Pâtissier x Palitaa: คอมพิวเตอร์ และระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ระบบการสื่อสารและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ระบบเครือข่าย (Network System) หมายถึง การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไปเข้าด้วยกัน เช่น การเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ภายในห้องเรียน ภายในองค์กร ระหว่าง อาคาร ระหว่างเมืองต่าง ๆ ตลอดไปจนถึงการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ทั่วทั้งโลกที่เรียกว่า "อินเทอร์เน็ต" (Internet)การติดต่อสื่อสารข้อมูลในปัจจุบันมีรากฐานมาจากความพยายามในการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันโดยอาศัยระบบการสื่อสาร ต่อมาเมื่อมีการใช้คอมพิวเตอร์มากขึ้นความต้องการในการติดต่อระหว่างคอมพิวเตอร์หลายเครื่องในเวลาเดียวกัน เรียกว่า ระบบเครือข่าย (Network System)

ประโยชน์ของการสื่อสารข้อมูล

1. จัดเก็บข้อมูลได้ง่ายและสื่อสารได้รวดเร็ว
2. ความถูกต้องของข้อมูล
3. ความเร็วของการทำงาน
4. ประหยัดต้นทุน

มาตรฐานสำหรับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

การทำงานในสำนักงานจำเป็นต้องมีการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกัน โต๊ะทำงานแต่ละตัวจะเป็นเสมือนจุดหนึ่งของการประมวลผล การวิเคราะห์ การแยกแยะข้อมูลและส่งให้โต๊ะอื่นๆ หรือหน่วยอื่น ๆ ต่อไป การเชื่อมโยงเครือข่ายทำให้เกิดเป็นระบบแห่งการประมวลผล หรือทำให้คอมพิวเตอร์หลาย ๆ ระบบเชื่อมเข้าด้วยกัน ระบบสำนักงานอัตโนมัติจึงเป็นเรื่องของการประมวลผลในจุดต่าง ๆ แล้วส่งข้อมูลถึงกันผ่านทางเครือข่ายคอมพิวเตอร์
เหตุผลของการเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์เข้าหากัน เนื่องจากราคาของคอมพิวเตอร์ถูกลงและมีความต้องการเพิ่มขีดความสามารถของระบบโดยรวม เพราะอุปกรณ์คอมพิวเตอร์เพียงอย่างเดียวก็ทำงานได้ในตัวเองอย่างหนึ่ง แต่เมื่อรวมกันจะทำงานได้เพิ่มขึ้นและสามารถใช้ทรัพยากรร่วมกันและแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้
การส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่าย จำเป็นต้องมีมาตรฐานกลางที่ทำให้คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างรุ่น ต่างยี่ห้อ ทุกเครื่องหรือทุกระบบสามารถเชื่อมโยงกันได้ ในระบบเครือข่าย จะมีการดำเนินพื้นฐานต่าง ๆ กัน เช่น การรับส่งข้อมูล การเข้าใช้งานเครือข่าย การพิมพ์งานโดยใช้อุปกรณ์ของเครือข่าย เป็นต้น
องค์กรว่าด้วยเรื่องมาตรฐานระหว่างประเทศ จึงได้กำหนด มาตรฐานการจัดระบบการเชื่อมต่อสื่อสารเปิด (Open Systems Interconnection : OSI) ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ใช้ในการรับส่งข้อมูลระหว่าง 2 ปลายทางใด ๆ บนเครือข่ายระบบสื่อสาร มีการแบ่งออกเป็นระดับ (Layer) ได้ 7 ระดับ โดยแต่ละระดับจะมีการกำหนดมาตรฐานในการติดต่อเป็นของตัวเอง และระดับหนึ่งจะติดต่อกับระดัที่เท่ากันของอีกปลายหนึ่ง ระดับที่สูงกว่าจะสั่งงานและรับข้อมูลที่ประมวลผลแล้วจากระดับที่ต่ำกว่า โดยไม่จำเป็นต้องทราบรายละเอียดของระดับที่ต่ำกว่า
การสื่อสารในระดับต่าง ๆ จะอาศัยการควบคุมเพื่อให้ระบบการทำงานนั้นเป็นไปอย่างถูกต้องมีมาตรฐานโดยการสื่อสารข้อมูลแบบแพ็กเก็ต จะเกี่ยวพันกับ 3 ระดับล่าง ซึ่งได้แก่

