หน่วยที่ 5

หน่วยที่ 5 ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1.ความหมายระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
2.ประโยชน์ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์  
3.ประเภทของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
4.รูปแบบการเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์

      ในปัจจุบันการใช้คอมพิวเตอร์ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องใช้ประจำสำนักงาน เริ่มจากการใช้ในงานพิมพ์เอกสาร เป็นเครื่องที่ใช้ทำงานคนเดียว เมื่อสำนักงานหรือองค์กรนั้นมีขนาดใหญ่ขึ้น เริ่มมีการใช้คอมพิวเตอร์หลายรูปแบบ บางครั้งอาจมีการทำงานเหมือนกันหรือแตกต่างกันก็ได้บางลักษณะงานที่ต้องใช้ข้อมูลร่วมกัน

   ความหมายระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ถ้าเจ้าหน้าที่แต่ละคนเก็บข้อมูลไว้ในเครื่องของตนเอง ความซ้ำซ้อนของข้อมูลย่อมเกิดขึ้น ทำให้เสียเวลามากขึ้น บางครั้งข้อมูลไม่ตรง จึงทำให้มีการหาวิธีเพื่อทำการเชื่อมโยงต่อระบบเครื่องคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน เพื่อลดความซ้ำซ้อนของข้อมูลและสะดวกในการใช้งานการเชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละตัวที่ใช้ทำงานเข้าหากันเราเรียกเชื่อมโยงนี้ว่า ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์โดยกำหนดกฎเกณฑ์ที่ให้เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องสามารถทำงานภายใต้พื้นฐานเดียวกันได้ เช่น

1.1 ข้อมูลที่ส่งและรับภายในเครือข่ายจะต้องถูกต้องและไม่สูญหาย

1.2 ข้อมูลที่ถูกส่งจากเครื่องคอมพิวเตอร์ในระบบเครือข่ายใดๆเครือข่ายนั้นจะต้องรู้ว่าข้อมูลนั้นๆจะถูกส่งไปที่เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องไหน

1.3 เครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งหมดในระบบเครือข่ายจะต้องสามารถแยกแยะได้

1.4 จะต้องมีมาตรฐานในการตั้งชื่อและบ่งชี้ส่วนของเครือข่ายชัดเจน

   กฎเกณฑ์ที่กล่าวมาแล้วทั้งหมดนั้น จะเป็นข้อกำหนดหลักให้เครือข่ายคอมพิวเตอร์ต้องยึดถือปฏิบัติเคร่งครัด

    ตัวอย่างของเครือข่ายที่ง่ายที่สุดคือการเชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องเข้าด้วยกัน โดยอาศัยสายเคเบิลเชื่อมระหว่างพอร์ตของเครื่องพิมพ์เพื่อการรับส่งแฟ้มงานข้อมูลระหว่างกันสำหรับตัวอย่างของเครือข่ายที่สลับซับซ้อนมากขึ้น เช่น เครือข่ายของระบบธนาคาร เป็นต้น

    องค์ประกอบของการส่งข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งจะต้องมีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือผู้ส่ง(Sender)ผู้รับ(Receiver)และตัวกลางในการส่งสัญญาณซึ่งทำหน้าที่ในการนำข้อมูลจากผู้ส่งไปให้ถึงผู้รับ ดังแสดงในรูป

     ในยุคแรกๆของการใช้คอมพิวเตอร์นั้น คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะแยกการทำงานโดยลำพัง เมื่อต้องการนำข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่ง มาใช้ทำงานในคอมพิวเตอร์อีกเครื่องหนึ่ง ก็ต้องอาศัยวิธีการที่ยุ่งยาก เช่น นำเอกสารที่พิมพ์(pinter)ออกมาจากเครื่องแรกไปป้อนใหม่ทางแป้นพิมพ์ของเครื่องที่สองหรือบันทึกข้อมูลจากเครื่องแรกลงในแผ่นบันทึกข้อมูล(Diskette)แล้วจึงค่อยนำไปเปิดในเครื่องที่สอง ต่อมามีการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์หลายเครื่องเข้าด้วยกัน จึงทำให้เกิดการสื่อสารข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ที่รวดเร็วขึ้น ทำให้คอมพิวเตอร์หลายเครื่องที่ต่อร่วมเครือข่ายกันนั้นสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อาจสรุปได้ดังต่อไปนี้

    ระบบเครือข่ายในบริเวณเฉพาะที่ การเชื่อมต่อเครือข่ายให้ประโยชน์ในด้านการใช้ข้อมูลร่วมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ข้อมูลในฐานข้อมูลเดียวกันทำให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้องและเป็นปัจจุบันมากที่สุดและยังให้ประโยชน์ในการใช้ทรัพยากรร่วมกัน เช่นอุปกรณ์ประเภทเครื่องพิมพ์(Printer)เครื่องกราดตรวจ(Scanner)

