บทที่ 4 ระบบเครือข่ายและการสื่อสาร

4.1 บทบาทของการสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ การติดต่อสื่อสารเป็นการพูดคุยหรือส่งข่าวสารกันของมนุษย์ ซึ่งอาจเป็นการแสดงออกด้วยท่าทาง การใช้ภาษาพูดหรือผ่านทางตัวอักษร โดยส่วนใหญ่เป็นการสื่อสารในระยะมาใกล้ ต่อมาเมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้นมีการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับใช้ในการสื่อสาร ทำให้สามารถสื่อสารได้ในระยะทางไกลและสะดวกรวดเร็วมากขึ้น เช่น โทรเลข โทรศัพท์ และโทรสาร

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ก่อให้เกิดประโยชน์ดังนี้ 1) ความสะดวกในการแบ่งปันข้อมูล ปัจจุบันมีข้อมูลจำนวนมากมายสามารถถูกส่งผ่านเครือข่ายการสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว 2) ความถูกต้องของข้อมูล การรับส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ผ่านเครือข่ายการสื่อสารเป็นการส่งแบบดิจิทัล 3) ความเร็วของการรับส่งข้อมูล การใช้คอมพิวเตอร์ในการส่งข้อมูลหรือค้นหาข้อมูลหรือค้นหาข้อมูลจากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ทำได้อย่างรวดเร็ว 4) การประหยัดค่าใช้จ่ายในการสื่อสารข้อมูล การรับและส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายการสื่อสารสามารถได้ในราคาถูกว่าการสื่อสารแบบอื่น

5) ความสะดวกในการแบ่งปันทรัพยากร ในองค์กรสามารถใช้อุปกรณ์สารสนเทศร่วมกันได้ โดยไม่ต้องค่าใช้จ่ายติดตั้งอุปกรณ์ให้กับทุกเครื่อง เช่น เครื่องพิมพ์ 6) ความสะดวกในการประสานงาน ในองค์กรที่มีหน่วยงานย่อยหลายแห่งที่อยู่ห่างไกลกันสามารถทำงานประสานกันผ่านทางระบบอินเทอร์เน็ต 7) ขยายบริการขององค์กร เครือข่ายคอมพิวเตอร์กรสามารถกระจายที่ทำการไปตามจุดต่างๆ ที่ต้องการให้บริการ เช่น ธนาคารมีสาขาทั่วประเทศ 8) การสร้างบริการรูปแบบใหม่บนเครือข่าย การให้บริการต่างๆ ผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าใช้สามารถเข้าใช้บริการได้ทุกที่ทุกเวลา

4.2 การสื่อสารข้อมูล การสื่อสารข้อมูล หมายถึง การแลกเปลี่ยนข้อมูล/ข่าวสารโดยผ่านทางสื่อกลางในการสื่อสารซึ่งอาจเป็นสื่อกลางประเภทที่มีสายหรือไร้สายก็ได้ 1) ข้อมูล/ข่าวสาร (data/message) 2) ผู้ส่ง (sender) 3) ผู้รับ (receiver) 4) สื่อกลางในการส่งข้อมูล (transmission media) 5) โพรโทคอล (protocol)

4.2.1 สัญญาณที่ใช้ในระบบการสื่อสาร แบ่งออกได้เป็น 2ประเภท 4.2.1 สัญญาณที่ใช้ในระบบการสื่อสาร แบ่งออกได้เป็น 2ประเภท สัญญาณแอนะล็อคและสัญญาณดิจิทัล สัญญาณแอนะล็อคเป็นสัญญาณที่มีขนาดแอมพลิจูดที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาและเป็นค่าต่อเนื่อง เช่น เสียงพูดและเสียงดนตรี เสียงสัญญาณดิจิทัลเป็นสัญญาณที่ไม่มีความต่อเนื่องที่เรียกว่า ดิสครีต ในบางครั้งการสื่อสารข้อมูลต้องมีการแปลงสัญญาณแอนะล็อคและสัญญาณดิจิทัลกลับไปมาเพื่อให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมและนำไปใช้งานได้

