ระบบการสื่อสาร และเครือข่าย

ระบบการสื่อสาร และเครือข่าย

      การติดต่อสื่อสารข้อมูล มีรากฐานมาจากความพยายามในการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยระบบสื่อสารที่มีอยู่แล้ว เช่น โทรศัพท์ ดังนั้นการสื่อสารข้อมูลจึงอยู่ในขอบเขตที่จำกัด ต่อมาเมื่อมีการใช้คอมพิวเตอร์มากขึ้น ความต้องการในการติดต่อระหว่างคอมพิวเตอร์หลายเครื่องในเวลาเดียวกัน ที่เรียกว่า ระบบเครื่อข่าย (Network) ได้รับการพัฒนาให้ดีขึ้นเป็นลำดับ

บทบาทที่สำคัญ

บทบาทที่สำคัญ

    บทบาทที่สำคัญอีกบทบาทหนึ่ง คือ การให้บริการข้อมูล หลายประเทศจัดให้มีฐานข้อมูลไว้บริการ เช่น ฐานข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม ฐานข้อมูลงานวิจัย ฐานข้อมูลทางเศษรกิจ ฐานข้อมูลของสินค้าเครื่องอุปโภคบริโภค  การติดต่อจะผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ทำให้การได้ข้อมูลเป็นไปอย่างรวดเร็ว

ความสำคัญของการสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ความสำคัญของการสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ความสำคัญของการสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์จึงเป็นสิ่งที่ตระหนักกันอยู่เสมอลองพิจารณาถึงประโยชน์ของการสื่อสารข้อมูลต่อไปนี้

1) การจัดเก็บข้อมูลได้ง่ายและสื่อสารได้รวดเร็ว สามารถจัดเก็บไว้ในแผ่นบันทึกที่มีความหนาแน่นสูง การสื่อสารข้อมูลนั้น ถ้าข้อมูลผ่านสายโทรศัพท์ได้ด้วยอัตรา 120 ตัวอักษรต่อวินาทีแล้วจะส่งข้อมูล 200 หน้าในเวลา 40 นาที

2) ความถูกต้องของข้อมูล วิธีการรับส่งนั้นจะมีการตรวจสอบสภาพของข้อมูลหากข้อมูลผิดพลาดก็จะมีการรับรู้และพยายามหาวิธีการแก้ไขให้ข้อมูลที่ได้รับมีความถูกต้อง โดยอาจให้ทำการส่งใหม่

3) ความเร็วของการทำงาน โดยปกติสัญญาณของไฟฟ้าจะเดินทางด้วยความเร็วเท่าแสง ทำให้การใช้คอมพิวเตอร์ส่งข้อมูลจากซีกโลกหนึ่งไปยังอีกซีกโลกหนึ่งหรือค้นหาข้อมูลจากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ สามารถทำได้รวดเร็ว

4) ต้นทุนประหยัด การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ต่อเข้าหากันเป็นเครือข่ายเพื่อส่งหรือสำเนาข้อมูลทำให้ราคาต้นทุนของการใช้ข้อมูลไม่แพง

การสื่อสารข้อมูล

การสื่อสารข้อมูล

     การสื่อสารข้อมูล (Data Communications) หมายถึง กระบวนการถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างผู้ส่งและผู้รับ โดยผ่านช่องทางสื่อสาร เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือคอมพิวเตอร์เป็นตัวกลางในการส่งข้อมูล เพื่อให้ผู้ส่งและผู้รับเกิดความเข้าใจซึ่งกันและกัน

     การสื่อสารข้อมูลจึงหมายถึงการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารซึ่งอาจอยู่ในรูปของตัวอักษร ตัวเลข รูปภาพ เสียงหรือวิดีทัศน์ ระหว่างอุปกรณ์สื่อสาร โดยผ่านทางสื่อกลางในการสื่อสารซึ่งอาจเป็นสื่อกลางประเภทที่มีสายหรือไร้สายก็ได้ โดยปกติ องค์ประกอบหลักของระบบสื่อสารข้อมูลมีอยู่ 5 อย่าง ได้แก่

1. ข่าวสารหรือข้อมูล (message)

2. ผู้ส่ง (sender)

3. ผู้รับ (receiver)

4. สื่อกลาง (media)

5. โพรโทคอล (protocol)

การสื่อสาร - วิธีการถ่ายโอนข้อมูล 1

การสื่อสาร - วิธีการถ่ายโอนข้อมูล 1

         1. การถ่ายโอนข้อมูลแบบขนานการถ่ายโอนข้อมูลแบบขนาน ทำได้โดยการส่งข้อมูลออกทีละ 1 ไบต์ หรือ 8 บิตจากอุปกรณ์ส่งไปยังอุปกรณ์รับ อุปกรณ์ตัวกลางระหว่างสองเครื่องจึงต้องมีช่องทางให้ข้อมูลเดินทางอย่างน้อย 8 ช่องทาง เพื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านโดยมากจะเป็นสายสัญญาณแบบขนาน

