ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (COMPUTER NETWORK) บทที่ 3 ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (COMPUTER NETWORK)

หัวข้อ 1. องค์ประกอบของระบบการสื่อสารข้อมูล 2. รูปแบบการถ่ายโอนข้อมูล 3. ทิศทางการสื่อสาร (Transmission Mode) 4. การสื่อสารข้อมูลในระดับเครือข่าย 5 โมเด็ม (MODEM) 6 รูปแบบการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Topology) 7. ชนิดของเครือข่าย 8 อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบเครือข่าย

1. องค์ประกอบของระบบการสื่อสารข้อมูล

การสื่อสารทุกรูปแบบจะมีองค์ประกอบในการสื่อสาร (Component of Communication) 5 อย่าง ได้แก่ 1. ผู้ส่งหรืออุปกรณ์ส่งข้อมูล (sender) 2. ผู้รับหรืออุปกรณ์รับข้อมูล (Receiver) 3. ข่าวสาร (Massage) 4. สื่อกลางหรือตัวกลางในการส่งข้อมูล (Transmission Medium) 5. โพรโตคอล (Protocol)

1.1 ผู้ส่งหรืออุปกรณ์ส่งข้อมูล (sender) เป็นแหล่งต้นทางของการสื่อสาร ทำหน้าที่ในการให้กำเนิด ข้อมูล หรือ เตรียมข้อมูล เช่น ผู้พูด คอมพิวเตอร์ต้นทาง เป็นต้น

1.2 ผู้รับหรืออุปกรณ์รับข้อมูล (Receiver) เป็นแหล่งปลายทางของการสื่อสาร หรือเป็นอุปกรณ์สำหรับข้อมูลที่จะนำข้อมูลนั้นไปใช้ดำเนินการต่อไป เช่น ผู้ฟัง คอมพิวเตอร์ปลายทาง เครื่องพิมพ์ เป็นต้น

1.3 ข่าวสาร (Massage) เป็นตัวเนื้อหาของข้อมูล ซึ่งมีได้หลายรูปแบบดังนี้ คือ ข้อความ (Text) ข้อมูลที่อยู่ในรูปอักขระ หรือเอกสาร เช่น ข้อความในหนังสือ เป็นต้น เสียง (Voice) ข้อมูลเสียงที่แหล่งต้นทางสร้างขึ้นมา ซึ่งอาจจะเป็นเสียงที่มนุษย์หรืออุปกรณ์บางอย่างเป็นตัวสร้างก็ได้ รูปภาพ (Image) เป็นข้อมูลที่ไม่เหมือนข้อความตัวอักษรที่เรียงติดต่อกัน แต่จะมีลักษณะเหมือนรูปภาพ เช่น การสแกนภาพเข้าคอมพิวเตอร์ เป็นต้น เมื่อเปรียบเทียบข้อมูลรูปภาพกับข้อมูลข้อความ แล้วรูปภาพจะมีขนาดใหญ่กว่า สื่อผสม (Multimedia) ข้อมูลที่ผสมลักษณะของทั้งรูปภาพ เสียงและข้อความเข้าด้วยกัน โดยสามารถเคลื่อนไหวได้ เช่น การเรียนผ่านระบบ VDO conference เป็นต้น โดยข้อมูลจะมีขนาดใหญ่มาก

1.4 สื่อกลางหรือตัวกลางในการส่งข้อมูล (Transmission Medium) แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ 1.4.1 สื่อกลางประเภทมีสาย 1. สายคู่บิดเกลียว (twisted pair) 2. สายโคแอกเชียล (coaxial) 3. เส้นใยนำแสง (fiber optic) 1.4.2 สื่อกลางประเภทไร้สาย 1. อินฟราเรด (Infrared) 2. คลื่นวิทยุ (Radio wave) 3. สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave) 4. ดาวเทียม (satellite)

