ฮับ (HUB) และสวิตช์ (Switches)

ฮับ (HUB)

ฮับทำหน้าที่เป็นตัวกลางสำหรับการเชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เครือข่ายอื่นๆเข้าด้วยกัน ลักษณะภายนอกของตัวฮับประกอบด้วยพอร์ต RJ-45 (ฮับบางรุ่นจะมีพอร์ตไฟเบอร์ด้วย) ซึ่งจะใช้เป็นจุดต่อสายสัญญาณไปยังแลนการ์ดของเครื่องคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อื่นๆบนระบบ ความเร็วการรับส่งข้อมูลของฮับมีตั้งแต่ 10 Mbps และ 100 Mbps ฮับขนาดเล็ก (Small HUB)ฮับขนาดเล็กจะมีจำนวนพอร์ต RJ-45 ประมาณ 4,5,8 ,12 และ 16 พอร์ตแล้วแต่รุ่น ฮับขนาดเล็กนี้เหมาะสำหรับใช้งานในระบบเครือข่ายขนาดเล็กที่มีเครือจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์ไม่มากประมาณ 3 -16 เครื่อง หากคุณกำลังเริ่มต้นสร้างระบบเครือข่ายขึ้นมาใช้งานโดยมีจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์น้อยๆ ผมขอแนะนำให้คุณใช้ฮับขนาดเล็กนี้แหล่ะเพราะประหยัดเงินดี

ฮับขนาดเล็กแบบ 8 และ 16 พอร์ต RJ-45

ฮับขนาดใหญ่ (Rack mount HUB)

ฮับขนาดใหญ่หรือเรียกอีกอย่างว่า "แร็คเม้าส์ฮับ " มีขนาดความกว้าง 19 นิ้ว สามารถนำไปติดตั้งในตู้แร็คขนาดมาตรฐานได้ จำนวนพอร์ต RJ-45 ก็มากขึ้น มีตั้งแต่ 12,16,24 ถึง 48 พอร์ต ฮับประเภทนี้เหมาะสำหรับใช้งานในระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ที่มีเครื่องคอมพิวเตอร์จำนวนมากประมาณ 12 เครื่องขึ้นไป ฮับขนาดใหญ่บางรุ่นจะมีพอร์ตไฟเบอร์ หรือมีสล๊อตใส่ไฟเบอร์มอดูล (Fiber Module) สำหรับใช้เชื่อมโยงอุปกรณ์ผ่านใยแก้วนำแสง

ฮับขนาดใหญ่แบบ 16 พอร์ต และ 24 พอร์ต RJ-45

ไฟเบอร์มอดูลแบบ ST และแบบ SC

ตู้ Rack ขนาดความกว้างมาตรฐาน 19 นิ้ว

การทำงานของ HUP

Hub เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่กระจายสัญญาณในระบบเครือข่ายประเภทเดียวกันเท่านั้น ไม่สามารถเชื่อมต่อต่าง Protocol ได้ เป็นอุปกรณ์ศูนย์กลางในการนำคอมพิวเตอร์มาเชื่อมต่อกัน ฮับ หรือ รีพีทเตอร์ (Hub, Repeater) เป็นอุปกรณ์ที่ทวน และขยายสัญญาณ เพื่อส่งต่อไปยังอุปกรณ์อื่น ให้ได้ระยะทางที่ยาวไกลขึ้น ไม่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลก่อนและหลัง การรับ-ส่ง และไม่มีการใช้ซอฟต์แวร์ใดๆ มาเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ชนิดนี้ การติดตั้งจึงทำได้ง่าย ข้อเสียคือ ความเร็วในการส่งข้อมูล จะเฉลี่ยลดลงเท่ากันทุกเครื่อง เมื่อมีคอมพิวเตอร์มาเชื่อมต่อมากขึ้นฮับ(HuB)เป็นอุปกรณ์รวมสายของ 10BASE T ซึ่งมีรูปร่าง (Topology) แบบดาว (Star) โดยการทํางานภายในเป็นแบบบัสนั่นเอง HUB ถูกใช้ในงาน LAN เกือบจะทุกที่มีการติดตั้งระบบนี้ ราคามีตั้งแต่หลักพันบาทจนถึงเป็นแสน ฉะนั้นการเลือกจึงขึ้นอยู่กับงบประมาณ และความคงทนของอุปกรณ์ HUB ที่ไม่ดีมักจะทํ าให้การสื่อสารกับเครื่องอื่นมีปัญหา หรือที่เรียกง่าย ๆ ว่า อาการ“ฮับแฮ้ง” ปัจจุบันเทคโนโลยีด้านนี้รุดหน้าไปมาก ฮับดี ๆ หลายตัวที่เป็น ฮับอัจฉริยะ IntelligenceHUB หรือ Smart HUB) ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อสามารถควบคุมดูแลระบบเครือข่าย โดยมี Network Management Module เช่น SNMP Module และสามารถใช้กับทคโนโลยีรุ่นใหม่ได้เสมอเพียงแต่ซื้อ Interface Card มาเปลี่ยนเท่านั้น

