ch5 ethernet weerasak duanjaem

เทคโนโลยรี ะบบเครอื ขา่ ยท้องถ่นิ

เทคโนโลยรี ะบบเครอื ขา่ ยท้องถิ่น 1 ระบบเครือข่ายทอ้ งถน่ิ 1.1 อีเธอร์เนต็ (Ethernet) 1.2 โทเคนริง (Token Ring) 1.3 เอฟดดี ีไอ (FDDI) 1.4 แลนไรส้ าย (Wireless LAN) 2 อเี ธอร์เน็ต (Ethernet) 2.1 สถาปัตยกรรม IEEE 802.3 อเี ธอรเ์ น็ต 2.2 ดาตา้ ลงิ ค์เลเยอร์ 2.3 เฟรมข้อมูลของอเี ธอรเ์ นต็ 2.4 โปรโตคอล CSMA/CD 2.5 อุปกรณ์เครอื ข่ายอเี ธอร์เนต็ 3 ระบบปฏิบตั กิ ารเครือข่าย (NOS : Network Operating System) 2/46

เทคโนโลยรี ะบบเครอื ขา่ ยทอ้ งถน่ิ  ลักษณะสาคัญ LAN คือ ครอบคลุมพน้ื ทีจ่ ากดั  จากการแบ่งประเภทระบบเครือข่ายดว้ ย ระยะทาง เทเนนบาม (2542) ไดก้ าหนดเครือข่ายทอ้ งถน่ิ วา่ มีระยะตัง้ แต่ 1 เมตร จนถึง 1 กโิ ลเมตร เปน็ เครือข่ายในสานกั งาน ในหน่วยงาน ใน อาคารเดียวกนั ในอาคารที่ใกลก้ นั  เกือบทกุ ๆ เครือขา่ ยมักจะมเี ครือข่ายท้องถนิ่ เปน็ สว่ นประกอบ คอมพวิ เตอร์สองเครื่องเชื่อมต่อ ไปจน มี คอมพวิ เตอรเ์ ปน็ พนั ๆ เครอ่ื ง มอี ุปกรณเ์ ครือข่ายอื่นๆ อกี เปน็ จานวนมาก 3/46

ระบบเครือขา่ ยท้องถ่นิ  เทคโนโลยที ใ่ี ช้ในระบบเครือขา่ ยท้องถิ่น  อเี ธอร์เน็ต (Ethernet)  โทเคนริง (Token Ring)  เอฟดดี ีไอ (FDDI)  ไวรเ์ ลสแลน (Wireless LAN)  การศึกษาเทคโนโลยีต่างๆ เพ่ือประโยชน์ในการเปรยี บเทียบ และเขา้ ใจหลักการ ทางานของเครือขา่ ย  เทคโนโลยีทเ่ี ป็นที่นิยมใช้ในปจั จุบนั คอื อเี ธอรเ์ น็ต (Ethernet) ซง่ึ เทคโนโลยอี ีเธอร์ เนต็ ก็มกี ารจาแนกได้เป็นหลายประเภทย่อย ตามความเรว็ ภมู ลิ ักษณะ (Tology) และ สายสัญญาณทใี่ ช้  เทคโนโลยีเครอื ข่ายท้องถน่ิ แตล่ ะประเภทมีข้อดีข้อเสียแตกตา่ งกนั การเลอื กใช้ควรให้ เหมาะกับลักษณะการใช้งานขององค์กร 4/46

เครอื ขา่ ย Ethernet

หลกั การพื้นฐานและความเป็นมา มาตรฐาน IEEE 802.3 ออกแบบมาสาหรบั ระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ แบบ CSMA/CD ตน้ กาเนดิ ของมาตรฐานนีม้ าจากระบบอะโลฮา่ (Aloha) ซึง่ ไดร้ บั การเพ่มิ ขีดความสามารถโดยบรษิ ัท Xerox ได้รบั การต้งั ชือ่ ว่า “อเี ธอร์เน็ต (Eternet)” การนาระบบอเี ธอรเ์ น็ตมาใชง้ านนั้นประสบผลสาเร็จเป็นอย่างมาก บรษิ ทั Xerox , DEC (Digital Equipment Corporation, Ltd. ) และ intel Corp ไดร้ ว่ ม กาหนดมาตรฐานสาหรับอเี ธอรเ์ น็ตท่คี วามเรว็ 10 Mbps ซง่ึ เป็นพ้นื ฐานของ 802.3 ข้อแตกต่างที่สาคญั คอื มาตรฐาน IEEE 802.3 ไดก้ าหนดไว้ สาหรบั การ สือ่ สารแบบ CSMA/CD ทางานท่คี วามเร็ว 1 ถึง 10 Mbps บนสายสอ่ื สารชนดิ ต่างๆ เชน่ กาหนดคา่ ตัวแปรไว้สาหรบั สอ่ื สารทคี่ วามเร็ว 10 Mbps บนสายโค แอกซ์ (Coaxial ) ขนาด 50 โอห์ ์มเทา่ น้นั คา่ ตัวแปรสาหรบั ตัวเลอื กอน่ื ๆ ไดร้ บั การกาหนดเพ่ิมเตมิ ในภายหลัง

