3การเชื่อมโยงระหว่างเครือข่าย

การเชื่อมโยงระหว่างเครือข่าย

 จากจุดเริ่มต้นในอดีต การเชื่อมโยงวงจรสื่อสารใช้เจ้าหน้าที่สลับสาย ต่อมาใช้อุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้าที่เรียกว่ารีเลย์ และในที่สุดก็เป็นวงจรอัตโนมัติทางอิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสารในยุคต้นจึงเน้นเรื่องการสื่อสารด้วยเสียงเป็นหลัก

 ต่อมาเกิดแนวคิดที่จะสร้างกลไกที่เพิ่มประสิทธิภาพในระหว่างสื่อสาร การสื่อสารแบบแพ็กเก็ตได้รับการพัฒนา โดยทำการแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปสัญญาณดิจิตอล แล้วส่งรวมเป็นกลุ่ม ๆ เรียกว่าแพ็กเก็จ แนวคิดในเรื่องการสลับสายที่ใช้ในชุมสายโทรศัพท์จึงเปลี่ยนมาเป็นการสลับแพ็กเก็ต หรือที่เรียกว่า แพ็กเก็ตสวิตชิ่ง

 เครือข่ายสื่อสารทั้งแลน (LAN) และแวน (WAN) ใช้หลักการของแพ็กเก็ตทั้งสิ้น แต่บางครั้งมีการกำหนดขนาดของแพ็กเก็ตคงที่และเรียกเซล (Cell) หรือบางระบบมีวิธีการเฉพาะของตัวเองและเรียกกลุ่มข้อมูลเล็ก ๆ นี้ว่า เฟรม (Frame)

 แพ็กเก็ต เซล หรือเฟรม ก็หมายถึงกลุ่มข้อมูลกลุ่มหนึ่งที่มีการกำหนดตำแหน่งแอดเดรสต้นทางและปลายทาง เพื่อให้อุปกรณ์สวิตชิ่ง ดำเนินการแยกแยะและจัดส่งไปยังเส้นทางที่ถูกต้อง

 เครือข่ายแลนจึงมีหลายมาตรฐาน แต่ละมาตรฐานมีข้อกำหนดเฉพาะที่จะบ่งบอกลักษณะของรูปแบบของข้อมูล บอกคุณสมบัติทางการเชื่อมโยงต่าง ๆ ข้อกำหนดเหล่านี้ผู้ผลิตและผู้พัฒนาจะต้องสร้างให้ใช้งานร่วมกันได้ เพื่อว่าการสื่อสารระหว่างกันจะได้ไม่มีปัญหา เครือข่ายแลนจึงมีเส้นทางการพัฒนามากมายหลากหลายรูปแบบ เช่น

 อีเทอร์เน็ต เป็นเครือข่ายแลนที่รู้จักกันดี แพ็กเก็ตข้อมูลที่รับส่งผ่านไปยังตัวนำร่วมกัน ทุกแพ็กเก็ตมีแอดเดรส อุปกรณ์รับจึงเลือกรับได้ถูกต้อง

 โทเกนริง เป็นการเชื่อมโยงอุปกรณ์รับส่งแพ็กเก็ตข้อมูลเข้าด้วยกันเป็นรูปวงแหวน ข้อมูลแพ็กเก็ตจะส่งจากตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง วนกันไป โดยมีแอดเดรสกำหนด ทุกตัวจะตรวจสอบถ้าเป็นแอดเดรสของตนจะรับข้อมูลไป

 FDDI ก็เป็นแลนอีกประเภทหนึ่งที่มีการรับส่งแพ็กเก็ตข้อมูลเป็นรูปวงแหวน แต่ส่งผ่านตัวกลางเส้นใยแก้วนำแสง

 เอทีเอ็ม เป็นระบบที่ใช้แพ็กเก็ตข้อมูลขนาดคงที่และเรียกว่า เซล ทุกเซลจะมีแอดเดรส เอทีเอ็มจึงเป็นสวิตซ์ความเร็วสูงที่เลือกกำหนดเส้นทางให้ข้อมูลแต่ละเซล

 สำหรับเครือข่ายแวน ก็คือการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ระยะไกล หรืออาจจะเชื่อมเครือข่ายแลนหลาย ๆ เครือข่ายเข้าด้วยกัน เครือข่ายแวนจึงเป็นเครือข่ายในรูปแบบที่ต้องส่งข้อมูลเป็นแพ็กเก็ตเช่นกัน มาตรฐานบนเครือข่ายแวนจึงมีได้หลายรูปแบบขึ้นกับลักษณะการเชื่อมต่อ เช่น

 การเชื่อมแบบจุดต่อจุด (point to point) เป็นการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์สองตัว หรืออุปกรณ์กับเครือข่าย หรือระหว่างเครือข่ายกับเครือข่ายที่ใช้ระยะทางไกล