         2. การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมในการถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจะถูกส่งออกมาทีละบิต ระหว่างจุดส่งและจุดรับ การส่งข้อมูลแบบนี้จะช้ากว่าแบบขนาน การถ่ายโอนข้อมูลแบบอนุกรมต้องการตัวกลางสำหรับการสื่อสารเพียงช่องเดียวหรือสายเพียงคู่เดียว ค่าใช้จ่ายจะถูกกว่าแบบขนาน

การสื่อสาร - วิธีการถ่ายโอนข้อมูล 2

การสื่อสาร - วิธีการถ่ายโอนข้อมูล 2

การติดต่อแบบอนุกรมอาจแบ่งตามรูปแบบการรับ-ส่งได้ 3 แบบ

       1. การสื่อสารแบบทางเดียว (simplex: SPX) มีทิศทางการไหลของสัญญาณเป็นทิศทางเดียวกัน กล่าวคือ มีเพียงอุปกรณ์ตัวเดียวเท่านั้นที่ทำหน้าที่ส่งข้อมูล อุปกรณ์ตัวอื่นทำหน้าที่รับข้อมูลอย่างเดียว

     2. การสื่อสารแบบสองทางครึ่งอัตรา (half duplex: HDX) เป็นการสื่อสารแบบสองทาง แต่ส่งได้ทีละทาง โดยแต่ละสถานีทำหน้าที่ได้ทั้งรับและส่งข้อมูล

      3. การสื่อสารแบบสองทางเต็มอัตรา (full duplex: FDX) เป็นการสื่อสารแบบสองทาง แต่รับส่งได้พร้อม ๆ กัน หมายความว่า สถานีทั้ง 2 สถานี สามารถส่งและรับข้อมูลได้พร้อม ๆ กัน และตัวกลางที่ใช้ทั้ง 2 ฝั่ง 

สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

สื่อกลางในการสื่อสารข้อมูล

     ตัวกลางหรือสายเชื่อมโยง เป็นส่วนที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน และอุปกรณ์ที่ยอมให้ข่าวสารข้อมูลเดินทางผ่านจากผู้ส่งไปสู่ผู้รับ สื่อกลางที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลมีอยู่หลายประเภท แต่ละประเภทมีความแตกต่างกันลักษณะของตัวกลางต่างๆ มีดังต่อไปนี้ 

สื่อกลางประเภทมีสาย

สายคู่บิดเกลียว (Twisted – Pair Cable)

    สายคู่บิดเกลียวประกอบด้วยสายทองแดง ที่หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก หลังจากนั้นก็นำสายทั้งสองมาถักกันเป็นเกลียวคู่ 

สายคู่บิดเกลียวแบบมีชิลด์ (Shielded Twisted –Pair Cable :STP)

    สำหรับสายSTP คล้ายกับสาย UTP แต่สาย STP จะมีชิลด์ห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่ง ทำให้ป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีกว่าสาย UTP

สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable)

  สายมักทำด้วยทองแดงอยู่แกนกลาง ซึ่งสายทองแดงจะถูกห่อหุ้มด้วยพลาสติกจากนั้นก็จะมีชิลด์ห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่งเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน และหุ้มด้วยเปลือกนอกอีกชั้นหนึ่งป้องกันสัญญาณรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี

สายไฟเบอร์ออปติค (Optical Fiber)

    สายไฟเบอร์ออปติคหรือสายใยแก้วนำแสง เป็นสายที่มีลักษณะโปร่งแสง มีรูปทรงกระบอกในตัวขนาดประมาณเส้นผมของมนุษย์แต่มีขนาดเล็ก

แบ่งเป็น 3 ชนิด

1) Multimode step –index fiber จะสะท้อนแบบหักมุม

2) Multimode graded –index มีลักษณะคล้ายคลื่น

3) Single mode fiber เป็นแนวตรง

ดาวเทียม

ดาวเทียม

    การใช้ดาวเทียมสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิตอลก็เหมือนกับการส่งแบบไมโครเวฟ ดาวเทียมนั้นจะต้องรับและส่งสัญญาณแบบสันตรง ดาวเทียมจะช่วยส่งสัญญาณในระยะไกลซึ่งทำได้มากขึ้นในลักษณะของการข้ามภูมิภาค ข้ามทวีป ซึ่งสัญญาณไมโครเวฟนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจาก ดาวเทียมนั้นจะมีฟุตพริ้น(Footprint) สำหรับฟุตพริ้น(Footprint) ก็คือจำนวนพื้นที่บนผิวโลกที่ดาวเทียมหนึ่งครอบคลุมการส่งสัญญาณได้

