้าที่ในการให้บริการกับเครื่องอื่น ๆ ในระบบ
เครื่องผู้บริการในระบบเครือข่ายชนิดนี้อาจมีได้ 2 รูปแบบคือ
เครื่องบริการแบบอุทิศ (Dedicated Server) หมายถึงเครื่องบริการทำหน้าที่บริการอย่างเดียวเท่านั้น ไม่สามารถนำไปใช้ในงานทั่ว ๆไปได้ ข้อดีคือทำให้ระบบมีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพสูง ข้อเสียคือไม่สามารถใช้งานเครื่องที่มีราคาสูงได้
เครื่องบริการแบบไม่อุทิศ (Non - Dedicated Server) หมายถึงเครื่องบริการยังสามารถใช้งานได้ตามปกติเหมือนเครื่องลูกข่าย ซึ่งมีข้อเสียที่สำคัญคือมีประสิทธิภาพของเครือข่ายจะลดลง ทำให้วิธีนี้ไม่เป็นที่นิยมในการใช้งาน
เครือข่ายแบบเท่าเทียม (Peer - to Peer networking)
เป็นการเชื่อมต่อที่เครื่องทุกเครื่องในระบบเครือข่ายมีสถานะเท่าเทียมกันหมด โดยเครื่องทุกเครื่องสามารถเป็นได้ทั้งเครื่องผู้ใช้และเครื่องบริการในขณะใดขณะหนึ่ง นั่นคือเครื่องทุกเครื่องเปรียบเสมือนกับเป็นเครื่องบริการแบบไม่อุทิศ (Non - Dedicated Server) นั่นเอง ในระบบเครือข่ายประเภทนี้การติดต่อระหว่างแต่ละเครื่องจะสามารถติดต่อกันได้โดยตรง มีข้อเสียคือประสิทธิภาพในการรับส่งข้อมูลด้อยกว่าแบบแรก ทำให้ไม่เหมาะกับระบบที่มีการใช้งานการรับส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายมาก ๆ
Network Advantages Disadvantages
Server - Based มีประสิทธิภาพสูงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นแบบ Dedicates Server
การดูแลระบบสามารถทำได้ง่ายกว่า เสียค่าใช้จ่ายสูงสำหรับเครื่อง server โดยเฉพาะอย่างยิ่งหารเป็นแบบ Dedicates Server ซึ่งไม่สามารถนำไปใช้งานอย่างอื่นได้ ไม่สามารถใช้งานทรัพยากรที่เชื่อมอยู่กับ Workstation ได้ ถ้า Server เสียระบบจะหยุดหมด
Peer - to - Peer สามารถใช้งานทรัพยากรซึ่งเชื่อมอยู่กับเครื่องใด ๆ ในเครือข่าย
ประหยัดค่าใช้จ่ายในส่วนของ Server สามารถกระจายโปรแกรมประยุกต์ไปไว้ยังเครื่องต่าง ๆ เพื่อลดการจราจรในเครือข่ายได้ การดูแลระบบทำได้ยาก เนื่องจากทรัพยากระกระจัดกระจายกันไปในเครื่องต่าง ๆ
มีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าแบบ Server - based มาก เครื่องทุกเครื่องต้องมีหน่วยความจำและประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่อง ในแบบ Server - based เปรียบเทียบการเชื่อมต่อแบบ Server - based เทียบกับ Peer - to Peer
ส่วนประกอบพื้นฐานของระบบ LAN
Network Operating System (NOS)
ระบบปฏิบัติการเครือข่าย (Network Operating System) มีหน้าที่ในการควบคุมการทำงานของเครือข่าย เช่นเดียวกับการที่ระบบปฏิบัติการ (Operating System) ควบคุมการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์นั่นเอง ซึ่งในเครือข่ายแบบ Peer - to - Pear เช่น Windows for Workggroups จะมีระบบปฏิบัติการเครือข่ายอยู่ในเครื่องทุกเครื่องของเครือข่าย ในขณะที่ในเครือข่ายแบบ Serverbased เช่น netware หรือ Window NT นั้น ระบบปฏิบัติการเครือข่ายจะอยู่ที่เครื่อง Server ในขณะที่ workstation จะใช้ซอร์ฟแวร์ขนาดเล็กอีกตัวในการติดต่อรับ - ส่งข้อมูลกับ Server
