บทที่ 5 โปรโตคลอ (Protocols)

บทที่ 5 โปรโตคลอ (Protocols)

โปรโตคอล (Protocol) คือระเบียบพิธีการในการติดต่อสื่อสาร เมื่อมาใช้กับเทคโนโลยีสื่อสารโทรคมนาคม จึงหมายถึงขั้นตอนการติดต่อสื่อสาร ซึ่งรวมถึง กฎ ระเบียบ และข้อกำหนดต่าง ๆ รวมถึงมาตรฐานที่ใช้ เพื่อให้ตัวรับและตัวส่งสามารถดำเนินกิจกรรมทางด้านสื่อสารได้สำเร็จ 
แนวคิดด้านสื่อสารข้อมูล 
หัวใจในการสื่อสารข้อมูลอยู่ที่ว่าจะทำอย่างไรให้อุปกรณ์สื่อสารต่าง ๆ สื่อสารกันได้อย่างอัตโนมัติ โดยเน้นการสื่อสารที่แตกต่างกันทางด้านเครื่องมือ อุปกรณ์และวิธีการต่าง ๆ เช่น คอมพิวเตอร์เมนเฟรมยี่ห้อหนึ่ง ติดต่อผ่านข่ายสื่อสารไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์อีกยี่ห้อหนึ่ง โดยมีผลิตภัณฑ์ที่เชื่อมโยงในระบบสื่อสารที่มาจากหลายบริษัทผู้ผลิต 
ด้วยแนวคิดนี้ องค์กรว่าด้วยเครื่องมาตรฐานระหว่างประเทศ หรือที่รู้จักกันในนาม ISO จึงได้วางมาตรฐานโปรโตคอลไว้เป็นระดับ เพื่อให้การสื่อสารต่าง ๆ ยึดหลักการนี้และเรียกมาตรฐานโปรโตคอลนี้ว่า OSI PROTOCOL โดยวางเป็นระดับ 7 ชั้น 

การวางมาตรฐานโปรโตคอลต่าง ๆ ของเครือข่าย LAN จะอยู่ในระดับล่าง 2 ระดับเท่านั้น โดยเน้นที่รูปร่างลักษณะของอุปกรณ์ รวมถึงรูปแบบสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งรับกันโดยมาตรฐานโปรโตคอล ส่วนนี้จะกำหนดในระดับ 1 (Physical) และวิธีการจะทำให้ข้อมูลข่าวสารจากอุปกรณ์หนึ่งส่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งภายในเครือข่ายเดียวกัน อยู่ในโปรโตคอลระดับ 2 เรียกว่า "ระดับดาต้าลิงค์ (Data Link) 
การทำงานของระดับโปรโตคอลใน LAN 
ระบบ LAN ที่นิยมและแพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ Ethernet, Token Ring และ  FDDI โปรโตคอลที่ใช้ประกอบเป็น LAN ตามมาตรฐานข้อกำหนด จึงจัดอยู่ในระดับโปรโตคอลระดับ 1 และ 2 เท่านั้น 
อีเทอร์เน็ต (Ethernet) เป็น LAN ที่มีผู้นิยมใช้กันมาก อีเทอร์เน็ตมีโปรโตคอลในระดับชั้นฟิสิคัล (Physical) ได้หลายรูปแบบ ตามสภาพความเร็วของการรับส่งข้อมูล รูปแบบสัญญาณและตัวกลางที่ใช้รับส่ง การกำหนดชื่อของ LAN แบบนี้ใช้วิธีการกำหนดเป็น XXBASEY เมื่อ XX คือความเร็ว BASE คือวิธีการส่งสัญญาณเป็นแบบ Digital Baseband ส่วน Y คือตัวกลางที่ใช้ส่งสัญญาณ เช่น 10BASE2 หมายถึงส่งความเร็ว 10 เมกะบิต แบบ Thin Ethernet ตัวกลางเป็นสายโคแอกเชียล 10BASE-T หมายถึงส่งความเร็ว 10 เมกะบิต แบบสาย UTP และถ้า 10BASE-FL ก็จะเป็นการใข้สายเส้นใยแก้วนำแสง 
สัญญาณทางไฟฟ้าของอีเทอร์เน็ตเป็นแบบดิจิตอล จึงทำให้มีข้อจำกัดในเรื่องระยะทางที่ใช้ระเบียบข้อกำหนดเหล่านี้จึงอยู่ในกลุ่มโปรโตคอลระดับฟิสิคัล ส่วนในระดับโปรโตคอลดาต้าลิงค์เป็นวิธีการกำหนดแอดเดรสระหว่างกันในเครือข่าย ซึ่งแต่ละสถานีจะมีแอดเดรสเป็นตัวเลขขนาด 48 บิต การรับส่งเป็นการสร้างข้อมูลเป็นแพ็กเก็ตเรียกว่า "เฟรม" การส่งข้อมูลมีวิธีการใส่ข้อมูลแอดเดรสต้นทางและปลายทางและส่งกระจายออกไป ผู้รับจะตรวจสอบแอดเดรสของเฟรมถ้าตรงกับแอดเดรสตนก็จะรับข้อมูลเข้ามา 