บ่อยครั้งที่ผมเคยได้ยินลูกค้าถามถึงลักษณะการทำงานของฮับ ผมก็ตอบกลับไปว่า "ฮับเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานแบบไม่คิดอะไรมาก รับข้อมูลอะไรเข้ามาก็ส่งข้อมูลนั้นแพร่กระจาย (Broadcast) ออกไปยังทุกๆพอร์ตโดยไม่รู้จุดหมายปลายทางของผู้รับว่าอยู่ที่ใด ผู้ส่งจะส่งข้อมูลผ่านฮับไปยังผู้รับแบบแชร์เส้นทางกันหรือที่เรียกว่าเป็นการแชร์แบนด์วิดท์ (Bandwidth) นั้นเอง " ผมขออธิบายด้วยรูปด้านล่างเพื่อทำให้คุณเห็นภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น โดยการจำลองการรับส่งข้อมูลบนระบบเครือข่ายที่เชื่อมโยงอุปกรณ์ต่างๆผ่านฮับ สมมุติว่า

PC1 ต้องการส่งข้อมูลไปยัง Server และ PC2 ต้องการส่งข้อมูลไปพิมพ์ยัง Network Printer
PC1 เริ่มส่งข้อมูลไปยัง Server ข้อมูลต่างๆที่ส่งออกมาจาก PC1 ถูกลำเลียงผ่านสายสัญญาณจนไปถึงฮับ

เมื่อฮับรับข้อมูลเข้ามาแล้วก็จะส่งข้อมูลเหล่านั้นแพร่กระจายออกไปยังทุกพอร์ตที่ตนเองมีอยู่ ข้อมูลถูกลำเลียงผ่าน สายสัญญาณไปยังอุปกรณ์ทุกๆตัว

Server ซึ่งเป็นเจ้าของข้อมูลก็จะได้รับข้อมูลที่ PC1 ส่งมาให้แล้วข้อมูลนำไปประมวลผล และในขณะเดียวกันนั้นอุปกรณ์ อื่นๆก็ได้รับข้อมูลนั้นด้วยเช่นกันแต่จะไม่นำข้อมูลไปประมวลผลเนื่องจากไม่ใช่ข้อมูลของตนเอง(ตรวจสอบจาก Mac Address ผู้รับใน Frame ข้อมูล)

ขั้นตอนการส่งข้อมูลจาก PC2 ไปพิมพ์ยัง Network Printer จะทำในลักษณะเดียวกัน PC1 (แต่ต้องรอให้ PC1 ส่งข้อมูล เสร็จสิ้นก่อน)

เมื่อฮับรับข้อมูลเข้ามาแล้วก็จะส่งข้อมูลเหล่านั้นแพร่กระจายออกไปยังทุกพอร์ตที่ตนเองมีอยู่ ข้อมูลถูกลำเลียงผ่าน สายสัญญาณไปยังอุปกรณ์ทุกๆตัว

