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
แต่เมื่อต้องการเรียกไอพีแอดเดรสจะเรียกแบบไบนารีคงไม่สะดวก จึงแปลงเลขไบนารี หรือเลขฐานสองแต่ละไบต์ ( 8 บิต ) ให้เป็นตัวเลขฐานสิบโดยมีจุดคั่น
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
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
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น