FDDI เป็น LAN อีกชนิดหนึ่งที่ใช้เส้นใยแก้วนำแสงเป็นตัวกลางมีความเร็วในการรับส่ง 100 เมกะบิตต่อวินาที รูปแบบของเครือข่ายเป็นแบบวงแหวน การรับส่งภายในวงแหวนใช้โปรโตคอลแบบโทเก็นพาสซิ่ง (Token Passing) 
โทเก็นริง (Token Ring) ระบบ LAN ที่ใช้โครงสร้างเชื่อมโยงแบบวงแหวน แต่ใช้ตัวกลางเป็นสาย UTP การรับส่งสัญญาณเป็นแบบ Digital Baseband ความเร็วในการรับส่งมีทั้งแบบ 4 เมกะบิตต่อวินาที และ 16 เมกะบิตต่อวินาที 
การกำหนดโปรโตคอลใน FDDI และ Token Ring ในระดับดาต้าลิงค์ ใช้รูปแบบข้อมูลเป็นเฟรม อุปกรณ์แต่ละตัวมีแอดเดรสประจำ การรับส่งข้อมูล ส่งต่อตามบำดับตามเส้นทางของสายต่อที่เป็นวงแหวน ตัวรับจะตรวจสอบแอดเดรส ซึ่งตัวตรงกับของตนก็จะคัดลอกข้อมูลขึ้นมาแล้วตอบรับว่า
ได้รับข้อมูลนั้นแล้ว 
จะเห็นได้ชัดว่า โปรโตคอลของ LAN ใน 2 ระดับล่าง เป็นการสื่อสารกันในกลุ่มของตนเอง ภายใต้กลุ่ม LAN นั้น ๆ เท่านั้น เช่น ถ้าเป็น Ethernet ก็จะสื่อสารกันในอุปกรณ์ที่ต่ออยู่ในกลุ่มนั้นเท่านั้น 
เมื่อนำ LAN ต่างกลุ่มมาต่อเชื่อมรวมกัน การเชื่อมรวมกันนี้อาจเป็น LAN ที่ใช้โปรโตคอลเหมือนกัน หรือต่างกันก็ได้ เช่น นำ Ethernet มาเชื่อมต่อกับ Ethernet หรือ Ethernet กับ Token Ring การเชื่อมต่อระหว่าง LAN ด้วยกันนี้ จำเป็นต้องมีโปรโตคอล ช่วยในการติดต่อระหว่างกัน โปรโตคอลในระดับนี้จึงอยู่ในชั้นระดับสามคือ โปรโตคอลชั้นเน็ตเวิร์ค 
โปรโตคอลชั้นเน็ตเวิร์ค 
ในระดับสามนี้ทำหน้าที่เชื่องโยงระหว่างเครือข่ายย่อย เราอาจเรียกโปรโตคอลนี้ว่า เราติ้งโปรโตคอล (Routing Protocol) การกำหนดเส้นทางนี้จะต้องวางมาตรฐานกลางสำหรับการเชื่อมโยงอุปกรณ์ ซึ่งมาจากระดับล่างหลาย ๆ มาตรฐาน วิธีการหนึ่งที่นิยมคือ การกำหนดแอดเดรสของอุปกรณ์ระดับล่างใหม่ และให้แอดเดรสเป็นมาตรฐานกลาง เช่น การใช้โปรโตคอลดินเตอร์เน็ต (IP) ทุกอุปกรณ์มีแอดเดรสของตนเองมีการสร้างรูปแบบฟอร์แมตข้อมูลใหม่ที่เรียกว่า แพ็กเก็ต (Packet) ดังนั้น โปรโตคอลในระดับนี้จึงรับส่งข้อมูลกันเป็นแพ็กเก็ต ทุกแพ็กเก็ตมีการกำหนดแอดเดรสต้นทางและปลายทางโดยไม่ต้องคำนึงว่าระดับล่างที่ใช้นั้นคืออะไร 
อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับส่ง และรับรู้โปรโตคอลในระดับเน็ตเวิร์คนี้จะทำหน้าที่เป็นแปลงแพ็กเก็ตให้เข้าสู่เฟรมข้อมูลในระดับสอง และรับเฟรมข้อมูลระดับสองเปลี่ยนมาเป็นแพ็กเก็ตในระดับสามเช่นกัน ข้อเด่นในที่นี้ คือ ทำให้สามารถเชื่อม LAN ทุกมาตรฐานเข้าด้วยกันได้ 
ในระดับนี้ยังมีมาตรฐานโปรโตคอลอื่น ๆ เช่น IPX ของบริษัทแน็ตแวร์ เป็นต้น
ลองนึกเลยต่อไปว่า ขณะที่เราใช้โปรแกรมวินโดว์ส 95 เป็นเครื่องไคลแอนต์ (Client) ต่อเข้าสู่อินเทอร์เน็ตเชื่อมไปยังเครื่องให้บริการ (เซิร์ฟเวอร์) เครื่องใดเครื่องหนึ่ง นั่นหมายความว่า เราเชื่อมกันในระดับ 3 คือใช้ IP โปรโตคอล ทำให้ไม่ต้องคำนึงว่าทางฝ่ายไคลแอนต์หรือเซิร์ฟเวอร์ใช้ LAN แบบใด 
เครื่องไคลแอนต์ที่ใช้วินโดว์ส 95 ทำให้สามารถเปิดงานได้หลาย ๆ วินโดว์สพร้อมกันได้ ดังนั้นในเครื่องหนึ่งมีแอดเดรสในระดับสามตัวเดียว เชื่อมไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่มีแอดเดรสในระดับสามตัวเดียวเช่นกัน แต่เปิดงานหลายงานได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างโปรโตคอลในระดับสี่ แยกงานต่าง ๆ เหล่านี้ออกจากกันเราเรียกว่า โปรโตคอลระดับ 4 ว่า "ทรานสปอร์ต" (Transport)" 
ในระดับ 4 ก็มีแอดเดรสแยกอีก แต่คราวนี้เราเรียกว่า "หมายเลขพอร์ต" ซึ่งจะทำให้ตัวรับและตัวส่ง ทั้งฝ่ายไคลแอนต์และเซิร์ฟเวอร์ติดต่อแอดเดรสIP เดียวกัน แต่แยกกันด้วยโปรโตคอลระดับ 4 ในกรณีของอินเทอร์เน็ตจึงมีโปรโตคอล TCP (Transmission Control Protocol) เป็นตัวแยกที่ทำให้คอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งสามารถติดต่อกับเครื่องอื่นได้หลาย ๆ งานพร้อมกัน การแบ่งแยกกลุ่มโปรโตคอลนี้เป็นหนทางอันชาญฉลาดของผู้ออกแบบที่ทำให้ระบบสื่อสารข้อมูลดำเนินไปอย่างมีระบบ จนสามารถประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวาง




ลักษณะการใช้ไอพีแอดเดรสในองค์กร มีวิธีการจัดสรรและกำหนดเพื่อให้ใช้งาน แต่เนื่องจากหลายหน่วยงานติดขัดด้วยจำนวนหมายเลขที่ได้รับ เช่น องค์กรขนาดใหญ่ แต่ได้รับคลาส C จึงย่อมสร้างความยุ่งยากในการสร้างเครือข่าย  
ผู้ใช้อินเทอร์เน็ตทุกคนต้องเกี่ยวข้องกับไอพีแอดเดรส อย่างน้อย พีซีที่ต่ออยู่กับอินเทอร์เน็ตต้องมีการกำหนดไอพีแอดเดรส
คำว่าไอพีแอดเดรส จึงหมายถึงเลขหรือรหัสที่บ่งบอก ตำแหน่งของเครื่องที่ต่ออยู่บน อินเทอร์เน็ต เช่นเครื่อง nontri.ku.ac.th เป็นเมล์ เซิร์ฟเวอร์และคอมมูนิเคชันเซิร์ฟเวอร์ของมหาวิทยาลัย มีหมายเลขไอพี 158.108.2.71 
ตัวเลขรหัสไอพีแอดเดรสจึงเสมือนเป็นรหัสประจำตัวของเครื่องที่ใช้ ตั้งแต่พีซี ของผู้ใช้จนถึงเซิร์ฟเวอร์ให้บริการอยู่ทั่วโลก ทุกเครื่องต้องมีรหัสไอพีแอดเดรสและต้องไม่ซ้ำกันเลยทั่วโลก
ไอพีแอดเดรสที่ใช้กันอยู่นี้เป็น ตัวเลขไบนารีขนาด 32 บิตหรือ 4 ไบต์

11101001

11000110

00000010

01110100

แต่เมื่อต้องการเรียกไอพีแอดเดรสจะเรียกแบบไบนารีคงไม่สะดวก จึงแปลงเลขไบนารี หรือเลขฐานสองแต่ละไบต์ ( 8 บิต ) ให้เป็นตัวเลขฐานสิบโดยมีจุดคั่น