Network Printer ซึ่งเป็นเจ้าของข้อมูลก็จะได้รับข้อมูลที่ PC2 ส่งมาให้ จากนั้นก็จะนำข้อมูลไปพิมพ์

Note:
การส่งข้อมูลของ PC1 และ PC2 จะต้องกระทำคนละเวลา ไม่สามารถส่งข้อมูลพร้อมกันในเวลาเดียวได้เสมือนกับว่าทั้งสองต้องอาศัยการแชร์เส้นทางสำหรับส่งข้อมูลไปยังผู้รับปลายทาง ดังนั้นระบบที่ใช้ฮับเป็นตัวกลางเชื่อมโยงอุปกรณ์ถ้ายิ่งมีเครื่อง
คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์มากเท่าไหร่ประสิทธิภาพของระบบก็จะยิ่งลดลงมาขึ้นเท่านั้น

การเลือกซื้อฮับ

ประการแรกคือจำนวนพอร์ตของฮับต้องมีเพียงพอสำหรับเชื่อมโยงอุปกรณ์ของคุณได้ทั้งหมด ยกตัวอย่างเช่นคุณมีเครื่องคอมพิวเตอร์จำนวน 5 เครื่อง คุณควรจะเลือกซื้อฮับที่มีจำนวนมากกว่า 5 พอร์ตขึ้นไปเช่นฮับ 8 พอร์ต หรือ 12 พอร์ต สาเหตุที่ควรซื้อฮับให้มีจำนวนพอร์ตมากว่าจำนวนอุปกรณ์ เนื่องจากพอร์ตที่เหลือคุณสามารถนำอุปกรณ์ใหม่มาเชื่อมโยงเพิ่มเติมได้ในอนาคตหรือหากเกิดกรณีพอร์ตที่ใช้งานเสีย คุณยังมีพอร์ตสำรองใช้ทดแทนได้อีก

ประการที่สองเรื่องความเร็วการรับส่งข้อมูลของฮับต้องสอดคล้องกับความเร็วการรับส่งข้อมูลของอุปกรณ์ เช่นอุปกรณ์ของคุณสามารถรับส่งข้อมูลได้ที่ความเร็ว 10 Mbps ฮับที่เลือกซื้อก็ต้องรองรับความเร็ว 10 Mbps หรือถ้าอุปกรณ์มีความเร็วรับส่งข้อมูลที่ 100 Mbps แน่นอนครับว่าฮับที่คุณเลือกซื้อก็จะต้องรองรับความเร็วที่ 100 Mbps ด้วยเช่นกัน

ประการที่สามหากระยะทางเชื่อมโยงอุปกรณ์ไกลเกินว่า 100 เมตร เช่น 400-2,000 เมตร คุณต้องหันมาใช้การเชื่อมโยงอุปกรณ์ด้วยสายใยแก้นำแสง ดังนั้นฮับที่คุณเลือกซื้อจะต้องมีพอร์ตไฟเบอร์ หรือ ไฟเบอร์มอดูล สำหรับรองรับการเชื่อมต่อสายใยแก้วนำแสง (อุปกรณ์ปลายทางก็ต้องมีพอร์ตไฟเบอร์ หรือ ไฟเบอร์มอดูลสำหรับเชื่อมโยงเช่นกัน)

Note:
หากคุณต้องการสร้างเครือข่ายที่อุปกรณ์ในระบบมีความเร็วรับส่งข้อมูล 10 Mbps และ 100 Mbps ทำงานร่วมกัน คุณจะต้องเลือกซื้อฮับแบบ Dual-Speed (10/100) สำหรับเชื่อมโยงอุปกรณ์ต่างๆเหล่านี้เข้าด้วยกัน

การใช้ Switched hub

1. การใช้งานเป็น Switches* ของ Hubเป็นการใช้ Switches เพื่อเชื่อมต่อ Workgroup Hub ต่างๆเข้าด้วยกัน ในรูปแบบ Collapsed Backbone โดยจะช่วยแก้ปัญหา การติดขัดบนเครือข่าย เนื่องจากมีการเชื่อมต่อบรรดา Workgroup Hub ต่างๆแบบพ่วงต่อกัน การใช้ Switches จะทำให้ บรรดา Hub ต่างๆนี้ต่างอยู่กันคนละ Collision Domain

