โทโพโลยีเครือข่าย

รูปแบบสามัญ

รูปแบบที่พบบ่อยคือ:

• เครือข่ายแบบบัส: ทุกโหนดจะถูกเชื่อมต่อกับสื่อกลางไปตลอดทั้งตัวสื่อนี้ รูปแบบนี้ใช้ในต้นฉบับอีเธอร์เน็ตที่เรียกว่า 10BASE5 และ 10Base2

• เครือข่ายรูปดาว: ทุกโหนดจะเชื่อมต่อกับโหนดกลางพิเศษ รูปแบบนี้พบโดยทั่วไปใน LAN ไร้สายที่ลูกค้าแต่ละรายเชื่อมต่อแบบไร้สายกับจุดการเข้าถึง (Wireless access point)

• เครือข่ายวงแหวน: แต่ละโหนดมีการเชื่อมต่อไปยังโหนดข้างเคียงด้านซ้ายและด้านขวา เพื่อที่ว่าทุกโหนดมีการเชื่อมต่อและแต่ละโหนดสามารถเข้าถึงโหนดอื่น โดยเข้าหาทางโหนดด้านซ้ายหรือโหนดด้านขวาก็ได้ ไฟเบอร์การเชื่อมต่อข้อมูลแบบกระจาย (Fiber Distributed Data Interface หรือ FDDI) ใช้โทโพโลยีแบบนี้

• เครือข่ายตาข่าย: แต่ละโหนดจะเชื่อมต่อกับโหนดอื่นๆได้เกือบทั้งหมดในลักษณะที่มีอยู่อย่างน้อยหนึ่งเส้นทางไปยังโหนดใดๆ แต่อาจต้องผ่านโหนดอื่นไป

• เครือข่ายที่เชื่อมต่ออย่างเต็มที่: ในแต่ละโหนดจะเชื่อมต่อกับทุกโหนดอื่น ๆ ในเครือข่าย

• ต้นไม้: ในกรณีนี้โหนดทั้งหมดมีการจัดลำดับชั้น

เครือข่ายซ้อนทับ

เครือข่ายซ้อนทับเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์เสมือนที่ถูกสร้างขึ้นทับบนเครือข่ายอื่น โหนดในเครือข่ายซ้อนทับจะถูกลิงค์เข้าด้วยกันแบบเสมือนหรือแบบลอจิก ที่ซึ่งแต่ละลิงค์จะสอดคล้องกับเส้นทางในเครือข่ายหลักด้านล่าง ที่อาจจะผ่านการลิงค์ทางกายภาพหลายลิงค์ โทโพโลยีของเครือข่ายซ้อนทับอาจ (และมักจะ) แตกต่างจากของเครือข่ายด้านล่าง

ขอบเขตของเครือข่าย

อินทราเน็ตและเอ็กซ์ทราเน็ต

อินทราเน็ต เป็นชุดของเครือข่ายที่อยู่ภายใต้การควบคุมของหน่วยการบริหารเดียว อินทราเน็ตใช้โปรโตคอล IP และเครื่องมือที่เป็น IP-based 

เอ็กซ์ทราเน็ต เป็นเครือข่ายที่ยังอยู่ภายใต้การควบคุมของผู้ดูแลระบบขององค์กรเดียว แต่สนับสนุนการเชื่อมต่อที่จำกัดเฉพาะเครือข่ายภายนอกที่เฉพาะเจาะจง 

Internetwork

Internetwork คือการเชื่อมต่อของหลายเครือข่ายคอมพิวเตอร์ผ่านทางเทคโนโลยีการกำหนดเส้นทางร่วมกันโดยใช้เราต์เตอร์

อินเทอร์เน็ต

อินเทอร์เน็ตเป็นตัวอย่างที่ใหญ่ที่สุดของ Internetwork มันเป็นระบบที่เชื่อมต่อกันทั่วโลกของภาครัฐ, นักวิชาการ, องค์กรของรัฐและเอกชน, และเครือข่ายคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล มันขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีระบบเครือข่ายของ Internet Protocol สวีท ซึ่งสืบทอดมาจากโครงการวิจัยขั้นสูงของหน่วยงานเครือข่าย (ARPANET) พัฒนาโดย DARPA ของกระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกา อินเทอร์เน็ตยังเป็นแกนนำการสื่อสารพื้นฐานเวิลด์ไวด์เว็บ (WWW)

