การออกแบบโทโพโลยีแบบวงแหวนและเมช

โครงสร้างดาวและบัสเป็นพื้นฐาน แต่ยังมีโครงสร้างดั้งเดิมอีกสองรูปแบบที่สำคัญต่อการสอบ ได้แก่ โครงสร้างวงแหวน และ โครงสร้างตาข่าย โครงสร้างวงแหวนเชื่อมต่ออุปกรณ์เป็นวงปิด ส่วนโครงสร้างตาข่ายเชื่อมต่ออุปกรณ์ด้วยเส้นทางสำรองจำนวนมาก แต่ละรูปแบบแก้ปัญหาคนละด้าน — โครงสร้างวงแหวนช่วยให้เข้าถึงเครือข่ายอย่างเป็นระเบียบ ส่วนโครงสร้างตาข่ายช่วยทนทานต่อความขัดข้อง การเข้าใจทั้งสองรูปแบบจะช่วยให้คุณมองเห็นภาพครบถ้วนว่าโครงสร้างเครือข่ายส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและต้นทุนอย่างไร

ใน โครงสร้างวงแหวน อุปกรณ์แต่ละเครื่องจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ข้างเคียงพอดีสองเครื่อง จนเกิดเป็นวงปิด ข้อมูลจะเดินทางไปรอบวงแหวนในทิศทางเดียว โดยผ่านอุปกรณ์แต่ละเครื่องจนถึงปลายทาง ไม่มีฮับส่วนกลาง เทคโนโลยีอย่าง โทเคนริง และ FDDI (ส่วนต่อประสานข้อมูลแบบกระจายด้วยใยแก้วนำแสง) เคยใช้โครงสร้างวงแหวน ซึ่งมีระบบผลัดกันส่งข้อมูลอย่างเป็นระเบียบเพื่อควบคุมว่าใครสามารถส่งข้อมูลได้

โครงสร้างวงแหวนมักใช้ การส่งต่อโทเคน เพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของข้อมูล ข้อความขนาดเล็กที่เรียกว่า โทเคน จะหมุนเวียนไปตามวงแหวน โดยมีเพียงอุปกรณ์ที่ถือโทเคนเท่านั้นที่ส่งข้อมูลได้ เมื่อส่งเสร็จ อุปกรณ์นั้นจะส่งต่อโทเคนไป วิธีนี้รับประกันการเข้าถึงอย่างเป็นธรรมและไม่มีการชนกัน ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเหนือโครงสร้างบัส ข้อแลกเปลี่ยนคืออุปกรณ์ต้องรอโทเคน แม้เครือข่ายจะไม่มีการใช้งานก็ตาม

วงแหวนแบบธรรมดามีปัญหาเรื่องความเปราะบาง หากอุปกรณ์หรือลิงก์ใดลิงก์หนึ่งในวงแหวนขัดข้อง ข้อมูลจะไม่สามารถเดินทางครบรอบได้ และอาจทำให้เครือข่ายทั้งหมดหยุดทำงาน เพื่อแก้ปัญหานี้ การออกแบบบางแบบใช้ วงแหวนคู่ (วงแหวนสองวงที่หมุนสวนทางกัน) เพื่อให้การรับส่งข้อมูลเปลี่ยนทิศทางและอ้อมจุดที่ขาดได้ ความซ้ำซ้อนนี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ แต่ก็เพิ่มต้นทุนและความซับซ้อนด้วย ปัจจุบันโครงสร้างวงแหวนถูกแทนที่ไปเกือบทั้งหมดด้วยโครงสร้างดาวแบบใช้สวิตช์

ใน โครงสร้างตาข่าย อุปกรณ์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์อื่นหลายเครื่อง ทำให้มีหลายเส้นทางระหว่างจุดสองจุดใด ๆ ตาข่ายเต็มรูปแบบ เชื่อมต่ออุปกรณ์ทุกเครื่องเข้ากับอุปกรณ์อื่นทุกเครื่อง ส่วน ตาข่ายบางส่วน เชื่อมต่อเพียงบางเครื่องเท่านั้น ยิ่งมีลิงก์มากก็ยิ่งมีความซ้ำซ้อนมาก หากเส้นทางหนึ่งขัดข้อง การรับส่งข้อมูลก็ใช้เส้นทางอื่นแทนได้ โครงสร้างตาข่ายแลกต้นทุนและการเดินสายที่สูงขึ้นกับความน่าเชื่อถือระดับสูงมาก

จำนวนลิงก์ในตาข่ายเต็มรูปแบบเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สำหรับอุปกรณ์จำนวน n เครื่อง ตาข่ายเต็มรูปแบบต้องใช้การเชื่อมต่อ n(n-1)/2 จุด — อุปกรณ์ 4 เครื่องใช้ 6 ลิงก์ แต่อุปกรณ์ 10 เครื่องใช้ถึง 45 ลิงก์ ต้นทุนจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตาข่ายบางส่วน จะเพิ่มลิงก์สำรองเฉพาะบริเวณที่สำคัญที่สุด เพื่อสร้างสมดุลระหว่างความทนทานต่อความขัดข้องกับต้นทุน นี่คือเหตุผลที่แกนหลักของอินเทอร์เน็ตและลิงก์ WAN ที่สำคัญใช้การออกแบบแบบตาข่ายบางส่วน

