เครือข่ายคอมพิวเตอร์

1. เครือข่ายคอมพิวเตอร์

2. หัวข้อศึกษา • ชนิดของระบบเครือข่าย • ระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ • ระบบเครือข่ายระยะไกล • การประยุกต์ใช้งานของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ • ความรู้พื้นฐานของการสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ • การประมวลผลข้อมูลกับการสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ • แบบจำลองสำหรับอ้างอิงแบบ OSI • ช่องทางการสื่อสารข้อมูล • อุปกรณ์สื่อสารข้อมูล

3. 1. ความรู้พื้นฐานของการสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ • ชนิดของสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์ • วิธีในการสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ • ทิศทางของการสื่อสารขอมูล • การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมและแบบขนาน • ระบบเครือข่ายแบบเบสแบนด์และบรอดแบนด์

4. ความรู้พื้นฐานของการสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ความรู้พื้นฐานของการสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ • การสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ คือ การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างต้นทางและปลายทางโดยใช้อุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเชื่อมต่อกันอยู่ด้วยสื่อกลางชนิดใดชนิดหนึ่ง • ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือ ระบบการเชื่อมโยงระหว่างคอมพิวเตอร์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป เพื่อให้สามารถทำการสื่อสารแลกเปลี่ยนข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างกันได้นั่นเอง

5. 1.1 ชนิดของสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์ • สัญญาณแบบอนาล็อก (Analog) • เป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง ที่ทุกๆค่าที่เปลี่ยนแปลงไปของระดับสัญญาณจะมีความหมาย การส่งสัญญาณจะถูกรบกวนได้ง่ายกว่า เนื่องจากทุกค่านำมาใช้งานนั่นเอง ตัวอย่างเช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์ • สัญญาณแบบดิจิตอล (Digital) • เป็นสัญญาณที่ประกอบไปด้วยระดับสัญญาณเพียง 2 ค่า คือ สัญญาณระดับสูงสุดและสัญญาณระดับต่ำสุด เพื่อนำมาตีความหมายเป็น on/off หรือ 1/0 เท่านั้น ตัวอย่างเช่น สัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการทำงานและติดต่อสื่อสารกัน

6. รูปแสดงตัวอย่างสัญญาณอนาล็อกและดิจิตอลรูปแสดงตัวอย่างสัญญาณอนาล็อกและดิจิตอล • เราสามารถใช้เครื่องมือในการแปลงระหว่างสัญญาณทั้งสองแบบได้ • แปลงจาก digital ไปเป็น analog เรียกว่า Modulation เช่น Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM) • แปลงจาก analog ไปเป็น digital เรียกว่า Demodulation • ตัวอย่างเครื่องมือที่ใช้แปลงสัญญาณคือ MODEM (Modulation DEModulation)

7. 1.2 วิธีในการสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ • การสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ทางเครือข่าย อาจจะแบ่งได้ 2 วิธีคือ 1. การสื่อสารแบบไม่ประสานจังหวะ (Asynchronous transmission) - สื่อสารแบบระบุจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด 2. การสื่อสารแบบประสานจังหวะ (Synchronous transmission) - ส่งทีละกลุ่มข้อมูล, เฟรม (Frame), แพคเกต(Packets)

8. 1.3 ทิศทางของการสื่อสารข้อมูล • สามารถแบ่งทิศทางการสื่อสารข้อมูลได้เป็น 3 แบบคือ • แบบทิศทางเดียว (Simplex), • ข้อมูลจะถูกส่งไปเพียงทิศทางเดียวไม่สามารถส่งข้อมูลย้อนกลับได้ เช่น ระบบวิทยุ, โทรทัศน์ • แบบกึ่งสองทิศทาง(Half Duplex) • ข้อมูลสามารถส่งสลับที่กันได้ทั้ง 2 ทิศทางโดยผลัดกันส่งครั้งละทิศทาง เช่น วิทยุสื่อสารแบบผลัดกันพูด • แบบสองทิศทาง(Full Duplex) • ข้อมูลสามารถส่งพร้อมๆกันได้ทั้งสองทิศทางอย่างอิสระ เช่น โทรศัพท์

9. รูปแสดงทิศทางของการสื่อสารข้อมูลรูปแสดงทิศทางของการสื่อสารข้อมูล สองทิศทางสลับกัน สองทิศทาง พร้อมกัน

