เครือขายแลนอีเทอรเน็ต2

Wired LANs : Ethernet 2

อีเทอร์เน็ต หรือ IEEE 802.3

� ประวัติโดยย่อ : ผู้พัฒนาเทคโนโลยีเครือข่ายแลนแบบอีเทอร์เน็ต คือ Robert Metcalfe ร่วมมือกับบริษัทซีร็อกซ์ พัฒนาขึ้นเมื่อป ีค.ศ. 1973 โดยมีรูปแบบพื้นฐานโทโพโลยีแบบบัส ซึ่งในช่วงแรก อีเทอร์เน็ตได้ใช้สายใช้สายเคเบิลเส้นเดียว เพื่อเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่อง และมีความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลสูงสูดเพียง 3 Mbps

อีเทอร์เน็ตทํางานอย่างไร �  อีเทอรเน็ตอางอิงถึงเครือขายท่ีตั้งอยูบนพื้นฐานของมาตรฐาน IEEE 802.3 =

�  ขอมูลในเครือขายอีเทอรเน็ตจะถูกแบงออกเปนสวนๆ ท่ีเรียกวา แพ็กเก็ต=

�  ภายในแตละแพ็กเก็ตจะบรรจุแมคแอดเดรส เพื่อเปนตัวระบุตำแหนงท่ีอยูของ

โหนดตางๆ บนเครือขาย=

�  ใชกระบวนการสงขอมูลแบบ CSMA/CD=

วิธีการควบคุมเพื่อเข้าถึงสื่อกลางในเครือข่ายแบบอีเทอร์เน็ต �  มีอยูดวยกัน 2 แบบ คือ CSMA/CD และ Token Passing3

4 4CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection) =

P P: เปนกลไกจัดการกับสายสงสัญญาณใหวาง โดย ในชวงเวลาหน่ึงๆ จะมี

ขอมูลเพียงชุดเดียวเทาน้ันท่ีสามารถสงผานสื่อกลางไปยังปลายทาง จึงตองมีกระบวนการจัดการเพื่อใหโหนดตางๆ บนเครือขายสามารถสงขอมูลได 3

กลไกในการส่งข้อมูลแบบ CSMA/

CD3�  การตรวจฟงสัญญาณ (Carrier Sense) 3

Pเปนกลไกในการตรวจฟงสัญญาณภายในสาย วาสายในขณะนั้นวางหรือถูกใชงานอยู ซึ่งแตละโหนดบนเครือขายจะตองตรวจฟงสัญญาณบนสื่อกลาง กอนที่จะมีการสงแพ็กเก็ตออกไป3

�  การใชสายสงขอมูลรวมกัน (Multiple Access)=

Pเปนกลไกที่อนุญาตใหทุกๆ โหนดบนเครือขายสามารถใชสายสงขอมูลไดทันทีหากสายในขณะนั้นวางโดยอีเทอรเน็ตจะไมมีการใหอภิสิทธ์ิกับโหนดใดๆ เปนพิเศษ โดยขอมูลที่ชน

กันนั้นจะไมสามารถนำมาใชงานไดอีกตอไป ดังนั้นจึงตอมีกระบวนการแกไขดวยการสงขอมูลรอบใหม3

กลไกในการส่งข้อมูลแบบ CSMA/

CD �  การตรวจสอบการชนกันของกลุมขอมูล (Collision Detection)=

เปนกลไกการตรวจสอบการชนกันของกลุมขอมูล ซึ่งหากเกิดการชนกันของกลุมขอมูลขึ้นภายในสายสง และระบบไดตรวจพบวา ไดเกิดเหตุการณชนกันของกลุมขอมูลขึ้นแลว แตละโหนดก็จะหยุดดำเนินการสงขอมูลทันที และมีการรอชั่วครู เพ่ือใหแตละโหนดสุมเวลาใหแตกตางกันในการสงขอมูลรอบใหม เพ่ือประกันวาจะไมเกิดการชนกันของกลุมขอมูลชุดเดิมอีก3