11101001	11000110	00000010	01110100
158     .	108     .	2     .	71

เมื่อตัวเลขไอพีแอดเดรสจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับกำหนดให้กับเครื่อง และอินเทอร์เน็ตเติบโตรวดเร็วมาก เป็นผลทำให้ไอพีแอดเดรสเริ่มหายากขึ้น
การกำหนดไอพีแอดเดรสเน้นให้องค์กรจดทะเบียนเพื่อขอไอพีแอดเดรสและมีการแบ่งไอพีแอดเดรส ออกเป็นกลุ่มสำหรับองค์กร เรียกว่า คลาส โดยแบ่งเป็น คลาส A คลาส B คลาส C 
คลาส A กำหนดตัวเลขในฟิลด์แรกเพียงฟิลด์เดียว ที่เหลืออีกสามฟิลด์ให้องค์กรเป็นผู้กำหนด ดังนั้นจึงมีไอพีแอดเดรสในองค์กรเท่ากับ 256 x 256 x 256
คลาส B กำหนดตัวเลขให้ สองฟิลด์ ที่เหลืออีกสองฟิลด์ให้องค์กรเป็นผู้กำหนดดังนั้นองค์กรจึงมีไอพีแอดเดรส ที่กำหนดได้ถึง 256 x 256 = 65536 แอดเดรส 
คลาส C กำหนดตัวเลขให้สามฟิลด์ที่เหลือให้องค์กรกำหนดได้เพียงฟิลด์เดียว 
คือมีไอพีแอดเดรส 256 



ทำนองเดียวกัน หน่วยงานย่อยรับแอดเดรสไปเป็นกลุ่มก็สามารถนำไอพีแอดเดรส ที่ได้รับไปจัดสรรแบ่งกลุ่มด้วยอุปกรณ์เราเตอร์หรือ สวิตชิ่งได้ การกำหนดแอดเดรสจะต้องอยู่ภายในกลุ่มของตนเท่านั้น มิฉะนั้นอุปกรณ์เราเตอร์จะไม่ สามารถทำงานรับส่งข้อมูลได้
ไอพีแอดเดรสจึงเป็นรหัสหลักที่จำเป็นในการสร้างเครือข่าย เครือข่ายทุกเครือข่ายจะต้องมีการกำหนดแอดเดรส สำนักบริการคอมพิวเตอร์ได้จัดสรรกลุ่มไอพีไว้ให้หน่วยงานต่างๆอย่างพอเพียงโดยที่แอดเดรสทุกแอดเดรสที่ใช้ใน กลุ่ม เช่น การเซตให้กับพีซีแต่ละเครื่องต้องไม่ซ้ำกัน รหัสไอพีแอดเดรสจึงเป็นโครงสร้างพื้นฐานอย่างหนึ่งที่มีค่าสำหรับองค์กร
หากองค์กร เรามีไอพีแอดเดรสไม่พอ หรือขาดแคลนไอพีแอดเดรสจะทำอย่างไร เช่นมหาวิทยาลัย ก. เป็นมหาวิทยาลัยขนาดใหญ่แต่ได้คลาส C ซึ่งมีเพียง 256 แอดเดรสแต่มีผู้ที่จะใช้
ไอพีแอดเดรสเป็นจำนวนมาก
สิ่งที่จะต้องทำคือ มหาวิทยาลัย ก. ยอมให้ภายนอกมองเห็นไอพีแอดเดรสจริงตามคลาส C นั้น ส่วนภายในมีการกำหนดไอพีแอดเดรสเอง โดยที่ไอพีแอดเดรสที่กำหนดจะต้องไม่ปล่อยออกภายนอก เพราะจะซ้ำผู้อื่นผู้ดูแลเครือข่ายต้องตั้งเซิร์ฟเวอร์หนึ่งเครื่อง เป็นตัวแปลงระหว่างแอดเดรสท้องถิ่น กับแอดเดรสจริงที่จะติดต่อภายนอก วิธีการนี้เรียกว่า NAT = Network Address Translator 



ซึ่งแน่นอนก็ต้องสร้างความยุ่งยากเพิ่มเติม และทุกแพกเก็ต IP จะมีการแปลงแอดเดรสทุกครั้ง ทั้งขาเข้าและขาออก จึงทำให้ประสิทธิภาพการติดต่อย่อมลดลง ซึ่งแตกต่างกับการใช้ไอพีแอดเดรสจริง

บทที่ 4 การส่งข้อมูลในระบบเครือข่าย (Network Transport System)

บทที่ 4 การส่งข้อมูลในระบบเครือข่าย (Network Transport System)

