พื้นฐานโทโพโลยีแบบดาวและบัส

โทโพโลยี คือรูปร่างหรือรูปแบบการเชื่อมต่ออุปกรณ์ในเครือข่าย โดยอธิบายว่าสายเคเบิลเดินอย่างไรและข้อมูลเคลื่อนที่ระหว่างเครื่องอย่างไร การเลือกโทโพโลยีส่งผลต่อสามสิ่งสำคัญ ได้แก่ ต้นทุน ความเร็ว และความน่าเชื่อถือ ในบทเรียนนี้คุณจะเปรียบเทียบรูปแบบการจัดวางพื้นฐานและเก่าแก่ที่สุดสองแบบ ได้แก่ แบบดาว และ แบบบัส การทำความเข้าใจรูปแบบเหล่านี้จะเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบแบบวงแหวนและแบบตาข่ายที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ซึ่งคุณจะได้เรียนต่อไป

ใน โทโพโลยีแบบดาว อุปกรณ์ทุกเครื่องเชื่อมต่อกับจุดศูนย์กลางจุดเดียว ซึ่งโดยทั่วไปคือ สวิตช์ (อุปกรณ์ที่ส่งต่อข้อมูลบน LAN หรือเครือข่ายบริเวณเฉพาะที่) ไม่มีอุปกรณ์ใดสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นโดยตรง การรับส่งข้อมูลทั้งหมดจะผ่านจุดศูนย์กลาง รูปแบบนี้พบได้ในเครือข่ายบ้านและสำนักงานสมัยใหม่เกือบทุกแห่ง สายเคเบิลแต่ละเส้นลากจากอุปกรณ์หนึ่งเครื่องไปยังสวิตช์ส่วนกลาง เมื่อวาดแผนผังจะมีลักษณะเป็นรูปดาว

โทโพโลยีแบบดาวได้รับความนิยมเพราะ จัดการและแก้ไขปัญหาได้ง่าย หากสายเคเบิลเส้นหนึ่งขัดข้อง จะมีเพียงอุปกรณ์นั้นที่สูญเสียการเชื่อมต่อ ส่วนอุปกรณ์อื่นยังทำงานต่อได้ การเพิ่มอุปกรณ์ใหม่ก็ง่าย เพียงลากสายเคเบิลหนึ่งเส้นไปยังพอร์ตว่างบนสวิตช์

• เชื่อถือได้ — สายเคเบิลที่เสียเพียงเส้นเดียวไม่ทำให้เครือข่ายหยุดทำงาน
• รองรับการขยายระบบ — เพิ่มอุปกรณ์ได้โดยเสียบเข้ากับพอร์ตว่าง
• แยกจุดขัดข้องได้ง่าย — ระบุปัญหาได้ว่ามาจากลิงก์ใดลิงก์หนึ่ง

แบบดาวมีจุดอ่อนที่ชัดเจนหนึ่งประการ คือ อุปกรณ์ส่วนกลางเป็นจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว หากสวิตช์ไฟดับหรือเสีย อุปกรณ์ทุกเครื่องที่เชื่อมต่อกับสวิตช์จะออฟไลน์พร้อมกัน แบบดาวยังต้องใช้สายเคเบิลมากกว่าการออกแบบรุ่นเก่า เพราะอุปกรณ์แต่ละเครื่องต้องมีสายเฉพาะลากกลับไปยังจุดศูนย์กลาง แม้จะมีต้นทุนเหล่านี้ แต่ความน่าเชื่อถือและความเรียบง่ายทำให้แบบดาวเป็นตัวเลือกมาตรฐานในปัจจุบัน

ใน โทโพโลยีแบบบัส อุปกรณ์ทุกเครื่องใช้สายเคเบิลเส้นยาวเส้นเดียวร่วมกัน ซึ่งเรียกว่า สายแกนหลัก อุปกรณ์แต่ละเครื่องเชื่อมต่อเข้ากับสายเส้นนี้ เมื่ออุปกรณ์ส่งข้อมูล สัญญาณจะเดินทางไปตามสายเคเบิลตลอดทั้งเส้น และอุปกรณ์ทุกเครื่องจะมองเห็นสัญญาณนั้น แต่มีเพียงผู้รับที่ตั้งใจไว้เท่านั้นที่เก็บข้อมูลไว้ แบบบัสเคยเป็นที่นิยมในเครือข่ายยุคแรก เพราะใช้สายเคเบิลน้อยและสร้างได้ในต้นทุนต่ำ

บัสต้องมี ตัวปิดปลายสาย (ตัวต้านทานขนาดเล็ก) ที่ปลายสายเคเบิลแต่ละด้าน หากไม่มีตัวปิดปลายสาย สัญญาณจะสะท้อนกลับไปตามสายและทำให้เกิดสัญญาณรบกวนจนข้อมูลเสียหาย นอกจากนี้ บัสยังอาศัย CSMA/CD (การเข้าถึงหลายทางโดยตรวจจับสัญญาณพาหะพร้อมการตรวจจับการชนกัน) เพื่อให้อุปกรณ์ใช้สายเส้นเดียวร่วมกันได้โดยไม่ส่งข้อมูลทับกันตลอดเวลา

