วันอาทิตย์ที่ 6 มกราคม พ.ศ. 2556

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

วันพุธที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2555

บทที่ 3 มาตรฐานและเทคโนโลยีของระบบเครือข่าย (Network Topology and Standard)

โทโปโลยี (Topology)

โทโปโลยีระบบเครือข่าย

สถาปัตยกรรมการเชื่อมต่อของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์มีหลายแบบ สามารถเลือกใช้ให้เหมาะสมกับการใช้งาน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและประหยัดค่าใช้จ่าย รวมทั้งวางแผนระบบเครือข่ายในอนาคต

โดยส่วนใหญ่คอมพิวเตอร์ภายในองค์กรใหญ่จะติดต่อสื่อสารผ่านระบบ LAN (Local Area Network) โดยมี backbone เป็นส่วนประกอบหลัก เป็นจุดที่จะทำการสื่อสารภายในองค์กรผ่าน backbone เทคโนโลยี LAN มีหลายประเภท เช่น Ethernet, Token Ring, FDDI และ Wireless LAN เป็นต้น แต่นิยมกันมากที่สุดในปัจจุบันคือ อีเธอร์เน็ต (Ethernet) ซึ่งอีเธอร์เน็ตเองยังจำแนกออกได้หลายประเภทย่อย ขึ้นอยู่กับความเร็ว

โทโปโลยี (Topology) และสายสัญญาณที่ใช้ เทคโนโลยี LAN แต่ละประเภทมีทั้งหัวข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกัน การเลือกใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ควรให้เหมาะสมกับลักษณะการใช้งานเครือข่ายของ องค์กร โทโปโลยีของเครือข่ายอาจจะมีผลต่อสมรรถนะของเครือข่ายได้

การเลือกโทโปโลยีอาจมีผลต่อประเภทของอุปกรณ์ที่ใช้ในเครือข่าย ดังนี้
- สมรรถนะของอุปกรณ์เหล่านั้น
- ความสามารถในการขยายของเครือข่าย
- วิธีการดูแลและจัดการเครือข่าย การรู้จักและเข้าใจโทโปโลยีประเภทต่าง ๆ

โทโปโลยีแต่ละประเภทมีดังต่อไปนี้

- โทโปโลยีแบบบัส (Bus Topology)

- โทโปโลยีแบบวงแหวน (Ring Topology)

- โทโปโลยีแบบดาว (Star Topology)

- โทโปโลยีแบบเมซ (Mesh Topology)

องค์กรในการจัดการมาตรฐาน (Standard Organization)

การกำหนดมาตรฐานของการสื่อสารข้อมูลนั้น นับว่ามีความจำเป็นอย่างมากสำหรับระบบเครือข่ายที่มี องค์ประกอบของอุปกรณ์ต่างๆ หลากหลายผู้ผลิต ซึ่งอุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านั้นจะต้องทำงานเข้ากันได้อย่างราบรื่น การกำหนดมาตรฐานต่างๆ นั้นจะเริ่มตั้งแต่โครงสร้างพื้นฐานของฮาร์ดแวร์ระบบเครือข่าย ได้แก่ ระบบสายเคเบิล อุปกรณ์ในการส่งสัญญาณข้อมูล ตลอดจนถึง เครื่องเซิร์ฟเวอร์ และซอฟต์แวร์ในการสื่อสารบนระบบเครือข่าย เพื่อเป็นการรับประกันว่าส่วนประกอบต่างๆ จะสามารถทำงานร่วมกันได้ ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ระบบเครือข่าย จะต้องทำตามคำแนะนำตามมาตรฐานการออกแบบและสร้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งกำหนดขึ้นโดย องค์กรมาตรฐานสากล (International Organization for Standardization - ISO) โดยมาตรฐานที่กำหนดขึ้นและได้ประกาศใช้ตั้งแต่ปี คศ.1984 เรียกว่า Open Systems Interconnection Reference Model เรียกสั้นๆ ว่า OSI Reference Model หรือ ISO/OSI Model

แบบจำลอง OSI

OSI Reference Model เป็นการกำหนดชุดของคุณลักษณะเฉพาะที่ใช้อธิบายโครงสร้างของระบบเครือข่าย โดยมีวัตถุประสงค์ เพื่อให้ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ใดๆ ใช้เป็นโครงสร้างอ้างอิงในการสร้างอุปกรณ์ให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างดีบนระบบเครือข่าย โดยมีการจัดแบ่งเลเยอร์ของ OSI ออกเป็น 7 เลเยอร์ แต่ละเลเยอร์จะมีการโต้ตอบหรือรับส่งข้อมูลกับเลเยอร์ที่อยู่ข้างเคียงเท่านั้น โดยเลเยอร์ที่อยู่ชั้นล่างจะกำหนดลักษณะของอินเตอร์เฟซ เพื่อให้บริการกับเลเยอร์ที่อยู่เหนือขึ้นไปตามลำดับขั้น เริ่มตั้งแต่ส่วนล่างสุดซึ่งเป็นการจัดการลักษณะทางกายภาพของฮาร์ดแวร์และการส่งกระแสของข้อมูลในระดับบิต ไปสิ้นสุดที่แอพพลิเคชั่นเลเยอร์ในส่วนบนสุด

รูปที่ 1 OSI Reference Model

หลักการออกแบบเลเยอร์

แต่ละเลเยอร์จะมีการกำหนดการทำงานอย่างละเอียดโดยมีการทำงานเป็นอิสระไม่ขึ้นต่อกัน

ฟังก์ชันภายในเลเยอร์จะพยายามมุ่งไปสู่ข้อกำหนดมาตรฐาน (standard protocol)

ขอบเขตของเลเยอร์จะถูกเลือกและจำกัดให้มีปริมาณการเชื่อมต่อระหว่างเลเยอร์ให้น้อยที่สุด

จำนวนของเลเยอร์ต้องมากพอที่จะแยกฟังก์ชั่นที่จำเป็นและแตกต่างกันไม่ให้อยู่ในเลเยอร์เดียวกัน

การทำงานของ OSI Reference Model

การที่แพ็กเก็ตข้อมูลเดินทางจากเครื่องคอมพิวเตอร์ A ไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ B นั้น มีกระบวนการทำงานดังนี้

รูปที่ 2 การส่งแพ็กเก็ตใน OSI Reference

จากแผนผัง คอมพิวเตอร์ A และคอมพิวเตอร์ B มีโครงสร้างเป็น OSI ซึ่งมี 7 เลเยอร์ เมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์ A พร้อมที่จะส่งสัญญาณข้อมูลไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ B นั้น แต่ละเลเยอร์ในเครื่องคอมพิวเตอร์ A จะเสมือนกับว่ามีการสื่อสารกับเลเยอร์ในระดับเดียวกันบนเครื่องคอมพิวเตอร์ B ถึงแม้ว่าจะไม่มีการสื่อสารระหว่าง เลเยอร์เหล่านี้เกิดขึ้นจริง แต่เลเยอร์ในระดับต่างๆ บนเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งคู่นั้นจะทำตามกฎเกณฑ์หรือโปรโตคอล (protocol) อย่างเดียวกัน เพื่อให้มั่นใจได้ว่าแต่ละเลเยอร์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้รับจะได้รับแพ็กเก็ตข้อมูล แบบเดียวกันกับแพ็กเก็ตข้อมูลที่รวบรวม โดยแต่ละเลเยอร์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้ส่ง โดยแพ็กเก็ตข้อมูลจะเริ่มที่ระดับสูงสุดคือ Application Layer บนเครื่องคอมพิวเตอร์ A และเคลื่อนลงมาทีละระดับชั้นจนมาถึงชั้นล่างสุดคือ Physical Layer การที่แพ็กเก็ตเคลื่อนผ่านจากระดับหนึ่งไปยังระดับถัดไปนั้น จะมีการกำหนดที่อยู่ การจัดรูปแบบของข้อมูลและอื่นๆ ซึ่งแต่ละเลเยอร์จะเป็นตัวจัดการและมีกระบวนการของตนเอง เมื่อแพ็กเก็ตเคลื่อนตัวลงมาถึง Physical Layer ก็จะถูกแปลงให้เป็นกระแสข้อมูลแบบอนุกรมและส่งผ่านสื่อกลางคือสายสัญญาณ ซึ่งเป็นเลเยอร์เดียวที่เครื่องคอมพิวเตอร์ A สือสารกับเครื่องคอมพิวเตอร์ B และเมื่อสัญญาณข้อมูลมาถึงเครื่องคอมพิวเตอร์ B กระบวนการก็จะเริ่มทำในทางตรงข้าม คือจะทำการแยกแพ็กเก็ตออกผ่าน OSI ทั้ง 7 เลเยอร์ ส่งย้อนกลับขึ้นไปยัง Application Layer ของเครื่องคอมพิวเตอร์ B เมื่อแพ็กเก็ตเดินทางผ่านเลเยอร์ระดับต่างๆ แต่ละเลเยอร์จะแยก ข้อมูลข่าวสารตามกำหนดที่อยู่ และการจัดรูปแบบของแพ็กเก็ต จนเมื่อมาถึงเลเยอร์ระดับสูงสุดคือ Application Layer ก็จะเหลือเฉพาะข้อมูลที่เหมือนกับบน Application Layer ของเครื่องคอมพิวเตอร์ A