4.2.2การถ่ายโอนข้อมูล เป็นการส่งสัญญาณจากอุปกรณ์ส่ง 1) การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน 2) การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม

4.2.3 รูปแบบการรับ-ส่งข้อมูล การสื่อสารทางเดียว (simplex transmission) ข้อมูลสามารถส่งได้ทางเดียวโดยแต่ละฝ่ายจะทำหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่ง เช่น เป็นผู้รับหรือผู้ส่ง

2) การสื่อสารสองทางครึ่งอัตรา(half duplex transmission) สามารถส่งข้อมูลได้ทั้งสองฝ่าย แต่จะต้องผลัดกันส่งและผลัดกันรับ จะส่งและรับพร้อมกันไม่ได้ 3) การสื่อสารสองทางเต็มอัตรา (full duplex transmission) สามารถส่งข้อมูลได้สองทางโดยที่ผู้รับและผู้ส่งสามารถรับข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน

4.3 สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล 4.3.1 สื่อกลางแบบใช้สาย 1.สายคู่บิดเกลียว (twisted pair cable) สายนำสัญญาณแบบนี้แต่ละคู่สายที่สายที่เป็นสายทองแดงจะถูกพันบิดเป็นเกลียว

2) สายโคแอกซ์ (coaxial cable) เป็นสายนำสัญญาณที่เรารู้จักกันดี โดยใช้เป็นสายนำสัญญาณที่ต่อจากเสาอากาศเครื่องรับโทรทัศน์หรือสายเคเบิลทีวี 3) สายไฟเบอร์ออปติก (fiber-optic cable) ประกอบด้วยกลุ่มของเส้นใยทำมาจากแก้ว

4.3.2 สื่อกลางแบบไร้สาย การสื่อสารแบบไร้สายอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อกลางนำสัญญาณ 1) อินฟราเรด สื่อกลางประเภทนี้มักใช้กับการสื่อสารข้อมูลที่ไม่มีสิ่งกีดขวางระหว่างตัวส่งและตัวรับสัญญาณ 2)ไมโครเวฟ เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูง ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะไกล 3)คลื่นวิทยุ เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งสัญญาณไปในอากาศ โดยสามารถส่งในในระยะทางได้ทั้งใกล้และไกล 4)ดาวเทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับส่งไมโครเวฟบนผิวโลก

4.4 เครือข่ายคอมพิวเตอร์ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (computer network) เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงเข้าด้วยกันให้สามารถใช้ข้อมูลและทรัพยากรร่วมกันได้ เช่น สามารถใช้เครื่องพิมพ์ร่วมกันสามารถใช้ฮาร์ดดิสก์ร่วมกัน แบ่งปันการใช้อุปกรณ์อื่นๆ ที่มรราคาแพงหรือไม่สามารถจัดหาให้ทุกคนได้ แม้กระทั่งใช้โปรแกรมร่วมกันได้ เป็นการลดต้นทุนขององค์กร

เครือข่ายคอมพิวเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทตามพื้นที่ที่ครอบคลุมการใช้งานของเครือข่ายดังนี้ 1. เครือข่ายส่วนบุคคลหรือแพน (Personal Area Network : PAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ส่วนบุคคล เช่น การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับโทรศัพท์มือถือ การเชื่อมต่อพีดีเอกับเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งการเชื่อมต่อแบบนี้จะอยู่ในระยะใกล้ แทนที่ใช้ในปัจจุบันนิยมใช้การเชื่อมต่อแบบไร้สาย 2. เครือข่ายเฉพาะที่หรือแลน (Local Area Network : LAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ที่อยู่ในพื้นที่เดียวกันหรือใกล้เคียงกัน เช่น ภายในบ้าน ภายในสำนักงาน และภายในอาคาร สำหรับการใช้งานภายในบ้านนั้นอาจเรียกเครือข่ายประเภทนี้ว่า เครือข่ายที่พักอาศัย (home network) ซึ่งอาจใช้การเชื่อมต่อแบบใช้สายหรือไร้สาย