เครื่องบริการและสถานีงาน (Server and Workstation)
ก็คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ประกอบกันเป็นเครือข่ายนั้นเอง โดยเครื่องบริการจะเป็นเครื่องหลักที่มีหน้าที่ให้บริการต่าง ๆ แก่สถานีงานหรือโหนด ซึ่งบริการหลัก ๆ ก็คือบริการแฟ้มข้อมูล บริการเครื่องพิมพ์ บริการแฟกซ์ บริการฐานข้อมูล เป็นต้น ส่วน นั้นก็คือเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ผู้ใช้ใช้ในการติดต่อเข้าเครือข่ายนั้นเอง
แผงวงจรเชื่อมต่อเครือข่าย (Netwoirk Interface Card - NIC)
จะเป็นอุปกรณ์ที่เป็นแผงวงจรสำหรับเสียบเข้าช่องต่อขยาย (expansion bus) ของเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อให้สามารถต่อสายของเครือข่ายเข้ามาและทำการติดต่อส่งข้อมูลกับเครือข่ายได้
ระบบการเดินสาย (Cabling System)
ระบบการเดินสายจะเป็นสื่อที่เชื่อมคอมพิวเตอร์ที่อยู่ในเครือข่ายเข้าด้วยกัน ซึ่งอาจจะประกอบด้วยสายต่าง ๆ คือ UTP/STP , Coaxial , Fiber Optic หรือแม้แต่การเชื่อมกันแบบไร้สาย เช่น Infared หรือสัญญาณวิทยุก็ได้
ทรัพยากรและอุปกรณ์ที่ใช้งานร่วมกัน (Shared Resources and Peripherals)
จะรวมถึงอุปกรณ์หน่วยความจำถาวร เช่น อาร์ดดิสก์ หรือเทปที่ต่ออยู่กับเครื่องเซิร์ฟเวอร์ตลอดจนเครื่องพิมพ์หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ซึ่งผู้ใช้ในเครือข่ายที่ได้รับอนุญาตสามารถใช้งานได้
โครงสร้างของระบบเครือข่าย (Network Topology) แบบ LAN
ในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้าเป็นระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ (LAN) สามารถออกแบบการเชื่อมต่อกันของเครื่องในเครือข่าย ให้มีโครงสร้างในระดับกายภาพได้ในหลายรูปแบบ ซึ่งแต่ละรูปแบบจะมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป ดังนี้
โครงสร้างแบบดาว (Star Topology)
เป็นโครงสร้างที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์แต่ละตัวเข้ากับคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง การรับส่งข้อมูลทั้งหมดจะต้องผ่านคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางเสมอ มีข้อดีคือการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เครื่องใหม่สามารถทำได้ง่ายและไม่กระทบกระเทือนกับเครื่องอื่นในระบบเลย แต่ข้อเสียคือมีค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับสายสูงและถ้าคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางเสียระบบเครือข่ายจะหยุดชะงักทั้งหมดทันที
โครงสร้างแบบบัส (Bus Topology)
เป็นโครงสร้างที่เชื่อมคอมพิวเตอร์แต่ละตัวด้วยสายเคเบิลที่ใช้ร่วมกัน ซึ่งสายเคเบิลหรือบัสนี้เปรียบเสมือนกันถนนที่ข้อมูลจะส่งผ่านไปมาระหว่างแต่ละเครื่องได้ตลอดเวลา โดยไม่ต้องผ่านไปที่ศูนย์กลางก่อน โครงสร้างแบบนี้มีข้อดีที่ใช้สายน้อย และถ้ามีเครื่องเสียก็ไม่มีผลอะไรต่อระบบโดยรวม ส่วนข้อเสียก็คือตรวจหาจุดที่เป็นปัญหาได้ยาก
โครงสร้างแบบแหวน (Ring Topology)
