ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1.  ความหมายระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ในปัจจุบันการใช้คอมพิวเตอร์ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องใช้ประจำสำนักงาน เริ่มจากการใช้ในงานพิมพ์เอกสาร เก็บข้อมูล เป็นเครื่องที่ใช้ทำงานคนเดียว เมื่อสำนักงานหรือองค์กรนั้นมีขนาดใหญ่ขึ้นเริ่มมีการใช้คอมพิวเตอร์หลายรูปแบบ บางครั้งอาจมีการทำงานเหมือนกันหรือแตกต่างกันก็ได้ บางลักษณะงานที่ต้องใช้ข้อมูลร่วมกัน ถ้าเจ้าหน้าที่แต่ละคนเก็บข้อมูลไว้ในเครื่องของตนเอง ความซ้ำซ้อนของข้อมูลย่อมเกิดขึ้น ทำให้เสียเวลามากขึ้น บางครั้งข้อมูลไม่ตรงกัน จึงทำให้มีการหาวิธีเพื่อทำการเชื่อมโยงต่อระบบเครื่องคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน เพื่อลดความซ้ำซ้อนของข้อมูลและสะดวกในการใช้งานการเชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละตัวที่ใช้ทำงานเข้าหากัน เราเรียกเชื่อมโยงนี้ว่า ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์   โดยกำหนดกฎเกณฑ์ที่ให้เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องสามารถทำงานภายไต้พื้นฐานเดียวกันได้ เช่น

1.1 ข้อมูลที่ส่งและรับภายในเครือข่ายจะต้องถูกต้องและไม่สูญหาย

1.2 ข้อมูลที่ถูกส่งจากเครื่องคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่ายใด ๆ เครือข่ายนั้นจะต้องรู้ว่าข้อมูลนั้นๆ

จะถูกส่งไปที่เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องไหน

1.3 เครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งหมดในระบบเครือข่ายจะต้องสามารถแยกแยะได้

1.4 จะต้องมีมาตรฐานในการตั้งชื่อและบ่งชี้ส่วนของเครือข่ายชัดเจน

                กฎเกณฑ์ที่กล่าวมาทั้งหมดนั้น จะเป็นข้อกำหนดหลักให้เครือข่ายคอมพิวเตอร์ต้องยึดถือปฏิบัติเคร่งครัด ตัวอย่างของเครือข่ายที่ง่ายที่สุดคือการเชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องเข้าด้วยกัน โดยอาศัยสายเคเบิลเชื่อมระหว่างพอร์ตของเครื่องพิมพ์  เพื่อการรับส่งแฟ้มงานข้อมูลระหว่างกันสำหรับตัวอย่างของเครือข่ายที่สลับซับซ้อนมากขึ้นเช่น เครือข่ายของระบบธนาคาร เป็นต้น

                องค์ประกอบของการส่งข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่ง จะต้องมีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ ผู้ส่ง (Sender) ผู้รับ (Receiver) และตัวกลางในการส่งสัญญาณ ซึ่งทำหน้าที่ในการนำข้อมูลจากผู้ส่งไปให้ถึงผู้รับ ดังแสดงในรูป

2. ประโยชน์ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

                ในยุคแรก ๆ ของการใช้คอมพิวเตอร์นั้น คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะแยกการทำงานโดยลำพัง เมื่อต้องการนำข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่ง มาใช้ทำงานในคอมพิวเตอร์อีกเครื่องหนึ่ง ก็ต้องอาศัยวิธีการที่ยุ่งยาก เช่น นำเอกสารที่พิมพ์ (Pinter) ออกมาจากเครื่องแรกไปป้อนใหม่ทางแป้นพิมพ์ของเครื่องที่สองหรือบันทึกข้อมูลจากเครื่องแรกลงในแผ่นบันทึกข้อมูล (Diskette) แล้วจึงค่อยนำไปเปิดในเครื่องที่สอง ต่อมามีการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์หลายเครื่องเข้าด้วยกัน จึงทำให้เกิดการสื่อสารข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ที่รวดเร็วขึ้น ทำให้คอมพิวเตอร์หลายเครื่องที่ต่อร่วมเครือข่ายกันนั้นสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ อาจสรุปได้ดังต่อไปนี้

1) ระบบเครือข่ายในบริเวณเฉพาะที่ การเชื่อมต่อเครือข่ายให้ประโยชน์ในด้านการใช้ข้อมูลร่วมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ข้อมูลในฐานข้อมูลเดียวกันทำให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้องและเป็นปัจจุบันมากที่สุด และยังให้ประโยชน์ในการใช้ทรัพยากรร่วมกัน เช่น อุปกรณ์ประเภทเครื่องพิมพ์ (Pinter) เครื่องกราดตรวจ (Scanner) นอกจากนี้ยังทำงานเอกภาพและประสิทธิภาพมากขึ้น