นอกจากนี้ยังทำงานเอกภาพและประสิทธิภาพมากขึ้น

   ระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ต เนื่องจากระบบนี้เป็นระบบใหญ่ที่มีการเชื่อมต่อโยงกันทั่วโลก ผลประโยชน์และผลกระทบจึงมีกว้างไกลมาก สิ่งที่เรารู้จักและนำมาใช้ประโยชน์ทุกวันนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น ยังมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องซึ่งจะนำมาซึ่งสิ่งใหม่ๆอีกมากมายตัวอย่างประโยชน์ที่เรานำมาใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ การสื่อสารด้วยไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์(E-mail)การสืบค้นข้อมูลจากเว็บไซต์ การศึกษาแบบE-Learningการพาณิชย์อิเล็กทรอนิกส์(E-Commerce)และการธนาคารอิเล็กทรอนิกส์(E-Banking)

    ระบบเครือข่ายร่วมปฏิบัติ  เป็นระบบเครือข่ายที่ทำให้เกิดการรวมพลังของคอมพิวเตอร์เครือข่ายมาทำงานร่วมกันขณะที่มีการนำระบบนี้มาใช้ในงานวิจัยเพื่อถอดรหัสพันธุกรรมมนุษย์คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่กระจายอยู่ในประเทศต่างๆทั่วโลกสามารถสมัครเข้าร่วมโครงการวิจัยได้ และแต่ละเครื่องจะได้รับส่วนแบบของงานคำนวณมาทำ สมรรถนะคอมพิวเตอร์ทั้งหมดในเครือข่ายจึงยิ่งกว่าซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ใดๆในโลก ทำให้งานวิจัยสามารถสำเร็จลุล่วงได้ในเพียงไม่กี่ปี แทนที่จะต้องใช้เวลานานนับ สิบๆปี

   เครือข่ายสื่อสารของคอมพิวเตอร์อาจมีขนาดใหญ่หรือขนากเล็กอาจเป็นส่วนบุคคลหรือสาธารณะและอาจจะเป็นแบบไร้สายหรือใช้สายหรือหรือใช้ทั้งสองแบบร่วมกัน ในทำนองเดียวกันเครือข่ายขนาดเล็กอาจจะมีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายขนาดใหญ่เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่นิยมใช้งานในปัจจุบันสามารถแยกได้3ประเภทใหญ่ดังนี้

     เครือข่ายแลนหรือเครือข่ายบริเวณเฉพาะที่(LAN หรือLocal Area Network)เป็นเครือข่ายที่นิยมใช้ภายในสำนักงานอาคารเดียวกัน และองค์กรที่อยู่ในบริเวณเดียวกันหรือใกล้กัน เป็นเครือข่ายระยะใกล้การเชื่อมต่อสามารถใช้สายเคเบิล สายโคแอกซ์ หรือสายใยแก้วช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานขององค์กรและสามารถใช้อุปกรณ์ต่างๆร่วมกันได้ ตัวอย่างของเครือข่ายนี้ ได้แก่ เครือข่ายคอมพิวเตอร์มหาลัย โรงเรียน และบริษัทหรือห้างร้านต่างๆเครือข่ายแมนหรือเครือข่ายบริเวณนครหลวง(MANหรือMetropolitan Area Network)เป็นเครือข่ายที่มีการเชื่อมต่อระหว่างผู้ใช้ที่อยู่ในเขตเมืองเดียวกัน เป็นเครือข่ายขนาดกลางที่สร้างขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกแก่ประชาชนของเมืองนั้นหรือเขตการปกครองนั้น เช่น เครือข่ายของรัฐต่างๆในประเทศสหรัฐอเมริกาเครือข่ายแวนหรือเครือข่ายบริเวณกว้าง(WANหรือWide Area Network)เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมโยงระบบเข้าด้วยกันในระยะไกล ครอบคลุมพื้นที่ทั้งประเทศ ระหว่างประเทศ หรือทั่วโลก โดยอาศัยอุปกรณ์ดาวเทียม สายเส้นใยแก้วนำแสงหรือคลื่นไมโครเวฟ เป็นตัวกลางในการสื่อสาร ระบบเครือข่ายประเภทนี้ที่เรารู้จักกันดีก็คือเครือข่ายอินเตอร์เน็ต

รูปแบบการเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อใช้งานร่วมกัน จะมีองค์ประกอบหลัก 2 ส่วนด้วยกันคือ ส่วนของฮาร์ดแวร์หรือส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพ และส่วนของซอฟต์แวร์หรือส่วนการจัดการ

 1. ฮาร์ดแวร์หรือส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพ หรืออุปกรณ์เครือข่ายได้แก่ สายนำสัญญาณ แผ่นวงจรเครือข่าย ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อื่นๆที่เครือข่ายใช้ในการรับ-ส่งข้อมูล

