Switching
คุณลักษณะการทำงานของ Switching Hub
Switching Hub ที่มีจำหน่ายอยู่ในท้องตลาดปัจจุบัน มีทั้งแบบ Layer 2 และ Layer 3 ขณะที่ยังมีผู้ผลิตบางรายที่ประกาศว่า Switching Hub ของตนสามารถทำงานตั้งแต่ Layer 2 ไปจนถึง Layer 7 ทีเดียว คำถามมีอยู่ว่า Layer 2 และ Layer 3 Switching คืออะไร และมีความแตกต่างกันอย่างไรบ้าง? คำตอบคือ Layer 2 Switching ทำงานบนมาตรฐาน ในระดับ Layer 2 ของ OSI Model ซึ่งในระดับชั้นหรือ Layer ที่ 2 นี้ มาตรฐาน OSI ได้กำหนดให้ Station ที่ทำงานบนเครือข่าย เมื่อต้องการติดต่อกัน จะต้องอ้างที่อยู่ (Address) ของกันและกัน Address นี้เรียกว่า MAC (Media Access Control) Address ซึ่ง MAC Address นี้ บางครั้งจะเรียกว่า Physical Address หรือ Ethernet Address เป็น Address ที่มากับอุปกรณ์ ที่ใช้ อินเตอร์เฟสกับเครือข่าย เช่น LAN Card เป็นต้น
การทำงานของ Layer 2 Switching Hub จะเหมือนกับการทำงานของอุปกรณ์ Bridge แทบทุกประการ ซึ่งบางครั้งจะเรียก Layer 2 Switching ว่า Multi-Port Bridge ขณะที่ Layer 3 Switching Hub ใช้หลักการทำงานแบบเดียวกับ Router กล่าวคือ ภายใต้ Layer 3 นี้ การสื่อสารข้อมูลจาก Port หนึ่งของ Switches ไปยังอีก Port หนึ่งของ Switches อีกตัวหนึ่ง ซึ่งอยู่คนละเครือข่ายจะต้องผ่านการตรวจสอบข้อมูลเส้นทางภายในตาราง ที่เรียกว่า Routing Table เสียก่อน โดย Switches จะเลือกเส้นทางที่ดีที่สุด ในการนำส่ง Packet ข้อมูลไปยังปลายทาง ลักษณะนี้ เป็นการทำงานที่ Layer 3 แต่ในกรณีที่เป็นการส่งข้อมูลภายในเครือข่ายเดียวกัน จะกระทำที่ ระดับ Layer 2 เป็นการกระทำในลักษณะ ส่ง Frame ข้อมูลไปข้างหน้า (Frame Forward) สู่ผู้รับปลายทาง โปรดสังเกตว่า เมื่อใดที่กล่าวถึงการทำงานในระดับ Layer 3 จะกล่าวถึงรูปแบบของข้อมูลข่าวสารเป็น Packet แต่เมื่อกล่าวถึง Layer 2 จะอ้างถึง ข้อมูลในรูปแบบของ Frame ซึ่งท่านผู้อ่านอาจเกิดคำถามนี้ขึ้น โดยมาตรฐานแล้ว การส่งข้อมูลภายใต้ Layer 3 จะต้องเป็นไปในรูปแบบของ Packet หรือ Datagram เสมอ (Datagram เป็นรูปแบบของข้อมูลที่ถูกถ่ายเทระหว่างสถานีทำงานของเครือข่าย ที่สื่อสารกันแบบไม่มีการสถาปนาการเชื่อมต่อ [Connectionless] ซึ่งโปรโตคอลที่ใช้มักจะเป็นแบบ IP) ส่วนการส่งข้อมูลภายใต้ Layer 2 จะเป็นแบบ Frame เสมอ ซึ่งรูปแบบของ Frame ได้แก่ Ethernet Frame เป็นต้น (รายละเอียดของ Frame โปรดอ่านเรื่องเรียนรู้เครือข่ายด้วยตนเองจากวารสารไมโครคอมพิวเตอร์ ฉบับที่ 186 เดือนมกราคม 2544)
Layer 3 Switching Hub โดยมาตรฐานยังมีข้อจำกัด ซึ่งข้อจำกัดนี้ได้แก่ การที่มันไม่สนับสนุนโปรโตคอล การทำงานอื่นๆ ยกเว้น โปรโตคอล IP และ IPX เท่านั้น นอกจากนี้ ยังใช้ได้กับระบบเครือข่ายเฉพาะอย่าง เช่น ใช้ได้กับเครือข่าย Ethernet เท่านั้น แต่ในอนาคตข้างหน้า ท่านอาจได้เห็น Layer 3 Switching ที่ทำงานบนระบบเครือข่าย FDDI และ Token Ring ก็เป็นได้
อย่างไรก็ดี Layer 3 Switching สามารถที่จะจัดส่งข้อมูลด้วยอัตราความเร็วที่เรียกว่า Wire Speed โดยมีความหน่วงของสัญญาณที่น้อยที่สุด ประมาณ 2-3 ไมโครวินาทีเท่านั้น คำว่า Wire Speed หมายถึงอัตราความเร็วสูงสุดของการรับส่ง Frame ของข้อมูลเท่าที่ อินเตอร์เฟสของเครือข่ายนั้นจะทำได้ เช่น 10 หรือ 100 Mbps เป็นต้น และ Wire Speed ของ 100 Mbps เท่ากับ 100 ล้านบิตต่อวินาที หรืออัตราความเร็วในการรับส่ง 148,809.5 Frame ต่อวินาที