เป็นโครงสร้างที่เชื่อมคอมพิวเตอร์ทั้งหมดเข้าเป็นวงแหวน ข้อมูลจะถูกส่งต่อ ๆ กันไปในวงแหวนจนกว่าจะถึงเครื่องผู้รับที่ถูกต้อง ข้อดีของโครงสร้างแบบนี้คือ ใช้สายเคเบิลน้อย และสามารถตัดเครื่องที่เสียออกจากระบบได้ ทำให้ไม่มีผลต่อระบบเครือข่าย ข้อเสียคือหากมีเครื่องที่มีปัญหาอยู่ในระบบจะทำให้เครือข่ายไม่สามารถทำงานได้เลย และการเชื่อมต่อเครื่องเข้าสู่เครือข่ายอาจต้องหยุดระบบทั้งหมดลงก่อน
วิธีควบคุมการเข้าใช้งานสื่อกลาง (Media Access Control (MAC) Methed)
วิธีในการควบคุบการเข้าใช้งานสื่อกลาง (Media Access Control Methed) จะเป็นข้อตกลงที่ใช้ในการรับส่งข้อมูลผ่านสื่อกลาง (ในที่นี้ก็คือสายเคเบิลของเครือข่ายแบบ LAN) ซึ่งทุกโหนดในเครือข่ายจะต้องใช้มาตรฐานเดียวกัน การทำงานจะเกิดอยู่ในส่วนของแผงวงจรเชื่อมต่อเครือข่าย (NIC) และทำงานอยู่ครึ่งท่อนล่างของ Data link Layer คือส่วน MAC Layer
วิธีในการเข้าใช้งานสื่อกลางจะมีอยู่หลายวิธี ซึ่งแต่ละวิธีก็จะมีข้อดีข้อเสียและเหมาะสมกับโทโปโลยีต่าง ๆ กันไป ที่นิยมใช้กันในปัจจบันคือ
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Acess/Collision Detection)
เป็นวิธีที่ทุกโหนดของเครือข่ายสามารถเห็นข้อมูลที่ไหลอยู่ในสายสื่อสารของเครือข่าย แต่จะมีแต่โหนดปลายทางที่ระบุไว้เท่านั้นที่จะทำการคัดลอกข้อมูลขึ้นไป ในการส่งข้อมูลด้วยวิธีนี้ ทุกโหนดที่ต้องการส่งข้อมูลจะต้องทำการตรวจสอบสายสื่อสารว่าว่างหรือไม่ หากสายไม่ว่งวโหนดก็ต้องหยุดรอและทำการสุ่มตรวจเข้าไปใหม่เรื่อย ๆ จนเมื่อสัญญาณตอบกลับว่าว่างแล้ว จึงสามารถส่งข้อมูลเข้าไปได้ แต่อย่างไรก็ดี อาจมีกรณีที่ 2 โหนดส่งสัญญาณเข้าไปพร้อมกัน ทำให้เกิดการชนกัน (collision) ขึ้น หารกเกิดกรณีนี้ทั้ง 2 ฝ่ายจะต้องหยุดส่งข้อมูล และรออยู่ระยะหนึ่ง ซึ่งโหนดที่สุ่มได้ระยะเวลาที่น้อยที่สุดก็จะทำการส่งก่อน หากชนก็หยุดใหม่ ทำเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะส่งได้สำเร็จ วิธีการใช้สื่อกลางชนิดนี้จะพบมากในโครงสร้างแบบบัส
Token Passing
ป็นวิธีการที่ใช้หลักการของ ซึ่งเป็นกลุ่มของบิตที่วิ่งวนไปตามโหนดต่าง ๆ รอบเครือจ่าย แต่ละโหนดจะตอยตรวจสอบรับข่าวสารที่ส่งมาถึงตนจากใน และในกรณีที่ต้องการส่งข้อมูลก็จะตรวจสอบว่า ว่างอยู่หรือไม่ หากว่างอยู่ก็จะทำการใส่ข้อมูลพร้อมระบุปลายทางเข้าไปใน นั้น และปล่อยให้ วิ่งวนต่อไปในเครือข่าย วิธีในการเข้าใช้สื่อชนิดนี้จะพบมากในโรงสร้างแบบบัส (Token Bus) และแบบวงแหวน (Token ring)
มาตรฐานระบบเครือข่ายแบบ LAN ชนิดต่าง ๆ
โดยปกติแล้ว ในการออกแบบการเชื่อมต่อระบบ Lan จะต้องคำนึงถึงลักษณะโครงสร้าง (Topology) สื่อกลาง (Media) และวิธีในการเข้าใช้สื่อกลาง (Media Access Methed) ซึ่งจะมีความเหมาะสมในการนำมาประกอบกันเพื่อใช้งานแตกต่างกันไป อย่างไรก็ดี เพื่อให้การเชื่อมต่อระบบ มีมาตรฐานและสามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวาง ทำให้มีองค์กรกำหนดมาตรฐานได้กำหนดมาตรฐานของระบบเครือข่ายแบบต่าง ๆ ออกมา ซึ่งมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับและมีการใช้งานอย่างกว้างขวางคือ
