ความรู้พื้นฐานของเทคโนโลยีเครือข่าย
ในปัจจุบันมีการนำคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้งานในหน่วยงานประเภทต่างๆ มากมาย ซึ่งมีผลทำให้การทำงานในองค์กรหรือหน่วยงาน สามารถทำงานได้อย่างเป็นระบบ และสามารถพัฒนาการทำงานได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งการนำคอมพิวเตอร์เข้ามาใช้ในองค์กร หรือหน่วยงานก็เริ่มมีการพัฒนาขึ้นแทนที่จะใช้ในลักษณะหนึ่งเครื่องต่อหนึ่งคน ก็ให้มีการนำเครื่องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ต่างๆ มาเชื่อมต่อกัน เป็นระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
เป้าหมายของเครือข่ายคอมพิวเตอร์
1. มีการใช้ทรัพยากรทางฮาร์ดแวร์ และซอฟต์แวร์ร่วมกัน เนื่องจากอุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์แต่ละชนิดราคาค่อนข้างสูง เพื่อให้ใช้ทรัพยากรเหล่านั้นอย่างมีประสิทธิภาพ จึงมีการนำเอาอุปกรณ์เหล่านั้นมาใช้ร่วมกันเป็นส่วนกลาง เช่น เครื่องพิมพ์,พลอตเตอร์,ฮาร์ดดิสก์ และโปรแกรมต่าง ๆ เป็นต้น
2. สามารถใช้ข้อมูลร่วมกันได้ สำหรับทุกคนที่อยู่ในระบบเครือข่าย โดยไม่ต้องสนใจว่าข้อมูลเหล่านี้จะเก็บอยู่ที่ใด เช่น ผู้ใช้คนหนึ่งอาจจะอยู่ห่างจากสถานที่ที่เก็บข้อมูลถึง 1000 กิโลเมตร แต่เขาก็สามารถใช้ข้อมูลนี้ได้เหมือนกับข้อมูลเก็บอยู่ที่เดียวกับที่ๆ เขาทำงานอยู่ และยังสามารถกำหนดระดับการใช้ข้อมูลของผู้ใช้แต่ละคนได้ ซึ่งจะเป็นการรักษาความปลอดภัยสำหรับข้อมูลซึ่งอาจเป็นความลับ
3. การติดต่อระหว่างผู้ใช้แต่ละคนมีความสะดวกสบายขึ้น หากผู้ใช้อยู่ห่างกันมาก การติดต่ออาจไม่สะดวก ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ มีบทบาทในการเป็นตัวกลางในการติดต่อระหว่างผู้ใช้แต่ละคน ซึ่งอาจจะเป็นการติดต่อในลักษณะที่ผู้ใช้ที่ต้องติดต่อด้วยไม่อยู่ ก็อาจฝากข้อความเอาไว้ในระบบ เมื่อผู้ใช้คนนั้นเข้ามาใช้ระบบก็จะมีการแจ้ง ข่าวสารนั้นทันที
การแบ่งประเภทเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สามารถแบ่งได้ตามลักษณะต่างๆ ดังนี้คือ
ตามขนาด: แบ่งเป็น Workgroup , LAN , MAN และ WAN
ลักษณะการทำงาน: แบ่งเป็น peer-to-peer และ client-server
ตามรูปแบบ: แบ่งเป็น Bus ,Ring และ Star
ตาม bandwidth: แบ่งเป็น baseband และ broadband หรือว่าเป็น megabits และ gigabits
ตามสถาปัตยกรรม: แบ่งเป็น Ethernet หรือ Token-Ring
ในปัจจุบันเรานิยมจัดประเภทของเครือข่ายตามขนาดทางภูมิศาสตร์ที่ระบบเครือข่ายนั้นครอบคลุมอยู่ ได้แก่
1. ระบบเครือข่ายระยะใกล้ (LAN : Local Area Network) เป็นเครือข่ายซึ่งอุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมโยงกันอยู่ในพื้นที่ใกล้ๆ กัน เช่น อยู่ภายในแผนกเดียวกัน อยู่ภายในสำนักงาน หรืออยู่ภายในตึกเดียวกัน
2. ระบบเครือข่ายระยะไกล (WAN : Wide Area Network) เป็นเครือข่ายที่ประกอบด้วยเครือข่าย LAN ตั้งแต่ 2 วงขึ้นไปเชื่อมต่อกันในระยะทางที่ไกลมาก เช่น ระหว่างเมือง หรือระหว่างประเทศ
3. ระบบเครือข่ายบริเวณเมืองใหญ่ (MAN : Metropolitan Area Network) เป็นระบบที่เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ซึ่งอาจตั้งอยู่ห่างไกลกันในช่วง 5 ถึง 50 กิโลเมตร ผู้ใช้ระบบเครือข่ายแบบนี้มักจะเป็นบริษัทขนาดใหญ่ที่จำเป็นจะต้องติดต่อสื่อสารข้อมูลผ่านระบบคอมพิวเตอร์ด้วยความเร็วสูงมาก โดยที่การสื่อสารนั้นจำกัดอยู่ภายในบริเวณเมือง
สื่อที่ใช้ในการส่งข้อมูล
ในระบบเครือข่ายจะต้องมีสื่อที่ใช้ในการเชื่อมต่อสถานีงานต่างๆ ในเครือข่ายเข้าด้วยกัน เพื่อส่งข้อมูล ซึ่งสื่อเหล่านี้จะมีหลายแบบให้เลือกใช้ โดยแต่ละแบบเองก็จะมีจุดเด่นจุดด้อยแตกต่างกันออกไปตามแต่ว่าจะพิจารณาโดยยึดราคา หรือศักยภาพเป็นเกณฑ์
สื่อที่ใช้ในการส่งข้อมูล (Transmission media) แบ่งได้เป็น 3 ประเภทคือ
1. ประเภทมีสาย ได้แก่ สายคู่ไขว้ (Wire pair หรือ Twisied pair หรือสายโทรศัพท์), สายโคแอกเชียล (Coaxial Cables), เส้นใยแก้วนำแสง หรือไฟเบอร์ออฟติกส์ (Fiber optics)
2. ประเภทไม่มีสาย ได้แก่ ไมโครเวฟ (Microwave) และดาวเทียม (Satellite Tranmission)
3. ระบบอื่น ๆ ได้แก่ ระบบวิทยุ (Radio Transmission), ระบบอินฟาเรด (Infrared Transmission) และ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Cellular Transmission)
ประเภทมีสาย
1. สายคู่ตีเกลียว (Twisted-Pair Cable) เป็นสายที่มีราคาถูกที่สุด ประกอบด้วยสายทองแดงที่มีฉนวนหุ้ม 2 เส้น นำมาพันกันเป็นเกลียว จะใช้กันแพร่หลายในระบบโทรศัพท์ ความเร็วในการส่งข้อมูล 10 Mbps ส่งได้ในระยะทาง 1 mile สายคู่ตีเกลียวสามารถแบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ
1.1 สายคู่ตีเกลียวแบบไม่มีชิลด์ (Unshielded Twisted-Pair : UTP) เป็นสายเคเบิลที่ถูกรบกวนจากภายนอกได้ง่าย แต่ก็มีความยืดหยุ่นในการใช้งานสูงและราคาไม่แพง
รูปที่ 1 สายคู่ตีเกลียวแบบไม่มีชิลด์
1.2 สายคู่ตีเกลียวแบบมีชิลด์ (Shielded Twisted-Pair : STP) เป็นสายที่มีปลอกหุ้มอีกรอบเพื่อ ป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก จึงทำให้สายเคเบิลชนิดนี้สามารถใช้ในการเชื่อมต่อในระยะไกลได้มากขึ้น แต่ราคาแพงกว่าแบบ UTP
รูปที่ 2 สายคู่ตีเกลียวแบบมีชิลด์
ข้อดีและข้อเสียของสายคู่ตีเกลียว
ข้อดี1. ราคาถูก2. มีความยืดหยุ่นในการใช้งาน3. ติดตั้งง่าย และมีน้ำหนักเบาข้อเสีย1. ถูกรบกวนจากสัญญาณภายนอกได้ง่าย 2. ระยะทางจำกัด
2. สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) สายโคแอกเชียลเป็นสายสัญญาณอีกแบบหนึ่ง จะประกอบด้วยลวดทองแดงอยู่ตรงกลาง หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก 1 ชั้น แล้วจึงหุ้มด้วยทองแดงที่ถักเป็นแผ่น แล้วหุ้มภายนอกอีกชั้นหนึ่งด้วยฉนวน สามารถป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนอื่นๆ ใช้ในระบบโทรทัศน์ ความเร็วในการส่งข้อมูล 350 Mbps ส่งได้ในระยะทาง 2-3 mile
รูปที่ 3 สายโคแอกเชียล
ข้อดีและข้อเสียของสายโคแอกเชียล
ข้อดี1. ราคาถูก2. มีความยืดหยุ่นในการใช้งาน3. ติดตั้งง่าย และมีน้ำหนักเบาข้อเสีย1. ถูกรบกวนจากสัญญาณภายนอกได้ง่าย 2. ระยะทางจำกัด
3. สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic Cable) ประกอบด้วยเส้นใยที่ทำมาจากใยแก้ว 2 ชนิด ชนิดหนึ่งจะอยู่ที่แกนกลาง ส่วนอีกชนิดหนึ่งอยู่ที่ด้านนอก ซึ่งใยแก้วทั้งสองจะมีดัชนีการสะท้อนแสงต่างกัน ทำให้แสงซึ่งถูกส่งออกมาจากปลายด้านหนึ่งสามารถส่งผ่านไปอีกด้านหนึ่งได้ ใช้สำหรับส่งข้อมูลที่ต้องการความเร็วสูง มีข้อมูลที่ต้องการส่งเป็นจำนวนมาก และอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณไฟฟ้ารบกวนมาก ความเร็วในการส่งข้อมูล 1 Gbps ระยะทางในการส่งข้อมูล 20-30 mile
รูปที่ 4 สายใยแก้วนำ
ข้อดีข้อเสียของสายใยแก้วนำแสง
ข้อดี1. ส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูง2. ไม่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า3. ส่งข้อมูลได้ในปริมาณมากข้อเสีย1. มีราคาแพงกว่าสายส่งข้อมูลแบบสายคู่ตีเกลียวและโคแอกเชียล2. ต้องใช้ความชำนาญในการติดตั้ง3. มีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูงกว่า สายคู่ตีเกลียวและโคแอกเชียล
มาตรฐานของระบบเครือข่ายท้องถิ่น
มาตรฐานของ LAN ถูกกำหนดโดยคณะกรรมการจาก IEEE ซึ่งมีชื่ออย่างเป็นทางการว่า IEEE 802 Local and Metropolitan Area Network Standard Committee โดยจะเน้นการกำหนดคุณสมบัติในระดับของ Physical Layer และ Data Link Layer ใน OSI Reference Model มาตรฐานจำนวนมากถูกกำหนดออกมาจากกรรมการกลุ่มนี้ และได้นำมาใช้กำหนดรูปแบบโครงสร้างของระบบเครือข่ายในปัจจุบัน มาตรฐานที่น่าสนใจมีดังต่อไปนี้
รูปที่ 4 IEEE 802 protocol layers เปรียบเทียบ
IEEE 802.3: Ethernet
Ethernet นับเป็นต้นกำเนิดของเทคโนโลยี LAN เนื่องจาก LAN ส่วนมากหรือเกือบทั้งหมดในปัจจุบันใช้ พื้นฐานของเทคโนโลยีนี้ คุณลักษณะเฉพาะในการทำงานของ Ethernet คือการทำงานแบบที่เรียกว่า การเข้าใช้ระบบเครือข่ายโดยวิธีช่วงชิง หรือ CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) โดยมีหลักการทำงานดังนี้
1. ก่อนที่สถานีงานของผู้ใช้จะส่งข้อมูลออกไปยังเครือข่าย จะต้องมีการแจ้งออกไปก่อนเพื่อตรวจสอบดูว่ามีสัญญาณพาหะของผู้ใช้รายอื่นอยู่ในสายหรือไม่
2. เมื่อไม่พบสัญญาณของผู้ใช้อื่น จึงจะเริ่มส่งข้อมูลออกไปได้
3. หากตรวจพบสัญญาณพาหะของผู้ใช้รายอื่นอยู่ จะต้องรอจนกว่าสายจะว่างถึงจะส่งข้อมูลได้
4. ในกรณีที่เกิดปัญหาในการตรวจสอบสัญญาณพาหะ ซึ่งอาจเนื่องมาจากระยะทางของสถานีงานอยู่ห่างกันมาก อาจจะเกิดการชนกันของข้อมูลขึ้นได้ ในกรณีนี้ให้ทั้งทุกๆ สถานีหยุดการส่งข้อมูลขณะนั้น
5. แต่ละสถานีจะทำการสุ่มช่วงระยะเวลาในการรอ เพื่อทำการส่งข้อมูลออกไปใหม่เพื่อไม่ให้มีการชนกันเกิดขึ้นอีก
6. หากยังมีเหตุการณ์ชนกันเกิดขึ้นอีก ก็จะต้องหยุดรอโดยเพิ่มช่วงระยะเวลาในการสุ่มเป็นสองเท่าเพื่อให้ลดโอกาสการชนกันลงและส่งข้อมูลออกไปใหม่ และทำซ้ำเช่นนี้ จนกว่าข้อมูลจะถูกส่งออกไปได้อย่างสมบูรณ์
แม้ว่าระบบ CSMA/CD ดูเหมือนจะเป็นวิธีจัดระเบียบการส่งสัญญาณในระบบเครือข่ายที่ไม่เรียบร้อยนัก แต่ก็ทำงานได้ผลเป็นอย่างดี แต่เมื่อมีจำนวนโหนดบนเครือข่ายมากขึ้น ก็จะทำให้ความน่าจะเป็นในการปะทะกันของ ข้อมูลเพิ่มมากขึ้นด้วย ซึ่งจะส่งผลให้เครือข่ายทำงานช้าลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
ระบบเครือข่าย Ethernet ยังสามารถแบ่งประเภทได้อีก ตามความเร็วและชนิดของสายเคเบิล ดังนี้
IEEE 802.3 10Base5 (Thick Ethernet)
เป็นระบบเครือข่ายแบบบัส ใช้สายโคแอ็กเชียลอย่างหนา (3/8 นิ้ว) สามารถส่งข้อมูลได้ที่อัตราเร็ว 10 เมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางสูงสุดไม่เกิน 500 เมตร และเนื่องจากสายโคแอ็กเชียลอย่างหนาสามารถนำสัญญาณไปได้ไกลกว่าจึงมักถูกใช้เป็นแบคโบน (Backbone) ของระบบเครือข่าย
IEEE 802.3 10Base2 (Thin Ethernet)
เป็นระบบเครือข่ายแบบบัส ใช้สายโคแอ็กเชียลอย่างบาง (3/16 นิ้ว) สามารถติดตั้งได้ง่ายกว่าแบบแรกและราคาต่ำกว่า สามารถส่งข้อมูลได้ที่อัตราเร็ว 10 เมกะบิตต่อวินาทีในระยะทางสูงสุดไม่เกิน 200 เมตร
IEEE 802.3 10BaseT (Twisted-pair Ethernet)
เป็นระบบที่จัดการเชื่อมต่อโหนดต่างๆ เข้ากับ Hub เป็นรูปแบบดาว ใช้สายคู่พันเกลียวโดยอาจเป็นแบบไม่มีสิ่งห่อหุ้ม(Unshielded Twisted-pair) หรือแบบมีสิ่งห่อหุ้ม (Shielded Twisted-pair)ก็ได้ มีหัวเชื่อมต่อเป็นแบบ RJ-45 มีลักษณะคล้ายปลั๊กโทรศัพท์ สามารถส่งข้อมูลได้ที่อัตราเร็ว 10 เมกะบิตต่อวินาที โดยมีความยาวของสายระหว่างสถานีงานกับ Hub ไม่เกิน 100 เมตร
IEEE 802.3u 100BaseX (Fast Ethernet)
มีระบบการเชื่อมต่อแบบดาว สามารถรับส่งข้อมูลได้ที่อัตราเร็ว 100 เมกะบิตต่อวินาทีแบ่งเป็น 3 ประเภท ได้แก่