2. ซอฟต์แวร์หรือส่วนการจัดการเชิงตรรกะ เป็นซอฟต์แวร์ที่กำหนดกฎเกณฑ์ในการจัดการเกี่ยวกับอุปกรณ์ในข้อที่    1 . ให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

   เครือข่ายเชิงกายภาพ(Physical Networking)หรือฮาร์ดแวร์ ส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพหรืออุปกรณ์ทางด้านฮาร์ดแวร์ ในส่วนนี้เราคงเข้าใจง่าย เนื่องจากเป็นส่วนที่สามารถมองเห็นได้ คือส่วนของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์อันได้แก่ สายนำสัญญาณ แผ่นวงจรเครือข่าย(LAN Card)ตัวเครื่องคอมพิวเตอร์อุปกรณ์ ฮับ(Hub)และสิ่งอื่นๆที่ทำให้เครือข่ายทำงานสิ่งที่สำคัญเกี่ยวกับส่วนเครือข่ายเชิงกายภาพทั้งหมดก็คือเรื่องของฮาร์ดแวร์ ลักษณะสถาปัตยกรรมเครือข่ายเชิงกายภาพ (Physical Topologies)สิ่งที่เข้าง่ายที่สุดของระบบเครือข่ายทางด้านกายภาพคือ สายไฟฟ้าหรือสายเคเบิล เราเรียกกันว่าสายโคแอกซ์ (coaxial cabies) หรือสาย RG 58 ซึ่งมีลักษณะคล้ายสายสัญญาณเคเบิลทีวีที่ใช่ตามบ้านทั่วไปเชื่อมโยงระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เครือข่ายอื่นสายสัญญาณเส้นนี้จะเชื่อมโยงเข้ากับแผ่นวงจรเครือข่าย หรือที่เราเรียกกว่าแลนการ์ดที่ติดตั้งอยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ จากอุปกรณ์ทั้ง 2 อย่างที่กล่าว ถึงเราสามารถสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีลักษณะสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบบัส (bus topology) หรือเรียกการเชื่อมต่อแบบ10BASE2 ดังแสดงในรูปนอกจากนี้ยังมีสถาปัตยกรรมเครือข่ายได้อีกหลายวิธี เช่นสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดาว(Star Topology)ซึ่งเป็นการเชื่อมโยงที่มีโครงสร้างการกระจายแบบดาว ดังแสดงในรูป4.6นอกจากนี้ยังมีสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบวงแหวน ดังรูปที่ 4.7 และสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบต้นไม้(Tree Topology)หรือแบบโครงสร้างรูปต้นไม้ เป็นต้นแสดงในรูปที่4.8การทำงานของสถาปัตยกรรมเครือข่ายทั้งหมดที่กล่าวถึงมีความแตกต่างกันเมื่อ ใช้งาน การสร้างเครือข่ายแบบอินเทอร์เน็ต มักจะเป็นสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบบัสแบบดาว และแบบต้นไม้ส่วนเครือข่ายแบบวงแหวนโทเค็นจะเป็นสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบวงแหวนการทำงานของเครือข่ายทั้งหมดที่กล่าวถึงมีความแตกต่างกันในการใช้งาน เครือข่ายแบบบัส (bus) จะใช้สายสัญญาณชนิด 10Base2 เครือข่ายแบบดาวและแบบต้นไม้ ใช้สายสัญญาณชนิด 10Base-T ส่วนเครือข่ายแบบวงแหวน เช่นวงแหวนFDDI จะใช้สายใยแก้วนำแสง เป็นต้น สายสัญญาณ 10Base2เป็นสายมาตรฐานแบบเก่ามีลักษณะคล้ายสายเคเบิลทีวี ส่วนสาย10Base-T หรือสายยูทีพี(UTP Unshielded Twisted Pair)มีลักษณะคล้ายสายโทรศัพท์จำนวนสายภายในไม่น้อยกว่าแปดเส้นซึ่งสายสัญญาณ 10Base2และ10Base-Tไม่สามารถใช้ร่วมกันได้

ซอฟแวร์หรือส่วนการจัดการเครือข่ายเชิงตรรกะ เป็น ซอฟแวร์เครือข่ายที่กำหนดกฎเกณฑ์ในการบริหารจัดการเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่กล่าวในหัวข้อที่4.1 และการควบคุมการถ่ายโอนข้อมูลของเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องบริการ (Server)และเครื่องรับบริการ (Client) ให้ สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นเกณฑ์วิธีการทำงานของเครือข่ายให้คอมพิวเตอร์สื่อสารกันได้ภายใต้ มาตรฐานเดียวกัน เช่น การใช้โปรแกรมเครือข่ายโนเวลส์(Novell’s Netware)จะอาศัย Netware Directory Services ในการบริหารจัดการกับเครื่องคอมพิวเตอร์และเครื่องพิมพ์ ถ้าใช้โปรแกรมของไมโครซอฟต์เพื่อควบคุมการทำงานเช่นเดียวกันจะใช้Domain ในการบริหารจัดการ เป็นต้น