1. ระดับฟิสิคัล (Physical Layer) เป็นระดับที่เกี่ยวข้องกับการรับข้อมูลเป็นบิต ซึ่งเกี่ยวข้องกับระดับแรงดันไฟฟ้าช่วงความถี่ คาบเวลา
2. ระดับดาต้าลิงค์ (Data Link Layer) เป็นระดับที่ทำการแปลงการรับส่งข้อมูล ที่มีความไม่แน่นอนให้แน่นอนขึ้น โดยการจัดรูปแบบข้อมูลเป็นบล็อก เช่น เฟรม (Frame) พร้อมทั้งมีการตรวจสอบข้อผิดพลาด
3. ระดับเนตเวอร์ค (Network Layer) ทำการส่งข้อมูลเป็นแพ็กเก็ตเข้าไปในเนตเวอร์ค แพ็กเก็ตก็อาจเดินทางไปอย่างอิสระ โดยมีการจ่าหน้าแอดเดรสของผู้รับและผู้ส่งวิธีนี้เรียกว่าDatagrame

ปัจจุบันมีผู้ใช้อินเทอร์เน็ตจำนวนมากทั่วโลก แต่ละคนก็ใช้คอมพิวเตอร์ต่างแบบต่างรุ่นกัน ดังนั้นการสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์จะต้องอาศัยภาษากลางที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้ากันกันได้ ซึ่งภาษากลางนี้มีชื่อทางเทคนิคว่า "โปรโตคอล" (Protocol) สำหรับโปรโตคอลมาตรฐานที่ใช้ใน การสื่อสารบนอินเทอร์เน็ตมีชื่อเรียกว่าTCP/IPซึ่งได้แพร่หลายไปทั่วโลกพร้อมๆ กับเครือข่าย อินเทอร์เน็ต และเป็นโปรโตคอลที่กำลังได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบัน
การทำงานของโปรโตคอล TCP/IP จะแบ่งข้อมูลที่เครื่องคอมพิวเตอร์ส่งไปยังเครื่องอื่นไปส่วนย่อยๆ(เรียกว่า แพ็คเก็ต : packet) และส่งไปตามเครือข่ายอินเตอร์เน็ต โดยการกระจายแพ็กเก็ตเหล่านั้นไปหลายทาง โดยในแต่ละเส้นทางจะไปรวมกันที่จุดปลายทาง และถูกนำมารวมกันเป็นข้อมูลที่สมบูรณ์อีกครั้งหนึ่ง
รูปแบบการทำงานของโปรโตคอล TCP/IP ที่มีการแบ่งข้อมูลและจัดส่งเป็นส่วนย่อย จะสามารถช่วยป้องกันความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในการติดต่อสื่อสารได้ เพราะถ้าข้อมูลเกิด สูญหายก็จะเกิดเป็นเพียงบางส่วนเท่านั้นมิใช่หายไปทั้งหมด ซึ่งคอมพิวเตอร์ปลายทางสามารถ ตรวจหาข้อมูลที่สูญหายไปได้ และติดต่อให้คอมพิวเตอร์ต้นทางส่งเพียงเฉพาะข้อมูลที่หายไปมาใหม่อีกครั้งได้
โปรโตคอล TCP/IP ถูกคิดค้นโดยรัฐบาลสหรัฐและถูกนำมาใช้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เพี่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้ เช่น ในกรณีที่ศูนย์คอมพิวเตอร์ใหญ่ในรัฐใดรัฐหนึ่งถูกโจมตีจนได้รับความเสียหาย เครือข่ายคอมพิวเตอร์ส่วนที่เหลือก็ยังสามารถติดต่อถึงกันได้อยู่ เพราะข้อมูลจะถูกโอนย้ายไปตามเส้นทางอื่นในเครือข่ายแทน

ความหมายของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Network) คือกลุ่มของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ถูกนำมาเชื่อมต่อกันผ่านอุปกรณ์ด้านการสื่อสารหรือสื่ออื่นใด ทำให้ผู้ใช้ในระบบเครือข่ายสามารถติดต่อสื่อสารแลกเปลี่ยนและใช้ อุปกรณ์ต่าง ๆ ของเครือข่ายร่วมกันได้
การที่เครือข่ายคอมพิวเตอร์มีบทบาท และความสำคัญเพิ่มขึ้นเพราะไมโครคอมพิวเตอร์ได้รับการใช้งาอย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของระบบให้สูงขึ้นเพิ่มการใช้งานด้านต่าง ๆ และลดต้นทุนระบบโดยรวมลง เครือข่ายมีตั้งแต่ขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกันด้วยคอมพิวเตอร์ เพียงสองสามเครื่องเพื่อใช้งานในบ้าน หรือในบริษัทเล็กๆ ไปจนถึงเครือข่ายระดับโลกที่ครอบคลุมไปเกือบทุกประเทศ เครือข่ายสามารถเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เป็นจำนวนมากทั่วโลกเข้าด้วยกันเราเรียกว่า เครือข่ายอินเทอร์เน็ต