Layer 3 Switching Hub โดยสรุปแล้วสามารถทำงานได้ทั้งสอง Layer ซึ่งได้แก่ Layer 2 และ Layer 3 ซึ่งผลิตภัณฑ์ของ Layer 3 Switching ได้รวมเอาการทำงานของ Router ผนวกเข้ากับ กลไกการทำงานของ Switches ซึ่งในปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ Layer 3 Switching ได้ถูกจำแนกออกไปตามประเภทของการใช้งานดังนี้
Packet by Packet Routing : เป็นการทำงานแบบจัดหาเส้นทาง เพื่อการส่งข้อมูลที่ได้มาตรฐาน และมีประสิทธิภาพสูง โดยที่ Switches นี้จะทำหน้าที่ จัดหาเส้นทางอย่างเต็มที่สำหรับ Packet ทุกตัว และ Forward มันออกไปที่จุดหมายปลายทาง
Packet By Packet Routing ทำงานภายใต้โปรโตคอลจัดหาเส้นทาง (Routing Protocol )
ที่ได้มาตรฐาน และใช้ประโยชน์ของเทคโนโลยีการจัดหาเส้นทาง รวมทั้ง Switches อย่างเต็มที่
Flow-Based Routing : เป็นการประยุกต์ใช้งานที่เหมาะสม ที่อาศัยทางลัดในการทำงานของ Router ขณะที่ยังมีการ Forwarding Packet บนเครือข่ายอยู่
การทำงานเริ่มตั้งแต่ การตรวจสอบ Packet ชิ้นแรกที่จะส่ง เพื่อกำหนดจุดหมายปลายทาง เสียก่อน จากนั้นก็จะทำการส่งมันออกไปที่ Layer 3 ส่วน Packet ที่เหลือจะถูก Switches ออกไปที่ปลายทางเดียวกันทั้งหมดบน Layer 2 โดยไม่ต้องควบคุมดูแลการเลือกเส้นทางอีกต่อไป (หมายความว่า Packet แรกจะต้องตรวจสอบและหาเส้นทางก่อนส่ง จากนั้นที่เหลือก็จะถูกส่งต่อออกไปอย่างเดียว)
Flow-Based Routing อาจไม่สนับสนุนโปรโตคอลการเลือกเส้นทาง ทั้งหมดที่มีอยู่ในปัจจุบัน อีกทั้งอาจมีปัญหาความเข้ากันได้กับอุปกรณ์ Hardware จากผู้ผลิตต่างๆ ที่เชื่อมต่อกันบนเครือข่ายไม่ว่าจะเป็นขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ก็ตาม และเพื่อไม่ให้มีปัญหา ก็จำต้องมีการจัด Configure PC หรือสถานีทำงาน รวมทั้งการ Upgrade Driver ที่เหมาะสมเท่านั้น
ด้วยขีดความสามารถของ Layer 3 Switching Hub จะเห็นได้ว่า มันมีขีดความสามารถในการทำงาน เช่นเดียวกับอุปกรณ์ เชื่อมต่อเครือข่ายแบบหนึ่งที่เรียกว่า Router แต่อย่างไรก็ดี Layer 3 Switching Hub ยังมีข้อแตกต่างจาก Router ดังรายละเอียดที่น่าสนใจต่อไปนี้
การประยุกต์ใช้งาน Layer-3 Switching
ท่านสามารถเลือกใช้ Layer -3 Switching ด้วยเหตุผลหลายประการ ดังนี้- เครือข่ายในขณะนั้นยังไม่มี Back Bone
- เครือข่ายที่ใช้ มีทั้งแบบที่ใช้โปรโตคอล IP และ IPX
- เครือข่ายที่เชื่อมต่อบนระบบ Ethernet เท่านั้น
- Routing Protocol หรือโปรโตคอลการเลือกเส้นทางเป็นแบบ RIP RIPv2 และ OSPF
Layer-3 Switching ได้ถูกออกแบบมาเพื่อให้สามารถประยุกต์ใช้งานในรูปแบบเครือข่าย 2 แบบ ดังต่อไปนี้
(ดูรูปที่ 1)
* แบบ Centralized
* แบบ Distributed
การใช้งาน Layer-3 Centralized Layer-3 Switching
