เครือข่ายแบบเมช โครงสร้างและการทำงานของระบบเครือข่ายใยแมงมุม
สรุปใจความสำคัญ
- เครือข่ายแบบเมชไม่มีโหนดศูนย์กลาง ทำให้ทุกโหนดสามารถทำหน้าที่ส่งต่อข้อมูลได้
- มีคุณสมบัติ Self-healing ที่สามารถหาเส้นทางส่งข้อมูลใหม่ได้อัตโนมัติเมื่อโหนดบางตัวขัดข้อง
- แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักคือ แบบใช้สาย (Wired) และแบบไร้สาย (Wireless Mesh Network)
- เครือข่ายแบบเชื่อมต่อสมบูรณ์ (Fully Connected) ให้ความเสถียรสูงสุดแต่มีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูงที่สุด
เครือข่ายแบบเมช (Mesh Network) คือรูปแบบหนึ่งของโทโพโลยีเครือข่าย (Network Topology) ที่อุปกรณ์โครงสร้างพื้นฐาน เช่น บริดจ์ (Bridge), สวิตช์ (Switch) และอุปกรณ์เครือข่ายอื่น ๆ จะเชื่อมต่อกันโดยตรงในลักษณะพลวัต (Dynamic) และไม่มีลำดับชั้น (Non-hierarchical) โดยอุปกรณ์แต่ละโหนด (Node) จะพยายามเชื่อมต่อกับโหนดอื่นให้ได้มากที่สุด เพื่อร่วมกันส่งต่อข้อมูลไปยังโฮสต์ปลายทางได้อย่างมีประสิทธิภาพ
คุณลักษณะเด่นของเครือข่ายแบบเมช
ความแตกต่างที่สำคัญของเครือข่ายแบบเมชเมื่อเทียบกับเครือข่ายแบบดาว (Star) หรือแบบต้นไม้ (Tree) คือการไม่พึ่งพาโหนดใดโหนดหนึ่งเป็นศูนย์กลาง ทำให้ทุกโหนดในระบบสามารถมีส่วนร่วมในการส่งต่อข้อมูล (Relay) ได้ ซึ่งส่งผลดีในหลายด้านดังนี้:
- การจัดระเบียบตนเอง (Self-organization): เครือข่ายสามารถกำหนดค่าและจัดระเบียบการเชื่อมต่อได้โดยอัตโนมัติ ช่วยลดภาระในการติดตั้งและตั้งค่าระบบ
- การกระจายภาระงาน (Workload Distribution): ความสามารถในการกำหนดค่าตนเองช่วยให้ระบบกระจายการรับส่งข้อมูลได้อย่างยืดหยุ่น โดยเฉพาะเมื่อมีบางโหนดเกิดการขัดข้อง
- ความทนทานต่อความเสียหาย (Fault-tolerance): หากโหนดใดโหนดหนึ่งเสีย ระบบจะยังคงทำงานได้เนื่องจากมีเส้นทางสำรองในการส่งข้อมูล ทำให้ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาลดลง
หลักการทำงานพื้นฐาน
เครือข่ายแบบเมชใช้วิธีการส่งข้อมูลที่แตกต่างจากเครือข่ายทั่วไป โดยมีเทคนิคหลัก 2 รูปแบบคือ:
1. การส่งข้อมูลแบบแพร่กระจาย (Flooding)
เป็นการส่งข้อมูลไปยังทุกโหนดที่เชื่อมต่ออยู่เพื่อให้มั่นใจว่าข้อมูลจะถึงปลายทาง
2. การส่งข้อมูลแบบกำหนดเส้นทาง (Routing)
ข้อมูลจะถูกส่งต่อเป็นทอด ๆ (Hopping) จากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่งจนกว่าจะถึงจุดหมายปลายทาง เพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างต่อเนื่อง เครือข่ายแบบเมชจึงต้องใช้ อัลกอริทึมการกู้คืนระบบด้วยตนเอง (Self-healing algorithms) เช่น Shortest Path Bridging และ TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) เพื่อคำนวณหาเส้นทางใหม่เมื่อเส้นทางเดิมขาดหายหรือโหนดบางตัวไม่เสถียร
ประเภทของเครือข่ายแบบเมช
| ประเภท | ลักษณะการทำงาน | จุดเด่น/ข้อจำกัด |
|---|---|---|
| เมชแบบใช้สาย (Wired Mesh) | ใช้สายสัญญาณเชื่อมต่อระหว่างสวิตช์หรืออุปกรณ์เครือข่าย | มีความปลอดภัยและเสถียรภาพสูงมาก แต่ค่าใช้จ่ายด้านสายสัญญาณจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามจำนวนโหนด |
| เมชแบบไร้สาย (Wireless Mesh) | ใช้คลื่นวิทยุในการเชื่อมต่อระหว่างโหนด (Wireless Mesh Network - WMN) | ติดตั้งง่าย ยืดหยุ่นสูง มักใช้ในรูปแบบของเครือข่าย Ad hoc |
เครือข่ายแบบเชื่อมต่อสมบูรณ์ (Fully Connected Network)
คือเครือข่ายแบบเมชที่ทุกโหนดมีการเชื่อมต่อถึงกันหมดทุกตัว ซึ่งให้ความเชื่อถือได้สูงสุดเนื่องจากปัญหาที่เกิดขึ้นกับสายสัญญาณเส้นหนึ่งจะกระทบเพียงโหนดสองตัวที่เชื่อมต่อกันเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติการสร้างเครือข่ายแบบนี้มีค่าใช้จ่ายสูงมากเนื่องจากจำนวนสายสัญญาณที่ต้องใช้มีปริมาณมหาศาลเมื่อจำนวนโหนดเพิ่มขึ้น
คำถามที่พบบ่อย
เครือข่ายแบบเมชแตกต่างจากเครือข่ายแบบดาว (Star Topology) อย่างไร?
เครือข่ายแบบดาวพึ่งพาโหนดศูนย์กลาง (Hub/Switch) ในการกระจายข้อมูล หากโหนดศูนย์กลางเสีย เครือข่ายทั้งหมดจะล่ม แต่เครือข่ายแบบเมชไม่มีศูนย์กลาง ทุกโหนดเชื่อมต่อกันเอง ทำให้มีความทนทานต่อความเสียหายสูงกว่า
Self-healing ในเครือข่ายแบบเมชคืออะไร?
คือความสามารถของเครือข่ายในการตรวจพบเส้นทางที่ขาดหายหรือโหนดที่เสีย และใช้อัลกอริทึม (เช่น TRILL) เพื่อคำนวณและเปลี่ยนไปใช้เส้นทางอื่นในการส่งข้อมูลโดยอัตโนมัติ
ข้อเสียหลักของเครือข่ายแบบเมชแบบใช้สายคืออะไร?
คือค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนในการติดตั้ง เนื่องจากต้องใช้สายสัญญาณจำนวนมากเพื่อเชื่อมต่อโหนดต่าง ๆ เข้าด้วยกัน ยิ่งจำนวนโหนดมากขึ้น จำนวนสายที่ต้องใช้จะเพิ่มขึ้นในอัตราที่สูงมาก