เลเยอร์ 2: Data Link Layer

   เลเยอร์นี้มีจุดประสงค์หลักคือพยายามควบคุมการส่งข้อมูลให้เสมือนกับว่าไม่มีความผิดพลาดเกิดขึ้น เพื่อให้เลเยอร์สูงขึ้นไปสามารถนำข้อมูลไปใช้ได้อย่างถูกต้อง วิธีการคือฝ่ายผู้ส่งจะทำการแตกข้อมูลออกเป็นเฟรมข้อมูล (data-frame) โดยจะต้องมีการกำหนดขอบเขตของเฟรม (frame boundary) โดยการเติมบิทเข้าไปยังจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเฟรม จากนั้นทำการส่งเฟรมข้อมูลออกไปทีละชุดและรอรับการตอบรับ (acknowledge frame) จากผู้รับ ถ้าหากมีการสูญหายของเฟรมข้อมูล ซึ่งอาจเนื่องมาจากสัญญาณรบกวนจากภายนอกหรือข้อผิดพลาดอื่นๆ ในกรณีนี้ฝ่ายผู้ส่งจะต้องส่งเฟรมข้อมูลเดิมออกมาใหม่

เลเยอร์ 3: Network Layer

   เป็น เลเยอร์ที่ทำหน้าที่หลักเกี่ยวข้องกับการหาเส้นทาง (routing) ในการส่งแพคเก็ตจากต้นทางไปยังปลายทาง ซึ่งจะมีการสลับช่องทางในการส่งข้อมูลหรือที่เรียกว่า แพ็กเกตสวิตชิ่ง (packet switching) มีการสร้างวงจรเสมือน (virtual circuit) ซึ่งคล้ายกับว่ามีเส้นทางเชื่อมโยงกันระหว่างคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องให้ติดต่อสื่อสารถึงกันได้โดยตรง การกำหนดเส้นทางการส่งข้อมูลนั้น คอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้ส่งอาจทำหน้าที่พิจารณาหาเส้นทางที่เหมาะสมในการส่ง ข้อมูล ตั้งแต่ต้น หรืออาจใช้วิธีแบบไดนามิกส์ (dynamic) คือแต่ละแพคเก็ตสามารถเปลี่ยนแปลงเส้นทางได้ตลอดเวลา นอกจากนี้เครื่องคอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้ส่งยังมีหน้าที่ในการจัดการเรื่องที่ อยู่ของเครือข่ายปลายทางโดยจะมีการแปลงที่อยู่แบบตรรกะ (logical address) ให้เป็นที่อยู่แบบกายภาพ (physical address) ซึ่งถูกกำหนดโดยการ์ดเชื่อมต่อระบบเครือข่าย

เลเยอร์ 4: Transport Layer

   Transport Layer ทำหน้าที่เสมือนบริษัทขนส่งที่รับผิดชอบการจัดส่งข้อมูลโดยปราศจากความผิดพลาด ซึ่งมีหน้าที่หลักคือ การตรวจสอบและแก้ไขความผิดพลาดที่เกิดขึ้นในข้อมูล คอยแยกแยะและจัดระเบียบของแพ็กเก็ต ข้อมูลให้จัดเรียงลำดับอย่างถูกต้อง และมีขนาดที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังทำการผนวกข้อมูลทั้งหลายให้อยู่ในรูปของ วงจรเดียวหรือเรียกว่าการมัลติเพล็กซ์ (multiplex) และมีกลไกสำหรับควบคุมการไหลของข้อมูลให้มีความสม่ำเสมอ

เลเยอร์ 5: Session Layer

   จากเลเยอร์ที่ผ่านมาจะเห็นว่าการทำงานต่างๆ จะเกี่ยวพันอยู่เฉพาะกับบิตและข้อมูลเท่านั้น โดยไม่ได้สนใจเกี่ยวกับสถานะภาพการใช้งานจริงของผู้ใช้แต่อย่างใด ซึ่งหน้าที่ดังกล่าวนี้จะเกิดขึ้นที่ Session Layer ในเลเยอร์นี้จะมีการให้บริการสำหรับการใช้งานเครื่องที่อยู่ห่างไกลออกไป (remote login) การถ่ายโอนไฟล์ระหว่างเครื่อง โดยจะมีการจัดตั้งการสื่อสารระหว่าง 2 ฝ่าย เรียกว่า Application Entities หรือ AE ซึ่งเทียบได้กับบุคคล 2 คนที่ต้องการสนทนากันทางโทรศัพท์ โดย Session Layer จะมีหน้าที่จัดการให้การสนทนาเป็นไปอย่างราบรื่น โดยการเฝ้า ตรวจสอบการไหลของข้อมูลอย่างเป็นจังหวะ ดูแลเรื่องความปลอดภัยเช่น ตรวจสอบอายุการใช้งานของรหัสผ่าน จำกัดช่วงระเวลาในการติดต่อ ควบคุมการถ่ายเทข้อมูลรวมถึงการกู้ข้อมูลที่เสียหายอันเกิดมาจากเครือข่ายทำงานผิดปกติ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจดูการใช้งานของระบบและจัดทำบัญชีรายงานช่วงเวลาการใช้งานของผู้ใช้ได้

เลเยอร์ 6: Presentation Layer

   หน้าที่หลักคือการแปลงรหัสข้อมูลที่ส่งระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องให้เป็นอักขระแบบเดียวกัน เครื่องคอมพิเตอร์ส่วนใหญ่จะใช้รหัส ASCII (American Standard Code for Information Interchange) แต่ในบางกรณีเครื่องที่ใช้รหัส ASCII อาจจะต้องสื่อสารกับเครื่องเมนเฟรมของ IBM ที่ใช้รหัส EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) ดังนั้น Presentation Layer จะทำหน้าที่แปลงรหัสเหล่านี้ให้เครื่องคอมพิวเตอร์เข้าใจได้ตรงกัน นอกจากนี้ยังสามารถทำการลดขนาดของข้อมูล (data compression) เพื่อเป็นการประหยัดเวลาในการรับส่ง และสามารถเข้ารหัสเพื่อเป็นการป้องกันการโจรกรรมข้อมูลได้อีกด้วย

เลเยอร์ 7: Application Layer

   เป็นเลเยอร์บนสุดที่ทำงานไกล้ชิดกับผู้ใช้ การทำงานของเลเยอร์นี้จะเกี่ยวข้องกับโปรโตคอลต่างๆ มากมาย ซึ่งจะมีการใช้งานที่เฉพาะตัวแตกต่างกันออกไป มีบริการทางด้านโปรแกรมประยุกต์ต่างๆ ได้แก่ email, file transfer, remote job entry, directory services นอกจากนี้ยังมีการจัดเตรียมฟังก์ชั่นในการเข้าถึงไฟล์และเครื่องพิมพ์ ซึ่งเป็นการแบ่งปันการใช้ทรัพยากรบนระบบเครื่อข่าย

แบบจำลอง TCP/IP

    TCP/IP Model มีแนวคิดพื้นฐานแตกต่างจาก OSI Model คือไม่ได้มีพื้นฐานของการสื่อสารแบบการสนทนา TCP/IP Model เป็นภาพแสดงถึงโลกของระบบเครื่อข่ายสากล (Internetworking) ที่ทำการเคลื่อนย้ายและกำหนดเส้นทางให้กับข้อมูลระหว่างเครือข่ายและระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ต่างๆ เมื่อเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างทั้ง 2 โมเดล จะพบว่ามีบางเลเยอร์ที่มีการกำหนดคุณสมบัติที่เทียบได้ไกล้เคียงกัน แต่บางเลเยอร์ก็ไม่สามารถเทียบหาความสัมพันธ์กันได้เลย

รูปที่ 3 เลเยอร์ต่างๆ ใน TCP/IP และ ISO/OSI Model

Network Access Layer

  ประกอบด้วยโปรโตคอลที่ใช้ในการจัดส่งเฟรมข้อมูล โดยจะพิจารณาว่าจะมีการส่งเฟรมข้อมูลไปบนระบบเครือข่ายทางกายภาพอย่างไร ซึ่งจะใช้การกำหนดที่อยู่อย่างถาวรให้กับการ์ดเชื่อมต่อระบบเครือข่าย

Internetwork Layer

   เลเยอร์นี้จะไม่สามารถเทียบได้กับ OSI Model เนื่องจากเป็นส่วนที่ประกอบด้วยโปรโตคอลที่ทำหน้าที่กำหนดเส้นทางให้กับข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับ เป็นกระบวนการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลผ่านสื่อกลางของระบบเครือข่าย โดยแพ็กเก็ตข้อมูลจะถูกเรียกเป็น Datagram ซึ่งหมายถึงเป็นแพ็กเก็ตข้อมูลที่มีข่าวสารในส่วนหัว (Header) และส่วนท้าย (Trailer) ประกอบอยู่ด้วย และยังรวมถึงการใช้เราเตอร์และเกตเวย์ในการส่ง Datagram ไปมาระหว่างโหนดต่างๆ ด้วย