หลกั การพ้นื ฐานและความเปน็ มา IEEE แบ่ง IEEE 802.3 เปน็ 2 กล่มุ คอื baseband และ broadband พจิ ารณาจากลักษณะของสญั ญาณไฟฟา้ ท่สี ง่ ลงไปในสาย  Baseband ใชส้ ัญญาณแบบ digital สาหรับสื่อสารในสาย มี 5 มาตรฐานคือ 10Base5, 10Base2, 10Base-T, 1Base5 และ 100Base-T  Broadband ใช้สญั ญาณแบบ analog สาหรบั สอ่ื สารในสาย มี มาตรฐานเดียวคือ 10Broad36 10Base5 10 Mbps 500 meters Baseband

การทางานและหน้าทข่ี อง MAC Start Of Frame Data Length Data + IEEE 802.2 Frame (LLC) Preamble SOF Dest. Src. DL Data Pad Checksum Address Address 7 16 62 0-1500 0-46 4 Ethernet Frame สว่ นประกอบของเฟรมข้อมลู ของ Ethernet  Preamble มคี วามยาว 7 ไบต์ แตล่ ะไบตจ์ ะมขี ้อมูลเหมอื นกนั หมดคือ “10101010” มวี ตั ถุประสงคเ์ พื่อใหผ้ รู้ ับได้มโี อกาสร้แู ละ เทยี บสัญญาณนาฬกิ าของตนเองกบั ผู้สง่ ใหต้ รงกัน  Start of frame มคี วามยาว 1 ไบต์ (10101011) สาหรบั บอกเครื่องรับ ระบจุ ุดเริ่มตน้ ของเฟรม โดยไบต์ถัดจากนเี้ ปน็ ตน้ ไป คือข้อมลู

การทางานและหนา้ ท่ีของ MAC  Source address and Destination address คือ อยู่ของผู้ส่ง และทอ่ี ยูข่ อง ผ้รู ับ มขี นาดอยา่ งละ 6 ไบต์ IEEE เปน็ ผรู้ บั ผดิ ชอบในการกาหนดที่อยู่สากล (global address) ซ่ึงมขี อบเขตการใช้งานได้ทว่ั โลก  Length มีความยาว 2 ไบต์ ใช้บอกความยาวของขอ้ มูลมลู จรงิ ท่ถี กู ใสม่ าในเฟรม นั้น มีค่าต่าสุด เปน็ 0 ไบต์ และสงู สุดไมเ่ กนิ 1,500 ไบต์ มาตรฐาน 802.3 กาหนดใหท้ ุกเฟรมจะตอ้ งมีความยาวไมน่ อ้ ยกวา่ 64 ไบต์ หากข้อมลู จริงมคี วาม ยาวไมถ่ ึง 46 ไบต์ จะใชส้ ว่ น pad เพิม่ เตมิ  Pad มีไวส้ าหรับเติมข้อมลู หลอก (dummy) เพ่อื ให้มขี นาดของเฟรมไมน่ อ้ ยกว่า 64 ไบต์  Checksum มีขนาด 4 ไบต์ มีไว้สาหรับการตรวจสอบความถูกตอ้ งของข้อมลู ท่ีรบั ได้ ถ้าเกิดการผิดพลาดข้ึนในระหวา่ งการนาส่งข้อมูลในส่วนนจี้ ะชว่ ยใหต้ รวจ พบความผิดพลาดน้ไี ด้ เช่น CRC (Cyclic redundancy)

