1 ระบบสื่อสารข้อมูลสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ความหมาย ระบบการโอนถ่ายข้อมูลหรือการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างต้นทางหรือปลายทางโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์ โทรสาร โมเด็ม คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์เครือข่ายต่างๆ ดาวเทียม ควบคุมการส่งและการไหลของข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง
2 องค์ประกอบระบบสื่อสารข้อมูลสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์
2.1 ข่าวสาร (Message) เป็นข้อมูลรูปแบบต่างๆ
2.2 ผู้ส่งหรืออุปกรณ์ส่งข้อมูล (Sender)
2.3 สื่อหรือตัวกลาง (Media) เป็นสื่อหรือช่องทาง ที่ใช้ในการนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง
2.4 ผู้รับหรืออุปกรณ์รับข้อมูล (Receiver)
2.5 กฎ ข้อตกลง ระเบียบวิธีการรับส่ง(protocol)
3 สื่อหรือตัวกลางของระบบสือสารข้อมูลสำหรับคอมพิวเตอร์
3.1 สื่อหรือตัวกลางประเภทมีสาย
3.1.1 สายคู่บิดเกลียว (twisted pair) มี 2 ชนิด คือ
ก) สายคู่บิดเกลียวไม่มีฉนวนหุ้ม (Unshielded Twisted Pair : UTP)
ข) สายคู่บิดเกลียวมีฉนวนหุ้ม (Shielded Twisted Pair :STP)
3.1.2 สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) เป็นสื่อกลางที่มีส่วนของสายส่งข้อมูลเป็นลวดทองแดงอยู่ตรงกลาง หุ้มด้วยพลาสติก ส่วนชั้นนอกหุ้มด้วยโลหะหรือฟอยล์ถักเป็นร่างแหเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน
3.1.3 สายใยแก้วนำแสง (Fiber-optic cable) เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งข้อมูลในรูปแบบของแสง
3.2 สื่อหรือตัวกลางประเภทไร้สาย
3.2.1 คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูง ส่งข้อมูลโดยอาศัยสัญญาณไมโครเวฟซึ่งเป็นสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลกันมากๆ หรือพื้นที่ทุรกันดาร
3.2.2 ดาวเทียม (Satellite) ในการส่งสัญญาณดาวเทียมนั้น จะต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียม
3.2.3 แอคเซสพอยต์ (Access Point)
4 ความหมายเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ระบบการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไป และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่างๆเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลและสารสนเทศ รวมถึงใช้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ร่วมกัน
5 ประโยชน์ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์
5.1 การใช้ทรัพยากรร่วมกัน (Resources Sharing) หมายถึง การใช้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องพิมพ์ร่วมกัน
5.2 การแชร์ไฟล์ เมื่อคอมพิวเตอร์ถูกติดตั้งเป็นระบบเน็ตเวิร์กแล้ว การใช้ไฟล์ข้อมูลร่วมกันหรือการแลกเปลี่ยนไฟล์ทำได้อย่างสะดวกรวดเร็ว
5.3 สามารถบริหารจัดการทำงานคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องได้จากศูนย์กลาง (Centralized Management)
5.4 สามารถทำการสื่อสารกันในเครือข่าย (Communication) ได้หลายรูปแบบ
5.5 มีระบบรักษาความปลอดภัยของข้อมูลบนเครือข่าย (Network Security)
