Week7: คอมพิวเตอร์และระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์และระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjaiQZ8GSFGxyREfO0mx8UMRh546szbNNEzuKULURqEbvpEBM70eEfhQtwGfwIHyqb9zD-kkFRFL9kLt8K31fK74E12i08PNdp1uJBrQa3p0fcvlFwicnrhjGjp-_p1RBR86S8Lv68olQ/s1600/km.jpg

               เครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรือ คอมพิวเตอร์เน็ตเวิร์ก  คือเครือข่ายการสื่อสารโทรคมนาคมระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้ การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่างๆในเครือข่าย  จะใช้สื่อที่เป็นสายเคเบิลหรือสื่อไร้สาย เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่รู้จักกันดีคือ อินเทอร์เน็ต

การเชื่อมโยงเครือข่าย

               สื่อกลางการสื่อสารที่ใช้ในการเชื่อมโยงอุปกรณ์เพื่อสร้างเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยสายเคเบิลไฟฟ้า (HomePNA, สายไฟฟ้าสื่อสาร, G.hn), ใยแก้วนำแสง และคลื่นวิทยุ (เครือข่ายไร้สาย) ในโมเดล OSI สื่อเหล่านี้จะถูกกำหนดให้อยู่ในเลเยอร์ที่ 1 และที่ 2 หรือชั้นกายภาพและชั้นเชื่อมโยงข้อมูล

ชนิดของเครือข่าย

ระบบเครือข่ายจะถูกแบ่งออกตามขนาดของเครือข่าย ซึ่งปัจจุบันเครือข่ายที่รู้จักกันดีมีอยู่ 6 แบบ ได้แก่

• เครือข่ายภายใน หรือ แลน  เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการ เชื่อมโยงกันในพื้นที่ใกล้เคียงกัน เช่นอยู่ในห้อง หรือภายในอาคารเดียวกัน
• เครือข่ายวงกว้าง หรือ แวน เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการ เชื่อมโยงกัน ในระยะทางที่ห่างไกล อาจจะเป็น กิโลเมตร หรือ หลาย ๆ กิโลเมตร
• เครือข่ายงานบริเวณนครหลวง หรือ แมน 
• เครือข่ายของการติดต่อระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์ หรือ แคน เป็นเครือข่ายที่ใช้ติดต่อกันระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์ 
• เครือข่ายส่วนบุคคล หรือ แพน เป็นเครือข่ายระหว่างอุปกรณ์เคลื่อนที่ส่วนบุคคล เช่น โน้ตบุ๊ก มือถือ อาจมีสายหรือไร้สายก็ได้
• เครือข่ายข้อมูล หรือ แซน เป็นเครือข่าย (หรือเครือข่ายย่อย) ความเร็วสูงวัตถุประสงค์เฉพาะที่เชื่อมต่อภายในกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลชนิดต่างกันด้วยแม่ข่ายข้อมูลสัมพันธ์กันบนคัวแทนเครือข่ายขนาดใหญ่ของผู้ใช้

องค์ประกอบพื้นฐานของเครือข่าย

                 การที่คอมพิวเตอร์จะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายได้ ต้องมีองค์ประกอบพื้นฐานดังต่อไปนี้

                 - คอมพิวเตอร์ อย่างน้อย  2  เครื่อง

            - เน็ตเวิร์ดการ์ด  หรือ  NIC ( Network  Interface  Card) เป็นการ์ดที่เสียบเข้ากับช่องที่ เมนบอร์ดของคอมพิวเตอร์  ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์และเครือข่าย

                - สื่อกลางและอุปกรณ์สำหรับการรับส่งข้อมูล  เช่น สายสัญญาณ  ส่วนสายสัญญาณที่นิยมที่ใช้กันในเครือข่ายก็เช่น  สายโคแอ็กเชียล  สายคู่เกลียวบิด  และสายใยแก้วนำแสง  เป็นต้น ส่วนอุปกรณ์ เครือข่าย  เช่น  ฮับ สวิตช์ เราท์เตอร์ เกตเวย์ เป็นต้น

             - โปรโตคอล  ( Protocol) โปรโตคอลเป็นภาษาที่คอมพิวเตอร์ใช้ติดต่อสื่อสารกันผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่สามารถสื่อสารกันได้นั้นจำเป็นที่ต้องใช้  “ภาษา” หรือใช้โปรโตคอลเดียวกันเช่น  OSI,  TCP/IP,  IPX/SPX เป็นต้น

                - ระบบปฏิบัติการเครือข่าย  หรือ NOS (Network Operating System)ระบบปฏิบัติการเครือข่ายจะเป็นตัวคอยจัดการเกี่ยวกับการใช้งานเครือข่ายของผู้ใช้แต่ละคน