การเชื่อมตอ่ และชนิดของเครือขา่ ย Ethernet คาวา่ “Ethernet ” นัน้ อนั ท่จี ริงมีความหมายเก่ียวข้อง โดยตรงกับสายสอ่ื สาร จากรปู แสดงคณุ สมบตั ิของสายสือ่ สาร 4 ชนดิ ที่นิยมใช้กนั ท่วั ไป ประเภทของสายส่ือสารท่ใี ชก้ นั ทั่วไปสาหรบั มาตรฐาน 802.3

การเช่อื มต่อและชนิดของเครือข่าย Ethernet  การแบง่ เซกเมนต์ของ Ethernet ระยะตา่ งๆ ของการติดตงั้ เครือข่าย Ethernet จะข้นึ อย่กู บั มาตรฐาน โดยประกอบด้วย  ระยะห่างระหวา่ งเครื่อง  ความยาวเซกเมนต์  ความยาวสงู สุด  จานวนเครอ่ื งสูงสุด

การเชื่อมต่อและชนิดของเครือขา่ ย Ethernet  10Base5: Thick Ethernet

การเช่อื มตอ่ และชนิดของเครือขา่ ย Ethernet  10Base5: Thick Ethernet  แต่ละเซกเมนตย์ าวไม่เกนิ 500 เมตร  ความยาวรวมทกุ เซกเมนตไ์ มเ่ กิน 2500 เมตร  มจี านวนเคร่อื งสูงสด 200 เคร่ืองในแตล่ ะเซกเมนต์ และท้ังหมดไม่ เกนิ 1000 เคร่อื ง  ใช้สาย RG-8 เป็นสายหลกั ของเซกเมนต์  การตอ่ ไปยงั เคร่ืองใช้ Transceiver ต่อออกจากสายหลกั หรอื เรียก อปุ กรณ์เหลา่ นว้ี า่ Medium Attachment Unit (MAU)  ใชส้ าย AUI ต่อจาก MAU ไปยงั เครอ่ื งคอมพิวเตอร์

การเช่อื มต่อและชนดิ ของเครือขา่ ย Ethernet  10Base2: Thin Ethernet

การเช่อื มตอ่ และชนดิ ของเครือขา่ ย Ethernet  10Base2: Thin Ethernet  แต่ละเซกเมนต์ยาวไม่เกิน 185 เมตร  ใชส้ าย RG-58 เปน็ สายหลกั ของเซกเมนต์  การตอ่ ไปยงั เคร่ืองใช้ BNC-T connector และต่อตรงเขา้ กบั แผน่ วงจรเครือข่ายของเครือ่ งคอมพวิ เตอร์

การเช่อื มต่อและชนิดของเครอื ข่าย Ethernet  10Base-T: Twisted-Pair Ethernet

การเชื่อมต่อและชนดิ ของเครอื ข่าย Ethernet  10Base-T: Twisted-Pair Ethernet  สายแต่ละเส้นที่ตอ่ ออกจากอุปกรณก์ ระจายสญั ญาณยาวไม่ เกิน 100 เมตร  ใชส้ าย UTP เป็นสายหลักของเซกเมนต์  เข้าหัวสายดว้ ยหัวต่อ RJ-45

การเช่อื มตอ่ และชนิดของเครือข่าย Ethernet  1Base5: StarLAN  เปน็ ผลิตภณั ฑข์ อง AT&T  มีความเรว็ 1 Mbps  เพม่ิ ขนาดของเครอื ขา่ ยแบบ Daisy chain  ใชส้ าย UTP

การเช่ือมตอ่ และชนดิ ของเครือขา่ ย Ethernet  Fast Ethernet (IEEE 802.3u)  เป็น Ethernet ความเร็ว 100 Mbps  มีขนาดเฟรมน้อยท่สี ุด 72 Bytes  ใช้ Topology แบบ Star  มี 3 มาตรฐานยอ่ ย คอื  100Base-TX ใชส้ าย UTP แบบ CAT-5 หรือ STP จานวน 2 คู่  100Base-FX ใชส้ ายใยแกว้ นาแสง มรี ะยะทางไมเ่ กนิ 2000 เมตร  100Base-T4 ใช้สาย UTP แบบ CAT-3 จานวน 4 คู่