1.4.1 สื่อกลางประเภทมีสาย สายคู่บิดเกลียว (Twisted-pair) คล้ายสายโทรศัพท์ เหมาะกับระยะสั้น แบบมีฉนวนหุ้มและไม่มีฉนวนหุ้ม สายโคแอกเชียล (Coaxial cable) คล้ายสายทีวี ราคาแพง ป้องกันคลื่นรบกวนได้ดี ความเร็วต่ำ สายไฟเบอร์ออปติก (Fiber-optic) ใช้แสงในการนำข้อมูลผ่านท่อนำแสง ส่งข้อมูลได้ไว ราคาแพง สัญญาณรบกวนต่ำ

1.4.2 สื่อกลางประเภทไร้สาย อินฟราเรด ใช้ในการส่งข้อมูลระยะใกล้ๆ เช่น remote control วิทยุ/ทีวี ความถี่สั้น ช่องทางสื่อสารน้อย ความเร็วประมาณ 4-16 Mbps ทะลุผ่านวัตถุไม่ได้ ต้องวางแนวเส้นตรงไม่เกิน 1-2 เมตร คลื่นวิทยุ มีหลายชนิด เช่น Bluetooth, VHF, UHF ความถี่แตกต่างกันไป ใช้ในการสื่อสารระยะใกล้ ความเร็วต่ำประมาณ 2 Mbps ไม่จำเป็นต้องอยู่แนวเดียวกับจุดส่ง ผ่านวัตถุขวางกั้นได้

1.4.2 สื่อกลางประเภทไร้สาย (ต่อ) คลื่นไมโครเวฟ เป็นคลื่นวิทยุชนิดหนึ่งที่มีความถี่สูงระดับ GHz เป็นคลื่นเส้นตรงในระดับสายตา (Line of Sight) ต้องมีจานรับส่งตามยอดตึก/เขาเพื่อส่งต่อสัญญาณ ความเร็วสูง ติดตั้งง่าย ประหยัด สภาวะอากาศมีผลต่อสัญญาณ ดาวเทียม คือสถานีไมโครเวฟลอยฟ้า รับสัญญาณจากโลก ดาวเทียม 3 ดวงก็ครอบคลุมโลกได้หมด ค่าอุปกรณ์ ติดตั้ง บริการแพง ความเร็วในส่งข้อมูลค่อนข้างช้า (166-400 Kbps)

1.5 โพรโตคอล (Protocol) คือ กฎเกณฑ์ ข้อตกลง หรือวิธีการในการสื่อสารข้อมูลซึ่งผู้ส่งและผู้รับจะต้องตกลงวิธีการสื่อสารให้เข้าใจตรงกัน เพื่อที่จะส่งและรับข้อมูลได้ถูกต้อง ทีซีพี/ไอพี (Transmission Control Protocol / Internet Protocol: TCP/IP) เป็นโพรโตคอลที่ใช้ในการสื่อสารในระบบอินเตอร์เน็ต ไวไฟ (Wireless Fidelity: Wi-Fi) มักถูกนำไปอ้างถึงเทคโนโลยีเครือข่ายแบบไร้สาย ตามมาตรฐาน IEEE 802.11ซึ่งใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GH ไออาร์ดีเอ (Infrared Data Association: IrDA) เป็นโพรโตคอลที่ใช้เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์สื่อสารระยะใกล้ บลูทูธ (bluetooth) เป็นโพรโตคอลที่ใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz ในการรับส่งข้อมูลโดยคล้ายกับแลนไร้สาย ตามมาตรฐาน IEEE 802.15

2. รูปแบบการถ่ายโอนข้อมูล วิธีการถ่ายโอนข้อมูลเป็นการส่งสัญญาณออกจากเครื่องและรับสัญญาณเข้าไปในเครื่อง การถ่ายโอนข้อมูลสามารถจำแนกได้ 2 แบบ คือ 1. การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน (Parrallel) 2. การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม  (Serial)