รูปแบบการเชื่อมต่อแบบนี้ มีการนำเอา Layer-3 Switching มาเชื่อมต่อแบบ Back Bone ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบนี้ เหมาะสำหรับการแยก Broadcasting Traffic ระหว่าง Workgroup ออกจากกันด้วย Layer-3 Switching โดย จะแบ่ง Server ออกเป็นสองส่วนได้แก่ Server ที่ Workgroup และ Server ที่ส่วนกลาง โดยจะใช้ Chassis Based LAN Segmentation Router เชื่อมต่อระหว่าง Workgroup กับ Server ส่วนกลาง และในที่นี้ layer-3 Switching จะทำหน้าที่แยก Broadcasting Traffic ระหว่าง Workgroup มิให้กวนกันได้
ลักษณะการเชื่อมต่อของ Layer-3 Back Bone Switches ในรูปที่ 2 นี้จะเห็นได้ว่า Layer-3 Switching Hub มีการเพิ่ม Subnet ให้กับเครือข่าย ซึ่งมีผลดีทำให้สามารถลดปัญหาเกี่ยวกับ Broadcasting Traffic ระหว่าง Workgroup ได้ ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครือข่ายได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ ยังมีความยืดหยุ่นมากกว่า เนื่องจาก สามารถเปลี่ยนแปลงการวางตำแหน่ง การวาง Layer -3 Switching Hub ได้
ข้อพิจารณาการติดตั้ง Layer-3 Switching แบบ Back Bone
ในการติดตั้ง Layer-3 Switching ท่านจะต้องพิจารณาดังนี้
1. Layer-3 Switching จะต้องให้การสนับสนุน IP และ IPX รวมทั้ง Protocol อื่นๆ
2. จะต้องให้การสนับสนุนโปรโตคอลการเลือกเส้นทาง ได้แก่ RIP RIPv2 OSPF
3. จะต้องให้การสนับสนุนการเชื่อมต่อด้วย Fiber Optic โดยเฉพาะ จะต้องสนับสนุน 100Base-FX หรือ 1000Based-SX หรือ LX
4. สามารถสนับสนุนการทำงานแบบ Port Aggregation หรือ Fast EtherChannal
5. Layer-3 Switch นี้จะต้องมี Port เพื่อใช้เชื่อมต่อมากเพียงพอหรือไม่? และถ้าหากไม่ จะสามารถ Upgrade เพิ่มเติมได้หรือไม่?
6. Layer-3 สามารถสนับสนุน Uplink Module หรือไม่? และ Uplink Module เหล่านี้สามารถสนับสนุน ATM หรือ Gigabit Ethernet ได้หรือไม่ หากได้ สามารถทำงานบน Layer-3 Switching ได้หรือไม่?
การเชื่อมต่อในรูปแบบ Distributed Layer-3 Switching
Distributed Layer-3 Switching มีความยืดหยุ่นน้อยกว่า รูปแบบการเชื่อมต่อแบบ Centralized Layer-3 Switching เนื่องจากว่า ท่านอาจต้องสิ้นเปลือง จำนวนของ Layer-3 Switching มากขึ้น (หากต้องการมี Subnet มากๆ)
ข้อดีของการใช้ระบบนี้คือ การสัญจรไปมาของข้อมูลข่าวสารหรือ Traffic ที่ถูกสร้างขึ้นโดย Subnet A และ B ตามตัวอย่างในภาพ จะไม่กวนซึ่งกันและกัน เนื่องจาก Traffic จะต้องมาที่ Layer-3 Switching Hub เสียก่อนที่จะมาสู่ Backbone โดยที่ Layer-3 Switching ในแต่ละ Floor บนอาคาร ในภาพ จะทำหน้าที่กลั่นกรอง Traffic
การกลั่นกรอง Traffic ด้วยวิธีการนี้ เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจาก Central Backbone Switching Hub ที่เชื่อมต่อกับ Central Server ไม่ต้องมาเกี่ยวข้องกับการเลือกเส้นทางในการนำส่ง Packet ด้วยเหตุนี้ หาก Packet ต้องการ จะเดินทางจาก Floor หนึ่งไปยังอีก Floor หนึ่งจะถูกส่งผ่านไปที่ Backbone Switching Hub ซึ่งทำงานบน Layer-2 เท่านั้น
ที่ว่า มีความยืดหยุ่นน้อยกว่า Layer-3 Centralized Switching ก็ตรงที่ Layer-3 Switching Hub ที่ติดตั้งอยู่บน Floor ต่างๆ ต้องการ Update Routing Table ของกันและกัน โดยใช้โปรโตคอล RIP หรือ OSPF และการ Update ดังกล่าวจะต้องถูกส่งผ่านไปที่ Backbone
ความคิดเห็น