1. 100BaseT4 ใช้สายคู่พันเกลียวจำนวน 4 คู่2. 100BaseTX ใช้สายคู่พันเกลียวจำนวน 2 คู่3. 100BaseFX ใช้เคเบิลใยแก้วนำแสง
IEEE 802.4: Token Bus
ได้รับการพัฒนาเพื่อเป็นมาตรฐานสำหรับระบบเครือข่ายแบบบัสที่ตอบสนองความต้องการ คือไม่ต้องการให้มีการชนกันของข้อมูลเกิดขึ้นเลย โดยจะทำงานด้วยการส่งแพ็กเกตข้อมูลที่เรียกว่าโทเคน (Token) วนเป็นวงแหวนไปตามสถานีงานต่างๆ บนเครือข่าย เมื่อโทเคนไปถึงสถานีงานปลายทางก็จะมีการคัดลอกข้อมูลขึ้นมา จากนั้นก็จะส่ง ข้อมูลแจ้งกลับไปยังสถานีงานต้นทางว่าได้รับแล้วผ่านทางโทเคนเดิม ระบบเครือข่ายจะต้องสร้างตารางของตำแหน่งที่อยู่สำหรับสถานีงานทั้งหมดขึ้น ซึงจะเรียงตามลำดับตามลำดับของสถานีงานที่สามารถรับโทเคนไปได้ ในกรณีที่มีสถานีงานใดต้องการติดต่อกับระบบเครือข่ายสูงเป็นพิเศษ นั่นก็คือต้องการได้รับโทเคนถี่ขึ้นเป็นพิเศษ ก็สามารถทำได้ด้วยการใส่ตำแหน่งที่อยู่ของสถานีนั้นๆ ไว้ในตารางให้มากขึ้น
รูปที่ 5 เส้นทางการเดินทางของโทเคนบนระบบเครือข่าย Token Bus
ข้อด้อยของโทเคนบัสคือความจำกัดในแง่ของระยะทาง และข้อจำกัดในเรื่องจำนวนของสถานีงานใหม่ที่จะสามารถเพิ่มลงไปในบัส ทั้งนี้เพราะทุกๆ สถานีงานใหม่ที่เพิ่มขึ้นย่อมหมายถึงความเพี้ยนของสัญญาณโดยรวมที่จะเกิดมากขึ้น
IEEE 802.5: Token Ring
มาตรฐานนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อรองรับระบบเครือข่ายท้องถิ่นที่ใช้โทโปโลยีรูปวงแหวน โดยใช้โทเคนเป็นตัวนำข้อมูลจากสถานีงานหนึ่งไปยังอีกสถานีงานหนึ่ง เมื่อสถานีปลายทางได้รับโทเคน และทำการคัดลอกข้อมูล เสร็จแล้ว ก็จะทำการส่งโทเคนกลับไปยังสถานีต้นทางเดิมซึ่งจะต้องทำการถอดเอาข้อมูลออก และจึงปล่อยโทเคนไปให้สถานีงานถัดไป สถานีงานแต่ละเครื่องที่ได้รับโทเคนไปจะทำการตรวจสอบดูว่าตำแหน่งที่อยู่ที่กำหนดในโทเคนนั้น เป็นของตนเองหรือไม่ ถ้าเป็นของตนก็จะทำการคัดลอกข้อมูลไว้จากนั้นจะทำการทวนสัญญาณให้แรงขึ้นพร้อมกับส่ง โทเคนนั้นกลับไป แต่ถ้าตำแหน่งที่อยู่ไม่ใช้ตำแหน่งของตน ก็จะทำการทวนสัญญาณให้แรงขึ้นและปล่อยโทเคนนั้นผ่านไป ลักษณะเด่นของ Token Ring เมื่อเทียบกับ Token Bus ก็คือความสามารถที่รองรับระยะทางได้ไกลมากกว่า โดยไม่เกิดการสูญเสียของสัญญาณระหว่างทาง ทั้งนี้เนื่องจากแต่ละสถานีงานมีการทวนสัญญาณซ้ำนั้นเอง ส่วนข้อด้อยที่สำคัญคือถ้าหากมีสถานีงานใดเสียหายหรือทำงานผิดปกติ ก็อาจส่งผลร้ายแรงให้ทั้งระบบหยุดทำงานได้ นอกจากนี้ในการติดตั้งระบบสายสัญญาณของระบบนี้ ยังมีความยุ่งยากและสิ้นเปลืองมากกว่าแบบ Token Bus
รูปที่ 6 ลักษณะการเชื่อมต่อโดยใช้โทโปโลยีแบบวงแหวนของระบบเครือข่าย Token
IEEE 802.9: Isochronous Networks
เป็นการรวมเทคโนโลยี ISDN (Integrated Services Digital Network) กับเทคโนโลยี LAN เข้าด้วยกัน Isochronous LAN อาจเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ISLAN (Integrated Services LAN) โดยมีจุดมุ่งหมายในการทำให้ระบบเครือข่ายมีความสามารถในการส่งข้อมูลประเภทมัลติมีเดียได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากข้อมูลที่ประกอบด้วยสัญญาณเสียง สัญญาณภาพ จำเป็นต้องได้รับการจัดส่งอย่างราบรื่นในช่วงเวลาที่แน่นอน เช่น สัญญาณภาพจะต้องได้รับการจัดส่งไปด้วยจำนวนเฟรมที่แน่นอนในเวลา 1 วินาที ถ้าหากการจัดส่งสัญญาณถูกขัดขวาง ข้อมูลก็จะถูกบิดเบือนไปทำให้ไม่สามารถเห็นเป็นภาพได้ ส่วนสัญญาณเสียงก็เช่นเดียวกัน ซึ่งอาจกล่าวได้ว่า ทั้งสัญญาณภาพ (Video) และสัญญาณเสียง (Audio) จะต้องขึ้นกับช่วงเวลา และระบบเครือข่ายที่สนับสนุนความต้องการนี้ก็คือ Isochronous Networks นั่นเอง
IEEE 802.11: Wireless Network
เป็นการกำหนดคุณลักษณะเฉพาะของระบบเครือข่ายไร้สายที่เทียบได้กับระบบเครือข่าย Ethernet แต่จะใช้เทคนิคในการเข้าถึงระบบเครือข่ายด้วยวิธี CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) ซึ่งวิธีการนี้ต่างจากวิธี CSMA/CD คือ ด้วยวิธี CSMA/CD ที่โหนดต่างๆ จะต้องมีการเฝ้าฟังสื่อกลาง ในการนำสัญญาณ และจะทำการส่งได้ก็ต่อเมื่อสายสัญญาณว่าง แต่สำหรับ CSMA/CA นั้นโหนดต่างๆ จะต้องส่ง ข่าวสารสั้นๆ ที่เรียกว่า RTS (Request To Send) ซึ่งจะระบุผู้รับเป้าหมายไว้ ขณะเดียวกันก็จะเตือนโหนดทั้งหมดที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงให้หยุดรอชั่วขณะหนึ่ง ส่วนทางผู้รับจะส่งสัญญาณ CTS (Clear To Send) กลับไปยังโหนดที่ต้องการส่งข้อมูล เมื่อกระบวนการนี้เสร็จสิ้นจึงจะมีการส่งข้อมูลจริง เมื่อผู้รับได้รับข้อมูลครบถ้วนแล้ว ก็จะส่งสัญญาณตอบรับ ACK (Acknowledge) กลับไป เป็นอันจบกระบวนการสื่อสาร สื่อที่ใช้ในการส่งสัญญาณของระบบนี้มีสองประเภทคือ ผ่านทางคลื่นแสงอินฟราเรด ซึ่งจะใช้ได้ภายในระยะทาง 33 เมตร (100 ฟุต) และผ่านทางคลื่นวิทยุ ซึ่งจะออกอากาศในย่านความถี่ 2.4 GHz ระบบ Wireless LAN นี้จะมีประโยชน์ในสถานการซึ่ง โหนดต่างๆ ต้องการอิสระในการเคลื่อนย้าย เช่นในโรงพยาบาล หรือในห้องรับรองขนาดใหญ่ เป็นต้น
ประเภทไม่มีสาย
1. ระบบไมโครเวฟ (Microwave System) กลไกของการสื่อสารและรับสัญญาณของไมโครเวฟใช้จานสะท้อนรูปพาลาโบลา เป็นระบบที่ใช้วิธีส่งสัญญาณที่มีความถี่สูงกว่าคลื่นวิทยุเป็นทอดๆ จากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง และสัญญาณของไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรง ดังนั้นสถานีจะต้องพยายามอยู่ในที่สูงๆ สถานีหนึ่งๆ จะ ครอบคลุมพื้นที่ที่รับสัญญาณได้ 30-50 กม. ความเร็วในการส่งข้อมูล 200-300 Mbps ระยะทาง 20-30 mile และยังขึ้นอยู่กับความสูงของเสาสัญญาณด้วย
รูปที่ 5 ระบบไมโครเวฟ
ข้อดีและข้อเสียของระบบไมโครเวฟ
ข้อดี1. ใช้ในพื้นที่ซึ่งการเดินสายกระทำได้ไม่สะดวก2. ราคาถูกกว่าสายใยแก้วนำแสงและดาวเทียม3. ติดตั้งง่ายกว่าสายใยแก้วนำแสงและดาวเทียม4. อัตราการส่งข้อมูลสูงข้อเสียสัญญาณจะถูกรบกวนได้ง่ายจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จากธรรมชาติ เช่น พายุ หรือฟ้าผ่า
2. ระบบดาวเทียม (Satellite System) ใช้หลักการคล้ายกับระบบไมโครเวฟ ในส่วนของการยิงสัญญาณจากแต่ละสถานีต่อกันไปยังจุดหมายที่ต้องการ โดยอาศัยดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลก ขั้นตอนในการส่งสัญญาณมี ทั้งหมด 3 ขั้นตอนคือ
2.1 สถานีต้นทางจะส่งสัญญาณขึ้นไปยังดาวเทียม เรียกว่าสัญญาณเชื่อมต่อขาขึ้น (Up-Link)2.2 ดาวเทียมจะตรวจสอบตำแหน่งสถานีปลายทาง หากอยู่นอกเหนือขอบเขตสัญญาณจะส่งต่อไปยังดาวเทียมที่ครอบคลุมสถานีปลายทางนั้น2.3 หากยู่ในขอบเขตพื้นที่ที่ครอบคลุมจะทำการส่งสัญญาณไปยังสถานีลายทาง เรียกว่าสัญญาณเชื่อมต่อขาลง (Down-Link) อัตราเร็วในการส่ง 1-2 Mbps
รูปที่ 6 ระบบดาวเทียม
ข้อดีและข้อเสียของระบบดาวเทียม
ข้อดี1. ส่งสัญญาณครอบคลุมไปยังทุกจุดของโลกได้2. ค่าใช้จ่ายในการให้บริการส่งข้อมูลของระบบดาวเทียมไม่ขึ้นอยู่กับระยะทางที่ห่างกันของสถานีพื้นดินข้อเสีย มีเวลาหน่วง (Delay Time) ในการส่งสัญญาณ
3. ระบบอื่นๆ
3.1 ระบบวิทยุ (Radio Transmission) จะใช้คลื่นวิทยุในการส่งผ่านข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ จะมีปัญหากับการขออนุญาตใช้คลื่นความถี่3.2 ระบบอินฟราเรด (Infrared Transmission) ใช้เทคโนโลยีเช่นเดียวกับ remote control ของเครื่องรับโทรทัศน์ จะมีข้อจำกัดที่ต้องใช้งานเป็นเส้นตรง ระหว่างเครื่องรับ และเครื่องส่ง รวมทั้งไม่อาจมีสิ่งกีดขวางด้วย3.3 โทรศัพท์เคลื่อนที่ (Cellular Transmission) จะอาศัยการส่งสัญญาณของโทรศัพท์เคลื่อนที่ในการส่งผ่านข้อมูล
อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อบนระบบเครือข่าย
นอกจากระบบเครือข่ายจะประกอบด้วยโหนด การ์ดเชื่อมต่อระบบเครือข่าย สายเคเบิล และหัวต่อเชื่อมแล้ว ระบบเครือข่ายยังต้องอาศัยอุปกรณ์ที่ต่อเชื่อม และในบางครั้งก็ต้องค้นหาเส้นทางการขนส่งข้อมูลระหว่างโหนด และระหว่างส่วนต่างๆ ของระบบเครือข่าย ซึ่งเชื่อมโยงกันเป็นระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ขึ้น
1. อุปกรณ์รวมสัญญาณ
1.1 มัลติเพล็กซ์เซอร์ (Multiplexer) นิยมเรียกกันว่า มัก (MUX) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการรวมข้อมูล (multiplex) จากเครื่องเทอร์มินัล จำนวนหนึ่งเข้าด้วยกัน และส่งผ่านไปยังสายสื่อสารเดียวกัน และที่ปลายทาง MUX อีกตัวจะทำหน้าที่แยกข้อมูล (de-multiplex) ส่งไปยังจุดหมายที่ต้องการการ Mutiplexing
รูปที่ 1 แสดงการทำงานของอุปกรณ์มัลติเพล็กเซอร์
การ multiplex เป็นวิธีการรวมข้อมูลจากหลายๆ จุด แล้วส่งผ่านไปตามสายส่งเพียงสายเดียว ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 แบบคือ
- การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (Time Division Multiplexer หรือ TDM) เป็นวิธีที่เพิ่งจะได้รับการพัฒนาได้ไม่นาน การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาจะใช้เส้นทางเพียงเส้นทางเดียว และคลื่นพาห์ความถี่เดียวเท่านั้น แต่ผู้ใช้แต่ละคนจะได้รับการจัดสรรเวลาในการเข้าใช้ช่องสัญญาณเพื่อส่งข้อมูลไปยังปลายทาง
รูปที่ 2 แสดงการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา
- การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (Frequency Division Multiplexer หรือ FDM) เป็นวิธีที่ใช้กันทั้งระบบที่มีสายและระบบคลื่นวิทยุ หลักการของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่คือ การรวมสัญญาณจากแหล่งต่างๆ ให้อยู่ในคลื่นพาห์เดียวกันที่ความถี่ต่างๆ สัญญาณเหล่านี้สามารถที่จะใช้เส้นทางร่วมกันได้
1.2 คอนเซนเตรเตอร์ (Concentrator)
นิยมเรียกกันสั้นๆ ว่า คอนเซน เป็นมัลติเพลกเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น คือ
มีหน่วยความจำ (buffer) ที่ใช้เก็บข้อมูลเพื่อส่งต่อได้ ทำให้สามารถเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ที่มีความเร็วสูงกับความเร็วต่ำได้
มีการบีบอัดข้อมูล (compress) เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลได้มากขึ้น
1.3 ฮับ (Hub)
ฮับเป็นอุปกรณ์ที่เห็นได้อย่างเด่นชัดในระบบเครือข่ายที่ใช้โทโปโลยีแบบดาว ในความเป็นจริงจะใช้ฮับอย่างแพร่หลายในระบบเครือข่าย 2 ประเภท คือ 10BaseT Ethernet และ Token Ring ซึ่งในระบบเครือข่ายแต่ละประเภท ฮับ จะเป็นศูนย์กลางการเชื่อมต่อโหนดต่างๆ และทำให้โหนดเหล่านี้สามารถติดต่อสื่อสารกันได้ โดย ทำการติดตั้งฮับไว้ที่ศูนย์กลางของโทโปโลยีแบบดาว โหนดแต่ละโหนดที่เข้ามามีส่วนร่วมในระบบเครือข่ายจะเชื่อมต่อผ่านฮับ และจะสื่อสารกันโดยส่งข้อมูลข่าวสารผ่านฮับ
เมื่อมองจากภายนอกฮับจะมีจุดเชื่อมต่อที่เรียกว่า พอร์ต (port) ไว้จำนวนหนึ่ง สำหรับให้โหนดหรืออุปกรณ์ระบบเครือข่ายอื่นเชื่อมต่อเข้ามา เมื่อข้อมูลถูกส่งมาจากโหนดต่างๆ ที่เชื่อมต่ออยู่กับฮับ ข้อมูลนั้นๆ จะถูกทำสำเนาไปยังพอร์ตต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าฮับจะสามารถส่งกระจายข้อมูลไปยังโหนดทุกตัวได้ นอกจากนี้ฮับยังมีอยู่หลายประเภท คือ