10. 1.4 การสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมและแบบขนาน • การสื่อสารแบบอนุกรม (Serial Communication) • เป็นการส่งข้อมูลทีละบิตต่อครั้ง ผ่านช่องทางการสื่อสาร • การสื่อสารแบบขนาน (Parallel Communication ) • เป็นส่งข้อมูลเป็นชุดของบิตพร้อมๆกันในแต่ละครั้ง • การส่งข้อมูลแบบขนานสามารถทำได้เร็วกว่า แต่ก็จะเสียค่าใช้จ่ายสูงกว่าเช่นกัน เนื่องจากสายที่ใช้ก็จะต้องมีช่องสัญญาณจำนวนมาก

11. รูปแสดงการสื่อสารแบบอนุกรมและแบบขนานรูปแสดงการสื่อสารแบบอนุกรมและแบบขนาน

12. 1.5 ระบบเครือข่ายเบสแบนด์และบรอดแบนด์ • ระบบเครือข่ายแบบเบสแบนด์ (Baseband) • เป็นการสื่อสารที่สามารถส่งผ่านสัญญาณได้เพียงหนึ่งสัญญาณในเวลาขณะใดขณะหนึ่ง นั่นคือ อุปกรณ์ที่ใช้งานสายสัญญาณในขณะนั้นจะครอบครองช่องสัญญาณทั้งหมดโดยอุปกรณ์อื่นไม่สามารถร่วมใช้งานได้เลย • ตัวอย่างเช่น โทรศัพท์,การสื่อสารของคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์อื่นๆ(เครื่องพิมพ์ จอภาพ) • ระบบเครือข่ายแบบบรอดแบนด์ (Broadband) • การส่งผ่านสัญญาณสามารถมีได้หลายช่องสัญญาณได้พร้อมๆกัน โดยใช้วิธีการแบ่งช่องความถี่ออกจากกัน ผู้รับสามารถเลือกช่องความถี่ที่ต้องการได้ • ตัวอย่างเช่น ระบบเครือข่าย Cable TV

13. 2. การประมวลผลข้อมูลกับการสื่อสารข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ • ระบบการประมวลผลข้อมูลที่ศูนย์กลาง(Centralized Processing) • การประมวลผลข้อมูลทั้งหมดจะเกิดขึ้นที่เครื่องหลักเพียงเครื่องเดียว • การประมวลผลทางไกล(Teleprocessing) • ระบบการประมวลผลข้อมูลไคลเอนต์-เซิร์ฟเวอร์ • แบ่งการประมวลผลมาทำงานที่ เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล(PC) • PC ติดต่อและรับข้อมูลจาก Server มาแสดงผล • ระบบการประมวลผลข้อมูลแบบกระจาย • มีกระจายภาระการประมวลผลไปยังเครื่องต่างๆที่เชื่อมต่อกันอยู่เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ และนำผลลัพธ์ที่ได้มารวมกัน ซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม

14. รูปแสดงระบบการประมวลผลที่ศูนย์กลางรูปแสดงระบบการประมวลผลที่ศูนย์กลาง Host Terminals

15. Server Clients รูปแสดงการประมวลผลแบบ Client - server

16. รูปแสดงการประมวลผลแบบกระจายรูปแสดงการประมวลผลแบบกระจาย Server Clients

17. 3. แบบจำลองสำหรับอ้างอิงแบบ OSI • แบบจำลองสำหรับอ้างอิง OSI (Open systems Interconnection Reference Model) • อธิบายโครงสร้างสถาปัตยกรรมเครือข่ายในอุดมคติ จะเป็นระบบเครือข่ายแบบเปิดและอุปกรณ์ทางเครือข่ายจะสามารถติดต่อกันได้โดยไม่ขึ้นกับว่าเป็นของผู้ขายรายใด • กำหนดโดยองค์กร ISO (International Standard Organization)

18. OSI แบ่งการทำงานของระบบเครือข่ายออกเป็น 7 ชั้น • Application • Presentation • Session • Transport • Network • Data link • Physical • Application • Presentation • Session • Transport • Network • Data link • Physical การส่งข้อมูลติดต่อสื่อสาร

19. 4. ช่องทางการสื่อสารข้อมูล (Data transmission Channels) • ช่องทาง หรือ สื่อกลาง(Media)ในการส่งผ่านข้อมูล ซึ่งแต่ละแบบก็มีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป สิ่งที่ต้องคำนึงในการเลือกช่องทางที่ต้องการคือ • อัตราเร็วในการส่งผ่านข้อมูล (Transmission Rate) • ระยะทาง (Distance) • ค่าใช้จ่าย(Cost) • ความสะดวกในการติดตั้ง (Ease of Installation) • ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม (Resistance to Environmental condition) • การใช้งานจริงอาจใช้ได้มากกว่าหนึ่งช่องทางพร้อมๆกัน ขึ้นกับความเหมาะสม