4การชนกันของกลุมขอมูลจะทวีมากขึ้น กรณีที่เครือขายมีขนาดใหญ รวมถึงในหนึ่งชวงเวลาไดมีการสงขอมูลจำนวนมากภายในสายสง เมื่อเครือขายมีขนาดใหญและมีระยะทางไกลขึ้น จึงทำใหเกิดคาหนวงเวลามากขึ้นตามไปดวย3

การส่งข้อมูลแบบเบสแบนด์และบรอดแบนด์ �  IEEE 802.3 ไดกำหนดมาตรฐานหรือเทคนิคในการสงขอมูลบนสาย ซึ่งปกติสัญญาณ

ขอมูลที่สงภายในเครือขายจะมีอยู 2 ประเภทดวยกันคือ การสงขอมูลแบบเบสแบนด และการสงขอมูลแบบบรอดแบนด=

การส่งข้อมูลแบบเบสแบนด์และบรอดแบนด์ �  การสงสัญญาณแบบเบสแบนด (Baseband)=

4Base คือ สัญญาณดิจิตอล ซึ่งในที่นี้ก็คือการเขารหัสแมนเซสเตอร ซึ่งเปนการเขารหัสดวยการใชแรงดันไฟฟา โดยทาง IEEE ไดมีการแบงการสงขอมูลแบบเบสแบนดออกเปนประเภทตางๆ ตามมาตรฐานดังนี้ คือ 10Base5, 10Base2, 10BaseT, 1Base5 และ

100Base-T โดยตัวเลขขางหนาคืออัตราความเร็วในการสงขอมูล ซึ่งมีหนวยวัดเปนเมกะบิตตอวินาที และสวนที่กำกับทาย เชน 5, 2, 1 หรือ T นั้นคือความยาวสูงสุดของสายเคเบิลหรือชนิดของสายเคเบิล 3

การส่งข้อมูลแบบเบสแบนด์และบรอดแบนด์ �  การสงสัญญาณแบบเบสแบนด (Baseband) ตอ=

Pการสงสัญญาณแบบเบสแบนดนั้น จะใชชองทางการสื่อสารเพียงชองทางเดียว โดยอุปกรณจะรับสงขอมูลบนสายเคเบิลเสนเดียวกัน ซึ่งจะมีอยู 3 สถานะคือ3

41, 0, Idle3

การสงสัญญาณแบบบรอดแบนด (Broadband) �  การสงสัญญาณแบบบรอดแบนด (Broadband)=

PBroad คือ สัญญาณแอนะล็อก ซึ่งในที่นี้การเขารหัส PSK โดยการสงสัญญาณแบบ3

4บอรดแบนดนี้จะเปนการสงขอมูลแบบหลายชองทาง ขอมูลที่สงจะสงในยานความถ่ีที่

แตกตางกันบนสายสงเสนเดียว โดยทาง IEEE ไดกำหนดให 10Broad36 เปนการสงสัญญาณแบบบรอดแบนดเพียงชนิดเดียว3

การเชื่อมต่อเครือข่ายอีเทอร์เน็ต �  อีเทอรเน็ตนั้นใชวิธีการสงสัญญาณแบบเบสแบนด ตามมาตรฐาน 802.3 หรืออีเทอรเน็ต

จะมีความเร็วในการสงขอมูลที่ 10 Mbps โดยสามารถใชสายเคเบิลหลายชนิดดวยกันเพ่ือการเชื่อมตอ สำหรับรูปแบบการเชื่อมตอเครือขายบนอีเทอรเน็ตแลนมีอยูหลายรูปแบบดวยกัน ไดแก 10Base5, 10Base2, 10Base-T และ 10Baes-F 3

10Base53�  รูปแบบการเชื่อมตอเครือขายแบบ 10Base5 จัดเปนตนแบบดั้งเดิมของเครือขายอีเทอร