โพรโทคอลการสื่อสาร

คือชุดของกฎหรือข้อกำหนดต่างๆสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลในเครือข่าย ในโพรโทคอลสแต็ค (ระดับชั้นของโพรโทคอล ดูแบบจำลองโอเอสไอ) แต่ละโพรโทคอลยกระดับการให้บริการของโพรโทตคลที่อยู่ในชั้นล่าง ตัวอย่างที่สำคัญในโพรโทคอลสแต็คได้แก่ HTTP ที่ทำงานบน TCP over IP ผ่านข้อกำหนด IEEE 802.11 (TCP และ IP ที่เป็นสมาชิกของชุดโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต. IEEE 802.11 เป็นสมาชิกของชุดอีเธอร์เน็ตโพรโทคอล.) สแต็คนี้จะถูกใช้ระหว่างเราต์เตอร์ไร้สายกับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของผู้ใช้ตามบ้านเมื่อผู้ใช้จะท่องเว็บ มีโพรโทคอลการสื่อสารมากมาย บางส่วนได้อธิบายไว้ด้านล่างนี้

อีเธอร์เน็ต

อีเธอร์เน็ตเป็นครอบครัวของโพรโทคอลที่ใช้ในระบบ LAN, ตามที่อธิบายอยู่ในชุดของมาตรฐานที่เรียกว่า IEEE 802 เผยแพร่โดยสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งมีวิธีการ addressing แบบ flat และจะดำเนินการส่วนใหญ่ที่ระดับ 1 และ 2 ของแบบจำลอง OSI. สำหรับผู้ใช้ที่บ้านในวันนี้ สมาชิกส่วนใหญ่ของครอบครัวของโปรโตคอลที่รู้จักกันดีนี้คือ IEEE 802.11 หรือที่เรียกว่า Wireless LAN (WLAN). IEEE 802 โพรโทคอลชุดสมบูรณ์จัดให้มีความหลากหลายของความสามารถเครือข่าย 

Internet protocol suite

อินเทอร์เน็ตโปรโตคอลสวืท, หรือที่เรียกว่า TCP / IP, เป็นรากฐานของระบบการเชื่อมโยงเครือข่ายที่ทันสมัย ทำให้มีการเชื่อมต่อแบบ connection-less เช่นเดียวกับ connection-oriented ผ่านเครือข่ายที่ไม่น่าเชื่อถือโดยการส่งดาต้าแกรม(ข้อมูลที่ถูกแบ่งเป็นชิ้นเล็กๆ)ที่เลเยอร์โปรโตคอลอินเทอร์เน็ต (IP) ที่แกนกลางของมัน

SONET/SDH

Synchronous optical networking (SONET) และ Synchronous Digital Hierarchy (SDH) เป็นโพรโทคอลมาตรฐานสำหรับการ multiplexing ที่ทำการถ่ายโอนกระแสบิตดิจิตอลที่หลากหลายผ่านใยแก้วนำแสง

Asynchronous Transfer Mode

เป็นเทคนิคการ switching สำหรับเครือข่ายการสื่อสารโทรคมนาคม ที่ใช้ asynchronous time-division multiplexing ATM จะเข้ารหัสข้อมูลที่เป็นเซลล์ขนาดเล็กคงที่ วิธีนี้จะแตกต่างจากโพรโทคอลอื่น ๆ 

ชนิดและอุปกรณ์ของเครือข่าย

ชนิดของเครือข่าย

ระบบเครือข่ายจะถูกแบ่งออกตามขนาดของเครือข่าย ซึ่งปัจจุบันเครือข่ายที่รู้จักกันดีมีอยู่ 6 แบบ ได้แก่

• เครือข่ายภายใน หรือ แลน (Local Area Network: LAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการ เชื่อมโยงกันในพื้นที่ใกล้เคียงกัน เช่นอยู่ในห้อง หรือภายในอาคารเดียวกัน

