เทคโนโลยีสารสนเทศ

บทที่ 8

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

จุดประสงค์การเรียนรู้

1. บอกความหมายของการสื่อสารข้อมูลได้

2. อธิบายรูปแบบของการส่งสัญญาณข้อมูลได้

3. บอกความหมายของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้

4. อธิบายรูปแบบการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบต่าง ๆ ได้

ความหมายของการสื่อสาร

การสื่อสารข้อมูล หมายถึง กระบวนการถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างผู้ส่งและผู้รับ โดยผ่านทางช่องสื่อสาร เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือคอมพิวเตอร์เป็นตัวกลางในการส่งข้อมูล เพื่อให้ผู้ส่งและผู้รับเกิดความเข้าใจซึ่งกันและกัน

ส่วนประกอบพื้นฐานของการสื่อสารข้อมูล ได้แก่

1. ตัวส่งข้อมูล

2. ช่องทางการส่งสัญญาณ

3. ตัวรับข้อมูล
1.2 การสื่อสารข้อมูลในระดับเครือข่าย

มาตรฐานกลางที่ใช้ในการส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่าย คือ มาตรฐาน ซึ่งทำให้ทั้งคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เชื่อมต่อต่าง ๆ สามารถเชื่อมโยงและใช้งานในเครือข่ายได้

จุดมุ่งหมายของการกำหนดหน้าที่การทำงานในแต่ละชั้น ซึ่งแบ่งออกได้เป็น 7 ชั้น โดยหลักเกณฑ์ในการกำหนดมีดังต่อไปนี้

1. ไม่แบ่งโครงสร้างออกในแต่ละชั้นจนมากเกินไป

2. แต่ละชั้นมีหน้าที่การทำงานแตกต่างกัน

3. หน้าที่การทำงานคล้ายกันจะถูกจัดให้อยู่ในชั้นเดียวกัน

4. เลือกเฉพาะการทำงานที่เคยใช้ได้ผลประสบสำเร็จมาแล้ว

5. กำหนดหน้าที่การทำงานเฉพาะง่าย ๆ เผื่อว่ามีการออกแบบหรือเปลี่ยนแปลงใหม่ อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะได้ไม่ต้องเปลี่ยนแปลงตาม

6. มีการกำหนดอินเตอร์เฟซมาตรฐาน

7. มีความยืดหยุ่นในการเปลี่ยนแปลงโปรโตคอลในแต่ละชั้น

รูปมาตรฐาน OSI แบ่งแยกตามส่วนการทำงาน

7 Application

6 Presentation

5 Session

4 Transport

3 Network

2 Data Link

1 Physical

1. ชั้น Physical

เป็นชั้นล่างสุดของการติดต่อสื่อสาร มีหน้าที่รับ - ส่งข้อมูลจากช่องทางการสื่อสารหรือสื่อระหว่างคอมพิวเตอร์ เทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบต่าง ๆ จะถูกกำหนดอยู่ในชั้นนี้

2. ชั้น Data Link

มีหน้าที่เหมือนผู้ตรวจ คอยควบคุมความผิดพลาดในข้อมูล โดยจะมีการสำเนาข้อมูลไว้จนกว่าจะส่งถึงปลายทางหรือผู้รับ ชั้น Data Link นี้จะป้องกันไม่ให้เครื่องส่งทำการส่งข้อมูลเร็วจนเกินขีดความสามารถของเครื่องรับ

3. ชั้น Network

มีหน้าที่กำหนดเส้นทางของข้อมูลที่ส่ง - รับในการส่งข้อมูลระหว่างต้นทางปลายทาง โดยจะเลือกเส้นทางที่ใช้เวลาในการสื่อสารที่น้อยที่สุด และระยะทางที่สั้นที่สุด