2.1การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน (Parrallel) การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน ทำได้โดยการส่งข้อมูลออกมาทีละ 1 ไบต์ หรือ 8 บิต จากอุปกรณ์ส่งไปยังอุปกรณ์รับ ระยะทางของสายสัญญาณแบบขนานระหว่างสองเครื่องไม่ควรยาวเกิน 100 ฟุต เพราะอาจทำให้เกิดปัญหาสัญญาณสูญหายไปกับความต้านทานของสาย ตัวอย่าง การส่งข้อมูลแบบขนาน เช่น การส่งข้อมูลภายในระบบบัสของเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือการส่งข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ไปยังเครื่องพิมพ์ (printer) เป็นต้น

2.2 การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม (Serial) ข้อมูลจะถูกส่งออกมาทีละบิต ระหว่างจุดส่งและจุดรับ การส่งข้อมูลแบบนี้จะช้ากว่า แบบขนาน การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมต้องการตัวกลางสำหรับการสื่อสารเพียงช่องเดียวหรือสายเพียงคู่เดียว ค่าใช้จ่ายจะถูกกว่าแบบขนานสำหรับการส่งระยะทางไกลๆ

พอร์ต (Port) หมายถึงช่องต่อเชื่อมกับอุปกรณ์ภายนอก ได้แก่ เครื่องพิมพ์ เมาส์ หรือสแกนเนอร์ เป็นต้น  ในขณะนี้มีพอร์ตมาตรฐาน 3 พอร์ต ได้แก่ พอร์ตแบบขนาน หรือ  Parallel Port ( เป็นพอร์ตรุ่นเก่า )ได้แก่พอร์ต COM1 , COM2  ใช้เชื่อมต่อ เมาส์  หรืออุปกรณ์อื่น เช่น กล้องถ่ายรูปดิจิตอล เป็นต้น พอร์ตแบบอนุกรม หรือ  Serial Port  ได้แก่  Printer Port USB Port (Universal Serial Bus) กำลังจะกลายเป็นพอร์ตมาตรฐานที่ทุกอุปกรณ์จะต้องใช้ เพราะสะดวกในการเชื่อมต่อ

3. ทิศทางการสื่อสาร (Transmission Mode) 1) การสื่อสารทางเดียว (simplex transmission) ข้อมูลสามารถส่งได้ทางเดียวโดยแต่ละฝ่ายจะทำหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่ง เช่น วิทยุ โทรทัศน์ 2) การสื่อสารสองทางครึ่งอัตรา(half duplex transmission) สามารถส่งข้อมูลได้ทั้งสองฝ่าย แต่จะต้องผลัดกันส่งและผลัดกันรับ จะส่งและรับพร้อมกันไม่ได้ เช่น วิทยุสื่อสารของตำรวจ 3) การสื่อสารสองทางเต็มอัตรา (full duplex transmission) สามารถส่งข้อมูลได้สองทางโดยที่ผู้รับและผู้ส่งสามารถรับข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน เช่น คอมพิวเตอร์

4. การสื่อสารข้อมูลในระดับเครือข่าย (OSI Model) การสื่อสารข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วยฝ่ายผู้ส่งและผู้รับ และจะเริ่มด้วยฝ่ายผู้ส่งซึ่งจะส่งข้อมูลข่าวสารโดยผ่านชั้นมาตรฐาน 7 ชั้นเรียงตามลำดับดังนี้ 1) ชั้นการประยุกต์ (Application Layer) เป็นส่วนติดต่อระหว่างโปรแกรมประยุกต์ของเครือข่ายกับผู้ใช้ 2) ชั้นนำเสนอ (Presentation Layer) จะแปลงข้อมูลที่ส่งมาให้อยู่ในรูปแบบที่โปรแกรมของเครื่องผู้รับเข้าใจ 3) ชั้นส่วนงาน (Session Layer)สร้างการติดต่อระหว่างเครื่องต้นทางและปลายทาง 4) ชั้นขนส่ง (Transport Layer) ตรวจสอบและควบคุมการส่งข้อมูลระหว่างเครื่องต้นทางและเครื่องปลายทางให้ถูกต้อง 5) ชั้นเครือข่าย (Network Layer)ควบคุมการส่งผ่านข้อมูลระหว่างต้นทางและปลายทางโดยผ่าน จุดต่าง ๆ บนเครือข่าย 6) ชั้นเชื่อมโยงข้อมูล (Data Link Layer)ผู้บริการส่งข้อมูล 7) ชั้นกายภาพ (Physical Layer)แปลงข้อมูลในรูปของสัญญาณดิจิตอลให้ผ่านตัวกลางแต่ละชนิดได้