20. รูปแบบของระบบช่องทางการสื่อสารข้อมูลรูปแบบของระบบช่องทางการสื่อสารข้อมูล • 4.1 ระบบแบบเดินสายเคเบิล • 4.2 ระบบไมโครเวฟ • 4.3 ระบบดาวเทียม • 4.4 ระบบอื่นๆ

21. 4.1 ระบบแบบเดินสายเคเบิล • จะรวมถึงสื่อกลางที่เป็นสายทั้งหมด • สายเคเบิลสำหรับการติดต่อระยะไกล โดยทั่วไปก็คือ ระบบสายโทรศัพท์แบบดั้งเดิม (POTS – Plain Old Telephone Service) • สายสัญญาณที่มีใช้ในปัจจุบัน จะมีชนิดต่างๆตามลักษณะเครือข่ายและความต้องการในการใช้งาน ดังนี้ • UTP,STP • Coaxial Cable • Fiber Optic

22. สายคู่เกลียวแบบมีชีลต์และไม่มีชีลต์ (Shielded and Unshielded Twisted-Pair Cable) • เป็นสายที่มีราคาถูกที่สุด • ปกติแล้ว สายคู่บิดเกลียวจะหมายถึง สายคู่บิดเกลียวแบบไม่มีชิลต์(UTP) ซึ่งใช้ในการเดินสายโทรศัพท์และใช้ในระบบเครือข่ายระยะใกล้ • สายคู่บิดเกลียวแบบมีชิลต์(STP) จะมีฉนวนโลหะหุ้ม ป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีขึ้น • สายเกลียวคู่หนึ่งคู่จะแทนช่องทางสื่อสาร(channel) ได้หนึ่งช่องทาง • การใช้งานจริงอาจจะรวมสายจำนวนหลายร้อยคู่เข้าด้วยกันเป็นสายใหญ่เพื่อให้สามารถใช้งานได้พร้อมๆกัน ตัวอย่างเช่น ระบบสายโทรศัพท์

23. สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) • สามารถส่งข้อมูลไกลกว่าสายแบบคู่บิดเกลียวแต่มีข้อเสียคือ ราคาสูงกว่า • สายโคแอกสามารถส่งข้อมูลได้ทั้งแบบเบสแบนด์และบรอดแบนด์ • พบมากในการใช้งานของเคเบิลทีวี • ปัจจุบันการใช้งานสายโคแอกกับระบบคอมพิวเตอร์เริ่มลดลง เนื่องจากการพัฒนาของสาย UTP ที่สามารถส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วที่สูงขึ้นเรื่อยๆ • สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic Cable) • สายใยแก้วนำแสง จะประกอบไปด้วยใยแก้วหรือพลาสติกอยู่ตรงกลางสายและใช้ใยแก้วอีกชนิดเป็นตัวหุ้ม และหุ้มด้วยฉนวนในชั้นนอกสุด • มีแบนด์วิธที่กว้างมาก ทำให้สามารถส่งข้อมูลปริมาณมากได้ด้วยความเร็วสูง • สามารถส่งได้ระยะไกล, ปลอดจากการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า • ข้อเสียคือ ติดตั้งและบำรุงรักษายาก รวมทั้งมีราคาแพงที่สุด

24. เปรียบเทียบการใช้งานสายเคเบิลเปรียบเทียบการใช้งานสายเคเบิล

25. 4.2 ระบบไมโครเวฟ (Microwave system) • ระบบไมโครเวฟ ใช้วิธีส่งสัญญาณที่มีความถี่สูงกว่าคลื่นวิทยุเป็นทอดๆ จากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง • บ่อยครั้งเรียกว่าสัญญาณแบบ เส้นสายตา (Line of sight) เนื่องจากสัญญาณที่ส่งจะไปได้ไม่ไกลกว่าเส้นขอบฟ้าของโลก เพราะสัญญาณเดินทางเป็นเส้นตรง • ดังนั้นสถานีจะต้องพยายามอยู่ในที่ๆสูงเพื่อช่วยให้ส่งสัญญาณได้ไกลขึ้น • ข้อดี ระบบไมโครเวฟราคาถูก ติดตั้งง่าย และมีอัตราการส่งข้อมูลสูง • ข้อเสีย สัญญาณอาจถูกรบกวนได้จากอุณหภูมิ พายุหรือฝน