3. เครือข่ายนครหลวงหรือแมน (Metropolitan Area Network : MAN) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมโยงแลนที่อยู่ห่างไกลออกไป เช่น การเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างสำนักงานที่อาจอยู่คนละอาคารและมีระยะทางไกลกัน การเชื่อมต่อเครือข่ายชนิดนี้อาจใช้สายไฟเบอร์ออปติก หรือบางครั้งอาจใช้ไมโครเวฟเชื่อมต่อ เครือข่ายแบบนี้ที่ใช้ในสถานศึกษามีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า เครือข่ายแคมปัส (Campus Area Network : CAN) 4. เครือข่ายบริเวณกว้างหรือแวน (Wide Area Network : WAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการเชื่อโยงกับเครือข่ายอื่นที่อยู่ไกลจากกันมาก เช่น เครือข่ายระหว่างจังหวัดหรือระหว่างภาครวมไปถึงเครือข่ายระหว่างประเทศ

4.1.1 ลักษณะของเครือข่าย 1) เครือข่ายแบบรับ-ให้บริการ หรือไคลเอนท์/เซิร์ฟเวอร์ (client-sever network) จะมีเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เป็นเครื่องให้บริการต่างๆ เช่น บริการเว็บ และบริการฐานข้อมูล การให้บริการขึ้นกับการร้องขอบริการจากเครื่องบริการ เช่น การเปิดเว็บเพจ เครื่องรับบริการจะร้องขอบริการไปที่เครื่องให้บริการเว็บ จากนั้นเครื่องให้บริการเว็บจะตอบรับและส่งข้อมูลกลับมาให้เครื่องรับบริการ ข้อดีของระบบนี้คือสามารถให้บริการแก่เครื่องรับบริการได้เป็นจำนวนมาก ข้อด้อยคือระบบนี้มีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและการบำรุงรักษาค่อนข้างสูง

2) เครือข่ายระดับเดียวกัน (Peer- to-Peer network) เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถเป็นได้ทั้งเครื่องให้บริการและเครื่องรับบริการในขณะเดียวกัน การใช้งานส่วนใหญ่มักใช้ในในการแบ่งปันข้อมูล เช่น เพลงภาพยนตร์ โปรแกรม และเกม เครือข่ายแบบนี้เริ่มแพร่หลายมากขึ้นในผู้ใช้งานอินเทอร์เน็ต การใช้งานจะมีซอฟต์แวร์เฉพาะ เช่น โปรแกรม eDonkey, BitTorrent และ LimeWire ข้อดีของระบบแบบนี้คือง่ายต่อการใช้งานและราคาไม่แพง ข้อด้อยคือไม่มีการควบคุมเรื่องการปลอดภัยจึงอาจพบว่าถูกนำไปใช้ประโยชน์ในทางไม่ถูกต้อง การแบ่งปันเพลง ภาพยนตร์ และโปรแกรมที่มีลิขสิทธิ์ซึ่งเป็นการกระทำผิดกฎหมาย

4.2.2 รูปร่างเครือข่าย การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์รับส่งข้อมูลที่ประกอบกันเป็นเครือข่ายมีการเชื่อมโยงถึงกันในรูปแบบต่างๆ 1) เครือข่ายแบบบัส (bus topology) เป็นรูปแบบที่มีโครงสร้างไม่ยุ่งยาก สถานีทุกสถานีเครือข่ายจะเชื่อมต่อเข้ากันสายสื่อสารหลักเพียงสายเดียวที่เรียกว่า บัส (bus)

2) เครือข่ายแบบวงแหวน (ring topology) เป็นการเชื่อมแต่ละสถานีเข้าด้วยกันแบบวงแหวน สัญญาณข้อมูลจะอยู่ในวงแหวนไปในทิศทางเดียวกันจนถึงผู้รับ