4. ชั้น Transport

มีหน้าที่ตรวจสอบและป้องกันข้อมูลให้ข้อมูลที่ส่งมานั้น ไปถึงปลายทางจริง ๆ

5. ชั้น Session

มีหน้าที่คอยรวบรวมข้อความ และแปลงรหัสหรือแปลงรูปแบบของข้อมูลให้เป็นรูปแบบการสื่อสารเดียวกัน เพื่อช่วยลดปัญหาต่าง ๆ ที่อาจจะเกิดขึ้นกับผู้ใช้งานในระบบ

6. ชั้น Application

เป็นชั้นบนสุดของมาตรฐาน OSI มีหน้าที่ติดต่อระหว่างผู้ใช้โดยตรง เช่น เทอร์มินัลหรือคอมพิวเตอร์ โดยแปลงข้อมูลจากภาษาที่มนุษย์เข้าใจไปเป็นภาษาที่เครื่องเข้าใจ

1.3 การส่งสัญญาณข้อมูล

การส่งสัญญาณข้อมูล หมายถึง การส่งข้อมูลจากเครื่องส่งหรือผู้ส่ง ผ่านสื่อกลางไปยังเครื่องรับส่งหรือผู้รับ สัญญาณที่ใช้ส่งได้แก่ สัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สัญญาณเสียง หรือแสงก็ได้

1.3.1 รูปแบบของการส่งสัญญาณข้อมูล

1. แบบทิศทางเดียวหรือ ซิมเพล็กซ์ ( One – Way หรือ Simplex )

เป็นการส่งข้อมูลในทิศทางเดียว คือ ข้อมูลถูกส่งไปในทางเดียว เช่น สถานีวิทยุกระจายเสียง การแพร่ภาพทางโทรทัศน์

ผู้ส่ง ผู้รับ

2. แบบกึ่งทิศทางคู่หรือครึ่งดูเพล็กซ์ ( Haft – Doplex )

เป็นการสงข้อมูลแบบสลับการส่งและการรับไปมา จะทำในเวลาเดียวกันไม่ได้ เช่น การใช้วิทยุสื่อสาร คือ จะต้องสลับกันพูด เพราะจะต้องกดปุ่มก่อนแล้วจึงจะสามารถพูดได้

ผู้ส่ง ผู้รับ

3. แบบทางคู่หรือดูเพล็กเต็ม (Full – Duplex )

เป็นการส่งข้อมูลแบบที่สามารถส่ง และรับข้อมูลได้พร้อมกันในเวลาเดียวกัน ซึ่งวิธีนี้ทำให้การทำงานเร็วขึ้นมาก เช่น การพูดโทรศัพท์

ผู้ส่ง ผู้รับ

1.4 ลักษณะของวิธีการสื่อสาร

1.4.1 แบบมีสาย

เช่น สายโทรศัพท์ เคเบิลใยแก้วนำแสง เป็นต้น สื่อที่จัดอยู่ในการสื่อสารแบบมีสายที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ได้แก่

สายทองแดงแบบไม่หุ้มฉนวน (Unshield Twisted Pair )

มีราคาถูกและนิยมใช้กันมากที่สุด ส่วนใหญ่มักใช้กับระบบโทรศัพท์ แต่สายแบบนี้มักจะถูกรบกวนได้ง่าย และไม่ค่อยทนทาน

สายทองแดงแบบหุ้มฉนวน (Shield Twisted Pair )

มีลักษณะเป็นสองเส้น มีแนวแล้วบิดเป็นเกลียวเข้าด้วยกันเพื่อลดเสียงรบกวน มีฉนวนหุ้มรอบนอก มีราคาถูก ติดตั้งง่าย น้ำหนักเบา และการรบกวนทางไฟฟ้าต่ำ สายโทรศัพท์จัดเป็นสายคู่บิดเกลียวแบบหุ้มฉนวน

สาย Coaxial

สายแบบนี้จะประกอบด้วยตัวนำที่ใช้ในการส่งข้อมูลเส้นหนึ่งอยู่ตรงกลางอีกเส้นหนึ่งเป็นสายดิน ระหว่างตัวนำสองเส้นนี้จะมีฉนวนพลาสติกกั้นสายโคแอคเซียลแบบหนาจะส่งข้อมูลได้ไกลกว่าแบบบางแต่มีราคาแพงและติดตั้งยากกว่า