Intelligent Hub เป็นฮับที่สามารถจัดการควบคุมบางอย่างกับโหนดที่เชื่อมต่ออยู่เช่น การอนุญาตให้ผู้บริหารระบบเครือข่ายควบคุมแต่ละพอร์ตได้อย่างอิสระ ไม่ว่าจะเป็นการสั่งให้ทำงาน หรือหยุดทำงานก็ตามIntelligent Hub บางประเภทสามารถเฝ้าติดตาม กิจกรรมของระบบเครือข่ายได้ เช่น ติดตามจำนวนแพ็กเกจที่ส่งผ่านและการเกิดความ ผิดพลาดขึ้นในแพ็กเกจเหล่านั้น
Standalone Hub เป็นอุปกรณ์ภายนอกที่เชื่อมต่อเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ เป็นฮับที่พบเห็นโดยทั่วไปซึ่งไม่มีความสามารถในการจัดการ มีเฉพาะความสามารถในการเชื่อมต่อไปยังฮับตัวอื่นเท่านั้น
Modular Hub เป็นฮับที่สามารถจัดการได้โดยมีลักษณะเป็น การ์ดสล็อต การ์ดแต่ละตัวจะมีการทำงานเช่นเดียวกับ Standalone Hub 1 ตัว การใช้ฮับประเภทนี้ทำให้สามารถขยายระบบเครือข่ายได้โดยง่าย บางตัวก็สามารถสนับสนุนการเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้มากกว่า 1 ประเภท เช่น ใช้ได้กับระบบเครือข่ายทั้งแบบ Ethernet และ Token Ring
อุปกรณ์เชื่อมต่อเครือข่าย
1. รีพีตเตอร์ (Repeater)
รีพีตเตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ในระดับฟิสิคัลเลเยอร์ ( Physical Layer) ใน OSI Model มีหน้าที่เชื่อมต่อสำหรับขยายสัญญาณให้กับเครือข่าย เพื่อเพิ่มระยะทางในการรับส่งข้อมูลให้กับเครือข่ายให้ไกลออกไปได้กว่าปกติ ข้อจำกัด คือทำหน้าที่ในการส่งต่อสัญญาณที่ได้มาเท่านั้น จะไม่มีการเชื่อมต่อกับระบบเครือข่ายซึ่งอาศัยวิธีการ access ที่แตกต่างกัน เช่น Ethernet กับ Token Ring และไม่รู้จักลักษณะของข้อมูลที่แฝงมากับสัญญาณเลย
2. บริดจ์ (Bridge)
บริดจ์ มักใช้ในการเชื่อมต่อวงแลน (LAN Segment) 2 วงเข้าด้วยกัน ทำให้สามารถขยายขอบเขตของ เครือข่ายออกไปเรื่อยๆ โดยที่ประสิทธิภาพรวมของระบบไม่ลดลงมากนัก โดยบริดจ์อาจเป็นได้ทั้งฮาร์ดแวร์เฉพาะ หรือ ซอฟแวร์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ บริดจ์จะมีการทำงานที่ดาต้าลิ้งค์เลเยอร์ (Data Link Layer) ทำการกรองสัญญาณและส่งผ่านแพ็กเก็ตข้อมูลไปยังส่วนต่างๆ ของระบบเครือข่าย ซึ่งอาจจะเป็นส่วนของระบบเครือข่ายที่มีโครงสร้างสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันได้ เช่น บริดจ์สามารถเชื่อมโยงส่วนของ Ethernet เข้ากับส่วนของ Token Ring ได้ และถึงแม้ว่าระบบเครือข่ายทั้งคู่จะใช้โปรโตคอลที่แตกต่างกัน บริดจ์ก็ยังคงสามารถโยกย้ายแพ็กเก็ตข้อมูลระหว่างระบบเครือข่ายทั้งสองได้อยู่ดี
3. สวิตซ์ (Switch)
สวิตซ์ หรือที่นิยมเรียกว่า อีเธอร์เนตสวิตซ์ (Ethernet Switch) จะเป็น บริดจ์แบบหลายช่องทาง (Multiport Bridge) ที่นิยมใช้ในระบบเครือข่าย LAN แบบ Ethernet เพื่อใช้เชื่อมต่อเครือข่ายหลายๆ เครือข่าย (Segment) เข้าด้วยกัน สวิตซ์จะช่วยลดการจราจรระหว่างเครือข่ายที่ไม่จำเป็น และเนื่องจากการเชื่อมต่อแต่ละช่องทางกระทำอยู่ภายในตัวสวิตซ์เอง ทำให้สามารถทำการแลกเปลี่ยนข้อมูลในแต่ละเครือข่าย (Switching) ได้อย่างรวดเร็วกว่าการใช้บริดจ์จำนวนหลายๆ ตัวเชื่อมต่อกัน
4. เราท์เตอร์ (Router)
เราท์เตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ในระดับที่สูงกว่าบริดจ์ทำให้สามารถใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลต่างกันได้ และสามารถทำการกรอง (Filter) เลือกเฉพาะชนิดของข้อมูลที่ระบุไว้ว่าให้ผ่านไปได้ทำให้ช่วยลดปัญหาการจราจรที่คับคั่งของข้อมูล และเพิ่มระดับความปลอดภัยของเครือข่าย นอกจากนี้ เราท์เตอร์ยังสามารถหาเส้นทางการส่งข้อมูลที่เหมาะสมให้โดยอัตโนมัติด้วย อย่างไรก็ดีเราท์เตอร์ จะเป็นอุปกรณ์ที่ขึ้นอยู่กับโปรโตคอล นั่นคือ ในการใช้งานจะต้องเลือกซื้อเราท์เตอร์ที่สนับสนุนโปรโตคอลเครือข่ายที่ต้องการจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
5. เกทเวย์ (Gateway)
เกทเวย์ เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่ในการเชื่อมต่อและแปลงข้อมูลระหว่าง เครือข่ายที่แตกต่างกันทั้งในส่วนของโปรโตคอล และสถาปัตยกรรมเครือข่าย เช่น เชื่อมต่อและแปลงข้อมูลระหว่างระบบเครือข่าย LAN และระบบ Mainframe หรือเชื่อมระหว่างเครือข่าย SNA ของ IBM กับ DECNet ของ DEC เป็นต้น โดยปกติ เกทเวย์มักเป็น Software Package ที่ใช้งานบนเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง (ซึ่งทำให้เครื่องนั้นมีสถานะเกทเวย์) และมักใช้สำหรับเชื่อม Workstation เข้าสู่เครื่องที่เป็นเครื่องหลัก (Host) ทำให้เครื่องเป็น Workstation สามารถทำงาน ติดต่อกับเครื่องหลักได้ โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับข้อแตกต่างของระบบเลย
การประมวลผลข้อมูลบนระบบเครือข่าย
ชนิดของสัญญาณอิเลกทรอนิกส์
สัญญาณอิเลกทรอนิกส์ที่ใช้ในการสื่อสารสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ สัญญาณแอนะล็อก และสัญญาณดิจิตอล สัญญาณแอนะล็อกได้แก่สัญญาณเสียง และสัญญาณในธรรมชาติทั้งหมด ปัญหาที่สำคัญของสัญญาณ แอนะล็อกก็คือเรื่องสัญญาณรบกวน ซึ่งในบางครั้งอาจทำให้ระบบไม่สามารถใช้งานได้เลย ดังนั้นจึงมีการนำสัญญาณดิจิตอลเข้ามาแทนที่
1. สัญญาณแบบแอนะล็อก (Analog Signal) จะเป็นสัญญาณแบบต่อเนื่องที่ทุกๆ ค่า ที่เปลี่ยนแปลงไปของระดับสัญญาณจะมีความหมาย การส่งสัญญาณแบบนี้จะถูกรบกวนให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่าย เนื่องจากค่าทุกค่าถูกนำมาใช้งาน ซึ่งสัญญาณแบบแอนะล็อกนี้จะเป็นสัญญาณที่สื่อกลางในการสื่อสารส่วนมากใช้อยู่เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ เป็นต้น2. สัญญาณแบบดิจิตอล (Digital Signal) จะประกอบขึ้นจากระดับสัญญาณเพียง 2 ค่าคือ สัญญาณระดับสูงสุด และสัญญาณระดับต่ำสุด ดังนั้นจะมีประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือสูงกว่าแบบอนาลอกเนื่องจากมีการใช้งานค่าสองค่า เพื่อนำมาตีความหมายเป็น on/off หรือ0/1 เท่านั้น ซึ่งเป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการติดต่อสื่อสารกัน
รูปที่ 1 สัญญาณแบบอะนาล็อกและดิจิตอล
รหัสที่ใช้แทนข้อมูลในการสื่อสาร
การติดต่อสื่อสารแบบใช้สัญญาณที่เป็นดิจิตอลนั้น ส่วนใหญ่เป็นการติดต่อระหว่างอุปกรณ์อิเลกทรอนิกส์ เพื่อใช้ถ่ายทอดข้อมูลบางอย่างซึ่งกันและกัน ในระบบการสื่อสารข้อมูลนั้นจะต้องเกิดการส่งข้อมูลไม่ว่าจะเป็นตัวอักษร ตัวเลข หรือสัญลักษณ์พิเศษ จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แต่ข่าวสารแบบนี้จะถูกเปลี่ยนจากรูปแบบที่มนุษย์เข้าใจให้กลายเป็นข่าวสารที่เครื่องคอมพิวเตอร์จัดเก็บไวัได้ รหัสที่ใช้ในการสื่อสารทั้งหมดจะอยู่ในรูปแบบของระบบไบนารีหรือ เลขฐานสอง ซึ่งรหัสมาตรฐานที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลเช่น รหัส ASCII เป็นต้น ความเร็วในการส่งข้อมูลจะมีหน่วยเป็นบิตต่อวินาที (bit per second หรือ bps)
รูปที่ 2 ตัวอย่างการส่งรหัส ASCII จากคอมพิวเตอร์ไปยังเครื่องพิมพ์
ระบบสื่อสารแอนะล็อก
การสื่อสารแอนะล็อกเป็นระบบที่ออกแบบให้ส่งข้อมูลสัญญาณแอนะล็อก เช่น สัญญาณเสียง แต่ได้มีการพัฒนาจนประยุกต์ให้สามารถส่งข่าวสารได้ด้วยในปัจจุบัน ปัญหาสำคัญสำหรับการสื่อสารแอนะล็อกก็คือเรื่องสัญญาณรบกวน แต่เนื่องจากสัญญาณในธรรมชาติทั้งหมดเป็นสัญญาณแอนะล็อก จึงยังคงเห็นการพัฒนาของการสื่อสารแบบแอนะล็อกในปัจจุบัน เช่น การมอดูเลตแอมพลิจูด (Amplitude Modulation หรือ AM) การมอดูเลตความถี่ (Frequency Modulation หรือ FM )
การมอดูเลต
การมอดูเลต (Modulation) เป็นการผสมสัญญาณของข้อมูลเข้าไปกับสัญญาณอีกสัญญาณหนึ่งเรียกว่า คลื่นพาห์ (carrier) ซึ่งสัญญาณนี้มีความถี่ที่เหมาะกับช่องสัญญาณนั้นๆ เพื่อให้ข้อมูลที่ส่งเข้าไปในช่องสัญญาณเดินทางได้ไกลมากขึ้น การเลือกวิธีมอดูเลตขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ชนิดของสัญญาณ แบนด์วิดท์ ประสิทธิภาพของระบบที่ต้องการ และความต้านทานต่อสัญญาณรบกวน เป็นต้น
รูปที่ 3 รูปแบบของการสื่อสารในการรับส่งสัญญาณ
จากรูปที่ 3 แสดงรูปแบบของการสื่อสารในการรับส่งสัญญาณอย่างง่าย โดยคลื่นพาห์ผสมสัญญาณข้อมูลที่ตัวมอดูเลต (Modulator) แล้วส่งไปที่เครื่องส่ง จากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับจะเป็นช่องสัญญาณสำหรับลำเลียงสัญญาณผสมนี้ สัญญาณผสมจากเครื่องรับจะไปเข้าตัวดีมอดูเลต (Demodulate) เพื่อแยกสัญญาณข้อมูลออกมา
จะขอแนะนำการมอดูเลตที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน 3 วิธีได้แก่
1. การมอดูเลตแอมพลิจูด (Amplitude Modulation หรือ AM) วิธีนี้แอมพลิจูดของคลื่นพาห์จะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณของข้อมูลที่เข้ามา การมอดูเลตแบบ AM เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการมอดูเลต แต่คุณภาพของสัญญาณไม่ดี มีความต้านทานสัญญาณรบกวนต่ำ เหมาะกับข้อมูลที่ไม่ต้องการคุณภาพมากนัก เช่น สัญญาณเสียง เป็นต้น
2. การมอดูเลตความถี่ (Frequency Modulation หรือ FM ) วิธีการนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นพาห์ตามสัญญาณของข้อมูลที่เข้ามา การมอดูเลตแบบความถี่ ให้คุณภาพที่ดีกว่าการมอดูเลตแบบแอมพลิจูด แต่ระบบจะซับซ้อนกว่า
3. การมอดูเลตเฟส (Phase Modulation หรือ PM) เป็นการมอดูเลตที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลงเฟสของคลื่นพาห์ตามสัญญาณข้อมูลที่เข้ามา ทั้งคุณภาพของสัญญาณและความซับซ้อนไม่ค่อยแตกต่างจากการมอดูเลตแบบความถี่เท่าใดนัก ข้อแตกต่างระหว่างการมอดูเลตแบบความถี่ กับการมอดูเลตแบบเฟส คือการมอดูเลตแบบเฟสใช้คลื่นพาห์เพียงความถี่เดียว การมอดูเลตและดีมอดูเลตสามารถทำได้ประหยัดกว่า แต่ไม่ได้หมายความว่าซับซ้อนน้อยกว่า
ระบบสื่อสารดิจิตอล
ในยุคที่เริ่มมีการรับส่งข้อมูล ระบบต่างๆ ทำงานแบบแอนะล็อกทั้งหมด ต่อมาเมื่อเทคโนโลยีทางด้านดิจิตอลได้ก้าวหน้าขึ้นมา จึงได้เริ่มมีการนำเทคโนโลยีดิจิตอลเข้าไปทดแทนแบบแอนะล็อกเดิม ทั้งการนำไปทดแทนทั้งหมด เช่น สร้างโครงข่ายชนิดใหม่ หรือนำไปทดแทนบางส่วน เช่นโมเด็ม ทั้งนี้เนื่องจากข้อดีของสัญญาณแบบดิจิตอลนั่นเอง เช่น
1. ให้คุณภาพการรับส่งข้อมูลที่เท่ากันหรือดีกว่าแอนะล็อก2. ง่ายต่อการบำรุงรักษา3. เพิ่มเติม ปรับปรุง หรือเปลี่ยนแปลงความสามารถหรือบริการของระบบได้ง่าย4. มีความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูง ทนต่อสัญญาณรบกวนได้ดี
รูปแบบการมอดูเลตสัญญาณดิจิตอล
การมอดูเลตสัญญาณดิจิตอล (Digital Modulation) เข้ากับคลื่นพาห์ที่เป็นสัญญาณไซน์นั้นมีอยู่หลาย รูปแบบ ทั้งนี้ก็เพื่อต้องการให้สัญญาณดิจิตอลเหล่านั้นสามารถส่งผ่านตัวกลางที่ออกแบบมาสำหรับสัญญาณแบบ แอนะล็อกได้ เช่น โครงข่ายโทรศัพท์พื้นฐาน ไมโครเวฟ เป็นต้น การมอดูเลตที่ใช้กันทั่วไปได้แก่
