บทที่ 5

บทที่ 5 ระบบเครือข่ายเบื้องต้น
1.ความหมายของระบบเครือข่ายคือระบบการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่อง นำมาเชื่อมต่อเข้าไว้ด้วยกัน เพื่อสามารถใช้งานแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารรวมถึงการใช้ทรัพยากรบางอย่างของระบบร่วมกันได้
การนำเอาระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์มาใช้งาน1.ใช้ทรัพยากรร่วมกัน คือเพื่อใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ ร่วมกัน ซึ่งจะประหยัดกว่าการมีอุปกรณ์เหล่านี้หลาย ๆ ชุด2.ใช้ข้อมูลในไฟล์ร่วมกัน คือ ข้อมูลชุดเดียวกันสามารถเรียกใช้งานได้จากหลายๆ เครื่อง3.ความสะดวกในการดูแลระบบคือทำให้สามารถดูแลและบริหารระบบได้จากที่เดียวกัน
ประเภทของเครือข่าย
แบ่งได้กว้างๆ 2ลักษณะ
LAN เป็นการเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันในระยะจำกัด
WAN เป็นการเชื่อมต่อแลนในสถานที่ต่าง ๆ เข้าด้วยกันผ่านระบบสื่อสารอื่น ๆ
ข้อจำกัดของระบบเครือข่าย
1.การเรียกใช้ข้อมูลทำได้ช้า ระบบเครือข่ายการเรียกข้อมูลไม่ว่าจะเป็นการอ่านหรือเขียนก็ตาม มักจะช้ากว่าการอ่านหรือเขียนกับฮาร์ดดิสก์ หากเป็นระบบเครือข่ายความเร็วสูงก็อาจจะช้าไม่มากนัก
2.ข้อมูลไม่สามารถใช้งานได้ทันที อุปกรณ์ที่แบ่งกันใช้อาจไม่สามารถเรียกใช้ทันที เพราะหากมีคนอื่นใช้อยู่ ต้องเข้าคิวรอ ทั้งนี้ขึ้นกับลักษณะงาน
3.ยากต่อการควบดูแล การนำระบบคอมพิวเตอร์หลาย ๆ เครื่อง ซึ่งทำงานเป็นอิสระจากกัน แต่จัดให้ทำงานร่วมกัน ย่อมมีความสลับซับซ้อนและยากในการดูแลกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวที่อยู่ตรงหน้า ซึ่งสามารถสั่งงานได้ตามต้องการ ไม่เหมือนกับการดูแลระบบระบบคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกัน มีโอกาสที่จะถูกผู้อื่นแอบเข้ามาใช้งาน
2.องค์ประกอบของระบบเครือข่าย
2.1 อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์1.การ์ดแลน เป็นการ์ดสำหรับต่อเครื่องคอมพิวเตอร์เข้ากับสาย LAN ด้านหลังการ์ดจะมีช่องสำหรับเสียบสายเคเบิล
2.ฮับ/สวิตช์ เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นในการต่อระบบเครือข่าย ข้อดีของการใช้ฮับ คือทำให้เกิดลักษณะการเดินสายที่คล้ายกับ Star แต่ทำงานในแบบ Bus คือทุกๆ node จะสามารถส่งสัญญาณถึงกันได้หมดแต่ถ้ามี node ไหนทมีปัญหาก็สามารถดึงออกได้ง่าย
2.2 ซอฟต์แวร์ คือโปรแกรมต่าง ๆ ตั้งแต่โปรแกรมที่เป็นไดรเวอร์คอมคุมการ์ดแลนโปรแกรมที่จัดการโปรโตคอล ในการติดต่อสื่อสาร
