หน่วยการเรียนรู้ที่ 1หลักการทำงานและองค์ประกอบชองระบบเครือข่าย
ความหมายและความสำคัญของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
เครือข่าย(Network) ในปัจจุบันความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการสื่อสาร ทำให้เราหันมาให้ความสำคัญต่อการติดต่อสื่อสารผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ทำให้เราสามารถติดต่อเชื่อมโยงข้อมูลถึงกันได้ทั่วโลก ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของอินเทอร์เน็ต หรือด้านการติดต่อสื่อสารโทรคมนาคมในระยะไกลต่าง ๆ ก่อให้เกิดการนำเทคโนโลยีการสื่อสารข้อมูลมาใช้ในวงการธุรกิจต่าง ๆ เป็นการนำความรู้จากข้อมูลข่าวสารที่ได้รับมาสร้างทางเลือกในการตัดสินใจในการดำเนินธุรกิจต่าง ๆ ส่งผลให้เราสามารถลดต้นทุน ลดเวลาในการติดต่อสื่อสาร ส่งเสริมให้เกิดการใช้งานทรัพยากรร่วมกัน ซึ่งเหมาะกับสภาพขององค์กรในปัจจุบันที่ต้องการการแข่งขันที่ค่อนข้างสูง
ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์(Computer Network) ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (computer network) คือ ระบบที่มีคอมพิวเตอร์อย่างน้อยสองเครื่องเชื่อมต่อกันโดยใช้สื่อกลาง และสามารถสื่อสารข้อมูลกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้ผู้ใช้คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลซึ่งกันและกันได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ในเครือข่ายร่วมกันได้ เช่น เครื่องพิมพ์ สแกนเนอร์ ฮาร์ดดิสก์ เป็นต้น การใช้ทรัพยากรเหล่านี้ผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ช่วยให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มาก เมื่อมีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่นๆ ที่อยู่ห่างไกล เช่น ระบบอินเตอร์เน็ต ซึ่งเป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ทั่วโลก ก็ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูล ข่าวสาร ได้กับคนทั่วโลก โดยใช้แอพพลิเคชั่น เช่น เว็บ อีเมลล์ เป็นต้น
ความสำคัญของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ธรรมชาติมนุษย์ต้องอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม มีการติดต่อสื่อสารระหว่างกัน ร่วมกันทำงานสร้างสรรสังคมเพื่อให้ ความเป็นอยู่โดยรวมดีขึ้น จากการดำเนินชีวิตร่วมกันทั้งในด้านครอบครัว การทำงานตลอดจนสังคมและการเมือง ทำให้ต้องมีการพบปะแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกัน เมื่อมนุษย์มีความจำเป็นที่จะติดต่อสื่อสารระหว่างกัน พัฒนาการ ทางด้านคอมพิวเตอร์จึงต้องตอบสนองเพื่อให้ใช้งานได้ตามความต้องการ แรกเริ่มมีการพัฒนาคอมพิวเตอร์แบบ รวมศูนย์ เช่น มินิคอมพิวเตอร์ หรือ เมนเฟรม โดยให้ผู้ใช้งานใช้พร้อมกันได้หลายคน แต่ละคนเปรียบเสมือน เป็นสถานีปลายทาง ที่เรียกใช้ทรัพยากร การคำนวณจากศูนย์คอมพิวเตอร์และให้คอมพิวเตอร์ตอบสนองต่อ การทำงานนั้น ต่อมามีการพัฒนาไมโครคอมพิวเตอร์ที่ทำให้สะดวกต่อการใช้งานส่วนบุคคล จนมีการเรียกไมโครคอมพิวเตอร์ ว่า พีซี (Personal Competer:PC) การใช้งานคอมพิวเตอร์จึงแพร่หลายอย่างรวดเร็ว เพราะการใช้งานง่ายราคา ไม่สูงมาก สามารถจัดหามาใช้ได้ไม่ยาก เมื่อ มีการใช้งานกันมาก