2. การใช้ Switches* เป็น Switch of Serversเป็นการใช้ Switches เพื่อการเชื่อมต่อบรรดา Server ต่างๆ เข้าด้วยกัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ Server รูปแบบการเชื่อมต่อแบบนี้ ตัว Switches ควรมีความเร็วสูง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ ความเร็วของ Server ที่ใช้ ยิ่ง Server มีความเร็วเท่าใด ตัว Switches ก็ควรมีความเร็วมากเท่านั้น ยิ่งไปกว่านั้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานระหว่าง Server กับ Switches ตัวของ Switches ควรมีระบบ FAT Pipe และหรือ Port Trunking ซึ่งรายละเอียดจะได้กล่าวถึงในโอกาสต่อไป

3. ใช้ Switches* เพื่อเชื่อมต่อกับ Desk Top คอมพิวเตอร์ข้อพิจารณาการเลือกใช้ Switches เพื่อเชื่อมต่อกับ Desktop มีดังนี้


a1.จำนวนของ Port ที่ใช้จะต้องมีมากเพียงพอ

a2.สามารถขยายจำนวนของ Switch Port เพื่อรองรับจำนวนที่เพิ่มขึ้นของผู้ใช้งาน

a3.แต่ละ Port ของ Switches จะต้องสามารถรองรับความเร็วทั้งที่เป็นแบบ 10/100

a4.Switches จะต้องมี Aggregate Port Capacity ที่มากเพียงพอที่จะรองรับภาระหรือ Load ทั้งหมดจากคอมพิวเตอร์ต่างๆ a5.Switches นี้จะต้องสามารถบริหารจัดการได้โดยง่าย และสอดคล้องกับคอมพิวเตอร์ต่างๆที่นำมาเชื่อมต่อกับมัน

4. Switched Back Bone*เป็นรูปแบบการเชื่อมต่อเครือข่ายที่ประกอบด้วย Switching Hub ต่างๆเข้าด้วยกันด้วย Switching Hub ตัวหลักที่เรียกว่า Back Bone Switching Hub โดย Switching ตัวย่อยๆต่างๆนี้ เชื่อมต่อกับ Shared Workgroup Hub ต่างๆ อีกทีหนึ่ง Backbone Switching Hub นี้จะต้องมีอัตราความเร็วในการ Forwarding ข้อมูลอย่างน้อยต้อง 100,000 Packet ต่อวินาทีขึ้นไป อีกทั้งจะต้องสามารถทำงานที่ความเร็วมากกว่า Switching Hub ตัวย่อยๆ ถึง 10 เท่า เช่น หาก Switching Hub ย่อยทำงานที่ความเร็ว 10 Mbps หรือ 100 Mbps ดังนั้นตัว banckbone Switching Hub ควรมีความเร็ว 100 หรือ Gigabit เป็นอย่างน้อย และมีค่า Delay ที่ต่ำที่สุด โดยทั่วไป มักจะนำ Backbone Switching Hub เพื่อเชื่อมต่อบรรดา Switching Hub ย่อย ที่กระจายตามชั้นต่างๆ ในอาคารขนาดกลางและขนาดใหญ่ หรือเชื่อมต่อระหว่างอาคารต่างๆในรูปแบบที่เรียกว่า Campus Backbone ก็ได้ ลักษณะการเชื่อมต่อ Backbone Switches นี้ สามารถเป็นไปได้ทั้ง 2 รูปแบบได้แก่ การเชื่อมต่อในรูปแบบระดับชั้น หรือ Hierarchies และการเชื่อมต่อในลักษณะของ Star หรือ Collapsed Backbone การเชื่อมต่อทั้ง 2 รูปแบบนี้ ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย โดยสายที่เชื่อมต่อระหว่างกัน แบบ Backbone นี้ จะใช้สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) เป็นหลัก อัตราความเร็วอยู่ที่ 100 Mbps หรือ Gigabit เป็นหลัก นอกจากนี้ ยังสามารถใช้ระบบ ATM เป็น Backbone ได้อีกด้วย ส่วนระยะทางการเชื่อมต่อ มีตั้งแต่ 412 เมตร (100Base-FX) ไปจนถึง 4000 เมตร (Gigabit 1000Base-SX ที่ใช้สาย Single Mode เชื่อมต่อแบบ Full Duplex Mode) รวมทั้งระบบ ATM ที่ไม่กำหนดระยะทาง แต่จะต้องมีสถานีทวนสัญญาณ (Repeater) ทุกๆ 40 กิโลเมตร