IEEE 802.3 และ Ethernet
ระบบเครือข่าย Ethernet ถูกพัฒนาขึ้นโดยบริษัทซีรอกซ์ในปลายทศวรรษ 1970 และในปี 1980 บริษัท Digital Equipment , Intel และ Xeror ได้ร่วมกันออกระบบ Ethernet I ซึ่งใช้งานกับสาย และต่อมาในปี ก็ได้ทำการพัฒนาเป็น Ethernet II ซึ่งเป็นระบบเครือข่ายที่ถูกใช้งานมากที่สุดแบบหนึ่ง จากนั้นองค์กรมาตรฐาน จึงได้ออกข้อกำหนดมาตรฐาน IEEE 802.3 โดยใช้ Ethernet II เป็นรากฐาน โดยมีจุดแตกต่างจาก เล็กน้อย แต่หลักการใหญ่ ๆ จะคล้ายคลึงกัน คือ ใช้ Access Method และ CSMA/CD และใช้ Topology แบบ Bus หรือ Star (Ethernet II จะเป็น Bus เท่านั้น)
นอกจากมาตรฐาน IEEE 802.3 ยังได้ร่างมาตรฐานการใช้สื่อในระดับกายภาพ (Physical) แบบต่าง ๆ ทำให้สามารถใช้สายเคเบิลในระดับการยภาพแบบได้หลายแบบ โดยไม่ต้องเปลี่ยสในส่วยของ Data link ขึ้นไป เช่น 10Base5 , 10BaseT โดย "10" หมายถึงความเร็ว 10 Mbps ส่วน "Baseband" หมายถึง ("Borad" คือ Boardband) และในส่วนสุดท้ายนั้น ในช่วงแรก "5" หมายวถึงระยะไกลสุดที่สามารถเชื่อมต่อมีหน่วยเป็นเมตรคูณร้อย ในที่นี้คือ 500 เมตร แต่ต่อมาได้มีการใช้ความหมายของส่วสนนี้เพิ่มเติมเป็นชนิดของสาย เช่น "T" หมายถึง ใช้สาย Twisted Pair และ "F" หมายถึง Fiber
ในปัจจบัน ยังมีมาตรฐาน IEEE 802.3 ซึ่งได้ขยายครอบคลุมความเร็วระดับ 100 Mbps ด้วย นั่นคือ มาตรฐาน Fast Ethernet โดยจะประกอบด้วย 100BaseTX ซึ่งเป็นสาย UTP Category 5 เชื่อมต่อได้ไกล 100 เมตรต่อเซกเมนต์ และ 100BaseFX ซึ่งใช้สาย เชื่อมต่อได้ไกลถึง 412 เมตรต่อเซกเมนต์ นอกจากนี้ ทาง IEEE ยังกำลังพิจารณาร่างมาตรฐาน 802.3z หรือ Gigabit Ethernet โดยการทำการขยายความเร้ซในการเชื่อต่อขึ้นไปถึง 1000 Mbps (1 Gigabit/seconds)
IEEE 802.4 และ Token Bus
ระบบเครื่อข่ายแบบ Token Bus จะใช้ Access Protocal แบบ Token Passing และ Topology ทางกายภาพเป็นแบบ Bus แต่จะมีการใช้โทโปโลยีทางตรรกเป็นแบบ Ring เพื่อให้แต่ละโหนดรู้จัดตำแหน่งของตนเองและโหนดข้างเคียง จึงทำการผ่าน Token ได้อย่างถูกต้อง
IEEE 802.5 และ Token Ring
ระบบเครือข่ายแบบ Token Ring ได้รับการพัฒนาโดย IBM จะใช้ Access Method แบบ Token Passing และTopology แบบ Ring สามารถใช้ได้กับกับสาย STP,UTP,Coaxial และ Fiber Optic มาตรฐานความเร็วจะมี 2 แบบ คือ 4 Mbps และ 16 Mbps
FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
เป็นมาตรฐานเครือข่ายความเร็วสูงที่พัฒนาขึ้นโดย ANSI (American Nation Stadards Instiute) ทำงานที่ความเร็ว 100 Mbps ใช้สายเคเบิลแบบ Fiber Optic ใช้ Access Method แบบ Token-passing และใช้ Topology แบบ วงแหวนคู่ (Dual Ring) ซึ่งช่วยทำให้ทนทานต่อข้อบกพร่อง (fault tolerance) ของระบบเครือข่ายได้ดีขึ้น โดยอาจใช้ Ring หนึ่งเป็น Backup หรืออาจใช้ 2 Ring ในการรับส่งข้อมูลก็ได้
โปรโตคอลของระบบเครือข่าย (Network Protocal)