โทโพโลยีแบบบัสมีข้อเสียร้ายแรงหลายประการจนกลายเป็นเทคโนโลยีในอดีต เนื่องจากอุปกรณ์ทุกเครื่องใช้สายเคเบิลเส้นเดียวร่วมกัน จึงมีเพียงเครื่องเดียวที่ส่งข้อมูลได้ในแต่ละครั้ง และประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อเพิ่มอุปกรณ์มากขึ้น ที่แย่กว่านั้นคือ สายขาดหรือขั้วต่อหลวมเพียงจุดเดียวบนสายแกนหลักก็อาจทำให้เครือข่าย ทั้งหมด หยุดทำงาน การแก้ไขปัญหาจึงต้องค้นหาตลอดแนวสายเคเบิลเพื่อหาจุดขัดข้อง

การเปรียบเทียบทั้งสองแบบทำให้เห็นชัดเจนว่าเหตุใดแบบดาวจึงเข้ามาแทนที่แบบบัส:

• การเดินสาย — แบบบัสใช้สายร่วมกันหนึ่งเส้น ส่วนแบบดาวใช้สายหนึ่งเส้นต่ออุปกรณ์หนึ่งเครื่อง
• ความทนทานต่อข้อขัดข้อง — แบบบัสทำให้เครือข่ายล้มเหลวทั่วทั้งระบบเมื่อสายขาดเพียงจุดเดียว ส่วนแบบดาวช่วยแยกจุดขัดข้อง
• ประสิทธิภาพ — แบบบัสแบ่งใช้แบนด์วิดท์ ส่วนสวิตช์ในแบบดาวมอบเส้นทางเฉพาะให้อุปกรณ์แต่ละเครื่อง
• ต้นทุน — แบบบัสประหยัดค่าสายเคเบิลกว่า แต่มีค่าใช้จ่ายจากช่วงหยุดให้บริการสูงกว่ามาก

ความแตกต่างสำคัญอยู่ที่วิธีแบ่งปันตัวกลาง ในแบบบัส อุปกรณ์ทุกเครื่องต้องแย่งใช้สายเคเบิลเส้นเดียว จึงเกิด การชนกัน (อุปกรณ์สองเครื่องส่งข้อมูลพร้อมกัน) ได้บ่อยและทำให้ระบบช้าลง แบบดาวที่ใช้สวิตช์ในปัจจุบันหลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้ โดยสวิตช์จัดเตรียมเส้นทางที่ปราศจากการชนกันให้แต่ละพอร์ต นี่เป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้การออกแบบแบบดาวร่วมกับสวิตช์กลายเป็นรูปแบบมาตรฐานสำหรับเครือข่ายที่เชื่อถือได้และรวดเร็ว

โทโพโลยีแบบดาวพบได้ทั่วไป ทั้งเราเตอร์ที่บ้าน ตู้รวมสายของสำนักงาน และชั้นวางในศูนย์ข้อมูลต่างก็ใช้รูปแบบนี้ ส่วนบัสแบบแท้จริงแทบหายไปจาก Ethernet สมัยใหม่แล้ว แม้แนวคิดของบัสยังคงอยู่ในระบบบางประเภท เช่น การเดินสายโทรทัศน์แบบเก่าและบัสควบคุมอุตสาหกรรมบางชนิด สำหรับการสอบ Network+ ให้จำไว้ว่าแบบดาวคือการออกแบบที่ใช้จริงและพบมากที่สุด ส่วนแบบบัสคือบรรพบุรุษจากอดีตที่ช่วยเตือนให้เห็นข้อควรระวัง

ลองนึกภาพโครงสร้างดาวเป็นล้อจักรยาน โดยสวิตช์คือดุมล้อ และซี่ล้อแต่ละซี่เชื่อมไปยังอุปกรณ์หนึ่งเครื่อง ส่วนนโครงสร้างบัสให้นึกถึงโถงทางเดินยาวที่มีประตูเรียงอยู่ตลอดทาง โดยเสียงตะโกนเพียงเสียงเดียวจะดังก้องไปทั่วโถง ล้อยังคงทำงานได้หากซี่ล้อซี่หนึ่งหัก แต่โถงทางเดินจะเงียบสนิทหากส่วนใดส่วนหนึ่งของโถงพัง ภาพเปรียบเทียบเหล่านี้ช่วยให้จดจำข้อแลกเปลี่ยนได้ง่ายเมื่อต้องทำข้อสอบภายใต้ความกดดัน

ทดสอบความเข้าใจของคุณเกี่ยวกับโครงสร้างดาวและโครงสร้างบัส

คุณได้เปรียบเทียบโครงสร้างเครือข่ายพื้นฐานที่สุดสองรูปแบบ โครงสร้างดาว เชื่อมต่ออุปกรณ์ทุกเครื่องเข้ากับสวิตช์ส่วนกลาง ช่วยแยกปัญหาและขยายระบบได้ง่าย แต่สวิตช์เป็นจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว โครงสร้างบัส ใช้สายแกนหลักร่วมกัน โดยมีตัวปิดปลายสายทั้งสองด้าน มีราคาถูก แต่หากสายขาดเพียงจุดเดียว เครือข่ายทั้งหมดจะล้มเหลว และจะทำงานช้าลงเมื่อมีภาระงานสูง ปัจจุบันโครงสร้างดาวแบบใช้สวิตช์เป็นมาตรฐาน ส่วนโครงสร้างบัสยังคงพบ בעיקרในฐานะตัวอย่างเพื่อการเรียนการสอน ต่อไปคุณจะได้สำรวจโครงสร้างวงแหวนและโครงสร้างตาข่าย