 X.25 เป็นเครือข่ายแบบแพ็กเก็ตที่ทำให้ข้อมูลแต่ละแพ็กเก็ตสามารถเดินทางจากต้นทางไปยังปลายทางได้ มีข้อกำหนดในการตรวจสอบข้อมูลเฉพาะเพื่อความมั่นใจในการรับส่ง

 เฟรมรีเลย์ เป็นการรับส่งข้อมูลเป็นเฟรม เพื่อรองรับการประยุกต์ใช้งานที่ต้องการลดการหน่วงเวลาในอุปกรณ์สวิตชิ่งลง เฟรมรีเลย์จึงเป็นฐานให้เกิดการเชื่อมโยงอุปกรณ์ และเครือข่ายแลนในระยะไกลได้

 ทั้งเครือข่ายแลนและแวนยังมีมาตรฐานอื่น ๆ ได้อีกมากมาย แต่ที่กล่าวมานี้เป็นเครือข่ายที่มีผู้นิยมใช้กันมาก มีการพัฒนาอุปกรณ์เชื่อมโยงต่าง ๆ เข้ามาสนับสนุน เมื่อมีผู้พัฒนามากขึ้นจึงทำให้มีการปรับปรุงให้ดีขึ้น และอุปกรณ์เชื่อมโยงต่าง ๆ ก็มีแนวโน้มในเรื่องราคาถูกลง

 การที่เครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้รับการนำมาใช้อย่างกว้างขวาง และมีมากมายหลายมาตรฐาน ก็เพราะทุกมาตรฐานสามารถเชื่อมโยงเข้าหากันและใช้งานร่วมกันได้ การเชื่อมโยงระหว่างเครือข่ายจึงกระทำได้ทั้งระหว่างแลนกับแลนด้วยกัน หรือแลนกับแวน หรือแม้แต่แวนกับแลน

 มาตรฐานที่กำหนดสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์จึงครอบคลุมตั้งแต่เรื่องราวทางด้านฟิสิคัล รูปแบบของแพ็กเก็ต ลักษณะสัญญาณทางไฟฟ้า วิธีการรับส่งหรือที่เรียกว่าโปรโตคอล ตลอดจนซอฟต์แวร์ที่ใช้ในการควบคุมและตรวจสอบการทำงาน โดยแบ่งชั้นของมาตรฐานออกเป็นหลายระดับ ดังที่เราได้เคยได้ยินได้ฟังว่า ระดับชั้นทางการสื่อสารแบบมาตรฐาน ISO มีถึง 7 ระดับ

 ข้อกำหนดแต่ละระดับเป็นแนวคิดที่แบ่งแยกการทำงานออกจากกันอย่างชัดเจน เช่นระดับล่างสุดคือ ระดับการเชื่อมโยงทางฟิสิคัล คือรูปร่าง หัวต่อ สายสัญญาณ และลักษณะสัญญาณ ระดับต่อ ๆ มาเป็นนิยามการกำหนดรูปแบบข้อมูล การตรวจสอบ การเชื่อมโยง และการประยุกต์ใช้งาน

 การเชื่อมต่อเครือข่ายเข้าด้วยกันจึงต้องเกี่ยวข้องกับมาตรฐาน เพราะเราจะต้องเริ่มจากรูปลักษณะทางฟิสิคัล หรือหัวต่อ แจ็ก ปลั๊ก สายสัญญาณ การ์ดเชื่อมโยง ตลอดจนถึงรูปแบบของสัญญาณและโปรโตคอลในการรับส่ง

 หากเชื่อมโยงเครือข่ายมาตรฐานเดียวกันเข้าด้วยกันภายในเครือข่ายเดียวกันก็ไม่มีปัญหาใด เช่น ในเครือข่ายอีเทอร์เน็ต ถ้าเราต้องการเพิ่มสถานีงาน ก็เพียงแต่หาการ์ดเชื่อมโยงแบบอีเทอร์เน็ต หาสายสัญญาณ และเชื่อมต่อเข้าไปยังเครือข่ายที่มีจุดให้เชื่อมต่อได้

 แต่หากเชื่อมต่อเครือข่ายกับเครือข่ายเข้าด้วยกัน เช่น แลนกับแลน ถึงแม้จะเป็นเครือข่ายมาตรฐานเดียวกันก็ต้องมีอุปกรณ์และวิธีการ เช่น มีเครือข่ายอีเทอร์เน็ตสองเครือข่าย และต้องการเชื่อมเข้าหากัน ก็ต้องมีอุปกรณ์เชื่อมต่อที่เรียกว่าบริดจ์ (Bridge) หรือเราเตอร์ (Router) เป็นตัวเชื่อม หากไม่ได้อุปกรณ์ดังกล่าว การเชื่อมต่อจะเสมือนเป็นการสร้างเครือข่ายเดียวมิใช่สองเครือข่ายเชื่อมเข้าหากัน

