หน่วยที่5

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1. ความหมายของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ 

 ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์  ( COMPUTER NETWORK ) 
            หมายถึง การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไป เข้าด้วยกันด้วยสายเคเบิล หรือสื่ออื่นๆ เพื่อให้ผู้ใช้คอมพิวเตอร์ใน เครือข่ายสามารถติดต่อสื่อสาร แลกเปลี่ยนข้อมูลและใช้อุปกรณ์ต่างๆ ในเครือข่ายร่วมกันได้

2.องค์ประกอบของการส่งข้อมูล

     มีองค์ประกอบที่สำคัญ 5 ส่วน คือ 

1. ผู้ส่ง  (Sender)

2. ผู้รับ   (Receiver)

3. ข้อมูล (Data)

4. โปรโตคอล (Protocol)

5. อุปกรณ์สื่อกลาง (Transmission Medium)

               

                      ภาพแสดงองค์ประกอบของการส่งข้อมูล

3.ประโยชน์ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

         ทำให้เกิดการสื่อสารข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ที่รวดเร็วขึ้น  ทำให้คอมพิวเตอร์หลายเครื่องที่ต่อร่วมเครือข่ายกันนั้นสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ สรุปได้ดังต่อไปนี้

3.1  ระบบเครือข่ายในบริเวณเฉพาะที่

     ให้ประโยชน์ในด้านการใช้ข้อมูลร่วมกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ข้อมูลในฐานข้อมูลเดียวกันทำให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้อง และเป็นปัจจุบันมากที่สุด เช่นอุปกรณ์ประเภทเครื่องพิมพ์ (Pinter) เครื่องกราดตรวจ(Scanner) 

  
                      
                         ภาพแสดงตัวอย่างเครื่องพิมพ์ (Pinter)

                  
                  ภาพแสดงตัวอย่างเครื่องกราดตรวจ ( Scanner )

3.2 ระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ต

        เป็นระบบใหญ่เชื่อมต่อโยงกันทั่วโลก ตัวอย่าง ประโยชน์ที่เรานำมาใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ การสื่อสารด้วยไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์(E-mail) การศึกษาแบบE-Learning

                 
               ภาพแสดงตัวอย่างการสื่อสารด้วยไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์(E-mail) 


3.3  ระบบเครือข่ายร่วมปฏิบัติ
            
                เป็นระบบเครือข่ายที่ทำให้เกิดการรวมพลังของคอมพิวเตอร์เครือข่ายมาทำงานร่วมกัน  ขณะที่มีการนำระบบนี้มาใช้ในงานวิจัย เพื่อถอดรหัสพันธุกรรมมนุษย์  คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่กระจายอยู่ในประเทศต่างๆ  ทั่วโลกสามารถสมัครเข้าร่วมโครงการวิจัยได้ และ แต่ละเครื่องจะได้รับส่วนแบบของงานคำนวณมาทำ  สมรรถนะของคอมพิวเตอร์ทั้งหมดในเครือข่าย จึงยิ่งกว่าซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ใดๆ ในโลกทำให้งานวิจัยสามารถสำเร็จลุล่วงได้ในเพียงไม่กี่ปี  แทนที่จะต้องใช้เวลานานนับสิบๆ  ปี

4.ประเภทของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

           เครือข่ายสื่อสารของคอมพิวเตอร์อาจมีขนาดใหญ่ หรือขนาดเล็กอาจเป็นส่วนบุคลหรือสาธารณะ และอาจจะเป็นแบบไร้สายหรือใช้สายหรือใช้ทั้งสองแบบร่วมกัน ในทำนองเดียวกันเครือข่ายขนาดเล็กอาจจะมีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายขนาดใหญ่ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่นิยมใช้งานในปัจจุบันสามารถแยกได้ 3 ประเภทใหญ่   ดังนี้

4.1 LAN (Local Area Network)  เครือข่ายบริเวณเฉพาะที่

       
         การเชื่อมต่อระบบเครือข่ายเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ในพื้นที่ใกล้กัน เช่น การเชื่อมต่อในตึกเดียวกัน หรือห้องเดียวกัน การเชื่อมต่อในมหาวิทยาลัย โดยส่วนมากจะใช้สายเคเบิล ในการติดต่อสื่อสารกัน

            
          ภาพแสดงตัวอย่างการเชื่อมต่อระบบเครื่อข่ายบริเวณเฉพาะที่ (LAN)

4.2 MAN (Metropolitan Area Network) เครือข่ายบริเวณนครหลวง

         เป็นการนำระบบ LAN หลายๆ LAN ที่มีพื้นที่อยู่ใกล้เคียงกันอาจตั้งอยู่ ห่างไกลกันในช่วง 5 ถึง 50 กิโลเมตร มาเชื่อมต่อกัน มักจะเป็นบริษัทหรือ หน่วยงานขนาดใหญ่

                    

           ภาพแสดงตัวอย่างการเชื่อมต่อระบบเครื่อข่ายบริเวณนครหลวง (MAN)