โปรโตคอลของระบบเครือข่าย (Network Protocal) หรือที่นิยมเรียกกันว่า โปรโตคอลสแตก (Protocal stack) ก็คือชุดชองกฎหรือข้อตกลงในการแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อให้แต่ละสถานีในเครือข่ายสามารถรับส่งข้อมูลระหว่ากันได้อย่างถูกต้อง โดยโปรโตคอลของระบบเครือข่ายส่วนมากจะทำงานอยู่ในระดับ และ ใน และทำหน้าที่ในการประสานงานระหว่าแผงวงจรเชื่อมต่อเครือข่าย (NIC) กับ ระบบปฏิบัติการเครือข่าย (NOS)
ระบบเครือข่ายที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน จะมีโปรโตคอลสแตกที่ได้รับความนิยมใช้งานกันอยู่หลายโปรโตคอล ซึ่งแต่ละโปรโตคอลก็จะใช้จัดการในงานของเครือข่ายคล้าย ๆ กัน และในกรณีที่ระบบเครือข่ายเชื่อมอยู่กับคอมพิวเตอร์หลายแบบ จะสามารถใช้งานหลาย ๆ โปรโตคอลแสตก พร้อมกันผ่านเครือข่ายได้ เช่น ใช้ IPX/SPX สำหรับ Network และใช้ TCP/IP ในการติดต่อกับ UNIX ผ่าน LAN แบบ Ethernet พร้อม ๆ กัน เป็นต้น
ตัวอย่างของโปรโตคอลแสตกที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน คือ
NetBIOS และ NetBUIE
โปรโตคอล NetBIOS (Network Basic INput/Output System) พัมนาร่วมกันโดย IBM และ Microsoft มีการใช้งานอยู่ในเครือข่าย หลาย ๆ ชนิด อย่างไรก็ดี NetBIOS เป็นโปรโตคอลที่ทำงานอยู่ในระดับ Session Layer เท่านั้น จึงไม่ได้เป็นโปรโตคอลสำหรับเครือข่ายโดยสมบูรณ์ จึงได้พัฒนาโปรโตคอล NetBUIE (Network Extended User Interface) ซึ่งเป็นส่วนขยายเพิ่มเติมของ NetBIOS ที่ทำงานอยู่ใน Network Layer และ Transport Layer จะพบการใช้งานได้ใน Windows for Workgroups และ Windows NT
IPX/SPX
เป็นโปรโตคอลของบริษัท Novell ซึ่งพัฒนาขึ้นมาใช้กับ Netware มีพื้นฐานมาจากโปรโตคอล XNS (Xerox Network Services) ของบริษัท Xerox โปรโตคอล IPX (Internerworl Packet Exchange) จะเป็นโปรโตคอลที่ทำงานอยู่ใน Network Layer ใช้จัดการการแลกเปลี่ยน packet ภายใน Network ทั้งในส่วนของการหาปลายทางและการจัดส่ง packet ส่วน SPX (Sequenced Packet Exchange) จะเป็นโปรโตคอลที่ทำงานอยู่ใน Transport Layer โดยมีหน้าที่ในการจัดการให้ข้อมูลส่งไปถึงจุดหมายได้อย่างแน่นอน
TCP/IP
เป็นโปรโตคอลที่ได้รับการพัฒนามาจากทุนวิจัยของ U.S. Department of Defense's Advanced Research Project Agency (DARPA) ได้รับการใช้งานกันมากใน Internet และระบบ UNIX แบบต่าง ๆ ทำให้อาจกล่าวได้ว่าเป็นโปรโตคอลที่ได้รับความนิยมสูงสุดในขณะนี้ โดยมีการใช้งานมากทั้งใน LAN และ WAN โปรโตคอล TCP/IP จะเป็นชุดของโปรโตคอลซึ่งรับหน้าที่ในส่วนต่าง ๆ กัน และมีการแบ่งเป็น 2 ระดับ (layer) คือ
IP Layer เป็นโปรโตคอลที่อยู่ในระดับต่ำกว่า TCP อาจเทียบได้กับ Network Layer ใน OSI Referance MOdel ตัวอย่างโปรโตคอลที่อยู่ในระดับนี้คือ IP(Internet Protocal) , ARP (Address Resolution Protocal) , RIP (Roution Information Protocal) เป็นต้น
TCP Layer เป็นโปรโตคอลที่อยู่ในระดับสูงกว่า IP เทียบได้กับ Transport Layer ของ OSI Referance MOdel ตัวอย่างโปรโตคอลใน Layer นี้ TCP (Transport Control Protocal) , UDP (User Datagram Protocal) เช่น เป็นต้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น