Sripatum University IS516 การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย Computer Communication and Networks การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย Asst.Dr.Surasak Mungsing surasak.mu@spu.ac.th mungsing@gmail.com http://www.spu.ac.th/teacher/surasak.mu Sripatum University

Computer Networks and Network Taxonomy Lecture 02: Computer Networks and Network Taxonomy

Topic Computer Networks Uses of computer networks Network taxonomy Reference model Network Standardization

Computer Network Computer Network is a collection of computers and devices connected by communications channels that facilitates communications among users and allows users to share resources with other users. ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์(Computer Network) หมายถึงคอมพิวเตอร์ตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปที่เป็นอิสระต่อกัน นำมาเชื่อมต่อถึงกันได้โดยไม่คำนึงถึงระยะทางระหว่างเครื่องทั้งสอง โดยใช้สายเคเบลธรรมดา สายเคเบิลใยแก้ว ใช้คลื่นไมโครเวฟ หรือใช้สัญญาณดาวเทียม ความเป็นอิสระต่อกันหมายถึงคอมพิวเตอร์หลายๆเครื่องที่ทำงานร่วมกันผ่านระบบเครือข่ายสื่อสาร

Uses of Computer Networks Business Applications Home Applications Mobile Users Social Issues Uses of Computer Networks งานประยุกต์ทางธุรกิจ (Business Applications) เครือข่ายสำหรับคนทั่วไป (Home Applications) ผู้ใช้สัญจร (Mobile Users) ผลกระทบทางสังคม (Social Issues)

Objectives of Business Applications Resource sharing, Information sharing Communication medium E-commerce – B2B E-commerce through Internet – B2C

A network with two clients and one server. Client-Server Model A network with two clients and one server.

Processes in Client-Server model The client-server model involves requests and replies.

Home Network Applications Access to remote information e.g. e-banking, e-shopping, e-library, e-newspaper, etc. Person-to-person communication e.g. e-mail, instant messaging, chat room, etc. Interactive entertainment e.g. video on demand Electronic commerce e.g. B2C, G2C, C2C, P2P Home Network Applications การติดต่อข้อมูลข่าวสารจากระยะไกล (Access to remote information) e.g. e-banking, e-shopping, e-library, e-newspaper, etc. การสื่อสารระหว่างบุคคล-ต่อ-บุคคล (Person-to-person communication) e.g. e-mail, instant messaging, chat room, etc. ความบันเทิงส่วนบุคคล (Interactive entertainment) e.g. video on demand การพาณิชย์อิเล็คทรอนิกส์ (Electronic commerce) e.g. B2C, G2C, C2C, P2P

In peer-to-peer system there are no fixed clients and servers. ตัวอย่างการสื่อสารแบบ peer-to-peer ที่ได้รับความนิยมมากคือบริการที่เรียกว่า “Napster” ซึ่งมีสมาชิกจากทั่วโลกกว่า 50 ล้านคน http://www.arip.co.th/2006/news.php?id=103480 http://www.blognone.com/node/4261 Example of a popular peer-to-peer network, the “Napster” , which has more than 50 million members http://www.arip.co.th/2006/news.php?id=103480 http://www.blognone.com/node/4261

Some forms of e-commerce.

Mobile Network Users Applications Wireless network and mobile computing Applications Wireless Mobile Desktop computers in office A notebook computer used in a hotel room Networks in older, unwired buildings Portable office, PDA for store inventory May Be No May Be Yes Yes No Yes Yes

Issues Social Issues Ethical issues Political issues ความแตกแยกทางความคิดหรือมีความเข้าใจที่แตกต่างกันออกไปของคนกลุ่มต่างๆของสังคม เช่นข้อมูลทางการเมือง ข้อมูลที่เกี่ยวพันกับศาสนา ข้อถกเถียงที่ยังคงไม่มีข้อยุติ เช่นสิทธิในการตรวจสอบข้อมูลของหน่วยงานรัฐหรือองค์กรเอกชน