5. Multiple Backbone Switch*รูปแบบการเชื่อมต่อนี้ เป็นการเชื่อมต่อ Collapsed Backbone หลายๆ Backbone เข้าด้วยกันเป็น เครือข่ายที่มีขนาดใหญ่ อาจใช้เพื่อเชื่อมต่ออาคารที่มี Backbone Switching หลายๆอาคารเข้าด้วยกัน โดยแต่ละอาคารที่เชื่อมต่อผ่านเครือข่าย Switching เช่นนี้ จะใช้สายใยแก้วนำแสงมาเชื่อมต่อกัน แบบ Full Duplex Mode และมีความเร็วอย่างน้อย 100 Mbps หรือ Gigabit 1000 Mbps ก็เป็นได้ นอกจากนั้นท่านอาจพิจารณาเลือกใช้ ATM เป็น Backbone ก็ได้ เพียงแต่ Switching Backbone Hub นี้จะต้องมี Interface สำหรับ ATM ส่วนระยะทางในการเชื่อมต่อ ระหว่าง Backbone Switching Hub มีตั้งแต่ 550 เมตร สำหรับระบบ Gigabit 1000Base-Sx ที่ใช้สาย Fiber Optic แบบ Multimode ไปจนถึง 4000 เมตรสำหรับ Gigabit Ethernet 1000Base-SX ที่ใช้สายใยแก้วนำแสงแบบ Single Mode ก็ได้ อนึ่ง การเชื่อมต่อในรูปแบบเช่นนี้ จะต้องคำนึงถึง ความน่าเชื่อถือ อีกทั้งจะต้องไม่เกิดปัญหาในเหตุการณ์ที่ชาวตะวันตก เรียกว่า Single Point of Failure หมายความว่า เมื่อใดที่สายเชื่อมต่อระหว่าง Backbone เกิดขาด การเชื่อมต่อระหว่าง Backbone จะขาดสะบั้น และงานอาจสะดุด ดังนั้น ดังนั้นจะต้องคำนึงถึง Redundancy ซึ่งท่านอาจต้องเชื่อมต่อโดยมีช่องการเชื่อมต่อสำรอง หรือ Backup Link ซึ่งช่องสำรองนี้ จะถูกเรียกใช้โดยอัตโนมัติ เมื่อใดที่เส้นทางการเชื่อมต่อหลักขาดออกจากกัน

6. Switches of Wiring Closet*รูปแบบการเชื่อมต่อแบบนี้ มีการใช้ Switches เพื่อการเชื่อมต่อกับตู้ชุมสายเพื่อการสื่อสาร ที่ติดตั้งตามอาคารต่างๆ โดยตู้ชุมสายนี้ ประกอบด้วย Switching Hub จำนวนหนึ่ง แทนที่จะวาง Switching Hub ย่อย กระจัดกระจายไปตามชั้นต่างๆ ก็นำมาติดตั้งไว้ที่ตู้แห่งนี้ แทน ซึ่งทำให้ง่ายต่อการดูแลรักษา โดย มีผู้ดูแลเครือข่ายนั่งประจำในห้องนี้ พร้อมด้วย Server หลัก ขององค์กร