4.3 WAN (Wide Area Network) เครือข่ายบริเวณกว้าง

             เป็นระบบเครือข่ายที่ติดตั้งใช้งานอยู่ในบริเวณกว้าง เช่น ระบบเครือข่ายที่ติดตั้งใช้งานทั่วโลก เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ที่อยู่ห่างไกลกันเข้าด้วยกัน อาจจะต้องเป็นการติดต่อสื่อสารกันในระดับประเทศ ข้ามทวีปหรือทั่วโลกก็ได้ในการเชื่อมการติดต่อนั้นจะต้องมีการต่อเข้ากับระบบสื่อสารขององค์การโทรศัพท์หรือการสื่อสารแห่งประเทศไทยเสียก่อน เพราะจะเป็นการส่งข้อมูลผ่านสายโทรศัพท์ในการติดต่อสื่อสารกันโดยปกติมีอัตราการส่งข้อมูลที่ต่ำและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาด การส่งข้อมูลอาจใช้อุปกรณ์ในการสื่อสาร เช่น โมเด็ม (Modem) มาช่วย
                                                  
       ภาพแสดงตัวอย่างการเชื่อมต่อระบบเครื่อข่ายบริเวณกว้าง (WAN)

               
                                ภาพแสดงเปรียบเทียบขนาดของ LAN  MAN  WAN

*อีก2ระบบเครือข่ายที่สำคัญ 

- PAN(Personal Area Network)  ระบบการติดต่อสื่อสารไร้สายส่วนบุคคล
          
            คือ "ระบบการติดต่อสื่อสารไร้สายส่วนบุคคล" ย่อมาจาก Personal Area Network หรือเรียกว่า BluetoothPersonal Area Network (PAN)คือเทคโนโลยีการเข้าถึงไร้สายในพื้นที่เฉพาะส่วนบุคคล โดยมีระยะทางไม่เกิน 1เมตร และมีอัตราการรับส่งข้อมูลความเร็วสูงมาก (สูงถึง 480 Mbps) ซึ่งเทคโนโลยีที่ใช้กันแพร หลาย

                       
- CAN (Campus Area Networks)  
         
          มีกฎเกณฑ์เหมือนแลนแต่มีขนาดใหญ่ หลากหลาย แคนทำให้สำนักงานของมหาวิทยาลัย หรือองค์กรต่างๆ สามารถเชื่อมต่อกันได้ เช่น ในมหาวิทยาลัยมีการเชื่อมต่อแผนกการเงินกับแผนกทะเบียนของมหาวิทยาลัย

·         ตัวอย่างอุปกรณ์เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่สำคัญ

บริดจ์ (Bridge)
          เป็นอุปกรณ์ที่มักจะใช้ในการเชื่อมต่อวงแลน (LAN Segments) เข้าด้วยกัน ทำให้สามารถขยายขอบเขตของ LAN ออกไปได้เรื่อยๆ โดยที่ประสิทธิภาพรวมของระบบ ไม่ลดลงมากนัก เนื่องจากการติดต่อของเครื่องที่อยู่ในเซกเมนต์เดียวกันจะไม่ถูกส่งผ่าน ไปรบกวนการจราจรของเซกเมนต์อื่น และเนื่องจากบริดจ์เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ในระดับ Data Link Layer จึงทำให้สามารถใช้ในการเชื่อมต่อเครือข่ายที่แตกต่างกันในระดับ Physical และ Data Link ได้ เช่น ระหว่าง Eternet กับ Token Ring เป็นต้น

เราเตอร์ (Router)
         เป็นอุปรณ์ที่ทำหน้าที่ในเลเยอร์ที่ 3 เราท์เตอร์จะอ่านที่อยู่ (Address) ของสถานีปลายทางที่ส่วนหัว (Header) ข้อแพ็กเก็ตข้อมูล เพื่อที่จะกำหนดและส่งแพ็กเก็ตต่อไป เราท์เตอร์จะมีตัวจัดเส้นทางในแพ็กเก็ต เรียกว่า เราติ้งเทเบิ์ล (Routing Table) หรือตารางจัดเส้นทางนอกจากนี้ยังส่งข้อมูลไปยังเครือข่ายที่ให้โพรโทคอลต่างกันได้ เช่น IP (Internet Protocol) , IPX (Internet Package Exchange) และ AppleTalk นอกจากนี้ยังเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่นได้ เช่น เครือข่ายอินเทอร์เน็ต

สวิตซ์ (Switch)
         คืออุปกรณ์เครือข่ายที่ทำหน้าที่ในเรเยอร์ที่ 2 และทำหน้าที่ส่งข้อมูลที่ได้รับมาจากพอร์ตหนึ่งไปยังพอร์ตเฉพาะที่เป็นปลายทางเท่านั้น และทำให้คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับพอร์ตที่เหลือส่งข้อมูลถึงกันในเวลาเดียวกัน ดังนั้น อัตราการรับส่งข้อมูลหรือแบนด์วิธจึงไม่ขึ้นอยู่กับคอมพิวเตอร์ ปัจจุบันนิยมเชื่อมต่อแบบนี้มากกว่าฮับเพราะลดปัญหาการชนการของข้อมูล