Network taxonomy

Classification of Networks Transmission Technology Broadcast Networks Point-to-Point Networks Scale Local Area Networks Metropolitan Area Networks Wide Area Networks เทคโนโลยีสำหรับการถ่ายทอดข้อมูล (Transmission Technology) การแพร่กระจาย (Broadcast Networks) จุด - ต่อ - จุด (Point-to-Point Networks) ขนาดของเครือข่าย (Scale) เครือข่ายเฉพาะพื้นที่ (Local Area Networks) เครือข่ายในเขตเมือง (Metropolitan Area Networks) เครือข่ายวงกว้าง (Wide Area Networks)

Broadcast Networks มี 1 ช่องทางสื่อสาร คอมพิวเตอร์ในเครือข่ายใช้งานร่วมกัน ข่าวสารถูกจัดให้อยู่ในรูปของ packet เมื่อถูกส่งออกไปแล้วแพร่กระจายทั้ง ระบบ ใครที่เชื่อมต่อกับระบบสามารถนำ packet ไปใช้ได้ จะมีการระบุชื่อผู้รับไว้ใน packet ซึ่งทุกคนต้องตรวจดู หากเป็นข่าวสาร ของผู้อื่นก็ไม่นำไปใช้ การ broadcasting มีรหัสพิเศษแทนตำบลที่อยู่ของผู้รับข่าวสารใน packet ผู้รับแม้ไม่ใช่ที่อยู่ของตนก็สามารถนำข้อมูลไปใช้ได้ Multicasting แบ่งเครือข่ายเป็นกลุ่มย่อย มีการกำหนดหมายเลขกลุ่มเป็น ผู้รับ เหมาะสำหรับเครือข่ายขนาดเล็ก

Point-to-Point Networks เป็นการเชื่อมต่อระหว่างผู้ส่งข่าวกับผู้รับข่าว ข้อมูลที่อยู่ใน packet จะต้องระบุที่อยู่ของผู้รับแล้วจึงส่งเข้า ไปในเครือข่าย packet จะได้รับการส่งต่อไปตามอุปกรณ์เลือกทางเดินข้อมูล (router) ซึ่งเชื่อมโยงระหว่างเครือข่ายกลุ่มต่างๆ จนกระทั่ง packet ถึงผู้รับ เหมาะสำหรับเครือข่ายขนาดใหญ่ บางครั้งเรียกว่า Unicasting

Inter processor distance Processors located in same Size of Networks Inter processor distance Processors located in same 1 m Square meter 10 m Room 100 m Building 1 km Campus 10 km City 100 km Country 1000 km Continent 10000 km Planet Example Personal aera network Local area network Metropolitan area network The Internet Wide area network Classification of interconnected processors by scale.

LAN: Local Area Network Small size, used in a specific group with in 2-3 km. Transmission time can be calculated and close to the time required for real operation a cable can connect all computers in the system Normal speed is 10 Mbps or 100 Mbps Low error rate Bus and Ring networks are popular ขนาดเล็ก ใช้งานเฉพาะกลุ่ม ระยะทางไม่เกิน 2-3 ก.ม. เวลาที่ใช้ในการรับส่งข้อมูลสามารถคำนวณได้ล่วงหน้าใกล้เคียงความเป็นจริง ใช่สายเคเบิลเส้นเดียวต่อเชื่อมระบบเข้าด้วยกัน ปกติมีความเร็ว 10 Mbps หรือ 100 Mbps มีระยะเวลาในการรอคอยเฉลี่ยเพื่อส่งข้อมูล 100 sec มีโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดน้อยมาก โครงสร้างที่นิยมคือ Bus network และ Ring network

Bus Network Bus network allows only one sender to send data at a time, other senders must wait until the media is available If more than one sender send their data at the same time, there will be a collision and all senders must stop and wait for a period of time before trying to send the data again. Use IEEE 802.3 Standard (Ethernet) Bus network ยอมให้ส่งข้อมูลทีละคน ผู้ใช้คนอื่นต้องรอจนกว่าสายเคเบิลจะว่าง ถ้าส่งข้อมูลพร้อมกันจะเกิดการชนกันของข้อมูล (collision) เมื่อเกิดการชนกันผู้ส่งต้องหยุดส่งแล้วรอเป็นระยะเวลาที่ต่างกัน แล้วพยายามส่งข้อมูลใหม่ มาตรฐานที่ใช้ควบคุม IEEE 802.3 (Ethernet)