6 ประเภทของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
6.1 เครือข่ายท้องถิ่น (Local Area Network : LAN) เป็นเครือข่ายระยะใกล้ ใช้กันอยู่ในบริเวณไม่กว้างนัก อาจอยู่ในองค์กรเดียวกัน หรืออาคารที่ใกล้กัน เช่น ภาพในสำนักงาน ภายในโรงเรียนหรือมหาวิทยาลัย ระบบเครือข่ายท้องถิ่นจะช่วยให้ติดต่อกันได้สะดวก ช่วยลดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ
6.2 เครือข่ายเมือง (Metropolises Area Network :MAN) เป็นเครือข่ายขนาดกลาง ใช้ภายในเมือง หรือจังหวัดที่ใกล้เคียงกัน เช่น ระบบเคเบิลทีวีที่มีสมาชิกตามบ้านทั่วไปที่เราดูกันอยู่ทุกวันก็จัดเป็นระบบเครือข่ายแบบ MAN
6.3 เครือข่ายระดับประเทศ (Wide Area Network : WAN) เป็นระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ ใช้ติดตั้งบริเวณกว้าง มีสถานนีหรือจุดเชื่อมต่อมากมาย มากกว่า 1 แสนจุด ใช้สื่อกลางหลายชนิด เช่น ระบบคลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ หรือดาวเทียม
6.4 เครือข่ายอินเทอร์เน็ต (Internet) หมายถึง เครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ ที่มีการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายหลายๆ เครือข่ายทั่วโลก โดยใช้ภาษาที่ใช้สื่อสารกันระหว่างคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่า โพรโทคอล (Protocol) ผู้ใช้เครือข่ายนี้สามารถสื่อสารถึงกันได้ในหลายๆ ทาง อาทิเช่น อีเมล เว็บบอร์ด และสามารถสืบค้นข้อมูลและข่าวสารต่างๆ รวมทั้งคัดลอกแฟ้มข้อมูลและโปรแกรมมาใช้ได้
7 รูปแบบการเชื่อมต่อของระบบเครือข่าย (network topology)
7.1 การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบบัส (bus network) เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ ทุกเครื่องบนสายสัญญาณหลักเส้นเดียว ที่ปลายทั้งสองด้านปิดด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า Terminator ไม่มีคอมพิวเตอร์เครื่องใด เครื่องหนึ่ง เป็นศูนย์กลางในการเชื่อมต่อ คอมพิวเตอร์เครื่องใดหยุดทำงาน ก็ไม่มีผลกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ในเครือข่าย การรับส่งสัญญาณบนสายสัญญาณต้องตรวจสอบสายสัญญาณ BUS ให้ว่างก่อน จึงจะสามารถส่งสัญญาณไปบนสาย BUS ได้
7.2 การเชื่อต่อเครือข่ายแบบวงแหวน (ring network) การเชื่อมต่อแบบวงแหวน เป็นการเชื่อมต่อจากเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่ง จนครบวงจร ในการส่งข้อมูลจะส่งออกที่สายสัญญาณวงแหวน โดยจะเป็นการส่งผ่านจากเครื่องหนึ่ง ไปสู่เครื่องหนึ่งจนกว่าจะถึงเครื่องปลายทาง ปัญหาของโครงสร้างแบบนี้คือ ถ้าหากมีสายขาดในส่วนใดจะทำ ให้ไม่สามารถส่งข้อมูลได้
7.3 การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบดาว (Star network) เป็นการเชื่อมต่อสายสื่อสารจากคอมพิวเตอร์หลายๆเครื่องไปยังฮับ (hub) หรือ สวิตช์ (switch) ซึ่งเป็นอุปกรณ์สลับสายกลางแบบจุดต่อจุดเป็นศูนย์กลางของการเชื่อมต่อ วงจรเชื่อมโยงระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ให้ติดต่อสื่อสารถึงกัน