บริษัทผู้ผลิตคอมพิวเตอร์ต่างๆ ก็ปรับปรุง และพัฒนาเทคโนโลยีให้ตอบสนองความต้องการที่จะทำงานร่วมกันเป็นกลุ่มในรูปแบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ จึงเป็นวิธีการหนึ่ง และกำลังได้รับความนิยมสูงมาก เพราะทำให้ตอบสนองตรงความต้องการที่จะติดต่อสื่อสาร ข้อมูลระหว่างกัน เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาเรื่อยมาจากเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ได้แก่ เมนเฟรม มินิคอมพิวเตอร์ มาเป็นไมโครคอมพิวเตอร์ ที่มีขนาดเล็กลงแต่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นไมโครคอมพิวเตอร์ก็ได้รับ การพัฒนาให้มีขีดความสามารถและทำงานได้มากขึ้น จนกระทั่งคอมพิวเตอร์สามารถทำงานร่วมกันเป็นกลุ่มได้ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาให้คอมพิวเตอร์ทำงานในรูปแบบ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือนำเอาเครื่องคอมพิวเตอร์ ขนาดใหญ่มาเป็นสถานีบริการ หรือที่เรียกว่า เครื่องให้บริการ (Server ) และให้ไมโครคอมพิวเตอร์ตาม หน่วยงานต่างๆ เป็นเครื่องใช้บริการ (Client) โดยมีเครือข่าย(Network) เป็นเส้นทางเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์จาก จุดต่างๆ
ส่วนประกอบของการสื่อสารข้อมูล
องค์ประกอบการสื่อสารข้อมูลในระบบเครือข่ายเครือคอมพิวเตอร์ มีดังนี้
1. ผู้ส่ง (Sender) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งข่าวสาร (Message) เป็นต้นทางของการสื่อสารข้อมูลมีหน้าที่เตรียมสร้างข้อมูล เช่น ผู้พูด โทรทัศน์ กล้องวิดีโอ เป็นต้น
2. ผู้รับ (Receiver) เป็นปลายทางการสื่อสาร มีหน้าที่รับข้อมูลที่ส่งมาให้ เช่น ผู้ฟัง เครื่องรับโทรทัศน์ เครื่องพิมพ์ เป็นต้น
3. สื่อกลาง (Medium) หรือตัวกลาง เป็นเส้นทางการสื่อสารเพื่อนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง สื่อส่งข้อมูลอาจเป็นสายคู่บิดเกลียว สายโคแอกเชียล สายใยแก้วนำแสง หรือคลื่นที่ส่งผ่านทางอากาศ เช่น เลเซอร์ คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุภาคพื้นดิน หรือคลื่นวิทยุผ่านดาวเทียม
4. ข้อมูลข่าวสาร (Message) คือสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งผ่านไปในระบบสื่อสาร ซึ่งอาจถูกเรียกว่า สารสนเทศ (Information) โดยแบ่งเป็น 5รูปแบบ ดังนี้
4.1 ข้อความ (Text) ใช้แทนตัวอักขระต่าง ๆ ซึ่งจะแทนด้วยรหัสต่าง ๆ เช่น รหัสแอสกี เป็นต้น
4.2 ตัวเลข (Number) ใช้แทนตัวเลขต่าง ๆ ซึ่งตัวเลขไม่ได้ถูกแทนด้วยรหัสแอสกีแต่จะถูกแปลงเป็นเลขฐานสองโดยตรง
4.3 รูปภาพ (Images) ข้อมูลของรูปภาพจะแทนด้วยจุดสีเรียงกันไปตามขนาดของรูปภาพ
4.4 เสียง (Audio) ข้อมูลเสียงจะแตกต่างจากข้อความ ตัวเลข และรูปภาพเพราะข้อมูลเสียงจะเป็นสัญญาณต่อเนื่องกันไป
4.5 วิดีโอ (Video) ใช้แสดงภาพเคลื่อนไหว ซึ่งเกิดจากการรวมกันของรูปภาพหลาย ๆ รูป
5. โปรโตคอล (Protocol) คือ วิธีการหรือกฎระเบียบที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลเพื่อให้ผู้รับและผู้ส่งสามารถเข้าใจกันหรือคุยกันรู้เรื่อง โดยทั้งสองฝั่งทั้งผู้รับและผู้ส่งได้ตกลงกันไว้ก่อนล่วงหน้าแล้ว ในคอมพิวเตอร์โปรโตคอลอยู่ในส่วนของซอฟต์แวร์ที่มีหน้าที่ทำให้การดำเนินงาน ในการสื่อสารข้อมูลเป็นไปตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น X.25, SDLC, HDLC, และ TCP/IP เป็นต้น