โครงสร้างของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1. เครือข่ายเฉพาะที่ (Local Area Network :LAN)
2. เครือข่ายเมือง (Metropolitan Area Network :MAN)
3. เครือข่ายบริเวณกว้าง ( Wide Area Network :WAN )

การต่อเชื่อมเครือข่ายคอมพิวเตอร์ระยะใกล้

หากต้องการที่จะนำเอาเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลมาต่อเป็นระบบ โดยใช้ขีดความสามารถเดิมที่มีอยู่ สามารถทำได้ด้วยวิธีการง่าย ๆ ดังนี้

1. การเชื่อมต่อผ่านช่องทาง Com1, Com2 และ LPT เป็นวิธีที่นำคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ต่อผ่านช่องทาง COM1 หรือ COM2 เพื่อการเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่างกัน
2. การเชื่อมต่อเข้ากับบัฟเฟอร์เครื่องพิมพ์ เป็นการแบ่งกันใช้เครื่องพิมพ์เพื่อให้การใช้ทรัพยากรเครื่องพิมพ์ (Printer) เกิดประโยชน์มากขึ้น
3. การเชื่อมต่อโดยใช้ระบบสลับสายข้อมูล เป็นวิธีการต่อขยายระบบแบบง่าย ๆ ที่ใช้มือช่วยระบบสลับสายข้อมูลทำหน้าที่เหมือนชุมสายโทรศัพท์
4. การเชื่อมต่อผ่านระบบผู้ใช้หลายคนหลายช่องทาง ระบบผู้ใช้หลายคนขนาดเล็ก ที่อยู่บนไมโครคอมพิวเตอร์มีหลายระบบ เช่น ระบบยูนิกซ์ ระบบลีนุกซ์ ระบบดังกล่าวสามารถเชื่อมขยายเข้ากับสถานีย่อได้มาก เป็นระบบที่ใช้งานร่วมกันได้ในราคาประหยัด

โครงสร้างระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Network Topology)

เครือข่ายแบบบัส (Bus Network) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ ด้วยสายเคเบิลยาวต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ โดยจะมีคอนเน็กเตอร์เป็นตัวเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เข้ากับสายเคเบิล ในการส่งข้อมูลจะมีคอมพิวเตอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลได้ในช่วงเวลาหนึ่งๆ

เครือข่ายแบบดาว (Star Network) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ เข้ากับอุปกรณ์ที่เป็นจุดศูนย์กลางของเครือข่ายโดยการนำสถานีต่าง ๆ มาต่อร่วมกันกับหน่วยสลับสายกลาง การติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีจะกระทำได้ด้วยการติดต่อผ่านทางวงจรของหน่วยสลับสายกลาง การทำงานของหน่วยสลับสายกลาง จึงเป็นศูนย์กลางของการติดต่อ วงจรเชื่อมโยงระหว่างสถานี ต่าง ๆ ที่ต้องการติดต่อกัน

เครือข่ายแบบวงแหวน (Ring Network) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อ คอมพิวเตอร์ด้วยสายคเบิลยาวเส้นเดียวในลักษณะวงแหวน การรับส่งข้อมูลในเครือข่ายวงแหวน จะใช้ทิศทางเดียวเท่านั้น เมื่อคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งส่งข้อมูลมันก็จะส่งไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องถัดไป ถ้าข้อมูลที่รับมาไม่ตรงตามที่คอมพิวเตอร์เครื่องต้นทางระบุ ก็จะส่งผ่านไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องถัดไปซึ่งจะเป็นขั้นตอน อย่างนี้ไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะถึงคอมพิวเตอร์ปลายทางที่ถูกระบุตามที่อยู่จากเครื่องต้นทาง

เครือข่ายแบบต้นไม้ (Tree Network) เป็นเครือข่ายที่มีผสมผสานโครงสร้างเครือข่ายแบบต่างๆเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่ การจัดส่งข้อมูลสามารถส่งไปถึงได้ทุกสถานี การสื่อสารข้อมูลจะผ่านตัวกลางไปยังสถานีอื่น ๆ ได้ทั้งหมด เพราะทุกสถานีจะอยู่บนทางเชื่อม รับส่งข้อมูลเดียวกัน