2)  ระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ต เนื่องจากระบบนี้เป็นระบบใหญ่ที่มีการเชื่อมต่อโยงกันทั่วโลก ผลประโยชน์และผลกระทบจึงมีกว้างไกลมาก สิ่งที่เรารู้จักและนำมาใช้ประโยชน์ทุกวันนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น ยังมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องซึ่งจะนำมาซึ่งสิ่งใหม่ ๆ อีกมากมาย ตัวอย่างประโยชน์ที่เรานำมาใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ การสื่อสารด้วยไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์ (E-mail) การสืบค้นข้อมูลจากเว็บไซต์ การศึกษาแบบ E-Learning การพาณิชย์อิเล็กทรอนิกส์ (E-Commerce) และการธนาคารอิเล็กทรอนิกส์ (E-Banking)

3)            ระบบเครือข่ายร่วมปฏิบัติ เป็นระบบเครือข่ายที่ทำให้เกิดการรวมพลังของคอมพิวเตอร์เครือข่ายมาทำงานร่วมกัน ขณะที่มีการนำระบบนี้มาใช้ในงานวิจัยเพื่อถอดรหัสพันธุกรรมมนุษย์ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่กระจายอยู่ในประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกสามารถสมัครเข้าร่วมโครงการวิจัยได้ และ แต่ละเครื่องจะได้รับส่วนแบบของงานคำนวณมาทำ สมรรถนะของคอมพิวเตอร์ทั้งหมดในเครือข่ายจึงยิ่งกว่าซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ใด ๆ ในโลก ทำให้งานวิจัยสามารถสำเร็จลุล่วงได้ในเพียงไม่กี่ปี แทนที่จะต้องใช้เวลานานนับสิบ ๆ ปี

3.  ประเภทของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

                เครือข่ายสื่อสารของคอมพิวเตอร์อาจมีขนาดใหญ่ หรือขนาดเล็กอาจเป็นส่วนบุคลหรือสาธารณะ และอาจจะเป็นแบบไร้สายหรือใช้สายหรือใช้ทั้งสองแบบร่วมกัน ในทำนองเดียวกันเครือข่ายขนาดเล็กอาจจะมีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายขนาดใหญ่  เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่นิยมใช้งานในปัจจุบันสามารถแยกได้  3 ประเภทใหญ่ ดังนี้

1) เครือข่ายแลนหรือเครือข่ายบริเวณเฉพาะที่ (LAN หรือ Local Area Network) เป็นเครือข่ายที่นิยมใช้ภายในสำนักงานอาคารเดียวกัน และองค์กรที่อยู่ในบริเวณเดียวกันหรือใกล้กัน เป็นเครือข่ายระยะใกล้การเชื่อมต่อสามารถใช้สายเคเบิล สายโคแอกซ์ หรือสายใยแก้ว ช่วยเพิ่มประสิทธิ์ภาพใน         การทำงานขององค์กรและสามารถใช้อุปกรณ์ต่างๆ ร่วมกันได้ ตัวอย่างของเครือข่ายนี้ได้แก่ เครือข่ายคอมพิวเตอร์มหาวิทยาลัย โรงเรียน และบริษัทหรือห้างร้านต่างๆ

 เครือข่ายแมนหรือเครือข่ายบริเวณนครหลวง (MAN หรือ Metropolitan Area Network)เป็นเครือข่ายที่มีการเชื่อมต่อระหว่างผู้ใช้ที่อยู่ในเขตเมืองเดียวกัน  เป็นเครือข่ายขนาดกลางที่สร้างขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกแก่ประชาชนของเมืองนั้นหรือเขตการปกครองนั้น เช่น เครือข่ายของรัฐต่างๆ ในประสหรัฐอเมริกา

1) เครือข่ายแวนหรือเครือข่ายบริเวณกว้าง (WAN หรือ Wide Area network) เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมโยงระบบเข้าด้วยกันในระยะไกล ครอบคลุมพื้นที่ทั้งประเทศ ระหว่างประเทศ หรือทั่วโลก โดยอาศัยอุปกรณ์ดาวเทียม สายเส้นใยแก้วนำแสง หรือคลื่นไมโครเวฟ เป็นตัวกลางในการสื่อสาร ระบบเครือข่ายประเภทนี้ที่เรารู้จักกันดีก็คือเครือข่ายอินเตอร์เน็ต

4. รูปแบบการเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์

                การเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อใช้งานร่วมกัน จะมีองค์ประกอบหลัก 2 ส่วนด้วยกันคือ ส่วนของฮาร์ดแวร์หรือส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพ และส่วนของซอฟต์แวร์หรือส่วนการจัดการ

4.1 ฮาร์ดแวร์หรือส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพ หรืออุปกรณ์เครือข่ายได้แก่ สายนำสัญญาณ แผ่นวงจรเครือข่าย ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เครือข่ายใช้ในการรับ-ส่งข้อมูล