• เครือข่ายวงกว้าง หรือ แวน (Wide Area Network: WAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการ เชื่อมโยงกัน ในระยะทางที่ห่างไกล อาจจะเป็น กิโลเมตร หรือ หลาย ๆ กิโลเมตร

• เครือข่ายงานบริเวณนครหลวง หรือ แมน (Metropolitan area network : MAN)

• เครือข่ายของการติดต่อระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์ หรือ แคน (Controller area network) : CAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ติดต่อกันระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์ (Micro Controller unit: MCU)

• เครือข่ายส่วนบุคคล หรือ แพน (Personal area network) : PAN) เป็นเครือข่ายระหว่างอุปกรณ์เคลื่อนที่ส่วนบุคคล เช่น โน้ตบุ๊ก มือถือ อาจมีสายหรือไร้สายก็ได้

• เครือข่ายข้อมูล หรือ แซน (Storage area network) : SAN) เป็นเครือข่าย (หรือเครือข่ายย่อย) 

อุปกรณ์ของเครือข่าย

• เซิร์ฟเวอร์ (Server) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า เครื่องแม่ข่าย เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์หลักในเครือข่าย ที่ทำหน้าที่จัดเก็บและให้บริการไฟล์ข้อมูลและทรัพยากรอื่นๆ

• ไคลเอนต์ (Client) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า เครื่องลูกข่าย เป็นคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายที่ร้องขอ บริการและเข้าถึงไฟล์ข้อมูลที่จัดเก็บในเซิร์ฟเวอร์ 

• ฮับ (HUB) หรือ เรียก รีพีตเตอร์ (Repeater) คืออุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อกลุ่มคอมพิวเตอร์ ฮับ มีหน้าที่รับส่งเฟรมข้อมูลทุกเฟรมที่ได้รับจากพอร์ตใดพอร์ตหนึ่ง ไปยังพอร์ตที่เหลือ 

• เนทเวิร์ค สวิตช์ (Switch) คืออุปกรณ์เครือข่ายที่ทำหน้าที่ในเลเยอร์ที่ 2 และทำหน้าที่ส่งข้อมูลที่ได้รับมาจากพอร์ตหนึ่งไปยังพอร์ตเฉพาะที่เป็นปลายทางเท่านั้น และทำให้คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับพอร์ตที่เหลือส่งข้อมูลถึงกันในเวลาเดียวกัน 

• เราต์เตอร์ (Router)เป็นอุปรณ์ที่ทำหน้าที่ในเลเยอร์ที่ 3 เราท์เตอร์จะอ่านที่อยู่ (Address) ของสถานีปลายทางที่ส่วนหัว (Header) ข้อแพ็กเก็ตข้อมูล เพื่อที่จะกำหนดและส่งแพ็กเก็ตต่อไป เราท์เตอร์จะมีตัวจัดเส้นทางในแพ็กเก็ต เรียกว่า เราติ้งเทเบิ้ล (Routing Table) 

• บริดจ์ (Bridge) เป็นอุปกรณ์ที่มักจะใช้ในการเชื่อมต่อวงแลน (LAN Segments) เข้าด้วยกัน ทำให้สามารถขยายขอบเขตของ LAN ออกไปได้เรื่อยๆ โดยที่ประสิทธิภาพรวมของระบบ ไม่ลดลงมากนัก 

เกตเวย์ (Gateway) เป็นอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่เชื่อมต่อเครือข่ายต่างประเภทเข้าด้วยกัน เช่น การใช้เกตเวย์ในการเชื่อมต่อเครือข่าย ที่เป็นคอมพิวเตอร์ประเภทพีซี (PC) เข้ากับคอมพิวเตอร์ประเภทแมคอินทอช (MAC) เป็นต้น

การเชื่อมโยงเครือข่าย

การเชื่อมโยงเครือข่าย

สื่อกลางการสื่อสารที่ใช้ในการเชื่อมโยงอุปกรณ์เพื่อสร้างเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยสายเคเบิลไฟฟ้า (HomePNA, สายไฟฟ้าสื่อสาร, G.hn), ใยแก้วนำแสง และคลื่นวิทยุ (เครือข่ายไร้สาย) 
เทคโนโลยีแบบใช้สาย

