ระบบเครือข่ายและการสื่อสาร

บทที่ 4 ระบบเครือข่ายและการสื่อสาร

4.1 บทบาทของการสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ก่อให้เกิดประโยชน์ ดังนี้

1. สะดวกในการแบ่งปันข้อมูล
ปัจจุบันมีข้อมูลจำนวนมากสามารถถูกส่งผ่านเครือข่ายการสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว

2. ความถูกต้องของข้อมูล
การรับส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ผ่านเครือข่ายการสื่อสารเป็นการส่งแบบดิจิทัล ซึ่งระบบการสื่อสารจะมีการตรวจสอบความถูกต้องของขั้อมูลที่ส่งและแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาดให้ถูกต้องได้โดยอัตโนมัติ ดังนั้นการสื่อสารข้อมุล จึงมีความเชื่อถือได้สูง

3. ความเร็วในการรับส่งข้อมูล
การใช้คอมพิวเตอร์ในการส่งข้อมูลหรือค้นหาข้อมุลจกาฐานข้อมุลขนาดใหญ่ทำได้อย่างรวดเร็ว เนื่องสัญญาณทางไฟฟ้าเดินทางด้วยความเร็ว ใกล้เคียงความเร็วแสง

4. ประหยัดค่าใช้จ่ายในการสื่อสารข้อมูล
การรับและส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายการสื่อสารสามารถทำได้ในราคาถูกกว่าการสื่อสารแบบอื่น เช่น การใช้งานโทรศัพท์โดยผ่านอินเทอร์เน็ตหรือที่เรียกว่า วอยซ์โอเวอร์ไอพี (Vioce over IP :VoIP) จะมีค่าใช้จ่ายต่ำกว่าการใช้งานโทรศัพท์

5.สะดวกในการแบ่งปันทรัพยากร ในองค์กรณ์สามารถใช้อุปกรณ์สารสนเทศร่วมกันได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายติดตั้งอุปกรณืให้กับทุกเครื่อง

6.ความสะดวกในการประสานงาน ในองค์กรที่มีหน่วยงานย่อยหลายแห่งที่อยู่ห่างไกลกันสามารถทำงานประสานกันผ่านระบบอินเทอร์เน็ต

7.ขยายบริการขององค์กร เครือข่ายคอมพิเตอร์ทำให้องค์กรสามารถกระจ่ายที่ทำการไปยังจุดต่าง ๆที่ต้องการให้บริการ

8.การสร้างบริการรูปแบบใหม่บนเครือข่าย การให้บริการต่างๆผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าใช้บริการได้ทุกที่ทุกเวลา

4.2 การสื่อสารข้อมูล

องค์ประกอบพื้นฐานของระบบการสื่อสารข้อมูล ประกอบด้วย

1.ข้อมูล/ข่าวสาร (data/message) คือ ข้อมูลสารสนเทศต่าง ๆ ที่ต้องการส่งไปยังผู้รับโดยข้อมูลข่าวสาร อาจประกอบด้วยข้อความ ตัวเลข รูปภาพ เสียง วีดิทัศน์ หรือสื่อประสม

2.ผู้ส่ง (sender) คือ คนหรืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับส่งข้อมูล/ข่าวสาร ซึ่งอาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ กล้องวีดิทัศน์ เป็นต้น

3.ผู้รับ (reciever) คือ คนหรืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับรับข้อมูล/ข่าวสาร ที่ทางผู้ส่งข้อมูลส่งให้ซึ่งอาจเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ เป็นต้น

4.สื่อกลางในการส่งข้อมูล (transmission media) คือ ส่งที่ทำหน้าที่ในการรับส่งข้อมูลข่าวสารไปยังจุดหมายปลายทาง โดยสื่อกลางในการส่งข้อมูลจะมีทั้งแบบมีสาย เช่น สายเคเบิล สายยูทีพี สายไฟเบอร์ออพติก และสื่อกลางในการส่งข้อมูล
แบบไร้สาย เช่น คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟและดาวเทียม

5.โพรโทคอล (protocol) คือ กฎเกณฑ์ ระเบียบ หรือข้อปฏิบัติต่างๆที่กำหนดขึ้นมาเพื่อเป็นข้อตกลงในการสื่อสารข้อมูลระหว่างผู้รับและผู้ส่ง

4.3 สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

4.3.1 สื่อกลางแบบไร้สาย

1.สายคู่บิดเกลียว(twisted pair cable) สายคู่บิดเกลียวมี 2 ชนิด คือ

- สายคู่บิดเกลียวแบบไม่ป้องกันสัญญาณรบกวน หรือสายยูทีพี (Unshieded Twisted pair :UTP)
- สายคู่บิดเกลียวแบบป้องกันสัญญาณรบกวน หรือสายเอสทีพี (Shielded Twisted pair :STP)
2.สายโคแอกซ์ (coaxial cable)
3.สายไฟเบอร์ออพติก (fiber-optic cable)