ในปัจจุบันนี้มีการใช้สัญญาณดาวเทียมที่โคจรแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ก็คือ

• ดาวเทียมแบบจีอีโอ (Geostationary Earth Orbit : GEO)  จะเหมาะกับการส่งสัญญาณโทรทัศน์

• ดาวเทียมแบบโคจรระดับกลาง (Medium Earth Orbit : MEO) การโคจรจะโน้มเอียงไปยังเส้นศูนย์สูตร

• ดาวเทียมแบบระดับต่ำ (Low Earth Orbit : LEO) ดาวเทียมชนิดนี้จำนวนมากสามารถครอบคลุมการส่ง

ข้อดี : การส่งข้อมูลหรือการส่งสัญญาณแบบดาวเทียมจะสามรถรับ-ส่ง ข้อมูลได้เร็ว

ข้อเสีย : การส่งสัญญาณข้อมูลทางดาวเทียมก็คือระบบดาวเทียมนั้น คล้ายกับไมโครเวฟ คือ อาจจะ

ถูกกระทบโดยสภาพอากาศเชื่อมโยงข้อมูล

คลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุ

     คลื่นวิทยุที่กระจายออกจากสายอากาศ จะเดินทางไปทุกทิศทาง ในทุกระนาบ การกระจายคลื่นนี้มีลักษณะเป็นการขยายตัวของพลังงานออกเป็นทรงกลม

   ข้อดี : ติดตั้งเพื่อเชื่อมโยงการติดต่อได้สะดวก ไม่ค่อยมีปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวน

   ข้อเสีย : มีอัตราเร็วในการส่งข้อมูลต่ำ ค่าใช้จ่ายในเรื่องของอุปกรณ์สื่อสารนั้นค่อนข้างจะมีราคาแพง

ไมโครเวฟ (Microwave)

     สัญญาณคลื่นความถี่ประมาณ 100 เมกะเฮิรตซ์ เดินทางเป็นเส้นตรง ทำให้สามารถปรับทิศทางการส่งได้แน่นอน การบีบสัญญาณส่งให้เป็นลำแคบ ๆ จะทำให้มีพลังงานสูง สัญญาณรบกวนต่ำ 

คลื่นอินฟราเรดและคลื่นสั้น (Infrared and millimeter wave)

     นิยมใช้สำหรับการสื่อสารระยะใกล้ คุณสมบัติของคลื่นคือ เดินทางเป็นแนวตรง ราคาถูก และง่ายต่อการผลิตใช้งานแต่ไม่สามารถเดินทางผ่านวัตถุหรือสิ่งกีดขวางได้

สัญญาณแสงเลเซอร์ (Laser beams)

     เป็นระบบการสื่อสารแบบทางเดียว ผู้รับและผู้ส่งสัญญาณข้อมูลจึงต้องมีอุปกรณ์ทั้งในการรับและส่งข้อมูลด้วย  จึงจะสามารถสื่อสารได้สองทาง การส่งข้อมูลด้วยแสงเลเซอร์มีราคาถูกและช่วงความกว้างของช่องสัญญาณสูงมาก

เครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายคอมพิวเตอร์

     รูปแบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เป็นวิธีการหนึ่ง 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

โพรโทคอล

โพรโทคอล

      โปรโตคอล ( Protocol) หมายถึง ข้อกำหนดหรือข้อตกลงในการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ซึ่งมีอยู่ด้วยกันมากมายหลายชนิด แต่ละชนิดก็มีข้อดี ข้อเสีย และใช้ในโอกาสหรือสถานการณ์แตกต่างกันไป กรณีถ้าคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องสื่อสารกันคนละภาษากันและต้องการนำมาเชื่อมต่อกัน จะต้องมีตัวกลางในการแปลงโปรโตคอลกลับไปกลับมาซึ่งนิยมเรียกว่า Gateway ซึ่งมีอยู่ทั้งที่เป็นเครื่องเซิร์ฟเวอร์แยกต่างหากสำหรับทำหน้าที่นี้โดยเฉพาะ หรืออาจจะเป็นโปรแกรมหรือไดร์ฟเวอร์ที่สามารถติดตั้งในเครื่องคอมพิวเตอร์นั่นๆได้เลย