Transport layer

   จะทำหน้าที่เช่นเดียวกับใน OSI Reference Model คือมีหน้าที่สร้างความน่าเชื่อถือในการจัดส่ง Datagram และช่วยในการสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ โดยจัดตั้งการเชื่อมต่อหรือสร้างวงจรเสมื่อน (Virtual Circuit) ซึ่งจะคล้ายกับการสนทนาใน OSI Model โดยเริ่มด้วยคำสังในการเปิด และสิ้นสุดด้วยคำสังปิด สำหรับในโลกของ TCP/IP นั้น แพ็กเก็ตข้อมูลจะถูกกำหนดเส้นทางการส่งจากแหล่งกำเนิดไปยังปลายทางผ่านเส้นทางที่ดีที่สุดในขณะนั้น ซึ่งการแลกเปลี่ยนข้อมูลลักษณะนี้เรียกว่า Connectionless

Application Layer

   เลเยอร์นี้สามารถเทียบได้กับ Application Layer และ Presentation Layer ใน OSI Model โดยจะบรรจุโปรโตคอลหลายแบบที่ทำให้แอบพลิเคชั่นสามารถเข้าถึงระบบเครือข่ายและบริการบนระบบเครือข่ายได้

องค์กรที่มีบทบาทต่อการกำหนดมาตรฐาน

   เนื่องจากหน่วยงานที่มีหน้าที่กำหนดมาตรฐาน มีบทบาทสำคัญสำหรับการพัฒนาการทางด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และระบบเครือข่าย เราจึงพบชื่อย่อของหน่วยงานต่างๆ ที่ทำหน้าที่กำหนดมาตรฐานในเอกสารหรือ บทความทางเทคนิคบ่อยๆ ในส่วนต่อไปนี้        จะอธิบายเกี่ยวกับองค์กรกำหนดมาตรฐาน ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับระบบ เครือข่ายและเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
ANSI

  ANSI (American National Standards Institute) เป็นองค์กรอาสาสมัครที่ไม่มีผลกำไรจากการ ดำเนินงาน ประกอบด้วยกลุ่มนักธุรกิจและกลุ่มอุตสาหกรรมในประเทศสหรัฐอเมริกา ก่อตั้งในปี ค.ศ. 1918 มี สำนักงานใหญ่อยู่ที่นิวยอร์ค ANSI ทำหน้าที่พัฒนามาตรฐานต่างๆ ของอเมริการให้เหมาะสมจากนั้นจะรับรองขึ้นไปเป็นมาตรฐานสากล ANSI ยังเป็นตัวแทนของอเมริกาในองค์กรมาตรฐานสากล ISO (International Organization for Standardization) และ IEC (International Electrotechnical Commission) ANSI เป็นที่รู้จักในการเสนอภาษาการเขียนโปรแกรม ได้แก่ ANSI C และยังกำหนดมาตรฐานเทคโนโลยีระบบเครือข่ายอีกหลายแบบ เช่นระบบเครือข่ายความเร็วสูงที่ใช้เคเบิลใยแก้วนำแสง SONET เป็นต้น

IEEE

   IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) เป็นสมาคมผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค ก่อตั้งเมื่อปี ค.ศ. 1884 ตั้งอยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกา มีสมาชิกจากประเทศต่างๆ ทั่วโลกประมาณ 150 ประเทศ IEEE มุ่งสนใจทางด้านไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรม และวิทยาการคอมพิวเตอร์ มีชื่อเสียงอย่างมากในการกำหนด คุณลักษณะเฉพาะต่างๆ ของระบบเครือข่าย เกณฑ์การจัดตั้งเครือข่ายต่างๆ ถูกกำหนดเป็นกลุ่มย่อยของคุณลักษณะเฉพาะมาตรฐาน 802 ตัวอย่างที่รู้จักกันดีได้แก่ IEEE802.3 ซึ่งกำหนดคุณลักษณะเฉพาะของระบบเครือข่าย Ethernet IEEE802.4 กำหนดคุณลักษณะเฉพาะของระบบเครือข่ายแบบ Token-Bus และ IEEE802.5 ซึ่งกำหนดคุณลักษณะเฉพาะของระบบเครือข่ายแบบ Token-Ring เป็นต้น

ISO

   ISO (International Standard Organization หรือInternational Organization for Standardization) เป็นองค์กรที่รวบรวมองค์กรมาตรฐานจากประเทศต่างๆ 130 ประเทศ ISO เป็นภาษากรีกหมายถึงความเท่าเทียมกัน หรือความเป็นมาตรฐาน (Standardization) ISO ไม่ใช่องค์กรของรัฐ มีจุดมุ่งหมายในการส่งเสริมให้มีมาตรฐานสากล ซึ่งไม่เพียงแต่ในเรื่องที่เกี่ยวกับเทคโนโลยีและการสื่อสาร แต่ยังรวมไปถึงการค้า การพาณิชย์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ สำหรับในส่วนของระบบเครือข่ายนั้น ISO เป็นผู้กำหนดมาตรฐานโครงสร้าง 7 เลเยอร์ของ ISO/OSI Reference Model นั่นเอง

IETF

   IEFT (Internet Engineering Task Force) เป็นกลุ่มผู้ให้ความสนใจเรื่องระบบเครือข่ายและการเติบโตของเครือข่ายอินเตอร์เน็ต การเป็นสมาชิกของ IETF นั้นเปิดกว้าง โดยองค์กรนี้มีการแบ่งคณะทำงานออกเป็นหลายกลุ่ม ซึ่งแต่ละกลุ่มมุ่งสนใจเฉพาะในเรื่อง ต่างๆ กัน เช่น การกำหนดเส้นทางการส่งข้อมูล ระบบรักษาความปลอดภัย และระบบการออกอากาศข้อมูล (Broadcasting) เป็นต้น นอกจากนี้ IETF ยังเป็นองค์กรที่พัฒนาและจัดทำ คุณสมบัติเฉพาะที่เรียกว่า RFC (Requests for Comment) สำหรับมาตรฐานของ TCP/IP ที่ใช้บนระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ตอีกด้วย

EIA

   EIA (Electronics Industries Association) เป็นองค์กรกำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ด้านฮาร์ดแวร์ อุปกรณ์ทางด้านโทรคมนาคม และการสื่อสารของเครื่องคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่นคุณลักษณะในการเชื่อมต่อผ่าน RS-232 เป็นต้น

W3C

   W3C (World Wide Web Consortium) ก่อตั้งในปี ค.ศ.1994 โดยมีเครือข่ายหลักอยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกา ยุโรป และญี่ปุ่น โดยมีภารกิจหลักในการส่งเสริมและพัฒนามาตรฐานของเว็บ ข้อเสนอที่ได้รับการพิจารณาและรับรองโดย W3C จะเป็นมาตรฐานในการออกแบบการแสดงผลเว็บเพจ เช่น Cascading, XML, HTML เป็นต้น

สถาปัตยกรรมเครือข่าย OSI ( OSI Architecture)

เพื่อให้การออกแบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์เป็นไปในมาตรฐานเดียวกันองค์กรมาตรฐานสากลอย่าง ISO
จึงได้กำหนดตัวแบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่า OSI (Open System Interconnection)
ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อให้มีการติดต่อส่งข้อมูลในลักษณะระบบเปิด (Open Systems) ได้

ตัวแบบเครือข่ายแบบ OSI ซึ่งแบ่งระดับชั้นออกเป็น 7 ระดับชั้นดังนี้คือ1. ระดับชั้นฟิสิคัล (Physical layer)
2. ระดับชั้นดาต้าลิงก์ (Data link layer)
3. ระดับชั้นเน็ตเวิร์ก (Network layer)
4. ระดับชั้นทรานสปอร์ต (Transport layer)
5. ระดับชั้นเซสชัน (Session layer)
6. ระดับชั้นพรีเซนเตชัน (Presentation layer)
7. ระดับชั้นแอปพลิเคชัน (Application layer)

สถาปัตยกรรมเครือข่าย TCP/IP (TCP/IP Architecture)

TCP/IP เริ่มมาจากการศึกษาวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงกลาโหมสหรัฐเมริกา
(DoD,U.S.DepartmentofDefense) โดยช่วงแรกมีเป้าหมายในการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่าง
มหาวิทยาลัยต่างๆตลอดจนหน่วยงานของรัฐโดยการใช้สายเช่าโทรศัพท์ในการเชื่อมโยงของ
เครือข่ายและให้บริการส่งข้อมูลซึ่งเป็นการให้บริการแบบ Connection-oriented และเรียกเครือข่ายนี้ว่า
อาร์พาเน็ต (ARPANET) ต่อมาเมื่อมีการขยายเครือข่ายใช้งานกันแพร่หลายมากขึ้น ทำให้มีความจำเป็น
ในการกำหนดเป็นสถาปัตยกรรมเครือข่าย เพื่อให้สามารถบริการส่งข้อมูลผ่าน เครือข่ายได้ทั้งแบบ
Connection-oriented และ Connectionless ซึ่งสถาปัตยกรรมนี้เรียกกันทั่วไป ว่า ตัวแบบ
TCP/IP (TCP/IP Reference Model) ตามโปรโตคอล TCP (Transmission Control Protocol)
ในระดับชั้นทรานสปอร์ตและโปรโตคอล IP(InternetProtocol) ในระดับชั้นเน็ตเวิร์กซึ่งเป็นโปรโตคอลสำคัญ
ของสถาปัตยกรรมเครือข่ายนี้ตัวแบบ TCP/IP เมื่อเปรียบเทียบกับตัว OSI ได้แสดงดังรูป
ในที่นี้จะอธิบายโดยสังเขปถึงเนื้อหาสาระของระดับชั้นต่าง ๆ ของตัวแบบนี้