3) เครือข่ายแบบดาว (star topology) เป็นการเชื่อมต่อสถานีในเครือข่าย โดยทุกสถานีจะต่อเข้ากับหน่วยสลัลสายกลาง เช่น ฮับ (hub)

4) เครือข่ายแบบเมช (mesh topology) เป็นรูปแบบของการเชื่อมต่อที่มีความนิยมมากและมีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากถ้ามีเส้นทางของการเชื่อมต่อคู่ใดคู่หนึ่งขาดจากกัน

4.5 โพรโทคอล การเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เครือข่ายที่ผลิตหลายรายผ่านทางระบบเครือข่ายชนิดต่างๆ ทีซีที/ไอพี (Transmission Control Protocol / Internet Protocol: TCP/IP) เป็นโพรคอลที่ใช้ในการสื่อสารในระบบอินเตอร์เน็ต

ไวไฟ (Wireless Fidelity: Wi-Fi) มักถูกนำไปอ้างถึงเทคโนโลยีเครือข่ายแบบไร้สาย ตามมาตรฐาน IEEE 802.11ซึ่งใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz

ไออาร์ดีเอ (Infrared Data Association: IrDA) เป็นโพรโทคอลที่ใช้เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์สื่อสารระยะใกล้ บลูทูท (bluetooth) เป็นโพรโทคอลที่ใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz ในการรับส่งข้อมูลโดยคล้ายกับแลนไร้สาย ตามมาตรฐาน IEEE 802.15

4.6 อุปกรณ์การสื่อสาร อุปกรณ์การสื่อสาร (communication devices) ทำหน้าที่รับและส่งข้อมูลจากอุปกรณ์และรับข้อมูล โดยมีการส่งผ่านทางสื่อกลาง 1) โมเด็ม (modem) เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัณณาญดิจิทัลเป็นสัญญาณแอนะล็อก 1.1) โมเด็มแบบหมุนโทรศัพท์ (dial-up modem) เป็นโมเด็มที่ใช้ต่อเข้ากับผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตผ่านทางสายโทรศัพท์

1.2) ดิจิทัลโมเด็ม (digital modem) เป็นโมเด็มที่ใช้รับและส่งข้อมูลผ่านสายเชื่อมสัญญาณแบบดิจิทัล - ดีเอสแอล (Digital Subscriber Line: DSL) เป็นโมเด็มที่ได้รับความนิยมในการใช้งานในบ้าน และสำนักงานขนาดเล็ก - เคเบิลโมเด็ม (cable modem) เป็นโมเด็มทำหน้าที่รับและส่งข้อมูลดิจิทัลจากคอมพิวเตอร์ ผ่านทางสายเคเบิลทีวี

2) การ์ดแลน (LAN card) เป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมระหว่างคอมพิวเตอร์กับสายตัวนำสัญญาณทำให้คอมพิวเตอร์สามารถรับและส่งข้อมูลกับระบบเครือข่ายได้

3) ฮับ (hub) เป็นอุปกรณ์ที่รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหรือเครื่องคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่องเข้าด้วยกัน 4) สวิตช์ (switch) เป็นอุปกรณ์รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหรือคอมพิวเตอร์หลาย เครื่อง เช่น เดียวกับฮับ

5) อุปกรณ์จัดเส้นทาง (router) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานในการเชื่อมโยงเครือข่ายหลายเครือข่ายด้วยกัน 6) จุดเชื่อมต่อแบบไร้สาย (wireless access point) ทำหน้าที่คล้ายกับอับของเครือข่ายแบบใช้สายเพื่อใช้สำหรับติดต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์แบบไร้สาย

4.7 ตัวอย่างการติดตั้งแลนภายในบ้าน การติดตั้งแลนภายในบ้านอย่างงาย สามารถทำได้โดยเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์อย่างน้อยสองเครื่องเข้าด้วยกันโดยผ่านสวิตช์ และทำการปรับตั้งค่าของโพรโทคอลการสื่อสารที่เกี่ยวข้อง