การส่งสัญญาณข้อมูล

          การส่งสัญญาณข้อมูล หมายถึง การส่งข้อมูลจากเครื่องส่งหรือผู้ส่ง ผ่านสื่อกลางไปยังเครื่องรับหรือผู้รับ สัญญาณที่ใช้ส่งก็ได้แก่ สัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สัญญาณเสียง หรือแสงก็ได้

          รูปแบบของการส่งสัญญาณข้อมูล

         1. แบบทิศทางเดียวหรือซิมเพล็กซ์ (One – way หรือ Simplex) เป็นการส่งข้อมูลในทิศทางเดียว คือข้อมูลถูกส่งไปในทางเดียว เช่น สถานีวิทยุกระจายเสียง การแพร่ภาพทางโทรทัศน์

          2. แบบกึ่งทางคู่หรือครึ่งดูเพล็กซ์ (Half – Duplex) เป็นการส่งข้อมูลแบบสลับการส่งและรับข้อมูลไปมา จะทำในเวลาเดียวกันไม่ได้ เช่น การใช้วิทยุสื่อสาร คือจะต้องสลับกันพูดเพราะจะต้องกดปุ่มก่อนแล้วจึงจะสามารถพูดได้

          3. แบบทางคู่หรือดูเพล็กซ์เต็ม (Full – Duplex) เป็นการส่งข้อมูลแบบที่สามารถส่ง และรับข้อมูลได้พร้อมกันในเวลาเดียวกัน ซึ่งวิธีนี้ทำให้การทำงานเร็วขึ้นมาก เช่นการพูดโทรศัพท์

อีเทอร์เน็ต (Ethernet)

อีเทอร์เน็ตเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่พัฒนามาจากโครงสร้างการเชื่อมต่อแบบสายสัญญาณร่วม
ที่เรียกว่า บัส (Bus) โดยใช้สายสัญญาณแบบแกนร่วม คือ สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) เป็นตัวเชื่อม สำหรับระบบบัส เป็นระบบเทคโนโลยีที่คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องเชื่อมโยงเข้ากับ
สายสัญญาณ เส้นเดียวกัน คือ เมื่อมีผู้ต้องการส่งข้อมูล ก็ส่งข้อมูลได้เลย แต่เนื่องจากไม่มีวิธีการค้นหาเส้นทางที่ส่งว่างหรือเปล่า จึงไม่ทราบว่ามีอุปกรณ์ใดหรือคอมพิวเตอร์ เครื่องใดที่ส่งข้อมูลมาในช่วงเวลาเดียวกัน จะทำให้เกิดการชนกันขึ้นและเกิดการสูญหายของข้อมูล ผู้ส่งต้องส่งข้อมูล ไปยังปลายทางอีกครั้งหนึ่ง ทำให้เสียเวลามาก จึงมีการพัฒนาระบบการรับส่งข้อมูลผ่านอุปกรณ์กลางที่เรียกว่า ฮับ (Hub) และเรียกระบบใหม่นี้ว่า
เทนเบสที (10 base t) โดยใช้สายสัญญาณที่มีขนาดเล็กลงและราคาถูกซึ่งเรียกว่า สายคู่บิตเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน (Unshielded twisted pair : UTP) ทำให้การเชื่อมต่อนี้ มีลักษณะแบบดาว

วิธีการเชื่อมแบบนี้จะมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ฮับ ใช้สายสัญญาณไปยังอุปกรณ์หรือคอมพิวเตอร์อื่น ๆ จุดเด่นของดาวตัวนี้ จะอยู่ที่ เมื่อมีการส่งข้อมูล จะมีการตรวจสอบความผิดพลาดว่า อุปกรณ์ใดจะส่งข้อมูลมาบ้างและจะมีการสับสวิตซ์ให้ส่ง ได้หรือไม่ แต่เมื่อมีฮับเป็นตัวแบกภาระทั้งหมด ก็มีจุดอ่อนได้คือ ถ้าฮับเกิดเป็นอะไรขึ้นมา อุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ หรือคอมพิวเตอร์ก็ไม่สามารถเชื่อมต่อกันได้อีก

ภายในฮับมีลักษณะเป็นบัสที่เชื่อมสายทุกเส้นเข้าด้วยกัน ดังนั้นการใช้ฮับและบัสจะมีระบบการส่งข้อมูลแบบ เดียวกัน และมีการพัฒนาเป็นมาตรฐาน กำหนดชื่อมาตรฐานนี้ว่า 802.3 ความเร็วในการส่งกำหนดไว้ที่ 10 ล้านบิตต่อ วินาที และกำลังมีมาตรฐานใหม่ให้สามารถรับส่งสัญญาณได้ถึง 100 ล้านบิตต่อวินาที





                 