เครือข่ายเชิงกายภาพ (Physical Networking) หรือ ฮาร์ดแวร์ ส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพหรืออุปกรณ์ทางด้านฮาร์ดแวร์ ในส่วนนี้เราคงเข้าใจง่าย เนื่องจากเป็นส่วนที่สามารถมองเห็นได้ คือส่วนของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ อันได้แก่ สายนำสัญญาณ แผ่นวงจรเครือข่าย (LAN Card) ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ ฮับ(Hub) และสิ่งอื่นๆ ที่ทำให้เครือข่ายทำงานสิ่งที่สำคัญเกี่ยวกับส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพทั้งหมดก็คือเรื่องของฮาร์ดแวร์

ลักษณะสถาปัตยกรรมเครือข่ายเชิงกายภาพ (Physical Topologies)สิ่งที่เข้าง่ายที่สุดของระบบเครือข่ายทางด้านกายภาพคือ สายไฟฟ้าหรือสายเคเบิล เราเรียกกันว่าสายโคแอกซ์ (coaxial cabies) หรือสาย RG 58ซึ่งมีลักษณะคล้ายสายสัญญาณเคเบิลทีวีที่ใช้ตามบ้านทั่วไปเชื่อมโยงระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เครือข่ายอื่น สายสัญญาณเส้นนี้จะเชื่อมโยงเข้ากับแผ่นวงจรเครือข่าย หรือที่เราเรียกกว่าแลนการ์ด ที่ติดตั้งอยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ จากอุปกรณ์ทั้ง 2 อย่างที่กล่าว ถึงเราสามารถสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีลักษณะสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบบัส (bus topology) หรือเรียกการเชื่อมต่อแบบ10BASE2 ดังแสดงในรูป

 นอกจากนี้ยังมีสถาปัตยกรรมเครือข่ายได้อีกหลายวิธี เช่น สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดาว (Star Topology)ซึ่งเป็นการเชื่อมโยงที่มีโครงสร้างการกระจายแบบดาว นอกจากนี้ยังมีสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบวงแหวน และสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบต้นไม้ (Tree Topology) หรือแบบโครงสร้างรูปต้นไม้ เป็นต้น การทำงานของสถาปัตยกรรมเครือข่ายทั้งหมดที่กล่าวถึงมีความแตกต่างกันเมื่อใช้งาน การสร้างเครือข่ายแบบอินเทอร์เน็ต มักจะเป็นสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบบัส แบบดาว และแบบต้นไม้ ส่วนเครือข่ายแบบ       วงแหวนโทเค็นจะเป็นสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบวงแหวน

 การทำงานของเครือข่ายทั้งหมดที่กล่าวถึงมีความแตกต่างกันในการใช้งาน เครือข่ายแบบบัส (bus) จะใช้สายสัญญาณชนิด 10Base2 เครือข่ายแบบดาวและแบบต้นไม้ ใช้สายสัญญาณชนิด 10Base-T ส่วนเครือข่ายแบบวงแหวน เช่นวงแหวน FDDI จะใช้สายใยแก้วนำแสง เป็นต้น สายสัญญาณ 10Base2 เป็นสายมาตรฐานแบบเก่ามีลักษณะคล้ายสายเคเบิลทีวี ส่วนสาย10Base-T หรือสายยูทีพี (UTP Unshielded Twisted-Pair) มีลักษณะคล้ายสายโทรศัพท์จำนวนสายภายในไม่น้อยกว่าแปดเส้น ซึ่งสายสัญญาณ 10Base2 และ10Base-T ไม่สามารถใช่ร่วมกันได้

4.2            ซอฟแวร์หรือส่วนการจัดการเชิงตรรกะ เป็นซอฟแวร์ที่กำหนดกฎเกณฑ์ในการจัดการเกี่ยวกับอุปกรณ์ทำให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

                         ซอฟแวร์หรือส่วนการจัดการเครือข่ายเชิงตรรกะ เป็นซอฟแวร์เครือข่ายที่กำหนดกฎเกณฑ์ในการบริหารจัดการเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่ และการควบคุมการถ่ายโอนข้อมูลของเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องบริการ (Server) และเครื่องรับบริการ (Client) ให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นเกณฑ์วิธีการทำงานของเครือข่ายให้คอมพิวเตอร์สื่อสารกันได้ภายใต้มาตรฐานเดียวกัน เช่น การใช้โปรแกรม เครือข่ายโนเวลส์ (Novell’s Netware) จะอาศัย Net Ware Directory Services ในการบริหารจัดการกับเครื่องคอมพิวเตอร์และเครื่องพิมพ์ ถ้าใช้โปรแกรมของไมโครซอฟต์เพื่อควบคุมการทำงานเช่นเดียวกัน จะใช้ Domain ในการบริหารจัดการ เป็นต้น