เน็ตในชวงเริ่มตน โดยวิธีการสงขอมูลบนเครือขายจะใชวิธีการเขาถึงแบบ CSMA/CD ที่ทำงานอยูบนสายโคแอกเชียล RG8 คุณสมบัติของอีเทอรเน็ตแบบ 10Base5 สามารถสรุปไดดังนี้3

�  อัตราความเร็วในการสงขอมูลที่ 10 Mbps3

�  ใชสัญญาณสงขอมูลแบบเบสแบนด3

�  ระยะทางสูงสุด 500 เมตรตอหนึ่งเซกเมนต3

�  ใชสายโคแอกเชียลแบบหนาหรือ RG-8 ซึ่งเปนสายสีเหลือง3

�  แตละโหนดจะตองมีระยะหางกัน 2.5 เมตร3

10Base23�  มีชื่อเรียกดวยกันหลายชื่อเชน Thin Ethernet, Thinnet, Cheapnet, Cheapernet หรือ

Thin Wire Ethernet โดยใชสายเคเบิลแบบบาง คือ RG-58 ซึ่งมีขนาดเสนผานศูนยกลางที่เล็กกวา โดยมีขนาดเพียง 0.25 นิ้ว ที่สำคัญ 10Base2 นั้นมีตุนทุนและคาใชจายในการติดตั้งที่ถูกกวามากเมื่อเทียบกับ 10Base5 รวมถึงติดตั้งไดงายดวย คุณสมบัติของอีเทอรเน็ตแบบ 10Base2 สามารถสรุปไดดังนี้3

�  อัตราความเร็วในการสงขอมูลอยูที่ 10 Mbps3

�  ใชสัญญาณสงขอมูลแบบเบสแบนด3

�  ระยะทางสูงสุด 185 เมตรตอหนึ่งเซกเมนต3

�  ภายในหนึ่งเซกเมนตสามารถเชื่อมตอโหนดไดไมเกิน 30 เครื่อง3

�  แตละโหนดระหางกันเทาไหรก็ได แตสายเคเบิลที่เชื่อมตอระหวางโนหดจะตองมีไมนอยกวาครึ่งเมตร3

10Base-T �  คำวา 10Base-T บนเครือขายอีเทอรเน็ตในความเปนจริงก็คือ Star Bus Topology ซึ่ง

แมโครงสรางทางฟสิคัลที่ดูภายนอกแลวจะเหมือนกับรูปดาว แตการทำงานภายในไมไดแตกตางไปจากบัส แตดวยการนำสายสัญญาณมาเชื่อมตอเขากับฮับ จะชวยใหระบบมีความคงทนขึ้น คุณสมบัติของอีเทอรเน็ตแบบ 10Base-T สรุปไดดังนี้3

�  อัตราความเร็วในการสงขอมูลที่ 10 Mbps3

�  ใชสัญญาณสงขอมูลแบบเบสแบนด3

�  ตองใชฮับเปนศูนยกลางการเชื่อมตอทั้งหมด3�  ใชสาย UTP ชนิด CAT53

�  ระยะทางของสายเคเบิลระหวางเซกเมนต กับระยะทางจากฮับไปยังโหนด สามารถเชื่อมโยงไดไมเกิน 100 เมตร3