อุปกรณ์เครือข่าย

อุปกรณ์เครือข่าย

        อุปกรณ์เครือข่ายกัน สำหรับอุปกรณ์เครือข่ายนั้นก็จะมีอยู่หลายๆ แบบไม่ว่าจะเป็น Lan Card, Hub, Switch, Firewalls & Filters, Internet Gateway Routers & LAN Modems, Network Management, Print Server หรืออุปกรณ์ Wireless  คุณสมบัติของอุปกรณ์แต่ละชนิด มีดังนี้

การ์ดแลน

     เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการรับส่งข้อมูลจากเครื่องคอมฯเครื่องหนึ่งไปสู่อีกเครื่องโดยผ่านสายแลน การ์ดแลนเป็นอุปกรณ์ที่สามารถต่อพ่วงกับพอร์ตแทบทุกชนิดของเครื่องคอมพิวเตอร์ ไม่ว่าจะเป็น ISA, PCI, USB, Parallel, PCMCIA และ Compact Flash ซึ่งที่เห็นใช้กันมากที่สุดก็จะเป็นแบบ PCI เพราะถ้าเทียบราคากับประสิทธิภาพแล้วถือว่าค่อนข้างถูก 

ฮับ

     เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เสมือนกับชุมทางข้อมูล มีหน้าที่เป็นตัวกลาง คอยส่งข้อมูลให้คอมพิวเตอร์ในเครือข่าย ซึ่งลักษณะการทำงาน ในเครือข่ายที่ใช้ฮับเป็นตัวกระจ่ายสัญญาณ จะสามารถส่งข้อมูลสู่เครือข่ายได้ทีละเครื่อง

สวิตซ์

     สวิตซ์จะทำหน้าที่คล้ายฮับ แต่จะเก่งกว่าตรงที่เมื่อมีการร้องขอโดยเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายเพื่อส่งข้อมูล สวิตซ์ก็จะสร้างวงจรเสมือนขึ้นมาให้เครื่องสองเครื่องนี้ส่งข้อมูลถึงกัน 

โมเด็ม

     เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณให้สามารถส่งผ่านทางสายโทรศัพท์ สายเช่า และสายไฟเบอร์ออฟติก แล้วแต่ประเภทของโมเด็ม ทำให้สามารถส่งสัญญาณไปได้ไกล

เราเตอร์

     เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เลือกเส้นทางในการส่งผ่านข้อมูล ทำหน้าที่ในการหาเส้นทางที่ดีที่สุดในขณะนั้น เพื่อลดความเสี่ยงล้มเหลวในการส่งข้อมูล และเราเตอร์ยังสามารถช่วยเชื่อมเครือข่ายสองเครือข่าย หรือมากกว่าเข้าด้วยกัน 

สายแลน

     สายแลนมีหลายแบบไม่ว่าจะเป็นสายโคแอคเชียน ยูทีพี เอสทีพี และ ไฟเบอร์ออปติก หรือแม้กระทั่งแบบที่ไม่ใช้สาย (Wireless LAN ) และแบบที่เห็นได้บ่อยที่สุดในปัจจุบันที่นิยมใช้กัน ก็ได้แก่สายแบบ ยูทีพี ที่ใช้กับหัวต่อแบบ RJ 45 ซึ่งจะคล้ายๆกับหัวต่อของสายโทรศัพท์

รูปร่างเครือข่าย

รูปร่างเครือข่าย

      โทโพโลยี หมายถึง รูปแบบการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ เข้าด้วยกัน ให้เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ซึ่งในการกล่าวถึงโทโพโลยีจะกล่าวถึงใน 2 ลักษณะ คือ โทโพโลยีทางตรรกะ (logical topology) และโทโพโลยีทางกายภาพ (Physical Topology)

การเชื่อมโยงแบบสมบูรณ์ (Complete Interconnect)

    

      การเชื่อมโยงแบบสมบูรณ์ เป็นการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในเครือข่ายเข้าด้วยกันแบบจุดต่อจุด ดังแสดงในรูปภาพการเชื่อมโยงแบบนี้ทำให้มีความเร็วในการสื่อสารข้อมูลสูงโปรแกรมที่ใช้ในการควบคุม การสื่อสารก็เป็นแบบพื้นฐานไม่ซับซ้อนมากนัก และไม่จำเป็นต้องมีหน่วยประมวลผลกลาง

โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (TOPOLOGY)

     การนำเครื่องคอมพิวเตอร์มาเชื่อมต่อกันเพื่อประโยชน์ของการสื่อสารนั้น สามารถกระทำได้หลายรูปแบบ สามารถจำแนกตามลักษณะของการเชื่อมต่อดังต่อไปนี้

1. โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบบัส (bus topology)

2. โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบวงแหวน (ring topology)

3. โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบดาว (star topology)