2.3 สื่อกลางนำข้อมูล สื่อกลางนำข้อมูลในระบบเครือข่าย เริ่มตั้งแต่สายเคเบิลต่าง ๆ มีหลักการพิจารณา ดังนี้1.สายเคเบิล สายโคแอกเชี่ยล เป็นสายเส้นเดียวแบบที่มีเปลือกสายเป็นโลหะถัก เพื่อป้องกันคลื่นรบกวนมี 2 แบบ คือ แบบหนา และ แบบบาง โดยมากใช้กับเครือข่ายแบบ Ethernet แบบเดิม ซึ่งสามารถใช้ต่อเชื่อมระหว่างแต่ละเครื่องโดยตรง
2.สาย UTP เป็นสายขนาดเล็กคล้ายสายโทรศัพท์มี 8 ตีเกลียวเป็นคู่ ๆ เพื่อลดสัญญาณรบกวน แต่ไม่มีเปลือกเป็นโลหะถัก ทำให้กะทัดรัดกว่า แต่ลักษณะการเดินสายต้องต่อจากเครื่องคอมพิวเตอร์เข้ากับ Hub เท่านั้น
3.สาย STP เป็นสายคู่เล็ก ๆ ตีเกลียวไขว้กันแบบสาย UTP แต่มีฉนวนหรือเปลือกหุ้มเป็นโลหะถักเพื่อป้องกันสัญญาณ ใช้เชื่อมต่อเป็นระยะทางไกลเกินกว่าที่จะใช้สาย UTP ได้ หรือใช้กับ LAN แต่ไม่แพร่หลายมากนัก4.สายใยแก้วนำแสง เป็นสายที่ใช้กับการส่งสัญญาณด้วยแสง ซึ่งจะต้องมีอุปกรณ์พิเศษโดยเฉพาะ มีข้อดีที่ส่งได้เป็นระยะไกล โดยไม่มีสัญญาณรบกวน และมักใช้ในกรณีที่เป็นโครงข่ายหลักเชื่อมระหว่างเครือข่ายย่อย ๆ มากกว่าลักษณะของสัญญาณไฟฟ้าที่รับส่งกันปกติคอมพิวเตอร์ทำงานกับสัญญาณที่เป็นระบบ ดิจิตอล หรือแรงดันไฟฟ้าสูงกับต่ำ ในระบบเครือข่าย การส่งข้อมูลในลักษณะของสัญญาณดิจิตอลแบบนี้เรียกว่า Baseband คือ ใช้ความถี่พื้นฐานของสัญญาณข้อมูลจริง แต่การส่งแบบนี้มีปัญหาคือ ถูกคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณรบกวนต่าง ๆ ได้ง่าย จึงมีการนำเอาคลื่นความถี่สูงเข้ามาใช้เป็นคลื่นพาหะ โดยผสมสัญญาณข้อมูลเข้ากับคลื่นพาหะนี้ในแบบของการผสมทางความถี่
ลักษณะการแบ่งกันใช้สาย1.แบบ CSMA/CD วิธีนี้ใช้ในกรณีของ Ethernet รวมถึงมาตรฐานใหม่ ๆ เช่น Fast Ethernet ด้วย โดยในขณะใดขณะหนึ่งคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะคอยว่าสายว่างหรือไม่ ถ้าพบว่าสายว่างจะส่งสัญญาณออกมา ซึ่งถ้าสายข้อมูลว่างจริงข้อมูลก็จะไปถึงผู้รับได้เลย แต่การเริ่มส่งสัญญาณนี้อาจเกิดขึ้นจากหลาย ๆ สถานีพร้อม ๆ กันได้เพราะต่างคนต่าง คอยและเข้าใจว่าว่างพร้อมกัน ผลก็คือสัญญาณที่ได้จะชนกันในสายทำให้ข้อมูลใช้ไม่ได้
เครื่องที่ส่งข้อมูลก็จะต้องสามารถตรวจจับการชนกันหรือ Collision detection ได้ 2.แบบ Token-passing วิธีนี้ใช้หลักที่ว่าในขณะใดขณะหนึ่งจะมีคอมพิวเตอร์เพียงเครื่องเดียวใน LAN ที่มีสิทธิ์ในการรับส่งข้อมูล โดยมีรหัสที่เรียกว่า Token เก็บไว้ เมื่อส่งข้อมูลออกไปเสร็จแล้วก็จะส่งรหัส Token นี้ออกไปให้เครื่องอื่น ๆ ตามลำดับที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ถ้าเครื่องไหน เมื่อได้รับรหัสแล้ว ยังไม่ต้องการส่งข้อมูลก็จะส่ง Token ต่อไปให้เครื่องอื่นตามลำดับ
3.มาตรฐานของระบบเครือข่าย