Ring Network In a Ring network, data are transmitted independently without collision There is a rule to prevent collision of dataมี Use IEEE 802.5 (IBM Token Ring) standard Transmission speed is 4 and 16 Mpbs or at the spped of FDDI system ในโครงสร้างแบบ Ring network ข้อมูลแต่ละบิตภายในวงแหวนจะถูกส่งจนครบรอบวงโดยอิสระ มีกฎเกณฑ์ใช้ในการควบคุมไม่ให้เกิดการชนกันของข้อมูล มาตรฐานที่ใช้ควบคุม IEEE 802.5 (IBM Token Ring) เป็นระบบที่ทำงานด้วยความเร็ว 4 และ 16 Mpbs หรือระบบ FDDI

Local Area Networks Two broadcast networks (a) Bus (b) Ring

Local Area Network

MAN: Metropolitan Network Like LAN but larger size Capable of providing services for data communication and voice communication (telephone) including cable TV The system has one or two cables and without switching elements Use IEEE 802.16 standard เครือข่ายในเขตเมือง (MAN) ลักษณะเช่นเดียวกับเครือข่ายเฉพาะพื้นที่แต่มีขนาดใหญ่กว่า มีขีดความสามารถในการให้บริการทั้งรับ-ส่งและโทรศัพท์ไปพร้อมกันได้ ครอบคลุมถึง cable TV ด้วย ระบบมีสายเคเบิลเพียง 1 หรือ 2 เส้น โดยไม่มีอุปกรณ์สลับเปลี่ยนช่องสัญญาณ (switching elements) มาตรฐานที่ใช้ควบคุม IEEE 802.16

Metropolitan Area Networks A metropolitan area network based on cable TV.

Metropolitan Area Network

WAN: Wide Area Network WAN (Wide Area Network) is a larger network that connects LAN and MAN to become one large network to cover countries, continents, or the globe, such as the public network called the Internet, which no one owns them all WAN of a private organization is called Enterprise Network WAN (Wide Area Networks) เป็นเครือข่ายที่ใหญ่ขึ้นไปอีกระดับหนึ่ง โดยเป็นการรวมกันทั้ง LAN และ MAN มาเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่เครือข่ายเดียวกัน ดังนั้นเครือข่ายนี้จึงครอบคลุมพื้นที่กว้าง ซึ่งอาจจะครอบคลุมไปทั้งประเทศ ทั้งทวีป หรือทั่วโลก เช่น Internet ก็จัดว่าเป็นเครือข่าย WAN ประเภทหนึ่ง แต่เป็นเครือข่ายสาธารณะที่ไม่มีใครเป็นเจ้าของทั้งหมด สำหรับเครือข่าย WAN ของบริษัทเอกชน เรียกว่า Enterprise Network

WAN Components A host computer provide communication services to other computers that are connected to it Subsystem in WAN comprises of two main components, transmission lines and switching elements transmission line are known by many names such as circuit, channel, trunk switching elements are also known as packet switches, nodes, intermediate system, data switching exchanges, or routers เครือข่ายวงกว้าง (WAN) ขอบเขตการเชื่อมต่อครอบคลุมไปเป็นภูมิภาค ระบบประกอบด้วยคอมพิวเตอร์หลักที่เรียกว่า host computer ทำหน้าที่คอยให้บริการแก่ผู้ใช้ทั้งหมดที่เป็นสมาชิกของกลุ่ม host จะเชื่อมต่อกับเครือข่ายย่อยซึ่งทำหน้าที่ให้บริการรับ-ส่งข้อมูลระหว่าง host ต่างๆ ระบบเครือข่ายย่อยใน WAN ประกอบด้วยอุปกรณ์สำคัญ 2 อย่างคือ สายสื่อสาร (transmission line) และ อุปกรณ์สลับช่องสื่อสาร (switching element) สายสื่อสารเรียกกันหลายชื่อ เช่น circuit, channel, trunk อุปกรณ์สลับช่องสื่อสารเรียกกันต่างๆ ได้แก่ packet switching, nodes, intermediate system, data switching exchanges, router

Relation between hosts on LANs and the subnet. Wide Area Networks Relation between hosts on LANs and the subnet.