1  เน็ตเวิร์คการ์ด

             เน็ตเวิร์คการ์ดจะเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ และระบบเครือข่าย ส่วนใหญ่จะเรียกว่า “NIC (Network Interface Card)” หรือบางทีก็เรียกว่า “LAN การ์ด (LAN Card)” อุปกรณ์เหล่านี้จะทำการแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณที่สามารถส่งไปตามสายสัญญาณหรือสื่อแบบอื่นได้ ปัจจุบันนี้ก็ได้มีการแบ่งการ์ดออกเป็นหลายประเภทซึ่งจะถูกออกแบบให้สามารถใช้ได้กับเครือข่ายประเภทแบบต่างๆ เช่น อีเธอร์เน็ตการ์ด โทเคนริงการ์ดเป็นต้น การ์ดในแต่ละประเภทอาจใช้กับสายสัญญาณบางชนิดเท่านั้น หรืออาจจะใช้ได้กับสายสัญญาณหลายชนิด

                         

2  สายสัญญาณ

ปัจจุบันมีสายสัญญาณที่ใช้เป็นมาตรฐานในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์อยู่3 ประเภท

2.1  สายคู่บิดเกลียว สายคู่บิดเกลียว( twisted pair )ในแต่ละคู่ของสายทองแดงซึ่งจะถูกพันกันตามมาตรฐานเพื่อต้องการลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับคู่สายข้างเคียงได้แล้วผ่านไปยังสายเคเบิลเดียวกันหรือจากภายนอกเท่านั้นเนื่องจากสายคู่บิดเกลียวนั้นมีราคาไม่แพงมากใช้ส่งข้อมูลได้ดีแล้วน้ำหนักเบาง่ายต่อการติดตั้งจึงทำให้ถูกใช้งานอย่างกว้างขวางตัวอย่างคือสายโทรศัพท์สายแบบนี้มี 2 ชนิดคือ

           สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกที่หนาอีกชั้นเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน

               สายคู่เกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน  เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกด้วยซึ่งบางทีก็หุ้มอีกชั้นดังรูปซึ่งทำให้สะดวกในการโค้งงอแต่ก็สามารถป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้น้อยกว่าชนิดแรก                                            

 

สายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน

        2.2 สายโคแอกเชียลสายโคแอกเชียล เป็นตัวกลางการเชื่อมโยงที่มีลักษณะเช่นเดียวกับสายทีวีที่มีการใช้งานกันอยู่เป็นจำนวนมากไม่ว่าจะใช้ในระบบเครือข่ายเฉพาะที่และใช้ในการส่งข้อมูลระยะที่ไกลระหว่างชุมสายโทรศัพท์หรือการส่งข้อมูลสัญญาณวีดีทัศน์ซึ่งสายโคแอกเชียลที่ใช้ทั่วไปก็มีอยู่ 2ชนิด คือ 50 โอห์ม  ซึ่งใช้ส่งข้อมูลแบบดิจิทอลและชนิด 75โอห์มซึ่งก็จะใช้ส่งข้อมูลสัญญาณอนาล็อกสายโคแอกเชียลมีฉนวนหุ้มเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า  และก็เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนอื่น ๆ ซึ่งก็เป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้สายแบบนี้มีช่วงความถี่ที่สัญญาณไฟฟ้าสามารถส่งผ่านได้กว้างถึง 500 Mhz จึงสามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราของการส่งสูงขึ้น

ลักษณะของสายโคแอกเชียล

       2.3  เส้นใยแก้วนำแสง เส้นใยนำแส( fiber  optic )เป็นการที่ใช้ให้แสงเคลื่อนที่ไปในท่อแก้วซึ่งสามารถส่งข้อมูลด้วยเป็นอัตราความหนาแน่นของสัญญาณข้อมูลที่สูงมากที่ปัจจุบันถ้าใช้เส้นใยนำแสงกับระบบอีเธอร์เน็ตก็ใช้ได้ด้วยความเร็ว10เมกะบิตถ้าใช้กับ FDD ก็จะใช้ได้ด้วยความเร็วสูงถึง100 เมกะบิต

ลักษณะของเส้นใยนำแสง

3  อุปกรณ์เครือข่าย

   อุปกรณ์ที่นำมาใช้ในเครือข่ายทำหน้าที่จัดการเกี่ยวกับการรับ-ส่งข้อมูลในเครือข่ายหรือใช้สำหรับทวนสัญญาณเพื่อให้การรับ-ส่งข้อมูลได้ดีและส่งในระยะที่ไกลมากขึ้นหรือใช้สำหรับขยายเครือข่ายให้มีขนาดใหญ่ขึ้น อุปกรณ์เครือข่ายที่พบเห็นโดยทั่วไป เช่น ฮับ สวิตซ์ เราท์เตอร์