แสดงตัวแบบ TCP/IP และตัวแบบ OSI

1. ระดับชั้นโฮสต์-ทู-เน็ตเวิร์ก (Host-to-network)
ในระดับชั้นนี้สาระสำคัญเพียงแต่ระบุว่าโฮสต์จะต้องติดต่อเข้ากับเครือข่ายโดยอาศัย โปรโตคอลอย่างใด
อย่างหนึ่งเพื่อที่จะส่งแพ็กเกตผ่านเครือข่ายไปได้ในการที่ตัวแบบ TCP/IP ไม่กำหนดโปรโตคอลที่ใช้ในการ
ติดต่อระหว่างโฮสต์กับเครือข่ายนั้น ทำให้ตัวแบบ TCP/IP สามารถใช้งานได้ดีทั้งกับแลนและแวน แต่อย่างไรก็ตามมีผู้ออกแบบ โปรโตคอลเพื่อใช้ในการส่งข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้เข้าสู่อินเทอร์เน็ต เช่น โปรโตคอน SLIP (Serial Line IP) และโปรโตคอล PPP (Point-to-Point Protocol) เป็นต้น

2. ระดับชั้นอินเทอร์เน็ต
สาระสำคัญของระดับชั้นอินเตอร์เน็ตนี้เป็นการหาเส้นทางส่งข้อมูล (routing) ในการส่ง ข้อมูลจากโฮสต์ต้นทางให้ถึงโฮสต์ปลายทางได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ ซึ่งคล้ายกับสาระสำคัญ
ของระดับชั้นเน็ตเวิร์กของ ISO ในระดับชั้นนี้จะมีโปรโตคอลที่ถูกออกแบบมาให้บริการส่งข้อมูล
แบบ Connectionless โดยโฮสต์ต้นทางสามารถส่งแพ็กเกตข้อมูลเข้าไปในเครือข่ายใดๆได้แล้วโปรโตคอนนี้
จะส่งแพ็กเกตผ่านเครือข่ายต่างๆไปถึงปลายทางโดยที่แต่ละแพ็กเกตจะถูกส่งอย่างอิสระจากกันและกันกล่าวคือ
อาจจะผ่านเส้นทางแตกต่างกันและเมื่อไปถึงปลายทางอาจจะมีลำดับที่แตกต่างจาก ตอนส่งก็ได้ ซึ่งก็ต้องเป็นหน้าที่ของระดับชั้นทรานสปอร์ต ( ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในเครื่องโฮลต์ ) ในการควบคุมความผิดพลาด
ของการส่งข้อมูล

3. ระดับชั้นทรานสปอร์ต
ระดับชั้นทรานสปอร์ตของตัวแบบ TCP/IP ถูกออกแบบมาให้ทำหน้าที่ควบคุมการส่ง ข้อมูลระหว่างโฮสต์
ปลายทางทั้งสอง ซึ่งก็คล้ายกับหน้าที่ของระดับชั้นทราน สปอร์ตของตัวแบบ ISO ในระดับชั้นทรานสปอร์ต
ของ TCP/IP มีโปรโตคอลที่ถูกใช้ 2 ตัว โปรโตคอลแรกคือ TCP ซึ่งให้บริการส่งข้อมูลเป็นแบบ Connection
oriented กล่าวคือควบคุมให้ฝั่งส่งและฝั่งส่งและฝั่งรับสามารถส่งข้อมูลแบบ Byte stream ผ่านเครือข่าย
อินเทอร์เน็ตได้อย่างถูกต้อง โดยที่ TCP จะแบ่ง ข้อมูลที่ได้รับมาจาหระดับชั้นบนออกเป็นบล็อกที่เหมาะสม
กับการส่งผ่านเครือข่าย และส่งข้อมูลไปยังระดับชั้นอินเทอร์เน็ตส่วน TCP ปลายทางจะรวบรวมบล็อกข้อมูล
ที่ได้รับมาและส่งไบต์ ข้อมูลที่ถูกต้องให้แก่ระดับชั้นข้างบน หรับโปรโตคอลแบบที่สองคือ UDP
(UserDatagramProtocol) ซึ่งให้บริการส่งข้อมูลแบบ Connectionless โดนไม่เน้นความถูกต้องของลำดับ
ของข้อมูลโปรโตคอลนี้จะเหมาะสำหรับงานประยุกต์ที่ต้องการความเร็วของการส่งข้อมูลมากกว่าความถูกต้อง
ของข้อมูล เช่นการส่งข้อมูลเสียงหรือข้อมูลภาพเคลื่อนไหวนอกจากนั้นยังใช้สำหรับงานประยุกต์แบบถามตอบ
ข้อมูล (request-reply) และงานประยุกต์ที่ต้องการแพร่กระจายข้อมูลไปยัง ผู้ใช้หลายคนพร้อมกัน

แสดงตัวอย่างโปรโตคอลและเครือข่ายภายในตัวแบบ TCP/IP

4. ระดับชั้นแอปพลิเคชัน
ในระดับแอปพลิเคชันมีโปรโตคอลที่ผู้ใช้หรือโปรแกรมประยุกต์สามารถใช้บริการได้หลายชนิด เช่น
-Telnet ซึ่งเป็นโปรโตคอลสำหรับเทอร์มินัลเสมือนโดยทำให้ผู้ใช้สามารถใช้คอมพิวเตอร์ที่อยู่ไกลออกไป
และแสดงผลลัพธ์ของตนเองในการที่จะเข้าไปใช้งาน (login) เครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ไกลออกไปและแสดงผลลัพธ์
บนหน้าจอเครื่องตนเอง
- FTP (File Transfer Protocol) ซึ่งบริการส่งแฟ้มข้มูลจากเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งอย่างมีประสิทธิภาพ
- SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) ซึ่งใช้ส่งไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์ผ่าน อินเทอร์เน็ต
- DNS (Domain Name System) ซึ่งช่วยเปลี่ยนชื่อของเครื่องโฮสต์ ( เช่น cs.yale.edu) ให้เป็นไอพีแอดเดรส
(IP address) ที่ใช้ในการส่งข้อมูลในอินเทอร์เน็ต
- HTTP (HypirText Transfer Protocol) ซึ่งใช้ในการดึงข้อมูลจากเว็บไซต์บนเวิลด์ไวด์เว็บ เป็นต้น

บทที่ 2 ระบบเครือข่ายและการสื่อสารข้อมูล (An Introduction to Data Communication and Network)

บทที่ 2 ระบบเครือข่ายและการสื่อสารข้อมูล

(An Introduction to Data Communication and Network)

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์พื้นฐาน(Network Basic)

พื้นฐานระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เป็นการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไปผ่านสื่อที่เป็นตัวกลางรับ-ส่งข้อมูลเช่น สายเคเบิล หรือ ดาวเทียม เป็นต้น โดยวัตถุประสงค์ของการเชื่อมโยงระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เพื่อประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น การติดต่อสื่อสารแลกเปลี่ยนข้อมูลกัน การใช้ทรัพยากรต่างๆ ร่วมกัน การใช้ข้อมูลต่างๆ ร่วมกัน เป็นต้น

ประเภทของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ระบบ เครือข่ายคอมพิวเตอร์นั้น สามารถแบ่งออกตามขนาดพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่เครือข่ายนั้นตั้งอยู่และ ลักษณะการใช้งานได้เป็น 6 ประเภทดังนี้

1. Local Area Network (LAN)
Local Area Network คือ เครือข่ายข้อมูลความเร็วสูง โดยจะครอบคลุมพื้นที่ไม่ใหญ่มาก เช่น ภายในสํานักงาน ภายในอาคาร หรือภายในองค์กรหรือบริษัท โดยคอมพิวเตอร์แต่ละตัวจะต่อเข้ากับอุปกรณ์เครือข่าย อย่างเช่น ฮับ (Hub), สวิทชิ่งฮับ (Switching Hub) หรือ Access Point ด้วยสายคู่ตีเกลียว (Unshield Twisted Pairs หรือ UTP) หรือด้วยคลื่นวิทยุ และอุปกรณ์เครือข่ายแต่ละตัวการเชื่อมต่อถึงกันโดยใช้สายคู่ตีเกลียว (Unshield Twisted Pairs หรือ UTP) หรือสายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) หรือการสื่อสารแบบคลื่นวิทยุ (Wireless) แบบใดแบบหนึ่งหรือผสมผสานกันก็ได้ และแต่เครือข่าย Local Area Network (LAN) จะเชื่อมต่อถึงกันด้วยอุปกรณ์ที่ชื่อเราเตอร์ (Router)