องค์ประกอบของเครือข่าย ประกอบด้วย

- ฮาร์ดแวร์ (Hardware)
- คอมพิวเตอร์ (Client Computer)
- เซอร์เวอร์ (Server)
- ฮับ (Hub)
- บริดจ์ (Bridge)
- เราท์เตอร์ (Router)
- เกตเวย์ (Gateway)
- โมเด็ม (Modem)
- เน็ตเวอร์คการ์ด (Network Card)
- ซอฟต์แวร์ (Software)
- ระบบปฏิบัติการของระบบเครือข่าย (Network Operating Systems)
- แอพพลิเคชั่นของเครือข่าย (Network Application Systems)
- ตัวนำข้อมูล (Media Transmission)

สายส่งข้อมูล หรือ Cable เป็นอุปกรณ์อย่างหนึ่งในระบบ Network ที่ใช้เป็นทางเดินของข้อมูลระหว่าง Workstation กับ Server มีลักษณะคล้ายสายไฟหรือสายโทรศัพท์แล้วแต่ชนิด ของ Cable แต่การเลือกใช้ Cable นั้นควรคำนึงถึงความปลอดภัย (Safety) และคลื่นรบกวน (Interference) เป็นสำคัญ สายส่งข้อมูลที่ดีไม่ควรเป็น ตัวนำไฟ เมื่อเกิดอัคคีภัยขึ้น และสามารถ ป้องกันคลื่นรบกวนจากอำนาจแม่เหล็ก และคลื่นวิทยุได้ ลักษณะของสายส่งข้อมูล แบ่งได้ดังนี้

cable

สาย Coaxial Cable หรือ สาย Coax นอกจากใช้ในระบบ Network แล้วยังสามารถ นำไปใช้กับระบบTV และ Mainframe ได้ด้วย สาย Coax นั้นเป็นสายที่ประกอบไปด้วยแกนของ ทองแดงหุ้มด้วยฉนวน และสายดิน (ลักษณะเป็นฝอย) หุ้มด้วยฉนวนบางอีกชั้นหนึ่ง ในปัจจุบันได้เปลี่ยนจากลวดทองแดงมาเป็นลวดเงินที่พันกันหลาย ๆ เส้นแทน ทั้งนี้เพื่อป้องกันการรบกวน ที่เรียกว่า "Cross Talk" ซึ่งเป็นการรบกวนที่เกิดจากสายสัญญาณข้างเคียง
สาย Twisted Pair Cable เป็นสายส่งสัญญาณที่ประกอบไปด้วยสายทองแดง 2 เส้น ขึ้นไปบิดกันเป็นเกลียว (Twist) แล้วหุ้มด้วยฉนวน โดยแบ่งเป็น 2 แบบคือ แบบมี Shield และ แบบไม่มี Shield จะมีฉนวนในการป้องกันสัญญาณรบกวน หรือระบบป้องกันสัญญาณรบกวน โดยเรียกสาย Cable ทั้งสองนี้ว่า "Shielded Twisted Pair (STP)" และ "Unshielded Twisted Pair (UTP)"
สาย Shielded Twisted Pair (STP) หรือที่เรียกว่า "สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน" เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกที่หนาอีกชั้นหนึ่ง เพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า

coax cable

สาย Unshielded Twisted Pair (UTP) หรือที่เรียกว่า "สายคู่บิดเกลียว ชนิดไม่หุ้มฉนวน"
เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกที่บางอีกชั้น ทำให้สะดวก ในการโค้งงอ สาย UTP เป็นสายที่มีราคาถูกและ หาง่าย แต่ป้องกันสัญญาณรบกวน ได้ไม่ดีเท่ากับสาย STP

UTP cable

สาย Fiber Optic Cable เป็นสายใยแก้วนำแสงชนิดใหม่ ประกอบด้วยท่อใยแก้ว ที่มีขนาดเล็กและบางมากเรียกว่า "CORE" ล้อมรอบด้วยชั้นของใยแก้วที่เรียกว่า "CLADDING" อัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงถึง 565 เมกะบิตต่อวินาที หรือมากกว่า ป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีมาก ขนาดของสายเล็กมากและเบามากแต่มีราคาแพง

fiber optic cable

นอกจากการสื่อสารข้อมูลตามสายรูปแบบต่าง ๆ แล้ว ยังมีการส่งข้อมูลแบบไร้สาย (Wireless Transmission) ซึ่งเป็นการส่งข้อมูลผ่านบรรยากาศโดยไม่ต้องอาศัยสายส่ง สัญญาณใด ๆ เช่น ระบบไมโครเวฟ ดาวเทียมสื่อสาร โทรศัพท์เคลื่อนที่ เป็นต้น ซึ่งเป็น สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่แตกต่างกัน ทำให้การสื่อสาร ทำได้รวดเร็วและครอบคลุมทุกมุมโลก