ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

(Computer Network)

จากระบบการสื่อสารข้อมูลค้วยคอมพิวเตอร์ที่กล่าวไว้ข้างต้น ซึ่งจะเป็นการสื่อสารข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ฝั่งส่งกับคอมพิวเตอร์ฝั่งรับ 2 เครื่อง แต่เมื่อเราต้องการสื่อสารข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์มากกว่า 2 ตัว โดยการนำคอมพิวเตอร์มาต่อร่วมกันหลายๆ เครื่อง เราจะเรียกว่า ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์(Computer Network) ซึ่งในปัจจุบันระบบเครือข่ายมีความสำคัญเป็นอย่างมากทั้งทางด้านธุรกิจ หรือทางด้านการศึกษา เช่น การใช้ระบบเครือข่ายของธนาคาร การใช้เครือข่ายในมหาวิทยาลัยเพื่อการค้นหนังสื่อ หรือหาข้อมูลการวิจัย เป็นต้น โดยการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์นั้นเป็นการเพิ่มความสามารถของระบบให้สูงขึ้นและเป็นการลดต้นทุนระบบโดยรวมลง ซี่งจะมีการแบ่งการใช้งานอุปกรณ์และข้อมูลต่าง ๆ ตลอดจนสามารถทำงานร่วมกันได้ เช่น สามารถการโอนย้ายข้อมูลระหว่างกัน หรือการนำข้อมูลไปใช้ประมวลผลในลักษณะแบ่งกันใช้ทรัพยากร เช่น แบ่งกันใช้ซีพียู แบ่งกันใช้ฮาร์ดดิสก์ แบ่งกันใช้โปรแกรม และแบ่งกันใช้อุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีราคาแพง เป็นต้น

ประโยชน์การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์

การใช้ทรัพยากร (Resource) รวมกัน คือ สามารถใช้อุปกรณ์ที่มีราคาสูงร่วมกันได้ ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายฮารด์แวร์ ลงไปได้มากเนื่องจากไม่ต้องมีอุปกรณ์เหล่านี้ในทุกๆ จุด เช่น ซื้อเครื่องพิมพ์คุณภาพดีมาใช้ร่วมกัน ดีกว่าซื้อเครื่องพิมพ์ให้แก่คอมพิวเตอร์ทุกตัว ดังนั้นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เป็นเครือข่ายจึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานให้กว้างขวางและมากขึ้นจากเดิม และการเชื่อมต่อเครือข่ายนั้นยังไม่ได้จำกัดอยู่ที่การเชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงการเชื่อมต่ออุปกรณ์รอบข้าง เช่น การเชื่อมต่อกับระบบโทรศัพท์ เป็นต้น

การใช้ข้อมูลในไฟล์รวมกัน เป็นการเข้าถึงข้อมูลและแบ่งปันข้อมูลของเครื่องคอมพิวเตอร์ตัวใดก็ได้ที่เชื่อมต่อกัน โดยไม่ต้องใช้แผ่นดิกส์หรืออุปกรณ์เก็บข้อมูลแบบอื่นช่วยในการโอนย้ายข้อมูล เช่น การใช้ฟอร์มงานเอกสารต่างๆ ร่วมกัน หรือการถ่ายโอนข้อมูล เป็นต้น

ประเภทของระบบเครือข่าย

1. ระบบเครือข่ายเฉพาะที่(LAN)

คือ เป็นการเชื่อมต่อเครือข่ายขนาดเล็กในพื้นที่ไม่ใหญ่มากนัก เช่น ภายในห้อง หรือภายในตัวอาคาร

รูประบบเครือข่ายเฉพาะที่

2. ระบบเครือข่ายระหว่างเมือง(MAN)

คือ เป็นการเชื่อมต่อเครือข่ายที่มีขนาดที่ใหญ่ขึ้นกว่า LAN มักเกิดจากการเเชื่อมโยงเครือข่าย LAN ในบริเวณเดียวกันเข้าด้วยกัน เช่น การเชื่อมต่อระบบระหว่างองค์กรกับองค์กรที่อยู่