รูปแบบของการส่งสัญญาณข้อมูล
1. แบบทิศทางเดียวหรือซิมเพล็กซ์ (One-Way หรือ Simplex )ใน การส่งสัญญาณข้อมูลแบบ simplex ข้อมูลจะถูกส่งไปในทางเดียวเท่านั้น และตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น การกระจายเสียงของ สถานี วิทยุ หรือ การแพร่ภาพทางโทรทัศน์ เป็นต้น
2. แบบกลึ่งทางกึ่งทางคู่หรือครึ่งดูเพล็กซ์ (Either-Way of Two Waysหรือ Half Duplex) การ สื่อสารแบบ Half Duplex เราสามารถส่งข้อมูลสวนทางกันได้แต่ต้องสลับกันส่ง จะทำใน เวลาเดียว กันไม่ได้ ตัวอย่างเช่น วิทยุสื่อสารของตำรวจแบบ Walkly-Talkly ซึ่งต้องอาศัยการ สลับสวิตซ์ เพื่อแสดง การเป็นผู้ส่งสัญญาณคือต้องผลัดกันพูด บางครั้งเราเรียกการสื่อสารแบบ Haft Duplex ว่า แบบสายคู่ ( Two-Wire Line)
ชนิดของสัญญาณในการสื่อสารข้อมูล
1.สัญญาณแอนะล็อก(Analog Signal)
เป็นสัญญาณแบบต่อเนื่อง มีลักษณะเป็นคลื่นไซน์ (sine wave) โดยแต่ละคลื่นจะมีความถี่และความเข้มของสัญญาณที่ต่างกัน เมื่อนำสัญญาณข้อมูลเหล่านี้มาผ่านอุปกรณ์รับสัญญาณและแปลงสัญญาณ ก็จะได้ข้อมูลที่ต้องการได้ ตัวอย่างการส่งข้อมูลที่มีสัญญาณแบบแอนาล็อกคือ การส่งข้อมูลผ่านระบบโทรศัพท์เฮิร์ต (hertz:Hz) คือหน่วยวัดความถี่ของสัญญาณข้อมูลแบบแอนาล็อก วิธีวัดความถี่จะนับจำนวนรอบ
ของสัญญาณที่เกิดขึ้นภายใน 1 วินาที เช่น สัญญาณข้อมูลที่มีความถี่ 60 Hz หมายถึงใน 1 วินาที สัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณ 60 รอบ (ขึ้นและลงนับเป็น 1 รอบ)
สัญญาณดิจิทัล(Digital Signal)
สัญญาณดิจิทัล(Digital Signal)ลักษณะป็นกราฟสี่เหลี่ยม(Square Graph)เป็นสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่องรูปแบบของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงแบบไม่ปะติดปะต่อ กล่าวคือมีบางช่วงที่ระดับของสัญญาณเป็น0การแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปของสัญญาณดิจิทัลก่อนสัญญาณดิจิทัลมีหน่วยความเร็วเป็นบิตต่อวินาที หรือ bit persecond (bps)หมายถึงจำนวนบิตที่ส่งได้ในช่วงเวลา1วินาที
การสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ จะมีสื่อสารกลางสำหรับเชื่อมต่อเพื่อเชื่อมโยงไปยังสถานี หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ต่างๆ เข้าด้วยกัน เป็นตัวกลางให้ผู้ส่งข้อมูลทำการส่งข้อมูลไปยังผู้รับสื่อกลางของการสื่อสารข้อมูลแบ่งออกเป็นออกเป็น2ประเภท ดังนี้
สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair)
ประกอบด้วยเส้นลวดทองแดงที่หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก 2 เส้นพันบิดเป็นเกลียว ทั้งนี้เพื่อลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงภายในเคเบิลเดียวกันหรือจากภายนอก เนื่องจากสายคู่บิดเกลียวนี้ยอมให้สัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงผ่านได้ สำหรับอัตราการส่งข้อมูลผ่านสายคู่บิดเกลียวจะขึ้นอยู่กับความหนาของสายด้วย กล่าวคือ สายทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้าง จะสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้ากำลังแรงได้ ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราส่งสูง โดยทั่วไปแล้วสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิทัล สัญญาณที่ส่งเป็นลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยม สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลได้ถึงร้อยเมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางไม่เกินร้อยเมตร เนื่องจากสายคู่บิดเกลียว มีราคาไม่แพงมาก ใช้ส่งข้อมูลได้ดี จึงมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง
สายโคแอกเชียล(Coaxial Cable)
เป็นสายสัญญาณที่ใช้เป็นสื่อกลางการเดินทางของข้อมูลในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์(computer network) เป็นสายสัญญาณประเภทแรกที่ใช้และเป็นที่นิยมมากในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์สมัยแรกๆ แต่ในปัจจุบันเครือข่ายส่วนใหญ่จะใช้สายสัญญาณอีกประเภทหนึ่ง คือ สายคู่เกลียวบิดและสายใยแก้วนำแสง ส่วนสายโคแอ็กซ์เชียลถือว่าเป็นสายที่ล้าสมัยสำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามยังมีระบบเครือข่ายบางประเภทที่ใช้สายแบบนี้อยู่
สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)
สายใยแก้วนำแสงจะประกอบด้วยใยแก้วที่ทำมาจากแก้วซึ่งมีความบริสุทธิ์สูงมาก เส้นใยแก้วนำแสงมีลักษณะเป็นเส้นยาวขนาดเล็ก มีขนาดประมาณเส้นผมของมนุษย์เรา เส้นใยแก้วนำแสงที่ดีต้องสามารถนำสัญญาณแสงจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ โดยมีการสูญเสียของสัญญาณแสงน้อยมาก หรือบางทีก็ใช้พลาสติกอยู่ตรงกลางของสาย และใช้ใยแก้วอีกชนิดหนึ่งเป็น ตัวหุ้ม (cladding) และ หุ้มด้วยฉนวนในชั้นนอกสุด ซึ่งใยแก้วชั้นนอกจะทำหน้าที่เหมือนกระจกที่สะท้อนสัญญาณแสงให้สะท้อนไปมา ภายในใยแก้วที่เป็นแกนกลางจากจุดเริ่มต้นจนถึงจุดปลายทาง สายใยแก้วจะมีแบนด์วิธที่กว้างมาก ทำให้สามารถส่งข้อมูลปริมาณมากได้ด้วยความเร็วสูงความเร็วในการส่งข้อมูล 1 Gbps ระยะทางในการส่งข้อมูล 20-30 mile(1ไมล์=1.609344) หรือประมาณ 1.61 กิโลเมตร เส้นใยแก้วนำแสงรองรับความถี่สัญญาณได้หลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ และยังใช้ได้กับความยาวถึง 2000 เมตร
2 สื่อสารแบบไร้สาย(Wireless Media) เป็นการเชื่อมต่อทางสารสื่อสาร โดยไม่ต้องใช้สายสัญญาณเป็นสื่อสารข้อมูลระหว่างผู้รับและผู้ส่งข้อมูล แต่จะใช้อากาศเป็นสื่อกลางลักษณะสื่อสารที่ไร้สาย เช่น
อินฟราเรด (Infrared)
อินฟราเรด หรือ I.R. คือ รูปแบบการติดต่อสื่อสารข้อมูลโดยใช้คลื่นแสงอินฟาเรด มีลักษณะการสื่อสารคล้ายกับ
การสื่อสารด้วยคลื่นไมโครเวฟกล่าวคือการสื่อสารด้วยแสงอินฟาเรดจะต้องหันตัวรับและตัวส่งให้ตรงกันและไม่มีสิ่ง กีดขวางเส้นสายตา (Line-of-sight) หรือขวางแสงอินฟาเรด การสื่อสารด้วยวิธีนี้ใช้ได้ในระยะทางที่ไม่ไกลนักในปัจจุบันมีคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์มากมายที่สามารถใช้คลื่นแสงอินฟาเรดนี้สื่อสารข้อมูลกันได้ เช่น คอมพิวเตอร์ โน้ตบุ๊ค คอมพิวเตอร์แบบพกพา เมาส์ คีย์บอร์ด เป็นต้น ซึ่งเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ดังกล่าวจะต้องมีพอร์ตที่เรียกว่า “IrDA” ที่มีไว้เป็นช่องสำหรับต่อพ่วงอุปกรณ์ประเภทใช้แสง
คลื่นวิทยุ(Radio Wave)