1. การมอดูเลตเชิงเลขทางแอมพลิจูด (Amplitude shift keying หรือ ASK) 2. การมอดูเลตเชิงเลขทางความถี่ (Frequency shift keying หรือ FSK ) 3. การมอดูเลตเชิงเลขทางเฟส (Phase shift keying หรือ PSK) 4. การมอดูเลตแบบควอเดรเจอร์แคเรียร์แอมพลิจูด (Quadrature carrier Amplitude Modulation หรือ QAM)
รูปแบบของการส่งผ่านข้อมูล
รูปแบบของสายส่งสัญญาณสื่อสารอาจประกอบด้วยสายส่งตั้งแต่หนึ่งสายขึ้นไป ซึ่งทำให้เกิดช่องทางการส่ง ข้อมูลได้มากกว่าหนึ่งช่องทาง รูปแบบของการส่งผ่านข้อมูลสามารถแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบคือ
1. การส่งผ่านข้อมูลแบบขนาน (Parallel Transimission)
ในรูปแบบการส่งผ่านข้อมูลในลักษณะนี้ทุกบิตที่แทนข้อมูลหนึ่งตัวอักษร จะถูกส่งผ่านไปตามสายส่ง หลายๆ สายขนานกันไป ดังนั้นทุกบิตจะเดินทางถึงผู้รับพร้อมๆ กัน และจำนวนสายส่งเพื่อให้เกิดช่องทางการส่งจะต้องมีจำนวนเท่ากับจำนวนบิตที่เข้ารหัสแทนตัวอักษรในแต่ละระบบ เช่นการส่งผ่านข้อมูลที่เข้ารหัสแบบ ASCII ก็จำเป็นต้องใช้ช่องทางการส่ง 8 ช่องทาง จึงจะทำให้ทุกบิตวิ่งผ่านสายส่งขนานกันไปได้ดังรูป
ต้นทาง
ปลายทาง
รูปที่ 4 การส่งข้อมูลแบบขนาน
จากรูปแสดงให้เห็นว่าทุกบิตที่เข้ารหัสตัวอักษรตัวหนึ่งๆ จะเดินทางขนานกันไป โดยเริ่มจากต้นทางผ่านสายส่งสัญญาณที่มีอยู่ด้วยกัน 8 เส้น ไปยังปลายทาง ดังนั้นปลายทางจะได้รับทุกบิตของตัวอักษรพร้อมๆ กัน การส่งผ่าน ข้อมูลแบบขนานนี้ ส่วนมากจะใช้ในการส่งผ่านข้อมูลในระยะใกล้ อันได้แก่การเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์รอบข้างของมันเช่น ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับเครื่องพิมพ์ เพราะสามารถทำได้ด้วยความเร็วสูง และถ้านำไปใช้ในระยะไกลๆ จะต้องเสีย ค่าใช้จ่ายสูง เนื่องจากต้องใช้สายส่งเท่ากับจำนวนบิตที่ใช้เข้ารหัสแทนข้อมูลตัวอักษร
2. การส่งผ่านข้อมูลแบบอนุกรม (Serial Transimission)
รูปแบบการส่งผ่านข้อมูลในลักษณะนี้ทุกบิตที่เข้ารหัสแทนข้อมูลหนึ่งตัวอักษรจะถูกส่งผ่านไปตามสายส่งเรียงลำดับกันไปทีละบิตในสายส่งเพียงเส้นเดียว ดังรูป
ต้นทาง
ปลายทาง
รูปที่ 5 การส่งข้อมูลแบบอนุกรม
จากรูปตัวอักษรจะประกอบด้วย 8 บิต เรียงเป็นลำดับ ข้อมูลจะถูกส่งออกมาทีละบิตระหว่างต้นทาง และปลายทาง และปลายทางจะรวบรวมบิตเหล่านี้ทีละบิตจนครบ 8 บิต เป็น 1 ตัวอักษร จะเห็นว่าการส่งข้อมูลแบบนี้จะช้ากว่าแบบขนาน แต่ค่าใช้จ่ายจะถูกกว่าแบบขนาน ซึ่งเหมาะสำหรับการส่งระยะทางไกลๆ โดยทั่วไปแล้วการส่งข้อมูลนั้นจะประกอบไปด้วยกลุ่มของตัวอักษร ดังนั้นในการส่งข้อมูลแบบอนุกรมนี้จึงเกิดปัญหาขึ้นว่า แล้วต้นทางและปลายทางจะทราบได้อย่างไรว่า จะแบ่งแต่ละตัวอักษรตรงบิตใด จึงเกิดวิธีการสื่อสารข้อมูลขึ้น 2 แบบคือ การสื่อสารแบบอะซิงโคนัส (Asynchronous Transmission) และการสื่อสารแบบซิงโคนัส (Synchronous Transmission
2.1 การสื่อสารแบบอะซิงโคนัส (Asynchronous Transmission)
การสื่อสารแบบอะซิงโคนัส หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าเป็น การสื่อสารแบบระบุจุดเริ่มต้น และจุดสิ้นสุด (Start-Stop Transmission) ลักษณะของสัญญาณที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารกันจะประกอบไปด้วย บิตเริ่มต้น (start bit) บิตของข้อมูลที่สื่อสาร (transmission data) จำนวน 8 บิต บิตตรวจข้อผิดพลาด(parity bit) และบิตสิ้นสุด (stop bit) สำหรับบิตตรวจสอบข้อผิดพลาดจะใช้หรือไม่ใช้ก็ได้ ดังนั้นสัญญาณจึงต้องประกอบด้วยส่วนประกอบอย่างน้อย 3 ส่วน ดังรูป
รูปที่ 6 การสื่อสารแบบอะซิงโคนัสที่ไม่ได้ใช้พารีตี้บิต
รูปที่ 7 การสื่อสารแบบอะซิงโคนัสที่ใช้พารีตี้บิต
จากรูปจะเห็นว่าขณะที่ไม่มีข้อมูลส่งออกมาสถานะของการส่งจะเป็นแบบว่าง (Idle) ซึ่งจะมีระดับของสัญญาณเป็น 1 ตลอดเวลา เพื่อความแน่ใจว่าปลายทาง หรือฝ่ายรับยังคงติดต่อกับต้นทาง หรือฝ่ายส่งอยู่ เมื่อเริ่มจะส่งข้อมูลสัญญาณของอะซิงโคนัสจะเป็น 0 หนึ่งช่วงสัญญาณนาฬิกา ซึ่งบิตนี้เราเรียกว่าบิตเริ่มต้น ตามหลังของบิตเริ่มต้นจะเป็นบิตข้อมูลสำหรับ 1 ตัวอักษร ตามหลังบิตข้อมูลก็จะเป็นบิตตรวจข้อผิดพลาด แล้วจะตามด้วยบิตสิ้นสุด ถ้าไม่ใช่บิตตรวจข้อผิดพลาด ตามหลังบิตข้อมูลก็จะเป็นบิตสิ้นสุดเลย หลังจากนั้นถ้าไม่มีข้อมูลส่งออกมาสัญญาณจะกลับไปอยู่ที่สถานะแบบว่างอีก เพื่อรอการส่งข้อมูลต่อไป จะเห็นว่าการสื่อสารแบบอะซิงโคนัสนี้ มีลักษณะเป็นไปทีละตัวอักษร และสัญญาณที่ส่งออกมา มีบางส่วนเป็นบิตเริ่มต้น บิตสิ้นสุด และบิตตรวจข้อผิดพลาด ทำให้ความเร็วในการส่งข้อมูลต่อวินาทีน้อยลงไป เนื่องจากต้อง สูญเสียช่องทางการสื่อสารให้กับ บิตเริ่มต้น บิตสิ้นสุด และบิตตรวจข้อผิดพลาด (ถ้ามีใช้) ตลอดเวลา การสื่อสาร แบบอะซิงโคนัสนี้มักใช้ในการติดต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์รอบข้าง
2.2 การสื่อสารแบบซิงโคนัส (Synchronous Transmission)
การสื่อสารแบบซิงโคนัส จะทำการจัดกลุ่มของข้อมูลเป็นกลุ่มๆ และทำการส่งข้อมูลทั้งกลุ่มไปพร้อมกันในทีเดียว เราเรียกกลุ่มของข้อมูลนี้ว่า บล็อกของข้อมูล (Block of Data) ซึ่งตัวอักษรตัวแรก และตัวถัดไปที่อยู่ในบล็อกเดียวกันจะไม่มีอะไรมาคั่นเหมือนอย่างแบบอะซิงโคนัส ที่ต้องใช้บิตเริ่มต้น และบิตสิ้นสุดคั่นทุกๆ ตัวอักษร แต่จะมีข้อมูลเริ่มต้นซึ่งเป็นลักษณะของบิตพิเศษที่ส่งมาเพื่อให้รู้ว่านั้นคือ จุดเริ่มต้นของกลุ่มตัวอักษรที่กำลังส่งเรียงกันเข้ามา เช่น อักขระซิง (SYN character) โดยที่อักขระซิงมีรูปแบบบิต คือ 00010110 ตัวอย่างของการส่งแสดงได้ดังรูป
จากรูปเมื่อลายทางตรวจพบอักขระซิง หรือ 00010110 แล้วจะทราบได้ทันทีว่าบิตที่ตามมาคือบิตตัวอักษรแต่ละตัว แต่การใช้อักขระซิงเพียงตัวเดียวอาจเกิดข้อผิดพลาดได้ เช่น ถ้าเราส่งตัวอักษร b และตัวอักษร a ติดต่อกันไป ซึ่งตัวอักษร b มีรูปแบบบิตคือ 01100010 และตัวอักษร a มีรูปแบบบิตคือ 01100001 การส่งจะแสดงได้ดังรูป
จะเห็นว่าเครื่องปลายทางจะตรวจพบอักขระซิงระหว่างบิตของตัวอักษร b และตัวอักษร a ทำให้เข้าใจว่าบิตต่อไปจะเป็นบิตของกลุ่มข้อมูล ซึ่งจะทำให้การรับข้อมูลนั้นเกิดผิดพลาดขึ้นได้ ดังนั้นจึงแก้ปัญหาด้วยการใช้อักขระซิง 2 ตัวต่อกันเป็นลักษณะของบิตพิเศษที่บอกให้ทราบว่าเป็นจุดเริ่มต้นบิตของกลุ่มข้อมูล ตัวอย่างของการใช้อักขระซิง 2 ตัวในการสื่อสารแบบซิงโคนัส และการตัดแถวของบิตข้อมูลออกเป็นกลุ่มทีละ 8 บิต เพื่อแทนข้อมูลแสดงได้ดังรูป
รูปที่ 8 ตัวอย่างการใช้อักขระซิง 2 ตัวในการสื่อสารแบบซิงโคนัส
รูปที่ 9 แสดงการตัดแถวของบิตออกเป็นกลุ่มๆ ละ 8 บิต
การสื่อสารแบบซิงโคนัสนี้มักใช้ในการติดต่อระหว่างคอมพิวเตอร์
ประสิทธิภาพของการส่งผ่านข้อมูลแบบอะซิงโคนัส และแบบซิงโคนัส
รูปที่ 10 การส่งผ่านข้อมูลแบบซิงโคนัส
รูปที่ 11 การส่งผ่านข้อมูลแบบอะซิงโคนัส
จากรูปที่ 10 แสดงให้เห็นว่าการส่งผ่านข้อมูลแบบซิงโคนัสนั้นส่วนมากแล้ว ตลอดทางของสายส่งจะใช้ส่งผ่านข้อมูลเต็มตลอดทั้งสาย ส่วนรูปที่ 11 แสดงให้เห็นว่าการส่งผ่านข้อมูลแบบอะซิงโคนัสนั้นสายส่งจะขาดความต่อเนื่องของสัญญาณข้อมูลที่ส่งผ่าน หรือถ้ามีสัญญาณข้อมูลที่ส่งผ่านต่อเนื่องกันเต็มตลอดทั้งสายแล้ว ก็จะสูญเสียช่องทางในการส่งไปกับการส่งบิตเริ่มต้น และบิตสิ้นสุดของแต่ละตัวอักษร
ตัวอย่างเช่น กรณีที่ส่งผ่านข้อมูลที่อยู่ในรูปของรหัส ASCII ซึ่งตัวอักษรหนึ่งตัวถูกแทนด้วย 8 บิต ถ้ามีการส่งกลุ่มของข้อมูล 240 ตัวอักษร ในกรณีการส่งผ่านข้อมูลแบบซิงโคนัสมีการใช้ตัวอักขระซิง 3 ตัว และการส่งผ่าน ข้อมูลแบบอะซิงโคนัสไม่มีการใช้บิตตรวจข้อผิดพลาด ดังนั้นเราสามารถคำนวณหาอัตราส่วนระหว่างการส่งข้อมูลได้ ดังนี้
บิตทั้งหมดของตัวอักษรที่ส่งจะได้
240 ตัวอักษร x 8 บิต/ตัวอักษร = 1920 บิต
แบบซิงโคนัส
บิตของตัวอักขระซิงที่ใช้จะได้ SYN 3 ตัว เท่ากับ 3 x 8 บิต = 24 บิตผลรวมของบิตที่ต้องส่งทั้งหมด = 1920 + 24 = 1944 บิตอัตราส่วนระหว่างการส่งข้อมูลที่ต้องส่งจริง กับจำนวนบิตทั้งหมดที่จำเป็นต้องส่งคือ1920 หารด้วย 1944 จะได้ประมาณ 99 %
แบบอะซิงโคนัส
บิตเริ่มต้น และบิตสิ้นสุดที่ใช้จะได้ 2 x 240 = 480 บิตผลรวมของบิตที่ต้องส่งทั้งหมด = 1920 + 480 = 2400 บิตอัตราส่วนระหว่างการส่งข้อมูลที่ต้องส่งจริง กับจำนวนบิตทั้งหมดที่จำเป็นต้องส่งคือ1920 หารด้วย 2400 จะได้ประมาณ 80 %
การใช้บิตตรวจข้อผิดพลาด
บิตตรวจข้อผิดพลาด หรือพารีตี้บิต จะเป็นบิตที่ใช้เพื่อทำหน้าที่ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่ส่ง ซึ่งมีอยู่ 2 แบบด้วยกันคือ การตรวจสอบจำนวนคี่ (odd parity) และการตรวจสอบจำนวนคู่ (even parity)
1. การตรวจสอบจำนวนคี่ (Odd parity) หมายถึง บิตตรวจสอบจะต้องนับบิตที่มีค่าของ 1 สำหรับกลุ่มของบิตที่จะส่งและต้องการตรวจสอบอยู่เป็นจำนวนคี่ เช่น ถ้านับบิตที่มีค่าของ 1 ในกลุ่มของบิตที่จะส่ง และต้องการ ตรวจสอบได้เป็นจำนวนคู่ บิตตรวจสอบนี้จะต้องมีค่าเป็น 1 เพื่อที่จะรวมเป็นจำนวนคี่ แต่ถ้าจำนวนนับได้เป็นจำนวนคี่ บิตตรวจสอบก็จะมีค่าเป็น 0 ตัวอย่าง สมมุติว่าถ้าข้อมูลที่ต้องการส่งมี 7 บิต คือ 0110011 บิตตรวจสอบจำนวนคี่จะต้องมีค่าเป็น 1 เพราะนับบิตที่มีค่าของ 1 ได้เท่ากับ 4 ตัว ซึ่งเป็นเลขคู่ เมื่อรวมกับบิตตรวจสอบจำนวนคี่ที่มีค่าเป็น 1 ก็จะนับได้เป็น 5 ตัว ซึ่งเป็นเลขคี่และการส่งข้อมูลพร้อมบิตตรวจสอบไปจะได้เป็น 10110011
2. การตรวจสอบจำนวนคู่ (Even parity) หมายถึง บิตตรวจสอบจะต้องนับบิตที่มีค่าของ 1 สำหรับกลุ่มของบิตที่จะส่งและต้องการตรวจสอบอยู่เป็นจำนวนคู่ เช่น ถ้านับบิตที่มีค่าของ 1 ในกลุ่มของบิตที่จะส่งและต้องการ ตรวจสอบได้เป็นจำนวนคู่ บิตตรวจสอบนี้จะต้องมีค่าเป็น 0 เพื่อที่จะรวมเป็นจำนวนคู่ แต่ถ้าจำนวนนับได้เป็นจำนวนคี่ บิตตรวจสอบก็จะมีค่าเป็น 1ตัวอย่าง สมมุติว่าถ้าข้อมูลที่ต้องการส่งมี 7 บิต คือ 0110011 บิตตรวจสอบจำนวนคู่จะต้องมีค่าเป็น 0 เพราะนับบิตที่มีค่าของ 1 ได้เท่ากับ 4 ตัว ซึ่งเป็นเลขคู่ การส่งข้อมูลพร้อมบิตตรวจสอบไปจะได้เป็น 00110011 การตรวจสอบความถูกต้องทำได้โดย ระหว่างต้นทางและปลายทางจะต้องตกลงกันว่าจะใช้ตัวตรวจข้อผิดพลาดชนิดใด ถ้าใช้ตัวตรวจข้อผิดพลาดแบบจำนวนคี่แล้วเมื่อปลายทางรับข้อมูลจะตรวจสอบจำนวนบิตที่มีค่าเป็น 1 ว่าเป็นจำนวนคี่หรือไม่ ถ้าไม่เป็นจำนวนคี่แสดงว่าข้อมูลเกิดความผิดพลาดขึ้น ปลายทางจะต้องแจ้งให้ต้นทางทราบ อาจจะให้ต้นทางส่งข้อมูลมาใหม่อีกครั้ง ส่วนการใช้ตัวตรวจข้อผิดพลาดแบบจำนวนคู่ก็จะใช้หลักการคล้ายๆ กัน
ทิศทางของการสื่อสารข้อมูล
สามารถแบ่งทิศทางการสื่อสารของข้อมูลได้เป็น 3 แบบ คือ