รูปแสดงสาย UTP

สายคู่บิดเป็นสื่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมทั้งหมด สายคู่บิดประกอบด้วยกลุ่มของสายทองแดงหุ้มฉนวนที่มีการบิดเป็นคู่ๆ สายโทรศัพท์ธรรมดาที่ใช้ภายในบ้านทั่วไปประกอบด้วยสายทองแดงหุ้มฉนวนเพียงสองสายบิดเป็นคู่ สายเคเบิลเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (แบบใช้สายอีเธอร์เน็ตตามที่กำหนดโดยมาตรฐาน IEEE 802.3) 

รูปแสดง STP จะเห็น sheath ที่เป็นตัวนำป้องกันอยู่รอบนอก

สายโคแอคเชียล
ถูกใช้อย่างแพร่หลายสำหรับระบบเคเบิลทีวี, ในอาคารสำนักงานและสถานที่ทำงานอื่นๆ ในเครือข่ายท้องถิ่น สายโคแอคประกอบด้วยลวดทองแดงหรืออะลูมิเนียมเส้นเดี่ยวที่ล้อมรอบด้วยชั้นฉนวน (โดยปกติจะเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นกับไดอิเล็กทริกคงที่สูง) 

รูปแสดงสายโคแอคเชียล

ใยแก้วนำแสง เป็นแก้วไฟเบอร์ จะใช้พัลส์ของแสงในการส่งข้อมูล ข้อดีบางประการของเส้นใยแสงที่เหนือกว่าสายโลหะก็คือมีการสูญเสียในการส่งน้อยและมีอิสรภาพจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีความเร็วในการส่งรวดเร็วมากถึงล้านล้านบิตต่อวินาที เทคโนโลยีไร้สาย

ดาวเทียมสื่อสาร - การสื่อสารดาวเทียมผ่านทางคลื่นวิทยุไมโครเวฟที่ไม่ได้เบี่ยงเบนโดยชั้นบรรยากาศของโลก ดาวเทียมจะถูกส่งไปประจำการในอวกาศ ที่มักจะอยู่ในวงโคจร geosynchronous ที่ 35,400 กิโลเมตร (22,000 ไมล์) 

ระบบเซลลูลาร์และ PCS ใช้เทคโนโลยีการสื่อสารวิทยุหลายเทคโนโลยี ระบบแบ่งภูมิภาคที่ครอบคลุมออกเป็นพื้นที่ทางภูมิศาสตร์หลายพื้นที่ แต่ละพื้นที่มีเครื่องส่งหรืออุปกรณ์เสาอากาศถ่ายทอดสัญญาณวิทยุพลังงานต่ำเพื่อถ่ายทอดสัญญาณเรียกจากพื้นที่หนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่งข้างหน้า

เทคโนโลยีวิทยุและการแพร่กระจายสเปกตรัม - เครือข่ายท้องถิ่นไร้สายจะใช้เทคโนโลยีวิทยุความถี่สูงคล้ายกับโทรศัพท์มือถือดิจิทัลและเทคโนโลยีวิทยุความถี่ต่ำ. LAN ไร้สายใช้เทคโนโลยีการแพร่กระจายคลื่นความถี่เพื่อการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์หลายชนิดในพื้นที่จำกัด. IEEE 802.11 กำหนดคุณสมบัติทั่วไปของเทคโนโลยีคลื่นวิทยุไร้สายมาตรฐานเปิดที่รู้จักกันคือ Wifi

การสื่อสารอินฟราเรด สามารถส่งสัญญาณระยะทางสั้นๆมักไม่เกิน 10 เมตร ในหลายกรณีส่วนใหญ่ การส่งแสงจะใช้แบบเส้นสายตา ซึ่งจำกัดตำแหน่งการติดตั้งของอุปกรณ์การสื่อสาร

เครือข่ายทั่วโลก (global area network หรือ GAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้สำหรับการสนับสนุนการใช้งานมือถือข้ามหลายๆ LAN ไร้สาย หรือในพื้นที่ที่ดาวเทียมครอบคลุมถึง ฯลฯ