การสื่อสารข้อมูลแครือข่าย

1. ความหมายของเครือข่าย

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ( Computer Network ) หมายถึง การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไปเข้าด้วยกันด้วยสายเคเบิล หรือสื่ออื่นๆ ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถรับส่งข้อมูลแก่กันและกันได้ในกรณีที่เป็นการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่องเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่เป็นศูนย์กลาง เราเรียกคอมพิวเตอร์ที่เป็นศูนย์กลางนี้ว่า โฮสต์ (Host) และเรียกคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่เข้ามาเชื่อมต่อว่า ไคลเอนต์ (Client)ระบบเครือข่าย (Network) จะเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันเพื่อการติดต่อสื่อสาร เราสามารถส่งข้อมูลภายในอาคาร หรือข้ามระหว่างเมืองไปจนถึงอีกซีกหนึ่งของโลก ซึ่งข้อมูลต่างๆ อาจเป็นทั้งข้อความ รูปภาพ เสียง ก่อให้เกิดความสะดวก รวดเร็วแก่ผู้ใช้ ซึ่งความสามารถเหล่านี้ทำให้เครือข่ายคอมพิวเตอร์มีความสำคัญ และจำเป็นต่อการใช้งานในแวดวงต่างๆ

2. ประโยชน์ของเครือข่าย

                1.  สามารถแชร์ข้อมูลใช้ร่วมกันได้  ข้อมูลต่างๆในแต่ละเครื่องภายในระบบ  หากมีผู้อื่นต้องการใช้  คุณสามารถแชร์ให้ผู้อื่นนำไปใช้ได้

2.  สามารถแชร์อุปกรณ์ต่างๆร่วมกันได้  เช่น เครื่องพิมพ์  สแกนเนอร์  ซิปไดร์ฟ  เป็นต้น  โดยที่ไม่จำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์เหล่านั้นมาติดตั้งกับทุกๆเครื่อง 

 3.  สามารถใช้โปรแกรมร่วมกันหลายๆเครื่องได้ เช่น ในห้อง LAB  คอมพิวเตอร์ที่มีจำนวน คอมพิวเตอร์ที่มีจำนวนเครื่องในระบบจำนวน 30 เครื่อง คุณสามารถซื้อโปรแกรมเพียงแค่ 1 ชุดและสามารถใช้งานร่วมกันได้  ซึ่งจะทำให้สะดวกในการดูแลรักษาด้วย

4.  การสื่อสารในระบบเครือข่ายผู้ใช้สามารถเชื่อมกับเครื่องอื่นๆในระบบได้ 

5.  การแชร์อินเทอร์เน็ต  ภายในระบบเครือข่ายคุณสามารถแชร์อินเตอร์เน็ตเพื่อใช้ร่วมกันได้  โดยที่คุณไม่จำเป็นต้องซื้อ Internet  Account สำหรับทุกๆเครื่อง

6. เพื่อการเรียนรู้ การที่คุณได้ทดลองใช้งานระบบเครือข่ายจะทำให้คุณสามารถเรียนรู้และคุ้นเคยกับระบบเครือข่ายมากขึ้น

3.ประเภทของเครือข่าย

เครือข่ายสามารถจำแนกออกได้หลายประเภทแล้วแต่เกณฑ์ที่ใช้ เช่น ขนาด ลักษณะการแลกเปลี่ยนข้อมูลของคอมพิวเตอร์ เป็นต้น

1. ใช้ขนาดทางกายภาพของเครือข่ายเป็นเกณฑ์ แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทดังนี้

       

 1.1 LAN (Local Area Network) : ระบบเครือข่ายระดับท้องถิ่น

1.2 MAN (Metropolitan Area Network) : ระบบเครือข่ายระดับเมือง

1.3 WAN (Wide Area Network) : ระบบเครือข่ายระดับประเทศ หรือเครือข่ายบริเวณกว้าง

2. ใช้ลักษณะหน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายเป็นเกณฑ์ สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทดังนี้