5. โมเด็ม (MODEM) เป็นอุปกรณ์ในการแปลงสัญญาณระหว่างสัญญาณดิจิตอล และสัญญาณอนาล็อก MODEM ย่อมาจาก MOdulation DEModulation ความเร็วในการรับส่งข้อมูลของโมเด็ม จะมีหน่วยเป็น bps (Bit per Second) หรือบิตต่อวินาที

ชนิดของสัญญาณ : Type of signal สัญญาณอนาล็อก (Analog signal) เป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ ข้อดี คือ ส่งในระยะไกลได้ ข้อเสีย คือ สัญญาณถูกรบกวนได้ง่าย ข้อมูลผิดพลาดได้ สัญญาณดิจิตอล (Digital signal) สัญญาณอยู่ในรูปของตัวเลขฐานสอง คือ 0 และ 1 ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ ข้อดี คือ แม่นยำ มีความน่าเชื่อถือสูง ข้อเสีย คือ ผิดเพี้ยนได้ง่าย ถ้าเป็นการส่งในระยะไกล สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับการสื่อสารแบ่งเป็นสองประเภท

6. รูปแบบการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Topology) โทโพโลยี (Topology) คือ โครงสร้างหรือรูปแบบของการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่จุดต่อ (Node) ใดๆ บนระบบเครือข่าย รูปแบบการเชื่อมต่อระบบเครือข่าย (Network Topology) มี 4 แบบ 1. ดาว (The Star Topology) 2. วงแหวน (The Ring Topology) 3. บัส (The Bus Topology) 4. ตาข่าย (Mesh Topology

1. ดาว (The Star Topology) เป็นการเชื่อมต่อสถานีในเครือข่าย โดยทุกสถานีจะต่อเข้ากับหน่วยสลับสายกลาง เช่น ฮับ (hub) ข้อดี ติดตั้งและดูแลง่าย ถ้าเครื่องลูกข่ายเสีย ก็ตรวจสอบได้ง่าย เครื่องอื่นยังติดต่อกันได้ ข้อเสีย ถ้าฮับเสีย เครือข่ายล่ม ใช้สัญญาณมากกว่าแบบอื่น

2. วงแหวน (The Ring Topology) เชื่อมต่อกันแบบวงกลม รับส่งแบบทิศทางเดียว ตรวจสอบข้อมูลที่ส่งมาว่า ใช่ของตนหรือไม่ถ้าใช่ก็รับไว้ ถ้าไม่ใช่ก็ส่งต่อ ข้อดี ส่งข้อมูลไปยังผู้รับหลายเครื่องๆ พร้อมกันได้ ไม่เกิดการชนกันของข้อมูล ข้อเสีย ถ้าเครื่องใดมีปัญหา เครือข่ายล่ม การติดตั้งทำได้ยาก และใช้สายสัญญาณมากกว่าแบบบัส