ใยแก้วยำแสง

ทำจากแก้วหรือพลาสติกมีลักษณะเป็นเส้นบาง คล้าย ๆ เส้นใยแก้วจะทำตัวเป็นสื่อในการส่งแสงเลเซอร์ ที่มีความเร็วในการส่งสัญญาณเท่ากับความเร็วของแสง

ข้อดีของใบแก้วนำแสง คือ

1. ป้องกันการรบกวนจากสัญญาณไฟฟ้าได้มาก

2. ส่งข้อมูลได้ระยะไกลโดยไม่ต้องมีตัวขยายสัญญาณ

3. การดักสัญญาณทำได้ยาก ข้อมูลจึงมีความปลอดภัยมากกว่าสายส่งแบบอื่น

4. ส่งข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงและสามารถส่งได้มาก ขนาดของสายเล็กและน้ำหนักเบา

1.4.2 แบบไม่มีสาย

เช่น ไมโครเวฟ และดาวเทียม

ไมโครเวฟ (Microwave)

สัญญาณไมโครเวฟเป็นคลื่นวิทยุเดินทางเป็นเส้นตรง อุปกรณ์ที่ใช้ในการรับ – ส่ง คือ จานสัญญาณไมโครเวฟ ซึ่งมักจะต้องติดตั้งในที่สูงและมักจะให้อยู่ห่างกันประมาณ 25 – 30 ไมล์ ข้อดีของการส่งสัญญาณด้วยระบบไมโครเวฟ ก็คือ สามารถส่งสัญญาณด้วยความถี่กว้าง และการรบกวนจากภายนอกจะน้อยมากจนแทบไม่มีเลย แต่ถ้าระหว่างจานสัญญาณไมโครเวฟมีสิ่งกีดขวางก็จะทำให้การส่งสัญญาณไม่ดีหรืออาจส่งสัญญาณไม่ได้ การส่งสัญญาณโดยใช้ระบบไมโครวฟนี้จะใช้กรณีที่ไม่สามารถจะติดตั้งสายเคเบิลได้ เช่น อยู่ในเขตป่า

ดาวเทียม (Satellite)

มีลักษณะการส่งสัญญาณคล้ายไมโครเวฟ แต่ต่างกันตรงที่ ดาวเทียมจะมีสถานีรับ – ส่งสัญญาณลอยอยู่ในอวกาศ จึงไม่มีปัญหาเรื่องส่วนโค้งของผิวโลกเหมือนไมโครเวฟ ดาวเทียมจะทำหน้าที่ขยายและทบทวนสัญญาณให้แรงเพิ่มขึ้นก่อนส่งกลับมายังพื้นโลก ข้อดีของการสื่อสารผ่านดาวเทียม คือ ส่งข้อมูลได้มากและมีความผิดพลาดน้อย ส่วนข้อเสีย คือ อาจจะมีความล่าช้าเพราะระยะทางระหว่างโลกกับดาวเทียม หรือ ถ้าสภาพอากาศไม่ดีก็อาจจะก่อให้เกิดความผิดพลาดได้

1.5 เครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วย เครื่องคอมพิวเตอร์หลายเครื่องมาเชื่อมต่อกันเพื่อวัตถุประสงค์ คือ

- เพื่อให้ผู้ใช้สามารถติดต่อสื่อสารกัน

- เพื่อให้ใช้ทรัพยากรร่วมกัน

- เพื่อใช้ข้อมูลหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลซึ่งกันและกัน

ประเภทของระบบเครือข่าย

โดยแบ่งตามลักษณะการติดตั้งทางภูมิศาสตร์ แบ่งได้เป็น

1. เครือข่ายท้องถิ่น (Local Area Network : LAN )