2.1 Peer-to-Peer Network หรือเครือข่ายแบบเท่าเทียม

2.2 Client-Server Network หรือเครือข่ายแบบผู้ใช้บริการและผู้ให้บริการ

3. ใช้ระดับความปลอดภัยของข้อมูลเป็นเกณฑ์ 

3.1 อินเทอร์เน็ต (Internet) เครือข่ายสาธารณะ

3.2 อินทราเน็ต (Intranet) หรือเครือข่ายส่วนบุคคล

3.3 เอ็กส์ทราเน็ต (Extranet) หรือเครือข่ายร่วม

4.Topology คืออะไร มีอะไรบ้าง แต่ละอย่างทำงานอย่างไร

                Topology คือลักษณะทางกายภาพ (ภายนอก) ของระบบเครือข่าย ซึ่งหมายถึง ลักษณะของการเชื่อมโยงสายสื่อสารเข้ากับอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องคอมพิวเตอร์ ภายในเครือข่ายด้วยกันนั่นเอง โทโปโลยีของเครือข่าย LAN แต่ละแบบมีความเหมาะสมในการใช้งาน แตกต่างกันออกไป การนำไปใช้จึงมีความจำเป็นที่เราจะต้องทำการศึกษาลักษณะและคุณสมบัติ ข้อดีและข้อเสียของโทโปโลยีแต่ละแบบ เพื่อนำไปใช้ในการออกแบบพิจารณาเครือข่าย ให้เหมาะสมกับการใช้งาน รูปแบบของโทโปโลยี ของเครือข่ายหลัก ๆ มีดังต่อไปนี้

1.โทโปโลยีแบบบัส (BUS)

เป็นรูปแบบที่ เครื่องคอมพิวเตอร์จะถูกเชื่อมต่อกันโดยผ่ายสายสัญญาณแกนหลัก ที่เรียกว่า BUS หรือ แบ็คโบน (Backbone) คือ สายรับส่งสัญญาณข้อมูลหลัก ใช้เป็นทางเดินข้อมูลของทุกเครื่องภายในระบบเครือข่าย และจะมีสายแยกย่อยออกไปในแต่ละจุด เพื่อเชื่อมต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ซึ่งเรียกว่าโหนด (Node) ข้อมูลจากโหนดผู้ส่งจะถูกส่งเข้าสู่สายบัสในรูปของแพ็กเกจ ซึ่งแต่ละแพ็กเกจจะประกอบไปด้วยข้อมูลของผู้ส่ง, ผู้รับ และข้อมูลที่จะส่ง การสื่อสารภายในสายบัสจะเป็นแบบ 2 ทิศทางแยกไปยังปลายทั้ง 2 ด้านของ บัส โดยตรงปลายทั้ง 2 ด้านของบัส จะมีเทอร์มิเนเตอร์ (Terminator) ทำหน้าที่ลบล้างสัญญาณที่ส่งมาถึง เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณข้อมูลนั้นสะท้อนกลับ เข้ามายังบัสอีก เพื่อเป็นการป้องกันการชนกันของข้อมูลอื่น ๆ ที่เดินทางอยู่บนบัสในขณะนั้น

สัญญาณข้อมูลจากโหนดผู้ส่งเมื่อเข้าสู่บัส ข้อมูลจะไหลผ่านไปยังปลายทั้ง 2 ด้านของบัส แต่ละโหนดที่เชื่อมต่อเข้ากับบัส จะคอยตรวจดูว่า ตำแหน่งปลายทางที่มากับแพ็กเกจข้อมูลนั้นตรงกับตำแหน่งของตนหรือไม่ ถ้าตรง ก็จะรับข้อมูลนั้นเข้ามาสู่โหนด ตน แต่ถ้าไม่ใช่ ก็จะปล่อยให้สัญญาณข้อมูลนั้นผ่านไป จะเห็นว่าทุก ๆ โหนดภายในเครือข่ายแบบ BUS นั้นสามารถรับรู้สัญญาณข้อมูลได้ แต่จะมีเพียงโหนดปลายทางเพียงโหนดเดียวเท่านั้นที่จะรับข้อมูลนั้นไปได้

2.โทโปโลยีแบบวงแหวน (RING)