1. แบบทิศทางเดียว (Simplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูลแบบที่ข้อมูลจะถูกส่งจากทิศทางหนึ่งไปยังอีกทิศทางโดยไม่สามารถส่งข้อมูลย้อนกลับมาได้ เช่นระบบวิทยุ หรือโทรทัศน์
2. แบบกึ่งสองทิศทาง (Half Duplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูลแบบที่ข้อมูลสามารถส่งกลับกันได้ 2 ทิศทาง แต่จะไม่สามารถส่งพร้อมกันได้ โดยต้องผลัดกันส่งครั้งละทิศทางเท่านั้น เช่น วิทยุสื่อสารแบบผลัดกันพูด
3. แบบสองทิศทาง (Full Duplex) เป็นทิศทางการสื่อสารข้อมูลแบบที่ข้อมูลสามารถส่งพร้อม ๆ กันได้ทั้ง 2 ทิศทาง ในเวลาเดียวกัน เช่น ระบบโทรศัพท์
ระบบเครือข่ายแบบเบสแบนด์ และบรอดแบนด์
1. ระบบเครือข่ายแบบเบสแบนด์ (Baseband) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่สายสัญญาณหรือตัวกลางในการส่งผ่านสัญญาณ สามารถส่งได้เพียงหนึ่งสัญญาณในเวลาขณะใดขณะหนึ่งเท่านั้น นั่นคืออุปกรณ์ที่ใช้งานสายสัญญาณขณะนั้นจะครอบครองช่องสัญญาณทั้งหมด โดยอุปกรณ์อื่นจะไม่สามารถร่วมใช้งานได้เลย เช่น ระบบโทรศัพท์ เป็นต้น การสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ส่วนมากจะเป็นการสื่อสารแบบนี้ รวมทั้งการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ ยกเว้นการสื่อสารผ่านระบบเครือข่ายแบบ B-ISDN ซึ่งเป็นแบบบรอดแบนด์
2. ระบบเครือข่ายแบบบรอดแบนด์ (Broadband) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่ตัวกลางในการส่งผ่านสัญญาณ สามารถส่งสัญญาณผ่านได้หลายๆ ช่องทางพร้อมๆ กัน โดยใช้วิธีแบ่งช่องความถี่ออกจากกัน ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ สามารถสื่อสารกันโดยใช้ช่องความถี่ของตนเองaผ่านตัวกลางเดียว ตัวอย่างเช่น ระบบเครือข่ายเคเบิลทีวี เป็นต้น
สถาปัตยกรรมของระบบเครือข่าย
สถาปัตยกรรมของระบบเครือข่าย (Network Architecture) หรือโทโปโลยี (Topology) คือลักษณะทาง กายภาพ (ภายนอก) ของเครือข่ายซึ่งหมายถึง ลักษณะของการเชื่อมโยงสายสื่อสารเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ภายในเครือข่ายด้วยกันนั่นเอง โทโปโลยีของเครือข่าย แต่ละแบบมีความเหมาะสมในการใช้งาน แตกต่างกัน จึงมีความจำเป็นที่เราจะต้องทำการศึกษาลักษณะและคุณสมบัติ ข้อดีและข้อเสียของโทโปโลยีแต่ละแบบ เพื่อนำไปใช้ในการ ออกแบบ พิจารณาเครือข่ายให้เหมาะสมกับการใช้งาน รูปแบบของโทโปโลยีของเครือข่ายหลักๆ มีดังต่อไปนี้
1. โทโปโลยีแบบบัส (Bus Topology)
เป็นโทโปโลยีที่ได้รับความนิยมใช้กันมากที่สุดมาตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน ลักษณะการทำงานของเครือข่าย โทโปโลยีแบบบัส คืออุปกรณ์ทุกชิ้นหรือโหนดทุกโหนด ในเครือข่ายจะต้องเชื่อมโยงเข้ากับสายสื่อสารหลักที่เรียกว่า"บัส" (BUS) เมื่อโหนดหนึ่งต้องการจะส่งข้อมูลไปให้ยังอีกโหนด หนึ่งภายในเครือข่าย จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจก่อนว่าบัสว่างหรือไม่ ถ้าหากไม่ว่างก็ไม่สามารถจะส่งข้อมูลออกไปได้ ทั้งนี้เพราะสายสื่อสารหลักมีเพียงสายเดียว ในกรณีที่มีข้อมูลวิ่งมาในบัส ข้อมูลนี้จะวิ่งผ่านโหนดต่างๆ ไปเรื่อยๆ ในขณะที่แต่ละโหนดจะคอยตรวจสอบข้อมูลที่ผ่านมาว่าเป็นของตนเองหรือไม่ หากไม่ใช่ ก็จะปล่อยให้ข้อมูลวิ่งผ่านไป แต่หากเลขที่อยู่ปลายทาง ซึ่งกำกับมากับข้อมูลตรงกับเลขที่อยู่ของของตน โหนดนั้นก็จะรับข้อมูลเข้าไป
รูปที่ 1 โทโปโลยีแบบบัส
ข้อดีข้อเสียของโทโปโลยีแบบบัสข้อดี1. ใช้สายส่งข้อมูลน้อยและมีรูปแบบที่ง่ายในการติดตั้ง ทำให้ลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษา2. สามารถเพิ่มอุปกรณ์ชิ้นใหม่เข้าไปในเครือข่ายได้ง่ายข้อเสีย1. ในกรณีที่เกิดการเสียหายของสายส่งข้อมูลหลัก จะทำให้ทั้งระบบทำงานไม่ได้2. การตรวจสอบข้อผิดพลาดทำได้ยาก ต้องทำจากหลาย ๆจุด
2. โทโปโลยีแบบวงแหวน (Ring Topology)
เป็นการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เข้ากันเป็นวงกลม ข้อมูลข่าวสารจะถูกส่งจากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่ง วนอยู่ในเครือข่ายไปใน ทิศทางเดียวเหมือนวงแหวน (ในระบบเครือข่ายรูปวงแหวนบางระบบสามารถส่งข้อมูลได้สองทิศทาง) ในแต่ละโหนดหรือสถานี จะมีรีพีตเตอร์ประจำโหนด 1 ตัว ซึ่งจะทำหน้าที่เพิ่มเติมข่าวสารที่จำเป็นต่อการ สื่อสาร ในส่วนหัวของแพ็กเกจข้อมูล สำหรับการส่งข้อมูลออกจากโหนด และมีหน้าที่รับแพ็กเกจข้อมูลที่ไหลผ่านมาจากสายสื่อสาร เพื่อตรวจสอบว่าเป็นข้อมูลที่ส่งมาให้โหนดตนหรือไม่ ถ้าใช่ก็จะคัดลอกข้อมูลทั้งหมดนั้นส่งต่อไปให้กับโหนดของตน แต่ถ้าไม่ใช่ก็จะปล่อยข้อมูลนั้นไปยังรีพีตเตอร์ของโหนดถัดไป
รูปที่ 2 โทโปโลยีรูปวงแหวน
ข้อดีข้อเสียของโทโปโลยีรูปวงแหวนข้อดี1. การส่งข้อมูลสามารถส่งไปยังผู้รับหลาย ๆ โหนดพร้อมกันได้ โดยกำหนดตำแหน่งปลายทางเหล่านั้นลง ในส่วนหัวของแพ็กเกจข้อมูล รีพีตเตอร์ของแต่ละโหนดจะตรวจสอบเองว่ามีข้อมูลส่งมาให้ที่โหนดตนเองหรือไม่2. การส่งข้อมูลเป็นไปในทิศทางเดียวกัน จึงไม่มีการชนกันของสัญญาณข้อมูลข้อเสีย1. ถ้ามีโหนดใดโหนดหนึ่งเกิดเสียหาย ข้อมูลจะไม่สามารถส่งผ่านไปยังโหนดต่อไปได้ และจะทำให้เครือข่ายทั้ง เครือข่ายขาดการติดต่อสื่อสาร2. เมื่อโหนดหนึ่งต้องการส่งข้อมูล โหนดอื่น ๆ ต้องมีส่วนร่วมด้วย ซึ่งจะทำให้เสียเวลา
3. โทโปโลยีรูปดาว (Star Topology)
เป็นการเชื่อมโยงการติดต่อสื่อสารที่มีลักษณะคล้ายรูปดาว หลายแฉก โดยมีสถานีกลาง หรือฮับ เป็นจุดผ่านการติดต่อกันระหว่างทุกโหนดในเครือข่าย สถานีกลางจึงมีหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมเส้นทางการสื่อสาร ทั้งหมด นอกจากนี้สถานีกลางยังทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางคอยจัดส่งข้อมูลให้กับโหนดปลายทางอีกด้วย การสื่อสารภายใน เครือข่ายแบบดาว จะเป็นแบบ 2 ทิศทางโดยจะอนุญาตให้มีเพียงโหนดเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลเข้าสู่เครือข่ายได้ จึงไม่มีโอกาสที่หลายๆ โหนดจะส่งข้อมูลเข้าสู่เครือข่ายในเวลาเดียวกัน เพื่อป้องกันการชนกันของสัญญาณข้อมูล เครือข่ายแบบดาว เป็นโทโปโลยีอีกแบบหนึ่งที่เป็นที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน
รูปที่ 3 โทโปโลยีแบบดาว
ข้อดีและข้อเสียของโทโปโลยีแบบดาวข้อดี1. การติดตั้งเครือข่ายและการดูแลรักษาทำ ได้ง่าย 2. หากมีโหนดใดเกิดความเสียหายก็สามารถตรวจสอบได้ง่าย และเนื่องจากใช้อุปกรณ์ 1 ตัวต่อสายส่งข้อมูล 1 เส้น ทำให้การเสียหายของอุปกรณ์ใดในระบบไม่กระทบต่อการทำงานของจุดอื่นๆ ในระบบ 3. ง่ายในการให้บริการเพราะโทโปโลยีแบบดาวมีศูนย์กลางทำหน้าที่ควบคุมข้อเสีย1. ถ้าสถานีกลางเกิดเสียขึ้นมาจะทำให้ทั้งระบบทำงานไม่ได้2. ต้องใช้สายส่งข้อมูลจำนวนมากกว่าโทโปโลยีแบบบัส และ แบบวงแหวน
4. โทโปโลยีแบบผสม (Hybridge Topology)
เป็นเครือข่ายการสื่อสารข้อมูลแบบผสมระหว่างเครือข่ายแบบใดแบบหนึ่งหรือมากกว่า เพื่อความถูกต้องแน่นอน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการและภาพรวมขององค์กร
มาตรฐานการสื่อสารข้อมูล
การกำหนดมาตรฐานของการสื่อสารข้อมูลนั้น นับว่ามีความจำเป็นอย่างมากสำหรับระบบเครือข่ายที่มี องค์ประกอบของอุปกรณ์ต่างๆ หลากหลายผู้ผลิต ซึ่งอุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านั้นจะต้องทำงานเข้ากันได้อย่างราบรื่น การกำหนดมาตรฐานต่างๆ นั้นจะเริ่มตั้งแต่โครงสร้างพื้นฐานของฮาร์ดแวร์ระบบเครือข่าย ได้แก่ ระบบสายเคเบิล อุปกรณ์ในการส่งสัญญาณข้อมูล ตลอดจนถึง เครื่องเซิร์ฟเวอร์ และซอฟต์แวร์ในการสื่อสารบนระบบเครือข่าย เพื่อเป็นการรับประกันว่าส่วนประกอบต่างๆ จะสามารถทำงานร่วมกันได้ ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ระบบเครือข่าย จะต้องทำตามคำแนะนำตามมาตรฐานการออกแบบและสร้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งกำหนดขึ้นโดย องค์กรมาตรฐานสากล (International Organization for Standardization - ISO) โดยมาตรฐานที่กำหนดขึ้นและได้ประกาศใช้ตั้งแต่ปี คศ.1984 เรียกว่า Open Systems Interconnection Reference Model เรียกสั้นๆ ว่า OSI Reference Model หรือ ISO/OSI Model
แบบจำลอง OSI
OSI Reference Model เป็นการกำหนดชุดของคุณลักษณะเฉพาะที่ใช้อธิบายโครงสร้างของระบบเครือข่าย โดยมีวัตถุประสงค์ เพื่อให้ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ใดๆ ใช้เป็นโครงสร้างอ้างอิงในการสร้างอุปกรณ์ให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างดีบนระบบเครือข่าย โดยมีการจัดแบ่งเลเยอร์ของ OSI ออกเป็น 7 เลเยอร์ แต่ละเลเยอร์จะมีการโต้ตอบหรือรับส่งข้อมูลกับเลเยอร์ที่อยู่ข้างเคียงเท่านั้น โดยเลเยอร์ที่อยู่ชั้นล่างจะกำหนดลักษณะของอินเตอร์เฟซ เพื่อให้บริการกับเลเยอร์ที่อยู่เหนือขึ้นไปตามลำดับขั้น เริ่มตั้งแต่ส่วนล่างสุดซึ่งเป็นการจัดการลักษณะทางกายภาพของฮาร์ดแวร์และการส่งกระแสของข้อมูลในระดับบิต ไปสิ้นสุดที่แอพพลิเคชั่นเลเยอร์ในส่วนบนสุด
รูปที่ 1 OSI Reference Model
หลักการออกแบบเลเยอร์
แต่ละเลเยอร์จะมีการกำหนดการทำงานอย่างละเอียดโดยมีการทำงานเป็นอิสระไม่ขึ้นต่อกัน
ฟังก์ชันภายในเลเยอร์จะพยายามมุ่งไปสู่ข้อกำหนดมาตรฐาน (standard protocol)
ขอบเขตของเลเยอร์จะถูกเลือกและจำกัดให้มีปริมาณการเชื่อมต่อระหว่างเลเยอร์ให้น้อยที่สุด
จำนวนของเลเยอร์ต้องมากพอที่จะแยกฟังก์ชั่นที่จำเป็นและแตกต่างกันไม่ให้อยู่ในเลเยอร์เดียวกัน
การทำงานของ OSI Reference Model
การที่แพ็กเก็ตข้อมูลเดินทางจากเครื่องคอมพิวเตอร์ A ไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ B นั้น มีกระบวนการทำงานดังนี้
รูปที่ 2 การส่งแพ็กเก็ตใน OSI Reference
จากแผนผัง คอมพิวเตอร์ A และคอมพิวเตอร์ B มีโครงสร้างเป็น OSI ซึ่งมี 7 เลเยอร์ เมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์ A พร้อมที่จะส่งสัญญาณข้อมูลไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ B นั้น แต่ละเลเยอร์ในเครื่องคอมพิวเตอร์ A จะเสมือนกับว่ามีการสื่อสารกับเลเยอร์ในระดับเดียวกันบนเครื่องคอมพิวเตอร์ B ถึงแม้ว่าจะไม่มีการสื่อสารระหว่าง เลเยอร์เหล่านี้เกิดขึ้นจริง แต่เลเยอร์ในระดับต่างๆ บนเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งคู่นั้นจะทำตามกฎเกณฑ์หรือโปรโตคอล (protocol) อย่างเดียวกัน เพื่อให้มั่นใจได้ว่าแต่ละเลเยอร์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้รับจะได้รับแพ็กเก็ตข้อมูล แบบเดียวกันกับแพ็กเก็ตข้อมูลที่รวบรวม โดยแต่ละเลเยอร์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้ส่ง โดยแพ็กเก็ตข้อมูลจะเริ่มที่ระดับสูงสุดคือ Application Layer บนเครื่องคอมพิวเตอร์ A และเคลื่อนลงมาทีละระดับชั้นจนมาถึงชั้นล่างสุดคือ Physical Layer การที่แพ็กเก็ตเคลื่อนผ่านจากระดับหนึ่งไปยังระดับถัดไปนั้น จะมีการกำหนดที่อยู่ การจัดรูปแบบของข้อมูลและอื่นๆ ซึ่งแต่ละเลเยอร์จะเป็นตัวจัดการและมีกระบวนการของตนเอง เมื่อแพ็กเก็ตเคลื่อนตัวลงมาถึง Physical Layer ก็จะถูกแปลงให้เป็นกระแสข้อมูลแบบอนุกรมและส่งผ่านสื่อกลางคือสายสัญญาณ ซึ่งเป็นเลเยอร์เดียวที่เครื่องคอมพิวเตอร์ A สือสารกับเครื่องคอมพิวเตอร์ B และเมื่อสัญญาณข้อมูลมาถึงเครื่องคอมพิวเตอร์ B กระบวนการก็จะเริ่มทำในทางตรงข้าม คือจะทำการแยกแพ็กเก็ตออกผ่าน OSI ทั้ง 7 เลเยอร์ ส่งย้อนกลับขึ้นไปยัง Application Layer ของเครื่องคอมพิวเตอร์ B เมื่อแพ็กเก็ตเดินทางผ่านเลเยอร์ระดับต่างๆ แต่ละเลเยอร์จะแยก ข้อมูลข่าวสารตามกำหนดที่อยู่ และการจัดรูปแบบของแพ็กเก็ต จนเมื่อมาถึงเลเยอร์ระดับสูงสุดคือ Application Layer ก็จะเหลือเฉพาะข้อมูลที่เหมือนกับบน Application Layer ของเครื่องคอมพิวเตอร์ A