ระบบLAN ที่ใช้กันในปัจจุบันมีลักษณะทางฮาร์ดแวร์ที่ยึดมาตรฐานของสถาบันวิศวกรรมและอิเล็กทรอนิกส์สหรัฐ ฯ หรือ IEEE โดยแบ่งเป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ คือ อีเทอร์เน็ต และ Token-Ringโดยมีเกณฑ์หรือโปรโตคอลแบบCSMA/CD ซึ่งเป็นชื่อมาตรฐานของ Ethernet นั้นจะแยกแยะได้ด้วยรหัสด้งนี้
-ความเร็ว หมายถึง ตัวบอกว่าระบบนั้นทำความเร็วได้เท่าไร ปัจจุบันมีใช้กันคือ 10,100 หรือ 1000 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งตัวเลขนี้จะเป็นค่าเลขนี้จะเป็นค่าสูงสุดที่ระบบ LAN นั้นทำได้ในกรณีที่ไม่มีอุปสรรคอื่นใดมาถ่วงให้ช้าลง ซึ่งในทางปฏิบัติแล้วจะได้ความเร็วต่ำกว่านี้มาก และการนำไปใช้เทียบเท่ากับค่าอื่น ๆ-วิธีการส่งสัญญาณ ปกติรหัสที่ใช้บอกการส่งสัญญาณทางไฟฟ้าบนระบบ Ethernet จะมี 2 ลักษณะคือ Baseband และ Broadband Baseband คือส่งเป็นสัญญาณแบบดิจิตอล 0 และ 1 หรือแรงดันไฟฟ้า 0 และ 5 โวลต์ โดยไม่มีการแสดงผสมสัญญาณกับความถี่สูงอื่นใด วิธีนี้การทำงานจะง่ายทั้งวงจรรับส่งข้อมูลแต่จะถูกรบกวนได้ง่ายและส่งได้ระยะทางไม่ไกล นอกจากนี้ในสายเส้นหนึ่ง ๆ ยังส่งสัญญาณแบบนี้ได้เพียงชุดเดียวเท่านั้น
Broadband คือ การผสมสัญญาณข้อมูลที่จะส่งเข้ากับสัญญาณอนาล็อกหรือคลื่นพาหะที่มีความสูง เพื่อให้ส่งได้ไกลและมีความเพี้ยนน้อยกว่าแบบแรก นอกจากนี้ยังสามารถส่งได้หลายช่องทางสัญญาณหรือหลายแชนเนล โดยจัดการให้ข้อมูลชุดหนึ่งผสมกับสัญญาณที่ความถี่ช่วงหนึ่งนับเป็น 1 แชนเนล พอมีข้อมูลอีกชุดหนึ่งก็เลี่ยงไปใช้การผสมเข้ากับความถี่อื่น ๆที่ห่างออกไปมากพอที่จะไม่รบกวนกัน-สายที่ใช้ Ethernet แบบดังเดิมนั้นมีความเร็วเพียง 10 Mbps และมีการต่อสาย 3 แบบ ต่อมามีสายไฟเบอร์ออปติก เพิ่มขึ้นมาและสาย UTP ก็พัฒนาขึ้นจนทำความเร็วได้เป็น 1000 Mbps -Fast Ethernet และ Gigabit EthernetEhernet ในปัจจุบัน ได้รับการพัฒนาให้มีความเร็วเพิ่มจาก 10 Mbps เป็น 100 และ 1,000 Mbps หรือมากกกว่านี้ ซึ่งสามารถใช้กับข้อมูลขนาดใหญ่หรือภาพนิ่ง หรือข้อมูลที่ต้องรับส่งให้ได้ตามเวลาจริง-Token-Ringเป็นระบบ LAN ต่อในแบบ Ring และใช้การควบคุมแบบ Token-passing ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยบริษัทไอบีเอ็ม สายที่ใช้จะเป็นเคเบิลแบบพิเศษมี 2 คู่ ต่อเข้ากับ Hub ที่เรียกว่า MAU ซึ่ง 1 ตัวสามารถต่อได้ 8 เครื่อง และพ่วงระหว่าง MAU แต่ละตัวเข้าด้วยกันได้อีก เกิดเป็นลักษณะที่เห็นลกสายจาก MAU ไปยังแต่ละเครื่องเหมือนกับดาวกระจายหรือแบบ Star แต่ถ้าตรวจสอบสายจะเป็นแบบวงแหวน
-FDDI เป็นมาตรฐานการต่อระบบเครือข่ายโดยอาศัยสาย Fiber Optic ซึ่งสามารถรับส่งข้อมูลได้ที่ความเร็วสูงถึง 100 Mbps กับ Fast Ethernet พื้นฐานลักษณะของ FDDI จะต่อเป็น Ring ที่มีสายสองชั้นเดินคู่ขนานกัน เพื่อสำรองในกรณีเกิดสายขาดขึ้น