เป็นรูปแบบที่ เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในระบบเครือข่าย ทั้งเครื่องที่เป็นผู้ให้บริการ( Server) และ เครื่องที่เป็นผู้ขอใช้บริการ(Client) ทุกเครื่องถูกเชื่อมต่อกันเป็นวงกลม ข้อมูลข่าวสารที่ส่งระหว่างกัน จะไหลวนอยู่ในเครือข่ายไปใน ทิศทางเดียวกัน โดยไม่มีจุดปลายหรือเทอร์มิเนเตอร์เช่นเดียวกับเครือข่ายแบบ BUS ในแต่ละโหนดหรือแต่ละเครื่อง จะมีรีพีตเตอร์ (Repeater) ประจำแต่ละเครื่อง 1 ตัว ซึ่งจะทำหน้าที่เพิ่มเติมข้อมูลที่จำเป็นต่อการติดต่อสื่อสารเข้าในส่วนหัวของแพ็กเกจที่ส่ง และตรวจสอบข้อมูลจากส่วนหัวของ Packet ที่ส่งมาถึง ว่าเป็นข้อมูลของตนหรือไม่ แต่ถ้าไม่ใช่ก็จะปล่อยข้อมูลนั้นไปยัง Repeater ของเครื่องถัดไป

3.โทโปโลยีแบบดาว (STAR)

เป็นรูปแบบที่ เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันในเครือข่าย จะต้องเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ตัวกลางตัวหนึ่งที่เรียกว่า ฮับ (HUB) หรือเครื่อง ๆ หนึ่ง ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของการเชื่อมต่อสายสัญญาณที่มาจากเครื่องต่าง ๆ ในเครือข่าย และควบคุมเส้นทางการสื่อสาร ทั้งหมด เมื่อมีเครื่องที่ต้องการส่งข้อมูลไปยังเครื่องอื่น ๆ ที่ต้องการในเครือข่าย เครื่องนั้นก็จะต้องส่งข้อมูลมายัง HUB หรือเครื่องศูนย์กลางก่อน แล้ว HUB ก็จะทำหน้าที่กระจายข้อมูลนั้นไปในเครือข่ายต่อไป

4.โทโปโลยีแบบ Hybrid

เป็นรูปแบบใหม่ ที่เกิดจากการผสมผสานกันของโทโปโลยีแบบ STAR , BUS , RING เข้าด้วยกัน เพื่อเป็นการลดข้อเสียของรูปแบบที่กล่าวมา และเพิ่มข้อดี ขึ้นมา มักจะนำมาใช้กับระบบ WAN (Wide Area Network) มาก ซึ่งการเชื่อมต่อกันของแต่ละรูปแบบนั้น ต้องใช้ตัวเชื่อมสัญญาณเข้ามาเป็นตัวเชื่อม ตัวนั้นก็คือ Router เป็นตัวเชื่อมการติดต่อกัน

5.โทโปโลยีแบบ MESH

เป็นรูปแบบที่ถือว่า สามารถป้องกันการผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นกับระบบได้ดีที่สุด เป็นรูปแบบที่ใช้วิธีการเดินสายของแต่เครื่อง ไปเชื่อมการติดต่อกับทุกเครื่องในระบบเครือข่าย คือเครื่องทุกเครื่องในระบบเครือข่ายนี้ ต้องมีสายไปเชื่อมกับทุก ๆ เครื่อง ระบบนี้ยากต่อการเดินสายและมีราคาแพง จึงมีค่อยมีผู้นิยมมากนัก

5. Protocol คืออะไร บอกชื่อ Protocol ที่ใช้แพร่หลาย

     โปรโตคอล คือ ข้อกำหนดหรือข้อตกลงในการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ หรือภาษาสื่อสารที่ใช้เป็น ภาษากลางในการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ด้วยกัน การที่เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ถูกเชื่อมโยงกันไว้ในระบบจะสามารถติดต่อสื่อสารกันได้นั้น จำเป็นจะต้องมีการสื่อสารที่เรียกว่า โปรโตคอล (Protocol) เช่นเดียวกับคนเราที่ต้องมีภาษาพูดเพื่อให้สื่อสารเข้าใจกันได้

Protocol ที่ใช้แพร่หลาย เช่น

1. NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface)

เป็นโปรโตคอลที่เหมาะสำหรับระบบ เครือข่ายขนาดเล็ก เนื่องจากโปรโตคอลนี้ใช้วิธีกระจายสัญญาณไปทั่วทั้งเครือข่ายไม่สามารถหาเส้นทาง (route) ไปยังคอมพิวเตอร์ที่ร้องขอข้อมูลได้ ข้อดีของโปรโตคอลนี้คือ การติดตั้งซอฟต์แวร์เครือข่ายไม่ยุ่งยากซับซ้อน