           อีเทอร์เน็ตความเร็วสูง

หลักการพื้นฐานที่สำคัญของ Gigabit Ethernet (IEEE802.3z) คือการปรับแก้ส่วนของ MAC Layer (Media Access Control Layer) โดยกลไกที่เรียกว่า Carrier Extension โดยกลไกตัวนี้จะทำการเพิ่มความยาวของเฟรมที่มีขนาดน้อยกว่า 512 ไบต์ โดยจะทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปยังส่วนท้ายของเฟรมเพื่อให้เฟรมข้อมูลนั้นมีขนาดเท่ากับ 512 ไบต์ เหตุที่ต้องทำเช่นนี้เนื่องมาจากว่าใน Ethernet แบบแรกที่ความเร็ว 10Mbps (IEEE802.3) นั้นได้มีการกำหนดออกแบบเอาไว้ว่าจะต้องสามารถ ตรวจจับ (detect) การชนการของข้อมูล (Collision) ได้เมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์เครือข่ายที่อยู่ห่างกัน 2 กิโลเมตร ส่งข้อมูลที่มีความยาว 64 ไบต์ออกมาในจังหวะเวลาที่ทำให้เกิดการชนกันของข้อมูล (Roundtrip Propagation Delay) ซึ่งเมื่อเกิดการชนกันขึ้น MAC Layer จะเป็นตัวที่ตรวจพบและมันจะทำการส่งสัญญาณเพื่อให้เครื่องที่ส่งข้อมูลชนกันหยุดการส่งข้อมูล และทำการสุ่มเวลาเริ่มต้นเพื่อนที่จะทำการส่งข้อมูลนั้นใหม่อีกครั้ง และใน 100 Mbps (IEEE802.3u)ก็ใช้ข้อกำหนดนี้ แต่ความเร็วที่เพิ่มขึ้นได้มาจากการเพิ่มสัญญาณนาฬิกาในการส่งข้อมูลให้เร็วขึ้นเป็น 10 เท่าจากของเดิม ทำให้เวลาที่ต้องใช้ในการส่งข้อมูลลดลง 10 เท่า ซึ่งทำให้ระยะห่างสูงสุดระหว่างเครื่องในเครือข่ายลดลง 10 เท่าเช่นกัน คือ จาก 2 กิโลเมตรเหลือเพียง 200 เมตรแต่เมื่อมีการเพิ่มความเร็วขึ้นอีก 10 เท่าใน Gigabit Ethernet จึงทำให้ระยะห่างดังกล่าวลดลงเหลือเพียง 20 เมตรบนสาย UTP cat5 ซึ่งไม่สามารถใช้งานได้ในสภาพการทำงานจริง ดังนั้น Carrier Extension นี่เองที่จะเข้ามาทำให้สามารถตัวจับการชนกันของข้อมูลเมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์บนเครือข่ายอยู่ห่างกันที่ระยะ 200 เมตร
    ขนาดของเฟรมที่เล็กที่สุดของ Gigabit Ethernet ซึ่งมีค่าเท่ากับ 512 ไบต์นั้นจะทำให้สามารถตรวจจับการชนกันของข้อมูลได้ที่ความเร็วในการส่งข้อมูลเท่ากับ 1 Gbps และระยะห่างสูงสุดที ่ 200 เมตร ทั้งนี้ทางคณะทำงานที่กำหนดมาตรฐาน IEEE802.3z ได้ลดจำนวน repeater hop ลงจาก 100Base-T(IEEE802.3u) ที่อนุญาตให้มีได้ 2 hop (และ 4 hop ใน 10Base-T) ลงเหลือเพียง 1 hop เท่านั้น ทั้งนี้เพื่อเหตุผลในเรื่องการลดเวลาในการตรวจสอบการชนกันของข้อมูล นอกจากนี้ค่าพารามิเตอร์อื่นๆทางวิศวกรรม(ค่าทางไฟฟ้า) ใน IEEE802.3z จะไม่มีการเผื่อ Safety Factor อีกต่อไปดังนั้นถ้าผู้ผลิตแต่ละยี่ห้อไม่ได้ใช่ค่าพารามิเตอร์ที่ตรงกันจริงๆ ก็จะทำให้เกิดปัญหาเมื่อนำเอา อุปกรณ์ Gigabit Ethernet ของต่างผู้ผลิตมาต่อเชื่อมกันได้