26. 4.3 ระบบดาวเทียม • ทำงานคล้ายระบบไมโครเวฟในส่วนของการใช้หลักการยิงสัญญาณจากแต่ละสถานีไปยังจุดหมายที่ต้องการ • แต่ใช้ดาวเทียมในการยิงสัญญาณไปยังจุดหมายที่ต้องการ • สัญญาณเชื่อมต่อขาขึ้น (Up-link) • สัญญาณเชื่อมต่อขาลง (Down-link) • ข้อดี :ใช้ดาวเทียมมีพิกัดแน่นอนเพียง 3 ดวงสามารถส่งไปได้ทุกจุดบนโลก • ข้อเสีย : ระบบดาวเทียมถูกรบกวนได้จากสภาพอากาศ ฝน หรือพายุ,ตำแหน่งของการโคจร,เวลาหน่วง(Delay Time)

27. 4.4 ระบบอื่นๆ • ระบบอินฟราเรด (Infrared) • เป็นระบบเดียวกับ Remote Control ของเครื่องรับโทรทัศน์ • ข้อจำกัดคือ ระยะทางรับส่งข้อมูลไม่ไกล, ห้ามมีสิ่งกีดขวาง • ระบบวิทยุ (Radio) • ใช้คลื่นวิทยุในการส่งผ่านข้อมูล • มีปัญหากับการขออนุญาตใช้คลื่นความถี่ ซึ่งแต่ละประเทศมีข้อจำกัดเข้มงวดแตกต่างกันไป • ระบบสเปคตรัมแถบกว้าง (Spread Spectrum) • เป็นระบบคลื่นวิทยุที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน • สามารถรับส่งสัญญาณได้ความเร็วสูงถึง 10 Mbps

28. บลูทูธ (Bluetooth) • เทคโนโลยีสื่อสารไร้สาย • ใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz เป็นสื่อในการรับส่งข้อมูล • ความเร็วประมาณ 1 Mbps, มีการเข้ารหัสข้อมูลป้องกันการดักฟังสัญญาณ • พัฒนาโดย Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) • ปัจจุบันได้นำใช้กับอุปกรณ์แบบพกพา คือ PDA และโทรศัพท์เคลื่อนที่ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องจัดตัวอุปกรณ์ให้พอร์ตรงกันเหมือนระบบอินฟราเรด

29. 5. อุปกรณ์สื่อสารข้อมูล (Data Communication Equipment) • ในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้าเป็นเครือข่าย จะต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์และสื่อกลางแบบต่างๆ เข้าด้วยกัน ซึ่งอาจจะต้องใช้อุปกรณ์พิเศษที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูล ซึ่งแบ่งได้เป็น • อุปกรณ์รวมสัญญาณ • อุปกรณ์เชื่อมต่อเครือข่าย

30. 5.1 อุปกรณ์รวมสัญญาณ • มัลติเพล็กเซอร์ (Multiplexer) • นิยมเรียกว่า มักซ์ (Mux) • ทำหน้าที่ในการรวมข้อมูล และแยกข้อมูล • คอนเซนเตรเตอร์ (Concentrator) • นิยมเรียกว่า คอนเซน, เป็นมัลติเพล็กเซอร์ • ความสามารถสูงกว่า มักซ์ คือ อาจจะสามารถเก็บข้อมูลที่ส่งต่อ, อาจจะมีการบีบอัดข้อมูล • ฮับ (Hub) • LAN Connector • ฟรอนต์เอนต์โปรเซสเซอร์ (Front-end Processor) • คล้ายคลึงกับ คอนเซนเตรเตอร์ แต่ใช้กับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่

31. 5.2 อุปกรณ์เชื่อมต่อเครือข่าย • เครื่องทวนซ้ำสัญญาณ (Repeater) • บริดจ์ (Bridge) • เราท์เตอร์ (Router) • สวิตซ์ (Switch) • เกทเวย์ (Gateway) • เชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายที่แตกต่างกัน

32. 6. ชนิดของระบบเครือข่าย • ระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ (LAN) • Local Area Network , ระยะใกล้ • ระบบเครือข่ายระยะไกล (WAN) • Wide Area Network, เป็นเครือข่ายที่ประกอบไปด้วยเครือข่าย LAN ตั้งแต่ 2 วงขึ้นไป

33. 7. ระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ (LAN) • เครือข่ายส่วนตัว (Private Network) • แบ่งอุปกรณ์การใช้งาน เช่น Printer, CD-Rom • การติดต่อกัน • ลดค่าใช้จ่ายขององค์กร • ชนิดของการเชื่อมต่อเครือข่าย LAN • เครือข่ายแบบพึ่งพิงเครื่องบริการ (Server-based networking) • เครือข่ายแบบเท่าเทียม (Peer-to-Peer networking)