7.4 เครือข่ายแบบ Hybrid เป็นการเชื่อมต่อที่ผสมผสานเครือข่ายย่อยๆ หลายส่วนมารวมเข้าด้วยกัน เช่น นำเอาเครือข่ายระบบ Bus, ระบบ Ring และ ระบบ Star มาเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เหมาะสำหรับบางหน่วยงานที่มีเครือข่ายเก่าและใหม่ให้สามารถทำงานร่วมกัน
8 อุปกรณ์เครือข่าย
8.1 ฮับ (hub) เป็นอุปกรณ์ที่ทวนและขยายสัญญาณเพื่อส่งต่อไปยังอุปกรณ์อื่นให้ได้ระยะทางที่ยาวไกลขึ้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลก่อนและหลังการรับส่งและไม่มีการใช้ซอฟแวร์ใด ๆ มาเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ชนิดนี้ การติดตั้งทำได้ง่าย
8.2 โมเด็ม (modem) เป็นฮาร์ดแวร์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณอนาล็อก(Analog signal)ให้เป็นสัญญาณดิจิทัล (Digital Signal)และในทางกลับกันก็แปลงสัญญาณดิจิทัลให้เป็นสัญญาณอนาล็อก
8.3 การ์ด LAN (Network Interface Card – NIC) เป็นการ์ดสำหรับต่อเครื่องพีซีเข้ากับสาย LAN
8.4 สวิตช์ (Switching) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่กระจายช่องทางการสื่อสารข้อมูลหลายช่องทางการสื่อสารข้อมูลหลายช่องทางในระบบเครือข่ายคล้ายHubแต่ต่างกันในเรื่องของกรทำงานและความเร็ว คือ แต่ละช่องสัญญาณ (port) จะใช้ความเร็วเป็นอิสระต่อกันตามมาตรฐานความเร็ว
8.5 เราท์เตอร์ (router) เป็นอุปกรณ์ในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโยงให้เครือข่ายหลายเครือข่ายที่มีขนาดต่างกันหรือใช้มาตรฐานการส่งผ่านข้อมูล (Transmission) ต่างกันสามารถติดต่อแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้
9 โปรโตคอล (Protocol) โปรโตคอล คือ ข้อกำหนดหรือข้อตกลงที่ใช้ควบคุมการสื่อสารข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์เครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลชนิดเดียวกันซึ่งสามารถติดต่อสื่อสารระหว่างกันได้เหมือนกับมนุษย์ที่ใช้ภาษาเดียวกันในการสื่อสาร เพื่อให้เกิดความเข้าใจร่วมกันนั่นองค์กรที่เกี่ยวข้องได้กำหนดโปรโตคอลที่เรียกว่ามาตรฐานการจัดการระบบการเชื่อมต่อสื่อสารระหว่างระบบเปิด (Open System International :OSI)
OSI Model
Application Layer ชั้นที่ 7 เป็นชั้นที่อยู่ใกล้ผู้ใช้มากที่สุดโดยเป็นชั้นแอปพลิเคชันของ OSI มีปฏิสัมพันธ์กันโดยตรงกับผู้ใช้ด้วยซอร์ฟแวร์แอปพลิเคชัน ฟังก์ชันของชั้นนี้จะรวมถึงการระบุคู่ค้าการสื่อสาร โดยพิจารณาตัวตนและความพร้อมของคู่ค้าสำหรับการประยุกต์ใช้กับข้อมูลที่จะส่ง
Presentation Layer ชั้น ที่ 6 เป็นชั้นที่รับผิดชอบเรื่องรูปแบบของการแสดงผลเพื่อโปรแกรมต่างๆที่ใช้งาน ระบบเครือข่ายทำให้ทราบว่าข้อมูลที่ได้เป็นประเภทใด เช่น [รูปภาพ, เอกสาร, ไฟล์วีดีโอ]
Session Layer ชั้นที่ 5 ทำหน้าที่ในการจัดการกับเซสชั่นของโปรแกรม ชั้นนี้เองที่ทำให้ในหนึ่งโปรแกรมยกตัวอย่างเช่น โปรแกรมค้นดูเว็บ (Web browser) สามารถทำงานติดต่ออินเทอร์เน็ตได้พร้อมๆกันหลายหน้าต่าง
Transport Layer ชั้นที่ 4 ทำหน้าที่ดูแลจัดการเรื่องของความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากการสื่อสาร ซึ่งการตรวจสอบความผิดพลาดนั้นจะพิจารณาจากข้อมูลส่วนที่เรียกว่า checksum และอาจมีการแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นๆ โดยพิจารณาจาก ฝั่งต้นทางกับฝั่งปลายทาง (End-to-end) โดยหลักๆแล้วชั้นนี้จะอาศัยการพิจารณาจาก พอร์ต (Port) ของเครื่องต้นทางและปลายทาง