    การที่ต้องเพิ่มขนาดของเฟรมที่เล็กว่า 512 ไบต์ด้วยส่วนข้อมูลพิเศษต่อท้ายเพื่อให้มีขนาดเท่ากับ 512 ไบต์นั้นจะทำให้ค่า Throughput ลดลงเมื่อมีการส่งข้อมูลที่มีขนาดน้อยกว่า 512 ไบต์เป็นจำนวนมาก ซึ่งในกรณีที่แย่ที่สุดคือการส่งเฟรมขนาด 64 ไบต์ต่อเนื่องกันที่ความเร็ว 1 Gbps จะทำให้ throughput ประมาณ 12% หรือ 120 Mbps เท่านั้นเอง
    แต่ในการใช้งานจริงการคำนวณหาค่า Throughput นั้นจะหาจาก ขนาดเฉลี่ยของเฟรมที่มีการส่งผ่านใน เครือข่ายนั้นๆ โดยค่านี้จะได้จากการเก็บสถิติแล้วหาเป็นค่าเฉลี่ยออกมา ซึ่งส่วนมากจะได้ค่าเฉลี่ยดังกล่าวอยู่ในช่วง 200-500 ไบต์ ซึ่งจะทำให้ได้ throughput ประมาณ 300-400 Mbps ซึ่งน่าจะเพียงพอต่อความต้องการในเครือข่ายในองค์กรต่างๆ
    อนึ่งวิธีการทำ Carrier Extensionนั้นจะใช้ในการกรณีที่เป็นการรับส่งข้อมูลแบบ Half-Duplex เท่านั้น เพราะในการรับส่งข้อมูลแบบ Fulle-Duplex นั้นจะมีการใช้สายรับและส่ง แยกกันคนละชุดจึงไม่มีการชนกันของข้อมูลที่วิ่งสวนทางกัน(Collision) จึงทำให้ไม่ต้องกังวลกับการตรวจจับการชนกัน

    Packet Bursting เป็นเทคนิคที่จะลดข้อเสียของการใช้ Carrier Extension เทคนิคนี้จะทำงานโดยการเก็บรวบรวม เฟรมที่มีขนาดเล็กกว่า 512 ไบต์หลายๆเฟรมรวมกันให้มีขนาดมากกว่า 512 ไบต์ แล้วจึงทำการส่งออกไป ซึ่งการที่จะทำอย่างนี้ได้ต้องเป็นการทำงานร่วมกันระหว่างตัวแอพพลิเคชั่นและตัว Gigabit Interface Card ซึ่งแอพพลิเคชั่นที่มีอยู่ปัจจุบันจะต้องได้รับแก้ไขเพื่อให้มีความสามารถในการจัดการกับข้อมูลwbr>wb โดยลักษณะที่จะมีการเก็บรวบรวมเฟรมข้อมูลให้ได้ขนาดที่ต้องการแล้วส่งออกไปทีเดียวนี่เองทำwbr>wbrr>>wbrr>r>>wbr>br>r>rb<wbr><wbr>r>rbr>>> เช่นการขอเปิดเน็ตเวิร์คไฟล์ หรือการตอบรับ (Acknowledge) ซึ่งปัญหานี้กำลังอยู่ในระหว่างการตัดสินว่าจะให้มีการแก้ไขอย่างไร โดยอาจจะให้เป็นหน้าที่ของ Protocol ที่จะทำหน้าที่แก้ปัญหาให้ส่วนนี้ หรืออาจจะแก้ที่ตัว Packet Bursting ให้มีการกำหนดเวลาในการรวบรวมเฟรมที่มีขนาดเล็กกว่า 512 ไบต์ ซึ่งถ้าเกินเวลาที่กำหนดแล้วแต่ว่ายังไม่สามารถรวบรวมข้อมูลได้มากว่า 512 ไบต์ ก็ให้ทำการส่งออกไปโดยใช้วิธี Carrier Extension

    Buffer Distributor เป็นอุปกรณ์ของ Gigabit Ethernet ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้โดยลดข้อจำกัดของ Carrier Extension โดยอุปกรณ์นี้จะมีการทำงานที่รวมคุณลักษณะของ Repeaterและ Switch เข้าด้วยกัน อุปกรณ์นี้จะใช้การเชื่อมต่อแบบ Full-Duplex และ Flow Control(IEEE802.3x) มันสามารถทำงานเหมือนกับRepeater คือส่งข้อมูลทุก packet ไปยังทุกๆPort ที่มีการเชื่อมต่ออยู่ และสามารถทำงานในลักษณะของ Switchคือการรับข้อมูลจากหลายPort ได้พร้อมกันแล้วนำข้อมูลนั้นไปเก็บไว้ในหน่วยความจำ(Buffer) และเมื่อมีการเขียนลงจนเต็มทางอุปกรณ์นี้ก็จะใช้ Flow Control ส่งสัญญาณให้โหนดที่ส่งขอมูลนั้นหยุดคอยจนกว่า Buffer นั้นจะว่างลงอีกครั้ง (หลังจากอุปกรณ์ได้ทำการส่งข้อมูลในBuffer เหล่านั้นไปยังปลายทางเรียบร้อยแล้ว) วิธีนี้ก็จะสามารถให้ Throughput ได้เกือบ 100% แต่ข้อจำกัดของวิธีนี้คือทุกโหนดที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์นี้จะต้องเป็นแบบFull-Duplex และสนับสนุนมาตราฐาน IEEE 802.3x ด้วย