4.3.2 สื่อกลางแบบไร้สาย

1.อินฟาเรด สื่อกลางประเภทนี้มักใช้กับการสื่อสารข้อมูลที่ไม่มีสิ่งกีดขวางระหว่างตัวส่งและตัวรับสัญญาณ เช่น การส่งสัญญาณจากรีโมตคอนโทรลไปยังเครื่องรับโทรทัศน์หรือวิทยุ
2.ไมโครเวฟ เป็นสื่อกลางในการสื่อสารทีมีความเร็วสูง ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะไกล
3.คลื่นวิทยุ เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งสัญญาณไปในอากาศ โดยสามารถส่งในระยะได้ทั้งใกล้และไกล โดยมีตัวกระจายสัญญาณ(broadcast) ส่งไปยังตัวรับสัญญาณ และใช้คลื่นวิทยุในช่วงความถี่ต่างๆกันในการส่งข้อมูล เช่น การสื่อสารระยะไกลในการกระจายเสียงวิทยุระบบเอเอ็ม(Amplitude Modulation : AM) และเอฟเอ็ม (Frequency Modulation : FM) หรือการสื่อสารระยะใกล้ โดยใช้ไวไฟ (WI-FI) และบลูทูท (Bluetooth)
4.ดาวเทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับส่งไมโครเวฟบนผิวโลกโดยเป็นสถานี
รับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ

4.4 เครือข่ายคอมพิวเตอร์
1. เครือข่ายส่วนบุคคล (Personal Area Network :PAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ส่วนบุคคล เช่น การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับโทรศัพท์มือถือ

2.เครือข่ายเฉพาะที่ หรือแลน ( Local Area Network :LAN) เครือข่ายที่ใช้เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่อยู่ในพื้นที่เดียวกันหรือใกล้เคียงกัน

3. เครือข่ายนครหลวง หรือแมน(Metropolitan Area Network :MAN) เครือข่ายที่ใช้เชื่อมโยงแลนที่อยู่ห่างไกลออกไป

4. เครือข่ายวงกว้าง หรือแวน (Wide Area Network :WAN) เครือข่ายที่ใช้ในการเชื่อมโยงกับเครือข่ายอื่นที่อยุ่ไกลจากกันมาก

4.4.1 ลักษณะของเครือข่าย

1.เครือข่ายแบบรับ-ให้บริการ หรือไคลเอนท์/เซิร์ฟเวอร์ (Client-Server Network )
จะมีเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่เป็นเครื่องให้บริการต่าง ๆเช่น บริการเว็บ และบริการฐานข้อมูล การให้บริการขึ้นอยู่กับการร้องขอบริการจากเครื่องรับบริการ

2.เครือข่ายระดับเดียวกัน (Peer-to-Peer Network : P2P network) เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถเป็นได้ทั้งเครื่องให้บริการและเครื่องรับบริการ.การใช้งานส่วนใหญ่มักใช้ในการแบ่งปันข้อมูล เช่น เพลง ภาพยนตร์ โปรแกรม และเกม เครือข่ายแบบนี้เริ่มแพร่หลายมากขึ้นในผู้ใช้อินเทอร์เน็ต การใช้งานจะมีซอฟต์แวร์เฉพาะ เช่น โปรแกรม eDonkey , BitTorrentและ LimeWire ข้อดี คือ ง่ายต่อการใช้งานและราคาไม่แพง
ข้อด้อย คือไม่มีการควบคุมเรื่องความปลอดภัยจึงอาจพบว่านำไปใช้ในทางไม่ถูกต้อง เช่น การแบ่งปันเพลง ภาพยนตร์และโปรแกรมที่มีลิขสิทธิ์ซึ่งเป็นการกระทำผิดกฎหมาย

4.2.2 รูปร่างเครือข่าย

1. เครือข่ายแบบบัส (bus topology)
เป็นรูปแบบที่มีสถานีทุกสถานีในเครือข่ายจะเชื่อมต่อเข้ากับสายสื่อสารหลักเพียงสายเดียวที่เรียกว่า บัส (bus) การจัดส่งข้อมูลลงบนบัสจึงไปทุกสถานีได้ซึ่งวิธีการจัดส่งต้องกำหนดวิธีการที่จะไม่ให้ทุกสถานีส่งข้อมูลพร้อมกัน เพราะจะทำให้เกิดการชนกัน (collision) ของข้อมูล โดยวิธีการที่ใช้อาจเป็นการแบ่งช่วงเวลาหรือให้แต่ละสถานีใช้คลื่นความถี่ในการส่งสัญญาณที่แตกต่างกัน เครือข่ายแบบบัสไม่ได้รับความนิยมในปัจจุบัน เนื่องจากความเสียหายที่เกิดขึ้นกับบัสเพียงจุดเดียวจะส่งผลให้ทุกอุปกรณ์ไม่สามารถสื่อสารถึงกันได้

2. เครือข่ายแบบวงแหวน (ring topology)
เป็นการเชื่อมต่อแต่ละละสถานีมีลักษณะเป็นวงแหวน สัญญาณข้อมูลจะส่งอยู่ในวงแหวนไป
ในทิศทางเดียวกันจนถึงผู้รับ หากข้อมูลที่ส่งเป๋นของสถานีใด สถานีนั้นก็รับไว้ ถ้าไม่ใช่ก็ส่งต่อไป ซึ่งระบบเครือข่ายแบบวงแหวนนี้ สามารถรองรับจำนวนสถานีได้เป็นจำนวนมาก ข้อด้อยคือ สถานีจะต้องรอจนถึงรอบของตนเองก่อนที่จะสมารถส่งขอ้มูลได้