เป็นเครือข่ายระยะใกล้ ใช้บริเวณเฉพาะที่เช่น ภายในอาคารเดียวกัน หรือ ภายในบริเวณเดียวกัน ระบบแลนจะช่วยให้มีการติดต่อกันได้สะดวก ช่วยลดต้นทุน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ร่วมกัน และใช้ข้อมูลร่วมกันได้อย่างคุ้มค่า

2. เครือข่ายระดับเมือง (Metropolitan Area Network : MAN)

เป็นเครือข่ายขนาดกลาง ใช้ภายในเมืองหรือจังหวัด ตัวอย่าง เช่น เคเบิลทีวี

3. เครือข่ายระดับประเทศ ( Wide Area Network : WAN )

เป็นเครือข่ายขนาดใหญ่ ติดตั้งใช้งานบริเวณกว้างมีสถานีหรือจุดเชื่อมมากมาย และใช้สื่อกลางหลายชนิด ตัวอย่าง เช่น ไมโครเวฟ ดาวเทียม

4. เครือข่ายระหว่างประเทศ (International Network )

เป็นเครือข่ายที่ใช้ติดต่อระหว่างประเทศ โดยใช้สายเคเบิล หรือ ดาวเทียม

1.6 รูปแบบการเชื่อมต่อเครือข่าย

การเชื่อมต่อเครือข่ายมีอยู่ด้วยกันหลายลักษณะ แต่ลักษณะที่นิยมใช้นั้นมีอยู่ด้วยกัน 4 ลักษณะ ได้แก่

1.6.1 แบบดาว

เป็นวิธีการที่นิยมใช้เชื่อมต่คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กเข้ากับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ (Host Computer ) ซึ่งจะใช้เป็นเครื่องศูนย์กลาง และต่อสายไปยังคอมพิวเตอร์หรือเทอร์มินัลตามจุด ต่าง ๆ แต่ละจุดเปรียบได้กับแต่ละแฉกของดาวนั่นเอง ในการต่อแบบนี้ คอมพิวเตอร์แต่ละตัวจะถูก ต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางโดยตรง จึงไม่มีปัญหาการแย่ง การใช้การสื่อสารจึงทำให้การตอบสนองที่รวดเร็ว การส่งข้อมูลแต่ละสถานี (เครื่องคอมพิวเตอร์) ก็จะส่งไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ ศูนย์กลางนี้จะเป็นผู้ส่งไปยังสถานีอื่น ๆ การควบคุมการรับ – ส่งภายในระบบทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับเครื่องคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง ดังนั้นถ้าเครื่องศูนย์กลางมีปัญหาขัดข้องก็จะทำให้ระบบทั้งระบบต้องหยุดชะงักทันที

ข้อดี

1. เป็นระบบที่ง่ายต่อการติดตั้ง

2. เนื่องจากการรับ - ส่ง ข้อมูลขึ้นอยู่กับเครื่องคอมพิวเตอร์ศูนย์ทั้งหมด จึงทำให้การรับ – ส่งข้อมูลทำได้ง่าย

3. หากอุปกรณ์ชิ้นใดเสียหายก็จะไม่ส่งผลกระทบต่อระบบ เพราะมีการใช้อุปกรณ์ทีแยกออกจากกัน

4. การตอบสนองที่รวดเร็วเพราะไม่ต้องแย่งกันใช้สายสื่อสาร

5. หากสถานีใดเกิดความเสียหายก็สามารถที่จะตรวจสอบได้ง่าย

ข้อเสีย

1. เสียค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษามาก

2. หากคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางขัดข้อง ก็จะทำให้ระบบใช้งานไม่ได้ทันที

3. ขยายระบบได้ยากเพราะต้องทำจากศูนย์กลางออกมา

4. เครื่องคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางมีราคาแพง

1.6.2 แบบวงแหวน (Ring Network )

เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ระหว่างจุดโดยต่อเป็นวงแหวน ซึ่งคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางก็จะรวมอยู่ด้วย การทำงานแต่ละเครื่องจะทำงานของตนเองและการเชื่อมโยงจะทำให้มีการแบ่งงานกันทำและการใช้ทรัพยากรบางอย่างร่วมกัน การส่งข้อมูลจะส่งผ่านไปตามสายวงแหวนดดยกำหนดแอดเดรสของปลายทางเอาไว้เพื่อให้ทราบว่าต้องการส่งไปยังเครื่องใด ซึ่งข้อมูลที่ส่งผ่าน ๆ ทุกจุดในวงแหวน ซึ่งหากมีปัญหาขัดข้องที่สถานีใดก็จะทำให้ทั้งระบบไม่สามารถติดต่อกันได้ เครือข่ายแบบนี้มักใช้เครื่องมินิคอมพิวเตอร์หรือไมโครคอมพิวเตอร์

ข้อดี

1. สามารถควบคุมการส่งข้อมูลได้ง่าย เพราะระบบวงแหวนเป็นวงปิด

เหมาะกับการใช้สื่อเป็นเส้นใยแก้วนำแสง

2. สามารถส่งไปยังผู้รับได้หลาย ๆ สถานีพร้อมกัน

3. ครอบคลุมพื้นที่กว้าง

4. ไม่เปลืองสายสื่อสาร

ข้อเสีย

1. หากเกิดขัดข้องที่สถานีใดก็จะทำให้ทั้งระบบไม่สามารถใช้งานได้

2. การตรวจสอบข้อผิดพลาดจะต้องตรวจสอบไปทีละสถานี

3. เวลาจะส่งข้อมูล จะต้องให้สายข้อมูลนั้นว่างเสียก่อนจึงจะส่งออกไปได้

4. ติดตั้งยากกว่าแบบบัสและใช้สายสื่อสารมากกว่า

1.6.3 แบบบัส (Bus Network )

มีลักษณะคล้ายวงแหวน แต่ไม่ต่อเป็นวงกลม มีสายสื่อสาร 1 สาย โดยแต่ละสถานีจะถูกต่อเข้ากับสายโดยไม่มีตัวใดเป็นตัวควบคุม การส่งข้อมูลระหว่าง 2 สถานี จะทำผ่านทางสายหรือบัสนี้ การต่อแบบนี้ไม่มีตัวศูนย์กลางควบคุม ดังนั้นถ้าหลาย ๆ สถานีต้องการส่งข้อมูล ในเวลาเดียวกันก็จะทำให้เกิดการชนกันของข้อมูลได้ วิธีแก้ก็คือ จะต้องรอจนกว่าสายจะว่าง แล้วจึงส่งใหม่ซ้ำอีกครั้งหนึ่ง

ข้อดี

1. โครงสร้างง่ายต่อการติดตั้ง เพราะมีสายส่งข้อมูลเพียงเส้นเดียว

2. ประหยัดเพราะสายส่งไม่ยาวมากนัก

3. การเพิ่มสถานีทำได้ง่ายกว่าแบบอื่น ๆ

4. หากสถานีใดหรือจุดใดติดขัดก็จะทำให้ใช้งานไม่ได้เฉพาะที่จุดนั้น ๆ แต่ระบบก็ยังสามารถใช้งานได้ปกติ

ข้อเสีย

1. หากระบบมีข้อผิดพลาดก็จะหาได้ยาก

2. หาสายส่งข้อมูลเสียหายก็จะทำให้ทั้งระบบไม่สามารถทำงานได้

1.6.4 แบบผสม (Hybrid Network)

เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ผสมผสานระหว่างรูปแบบต่าง ๆ หลาย ๆ แบบเข้าด้วยกัน คือ จะมีเครือข่ายคอมพิวเตอร์ย่อย ๆ หลาย ๆ เครือข่ายเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการทำงาน

1.7 อุปกรณ์ที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลคอมพิวเตอร์

1.7.1 โมเด็ม (Modem )