2. Metropolitan Area Network (MAN)
Metropolitan Area Network คือ เครือข่ายข้อมูล ที่ครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ใหญ่ขึ้นกว่า LAN เช่น การเชื่อมต่อระหว่างองค์กรต่างๆ ภายในอําเภอหรือจังหวัด เป็นลักษณะการนำเครือข่าย LAN หลายๆ เครือข่ายที่อยู่ห่างกันมาต่อถึงกันผ่านทางสื่อต่างๆ เช่น ไมโครเวฟ (Microwave),คลื่นวิทยุ, ผ่านดาวเทียม, คู่สายสัญญาณเช่า (Leased line), หรือ ทางดิจิตอลสคริปเบอร์ (DSL) โดยการเชื่อมต่อระหว่างแต่ละเครือข่ายนั้นอาจมีความเร็วไม่สูงมาก

3. Wide Area Networks (WAN)
Wide Area Networks (WAN) คือ เครือข่ายที่เกิดจากการเชื่อมตอเครือข่ายแบบ LAN ที่อยู่ห่างไกลกันมากๆ เข้าด้วยกัน โดยจะที่ครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ใหญ่กว่าแบบ MAN เช่น การเชื่อมตอระบบเครือข่ายระหว่างจังหวัด หรือระหว่างประเทศ โดยจะเชื่อมต่อด้วย คู่สายเช่า (Leased line) ระบบไมโครเวฟ หรือผ่านดาวเทียม และการเชื่อมต่อระหว่างแต่ละโหนดนั้นอาจมีความเร็วไม่สูงมาก

4. Intranet
Intranet คือ เป็นระบบเครือข่ายภายในองค์กร ที่นำเทคโนโลยีแบบเปิดจากอินเตอร์เน็ตมาประยุกต์ใช้ภายในองค์กร เพื่อช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกัน การแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสาร ตลอดจนการทำงานต่างๆร่วมกันของระบบคอมพิวเตอร์ในองค์กร เช่น การใช้งานเว็บเซิร์ฟเวอร์เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารหรือประชาสัมพันธ์ เป็นต้น

5. Extranet
Extranet คือ เครือข่ายแบบพิเศษซึ่งเชื่อมเครือข่ายภายในองค์กร (Intranet) เข้ากับระบบคอมพิวเตอร์ที่อยู่ภายนอกองค์กร เช่น ระบบคอมพิวเตอร์ของสาขา ของผู้จัดจำหน่าย หรือของลูกค้า โดยจะอนุญาตและควบคุมให้ใช้งานเฉพาะสมาชิกขององค์กรหรือผู้ที่ได้รับสิทธิ์ ในการใช้งานเท่านั้น ตัวอย่างเช่น การใช้งานแบบเครือข่ายเสมือนส่วนตน (Virtual Private Network หรือ VPN ) จากระยะไกล (Remote) ผ่านระบบอินเตอร์เน็ต เพื่อเข้าใช้งานระบบฐานข้อมูลบนเซิร์ฟเวอร์ในบริษัท เป็นต้น

6. Internet
Internet คือ เป็นการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายย่อยๆ แบบต่างๆ จำนวนมากที่กระจายอยู่ในทุกมุมโลกเข้าด้วยกัน ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าอินเตอร์เน็ตคือเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่ สุดในโลก นั้นคือเป็น “เครือข่ายของเครือข่าย” (A network of networks)

อุปกรณ์พื้นฐานของเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ใน การสร้างหรือติดตั้งระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์นั้น จำเป็นต้องมีอุปกรณ์พื้นฐานต่างๆ คือ Computer พร้อม NIC (Network Interface Card) อย่างน้อย 2 ชุด พร้อมกับฮับ (Hub) หรือ สวิทซ์ (Switch) และสายสัญญาณ (Cable) ซึ่งสายสัญญาณนั้นมีหลายชนิดด้วยกัน เช่น สาย UTP, สาย Coaxial และสาย Fiber optic เป็นต้น

สายนำสัญญาณ
1. สายคู่ตีเกลียว (Twisted Pair Cable)
ใช้ สำหรับต่อ Computer เข้ากับ Hub หรือ Switch มีอยู่สองชนิดด้วยกัน คือ สายคูตีเกลียวแบบมีชีลด์ (Shield Twisted Pair Cable หรือ STP) และสายคู่ตีเกลียวแบบไม่มีชีลด์ Unshielded Twisted Pair Cable หรือ UTPโดยสาย UTP นั้นจะเป็นสายที่นิยมใช้กันทั่วไป ซึ่งปลายของสาย UTP ทั้งสองด้านจะเข้าหัวต่อแบบ RJ-45

2. สาย Coaxial
มีลักษณะแบบ เดียวกันกับสาย Cable TV คือ มีแกนกลางเป็นทองแดงหุ้มด้วยฉนวน แล้วหุ้มด้วยตาข่ายโลหะ ชั้นนอกสุดหุ้มด้วยวัสดุป้องกันสายสัญญาณ และใช้หัวต่อแบบ BNC ในปัจจุบันไม่ค่อยนิยมใช้แล้ว

3. สายใยแก้วนำแสงหรือ Fiber Optic
เป็น สายที่ใช้แสงเป็นสัญญาณมีข้อดีคือไม่ถูกรบบกานโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้ในอัตราที่สูงและระยะทางได้ไกลกว่า แต่ข้อเสียคือราคาแพง ส่วนมากจะใช้เป็น ลิงค์หลัก (Backbone) ของระบบเครื่อข่าย

อุปกรณ์เครือข่าย
อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบเครือ ข่าย เพื่อทำหน้าที่เกี่ยวกับการรับส่งข้อมูล หรือทวนสัญญาณ หรือ ขยายเครื่อข่ายโดยทั่วไป เช่น ตัวทวนสัญญาณ (Repeater), ฮับ (Hub), สวิทซ์ (Switch), สวิทซ์เลเยอร์ 3 (Layer 3 Switch) และ เราเตอร์ (Router) เป็นต้น

1. Repeater
ตัว ทวนสัญญาณ หรือ รีพีทเตอร (Repeater) เปนอุปกรณที่ใชในการทวนสัญญาณของเครือขายคอมพิวเตอร ซึ่งจะสามารถเปลี่ยนตัวกลางในการนําสัญญาณจากตัวกลางหนึ่งไปอีกตัวกลางหนึ่ง ได หรือเปนการทวนสัญญาณของขอมูลที่ใชตัวกลางชนิดเดียวกันก็ได้ สามารถนํามาใชในการขยายจํานวนเซกเมนตของเครือขายได้

2. Hub
ฮับ (HUB) เปนอุปกรณที่ใช้เชื่อมต่อโฮสต์ (Host) ทุกตัวที่ต่ออยู่กับตัวมันเข้าด้วยกัน โดย Hub จะทำการส่งข้อมูลที่ได้รับจาก พอร์ตใดๆพอร์ตหนึ่ง ไปยังทุกพอร์ตที่เหลือ นั้นคือทุก Host ที่ต่ออยู่กับ Hub จะแชร์ Bandwidth หรืออัตราการส่งข้อมูลของเครื่อข่ายกัน ดังนั้นยิ่งมีจำนวน Host ที่ต่ออยู่กับ Hub มากเท่าใด Bandwidth ต่อ Host ก็จะยิ่งลดลง Hub นั้นยังมีประเภทย่อยๆ ได้อีก คือ
1. Manage Hub เปนฮับที่สามารถจัดการระบบการทํางานได้
2. Stackable Hub เปนฮับที่สามารถมาเชื่อมต่อพ่วงกัน (Stack) ได้โดยผ่านทางการ Stack port

3. Router
เรา เตอร (Router) เปนอุปกรณที่ทำหน้าที่ใน Layer 3 (Network Layer) ใชในการเชื่อมต่อเครือข่ายต่างกันเขาด้วยกันที่ Network Layer โดยเราเตอรจะทำการเลือกเส้นทางที่ดีที่สุด (Routing) ที่จะส่ง packet ที่ส่งมาจากต้นทางไป (Source) ยังปลายทาง (Destination) ด้วยการใช้ตารางการจัดเส้นทาง (Routing Table) ซึ่งเราเตอร นั้นจะมีซอฟตแวรที่ใช้ในการควบคุมการทำงานเรียกวา Internetwork Operating System (IOS) ยี่ห้อของเราเตอรที่นิยมใช้งานกันมาก เช่น Cisco, 3COM และ Nortel เป็นต้น

4. Switch
สวิทซ์ (Switch) เปนอุปกรณที่ทำหน้าที่ใน Layer 2 (Link Layer) ทำหน้าที่เหมือนกับฮับ (Hub) บางครั้งจึงเรียกว่า Switching Hub แต่จะฉลาดกว่าฮับ (Hub) ตรงที่สวิทซ์จะส่งข้อมูลจากพอร์ตต้นทาง (Source port) ไปยังเฉพาะ พอร์ตปลายทาง (Destination port) เท่านั้น ทำให้อัตราการรับ-ส่งข้อมูลไม่ขึ้นอยู่กับจำนวนของโฮสต์ (Host) ที่ต่อเข้ากับตัวสวิทซ์ โดยทุกโฮสต์จะมี Bandwidth เท่ากับ Bandwidth ของตัวสวิทซ์