Packet Switching network A stream of packets from sender to receiver.

Internetwork (Internet)

Reference model

Protocols Two well known protocol standards TCP/IP: widely used, in particular, by the Internet OSI: less used, but useful, as a reference model for describing how protocols work Protocols มาตรฐานบน 2 โปรโตคอล ที่เป็นที่รู้จัก: TCP/IP: มีการนำมาใช้อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะกับระบบอิเตอร์เน็ต OSI: มีการใช้งานที่น้อยกว่า แต่ก็ยังคงมีประโยชน์สำหรับนำมาเป็นแบบจำลองเพื่ออธิบายแนวทางการทำงานของโปรโตคอลในปัจจุบัน

Reference Model of Open Systems Interconnection (OSI) กำหนดโดย International Standard Organization (ISO) เป็นรูปแบบโครงสร้างมาตรฐานสากลสำหรับการติดต่อสื่อสาร ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งมีอยู่ทั้งหมด 7 ชั้น ตัวโครงสร้างเน้นความสำคัญของรูปแบบการสื่อสารระหว่าง ระบบเปิด(open system) กับระบบเปิด

สถาปัตยกรรมโปรโตคอลรูปแบบ OSI ในปี ค.ศ.1977  องค์กร ISO  (International Organization for Standard)  ได้จัดตั้งคณะกรรมการขึ้น กลุ่มหนึ่ง  เพื่อทำการศึกษาจัดรูปแบบมาตรฐาน  และ พัฒนาสถาปัตยกรรมเครือข่าย และในปี ค.ศ.1983  องค์กร ISO  ก็ได้ออกประกาศรูปแบบของสถาปัตยกรรมเครือข่าย มาตรฐานในชื่อของ "รูปแบบ OSI"   (Open Systems Interconnection Model)  เพื่อใช้เป็นรูปแบบมาตรฐานใน การเชื่อมต่อระบบคอมพิวเตอร์ อักษร "O"  หรือ " Open" ก็หมายถึง การที่คอมพิวเตอร์หรือระบบคอมพิวเตอร์หนึ่ง สามารถ  "เปิด" กว้างให้ คอมพิวเตอร์หรือระบบ คอมพิวเตอร์อื่นที่ใช้มาตรฐาน  OSI เหมือนกันสามารถ ติดต่อไปมาหาสู่ระหว่างกันได้

Protocol Layers concept Each layer defines different roles Each layer must effectively perform its roles Functionality of each communication layer must be defined based on international standards Scope of responsibility for each layer must be defined to minimize the amount of data exchanged and side effects during the communication Number of layers must be enough for different functionalities for communication and should not be too many แนวความคิดชั้นสื่อสาร (Layers) ชั้นสื่อสารแต่ละชั้นถูกกำหนดขึ้นมาตามบทบาทที่แตกต่างกัน แต่ละชั้นต้องทำหน้าที่ตามที่ได้รับมอบหมายอย่างดียิ่ง ฟังก์ชันแต่ละอย่างในชั้นสื่อสารใดๆจะต้องกำหนดขึ้นมาโดยใช้แนวความคิดในระดับสากลเป็นวัตถุประสงค์หลัก ขอบเขตความรับผิดชอบของแต่ละชั้นฯจะต้องกำหนดขึ้นมาเพื่อจำกัดปริมาณการแลกเปลี่ยนข้อมูลและผลกระทบข้างเคียงระหว่างการติดต่อให้น้อยที่สุด จำนวนชั้นสื่อสารจะต้องมีมากพอที่จะแยกฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันให้อยู่คนละชั้นฯแต่จะต้องไม่มีมากกินความจำเป็น

ISO’s OSI (Open Systems Interconnection) Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer

The OSI reference model.