การเช่อื มต่อและชนิดของเครือขา่ ย Ethernet  Gigabit Ethernet (IEEE 802.3g)  เปน็ Ethernet ความเรว็ 1000 Mbps  ใช้ Topology แบบ Star  มี 4 มาตรฐานยอ่ ย คอื  1000Base-T ใช้สาย UTP มรี ะยะสาย 25 เมตร  1000Base-CX ใช้สาย STP มีระยะสาย 25 เมตร  1000Base-SX สัญญาณแสงแบบ Short-wave Laser มรี ะยะสาย 550 เมตร ใชส้ ายใยแกว้ นาแสงแบบ multimode  1000Base-LX สญั ญาณแสงแบบ Long-wave Laser มีระยะสาย 550 เมตร สาหรับสายใยแก้วนาแสงแบบ multimode และระยะสาย 5000 เมตร สาหรบั สายใยแกว้ นาแสงแบบ single mode

คาถาม

เครอื ข่าย Token Ring และ Token Bus Token Ring and Token Bus (IEEE 802.4, IEEE 802.5)

หลักการพนื้ ฐานและความเป็นมา แมว้ ่าระบบ 802.3 จะไดร้ ับความนิยมในการใช้ระดับสานกั งานเป็นอยา่ ง มาก แตก่ ารใช้งานท่เี ป็นเครือข่ายขนาดใหญจ่ ะประสบปัญหาในเรือ่ ง ระยะเวลาการรอคอยเมื่อเกิดสัญญาณซ้อน ในบางโอกาสบางสถานีต้องรอสง่ สญั ญาณเปน็ เวลานานมาก (ตามทฤษฎแี ลว้ ระยะเวลารอคอยจะไมม่ ขี อบเขตแต่ อยา่ งใด) อกี ปัญหาหน่งึ คือระบบ 802.3 ไม่มีการกาหนดลาดบั ความสาคัญ ของเฟรม ทาให้ไม่สามารถนาไปใช้ในระบบเรียลไทม์ ( real-time system) เฟรมท่ีมคี วามสาคญั มากควรจะได้รบั บรกิ ารกอ่ นเฟรมทีม่ คี วามสาคญั น้อยกว่า

หลกั การพืน้ ฐานและความเป็นมา 802.4 เปน็ ระบบเครือขา่ ยที่ เปดิ โอกาสใหส้ ถานตี า่ งๆ ผลดั เปล่ียน หมุนเวยี นกันส่งเฟรมขอ้ มูลของตนเองโดยสามารถคานวณระยะเวลาการรอคอย สงู สุดได้ล่วงหน้า ถ้าสมมุติให้มีสถานีจานวน n แห่งอยูใ่ นระบบ แตล่ ะสถานีใช้ เวลาในการส่งเฟรมขอ้ มลู ครงั้ ละ T วนิ าที เวลาสงู สุดทแี่ ตล่ ะสถานีจะต้องรอคอย คือ nxT วนิ าที ผูท้ ีอ่ ยู่ในวงการคอมพวิ เตอร์สาหรบั โรงงานจงึ ชอบแนวความคดิ ของระบบเคร่ือขา่ ยแบบวงแหวน แต่กไ็ มช่ อบลักษณะการเชือ่ มตอ่ ทางกายภาพ เพราะการเสยี หายของเคเบิลทจี่ ดุ ใดก็ตามจะทาให้ระบบทั้งระบบใชก้ ารไม่ได้ ย่งิ กวา่ น้นั การเดินสายเคเบลิ แบบวงแหวนก็ไมเ่ หมาะกบั ลักษณะสายการผลติ ภายในโรงงาน ผลทีไ่ ด้รบั คือ การพฒั นามาตรฐานใหมเ่ รยี กว่า 802.4 ที่นา จุดเด่นของระบบ 802.3 มารวมเข้ากบั ความสามารถในการคานวณระยะเวลา การรอคอยสูงสุดไดล้ ่วงหน้าของระบบวงแหวน