2. IPX/SPX (Internet Packet Exchange)

เป็นโปรโตคอลที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อนำไปใช้กับระบบเครือข่ายของ Netware โปรโตคอลนี้มีความสามารถในการหาเส้นทางได้ แต่ก็ไม่ดีเท่ากับ TCP/IP ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับเครือข่ายขนาดเล็กถึงระดับกลางเท่านั้น ปัจจุบันNetwareได้พัฒนาความสามารถจนสามารถรองรับเครือข่ายขนาดใหญ่ และมีโปรโตคอลให้เลือกใช้หลากหลายขึ้น

3. TCP/IP (Transfer Control Protocol/ Internet Protocol)

เป็นโปรโตคอลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายขนาดใหญ่และเครือข่ายอินเทอร์เน็ต เนื่องจากมีความสามารถในการค้นหาเส้นทางไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ร้องขอข้อมูล จึงถูกใช้เป็นโปรโตคอลหลักใน เครือข่ายอินเทอร์เน็ตข้อเสียของโปรโตคอลนี้ คือ ต้องมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโปรโตคอล TCP/IP การกำหนด IP Addressอีกทั้งจะต้องมีการปรับแต่งค่าต่าง ๆ หลังจากการติดตั้งซอฟต์แวร์เครือข่าย

6. Hardware ของเครือข่ายมีอะไรบ้าง

1. เครื่องคอมพิวเตอร์ (Computer)

               เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในระบบเครือข่ายนั้นสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ เครื่องแม่ข่าย และ เครื่องลูกข่าย

1.1 เครื่องแม่ข่าย

          เครื่องแม่ข่ายหรือเครื่องเซิร์ฟเวอร์ (Server) ควรเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถคำนวณหรือประมวลผลได้รวดเร็ว มีหน่วยความจำสูง ใช้เป็นศูนย์กลางการเก็บข้อมูลและประมวลผลของระบบเครือข่าย ในระบบเครือข่ายขนาดเล็กมักจะไม่มีเครื่องแม่ข่ายหรือเครื่องเซิร์ฟเวอร์เนื่องจากมีราคาสูง แต่อาจใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ชนิดเดียวกับเครื่องลูกข่ายแทน หรือไม่มีเครื่องแม่ข่ายเลยก็ได้

1.2 เครื่องลูกข่าย

                เครื่องลูกข่ายหรือเครื่องไคลเอนต์ (Client) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ไม่จำเป็นต้องมีคุณภาพสูงเท่าเครื่องแม่ข่าย แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

                 1.2.1 เครื่องเวิร์กสเตชัน (Workstation) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในการประมวลผลด้วยตนเองสามารถทำงานได้เร็ว เพราะไม่ต้องรอรับผลจากเครื่องแม่ข่าย เครื่องเวิร์กสเตชันเมื่อออกจากระบบเครือข่าย คอมพิวเตอร์ ก็ยังสามารถใช้งานได้เหมือนเครื่องคอมพิวเตอร์สแตนด์อโลน แต่ค่าใช้จ่ายและการดูแลรักษา จะสูงกว่าเครือข่ายที่ใช้เครื่องเทอร์มินัล

                1.2.2 เครื่องเทอร์มินัล (Terminal) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ไม่สามารถประมวลผลข้อมูลได้ด้วยตนเอง มีความสามารถในการทำงานช้า เพราะต้องรอการประมวลผลจากเครื่องแม่ข่ายเท่านั้น เครื่องเทอร์มินัล ประกอบไปด้วย จอคอมพิวเตอร์ แป้นพิมพ์ และเมาส์ เพื่อใช้ในการแสดงข้อมูลและส่งข้อมูลไปยังเครื่องแม่ข่าย ทำให้ประหยัดค่าอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ได้อย่างมาก เครื่องเทอร์มินัลเมื่อออกจากเครือข่ายจะไม่สามารถทำงานได้แต่การดูแลรักษาระบบเครือข่ายที่ใช้เครื่องเทอร์มินัล จะง่ายกว่าระบบเครือข่ายที่ใช้เครื่องเวิร์กสเตชัน                          

2. แผงวงจรเชื่อมต่อเครือข่าย (Network Interface Card : NIC)

