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