 ถ้านำเครือข่าย เช่น อีเทอร์เน็ต เชื่อมกับเครือข่ายที่มีมาตรฐานอื่น เช่น เอทีเอ็ม FDDI โทเกนริง ในกรณีนี้ไม่สามารถเชื่อมโดยตรงเพื่อรวมเป็นเครือข่ายเดียวแบบอีเทอร์เน็ต แต่จะเชื่อมได้โดยมีอุปกรณ์จำพวก บริดจ์ เราเตอร์ หรือสวิตซ์ อุปกรณ์เหล่านี้ทำหน้าที่เสมือนเป็นตัวกลางในการเปลี่ยนแปลงมาตรฐานด้านหนึ่งให้เป็นมาตรฐานอีกข้างหนึ่งกลับไปมาได้ ทั้งนี้เพราะหากพิจารณาตั้งแต่รูปร่างทางฟิสิคัลเช่น หัวต่อ แจ็ก ปลั๊ก แล้วก็จะมีลักษณะต่างกัน รูปแบบของแพ็กเก็ตก็ต่างกัน หรือแม้แต่วิธีการในการรับส่งสัญญาณ การตรวจสอบสัญญาณก็ต่างกัน อุปกรณ์เชื่อมโยงเหล่านี้จึงมีความจำเป็น

 ครั้นเมื่อนำเครือข่ายมาเชื่อมต่อกันด้วยระยะทางไกล จำเป็นต้องนำเอาหลักการทางแวนมาใช้ เช่นเชื่อมเครือข่ายย่อยสองเครือข่ายเข้าด้วยกัน โดยมีลักษณะเป็นแบบจุดต่อจุด (point to point) หรือเชื่อมผ่านเครือข่ายแวนในลักษณะมีเครือข่ายย่อยหลาย ๆ เครือข่ายเชื่อมเข้าหากัน

 การเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายแลนผ่านเครือข่ายแวนก็จำเป็นต้องมีอุปกรณ์เชื่อมต่อเช่นกัน ทั้งนี้เพราะเครือข่ายแลนใช้มาตรฐานหนึ่ง เมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายแวนก็ใช้อีก มาตรฐานหนึ่ง อุปกรณ์เชื่อมต่อในลักษณะนี้จึงต้องแปลงมาตรฐานระหว่างกัน ซึ่งก็ต้องใช้ เราเตอร์ สวิตซ์ หรือ อุปกรณ์จำพวกเกตเวย์สำหรับการเชื่อมโยง

 บริดจ์ เราเตอร์ สวิตซ์ หรืออุปกรณ์เกตเวย์ จึงเป็นอุปกรณ์ที่มีประตูทางเข้าออกของสัญญาณหลาย ๆ ทาง แต่ละทางจะเชื่อมกับมาตรฐานใดมาตรฐานหนึ่ง หน้าที่ของอุปกรณ์นี้จึงเป็นตัวเลือกเส้นทางตามแอดเดรสที่ปรากฎในแพ็กเก็ต และยังแปลงมาตรฐานเพื่อส่งต่อตามเส้นทางที่จะต้องส่งไป

 การรับส่งสัญญาณระหว่างมาตรฐานหนึ่งไปยังอีกมาตรฐานหนึ่ง จึงต้องมีซอฟต์แวร์ควบคุม อุปกรณ์เชื่อมโยงเครือข่ายเหล่านี้ได้รับการพัฒนาไปมาก และมีแนวโน้มที่พัฒนาให้ก้าวหน้ายิ่ง ๆ ขึ้นไป โดยเฉพาะการประยุกต์เพื่อให้ทุกเครือข่ายเชื่อมโยงถึงกัน ดังเช่นที่เห็นในเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในปัจจุบัน

 การใช้งานผ่านเครือข่ายที่เชื่อมโยงกันหลากหลายมาตรฐาน ต้องกระทำเพื่อให้ผู้ใช้มีความรู้สึกเสมือนเป็นเครือข่ายเดียว เช่น ขณะใช้อินเทอร์เน็ต เครือข่ายที่เชื่อมโยงกันทั่วโลกใช้ทุกมาตรฐานที่พัฒนาขึ้น แต่ผู้ใช้จะไม่ทราบเลยว่า ขณะเรียกข้อมูลนั้น ข้อมูลวิ่งผ่านมาผ่านอุปกรณ์แปลงมาตรฐานใดบ้าง และผ่านมาในเส้นทางใด

 การเชื่อมโยงระหว่างเครือข่ายจึงทำให้ขนาดของเครือข่ายใหญ่โตขึ้น จนครอบคลุมการใช้งานของคนทั้งโลกได้ ดังเช่น อินเทอร์เน็ต