หลักการพ้ืนฐานและความเป็นมา 802.5 เป็นระบบเครอื ข่ายวงแหวนไดร้ บั การพฒั นาขน้ึ มาใช้งานทง้ั ใน ระบบเครอื ขา่ ยเฉพาะบรเิ วณและระบบเครอื ขา่ ยวงกวา้ ง โครงสรา้ งแบบวง แหวนนนั้ ทีจ่ ริงกค็ อื การเช่อื มต่อแบบจดุ -ต่อ-จดุ เรียงลาดบั เป็นรูปวงกลมพอดี สายส่ือสารอาจเปน็ แบบธรรมดา เช่น สายคู่ตเี กลยี ว สายโคแอกซ์ หรือสายใย แกว้ กไ็ ด้ สญั ญาณท่ใี ชใ้ นระบบนีอ้ าจเปน็ แบบดจิ ติ อลหรอื แบบอนาล็อกก็ได้ ย่ิงไปกว่านั้นระบบวงแหวนยงั สามารถคานวณระยะเวลารอคอยท่ีคอ่ นข้างคงที่ได้ ดว้ ยเหตุผลเหล่านี้ บรษิ ัท IBM จึงเลอื กระบบเครอื ข่ายวงแหวนเป็นระบบ เครือข่ายเฉพาะบรเิ วณของตนเอง ส่วน IEEE ก็ได้ออกมาตรฐานรองรับโดย กาหนดรหสั หมายเลขเป็น 802.5 ข้อพิจารณาหลกั ของระบบเครือขา่ ยวง แหวนคือการกาหนดระยะเวลาหรอื ความยาวของการสง่ สัญญาณแต่ละบิต

หลักการเชือ่ มตอ่ Token Bus, Token Ring  Token Bus โดยลกั ษณะทางกายภาพ โทเคนบสั มกี ารต่อเชอ่ื มแบบเป็นเส้นตรง สถานี ต่างๆ เช่ือมต่อเขา้ ทจ่ี ดุ ใดๆ แตใ่ นทางตรรกะ สถานจี ะถกู จดั กลุม่ ในลักษณะวง แต่ละสถานจี ะทราบหมายเลขที่อยขู่ องสถานที อ่ี ยู่ทางดา้ ยซา้ ยและดา้ นขวา ของ ตนเองตลอดเวลา เมื่อเริ่มต้นการทางานสถานที ม่ี ีหมายเลขสูงสุดของวงน้ันๆ สามารถส่งเฟรมขอ้ มลู ออกมาได้เปน็ ลาดบั แรก หลงั จากน้นั กจ็ ะส่งเฟรม “โทเคน” ไปยังสถานีข้างเคยี งของตนเอง

หลักการเช่ือมตอ่ Token Bus, Token Ring  Token Ring วงแหวนประกอบดว้ ยอุปกรณเ์ ชื่อมต่อวงแหวน (ring interface) ที่เช่ือมตอ่ ถงึ กนั แบบจุด-ต่อ-จดุ

หลักการเชือ่ มต่อ Token Bus, Token Ring  MAU อปุ กรณก์ ระจายสญั ญาณสาหรับ Token Ring เรียกวา่ Multistation Access Unit (MAU) ภายในประกอบด้วยส่วนสลบั วงจร อัตโนมัติ เพ่ือต่อแผงวงจรเครือขา่ ยของเครื่องเข้ากบั เครือขา่ ยภายใน อุปกรณ์

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) เป็นเครอื ขา่ ยคอมพิวเตอรท์ ีอ่ าศัยลักษณะการทางานของ Token Ring กาหนดเป็นมาตรฐานโดย ANSI และ ITU มีความเรว็ ของการส่อื สาร 100 Mbps โดยใช้ Fiber Optic เปน็ ส่อื (มีรุ่นทใ่ี ชส้ ายประเภทลวดโลหะ ใชช้ ่อื CDDI) Layer ของ FDDI ประกอบดว้ ย 4 ส่วน คอื Logical Link Control (LLC) Data Link Media Access Control (MAC) Physical (PHY) Physical Physical medium dependent (PMD) FDDI OSI

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) เครอื ข่าย FDDI จะใชส้ ร้างเป็นวง จานวน 2 วง เพอ่ื ใชแ้ ก้ปัญหาหากเกิด ขอ้ ผดิ พลาดในวงเครอื ขา่ ย เช่นเครื่องใดๆ ในวงไม่ทางาน วงของเครือข่าย ประกอบดว้ ย  วงหลัก (Primary Ring) สาหรับส่ือสารข้อมลู ปกติ

FDDI (Fiber Distributed Data Interface)  วงสารอง (Backup Ring) สาหรับแก้ปญั หาเมอื่ วงหลกั เกิดขาด หรือใชง้ านไมไ่ ด้ โดยการส่งขอ้ มูลในวงสารองแบบทศิ ทางตรงขา้ มกบั วงหลัก

คำถำม