TCP/IP TCP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) Introduced in 1969 by the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), the developer of Packet Switching The developed network is called ARPANET which is the foundation of today’s Internet TCP/IP TCP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) เกิดขึ้นประมาณปี 1969 จากการค้นคว้าวิจัยของ Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) เป็นผู้พัฒนาเครือข่ายประเภท Packet Switching เครือข่ายแรกที่พัฒนาขึ้นมาชื่อว่า ARPANET ซึ่งเป็นรากฐานของเครือข่าย Internet ในปัจจุบันนี้ ไม่มีหน่วยงานใดเป็นเจ้าของในการกำหนดความเป็นมาตรฐานการนำมาใช้

Layers in TCP/IP Application Layer Transport Layer Internet Layer Network Access Layer

The OSI vs TCP/IP OSI TCP/IP Application Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical TCP/IP Application Transport Internet Not present In the model Host-to-Network

TCP/IP and the OSI Model

Network Standardization

Network Standard de facto (มาจากภาษาลาตินแปลว่า จากความจริง ที่ปรากฏ) - โดยพฤตินัย หมายถึงมาตรฐานที่เกิดขึ้นโดยไม่มีการเตรียมการหรือวางแผนล่วงหน้า e.g. IBM PC, Unix de jure (มาจากภาษาลาตินแปลว่า ตามกฎหมาย) –โดยนิตินัย หมายถึงมาตรฐานที่เกิดขึ้นโดยมีการเตรียมการหรือวางแผนอย่างเป็นทางการ มีการจัดตั้งคณะกรรมการรับผิดชอบและมีการยอมรับอย่างเป็นทางการในระดับภูมิภาคหรือระดับระหว่างประเทศ แบ่งออกเป็นมาตรฐานที่กำหนดตามสนธิสัญญาและที่ให้การยอมรับโดยสมัครใจ การกำหนดมาตรฐานเกิดขึ้นได้ 2 ลักษณะคือ de facto และ de jure de facto (มาจากภาษาลาตินแปลว่า จากความจริงที่ปรากฏ) - โดยพฤตินัย หมายถึงมาตรฐานที่เกิดขึ้นโดยไม่มีการเตรียมการหรือวางแผนล่วงหน้า e.g. IBM PC, Unix de jure (มาจากภาษาลาตินแปลว่า ตามกฎหมาย) –โดยนิตินัย หมายถึงมาตรฐานที่เกิดขึ้นโดยมีการเตรียมการหรือวางแผนอย่างเป็นทางการ มีการจัดตั้งคณะกรรมการรับผิดชอบและมีการยอมรับอย่างเป็นทางการในระดับภูมิภาคหรือระดับระหว่างประเทศ แบ่งออกเป็นมาตรฐานที่กำหนดตามสนธิสัญญาและที่ให้การยอมรับโดยสมัครใจ

International Standard Organization ISO (International Standard Organization) ก่อตั้งเมื่อ 1955 เป็นหน่วยงานอาษาสมัคร ไม่มีสนธิสัญญาใดบังคับ มี กรรมการด้านเทคนิคซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านสาขาต่างๆ ประมาณ 200 คน คณะทำงานอาษาสมัครประมาณ 1 แสน คน มีองค์กรควบคุมมาตรฐานของประเทศต่างๆเป็นสมาชิก 89 ประเทศ เช่น ANSI, BSI, AFNOR, DIN ได้ออกมาตรฐานเกี่ยวกับเรื่องต่างๆไปแล้วมากกว่า 5000 รายการ ISO (International Standard Organization) ก่อตั้งเมื่อ 1955 เป็นหน่วยงานอาษาสมัคร ไม่มีสนธิสัญญาใดบังคับ มีกรรมการด้านเทคนิคซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านสาขาต่างๆประมาณ 200 คน คณะทำงานอาษาสมัครประมาณ 1 แสนคน มีองค์กรควบคุมมาตรฐานของประเทศต่างๆเป็นสมาชิก 89 ประเทศ เช่น ANSI, BSI, AFNOR, DIN ได้ออกมาตรฐานเกี่ยวกับเรื่องต่างๆไปแล้วมากกว่า 5000 รายการ

Next Lecture: The theoretical basis for data communication