เลเยอร์ 2: Data Link Layer
เลเยอร์นี้มีจุดประสงค์หลักคือพยายามควบคุมการส่งข้อมูลให้เสมือนกับว่าไม่มีความผิดพลาดเกิดขึ้น เพื่อให้เลเยอร์สูงขึ้นไปสามารถนำข้อมูลไปใช้ได้อย่างถูกต้อง วิธีการคือฝ่ายผู้ส่งจะทำการแตกข้อมูลออกเป็นเฟรมข้อมูล (data-frame) โดยจะต้องมีการกำหนดขอบเขตของเฟรม (frame boundary) โดยการเติมบิทเข้าไปยังจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเฟรม จากนั้นทำการส่งเฟรมข้อมูลออกไปทีละชุดและรอรับการตอบรับ (acknowledge frame) จากผู้รับ ถ้าหากมีการสูญหายของเฟรมข้อมูล ซึ่งอาจเนื่องมาจากสัญญาณรบกวนจากภายนอกหรือข้อผิดพลาดอื่นๆ ในกรณีนี้ฝ่ายผู้ส่งจะต้องส่งเฟรมข้อมูลเดิมออกมาใหม่
เลเยอร์ 3: Network Layer
เป็นเลเยอร์ที่ทำหน้าที่หลักเกี่ยวข้องกับการหาเส้นทาง (routing) ในการส่งแพคเก็ตจากต้นทางไปยังปลายทาง ซึ่งจะมีการสลับช่องทางในการส่งข้อมูลหรือที่เรียกว่า แพ็กเกตสวิตชิ่ง (packet switching) มีการสร้างวงจรเสมือน (virtual circuit) ซึ่งคล้ายกับว่ามีเส้นทางเชื่อมโยงกันระหว่างคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องให้ติดต่อสื่อสารถึงกันได้โดยตรง การกำหนดเส้นทางการส่งข้อมูลนั้น คอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้ส่งอาจทำหน้าที่พิจารณาหาเส้นทางที่เหมาะสมในการส่งข้อมูล ตั้งแต่ต้น หรืออาจใช้วิธีแบบไดนามิกส์ (dynamic) คือแต่ละแพคเก็ตสามารถเปลี่ยนแปลงเส้นทางได้ตลอดเวลา นอกจากนี้เครื่องคอมพิวเตอร์ฝ่ายผู้ส่งยังมีหน้าที่ในการจัดการเรื่องที่อยู่ของเครือข่ายปลายทางโดยจะมีการแปลงที่อยู่แบบตรรกะ (logical address) ให้เป็นที่อยู่แบบกายภาพ (physical address) ซึ่งถูกกำหนดโดยการ์ดเชื่อมต่อระบบเครือข่าย
เลเยอร์ 4: Transport Layer
Transport Layer ทำหน้าที่เสมือนบริษัทขนส่งที่รับผิดชอบการจัดส่งข้อมูลโดยปราศจากความผิดพลาด ซึ่งมีหน้าที่หลักคือ การตรวจสอบและแก้ไขความผิดพลาดที่เกิดขึ้นในข้อมูล คอยแยกแยะและจัดระเบียบของแพ็กเก็ต ข้อมูลให้จัดเรียงลำดับอย่างถูกต้อง และมีขนาดที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังทำการผนวกข้อมูลทั้งหลายให้อยู่ในรูปของ วงจรเดียวหรือเรียกว่าการมัลติเพล็กซ์ (multiplex) และมีกลไกสำหรับควบคุมการไหลของข้อมูลให้มีความสม่ำเสมอ
เลเยอร์ 5: Session Layer
จากเลเยอร์ที่ผ่านมาจะเห็นว่าการทำงานต่างๆ จะเกี่ยวพันอยู่เฉพาะกับบิตและข้อมูลเท่านั้น โดยไม่ได้สนใจเกี่ยวกับสถานะภาพการใช้งานจริงของผู้ใช้แต่อย่างใด ซึ่งหน้าที่ดังกล่าวนี้จะเกิดขึ้นที่ Session Layer ในเลเยอร์นี้จะมีการให้บริการสำหรับการใช้งานเครื่องที่อยู่ห่างไกลออกไป (remote login) การถ่ายโอนไฟล์ระหว่างเครื่อง โดยจะมีการจัดตั้งการสื่อสารระหว่าง 2 ฝ่าย เรียกว่า Application Entities หรือ AE ซึ่งเทียบได้กับบุคคล 2 คนที่ต้องการสนทนากันทางโทรศัพท์ โดย Session Layer จะมีหน้าที่จัดการให้การสนทนาเป็นไปอย่างราบรื่น โดยการเฝ้า ตรวจสอบการไหลของข้อมูลอย่างเป็นจังหวะ ดูแลเรื่องความปลอดภัยเช่น ตรวจสอบอายุการใช้งานของรหัสผ่าน จำกัดช่วงระเวลาในการติดต่อ ควบคุมการถ่ายเทข้อมูลรวมถึงการกู้ข้อมูลที่เสียหายอันเกิดมาจากเครือข่ายทำงานผิดปกติ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจดูการใช้งานของระบบและจัดทำบัญชีรายงานช่วงเวลาการใช้งานของผู้ใช้ได้
เลเยอร์ 6: Presentation Layer
หน้าที่หลักคือการแปลงรหัสข้อมูลที่ส่งระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องให้เป็นอักขระแบบเดียวกัน เครื่องคอมพิเตอร์ส่วนใหญ่จะใช้รหัส ASCII (American Standard Code for Information Interchange) แต่ในบางกรณีเครื่องที่ใช้รหัส ASCII อาจจะต้องสื่อสารกับเครื่องเมนเฟรมของ IBM ที่ใช้รหัส EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) ดังนั้น Presentation Layer จะทำหน้าที่แปลงรหัสเหล่านี้ให้เครื่องคอมพิวเตอร์เข้าใจได้ตรงกัน นอกจากนี้ยังสามารถทำการลดขนาดของข้อมูล (data compression) เพื่อเป็นการประหยัดเวลาในการรับส่ง และสามารถเข้ารหัสเพื่อเป็นการป้องกันการโจรกรรมข้อมูลได้อีกด้วย
เลเยอร์ 7: Application Layer
เป็นเลเยอร์บนสุดที่ทำงานไกล้ชิดกับผู้ใช้ การทำงานของเลเยอร์นี้จะเกี่ยวข้องกับโปรโตคอลต่างๆ มากมาย ซึ่งจะมีการใช้งานที่เฉพาะตัวแตกต่างกันออกไป มีบริการทางด้านโปรแกรมประยุกต์ต่างๆ ได้แก่ email, file transfer, remote job entry, directory services นอกจากนี้ยังมีการจัดเตรียมฟังก์ชั่นในการเข้าถึงไฟล์และเครื่องพิมพ์ ซึ่งเป็นการแบ่งปันการใช้ทรัพยากรบนระบบเครื่อข่าย
แบบจำลอง TCP/IP
TCP/IP Model มีแนวคิดพื้นฐานแตกต่างจาก OSI Model คือไม่ได้มีพื้นฐานของการสื่อสารแบบการสนทนา TCP/IP Model เป็นภาพแสดงถึงโลกของระบบเครื่อข่ายสากล (Internetworking) ที่ทำการเคลื่อนย้ายและกำหนดเส้นทางให้กับข้อมูลระหว่างเครือข่ายและระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ต่างๆ เมื่อเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างทั้ง 2 โมเดล จะพบว่ามีบางเลเยอร์ที่มีการกำหนดคุณสมบัติที่เทียบได้ไกล้เคียงกัน แต่บางเลเยอร์ก็ไม่สามารถเทียบหาความสัมพันธ์กันได้เลย
รูปที่ 3 เลเยอร์ต่างๆ ใน TCP/IP และ ISO/OSI Model
Network Access Layer
ประกอบด้วยโปรโตคอลที่ใช้ในการจัดส่งเฟรมข้อมูล โดยจะพิจารณาว่าจะมีการส่งเฟรมข้อมูลไปบนระบบเครือข่ายทางกายภาพอย่างไร ซึ่งจะใช้การกำหนดที่อยู่อย่างถาวรให้กับการ์ดเชื่อมต่อระบบเครือข่าย
Internetwork Layer
เลเยอร์นี้จะไม่สามารถเทียบได้กับ OSI Model เนื่องจากเป็นส่วนที่ประกอบด้วยโปรโตคอลที่ทำหน้าที่กำหนดเส้นทางให้กับข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับ เป็นกระบวนการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลผ่านสื่อกลางของระบบเครือข่าย โดยแพ็กเก็ตข้อมูลจะถูกเรียกเป็น Datagram ซึ่งหมายถึงเป็นแพ็กเก็ตข้อมูลที่มีข่าวสารในส่วนหัว (Header) และส่วนท้าย (Trailer) ประกอบอยู่ด้วย และยังรวมถึงการใช้เราเตอร์และเกตเวย์ในการส่ง Datagram ไปมาระหว่างโหนดต่างๆ ด้วย
Transport layer
จะทำหน้าที่เช่นเดียวกับใน OSI Reference Model คือมีหน้าที่สร้างความน่าเชื่อถือในการจัดส่ง Datagram และช่วยในการสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ โดยจัดตั้งการเชื่อมต่อหรือสร้างวงจรเสมื่อน (Virtual Circuit) ซึ่งจะคล้ายกับการสนทนาใน OSI Model โดยเริ่มด้วยคำสังในการเปิด และสิ้นสุดด้วยคำสังปิด สำหรับในโลกของ TCP/IP นั้น แพ็กเก็ตข้อมูลจะถูกกำหนดเส้นทางการส่งจากแหล่งกำเนิดไปยังปลายทางผ่านเส้นทางที่ดีที่สุดในขณะนั้น ซึ่งการแลกเปลี่ยนข้อมูลลักษณะนี้เรียกว่า Connectionless
Application Layer
เลเยอร์นี้สามารถเทียบได้กับ Application Layer และ Presentation Layer ใน OSI Model โดยจะบรรจุโปรโตคอลหลายแบบที่ทำให้แอบพลิเคชั่นสามารถเข้าถึงระบบเครือข่ายและบริการบนระบบเครือข่ายได้
องค์กรที่มีบทบาทต่อการกำหนดมาตรฐาน
เนื่องจากหน่วยงานที่มีหน้าที่กำหนดมาตรฐาน มีบทบาทสำคัญสำหรับการพัฒนาการทางด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และระบบเครือข่าย เราจึงพบชื่อย่อของหน่วยงานต่างๆ ที่ทำหน้าที่กำหนดมาตรฐานในเอกสารหรือ บทความทางเทคนิคบ่อยๆ ในส่วนต่อไปนี้ จะอธิบายเกี่ยวกับองค์กรกำหนดมาตรฐาน ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับระบบ เครือข่ายและเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
ANSI
ANSI (American National Standards Institute) เป็นองค์กรอาสาสมัครที่ไม่มีผลกำไรจากการ ดำเนินงาน ประกอบด้วยกลุ่มนักธุรกิจและกลุ่มอุตสาหกรรมในประเทศสหรัฐอเมริกา ก่อตั้งในปี ค.ศ. 1918 มี สำนักงานใหญ่อยู่ที่นิวยอร์ค ANSI ทำหน้าที่พัฒนามาตรฐานต่างๆ ของอเมริการให้เหมาะสมจากนั้นจะรับรองขึ้นไปเป็นมาตรฐานสากล ANSI ยังเป็นตัวแทนของอเมริกาในองค์กรมาตรฐานสากล ISO (International Organization for Standardization) และ IEC (International Electrotechnical Commission) ANSI เป็นที่รู้จักในการเสนอภาษาการเขียนโปรแกรม ได้แก่ ANSI C และยังกำหนดมาตรฐานเทคโนโลยีระบบเครือข่ายอีกหลายแบบ เช่นระบบเครือข่ายความเร็วสูงที่ใช้เคเบิลใยแก้วนำแสง SONET เป็นต้น
IEEE
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) เป็นสมาคมผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค ก่อตั้งเมื่อปี ค.ศ. 1884 ตั้งอยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกา มีสมาชิกจากประเทศต่างๆ ทั่วโลกประมาณ 150 ประเทศ IEEE มุ่งสนใจทางด้านไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรม และวิทยาการคอมพิวเตอร์ มีชื่อเสียงอย่างมากในการกำหนด คุณลักษณะเฉพาะต่างๆ ของระบบเครือข่าย เกณฑ์การจัดตั้งเครือข่ายต่างๆ ถูกกำหนดเป็นกลุ่มย่อยของคุณลักษณะเฉพาะมาตรฐาน 802 ตัวอย่างที่รู้จักกันดีได้แก่ IEEE802.3 ซึ่งกำหนดคุณลักษณะเฉพาะของระบบเครือข่าย Ethernet IEEE802.4 กำหนดคุณลักษณะเฉพาะของระบบเครือข่ายแบบ Token-Bus และ IEEE802.5 ซึ่งกำหนดคุณลักษณะเฉพาะของระบบเครือข่ายแบบ Token-Ring เป็นต้น
ISO
ISO (International Standard Organization หรือInternational Organization for Standardization) เป็นองค์กรที่รวบรวมองค์กรมาตรฐานจากประเทศต่างๆ 130 ประเทศ ISO เป็นภาษากรีกหมายถึงความเท่าเทียมกัน หรือความเป็นมาตรฐาน (Standardization) ISO ไม่ใช่องค์กรของรัฐ มีจุดมุ่งหมายในการส่งเสริมให้มีมาตรฐานสากล ซึ่งไม่เพียงแต่ในเรื่องที่เกี่ยวกับเทคโนโลยีและการสื่อสาร แต่ยังรวมไปถึงการค้า การพาณิชย์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ สำหรับในส่วนของระบบเครือข่ายนั้น ISO เป็นผู้กำหนดมาตรฐานโครงสร้าง 7 เลเยอร์ของ ISO/OSI Reference Model นั่นเอง
IETF