Network Layer ชั้นที่ 3 เป็นชั้นที่ออกแบบหรือกำหนดเส้นทางการเดินทางของข้อมูลที่จะส่ง-รับในการส่ง ผ่านข้อมูลระหว่างต้นทางและปลายทาง ซึ่งแน่นอนว่าในการสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่ายการสื่อสารจะ ต้องมีเส้นทางการส่ง-รับข้อมูลมากกว่า 1 เส้นทาง
Data Link Layer ชั้นที่ 2 จะเป็นเสมือนผู้ตรวจสอบ หรือควบคุมความผิดพลาดในข้อมูลโดยจะแบ่งข้อมูลที่จะส่งออกเป็นแพ็กเกจหรือ เฟรม ถ้าผู้รับได้รับข้อมูลถูกต้องก็จะส่งสัญญาณยืนยันกลับมาว่า ได้รับข้อมูลแล้ว เรียกว่า สัญญาณ ACK (Acknowledge) ให้กับผู้ส่ง แต่ถ้าผู้ส่งไม่ได้รับสัญญาณ ACK หรือได้รับ สัญญาณ NAK (Negative Acknowledge) กลับมา ผู้ส่งก็อาจจะทำการส่งข้อมุลไปให้ใหม่ อีกหน้าที่หนึ่ง ของเลเยอร์ชั้นนี้คือป้องกันไม่ให้เครื่องส่งทำการส่งข้อมูลเร็วจนเกินขีด ความสามารถของเครืองผู้รับจะรับข้อมูลได้
Physical Layer เป็นชั้นล่าง ที่สุดของการติดต่อสื่อสาร แต่เป็นชั้นแรกของสื่อที่ใช้ในการติดต่อสื่อสาร ทำหน้าที่ส่ง-รับข้อมูลจริง ๆ จากช่องทางการสื่อสาร (สื่อกลาง) ระหว่างคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ มาตรฐานสำหรับ เลเยอร์ ชั้นนี้จะกำหนดว่าแต่ละคอนเนคเตอร์ (Connector) เช่น RS-232-C มีกี่พิน(pin) แต่ละพินทำหน้า ที่อะไรบ้าง ใช้สัญญาณไฟกี่โวลต์ เทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบต่างๆ ก็จะถูกกำหนดอยู่ในเลเยอร์ชั้นนี้ ซึ่งอาจจะเป็นทั้งแบบที่ใช้สายหรือไม่ใช้สาย ตัวอย่างของสื่อที่ใช้ได้แก่ Shield Twisted Pair (STP), Unshield Twisted Pair (UTP), Fibre Optic และอื่นๆ
10 ชนิดของโปรโตคอล
10.1 ทีซีพีหรือไอพี (TCP/IP) โปรโตคอล TCP/IP เป็นชื่อเรียกของชุดโปรโตคอลที่สำคัญ มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายตามการขยายตัวของอินเทอร์เนท/อินทราเนท ความจริงแล้วโปรโตคอล TCP/IP เป็นกลุ่มของโปรโตคอล หลายตัวที่ประกอบกันเป็นชุดให้ใช้งานโดยมีคำเต็มว่าTransmission Control Protocol /Internet Protocol ซึ่งจะเห็นได้ว่ามีโปรโตคอลประกอบกันทำงาน 2 ตัว คือ TCP และ IP
10.2 เอฟทีพี (FTP) ใช้สำหรับแลกเปลี่ยนและจัดการไฟล์บนเครือข่ายทีซีพี/ไอพีเช่นอินเทอร์เน็ต เอฟทีพีถูกสร้างขึ้นด้วยสถาปัตยกรรมแบบระบบรับ-ให้บริการ (client-server) และใช้การเชื่อมต่อสำหรับส่วนข้อมูลและส่วนควบคุมแยกกันระหว่างเครื่องลูก ข่ายกับเครื่องแม่ข่าย โปรแกรมประยุกต์เอฟทีพีเริ่มแรกโต้ตอบกันด้วยเครื่องมือรายคำสั่ง สั่งการด้วยไวยากรณ์ที่เป็นมาตรฐาน แต่ก็มีการพัฒนาส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้ขึ้นมาสำหรับระบบปฏิบัติการเดสก์ ท็อปที่ใช้กันทุกวันนี้ เอฟทีพียังถูกใช้เป็นส่วนประกอบของโปรแกรมประยุกต์อื่นเพื่อส่งผ่านไฟล์โดย อัตโนมัติสำหรับการทำงานภายในโปรแกรม เราสามารถใช้เอฟทีพีผ่านทางการพิสูจน์ตัวจริงด้วยชื่อผู้ใช้และรหัสผ่าน หรือเข้าถึงด้วยผู้ใช้นิรนาม