โครงสร้างตาข่ายเป็นโครงสร้างที่ ทนทานต่อความขัดข้อง มากที่สุด เพราะไม่มีจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว ด้วยเส้นทางสำรองจำนวนมาก เครือข่ายจึงสามารถกำหนดเส้นทางอ้อมลิงก์ที่เสียหรืออุปกรณ์ที่หยุดทำงานได้โดยอัตโนมัติ นี่คือสิ่งที่เหมาะกับอินเทอร์เน็ตอย่างยิ่ง เพราะเมื่อเกิดการหยุดให้บริการ จะต้องไม่ทำให้ทั้งภูมิภาคถูกตัดขาด

• เส้นทางสำรอง ช่วยให้เครือข่ายยังทำงานต่อเมื่อเกิดความขัดข้อง
• การกำหนดเส้นทางแบบ ฟื้นตัวได้เอง จะค้นหาเส้นทางใหม่
• มี ต้นทุนสูง ในด้านการเดินสายและฮาร์ดแวร์

โครงสร้างตาข่ายไม่ได้มีเฉพาะรูปแบบใช้สายเท่านั้น เครือข่าย ตาข่ายไร้สาย ใช้จุดเข้าถึงหลายจุดเพื่อส่งต่อข้อมูลระหว่างกัน ช่วยขยายพื้นที่ครอบคลุมบริเวณกว้างโดยไม่ต้องเดินสายไปทุกแห่ง หากโหนดหนึ่งหยุดทำงาน โหนดข้างเคียงจะกำหนดเส้นทางใหม่เพื่ออ้อมโหนดนั้น ระบบ Wi-Fi แบบตาข่ายภายในบ้านใช้แนวคิดนี้เพื่อกระจายสัญญาณให้ทั่วบ้าน โดยใช้อุปกรณ์ขนาดเล็กหลายตัวที่สื่อสารระหว่างกัน

เครือข่ายจริงแทบไม่ใช้รูปทรงบริสุทธิ์เพียงแบบเดียว โครงสร้างแบบผสม จะรวมการออกแบบหลายรูปแบบเข้าด้วยกัน เช่น เชื่อมเครือข่ายแบบดาวหลายเครือข่ายเข้าด้วยกันเป็นตาข่ายบางส่วนของสวิตช์ วิธีนี้ให้การจัดการที่ง่ายแบบโครงสร้างดาวบริเวณขอบเครือข่าย และให้ความซ้ำซ้อนแบบโครงสร้างตาข่ายบริเวณแกนกลาง ในการสอบ คุณควรคาดว่าแผนผังในสถานการณ์จริงจะผสมหลายรูปแบบ แทนที่จะแสดงโครงสร้างตามตำราเพียงรูปแบบเดียว

ใช้โครงสร้างวงแหวนเมื่อคุณต้องการการเข้าถึงที่เป็นระเบียบและไม่มีการชนกัน และยอมรับความเปราะบางของโครงสร้างได้หรือสามารถเพิ่มวงแหวนคู่ได้ — แม้เครือข่ายแบบใช้สวิตช์ในปัจจุบันมักเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า ใช้โครงสร้างตาข่ายเมื่อความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญและมีงบประมาณเพียงพอ เช่น ลิงก์แกนหลักและศูนย์ข้อมูลที่ต้องพร้อมใช้งานสูง การรู้จุดแข็งของการออกแบบแต่ละแบบจะช่วยให้คุณอ่านแผนผังเครือข่ายและตอบคำถามเชิงสถานการณ์ในการสอบได้

ลองนึกภาพวงแหวนเป็นกลุ่มคนที่ส่งไม้พูดชิ้นเดียวต่อกันไปรอบวงอย่างเป็นระเบียบ แต่หากใครคนหนึ่งออกจากวง ไม้พูดก็ไม่สามารถเดินทางครบรอบได้ ส่วนนโครงสร้างตาข่ายให้นึกถึงเครือข่ายถนนระหว่างเมืองต่าง ๆ หากปิดถนนหนึ่งสาย การจราจรก็เปลี่ยนไปใช้ทางอ้อมได้อย่างง่ายดาย วงแหวนให้ความสำคัญกับความเป็นระเบียบ ส่วนตาข่ายให้ความสำคัญกับความทนทาน ภาพเหล่านี้ช่วยให้จดจำบทบาทของแต่ละแบบได้ง่าย

ทดสอบความเข้าใจของคุณเกี่ยวกับการออกแบบโครงสร้างวงแหวนและตาข่าย

คุณได้สำรวจโครงสร้างเพิ่มเติมอีกสองรูปแบบ โครงสร้างวงแหวน เชื่อมต่ออุปกรณ์เป็นวงปิด และมักใช้การส่งต่อโทเคนเพื่อให้เข้าถึงเครือข่ายอย่างเป็นระเบียบและไม่มีการชนกัน แต่การขาดเพียงจุดเดียวอาจรบกวนวงแหวนทั้งหมด เว้นแต่จะใช้วงแหวนคู่ โครงสร้างตาข่าย เชื่อมต่ออุปกรณ์ด้วยเส้นทางสำรองจำนวนมาก จึงเป็นการออกแบบที่ทนทานต่อความขัดข้องมากที่สุด แต่มีต้นทุนการเดินสายสูง ตาข่ายเต็มรูปแบบเชื่อมต่อทุกอย่างเข้าด้วยกัน ส่วนตาข่ายบางส่วนจะเพิ่มความซ้ำซ้อนเฉพาะจุด เครือข่ายจริงมักผสมโครงสร้างหลายรูปแบบเข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างแบบผสม