IEFT (Internet Engineering Task Force) เป็นกลุ่มผู้ให้ความสนใจเรื่องระบบเครือข่ายและการเติบโตของเครือข่ายอินเตอร์เน็ต การเป็นสมาชิกของ IETF นั้นเปิดกว้าง โดยองค์กรนี้มีการแบ่งคณะทำงานออกเป็นหลายกลุ่ม ซึ่งแต่ละกลุ่มมุ่งสนใจเฉพาะในเรื่อง ต่างๆ กัน เช่น การกำหนดเส้นทางการส่งข้อมูล ระบบรักษาความปลอดภัย และระบบการออกอากาศข้อมูล (Broadcasting) เป็นต้น นอกจากนี้ IETF ยังเป็นองค์กรที่พัฒนาและจัดทำ คุณสมบัติเฉพาะที่เรียกว่า RFC (Requests for Comment) สำหรับมาตรฐานของ TCP/IP ที่ใช้บนระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ตอีกด้วย
EIA
EIA (Electronics Industries Association) เป็นองค์กรกำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ด้านฮาร์ดแวร์ อุปกรณ์ทางด้านโทรคมนาคม และการสื่อสารของเครื่องคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่นคุณลักษณะในการเชื่อมต่อผ่าน RS-232 เป็นต้น
W3C
W3C (World Wide Web Consortium) ก่อตั้งในปี ค.ศ.1994 โดยมีเครือข่ายหลักอยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกา ยุโรป และญี่ปุ่น โดยมีภารกิจหลักในการส่งเสริมและพัฒนามาตรฐานของเว็บ ข้อเสนอที่ได้รับการพิจารณาและรับรองโดย W3C จะเป็นมาตรฐานในการออกแบบการแสดงผล
การประยุกต์ใช้งานของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ระบบเครือข่ายทำให้เกิดการสื่อสาร และการแบ่งปันการใช้ทรัพยากรระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะ หมายความรวมถึงการสื่อสาร และการแบ่งปันการใช้ข้อมูลระหว่างบุคคลด้วย ซึ่งทั้งหมดนี้คืองานของระบบเครือข่าย นั่นเอง
รูปแบบการใช้งานของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ระบบเครือข่ายแบ่งตามลักษณะการทำงาน ได้เป็น 3 ประเภทคือ
1. ระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลาง (Centrallized Networks)2. ระบบเครือข่ายแบบ Peer-to Peer3. ระบบเครือข่ายแบบ Client/Server
1.ระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลาง
เป็นระบบที่มีเครื่องหลักเพียงเครื่องเดียวที่ใช้ในการประมวลผล ซึ่งจะตังอยู่ที่ศูนย์กลางและมีการเชื่อมต่อไปยังเครื่องเทอร์มินอลที่อยู่รอบๆ โดยการเดินสายเคเบิลเชื่อมต่อกันโดยตรง เพื่อให้เครื่องเครื่องเทอร์มินอลสามารถเข้าใช้งาน โดยส่งคำสั่งต่างๆ มาประมวลผลที่เครื่องกลาง ซึ่งมักเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เมนเฟรมประสิทธิภาพสูง ระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลางจะมีราคาสูง และและไม่สามารถสนับสนุนระบบการประมวลผลแบบ Multiprocessor ได้ดีเท่ากับระบบเครือข่ายแบบ Client/Server ปัจจุบันระบบนี้จึงมีความนิยมในการใช้งานลดน้อยลง
รูปที่ 1. ระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลาง
2.ระบบเครือข่าย Peer-to-Peer
แต่ละสถานีงานบนระบบเครือข่าย Peer-to-Peer จะมีความเท่าเทียมกันสามารถที่จะแบ่งปันทรัพยากรให้แก่กันและกันได้ เช่นการใช้เครื่องพิมพ์หรือแฟ้มข้อมูลร่วมกันในเครือข่าย ในขณะเดียวกันเครื่องแต่ละสถานีงานก็จะมีขีดความสามารถในการทำงานได้ด้วยตัวเอง (Stand Alone) คือจะต้องมีทรัพยากรภายในของตัวเองเช่น ดิสก์สำหรับเก็บข้อมูล หน่วยความจำที่เพียงพอ และมีความสามารถในการประมวลผลข้อมูลได้ ข้อดีของระบบนี้คือ ความง่ายในการจัดตั้งระบบ มีราคาถูก และสะดวกต่อการบริหารจัดการ ซึ่งมักจะมอบเป็นภาระหน้าที่ของผู้ใช้ในแต่ละสถานีงานให้ รับผิดชอบในการดูแลพิจารณาการแบ่งปันทรัพยากรของตนเองให้กับสมาชิกผู้อื่นในกลุ่ม ดังนั้นระบบนี้จึงเหมาะสมสำหรับสำนักงานขนาดเล็ก ที่มีสถานีงานประมาณ 5-10 เครื่องที่วางอยู่ในพื้นที่เดียวกัน ข้อด้อยของระบบนี้คือ เรื่องการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล เนื่องจากไม่มีระบบการป้องกันในรูปแบบของ บัญชีผู้ใช้ และรหัสผ่าน ในการเข้าถึงทรัพยากรต่างๆ ของระบบ
รูปที่ 2 ระบบเครือข่ายแบบ Peer-to-Peer
3.ระบบเครือข่ายแบบ Client/Server
เป็นระบบเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพสูง และมีการใช้งานกันอย่างกว้างขวางมากกว่าระบบเครือข่ายแบบอื่นที่มีในปัจจุบัน ระบบ Client/Server สามารถสนับสนุนให้มีเครื่องลูกข่ายได้เป็นจำนวนมาก และสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้หลายแพลตฟอร์ม ระบบนี้จะทำงานโดยมีเครื่อง Server ที่ให้บริการ เป็นศูนย์กลางอย่างน้อย 1 เครื่อง และมีการบริหารจัดการทรัพยากรต่างๆ จากส่วนกลาง ซึ่งคล้ายกับระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลางแต่สิ่งที่แตกต่างกันก็คือ เครื่องที่ทำหน้าที่ให้บริการในระบบ Client/Server นี้จะเป็นเครื่องที่มีราคาไม่แพงมาก ซึ่งอาจใช้เพียงเครื่อง ไมโครคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงในการควบคุมการให้บริการทรัพยากรต่างๆ นอกจากนี้เครื่องลูกข่ายยังจะต้องมีความสามารถในการประมวลผล และมีพื้นที่สำหรับจัดเก็บข้อมูลท้องถิ่นเป็นของตนเองอีกด้วย ระบบเครือข่ายแบบ Cleint/Server เป็นระบบที่มีความยืดหยุ่นสูง สนับสนุนการทำงานแบบ Multiprocessor สามารถเพิ่มขยายขนาดของจำนวนผู้ใช้ได้ตามต้องการ นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มจำนวนเครื่อง Servers สำหรับให้บริการต่างๆ เพื่อช่วยกระจายภาระของระบบได้ ส่วนข้อเสียของระบบนี้ก็คือ มีความยุ่งยากในการติดตั้งมากกว่าระบบ Peer-to-Peer รวมทั้งต้องการบุคลากรเพื่อการบริหารจัดการระบบโดยเฉพาะอีกด้วย
รูปที่ 3 ระบบเครือข่ายแบบ Client/Server
การแบ่งปันการใช้ทรัพยากรของระบบเครือข่าย
เมื่อกล่าวถึงทรัพยากรบนระบบเครือข่าย ในที่นี้จะคลอบคลุมถึงทุกสิ่งทุกอย่างที่อำนวยประโยชน์กับผู้ใช้ในระบบ เช่น แฟ้มข้อมูล ฐานข้อมูล รูปภาพและสไลด์สำหรับเสนอผลงาน ตลอดจนอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ต่างๆ ที่ติดตั้งอยู่บนระบบเครือข่าย ได้แก่ ฮาร์ดไดร์ฟที่มีการแชร์ไว้สำหรับให้บริการพื้นที่สำหรับเก็บข้อมูลส่วนบุคคล หรือใช้เป็นที่เก็บข้อมูลชั่วคราวสำหรับการโยกย้ายแฟ้มข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์บนระบบเครือข่าย เครื่องโทรสาร เป็นต้น นอกจากสิ่งต่างๆ เหล่านี้ ทรัพยากรที่มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในสภาพการณ์ปัจจุบันนั่นก็คือ ข่าวสารข้อมูล ซึ่งอาจเป็นการส่งข่าวสารระหว่างผู้ใช้ด้วยกันเอง หรือการกระจายข่าวสารที่มีความสำคัญจากผู้บริหาร หรือฝ่าย สารสนเทศขององค์กร สภาพแวดล้อมของระบบเครือข่ายที่เอื้ออำนวยต่อการติดต่อสื่อสารระหว่างผู้ใช้งานในระบบนี้ นับว่าเป็นปัจจัยสำคัญอันหนึ่งที่จะทำให้องค์กรประสพความสำเร็จในการประยุกต์ใช้งานระบบเครือข่ายได้อย่างเต็ม ประสิทธิภาพ
การประยุกต์ใช้งานเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
เครือข่ายอินเตอร์เน็ต คือระบบเครือข่ายสากล ที่เกิดจากการรวมระบบเครือข่ายขนาดเล็กให้สื่อสาร และ แลกเปลี่ยนข้อมูลซึ่งกันและกันได้ โดยเป็นเครือข่ายที่มีเทคโนโลยีระดับสูงซึ่งเปิดกว้างสู่สาธารณะอย่างแพร่หลาย หรืออาจกล่าวได้ว่า อินเตอร์เน็ตเป็นการผสมผสานกันของระบบเครือข่ายที่แตกต่างกันทั่วโลกให้เป็นหนึ่งเดียวกัน สำหรับ ผู้ใช้ส่วนใหญ่นั้นจะสามารถเข้าถึงและใช้งานอินเตอร์เน็ตได้ โดยเชื่อมต่อผ่านทางโมเด็ม และสายโทรศัพท์ แต่ในความเป็นจริงนั้นเทคโนโลยีและอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ในเครือข่ายนี้มีอยู่มากมายหลากหลาย ซึ่งมีการพัฒนาและเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โดยจะประกอบไปด้วยเครื่องเซิร์ฟเวอร์ (Server) เกตเวร์ (Gateway) เราเตอร์ (Router) และสายสื่อสารเป็นจำนวนมากที่เชื่อมต่อสิ่งเหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายอินเตอร์เน็ต ผู้ให้บริการเชื่อมต่อเครือข่ายอินเตอร์เน็ต หรือ ISP (Internet Service Provider) นั้นเป็นเสมือนผู้จำหน่ายที่จัดให้มีเส้นทางเข้าไปสู่เครือข่ายอินเตอร์เน็ต โดย ISP แต่ละแห่งจะมีช่องทางการเชื่อมต่อของตนเองอยู่กับ Backbone ของอินเตอร์เน็ต ด้วยสายการสื่อสารความเร็วสูงเช่น T1 เป็นต้น แม้ว่าเครือข่ายอินเตอร์เน็ตในระยะแรกจะอยู่บน พื้นฐานของการส่งข้อมูลที่เป็นข้อความ (Text) และรูปภาพ (Graphic) แต่ในปัจจุบัน ปริมาณและชนิดของข้อมูลบนเครือข่ายนี้ได้เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล ซึ่งมีทั้งภาพเคลื่อนไหวรูปแบบต่างๆ (Graphic Animation) ข้อมูลเสียง (Audio) และวีดิโอ (Video) เป็นต้น
การตั้งชื่อบนระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
เครือข่ายอินเตอร์เน็ตสร้างขึ้นจากแนวความคิดที่มีแบบแผน โดยมีการออกแบบและจัดการโดเมน (Domain) อย่างเป็นระบบเพื่อไม่ให้เกิดความสับสน และมีการเติบโตเป็นลำดับอย่างต่อเนื่อง Domain Name System (DNS) เป็นระบบจัดการแปลงชื่อไปเป็นหมายเลข IP address (name-to-IP address mapping) โดยมีโครงสร้างของฐาน ข้อมูลแบบสำดับชั้น (hierarchical) ที่ประกอบด้วย โดเมนระดับบนสุด (Top-level Domain) โดเมนระดับรอง (Second-level Domain) และโดเมนย่อย (Sub domain) ตัวอย่างเช่น www.gnu.org โดยที่ .org คือโดเมนระดับบนสุด ซึ่งแสดงถึงเป็นประเภทขององค์กรซึ่งไม่ได้ค้ากำไร .gnu คือโดเมนระดับรองซึ่งเป็นชื่อย่อของโครงการ GNU's Not Unix ซึ่งอยู่ภายใต้องค์กร Free Software Foundation (FSF) และภายใต้ชื่อโดเมนดังกล่าวอาจมีโดเมนย่อยอื่นๆ ได้อีกเป็นจำนวนมาก
ข้อกำหนดที่สำคัญของ DNS คือ ชื่อในโดเมนลำดับบนสุดนั้น ได้มีการกำหนดชื่อเฉพาะซึ่งระบุรายละเอียดของกลุ่มเอาไว้ชัดเจนแล้ว ดังนี้
.mil แทนกลุ่มของหน่วยงานทางทหารของสหรัฐเมริกา.gov แทนกลุ่มของหน่วยงานของรัฐบาล.com แทนกลุ่มขององค์กรหรือบริษัทเอกชน.net แทนองค์กรที่ทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการเครือข่าย.edu แทนสถาบันการศึกษา.org แทนองค์กรหรือสมาคมต่างๆ ที่ดำเนินการโดยไม่ได้หวังผลกำไร.xx ใช้ตัวอักษร 2 ตัวแทนชื่อประเทศ
ต่อมาได้มีการแก้ไขเพิ่มเติมกลุ่มของ โดเมนลำดับบนสุดอีก 7 กลุ่มคือ
.firm แทนองค์กรหรือบริษัทห้างร้านทั่วไป.store แทนบริษัทที่มีธุรกรรมทางการค้า.web แทนเว็บไซท์ที่ให้ข้อมูลต่างๆ.arts แทนกลุ่มที่มีกิจกรรมทางด้านประเพณีและวัฒนธรรม.rec แทนองค์กรหรือหน่วยงานที่ทำงานด้านนันทนาการ.info แทนองค์กรที่เป็นผู้ให้บริการข้อมูล.nom สำหรับบุคคลทั่วไป
ฐานข้อมูล DNS จะทำการจับคู่ระหว่างชื่อที่ผู้ใช้จดจำได้ง่าย เข้ากับ IP Address โดยทำงานคล้ายสมุดโทรศัพท์ที่จับคู่ชื่อบุคคลต่างๆ กับหมายเลขโทรศัพท์ ในการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์นั้น จะมีการทำงานของ DNS เพื่อค้นหาหมายเลข IP ของเครื่องเป้าหมายโดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้
รูปที่ 4 การทำงานของ Domain Name
เมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์ A ต้องการติดต่อไปยังไซท์ B ซึ่งมีชื่อโดเมน bigcats.msftcats.com ขั้นตอนแรก เครื่องคอมพิวเตอร์ A จะต้องติดต่อเข้าไปยัง DNS Server ท้องถิ่นโดยแจ้งความจำนงว่าจะติดต่อไปยังไซท์ B ถ้าเครื่อง DNS Server ท้องถิ่นมีข้อมูลของไซท์ B อยู่แล้ว ก็จะทำการส่งที่อยู่คือ IP Address ของไซท์ B กลับมาให้ทันที แต่ถ้าเครื่อง DNS Server ท้องถิ่นไม่มีข้อมูลอยู่ในฐานข้อมูล ก็จะส่งคำร้องขอนั้นขึ้นไปยังเครื่อง DNS Server ที่อยู่ในโดเมนระดับสูงกว่าถัดขึ้นไปตามลำดับ จนถึง Server ระดับบนสุดคือ Root Server ซึ่ง Root Server แม้จะไม่สามารถค้นหา IP Address ทั้งหมดสำหรับไซท์ B ได้ แต่ก็จะให้ข้อมูลกับ DNS Server ท้องถิ่นว่าจะต้องติดต่อไปยังหมายเลข IP Address ของ maftcats.com ซึ่งจะสามารถจะให้ IP Address ของ bigcat.msftcats.com ได้อย่างสมบูรณ์ กระบวนการค้นหาชื่อทั้งหมดนี้เรียกว่า Iterative Query เนื่องจากการร้องขอจะถูกส่งไปซ้ำๆ หลายรอบโดยผ่านเครื่อง DNS Server ขึ้นไปตามลำดับชั้น จนกระทั่งทราบ IP Address ที่แน่นอนหรือมิฉะนั้นก็จะแจ้งว่าไม่พบไซท์ดังกล่าว
จดหมายอิเล็กทรอนิกส์
จดหมายอิเล็กทรอนิกส์หรืออีเมล์ ได้มีการเริ่มใช้งานกันมานานตั้งแต่ยุคของเครื่องเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์ และมีการพัฒนามาโดยลำดับ จนถึงยุคของอินเตอร์เน็ตอีเมล์ได้มีการพัฒนาโดยมีการทำงานในรูปแบบของไคลเอนต์/เซิร์ฟเวอร์ ซึ่งมีส่วนประกอบสองส่วนหลัก ดังนี้
1. User Agent เป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ทางด้านผู้ใช้งาน มีสองส่วนคือส่วนของผู้ส่งและส่วนของผู้รับ โดย User Agent จะติดต่อเข้าสู่เซิร์ฟเวอร์ของตนโดยผ่านระบบ LAN หรือเชื่อมต่อผ่านโมเด็ม User Agent นี้ก็คือส่วนที่มากับโปรแกรมไคลเอนต์ของอีเมล์ เช่น Outlook Express หรือ Eudora เป็นต้น
2. Mail Transfer Agent (MTA) เป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่จะส่งอีเมล์จากต้นทางไปยังผู้รับปลายทาง ซึ่งจะต้องส่งผ่านเครื่องจำนวนมากที่เชื่อมต่อกันในเครือข่าย โดยโปรแกรมเหล่านี้จะช่วยกันส่งต่ออีเมล์เป็นทอดๆจนไปถึงเครื่องที่มีที่อยู่เมล์บ็อกของผู้รับ และหากไม่สามารถส่งเมล์ถึงผู้รับได้ ไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดๆ ก็ตาม ก็จะทำหน้าที่ส่งข้อความแสดงความผิดพลาด (error mail) กลับมายังผู้ส่งได้อีก เครื่องที่ MTA ทำงานอยู่ มักจะเป็นเครื่อง Mail Server ซึ่งมีเมล์บ็อกของผู้ใช้อยู่ด้วย
การทำงานของระบบอีเมล์โดยสรุปมีสองประเภทคือ การส่งและการรับ การส่งอีเมล์จะกระทำโดยใช้โปรโตคอล SMTP (Simple Mail transfer Protocol) โดยจะมีการทำงานในขณะที่ User Agent ส่งอีเมล์ไปยัง MTA และ ขณะที่ MTA รับส่งอีเมล์ระหว่าง MTA ด้วยกัน สำหรับการรับอีเมล์นั้นมีโปรโตคอลที่นิยมใช้งานกันแพร่หลายอยู่ 2 แบบได้แก่ POP (Post Office Protocol) และ IMAP (Internet Message Access Protocol) ซึ่งทั้งสอง โปรโตคอลนี้จะทำการดาวน์โหลดอีเมล์จากเครื่องเมล์เซิร์ฟเวอร์ไปยังเครื่องไคลแอนต์
การรับส่งแฟ้มข้อมูลบนอินเตอร์เน็ต
FTP (File Transfer Protocol) เป็นโปรโตคอลพื้นฐานที่ใช้ในการถ่ายโอนแฟ้มข้อมูลบนอินเตอร์เน็ต ซึ่งกำเนิดมาจากคำสั่งพื้นฐานของระบบปฏิบัติการ UNIX คุณสมบัติพื้นฐานของ FTP ก็คือสามารถโหลดไฟล์มาจากเซิร์ฟเวอร์ (download) หรือส่งไฟล์ไปเก็บไว้ที่เซิร์ฟเวอร์ (upload) ได้ โปรแกรม FTP จะมีการทำงานแบบไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์ โดยได้รับการพัฒนาขึ้นตามโปรโตคอล TCP ซึ่งจะต้องมีการติดต่อเพื่อจองช่องสื่อสารก่อนทำการสื่อสารจริง เรียกว่า Connection-oriented ในการใช้งาน FTP เพื่อเริ่มการติดต่อสื่อสารนั้น จะต้องระบุหมายเลข IP ปลายทางและจะมีการตรวจสอบชื่อบัญชีของผู้ใช้ โดยผู้ใช้ต้องแจ้งรหัส Login และ password ก่อนจึงจะเข้าใช้งานได้ เซิร์ฟเวอร์ของ FTP บางแห่งจะทำหน้าที่ให้บริการแก่ผู้ใช้ทั่วไปเพื่อดาวน์โหลดไฟล์ ซึ่งอาจเป็นไฟล์ข้อมูล รูปภาพ หรือโปรแกรมต่างๆ เซิร์ฟเวอร์เหล่านั้นจะมีหรัสผู้ใช้กลางที่ยอมให้ผู้ใช้สามารถเข้าระบบเพื่อใช้งานเซิร์ฟเวอร์ FTP ได้ทุกคน ชื่อที่ระบบส่วนใหญ่จะตั้งให้ใช้คือ anonymous หมายถึง ผู้ใช้นิรนาม คือไม่ต้องระบุชื่อที่แท้จริง ดังนั้นผู้ใช้เพียงแต่ทราบชื่อของเซิร์ฟเวอร์ ชื่อไฟล์ และชื่อไดเร็คทอรี ก็จะสามารถดาวโหลดไฟล์ที่ต้องการได้ รหัสผู้ใช้ anonymous นี้ เป็นชื่อสำหรับ login ที่อาจมีการจำกัดสิทธิในการใช้งานต่างๆ เช่น ผู้ใช้อาจจะเห็นข้อมูลได้เฉพาะบางไดเร็คทอรีเท่านั้น และไม่สามารถส่งไฟล์ไปเก็บยังเซิร์ฟเวอร์ได้ ในการ login ของ anonymous นั้น อาจต้องใส่ password เป็นที่อยู่อีเมล์ของผู้ใช้ หรืออาจไม่ต้องใส่รหัสผ่านเลยก็ได้ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแต่ละระบบ
เทคโนโลยีเวิลด์ไวด์เว็บ
ในโลกของอินเตอร์เน็ตนั้น การใช้งานเวิลด์ไวด์เว็บ (หรือเรียกสั้นๆ ว่า เว็บ) นับว่าได้รับความนิยมมากที่สุด หรืออาจกล่าวได้ว่า เว็บเป็นผู้ปลุกกระแสการใช้งานอินเตอร์เน็ตให้ขยายตัวจากกลุ่มผู้ใช้งานทางด้านคอมพิวเตอร์ไปสู่กลุ่มผู้ใช้งานอื่นๆ ในทุกสาขาอาชีพ ในปัจจุบันเว็บกลายเป็นเครื่องมือที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับวงการธุรกิจและการค้า และยังเป็นตลาดอิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ที่มีธุรกิจเกือบทุกประเภทเข้ามามีส่วนร่วม มีการทำการตลาด การโฆษณา การซื้อขาย และแม้แต่การชำระเงินซึ่งก็สามารถทำได้อย่างรวดเร็ว เว็บจึงกลายเป็นปัจจัยอย่างหนึ่งของชีวิต ที่เป็นทั้งแหล่งข้อมูล แหล่งให้ความเพลิดเพลิน แหล่งซื้อหาสินค้า และบริการต่างๆ ที่จำเป็นในชีวิตประจำวัน
เทคโนโลยีพื้นฐานของเว็บนั้นประกอบด้วย พื้นฐานของ URL ที่ใช้ในการอ้างอิงถึงเว็บไซท์ต่างๆ รายละเอียดของโปรโตคอล HTTP ซึ่งเป็นโปรโตคอลพื้นฐานของเว็บ ใช้ในการติดต่อสื่อสารกันระหว่างเว็บเซิร์ฟเวอร์และโปรแกรมบราวเซอร์ ภาษา HTML ซึ่งเป็นภาษาพื้นฐานที่ใช้ในการสร้างเว็บเพจ และ CGI ซึ่งเป็นวิธีการที่จะพัฒนาโปรแกรมต่างๆ เพื่อให้ใช้งานร่วมกับเว็บได้ รายละเอียดของหัวข้อต่างๆ เหล่านี้ จะทำการอธิบายโดยสรุป ดังต่อไปนี้
URL (Uniform Resource Locator) เป็นหลักการกำหนดชื่ออ้างอิงของทรัพยากรต่างๆ ที่อยู่ภายใน เครือข่ายอินเตอร์เน็ต ดังนั้นรูปแบบของ URL จึงค่อนข้างซับซ้อน โดยจะสามารถบ่งบอกชื่อหรือแอดเดรสของเครื่องคอมพิวเตอร์ในเน็ตเวิร์ก โปรโตคอลที่ใช้งาน รวมถึงพารามิเตอร์และออปชั่นต่างๆ ได้ด้วย รูปแบบของ URL มาตรฐานประกอบด้วย
://:@:/ จะทำหน้าที่กำหนดโปรโตคอลหรือบริการที่ต้องการจะใช้งาน ตัวอย่างเช่น HTTP เพื่อใช้อ้างถึงชื่อ เว็บไซท์ ส่วน FTP จะใช้อ้างถึงชื่อเซิร์ฟเวอร์ที่ต้องการดาวน์โหลดไฟล์ เป็นต้น กำหนดชื่อของผู้ใช้งาน รหัสผ่าน จะต้องระบุในกรณีที่ใช้งานบางโปรโตคอลที่ต้องการให้ระบุชื่อและรหัสผ่าน เช่น FTP เป็นต้น ใช้ระบุชื่อโดเมนของเซิร์ฟเวอร์ที่ต้องการเข้าไปใช้งาน หรือสามารถรุบุเป็นหมายเลข IP แทนก็ได้ ในกรณีที่เซิร์ฟเวอร์มีการใช้งานหมายเลขพอร์ตพิเศษ แตกต่างจากหมายเลขพอร์ตทั่วไปของแต่ละโปรโตคอลนั้น ผู้ใช้สามารถระบุหมายเลขพอร์ตใน URL ได้ ใช้เมื่อต้องการอ้างถึงชื่อไฟล์หรือชื่อไดเร็คทอรี โดยตรง
ตัวอย่างการใช้งานรูปแบบของ URL ดังนี้http://www.nectec.or.th/public/project/ocr.html
โดย http เป็นส่วนกำหนดโปรโตคอลที่ใช้งาน ซึ่งหมายถึงเป็นการใช้งานเวิลด์ไวด์เว็บ ส่วน www.nectec.or.th คือชื่อโดเมนของเว็บไซท์ที่ต้องการติดต่อ ส่วน /public/project/ เป็นชื่อของเส้นทางหรือ ไดเร็คทอรีในเครื่องที่เป็นเว็บเซิร์ฟเวอร์ และ ไฟล์ชื่อ ocr.html คือไฟล์ในรูปแบบของ HTML ที่ต้องการเรียกใช้งาน
HTTP (HyperText Transfer Protocol) เป็นโปรโตคอลหลักที่ใช้แลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างเซิร์ฟเวอร์และไคลเอนต์ของเวิลด์ไวด์เว็บ โดยถูกออกแบบให้มีความกะทัดรัด สามารถทำงานได้รวดเร็ว มีกระบวนการทำงานที่ไม่ซับซ้อน และมีคำสั่งที่ใช้งานไม่มากนัก แต่สามารถรองรับข้อมูลได้ทุกแบบ ไม่ว่าจะเป็นข้อความ หรือรูปภาพ
HTML (HyperText Markup Language) เป็นภาษาที่ใช้สร้างเว็บเพจ โดยออกแบบมาเพื่อให้โปรแกรม บราวเซอร์สามารถเข้าใจและทำงานได้ในรูปแบบของไฮเปอร์เท็กซ์ ผู้สร้างเว็บเพจจะใช้ภาษา HTML นี้ในการสร้างและจะเก็บไว้ในเซิร์ฟเวอร์ เมื่อผู้ใช้งานเชื่อมต่อเข้ามาด้วยโปรแกรมบราวเซอร์ โดยระบุ URL ของเว็บเซิร์ฟเวอร์นั้นๆ เว็บเซิร์ฟเวอร์ก็จะทำการส่งไฟล์ html ที่เก็บไว้ไปยังไคลเอนต์โดยใช้โปรโตคอล HTTP และผลลัพธ์จะถูกแสดงให้ผู้ใช้เห็นโดยผ่านโปรแกรมเว็บบราวเซอร์ ภาษา HTML นี้มีรากฐานมาจากภาษา SGML (Standard Generalized Markup Language) โดยได้รับการออกแบบมาให้ใช้งานกับเว็บเพจที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงหรือเคลื่อนไหว สำหรับในกรณีที่ต้องการพัฒนาให้เว็บเพจสามารถเปลี่ยนแปลงหรือเคลื่อนไหว (Dynamic HTML) ได้นั้น จะต้องใช้ภาษาอื่น เข้ามาร่วมด้วย เช่น Javascript หรือ Vbscript เป็นต้น
CGI (Common Gateway Interface) เป็นวิธีการที่จะให้เว็บเซิร์ฟเวอร์สามารถทำงานร่วมกับโปรแกรมประยุกต์อื่นๆได้ เช่น ระบบฐานข้อมูล เป็นต้น หลักการของ CGI ก็คือ กำหนดตัวแปรที่เป็นมาตรฐานสำหรับการรับส่งข้อมูลระหว่างเว็บเซิร์ฟเวอร์และโปรแกรมประยุกต์อื่นๆ ภาษาที่ใช้ในการเขียน CGI นั้น อาจเป็นภาษาสคริปต์ เช่น Perl หรือ เชลล์สคริปต์ของระบบ UNIX ก็ได้ หรือจะเขียนเป็นโปรแกรมด้วยภาษาระดับสูงต่างๆ ก็ได้เช่น ภาษา C/C++ เป็นต้น
XML (Extensible Markup Language) เป็นพัฒนาการล่าสุดของรูปแบบเอกสารที่แสดงบนเว็บเพจ ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ได้รับการสนับสนุนจาก W3C (World Wide Web Consortium) โดย XML ได้รับการพัฒนามาจาก พื้นฐานของ HTTP และ SGML (Standard Generalized Markup Language) ซึ่งตามปกติแล้ว HTML จะคำนึงถึงเฉพาะวิธีการที่เอกสารจะแสดงผลอยู่บนเว็บเท่านั้น แต่สำหรับ XML จะมีการคำนึงถึงประเภทและแหล่งที่มาของ ข้อมูลต่างๆ ที่อยู่ภายใต้เว็บเซิร์ฟเวอร์ด้วย รูปแบบภาษาของ XML ได้รับการออกแบบมาให้เป็นสากลสามารถรองรับข้อมูลได้ทุกภาษาในโลก โดยมีการใช้รหัสข้อมูลเป็นแบบ UTF-8 ซึ่งเป็นการเข้ารหัสที่พัฒนาขึ้นมาจากข้อกำหนดของ Unicode โครงสร้างของ XML มีการแบ่งกลุ่ม Tag เช่นเดียวกับ HTML แต่มีข้อแตกต่างคือ XML ยอมให้ผู้ใช้สามารถกำหนด Tag ที่ต้องการใช้งานเพิ่มขึ้นเองได้ตามความต้องการ โดยใช้ DTD (Document Type Definition) ซึ่งเป็นไฟล์ที่กำหนดโครงสร้างของคำสั่งใน XML อีกทีหนึ่ง ในด้านการรักษาความปลอดภัยนั้น XML สามารถเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูลที่รับส่งด้วยโปรโตคอล S-HTTP ได้ และยังสนับสนุนเทคโนโลยีแบบ MOSS (MIME Object Security Service) และเทคโนโลยีด้านการรักษาความปลอดภัยแบบอื่นที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอีกด้วย