    ในปัจจุบันแม้ว่าทางผู้ที่กำหนดมาตราฐาน IEEE802.3z จะได้กำหนดให้สามารถใช้สาย UTP cat5 สำหรับรองรับความเร็วในระดับ 1 Gbps ได้แต่ก็ยังไม่มีผลิตภัณฑ์ในท้องตลาด(เป็นผลิตภัณฑ์ที่ออกมาก่อนมีการประกาศใช้มาตราฐาน) ชิ้นใดใช้สาย UTP cat5 เป็นสายสัญญาณโดยทั้งหมดเลือกใช้เส้นใยแก้วนำแสง (Optic Fiber) ซึ่งถ้าเป็นสายแบบ Multi-mode ขนาด 62.5 micron และใช้ความยาวคลื่นแสง 780 nanometer จะได้ระยะไกลประมาณ 550 เมตร แต่ถ้าใช้สายแบบ Single-mode ที่ใช้ความยาวคลื่นแสง 1300 nanometer จะทำให้ส่งได้ไกลมากกว่า 2 กิโลเมตร เป็นที่ทราบกันว่าการใช้เส้นใยแก้วนำแสงนั้นจะทำให้เกิดค่าใช้จ่ายที่สูงทั้งนี้เนื่องมาจากค่าwbr>wbr>wbrr>br>>, หัวต่อและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง ตลอดจนค่าใช้ใจในการติดตั้งสาย และค่าบำรุงรักษา ทำให้ทางคณะทำงานเกี่ยวกับมาตราฐาน IEEE 802.3zได้พยายามเสนอให้มีการใช้สายทองแดงแบบอื่นเพื่อนำมาใช้งานในระยะที่ไม่เกิน 30 เมตร ซึ่งปัญหาที่เกิดขึ้นกับสายทองแดงคือการเกิด Echo เมื่อสัญญาณไฟฟ้าวิ่งผ่านจากตัวทองแดงไปยังวัตถุอื่นที่เป็นทางผ่านของสัญญาณ เช่น หัวต่อ RJ45 ซึ่งการเกิดEcho นี้ก็มีใน Ethernet แบบ 10 และ 100 Mbps แต่ว่ายังไม่มีผลมากเมื่อเทียบกับการรับส่งที่ความเร็ว 1 Gbps

มาตรฐานระบบเครือข่าย LAN - Token-Ring

Token-Ring

เป็นการต่อ LAN ในรูปแบบ Ring และใช้การควบคุมแบบ Token-Passing ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยบริษัท IBM โดยในรุ่นแรกๆ จะมีความเร็วเพียง 4 Mbps แต่ต่อมาได้ปรับปรุงเป็น 16 Mbps สายที่ใช้จะเป็นเคเบิลแบบพิเศษ มี 2 คู่ ต่อเข้ากับอุปกรณ์รวมสายที่เรียกว่า MAU (Multiple Access Unit) ซึ่ง 1 ตัว ต่อได้ 8 เครื่อง และพ่วงระหว่าง MAU แต่ละตัวเข้าด้วยกันได้อีก เกิดเป็นลักษณะที่เห็นลากสายจาก MAU ไปยังแต่ละเครื่องเหมือนกับเครือข่ายแบบ Star ขึ้น  แต่ถ้าไล่สายดูจริงๆ จะพบว่ายังเป็นวงแหวนหรือ Ring อยู่ 

จุดอ่อนของ Token-Ring คือ ถ้าสายเส้นใดเส้นหนึ่งขาด Ring จะไม่ครบวงจรและทำงานไม่ได้ ดังนั้นเพื่อแก้ปัญหานี้ บริษัท IBM ผู้คิดค้น Token-Ring จึงออกแบบสายและอุปกรณ์ให้มีลักษณะพิเศษ คือ มีสายสำรองในตัวเป็น 2 ชุด เมื่อมีปัญหาสายในวงเกิดชำรุดบางช่วงหรือบางเครื่องไม่ทำงาน สายส่วนที่เหลือกับอุปกรณ์ MAU จะเปลี่ยนลักษณะการต่อสายให้กลับเป็นวงแบบ 2 ชั้น วนอ้อมสายส่วนที่ขาดไป ทำให้ระบบสามารถทำงานต่อได้โดยไม่ติดขัด