10Base-F �  จะใชสายเคเบิลแบบไฟเบอรออปติกในการสงขอมูลในรูปแบบของแสงแทนกระแสไฟฟา

โดยการใชแสงสงขอมูลสงผลดี 3 ประการดวยกันคือ3

1.  สัญญาณแสงสามารถเดินทางไดไกลเปนกิโลเมตร3

2.  สายไฟเบอรออปติกทนทานตอสัญญาณรบกวนไดเปนอยางดี3

3.  มีความปลอดภัยสูง เนื่องจากดักจับสัญญาณไดยาก3

คุณสมบัติของอีเทอรเน็ตแบบ 10Base-F สามารถสรุปไดดังนี้3

�  อัตราความเร็วในการสงขอมูลที่ 10 Mbps3

�  ใชสัญญาณสงขอมูลแบบเบสแบนด3

�  ระหวางโหนดและฮับสามารถเชื่อมโยงบนระยะทางสูงสุด 2 กิโลเมตร3

�  โหนดที่เชื่อมตอไมมากเกินกวา 1024 โหนดตอฮับ3

เครือขายอีเทอรเน็ตในรูปแบบอื่นๆ3�  สวิตซอีเทอรเน็ต =

เครือขายอีเทอรเน็ตแบบสวิตซ เปนเครือขายที่มีการแกไขปรับปรุงประสิทธิภาพเครือขาย3

อีเทอรเน็ตในรูปแบบ 10Base-T 3

สวิตซสามารถนำเฟรมขอมูลจากสถานีสงไปยังสถานีปลายทางไดโดยตรง โดยจะไมไปรบกวน3

พอรตอื่นๆ เชนเดียวกับฮับ นั่นหมายความวา สวิตซสามารถรับเฟรมขอมูลจากสถานีอื่นใน3

ชวงเวลาเดียวกันได นอกจากนี้สวิตซยังสามารถวางเสนทางเฟรมขอมูลเพ่ือสงไปยังปลายทาง3

ที่ตองการได ซึ่งตามทฤษฎีดังกลาว ก็จะไมเกิดการชนกันของกลุมขอมูลอีกตอไป3

เครือขายอีเทอรเน็ตในรูปแบบอื่นๆ �  สวิตซอีเทอรเน็ต (ต่อ)  

การที่ไดนำสวิตซมาเชื่อมตอระหวางเครือขายทั้งสอง ทำใหเกิดเปน 2 เซกเมนต ซึ่งอยู3

คนละ Collision Domain หรือที่เรียกวา Multiple Collision Domain ทำใหการจราจร3

ของแตละเซกเมนตไมไดเขาไปยุงเก่ียวกับเซกเมนตอื่นๆ ซึ่งถือเปนการลดความคับคั่ง3

ของการจราจรบนเครือขายได ในขณะเดียวกันโหนดที่อยูคนละเซกเมนตหากตองการ3

สื่อสารกัน ก็สามารถสื่อสารขามเครือขายไดโดยสวิตซจะเปนตัวกลางในการ3

ดำเนินการ3

การใชสวิตซเชื่อมโยงระหวางเครือขาย สงผลใหเกิดหลาย Collision Domain=

หลักการทำงานของสวิตซที่ใชงานบนเครือขายอีเทอรเน็ต3

�  เทคโนโลยีดังกลางประกอบดวยกระบวนการทำงานอยู 5 สวนดวยกันคือ3

41. Learning3

42. Flooding3

43. Filtering3

44. Forwarding3

45. Aging3

หลักการทำงานของสวิตซที่ใชงานบนเครือขายอีเทอรเน็ต

�  Learning : ซึ่งในเริ่มตนสวิตซยังไมมีรายละเอียดขอมูลใดๆ ที่บันทึกไวในตาราง ดังนั้นจึงจำเปนตองเรียนรูเพ่ือทราบขอมูลของแตละโหนดกอน3

หลักการทำงานของสวิตซที่ใชงานบนเครือขายอีเทอรเน็ต

�  Flooding 3

หลักการทำงานของสวิตซที่ใชงานบนเครือขายอีเทอรเน็ต

�  Forwarding3

หลักการทำงานของสวิตซที่ใชงานบนเครือขายอีเทอรเน็ต

�  Filtering3

หลักการทำงานของสวิตซที่ใชงานบนเครือขายอีเทอรเน็ต

�  Aging : สวิตซไดมีการบันทึกขอมูลโหนดตางๆ ไวในตาราง ซึ่งการบันทึกจำเปนตองใชหนวยความจำ ดังนั้นการใชหนวยความจำที่มีอยูอยางจำกัดใหมีประสิทธิภาพจึงจำเปนตองมีการกำจัดขอมูลเกาออกไป โดยเมื่อมีการบันทึกขอมูลในตาราง ก็จะมีการประทับเวลา (Timestamp) ลงไปทุกครั้ง สวนการพิจารณาวาจะนำขอมูลใดออกไป ก็จะมีเวลาที่ตั้งเอาไว 3