คลื่นวิทยุ (radio wave) เป็นสื่อกลางที่ใช้ส่งสัญญาณไปในอากาศ โดยสามารถส่งในระยะทางได้ทั้งใกล้และไกล โดยมีตัวกระจายสัญญาณ (broadcast) ส่งไปยังตัวรับสัญญาณ และใช้คลื่นวิทยุในช่วงความถี่ต่างๆ กันในการส่งข้อมูล เช่น การสื่อสารระยะไกลในการกระจายเสียงวิทยุระบบเอเอ็ม (Amplitude Modulation : AM ) และเอฟเอ็ม (Frequency Modulation : FM) หรือการสื่อสารระยะใกล้ โดยใช้ไวไฟ ( Wi-Fi ) และบลูทูท (bluetooth)
ไมโครเวฟ(Microwave)
เป็นการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุที่มีความเร็วสูง ส่งสัญญาณเป็นทอดๆ จากสถานีหนึ่งไปยังสถานีหนึ่งไปยังสถานีหนึ่งในแนวเส้นตรงไม่สามารถส่งเป็นเส้นโค้งหรือหักเลี้ยวได้สามารถรับส่งได้ในระยะใกล้ๆนิยมในการสื่อสารระหว่างอาคารที่อยู่ในเมืองเดียวกัน หรือสื่อสารภายในมหาวิทยาลัย
การสื่อสารผ่านดาวเทียม (Satellite)ดาวเทียมสื่อสาร เป็นดาวเทียมที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารทั้งในประเทศและระหว่างประเทศ ตลอดจนการคมนาคมขนส่ง ช่วยในการควบคุมเส้นทางและบอกตำแหน่งที่อยู่ โดยดาวเทียมจะทำหน้าที่เป็นสถานีรับส่งคลื่นวิทยุสื่อสารติดต่อกับสถานีภาคพื้นดินช่วยให้กิจการสื่อสารทางโทรศัพท์ โทรพิมพ์ โทรสาร และการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ระหว่างประเทศเป็นไปอย่างทั่วถึงและรวดเร็วสำหรับประเทศไทยใช้บริการของดาวเทียมอินเทลแสตและดาวเทียมปาลาปา ของประเทศอินโดนีเซีย ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารนั้นจะทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณซึ่งในดาวเทียมจะติดตั้งอุปกรณ์รับส่งคลื่นวิทยุเพื่อใช้รับและถ่ายทอดสัญญาณสู่พื้นโลกโดยพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในตัวดาวเทียมนั้นได้มาจากเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งระบบการสื่อสารด้วย
หลักการพิจารณาเลือกใช้สื่อกลาง
การเลือกใช้งานด้านการสื่อสารข้อมูล หรือการออกแบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สิ่งที่สำคัญที่ควรพิจารณาคือการใช้สื่อกลางที่เหมาะสม เพราะหากเลือกใช้สื่อไม่เหมาะสมแล้ว
1 ต้นทุน ถือเป็นสิ่งสำคัญในการที่ลงทุนเชื่อมต่อเครือข่ายโดยสิ่งที่ต้องพิจารณาคือ
พิจารณาต้นทุนของอุปกรณ์แต่ละตัว
พิจารณาต้นทุนการติดตั้ง
เปรียบเทียบราคาและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ใช้งาน
2 ความเร็ว เป็นส่วนสำคัญของการสื่อสารข้อมูล โดยสิ่งที่ต้องพิจารณาคือ
ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูล (บิตต่อวินาที)
ความเร็วในการแพร่สัญญาณ ข้อมูลที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านสื่อกลางได้
3 ระยะทาง การเลือกสื่อกลางแต่ละชนิด จะต้องทราบข้อจำกัดด้านระยะทาง เพื่อที่จะต้องทำการติดตั้งอุปกรณ์ทวนสัญญาณเพื่อเพิ่มระยะทางในการส่งสัญญาณให้ได้ระยะไกลขึ้น
4 สภาพแวดล้อม เป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกสื่อกลาง เช่น สภาพแวดล้อมที่เป็น อาคาร ตึกหลายชั้น โรงพยาบาล หรือเป็นโรงงานอุตสาหกรรมที่มีเครื่องจักรกล
5 ความปลอดภัยของข้อมูล
หากสื่อกลางที่เลือกไม่สามารถที่จะป้องกันการลักลอบขำข้อมูลไปใช้ได้ในการสื่อสารข้อมูลควรมีการเข้ารหัสข้อมูลไปใช้ได้ ในการสื่อกลางและผู้รับต้องมีการถอดรหัสที่ใช้มาตรฐานเดียวกันจึงจะสามารถนำข้อมูลนั้นไปใช้ได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น