                 หรือนิยมเรียกกันว่า แลนการ์ด (Lan Card) ใช้สำหรับต่อสายนำสัญญาณของระบบเครือข่าย ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่าย สามารถติดต่อสื่อสารส่งข้อมูลในระบบเครือข่ายได้

3. สายนำสัญญาณ (Cable)

                  3.1 สายคู่บิดเกลียว (Twisted – Pair Cable)

สายคู่บิดเกลียวประกอบด้วยสายทองแดง ที่หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก หลังจากนั้นก็นำสายทั้งสองมาถักกันเป็นเกลียวคู่ เพื่อช่วยลดสัญญาณรบกวนภายในสาย สายคู่บิดเกลียวมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ

3.1.1  สายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีชีลด์ (Unshielded Twisted –Pair Cable :UTP)

3.1.2 สายคู่บิดเกลียวแบบมีชิลด์ (Shielded Twisted –Pair Cable :STP)

3.2 สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable)

                   สายโคแอกเชียลประกอบด้วยสายทองแดงจะถูกห่อหุ้มด้วยพลาสติก จากนั้นก็จะมีชิลด์ห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่งเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน และหุ้มด้วยเปลือกนอกอีกชั้นหนึ่ง เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสายโคแอกเชียลที่เห็นได้ทั่วๆไป คือ สายที่นำมาใช้ต่อเข้ากับเสาอากาศโทรทัศน์ที่ใช้ตามบ้าน

3.3 สายไฟเบอร์ออปติค (Fiber Optic)

                 สายไฟเบอร์ออปติคหรือสายใยแก้วนำแสง เป็นสายที่ใช้คลื่นแสงส่งผ่านไปยังตัวกลางใยแก้ว มีการสูญเสียของสัญญาณน้อยมาก ทำให้สามารถส่งสัญญาณด้วยความเร็วสูงและได้ระยะทางที่ไกลขึ้น

4. ฮับ/สวิตช์ (HUB/Switch)

     ฮับ กับ สวิตช์ เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่ายเข้าด้วยกัน มีรูปร่างลักษณะภายนอกคล้าย ๆ กัน แต่มีความสามารถในการทำงานแตกต่างกัน ดังนี้

4.1 ฮับ (HUB) มีหน้าที่ในการจัดการสัญญาณที่ส่งมาจากเครื่องคอมพิวเตอร์ กระจายสัญญาณต่อไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ ทุกเครื่อง หากมีการส่งสัญญาณพร้อม ๆ กันจะทำให้ความเร็วของการส่งสัญญาณในระบบเครือข่ายลดลง ดังนั้น HUB จึงไม่เหมาะกับระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ เพราะมีปัญหาเรื่องความเร็วในการสื่อสาร

 4.2 สวิตช์ (Switch) จะมีความสามารถในการทำงานมากกว่า Hub โดยที่อุปกรณ์ Switch จะทำงานในการ รับ-ส่งข้อมูล ที่สามารถส่งข้อมูลจากพอร์ตหนึ่งของอุปกรณ์ ไปยังเฉพาะพอร์ตปลายทางที่เชื่อมต่ออยู่กับอุปกรณ์

7. Software ของเครือข่าย

                1.ระบบปฏิบัติการการบนเครื่องเซิร์ฟเวอร์

                ระบบปฏิบัติการการบนเครื่องเซิร์ฟเวอร์ เป็นโปรแกรมระบบปฏิบัติการการที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์โดยเฉพาะมีหน้าที่ในการรวบรวมทรัพยากรในเครือข่ายมาเป็นเสมือนระบบหนึ่ง เพื่อให้สามารถใช้ทรัพยากรร่วมกันบนเครือข่ายได้

2.ระบบปฏิบัติการบนเครื่องลูกข่าย

สำหรับระบบปฏิบัติการบนเครื่องลูกข่าย จำเป็นต้องคอนฟิกระบบหรือติดตั้งโปรแกรมเพื่อให้สามารถเชื่อมโยงกับเครื่องเซิร์ฟเวอร์ได้  ระบบปฏิบัติการบนเครื่องลูกข่าย อาจเป็นระบบปฏิบัติการคนละตระกูลกับเครื่องเซิร์ฟเวอร์ก็เป็นได้