ฮับ (HUB)
        หรือ เรียก รีพีทเตอร์ (Repeater) คืออุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อกลุ่มคอมพิวเตอร์ ฮับ มีหน้าที่รับส่งเฟรมข้อมูลทุกเฟรมที่ได้รับจากพอร์ตใดพอร์ตหนึ่ง ไปยังพอร์ตที่เหลือ คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อเข้ากับฮับจะแชร์แบนด์วิธหรืออัตราข้อมูลของเครือข่าย เพราะฉะนั้นถ้ามีคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อมากจะทำให้อัตราการส่งข้อมูลลดลง

เซิร์ฟเวอร์ (Server)
          หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า เครื่องแม่ข่าย เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์หลักในเครือข่าย ที่ทำหน้าที่จัดเก็บและให้บริการไฟล์ข้อมูลและทรัพยากรอื่นๆ กับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ใน เครือข่าย โดยปกติคอมพิวเตอร์ที่นำมาใช้เป็นเซิร์ฟเวอร์มักจะเป็นเครื่องที่มีสมรรถนะสูง และ มีฮาร์ดดิกส์ความจำสูงกว่าคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ในเครือข่าย


5.รูปแบบการเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์

          การเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อใช้งานร่วมกันจะมีองค์ประกอบหลัก  2 ส่วน ด้วยกัน คือ ส่วนของฮาร์ดแวร์หรือส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพ  และส่วนของซอฟต์แวร์หรือส่วนการจัดการ



1 ฮาร์ดแวร์หรือส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพ

           หรืออุปกรณ์เครือข่าย  ได้แก่  สายนำสัญญาณ  แผ่นวงจรเครือข่าย  ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์  และอุปกรณ์อื่น ๆ  ที่เครือข่ายใช้ในการรับ-ส่งข้อมูล

เครือข่ายเชิงกายภาพ (Physical Networking) หรือ ฮาร์ดแวร์

             ส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพหรืออุปกรณ์ทางด้านฮาร์ดแวร์  ในส่วนนี้เราคงเข้าใจง่าย เนื่องจากเป็นส่วนที่สามารถมองเห็นได้ คือ ส่วนของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ อันได้แก่ สายนำสัญญาณ แผ่นวงจรเครือข่าย  (LAN Card)  ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์  อุปกรณ์  ฮับ  (Hub)  และสิ่งอื่นๆ  ที่ทำให้เครือข่ายทำงานสิ่งที่สำคัญเกี่ยวกับส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพทั้งหมดก็คือเรื่องของฮาร์ดแวร์

ลักษณะสถาปัตยกรรมเครือข่ายเชิงกายภาพ  (Physical  Topologies)
           สิ่งที่เข้าง่ายที่สุดของระบบเครือข่ายทางด้านกายภาพ  คือ  สายไฟฟ้าหรือสายเคเบิล       เราเรียกกันว่าสายโคแอกซ์   (coaxial cabies)   หรือสาย  RG  58  ซึ่งมีลักษณะคล้ายสายสัญญาณเคเบิลทีวีที่ใช้ตามบ้านทั่วไป

รูปแบบสถาปัตยกรรมเครือข่าย
             จำแนกตามลักษณะของการเชื่อมต่อได้ดังนี้

1.สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบบัส  (Bus Topology)
       เป็นเครือข่ายที่ง่าย โดยเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ ด้วยสายเคเบิลยาวต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ

2.สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดาว(Star Topology)
      มีอุปกรณ์ประเภท HubหรือSwitchเป็นศูนย์กลางหากเวลาที่มีสายเส้นใดหลุดหรือเสียจะไม่มีผล

ต่อการทำงานของระบบ

3.สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบวงแหวน  (Ring Topology)
     การต่อลักษณะนี้จะไม่มีจุดเริ่มต้นหรือจุดสุดท้าย การส่งข้อมูลจะวิ่งผ่านคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในรูปวงแหวน
    

4.สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบต้นไม้  (Tree Topology)
     คือการผสมผสานการเชื่อมต่อแบบBus+Star เข้าด้วยกัน แต่จะยากต่อการติดตั้งและเดินสาย 
  

5.สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบเมซ  (Mesh Topology)
      หรือแบบตาข่าย ใช้ในระบบเครือข่ายบริเวณกว้าง มีค่าใช้จ่ายมากกว่าระบบอื่นเพราะต้องใช้สายสื่อสารเป็นจำนวนมาก

6.สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบผสม  (Hybrid Topology)
     คือการนำเอาเครือข่ายหลายๆแบบมาผสมมาเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน พิจารณาตามความเหมาะสม