10.3 เอชทีทีพี (HTTP) คือโพรโทคอลในระดับชั้นโปรแกรมประยุกต์เพื่อการแจกจ่ายและการทำงานร่วมกันกับสารสนเทศของสื่อผสมใช้สำหรับการรับทรัพยากรที่เชื่อมโยงกับภายนอก ซึ่งนำไปสู่การจัดตั้งเวิลด์ไวด์เว็บ การพัฒนาเอชทีทีพีเป็นการทำงานร่วมกันของเวิลด์ไวด์เว็บคอนซอร์เทียม (W3C) และคณะทำงานเฉพาะกิจด้านวิศวกรรมอินเทอร์เน็ต (IETF) ซึ่งมีผลงานเด่นในการเผยแพร่เอกสารขอความเห็น (RFC) หลายชุด เอกสารที่สำคัญที่สุดคือ RFC 2616 (เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2542) ได้กำหนด HTTP/1.1 ซึ่งเป็นรุ่นที่ใช้กัน
10.4 เอสเอ็มทีพี (SMTP) เป็นโพรโทคอลสำหรับส่งอีเมลในเครือข่ายอินเทอร์เน็ต
SMTP เป็นโพรโทคอลแบบข้อความที่เรียบง่าย ทำงานอยู่บนโพรโทคอล TCP พอร์ต 25 ในการส่งอีเมลไปยังที่อยู่ที่กำหนด จำเป็นต้องใช้ค่า MX (Mail eXchange) ของ DNS
ปัจจุบันมี mail transfer agent กว่า 50 โปรแกรมที่สามารถใช้ SMTP ได้ โดยมีโปรแกรม Sendmail เป็นโปรแกรมแรกที่นำ SMTP ไปใช้ โปรแกรมตัวอื่นได้แก่ Postfix, qmail และ Microsoft Exchange เป็นต้น
10.5 พีโอพีทรี (POP3) เป็นโปรโตคอล client/sever ที่รับ e-mail แล้วจะเก็บไว้ในเครื่องแม่ข่าย Internet เมื่อผู้ใช้ตรวจสอบ mail-box บนเครื่องแม่ข่ายและ ดาวน์โหลดข่าวสาร POP3 ติดมากับ Net manager suite ของผลิตภัณฑ์อินเตอร์เน็ต และ e-mail ที่ได้รับความนิยมคือ Eudora และติดตั้งอยู่ใน browser ของ Netscope และ Microsoft Internet Explorer
โปรโตคอลตัวเลือกอีกแบบ คือ Internet Message Access Protocol (IMAP) โดยการใช้ IMAP ผู้ใช้จะดู e-mail ที่เครื่องแม่ข่าย เหมือนกับอยู่ในเครื่องลูกข่าย และ e-mail ในเครื่องลูกข่ายที่ถูกลบ จะยังคงมีอยู่ในเครื่องแม่ข่าย โดย e-mail สามารถเก็บและค้นหาที่เครื่องแม่ข่าย
POP สามารถพิจารณาเป็นการบริการแบบ "store-and forward" IMAP สามารถพิจารณาเครื่องแม่ข่าย remote file server
POP และ IMAP เกี่ยวข้องกับการรับ e-mail และอย่าสับสนกับ Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) ซึ่งเป็นโปรโตคอล สำหรับการส่ง e-mail ข้ามอินเตอร์เน็ต การส่ง e-mail ใช้ SMTP และการอ่านใช้ POP3 หรือ IMAP
หมายเลขและพอร์ต สำหรับ POP3 คือ 110
11 การถ่ายโอนข้อมูล
11.1 การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน (Parallel transmission) ทำได้โดยการส่งข้อมูลออกมาทีละ 1 ไบต์ หรือ 8 บิต จากอุปกรณ์ส่งไปยังอุปกรณ์รับ ตัวกลางระหว่างสองเครื่องจึงต้องมีช่องทางให้ข้อมูลเดินทางอย่างน้อย 8 ช่องทาง เพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านโดยมากจะเป็นสายสัญญาณแบบขนาน ระยะทางของสายสัญญาณแบบขนานระหว่างสองเครื่องไม่ควรยาวเกิน 100 ฟุต
11.2การถ่ายโอนข้อมูลแบบนุกรม อาจจะแบ่งตามรูปแบบรับ-ส่ง ได้ 3 แบบคือ
1) สื่อสารทางเดียว (simplex) ข้อมูลส่งได้ทางเดียวเท่านั้น บางครั้งก็เรียกว่า การส่งทิศทางเดียว (unidirectional data bus) เช่น การส่งข้อมูลไปยังเครื่องพิมพ์ การกระจายเสียงของสถานีวิทยุ เป็นต้น
2) สื่อสารสองทางครึ่งอัตรา (half duplex) ข้อมูลสามารถส่งได้ทั้งสองสถานี แต่จะต้องผลัดกันส่งและผลัดกันรับ จะส่งและรับพร้อมกันไม่ได้ เช่น วิทยุสื่อสารของตำรวจ เป็นต้น
3) สื่อสารสองทางเต็มอัตรา (full duplex) ทั้งสองสถานีสามารถรับและส่งได้ในเวลาเดียวกัน เช่น การสนทนาทางโทรศัพท์เป็นต้น