    3.1  ฮับ (Hub)

          ฮับ (HUB) คืออุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมกันระหว่างกลุ่มของคอมพิวเตอร์ฮับมีหน้าที่รับส่งเฟรมข้อมูลทุกเฟรมที่ได้รับจากพอร์ตใดพอร์ตหนึ่งเพื่อส่งไปยังทุกๆพอร์ตที่เหลือคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อเข้ากับฮับจะแชร์แบนด์วิธหรืออัตราข้อมูลของเครือข่าย

 

 ฮับ (HUB)

         3.2  สวิตซ์ (Switch)

               สวิตซ์(Switch)หรือ บริดจ์ (Bridge) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเชื่อมต่อ LAN สองเครือข่ายเข้าด้วยกันโดยจะต้องเป็นLAN ชนิดเดียวกัน และก็ใช้โปรโตคอลในการรับส่งข้อมูลเหมือนกัน เช่น ใช้ในการเชื่อมต่อ Ethernet LAN ทั้งสองเครือข่ายเข้าด้วยกัน

 สวิตซ์  (Switch)  หรือ บริดจ์  (Bridge)

           3.3  เราท์เตอร์ ( Routing )

          เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อในระบบเครือข่ายกับหลายระบบเข้าด้วยกันที่คล้ายกับบริดจ์  แต่ก็มีส่วนการทำงานจะซับซ้อนมากกว่าบริดจ์มากโดยเราท์เตอร์ก็มีเส้นทางการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างแต่ละเครือข่ายเก็บไว้เป็นตารางเส้นทางเรียกว่าRouting Table ทำให้เราท์เตอร์สามารถทำหน้าที่จัดหาเส้นทาง และเลือกเส้นทางเหมาะสมที่สุดเพื่อใช้ในการเดินทาง  และเพื่อการติดต่อระหว่างเครือข่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

 

 เราท์เตอร์ ( Routing )

          3.4  โปรโตคอล (Protocol)

                 ในการเชื่อมโยงของเครือข่ายเครื่องคอมพิวเตอร์ ในแต่ละเครื่องอาจก็ต้องมีระบบที่เหมือนกัน หรือแตกต่างกัน เช่นในการใช้งานในเครือข่ายจึงต้องเป็นมาตรฐานหรือระเบียบที่ใช้ในการติดต่อให้แต่ละเครื่องมีวิธีการสื่อสารที่เป็นไปตามแนวทางเดียวกันได้ เพื่อให้เป็นการเชื่อมโยงข้อมูล และในการติดต่อสื่อสารของเครื่องคอมพิวเตอร์ในแต่ละเครื่องต้องมีความเข้าใจถูกต้องตรงกันและสามารถทำงานร่วมกันได้เป็นอย่างดีไม่เกิดความเสียหายนั้นเกิดขึ้นจึงมีการกำหนดวิธีการมาตรฐานขึ้นเรียกว่า โปรโตคอล ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่าโปรโตคอลหมายถึง กฎเกณฑ์  ข้อตกลง  ภาษาสื่อสาร รูปแบบ วิธีการเชื่อมต่อของเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย(ระบบใดๆก็ตาม)ให้สามารถติดต่อสื่อสารมีการใช้งานร่วมกันได้หลากหลาย

โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Topology of LAN)

เครือข่ายแบบบัส (Bus Topology)           จะทำงานเหมือนกับรถบัสโดยสารประจำทางคอยวิ่งรับส่งผู้โดยสารจากจุดหนึ่งๆ ไปยังจุดหมายปลายทาง ในเครือข่ายแบบบัส จะไม่มีเครื่องเซิร์ฟเวอร์ศูนย์กลายคอยควบคุมจัดการ ทุกเครื่องในเครือข่ายจะเชื่อมต่อเข้ากับช่องสื่อสารเส้นเดียวกัน อุปกรณ์สื่อสารทั้งหมดในเครือข่ายสามารถสื่อสารส่งข่าวสารอิเล็กทรอนิกส์ถึงกันได้โดยไม่จำเป็น ต้องมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์ศูนย์กลาง ถ้ามีบางข่าวสารชนกัน อุปกรณ์ตัวนั้นจะหยุดชั่วขณะแล้วพยายามส่งใหม่ ข้อดี คือ สามารถจัดการได้ทั้งเครือข่ายแบบ client/server และแบบ peer-to-peer ข้อจำกัด คือ จำเป็นต้องใช้วงจรสื่อสารและซอฟต์แวร์เข้ามาช่วยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของสัญญาณข้อมูล และถ้ามีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย อาจส่งผลให้ทั้งระบบหยุดทำงานได้