5. Layer 3 Switch
เลเยอร์ 3 สวิทซ์ (Layer 3 Switch) เปนอุปกรณที่ทำหน้าที่ใน Layer 3 (Network Layer) เช่นเดียวกับ Router โดย Layer 3 Switch นั้นสามารถทำหน้าที่ได้เหมือนกับทั้งสวิทซ์ (Switch) และเราเตอร์ (Router) แต่มีจุดที่แตกต่างจาก เราเตอร์ คือ Layer 3 Switch นั้นจะผลิตขึ้นด้วยเทคโนโลยี Application Specific Integrated Circuit (ASIC) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สร้างสำหรับ Layer 3 Switch โดยเฉพาะ การทำงานจึงเร็วกว่าเราเตอร์อย่างมาก

การใช้งานระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์กับงานด้านต่างๆ

1 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในสถานศึกษา

ปัจจุบันตามสถานศึกษาต่างๆ ได้มีการนำคอมพิวเตอร์มาใช้ในการเรียนการสอนอย่างมากมาย รวมทั้งใช้คอมพิวเตอร์ในงานบริหารของโรงเรียน เช่น การจัดทำประวัตินักเรียน ประวัติครูอาจารย์ การคัดคะแนนสอบ การจัดทำตารางสอน ใช้คอมพิวเตอร์ ในงานห้องสมุด การจัดทำตารางสอ น เป็นต้น

ตัวอย่างในการประยุกต์ด้านการศึกษาเช่นโปรแกรมรายงานการลงทะเบียนเรียนโปรแกรมตรวจข้อสอบเป็นต้น

2 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในงานวิศวกรรม

คอมพิวเตอร์สามารถจะทำงานในด้านวิศวกรรมได้ตั้งแต่ขั้นตอนการลอกเขียน แบบ จนกระทั่งถึงการออกแบบโครงสร้างของสถาปัตยกรรมต่างๆ ต ลอดจน ช่วยคำนวณโครงสร้าง ช่วยในการวางแผน และควบคุมการสร้าง

3 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในงานวิทยาศาสตร์

คอมพิวเตอร์สามารถทำงานร่วมกับเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ เช่น เครื่องมือวิเคราะห์สารเคมี เครื่องมือการทดลองต่างๆ แม้กระทั่งการเดินทางของยานอวกาศต่างๆ การถ่ายพื้นผิวโลกบนดาวอังคาร เป็นต้น

4 . บทบาทคอมพิวเตอร์ในงานธุรกิจ

คอมพิวเตอร์สามารถจัดเก็บข้อมูลได้มากมาย มีความรวดเร็ว และถูกต้อง ทำให้สามารถได้ข้อมูลที่ช่วยให้สามารถตัดสินใจในการ ดำเนินธุรกิจ ตลอดจนงานทางด้านเอกสารงานพิมพ์ต่างๆ เป็นต้น

5 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในงานธนาคาร

ในแวดวงธนาคารนับได้ว่าคอมพิวเตอร์ได้เข้ามามีบทบาทมากที่สุด เพราะธนาคารจะมีการนำข้อมูล < Transaction > เป็นประจะทุกวัน การหาอัตราดอกเบี้ยต่างๆ นอกจากนี้การใช้บริการ ATM ซึ่งลูกค้าสามารถฝากถอนเงินได้จากเครื่องอัตโนมัติ ซึ่งมำให้สะดวกแก่ผู้ใช้บริการเป็นอย่างยิ่ง และเป็นที่นิยมแพร่หลายในปัจจุบัน

6 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในร้านค้าปลีก ปัจจุบันเห็น ได้ว่า ได้มีธุรกิจร้านค้าปลีกหรือที่เรียกว่า " เฟรนไซน์" เป็นจำนวนมาก ได้มีการนำคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้ในการ ให้บริการลูกค้า เช่น ให้บริการชำระ ค่าน้ำ - ไฟฟ้า ค่าโทรศัพท์ เป็นต้น จะเห็นได้ว่ามีการ onlineระหว่างร้านค้าเหล่านั้นกับหน่วยงานนั้นๆเพื่อสามารถตัดยอดบัญชีได้ เป็นต้น

7 . บทบาทคอมพิวเตอร์ในวงการแพทย์ คอมพิวเตอร์ได้ ถูกนำมาใช้ในการเก็บประวัติของคนไข้ ควบคุมการรับ และจ่ายยา ตลอดจนยังอยู่ในอุปกรณ์เครื่องมือทางการแพทย์ เช่น เครื่องมือผ่าตัด บันทึกการเต้นของหัวใจ ตรวจคลื่นสมอง และด้านการหาตำแหน่งของอวัยวะก่อนการผ่าตัด เป็นต้น

8 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในการคมนาคม และการสื่อสาร
ในยุคปัจจุบัน เราเรียกว่าเป็นยุคที่เป็นการสื่อสารแบบไร้พรมแดน จะเห็นได้ว่ามีการสื่อสารในรูปแบบต่าง ๆ ในเคร ือข่ายสาธาระณะที่เรียกว่า เครือข่ายอินเทอร์เน็ต ซึ่งสามารถที่จะสื่อสารกับทุกคนได้ทั่วมุมโลก โดยผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์นี้ และยังมีโปรแกรมที่สามารถจะใช้ในการพูดคุยกันได้ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ด้วยกันใช้คุยกัน หรือจะเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์สื่อสารกับเครื่องโทรศัพท์ที่บ ้านหรือที่ทำงาน หรือแม้กระทั่งการส่ง pager ในปัจจุบันสามารถส่งทางเครือข่ายคอมพิวเตอร์ไปยังเครื่องลูกได้ เป็นต้น สำหรับการใช้คอมพิวเตอร์ในทางโทรคมนาคมจะเห็นว่าปัจจุบันการจองตั๋วเครื่อง บินจะมีการนำเอาคอมพิวเตอร์มาใช้เป็นจำนวนมาก รวมถึงการจองตั๋วผ่านทาง Internet ด้วยตนเอง เห็นได้ว่าเพิ่มความสะดวกสบายให้แก่ผู้ใช้บริการ และนอกจากนี้ ยังมีเครือข่ายของสายการบินทั่วโลก ทำให้ผู้ใช้บริการสามารถเลือกจองได้ตามสายการบินต่างๆ เป็นต้น
9 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในงานด้านอุตสาหกรรม

ในวงการอุตสาหกรรมนับได้ว่าคอมพิวเตอร์ได้เข้ามามีบทบาทเป็นอย่างมาก ตั้งแต่การวางแผนการผลิต กำหนดเวลาการผลิต จนกระทั่งถึงการผลิตสินค้า ควบคุมระบบ การผลิตทั้งหมดในรายงานทางอุตสาหกรรมได้มีการนำคอมพิวเตอร์มาใช้ในการควบคุม การ ทำงานของเครื่องจักร เช่น การเจาะ ตัด ไส กลึง เป็นต้น ตลอดจนโรงงานผลิตรถยนต์ ก็จะใช้ หุ่นยนต์คอมพิวเตอร์ในการทาสี พ่นสี รวมถึงการประกอบนรถยนต์ เป็นต้น

10 . บทบาทของคอมพิวเตอร์ในวงราชการ

คอมพิวเตอร์ถูกนำมาใช้ในงานทะเบียนราษฏร์ ช่วยในการนับคะแนนการ เลือกตั้ง และการประกาศผลเลือกตั้ง การคิดภาษีอากร การเก็บข้อมูล สถิติสัมมโนประชากร การเก็บเงินค่าไฟฟ้า น้ำประปา ค่าใช้โทรศัพท์ เป็นต้น

วันอาทิตย์ที่ 25 พฤศจิกายน พ.ศ. 2555

บทที่ 1 หลักการเบื้องต้นของการสื่อสาร

หลักการเบื้องต้นของการสื่อสาร

ความหมายของการสื่อสารข้อมูล

การสื่อสาร หมายถึง กระบวนการถ่ายทอดข้อมูลโดยผ่านช่องทางหรือสื่อระหว่างผู้ส่งและผู้รับ เพื่อให้เกิดความเข้าใจซึ่งกันและกัน

การสื่อสารข้อมูล หมายถึง กระบวนการหรือวิธีการถ่ายทอดข้อมูลระหว่างผู้ส่งและผู้รับที่อยู่ห่างไกลกันด้วยระบบการสื่อสารโทรคมนาคม (Telecommunication) เป็นสื่อกลางในการส่งข้อมูล

ระบบการสื่อสารโทรคมนาคมจะส่งข้อมูลผ่านสื่อหรือตัวกลาง เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนจากภายนอก โดยการเปลี่ยนข้อมูลเป็นสัญญาณหรือรหัส เมื่อถึงปลายทางจะต้องถอดรหัส (สัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) เพื่อให้ผู้รับเข้าใจข้อมูลที่ถูกส่งมาถึง