โมเด็มเป็นฮาร์ดแวร์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณแอนะล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิทัล เมื่อข้อมูลถูกส่งมายังผู้รับ และแปลงสัญญาณดิจิทัลให้เป็นอนาล็อกเมื่อต้องการข้อมูลไปบนช่องสื่อสาร

กระบวนการที่โมเด็มแปลงสัญญาณดิจิทัลให้เป็นสัญญาณอนาล็อก เรียกว่า มอดูเลชัน (Modulation ) โมเด็มทำหน้าที่ มอดูเลเตอร์ (Modulator)

กระบวนการที่โมเด็มแปลงสัญญาณอนาล็อก ให้เป็นสัญญาณดิจิทัล เรียกว่า ดีมอดูเลชัน

(Demodulation ) โมเด็มทำหน้าที่ ดีมอดูเลเตอร์ (Demodulator)

โมเด็มที่ใช้กันอยู่อย่างแพร่หลายในปัจจุบันมี 2 ประเภท ซึ่งได้กล่าวไว้แล้วในบทที่ 6 โมเด็มในปัจจุบันทำงานเป็นทั้งโมเด็มและ เครื่องโทรสาร เราเรียกว่า Faxmodem

1.7.2 เกตเวย์ ( Gateway)

เกตเวย์ เป็นอุปกรณือิเล็กทรอนิกส์อีกอย่างหนึ่งที่ช่วยในการสื่อสารข้อมูลคอมพิวเตอร์ หน้าที่หลัก คือ ช่วยให้เครือข่ายคอมพิวเตอร์ 2 เครือข่าย หรือมากกว่าซึ่งลักษณะไม่เหมือนกัน สามารถติดต่อสื่อสารกันได้เหมือนเป็นเครือข่ายเดียวกัน

1.7.3 เราเตอร์ (Router)

เราเตอร์ เป็นอุปกรณ์ในระบบเครือข่ายที่ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโยงเครือข่ายที่มีขนาดหรือมาตรฐานในการส่งข้อมูลต่างกัน สามารถติดต่อแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้ เราเตอร์จะทำงานอยู่ในชั้น Network หน้าที่ของเราเตอร์ก็คือ ปรับโปรโตคอล (Protocol) (โปรโตคอลเป็นมาตรฐานในการสื่อสารข้อมูลบนเครือข่ายคอมพิวเตอร์) ที่ต่างกันให้สามารถสื่อสารกันได้

1.7.4 บริดจ์ (Bridge)

บริดจ์มีลักษณะคล้ายเครื่องขยายสัญญาณ บริดจ์จะทำงานอยู่ในชั้น Data Link บริดจ์ทำงานคล้ายเครื่องตรวจตำแหน่งของข้อมูล โดยบริดจ์จะรับข้อมูลจากต้นทางและส่งให้กับปลายทาง โดยที่บริดจ์จะไม่มีการแก้ไขหรือเปลี่ยนแปลงใด ๆ แก่ข้อมูล บริดจ์ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายมีประสิทธิภาพลดการชนกันของข้อมูลลง บริดจ์จึงเป็นสะพานสำหรับข้อมูลสองเครือข่าย

1.7.5 รีเพอร์เตอร์ (Pepeater)

รีพีตเตอร์ เป็นเครื่องทบทวนสัญญาณข้อมูลในการส่งสัญญาณข้อมูลในระยะทางไกล ๆ สำหรับสัญญาณแอนะล็อกจะต้องมีการขยายสัญญาณ ข้อมูลที่เริ่มจะเบาบางลงเนื่องจากระยะทาง และสำหรับสัญญาณดิจิทัลก็จะต้องมีการทบทวนสัญญาณ เพื่อป้องกันการขาดหายของสัญญาณเนื่องจากการส่งระยะทางไกล ๆ เช่นกัน รีพีตเตอร์จะทำงานอยู่ในชั้น Physical

เริ่มต้นสร้างบล็อก

วันนี้ได้สร้างบล็อกขึ้นมาใหม่เเล้ว