ฟาสตอีเทอรเน็ต (Fast Ethernet)3�  ฟาสตอีเทอรเน็ตหรืออีเทอรเน็ตความเร็วสูง จัดเปนเวอรชั่นหนึ่งของอีเทอรเน็ตที่มี

ความเร็ว 100 Mbps โดยยังคงรูปแบบเฟรมขอมูลเดิม รวมทั้งวิธีเขาถึงสื่อกลางแบบเดิม ฟาสอีเทอรเน็ตจัดอยูในมาตรฐาน IEEE 802.3u โดยเปนอีเทอรเน็ตแลนที่มีความเร็วสูงกวาอีเทอรเน็ตแบบเดิม 10 Mbps ถึง 10 เทา 3

โทเค็นริง หรือ IEEE802.5 �  Token Passing : หลักการทำงานของโทเค็นจะมีการสงวนแบนดวิดธใหกับโหนด

หนึ่งโดยเฉพาะ โดยไมอนุญาตใหโหนดอื่นๆ เขาใชงานในชวงเวลานั้นๆ หมายถึง

จะมีเพียงโหนดเดียวในชวงเวลาหนึ่งที่มีสิทธ์ิในการสงขอมูล3

โทเค็นริง หรือ IEEE802.5

โทเค็นริง หรือ IEEE802.5

โทเค็นริง หรือ IEEE802.5

โทเค็นริง หรือ IEEE802.5

โทเค็นริง หรือ IEEE802.5

โทเค็นริง หรือ IEEE802.5 �  เครือขายโทเค็นริงยังคงใชสายเคเบิลรวมกันในการสงขอมูล ดังนั้นหากวงแหวน

เกิดขาดเครือขายก็จะหยุดทำงาน ซึ่งหากตองการหลีกเลี่ยงปญหากรณีดังกลาว ก็

ยังสามารถแกไขไดดวยการใชฮับแบบวงแหวน ซึ่งเปนฮับชนิดพิเศษที่จะซอนการทำงานแบบวงแหวนไวภายใน ซึ่งฮับที่นำมาใชกับเครือขายแบบวงแหวนนี้จะเรียก

วา MAU (Multistation Access Unit) โดยการเชื่อตอดวยอุปกรณ MAU ก็จะชวย

ใหระบบมีความคงทนย่ิงขึ้น3

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) �  เครือขาย FDDI จะมีความคลายคลึงกับเครือขายโทเค็นริง แตจะมีความเร็วสูงกวา

โดยมีความเร็วอยูที่ 100 Mbps เชื่อมโยงระยะทางไดไกลกวา 200 กิโลเมตร และ

สามารถเชื่อมตอสถานีหรือเวิรกสเตชั่นไดมากถึง 500 สถานี จึงทำใหเครือขาย FDDI มีขนาดกวางใหญมากเมื่อเทียบกับเครือขายโทเค็นริง นอกจากนี้เครือขาย

FDDI ยังลดขอเสียของเครือขายโทเค็นริงที่หากสายเคเบิลขาด ดวยการเดินสาย

แบบวงแหวนคู โดยมี 2 วงแหวน คือ Primary Ring และ Secondary Ring3

มาตรฐานเครือขายแลนไรสาย (Wireless LAN Standards)=

�  มาตรฐาน IEEE 802.11 ถือเปนมาตรฐานของเครือขายไรสายที่กระจายสัญญาณดวยคลื่นวิทยุในการสื่อสารที่หลายยานความถ่ี โดยรากฐานของเทคโนโลยี 802.11 จะใชคลื่นวิทยุในการแพรสัญญาณบนยานความถ่ี 2.5 GHz ยกเวนเพียงแตมาตรฐาน 802.11a เทานั้นที่ใชยานความถ่ีที่ 5 GHz3