การสื่อสารผ่านคอมพิวเตอร์

ปัจจุบันคอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลง ราคาไม่แพงมาก และมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำให้มีการขยายปริมาณการใช้เพิ่มขึ้น มีการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กกับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่สำนักงานใหญ่ เพื่อเรียกใช้ข้อมูลและแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกัน โดยการเชื่อมเข้ากับโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์หลัก ผ่านซอฟต์แวร์หลักที่เรียกว่า อุปกรณ์อินเตอร์เฟซ (Interface) โดยใช้สายโทรศัพท์เป็นสื่อกลางในการถ่ายทอดข้อมูล

โมเด็ม (MODEM : Modulation-Demodulation Device) เป็นอุปกรณ์อินเตอร์เฟซที่สำคัญของระบบการสื่อสารผ่านคอมพิวเตอร์

ภาพการใช้โมเด็มเชื่อมโยงเครือข่าย

พื้นฐานการสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย

ปัจจุบันเทคโนโลยีทางคอมพิวเตอร์มีความก้าวหน้าอย่างยิ่ง มีสมรรถนะด้านความเร็วในการประมวลผลสูงมาก สามารถต่อพ่วงกับอุปกรณ์รอบข้างที่มีประสิทธิภาพและทันสมัย มีความสะดวกในการใช้งาน ในขณะเดียวกันกลับมีขนาดเล็กลงจนสามารถพกพาไปไหนมาไหนได้ อีกทั้งปัจจัยด้านราคาก็ลดลงอย่างเห็นได้ชัดหากเทียบสัดส่วนกับราคาในทศวรรษที่ผ่านมา ด้วยเหตุนี้ ทำให้คอมพิวเตอร์เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของมนุษย์ ทุกเพศ ทุกวัย เพิ่มขึ้น เรื่อย ๆ มีการใช้งานอย่างแพร่หลายตามบ้านเรือน สถาบันการศึกษา ตลอดจนหน่วยงานภาครัฐหรือภาคเอกชนทั่วไป ทิศทางความก้าวหน้าของระบบคอมพิวเตอร์ เริ่มจากการใช้งานส่วนตัวภายในเครื่องเพียงเครื่องเดียว (stand alone) จากนั้นจึงปรับเปลี่ยนมุ่งเน้นไปสู่แนวทางการเชื่อมต่อไปยังเครื่องอื่น เหตุผลเพราะต้องการใช้ทรัพยากรร่วมกัน ใช้เป็นอุปกรณ์สื่อสารระหว่างกัน และใช้เพื่อการแลกเปลี่ยนถ่ายโอนข้อมูลระหว่างกัน ก่อให้เกิดเป็นเครือข่ายของการเชื่อมต่อสื่อสารจำนวนมากที่เรียกว่าเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (computer network)

ความก้าวหน้าทางเครือข่ายคอมพิวเตอร์และการสื่อสารข้อมูลที่เห็นได้ชัดคือ การเติบโตของเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ซึ่งถือได้ว่าเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน ส่วนของการสื่อสารข้อมูลจากที่เคยถูกจำกัดด้วยระยะทาง ปริมาณของการเชื่อมต่อ ความแตกต่างทางเทคโนโลยี หรือแม้กระทั่งข้อจำกัดทางวัฒนธรรม ได้รับการปรับปรุงและพัฒนาจนสามารถติดต่อสื่อสารข้อมูลกันได้ทั่วโลก

โครงสร้างของการสื่อสารข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์
โครงสร้างของการสื่อสารข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ เป็นการถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างต้นทาง (source) และปลายทาง (destination) ผ่านทางอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือคอมพิวเตอร์ เพราะระบบการสื่อสารข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ จำเป็นต้องอาศัยอุปกรณ์หรือเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ในการควบคุมการโอนถ่ายข้อมูล (transmitter) และมีอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการรับข้อมูล (receiver) ในฝั่งรับ กรณีที่ปลายทางไม่สามารถควบคุมการรับส่งได้เอง รวมทั้งต้องอาศัยสื่อกลางการส่ง (transmission medium) ในการรับส่งข้อมูล การสื่อสารข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่มักจะมีซอฟต์แวร์ควบคุมทำงานควบคู่ไปกับการทำงานของฮาร์ดแวร์ เพื่อให้การสื่อสารข้อมูลเป็นไปอย่างถูกต้อง ครบถ้วนและมีประสิทธิภาพตามความต้องการ หากเป็นการสื่อสารข้อมูลขนาดใหญ่ มีอุปกรณ์เชื่อมต่ออยู่เป็นจำนวนมาก มีระยะทางที่ห่างไกลกัน ก็จำเป็นต้องมีระบบการส่งผ่านข้อมูล (transmission system) มาช่วยในการโอนถ่ายข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง ดังรูป

อ้างอิง - ภาพ http://www.boardofstudies.nsw.edu.au/

องค์ประกอบพื้นฐานของการสื่อสารข้อมูล
1. ผู้ส่งข้อมูล/แหล่งกำเนิดข้อมูลข่าวสาร ( Sender / Source )

ผู้ส่งหรือแหล่งกำเนิดข่าวสาร คือ อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับส่งข้อมูลข่าวสาร ซึ่งอาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ เวิร์กสเตชัน โทรศัพท์ กล้องวิดีโอ เป็นต้น

2. ผู้รับ/จุดหมายปลายทาง ( Receiver / Destination )

ผู้รับหรือจุดหมายปลายทาง คือ อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับส่งข้อมูลข่าวสาร ซึ่งอาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ เวิร์กสเตชัน โทรศัพท์ โทรทัศน์ เป็นต้น

3. ข้อมูล/ข่าวสาร (Message)

ข่าวสารในที่นี้คือ ข้อมูลหรือสารสนเทศต่าง ๆ ที่อาจประกอบด้วยข้อความ ตัวเลข รูปภาพ เสียง หรือวิดีโอ หรืออาจเป็นสิ่งที่กล่าวมานั้นมารวมกัน เช่น ภาพพร้อมเสียง ซึ่งเรียกว่าสื่อประสม (Multimedia) ข้อมูลข่าวสารที่ส่งไปจะถูกทำการเข้ารหัส (Encoding ) เพื่อส่งผ่านตัวกลางส่งข้อมูล และเมื่อปลายทางได้รับข้อมูลที่ส่งมาก็จะทำการถอดรหัส (Decoding) เพื่อให้กลับมาเป็นข้อมูลดั้งเดิม อย่างไรก็ตามระหว่างข้อมูลข่าวสารกำลังเดินทางมาถึงปลายทาง ก็อาจมีสัญญาณรบกวนได้

4. ตัวกลางในการส่งข้อมูล ( Transmission Medium )

ตัวกลางในการส่งข้อมูลในที่นี้ก็ คือ เส้นทางเชิงกายภาพที่ใช้สำหรับการลำเลียงข้อมูลข่าวสารจากผู้ส่งไปยังจุดหมายปลายทาง โดยตัวกลางในการส่งข้อมูลก็จะมีทั้งแบบมีสาย เช่น สายเคเบิล สายคู่บิดเกลียว สายไฟเบอร์ออปติค แลตัวกลางในการส่งข้อมูลแบบไร้สาย เช่น คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ ดาวเทียม เป็นต้น

5. โปรโตคอล ( Protocol )

โปรโตคอล คือ กฏเกณฑ์ ระเบียบ หรือข้อปฏิบัติต่าง ๆ ที่กำหนดขึ้นมาใช้เป็นข้อตกลงระหว่างผู้รับและผู้ส่ง เพื่อใช้สำหรับเป็นมาตรฐานในการกำหนดบทบาทหน้าที่ในการสื่อสารข้อมูลให้ถูกต้องตรงกัน ถึงแม้อุปกรณ์ทั้งสองฝั่งจะเชื่อมต่อกันได้ หากไม่มีโปรโตคอล ก็จะไม่สามารถสื่อสารกันได้ และอาจส่งผลให้การสื่อสารล้มเหลวในที่สุด

ความรู้พื้นฐานของการสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์

การสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ คือ การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างต้นทางและปลายทาง โดยใช้อุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเชื่อมต่อกันอยู่ด้วยสื่อกลางชนิดใดชนิดหนึ่งระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือ ระบบการเชื่อมโยงระหว่างคอมพิวเตอร์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป เพื่อให้สามารถทำการสื่อสารแลกเปลี่ยนข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างกันได้

ชนิดของสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์สามารถแบ่งได้เป็น

1 ชนิดของสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์ สามารถแบ่งได้เป็น

1.1 สัญญาณอนาล็อก

สัญญาณอนาล็อก(Analog Signal) หมายถึง สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลแบบต่อเนื่อง(Continuous Data) ที่มีขนาดไม่คงที่ มีลักษณะเป็นเส้นโค้งต่อเนื่องกันไป โดยการส่งสัญญาณแบบอนาล็อกจะถูกรบกวนให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่าย เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ เป็นต้น