เครือข่ายแบบวงแหวน (Ring Topology)              คือ ไมโครโปรเซสเซอร์ทุกเครื่องจะสื่อสารกันถายในเครือข่ายผ่านสายสัญญาณที่มีลักษณะเป็นวงแหวน สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะถูกส่งวิ่งไป รอบวงแหวนจนกระทั่งไปถึงยังเครื่องปลายทางโดยไม่จำเป็นต้องมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์เป็นศูนย์กลาง โดยมีโทเคนซึ่งเป็นบิต แบบมีแบบแผนจะวิ่งไปรอบๆ วงแหวนทำหน้าที่พิจารณาว่าเครื่องใดในเครือข่ายจะ เป็นผู้ส่งสารสนเทศ ข้อดี ข่าวสารจะเคลื่อนที่เป็นลำดับไปในทิศทางเดียว ขจัดปัญหาการชนกันของสัญญาณ ข้อจำกัด ถ้าเครื่องใดเครื่องหนึ่งในเครือข่ายเสียหาย อาจทำให้ทั้งระบบหยุดทำงานได้

เครือข่ายแบบดาว (Star Topology)           คือ จะมีไมโครคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องศูนย์กลางแม่ข่าย ไมโครคอมพิวเตอร์ที่เหลือและอุปกรณ์สื่อสารอื่นๆ ทั้งหมดจะเชื่อมต่อไปยังเครื่องแม่ข่ายโดยมีฮับ (HUB) เป็นอุปกรณ์คอยจัดการรับส่งข่าวสารจากเครื่องหนึ่งๆไปสู่เครื่องอื่นๆ สายสื่อสารจะเชื่อมต่อจากไมโครคอมพิวเตอร์เข้าสู่ฮับแยกไปแต่ละเครื่อง สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะถูกส่งผ่านจากเครื่องหนึ่งผ่านฮับไปยังเครื่องปลายทาง ฮับจะคอยตรวจสอบลำดับการจราจรที่วิ่งไปมาในเครือข่าย ข้อดี ฮับจะทำหน้าที่คอยปกป้องการชนกันของข่าวสาร เมื่อเครื่องใดเครื่องหนึ่งเสียหาย ก็จะไม่มีผลกระทบต่อเครื่องอื่นๆทั้งระบบ ข้อจำกัด ถ้าฮับเสียหายจะทำให้ทั้งระบบต้องหยุดซะงัก และมีความสิ้นเปลืองสายสัญญาณมากกว่าแบบอื่นๆ

เครือข่ายแบบผสม (Hybrid Topology) คือ เป็นเครือข่ายที่ผสมผสานกันทั้งแบบดาว,วงแหวน และบัส เช่น วิทยาเขตขนาดเล็กที่มีหลายอาคาร เครือข่ายของแต่ละอาคารอาจใช้แบบบัสเชื่อมต่อกับอาคารอื่นๆที่ใช้แบบดาว และแบบวงแหวน เครือข่ายแบบFDDI (FDDI Topology) คือ เครือข่ายความเร็วสูงรุ่นใหม่ Fiber Distributed Data Interface การเชื่อมต่อจะมีความเร็วประมาณ 100-200 เมกะบิตต่อวินาที เครือข่าย FDDI จะใช้สายใยแก้วนำแสงโดยแปลงจาก โทโปโลยีแบบวงแหวน เพียงแต่มีวงแหวน 2 วง นิยมใช้สำหรับงานด้านที่ต้องการเทคโนโลยีสูง เช่น วีดิทัศน์แบบดิจิทัล , กราฟิกความละเอียดสูง ข้อดี ความเร็วสูง มีเสถียรภาพ และความน่าเชื่อถือสูง เนื่องจากมีวงแหวน 2 วง ถ้าวงใดวงหนึ่งเสียหาย การสื่อสารยังสามารถดำเนินต่อไปได้ในวงแหวนที่เหลือ ข้อจำกัด ค่าใช้จ่ายสูง เนื่องจากใช้ใยแก้วนำแสง, อุปกรณ์และการจัดการเครือข่ายจะมีต้นทุนสูงกว่าโทโปโลยีอื่นๆ

ขอบคุณข้อมูลจาก:http://5332011101.blogspot.com/2012/02/teamwork-centralized-computing-dump.html

https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%80%E0%B8%84%E0%B8%A3%E0%B8%B7%E0%B8%AD%E0%B8%82%E0%B9%88%E0%B8%B2%E0%B8%A2%E0%B8%84%E0%B8%AD%E0%B8%A1%E0%B8%9E%E0%B8%B4%E0%B8%A7%E0%B9%80%E0%B8%95%E0%B8%AD%E0%B8%A3%E0%B9%8C
http://reg.ksu.ac.th/teacher/songgrod/4123702/content/lesson1/103.html