�  สำหรับ WLAN ตามมาตรฐาน 802.11 ไดขยายออกมาเปนกลุมยอยตามมาตรฐานตางๆ 3

ไดแก 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g และ 802.11n3

802.113�  เปนมาตรฐานดั้งเดิมที่ในปจจุบันคอนขางหายากแลว อุปกรณเครือขายไรสายที่ใชงาน

บนมาตรฐาน 802.11 นั้นจะมีความเร็วสูงสุดเพียง 2 Mbps และจำกัดระยะทางประมาณ 150 ฟุต และใชยานความถ่ีที่ 2.4 GHz3

802.11b3�  มาตรฐานนี้เปดตัวเพ่ือใชงานเมื่อราวป ค.ศ. 1999 โดยจัดเปนมาตรฐานที่ไดรับความ

นิยมสูง และยอมรับไปทั่วโลก ดังนั้นจึงมีการใชงานอยางแพรหลาย มาตรฐาน 802.11b ถูกรับรองโดย Wi-fi โดยมีความเร็วในการรับสงขอมูลที่ 11 Mbps ที่ยานความถ่ี 3

42.4 GHz ขอดีของมาตรฐานนี้ก็คือ คลื่นความถ่ีดังกลาว จะมีอุปกรณหลายชนิดดวยกัน

ใชงานอยู และระยะทางในการรับสงขอมูลครอบคลุมคอนขางไกล ทำใหไมสิ้นเปลืองอุปกรณแอกเซสพอยตที่ใชเปนจุดรับสัญญาณ3

802.11a3�  เปดตัวเพ่ือใชงานเมื่อราวป ค.ศ. 2001 เปนมาตรฐานที่ใชยานความถ่ี 5 GHz ขอดีของ

มาตรฐานนี้ก็คือ มีความเร็วสูงถึง 54 Mbps สวนขอเสียก็คือปญหาเรื่องขอกฎหมายคลื่นความถ่ีสูงในระดับ 5 GHz ซึ่งในบางประเทศอนุญาตใหใชเฉพาะคลื่นความถ่ีต่ำเทานั้น เชนในประเทศไทยไมอนุญาตใหนำเขาและนำมาใชงาน เนื่องจากไดมีการจัดสรรคลื่นความถ่ียานนี้เพ่ือใชกับกิจการอื่นมากอนแลว อยางไรก็ตาม เครือขายไรสายตามมาตรฐาน 802.11a นั้นจะไมสามารถใชงานรวมกันกับเครือขายไรสายตามมาตรฐาน

802.11b และ 802.11g ได 3

802.11g3�  เปดตัวเพ่ือชานเมื่อราวป ค.ศ. 2003 เปนเทคโนโลยีที่ไดปรับปรุงความเร็วใหมีการสง

ขอมูลสูงถึง 54 Mbps และเปนเทคโนโลยีที่สามารถนำมาใชงานรวมกันกับมาตรฐาน 802.11b ได เนื่องจากใชคลื่นความถ่ีที่ 2.4 GHz เหมือนกัน ดังนั้นจึงเปนมาตรฐานที่กำลังเปนที่นิยมใชในปจจุบัน3

802.11n3�  สำหรับมาตรฐาน 802.11n นั้นไดพัฒนาความเร็วใหมีความเร็วสูงขึ้นถึง 100 Mbps ถึง

แมวามาตรฐานนี้ยังไมเสร็จสมบูรณในเวลานี้ แตการรับสงขอมูลจะอยูในยายความถ่ี 5 GHz ดังนั้นจึงมีความเขากันไดกับมาตรฐาน 802.11a3