3. บัส (The Bus Topology) เชื่อมต่อเป็นเส้นตรง มีสายหนึ่งทำหน้าที่เป็นแกนหลัก (backbone) ทุกเครื่องจะเชื่อมต่อเข้าสู่แกนนี้ ข้อดี ประหยัดสายสัญญาณ เครื่องหนึ่งเสียก็ไม่กระทบกับเครือข่าย ข้อเสีย อาจเกิดการชนกันของ ข้อมูลได้ ต้องมีการส่งใหม่ ถ้าสายหลักเสีย เครือข่ายล่ม

4. ตาข่าย (Mesh Topology เป็นรูปแบบของการเชื่อมต่อที่มีความนิยมมากและมีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากถ้ามีเส้นทางของการเชื่อมต่อคู่ใดคู่หนึ่งขาดจากกัน

7. ชนิดของเครือข่าย เครือข่ายคอมพิวเตอร์ : Computer Networks คือ กลุ่มของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน และแลกเปลี่ยนข้อมูลกัน ข้อดีของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สะดวกในการสื่อสาร ใช้ฮาร์ดแวร์ร่วมกัน ใช้ซอฟต์แวร์ร่วมกัน ใช้ข้อมูลและสารสนเทศร่วมกัน ถาม : เครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือ อะไร ถาม : ข้อดี คือ อะไร

ประเภทของเครือข่าย : Type of network แบ่งเป็น 4 ประเภท คือ PAN LAN MAN WAN (เรียงจากเครือข่ายขนาดเล็กไปใหญ่) 1)เครือข่ายส่วนบุคคล Personal Area Network เป็นการเชื่อมโยงอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่ใช้งาน เช่น ใช้เทคโนโลยีบลูทูท (Bluetooth technology) เชื่อมต่อโทรศัพท์เคลื่อนที่เข้ากับหูฟังและไมโครโฟนไร้สาย ใช้คลื่นวิทยุเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์กับเมาส์หรือคีย์บอร์ดแบบไร้ 2) เครือข่ายเฉพาะที่ Local Area Network : LAN เครือข่ายที่มีการเชื่อมต่อกันในระยะใกล้ ครอบคลุมภายใต้พื้นที่จำกัด เชื่อมต่อภายในอาคารเดียวกัน หรืออาคารในบริเวณเดียวกัน 3) เครือข่ายระดับเมือง Metropolitan Area Network : MAN เชื่อมต่อเครือข่าย LAN เข้าไว้ด้วยกัน ครอบคลุมพื้นที่กว้าง ระดับเมืองหรือจังหวัด มีแบคโบน (Backbone) ทำหน้าที่เป็นสายหลักในการเชื่อมเครือข่าย 4)เครือข่ายระดับประเทศ Wide Area Network : WAN เชื่อมต่อเครือข่ายต่างๆ เข้าด้วยกัน ครอบคลุมระดับประเทศหรือข้ามทวีป ติดต่อผ่านช่องทางสื่อสารระยะไกล เช่นสายโทรศัพท์ เคเบิล ดาวเทียม

8. อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบเครือข่าย ส่วนประกอบของเครือข่าย : LAN component สายสัญญาณ ซอฟต์แวร์ การ์ดแลน อุปกรณ์ในการเชื่อมเครือข่าย

อุปกรณ์ที่ใช้งานบนเครือข่าย : Devices การ์ดแลน ทำหน้าที่เชื่อมระหว่างคอมพิวเตอร์กับสายเคเบิล เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถใช้งานเครือข่ายได้ ฮับ (Hub) /สวิตช์ (Switch) เป็นตัวกลางเชื่อมโยงระหว่างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ในเครือข่าย เราเตอร์ (Router) เป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเครือข่ายแต่ละรูปร่างเข้าด้วยกัน เราท์เตอร์เป็นอุปกรณ์จัดหาเส้นทางอัตโนมัติ แอคเซสพอยต์ (Access Point) ทำหน้าที่คล้ายฮับ ใช้เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ไร้สาย การ์ดแลน สวิตช์ ฮับ แอคเซสพอยต์ เราเตอร์