1.2 สัญญาณดิจิตอล

สัญญาณดิจิตอล(Digital Signal) หมายถึง สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง(Discrete Data) ที่มีขนาดแน่นอนซึ่งขนาดดังกล่าวอาจกระโดดไปมาระหว่างค่าสองค่า คือ สัญญาณระดับสูงสุดและสัญญาณระดับต่ำสุด ซึ่งสัญญาณดิจิตอลนี้เป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการทำงานและติดต่อสื่อสารกัน

2 ทิศทางการสื่อสารข้อมูล
สามารถแบ่งทิศทางการสื่อสารข้อมูลได้เป็น 3 แบบ คือ
2.1 แบบทิศทางเดียว(Simplex) ข้อมูลจะถูกส่งจากทิศทางหนึ่งไปยังอีกทิศทางหนึ่ง โดยไม่สามารถส่งย้อนกลับมาได้ เช่น ระบบวิทยุ หรือโทรทัศน์

2.2 แบบกึ่งสองทิศทาง(Half Duplex) ข้อมูลสามารถส่งสลับกันได้ทั้ง 2 ทิศทาง โดยต้องผลัดกันส่งครั้งละทิศทางเท่านั้น ตัวอย่างเช่น วิทยุสื่อสารแบบผลัดกันพูด

2.3 แบบสองทิศทาง(Full Duplex) ข้อมูลสามารถส่งพร้อมๆ กันได้ทั้ง 2 ทิศทางอย่างอิสระ ตัวอย่างเช่น ระบบโทรศัพท์

3. การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมและแบบขนานการสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมจะเป็นการส่งข้อมูลทีละบิตต่อครั้งผ่านสายสื่อสาร ขณะที่การสื่อข้อมูลแบบขนานจะส่งข้อมูลเป็นชุดของบิตพร้อมๆ กันในแต่ละครั้ง ซึ่งทำให้การส่งข้อมูลแบบขนานสามารถทำได้เร็วกว่า แต่จะเสียค่าใช้จ่ายสูงกว่าเช่นกัน เนื่องจากสายที่ใช้จะต้องมีช่องสัญญาณจำนวนมาก เช่น 8 ช่อง เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลได้ 8 บิตพร้อมกัน

แบบอนุกรม

ชนิดของสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์

สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
1. สัญญาณอะนาล็อก ( Analog Signal ) หมายถึง สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลแบบต่อเนื่องที่มีขนาดไม่คงที่ มีลักษณะเป็นเส้นโค้งต่อเนื่องกันไป โดยการส่งสัญญาณแบบอะนาล็อกจะถูกรบกวน ให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่าย เช่น สัญญาณในสายเสียงโทรศัพท์ เป็นต้น

2. สัญญาณดิจิตอล ( Digital Signal ) หมายถึง สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง ที่มีขนาดแน่นอน ซึ่งขนาดดังกล่าวอาจกระโดดไปมาระหว่างคำสองคำ คือ สัญญาณระดับสูงสุดและสัญญาณระดับต่ำสุด ซึ่งสัญญาณดิจิตอลนี่เป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใว้ในการทำงานและติดต่อสื่อสารกัน

ความหมายของคำที่ใช้ในการสื่อสาร

การติดต่อสื่อสารเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นควบคู่มากับมนุษย์ เนื่องจากมนุษย์ต้องอยู่รวมกันเป็นกลุ่มเป็นก้อน โดยมนุษย์ใช้ภาษาเป็นสื่อในการส่งข้อมูล แลกเปลี่ยนข้อมูลซึ่งกันและกัน โดยมีอากาศเป็นตัวกลาง ซึ่งในภาษาที่มนุษย์ใช้สื่อสารกันนั้น จะต้องมีข้อตกลงกันว่าแต่ละสัญลักษณ์ หรือคำพูด แทนหรือหมายถึงสิ่งใด มนุษย์ได้คิดค้นวิธีการและเครื่องมือที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารกันมาตั้งแต่สมัยโบราณแล้ว ยกตัวอย่างเช่น การใช้สัญญาณควันไฟของชาวอินเดียแดง หรือการใช้ม้าเร็วในการส่งสาส์น จนกระทั่งพัฒนามาเป็นการใช้โทรเลข วิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์ และอินเทอร์เน็ต
ความหมายของการสื่อสารข้อมูล เกิดจากคำสองคำ คือ การสื่อสาร (Communication) ซึ่งหมายถึง การส่งเนื้อหาจากฝ่ายหนึ่งไปยังอีกฝ่ายหนึ่ง และคำว่าข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อเท็จจริงหรือสิ่งที่ถือหรือยอมรับว่าเป็นข้อเท็จจริงสำหรับใช้เป็นหลักอนุมานหาความจริงหรือการคำนวณ [17] ซึ่งในที่นี้เราจะหมายถึงข้อมูลที่เกิดขึ้นจากเครื่องคอมพิวเตอร์ในรูปตัวเลข 0 หรือ 1 ต่อเนื่องกันไป ซึ่งเป็นค่าที่เครื่องคอมพิวเตอร์เข้าใจ นั่นคือ การสื่อสารข้อมูล หมายถึง การส่งเนื้อหาที่อยู่ในรูปตัวเลขฐานสองที่เกิดจากอุปกรณ์หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไป โดยมีจุดประสงค์เพื่อต้องการติดต่อ แลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสาร ตลอดจนแบ่งปันการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

รูปแบบของการสื่อสารข้อมูล (Communications Model)

จุดมุ่งหมายหลักของระบบสื่อสารคือ การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างสองฝ่าย โดยฝ่ายหนึ่งอาจรับข้อมูลหรือส่งเพียงอย่างเดียว หรืออาจมีทั้งการรับและส่งได้ทั้งสองฝ่าย จาก (รูปที่ 2.2) แสดงการติดต่อสื่อสารกัน ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เป็น Workstation กับเครื่อง Server ผ่านระบบเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะ องค์ประกอบพื้นฐานของโครงสร้างระบบสื่อสารประกอบด้วย

1. อุปกรณ์ต้นทาง (Source) อุปกรณ์นี้ทำหน้าที่สร้างข้อมูลขึ้นมา ที่ใช้ในการกระจายออกไป

2. อุปกรณ์กระจายข้อมูล (Transmitter) โดยปกติข้อมูลที่สร้างขึ้นมา จากต้นทาง ไม่สามารถกระจายหรือส่งข้อมูลในรูปแบบนั้นให้กับผู้รับอื่นได้โดยตรง จำเป็นต้องอาศัยตัวกระจายข้อมูล (Transmitter) ซึ่งจะทำหน้าที่เปลี่ยนแปลง รูปแบบข้อมูลให้อยู่ ในสภาพที่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Signals) แล้วส่งผ่านเข้าไปในระบบรับส่งข้อมูล (Transmission System) ตัวอย่างเช่นข้อมูลที่สร้างขึ้นจากอุปกรณ์ต้นทาง (Source) เครื่องคอมพิวเตอร์ ก่อนที่จะส่งออกไปจะต้องมีโมเด็ม (Modem) ทำหน้าที่แปลงสัญญาณดิจิตอล (Digital Bit Stream) ไปเป็นสัญญาณอนาลอก (Analog Signal) ซึ่งเป็นสถานะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ส่งผ่านเข้าไปในระบบเครือข่ายโทรศัพท์ (Telephone Network)

3. ระบบการส่งสัญญาณ (Transmission) จะทำหน้าที่เป็นตัวนำพาสัญญาณจากเครื่องส่งหรืออุปกรณ์ส่งสัญญาณไปยังอุปกรณ์รับสัญญาณ ซึ่ง transmission หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าเป็นสื่อนำสัญญาณ (media) ซึ่งมีอยู่ด้วยกันหลายลักษณะทั้งสื่อนำสัญญาณแบบมีสารและไร้สาย

4. อุปกรณ์รับสัญญาณ (Receiver) อุปกรณ์ที่เป็น receiver จะทำหน้าที่รับสัญญาณจากระบบกระจายสัญญาณ (transmission system) แล้วเปลี่ยนแปลงสัญญาณกลับเป็นรูปแบบที่เหมือนกับต้นฉบับก่อนที่จะส่งออกมาจากต้นทาง ทำให้อุปกรณ์ปลายทาง ซึ่งอาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์สามารถจัดการกับข้อมูล ที่รับเข้ามาได้ เช่น โมเด็ม (Modem) จะเปลี่ยนสัญญาณอนาลอก (analog) กลับไปเป็นสัญญาณดิจิตอล (digital) ให้เครื่อง คอมพิวเตอร์ปลายทางอ่านข้อมูลหรือจัดการกับข้อมูลได้

5. อุปกรณ์ปลายทาง (Destination) รับข้อมูลเข้ามาจาก อุปกรณ์รับสัญญาณ (receiver)

ลักษณะข้อมูลแบบดิจิตอล

บิต (Bit)

เป็นหน่อยข้อมูลดิจิตอลที่เล็กที่สุด ใช้ระบบคอมพิวเตอร์แบบดิจิตอลและทฤษฎีข้อมูลข้อมูลของบิตมีสถานะที่เป็นไปได้ 2 สถานะคือ

บิต 0 (ปิด)

บิต 1 (เปิด)