4.ระบบเครือข่ายแบบไร้สายWireless LANระบบเครือข่าแบบไร้สายคือเครือข่ายที่อาศัยคลื่นวิทยุในการรับส่งข้อมูล ซึ่งมีประโยชน์ที่เห็นได้ชัดคือ เรื่องของการไม่ต้องเดินสายเหมือนกับระบบ LAN แบบอื่น ๆ ซึ่งเหมาะกับการใช้งานในบ้านที่ซึ่งไม่สะดวกในการเดินสาย และเป็นที่ไม่มีปัญหาเรื่องการรบกวนของสัญญาณวิทยุมากนักการทำงานของ Wireless LANทำงานโดนใช้คลื่นวิทยุรับส่งกันระหว่างอุปกรณ์รับส่งสัญญาณที่ติดตั้งในคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่อง กับจุดเข้าใช้เรียกว่า “Access Point” ซึ่งเป็นตัวกลางในติดต่อถึงกัน ระหว่างอุปกรณ์รับส่งแต่ละเครื่องความปลอดภัยของข้อมูลในระบบ LAN แบบไร้สายสิ่งที่ควรคำนึงถึงการใช้เครือข่ายแบบไร้สาย คือ ความปลอดภัยของข้อมูล เนื่องจากข้อมูลลูกส่งไปในอากาศ ซึ่งสามารถถูกดักจับได้ง่าย ดังนั้นจึงต้องมีวิธีการเข้ารหัสที่เรียกว่า WEP แต่ปัจจุบันกำลังถูกมองว่าวิธีนี้ยังไม่ปลอดภัยเท่าที่ควรจึงมีกรออกแบบมาตรฐานใหม่คือ WPA ซึ่งปลอดภัยกว่าแต่จะใช้ได้กับอุปกรณ์รุ่นใหม่ ๆ เท่านั้น อุปกรณ์ในติดตั้งระบบ Wi-Fi1.Access Point สามารถกำหนดค่า IP ในรูปแบบอัตโนมัติ หรือ Dynamic Host Configuration Protocol สามารถเชื่อมต่อกับ Network Switch หรือ HUB ได้โดยผ่านสาย LAN สามารถทำงานในลักษณะ Router ซึ่งทำให้ผู้คนหลายคน สามารถใช้งานระบบ Broadband ได้2.Wireless Adapter เป็นอุปกรณ์ซึ่งต่อเชื่อมกับคอมพิวเตอร์และเครือข่ายไร้สาย โดยการทำงานของ Wireless Adapter จะเป็นลักษณะการส่งสัญญาณคลื่นวิทยุแบบ Two-way ทั้งรับทั้งส่งรูปแบบการเชื่อมต่อระบบเครือข่ายไร้สาย1.แบบ Peer-to-peerเป็นลักษณะการเชื่อมต่อแบบโครงข่ายโดยตรงระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องหรือมากกว่านั้น เป็นการใช้งานร่วมกันของ Wireless Adapter cards โดยไม่มีการเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์กับเครือข่ายแบบใช้สายเลย โดยเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะมีความเท่าเทียมกัน สามารถทำงานได้และขอใช้บริการเครื่องอื่นได้
2.แบบ Client/Serverเป็นลักษณะการรับส่งข้อมูลโดยอาศัย Access Point หรือเรียกว่า “Hot spot”ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมต่อระหว่างระบบเครือข่ายแบบใช้สายกับเครื่องคอมพิวเตอร์ลูกข่าย โดยกระจายสัญญาณคลื่นวิทยุเพื่อรับ-ส่งข้อมูลเป็นรัศมี
3.แบบ Multiple access points and roamingเป็นการเชื่อมต่อสัญญาณระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับ Access Point ของเครือข่ายไร้สาย จะอยู่ในรัศมีประมาณ 500 ฟุต ภายในอาคารและ 1,000 ฟุต ภายนอกอาคาร หากสถานที่ที่ติดตั้งมีขนาดกว้างมากๆ