ข้อดี
1.ราคาถูก
2.มีความเร็ว
3.ต่อใช้งานง่าย

ข้อเสีย
1.หากมีการส่งข้อมูลจะเป็นการ Broadcast ไปทุก port

2.ความปลอดภัยในการใช้งานต่ำ

การทำงานของ Switch

สวิตช์ หรือ บริดจ์ (Switch, Bridge) เป็นอุปกรณ์สำหรับเชื่อมต่อ เครือข่ายท้องถิ่น หรือ แลน (LAN) ประเภทเดียวกัน ใช้โพรโตคอลเดียวกัน สองวงเข้าด้วยกัน เช่น ใช้เชื่อมต่อ อีเธอร์เน็ตแลน (Ethernet LAN) หรือ โทเคนริงก์แลน (Token Ring LAN) ทั้งนี้ สวิตช์ หรือ บริดจ์ จะมีความสามารถในการเชื่อมต่อ ฮาร์ดแวร์ และตรวจสอบข้อผิดพลาด ของการส่งข้อมูลได้ด้วย ความเร็วในการส่งข้อมูล ก็มิได้ลดลง และติดตั้งง่าย


สวิตช์ มีหน้าที่ ดังนี้
1.ทำหน้าที่เหมือนฮับ(Hub) คือเป็นตัวกระจายสัญญาณ

2.ทำหน้าที่คล้ายกับบริดจ์มีตารางในการจดจำค่า Mac address ของการ์ดแลนด์

ข้อดี
1.ไม่ Broadcast สัญญาณไปทุก port

2.มีความเร็วเพิ่มขึ้น 10 Gbps

3.ราคาลดต่ำลง

4.ง่ายในการเชื่อมต่อ

ข้อเสีย
1.ถ้าสวิตช์ที่สามารถเข้าไปบริหารจัดการได้ ต้องมีการเรียนรู้เพิ่มขึ้น

สวิตชิง (switching) เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนามาเพื่อให้รับส่งข้อมูลระหว่างสถานีได้เร็วยิ่งขึ้น การคัดเลือกชุดข้อมูลที่ส่งมาและส่งต่อไปยังสถานีปลายทางจะกระทำที่ชุมสายกลางที่เรียกว่า สวิตชิง ดังนั้นรูปแบบของเครือข่ายจึงมีลักษณะเป็นรูปดาว
อีเธอร์เน็ตสวิตช์เป็นการสลับสายสัญญาณในเครือข่าย โดยรูปแบบสัญญาณเป็นแบบอีเธอร์เน็ต การสวิตชิงนี้ แตกต่างจากแบบฮับ เพราะแบบฮับมีโครงสร้างเหมือนเป็นจุดร่วมของสายสัญญาณที่จะต่อกระจายไปยังทุกสาย แต่สวิตชิงจะเลือกการสลับสัญญาณมีความเป็นอิสระต่อกันมาก ทำให้การรับส่งสัญญาณไม่มีปัญญาหาเรื่องการชนกันของข้อมูล อีเธอร์เน็ตสวิตชิงยังใช้มาตรฐานความเร็วเหมือนกับอีเธอร์เน็ตธรรมดา คือความเร็วในการรับส่งสัญญาณตั้งแต่ 10,100 และ 1,000 ล้านบิตต่อวินาที เอทีเอ็มสวิตช์เป็นอุปกรณ์การสลับสารสัญญาณในการรับส่งข้อมูลที่มีการรับส่งกันเป็นชุดๆ ข้อมูลแต่ละชุดเรียกว่า เซล มีขนาดจำกัด การสวิตชิงแบบเอทีเอ็มทำให้ข้อมูลจากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่งดำเนินไปอย่างรวดเร็ว การที่เอทีเอ็มสวิตช์มีความเร็วในการสลับสัญญาณสูง จึงสามารถประยุกต์งานสมัยใหม่หลายอย่างที่ต้องการความเร็วสูง เช่น การเชื่อมโยงสื่อสารแบบหลายสื่อที่รวมทั้งข้อความ รูปภาพ เสียงและวีดีทัศน์