34. เปรียบเทียบการเชื่อมต่อ Server based กับ Peer-to-Peer

35. ส่วนประกอบพื้นฐานองระบบ LAN • Network Operating System (NOS) • ควบคุมการทำงานของเครือข่าย • เครื่องบริการและสถานี (Server and Workstation) • แผงวงจรเชื่อมต่อ (Network Interface Card - NIC) • ระบบการเดินสาย (Cabling System) • UTP/STP, Coaxial, Fiber Optic • ทรัพยากรละอุปกรณ์ที่ใช้งานร่วมกัน (Shared Resource and Peripherals) • เช่น Hard disk, Printer ของ Server

36. โครงสร้างของระบบเครือข่าย (Network Topology) แบบ LAN • โครงสร้างแบบดาว (Star Topology) • โครงสร้างแบบบัส (Bus Topology) • โครงสร้างแบบวงแหวน (Ring Topology)

37. เปรียบเทียบโครงสร้างเครือข่ายเปรียบเทียบโครงสร้างเครือข่าย

38. วิธีควบคุมการใช้งานสื่อกลาง(Media Access Control) • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) • Token Ring Passing • ใช้ หลักการ Token • Token ว่าง, ส่งข้อมูลให้ Token , วนส่งให้เครื่องในเครือข่าย • พบมากในโครงสร้างแบบบัส (Token Bus) และแบบวงแหวน (Token Ring)

39. มาตรฐานระบบเครือข่ายแบบ LAN ชนิดต่างๆ • IEEE 802.3 และ Ethernet • IEEE 802.4 และ Token Bus • IEEE 802.5 และ Token Ring • FDDI (Fiber Distributed Data Interface) • IEEE 802.11 และ Wireless Local Area Network (WLAN) • Home RF (Home Radio Frequency)

40. 8. ระบบเครือข่ายระยะไกล (WAN) • เครือข่ายส่วนตัว (Private Network) • เครือข่ายสาธารณะ (Public Data Network)

41. เครือข่ายแบบสลับวงจร (Circuit – Switching Network) • เชื่อมต่อสองจุด • เชื่อมต่อตลอดเวลา • เช่น โทรศัพท์ , ISDN ข้อดี คือ มีอัตราเร็วในการสื่อสารคงที่ตลอดเวลา เนื่องจากไม่ต้องแบ่งช่องทางกับผู้อื่น ข้อด้อย คือ ต้องมีการเชื่อมต่อดันทุกๆจุด

42. เครือข่ายแบบสลับแพคเกต (Packet Switching Data network) • ทำงานโดยการแบ่งข้อมูลที่ต้อการส่งระหว่างจุดสองจุดออกเป็นชิ้นข้อมูล (Packet) เล็กๆ เพื่อทำการส่งข้อมูลไปยังจุดหมายที่ต้องการ • ทำการรวมแต่ละแพคเกตกลับคืนเมื่อถึงจุดหมายแล้ว

43. ISDN • Intergrated Services Digital Networks (ISDN) • เป็นระบบเครือข่ายแบบดิจิตอล ดังนั้นไม่จำเป็นต้องแปลงระหว่างสัญญาณอนาลอกและดิจิตอลด้วยโมเด็มอีก • ISDN มีความเร็วประมาณ 64 Kbps (Kilobit per second)

44. DSL • Digital Subscriber Lines (DSL) • รับส่งข้อมูลด้วยความเร็วระดับเมกะบิตผ่านสายโทรศัพท์ธรรมดา • บริการ DSL ที่พบมากคือ บริการแบบ ADSL ซึ่งจะมีความเร็วในการรับส่งไม่เท่ากัน (Asymmetric) • Downstream rate 1.5 – 8.4 Mbps • Upstream rate 1.6-640 Kbps

45. ATM • Asynchronous Transfer Mode • ความเร็วอยู่ระหว่าง 25 ถึง 155 Mbps

46. 9.การประยุกต์ใช้งานระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์9.การประยุกต์ใช้งานระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ • กระดานข่าว • จดหมายและจดหมายเสียงทางอิเล็กทรอนิกส์ • การประชุมระยะไกลทางอิเล็กทรอนิกส์ • บริการสารสนเทศทางอิเล็กทรอนิกส์ • การแลกเปลี่ยนข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ • การโอนเงินทางอิเล็กทรอนิกส์ • การสั่งซื้อสินค้าทางอิเล็กทรอนิกส์