4.แบบ Use of an Extension Pointกรณีที่โครงสร้างของสถานที่ติดตั้งเครือข่ายแบบไร้สายมีปัญหา ผู้ออกแบบระบบอาจจะใช้ Extension Point ที่มีคุณสมบัติเหมือนกับ Access Point แต่ไม่ต้องผูกติดไว้กับเครือข่ายไร้สายเป็นส่วนที่ใช้เพิ่มเติมในการรับส่งสัญญาณ5.แบบ The Use of Directional Antennasระบบแลนไร้สายแบบนี้เป็นแบบใช้เสาอากาศในการรับส่งสัญญาณระหว่างอาคารที่อยู่ห่างกัน โดยการติดตั้งเสาอากาศที่แต่ละอาคาร เพื่อส่งและรับสัญญาณระหว่าง
5.การทำงานของคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายการทำงานของคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย เครื่องที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องแม่ข่ายเรียกว่า”เซิร์ฟเวอร์”เป็นเครื่องที่ให้บริการแก่แก่เครื่องอื่น เครื่องลูกข่ายหรือเรียกว่า”ไคลเอนท์”หรือบางครั้งเรียกว่า “เวิร์กสเตชั่น” โดยทั่วทั่วไปการจัดแบ่งหน้าที่การทำงานของคอมพิเตอร์ระบบเครือข่ายไว้ 2แบบใหญ่ คือแบบที่ทุกเครื่องมีศักดิ์ศรีเท่ากันเรียกว่า Peer-to-Peer หมายถึงแต่ละเครื่องจะยอมให้เครื่องอื่น ๆ ในระบบเข้ามาใช้ข้อมูล หรืออุปกรณ์ต่าง ๆได้ โดยเสมอภาคภาคกันแบบที่เรียกว่า”Server-based” หรือ “Dedicated Server” 1.อุปกรณ์ Repeater ใช้เมื่อสายที่มีต่อมีความยาวเกินกว่าที่มาตรฐานกำหนด ไม่สามารถรับสัญญาณได้จึงต้องเพิ่มอุปกรณ์ที่เรียกว่า “รีพีตเตอร์” เพื่อทำหน้าที่ทวนสัญญาณ ช่วยขยายสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งบนสายแลนให้ไกลขึ้น แต่มีข้อเสียคือไม่สามารถกลั่นกรองข้อมูลที่ส่งผ่านได้ ซึ่งเหมือนกับ Hub ที่ใช้กันในระบบ LAN2.อุปกรณ์ Bridge ทำหน้าที่เป็นสะพานข้อมูลที่ส่งข้อมูลที่ส่งออกมาในเครือหนึ่งมีปลายทางอยู่ สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายย่อย ๆ ในองค์กรเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายใหญ่เพียงเครือข่าย โดยข้อมูลที่ส่งออกมาในเครือข่ายหนึ่งมีปลายทางอยู่อีกเครือข่ายหนึ่ง บริดจ์จะส่งข้อมูลข้ามไปให้สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายใหญ่เพียงเครือข่ายเดียว เพื่อให้เครือข่ายย่อยเหล่านั้น3.อุปกรณ์ Switch ทำหน้าที่รวบรวมสัญญาณหรือ เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานในลักษณะบริดจ์ แบ่งสาย 1 เส้น หรือ 1 พอร์ต เป็น 1 เครือข่าย ข้อมูลใด ๆ ที่ถูกส่งเข้ามาทางพอร์ต จะถูกต้องส่งต่อออกไปเฉพาะพอร์ตที่ต่อกับผู้รับเท่านั้น4.อุปกรณ์ Router ทำงานเสมือนเป็นเครื่องหรือ Node หนึ่งในระบบ หนึ่งในระบบ LAN รับข้อมูลเข้ามาแล้วส่งต่อยังปลายทาง คล้ายกับ Switch และ Bridge ทำหน้าที่หลักคือ หาเส้นทางที่ดีสุดในการส่งข้อมูลต่อไปยังเครือข่ายอื่น