3. เครือข่าย แบบดาว (star topology)เป็นการเชื่อมต่อสถานีในเครือข่ายโดยทุกสถานีจะต่อเข้ากับหน่วยสลับสายกลาง เช่น ฮับ(hub) หรือสวิตซ์ (switch) ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของการเชื่อมต่อระหว่างสถานีต่างๆที่ต้องการติดต่อกัน ข้อดีคือถ้าสถานีใดเสียหรือสายเชื่อมต่อระหว่างฮับ/สวิตซ์ชำรุดจะไม่กระทบต่อการเชื่อมต่อของสถานีอื่น ดังนั้นการเชื่อมต่อแบบนี้จึงเป็นที่นิยมในปัจจุบัน

4. เครือข่ายแบบเมช (mesh topology)เป็นรูปแบบการเชื่อมต่อที่มีความนิยมมากและมีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากถ้ามีเส้นทางการเชื่อมต่อคู่ใด
คู่หนึ่งขาดจากกันการติดต่อสื่อสารระหว่าคู่นั้นยังสามารถติดต่อได้โดยอุปกรณ์จักฃดเส้นทาง(router) จะทำการเชื่อมต่อเส้นทางใหม่ไปยังจุดหมายปลายทางอัตโนมัติ การเชื่อมต่อแบบนี้นิยมสร้าง
บนเครือข่ายแบบไร้สาย

4.5 โพโทคอล

การเชื่อต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เครือข่ายที่ผลิตจากผู้ผลิตหลายรายผ่านทางระบบเครือข่ายชนิดต่างๆ กัน ไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกันได้

สำหรับโพลโทคอลที่ใช้เป็นมาตรฐานในการสื่อสารแบบใช้สาย และแบบไร้สาย ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น

ทีซีพี/ไอพี (Transmission Control Protocol / Internet Protocol: TCP/IP) เป็นโพรโทคอลที่ใช้ในการสื่อสารในระบบอินเทอร์เน็ต โดยมีการระบุผู้รับผู้ส่งในเครือข่ายและจัดการแบ่งข้อมูลเป็นชิ้นเล็กๆ ที่เรียกว่าแพ็คเก็ต (packet) ส่งผ่านไปในอินเทอร์เน็ต ดังรูปที่ 4.31 และมั่นใจได้ว่าข้อมูลที่ส่งไปนั้น จะได้รับอย่างถูกต้องและครบถ้วน ในการณีที่ข้อมูลเกิดผิดพลาดระหว่างทาง จะมีการร้องขอเพื่อส่งข้อมูลใหม่ให้

ไวไฟ (Wireless Fidelity: WiFi) มักถูกนำไปอ้างถึงเทคโนโลยีเครือข่ายแบบไร้สาย ตามมาตรฐาน IEEE 802.11 ซึ่งใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz เป็นสื่อกลางในการติดต่อสื่อสาร ไวไฟเกิดขึ้นจากการรวมกลุ่มกันของผู้ผลิตอุปกรณ์ เพื่อทดสอบว่าอุปกรณ์ที่ผลิตขึ้นทำงานได้ตามมาตรฐานของ IEEE 802.11 โดยเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่ได้รับ
การรับรองจากไวไฟ จะสามารถติดต่อสื่อสารถึงกันได้

ไออาร์ดีเอ (Infrared Data Association: Irda) เป็นโพรโทคอลใช้เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์สื่อสารแบบไร้สายระยะใกล้ และไม่มีสิ่งกีดขวาง โดยใช้แสงอินฟาเรดในการติดต่อสื่อสารและมีความเร็วในการส่งข้อมูลอยู่ระหว่าง 115 kbps ถึง 4 Mbps ผ่านพอร์ตไออาร์ดีเอ นิยมใช้โพรโทคอลนี้ในระบบเครือข่ายส่วนบุคคลแบบไร้สายหรือแพนไร้สาย (wireless PAN) ตัวอย่างระบบแพนไร้สาย

บลูทูท (Bluetooth) เป็นโพรโทคอลที่ใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.41 GHz ในการรับส่งข้อมูลโดยคล้ายกับแลนไร้สาย ตามมาตรฐาน IEEE 802.15 มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ผู้ใช้งานคอมพิวเตอร์สามารถติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วงไร้สายอื่นๆ เช่น เครื่องพิมพ์ เมาส์ คีย์บอร์ด พีดีเอ โทรศัพท์ เคลื่อนที่ และหูฟัง เข้าด้วยกันได้โดยสะดวก โดยมาตรฐานบลูทูทสามารถส่งข้อมูลได้ที่ความเร็วมากกว่า 3Mbps

4.6 อุปกรณ์การสื่อสาร

1) โมเด็ม (modem) เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นสัญญาณแอนะล็อก และแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลเพื่อให้ข้อมูลส่งผ่านทางสายโทรศัพท์ได้