รูประบบเครือข่ายระหว่างเมือง

3. ระบบเครือข่ายระยะไกล (WAN)

เป็นเครือข่ายบริเวณกว้าง ซึ่งอาจมีขอบเขตการเชื่อมต่อที่กว้างไกลขึ้นจาก LAN และ MAN ซึ่งเมื่อเชื่อมต่อแล้วจะก่อให้เกิดเป็นระบบเครือข่ายในระดับจังหวัด ประเทศ หรือข้ามทวีปได้

รูประบบเครือข่ายระยะไกล

4. อินเทอร์เน็ต

คือ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่มาก โดยเกิดจากการรวมเอาเครือข่าย LAN MAN และ WAN ย่อยๆ จำนวนมากเข้าด้วยกัน ทำให้คอมพิวเตอร์ทุกตัวสามารถรับ-ส่งข้อมูลซึ่งกันและกันได้

รูปอินเทอร์เน็ต

รูปแบบการเชื่อมต่อของระบบเครือข่าย (Network topology)

1. การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบดาว

ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่องมาเชื่อมต่อในลักษณะแบบดาว คือ มีคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งที่เป็นศูนย์กลางในการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ และอุปกรณ์ที่เหลือ โดยเครื่องศูนย์กลางจะทำหน้าที่ในการควบคุมการสื่อสาร ทั้งการกำหนดเส้นทางการสื่อสาร หรือการดูแลอุปกรณ์ที่จะใช้งานร่วมกัน กล่าวคือ คอมพิวเตอร์ตัวใด จะติดต่อสื่อสารกันจะต้องผ่านคอมพิวเตอร์ตัวกลางนี้ตลอด หรือ คอมพิวเตอร์ตัวใด ต้องการพิมพ์งาน ก็จะต้องติดต่อกับเครื่องพิมพ์ผ่านคอมพิวเตอร์ตัวกลางก่อน ซึ่งถ้าคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางเกิดเสียหายจะทำให้ทั้งระบบไม่สามารถติดต่อสื่อสารกันได้

รูปการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบดาว

2. การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบบัส

เป็นการเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ทั้งหมดบนสายสื่อสารเพียงเส้นเดียว เช่น สายคู่บิตเกลียว สายโคแอ็กเซียว หรือสายใยแก้วนำแสง โดยสัญญานที่ถูกส่งออกมาจากอุปกรณ์หรือคอมพิวเตอร์ตัวใดก็ตามจะเป็นลักษณะการกระจายข่าว ( Broadcast) คือ ส่งออกไปทั้งสองทิศทางไปยังทุกส่วนของระบบเครือข่ายนั้นโดยมีซอฟต์แวร์ที่ติดตั้งกับอุปกรณ์แต่ละตัวเป็นตัวควบคุมการสื่อสาร ซึ่งเป็นการทำงานที่ไม่มีอุปกรณ์ตัวใดทำหน้าที่เป็นผู้ควบคุมระบบเลย ในกรณีนี่ถ้าอุปกรณ์ใดก็ตามหยุดการทำงานไปก็จะไม่มีผลกระทบต่ออุปกรณ์ที่ยังคงทำงานอยู่ แต่อย่างไรก็ตาม ณ ขณะเวลาๆ หนึ่งระบบนี้จะมีอุปกรณ์เพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งสัญญาณออกมาได้ โดยอุปกรณ์ตัวอื่นที่ต้องการส่งสัญญาณจะต้องหยุดรอจนกว่าในระบบจะไม่มีผู้ใดส่งสัญญาณจึงจะสามารถเริ่มส่งสัญญาณของตนเองออกมาได้ ถ้ามีอุปกรณ์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไปส่งสัญญาณออกมาพร้อมกันก็จะเกิดปัญหาสัญญาณชนกัน (Collision) ซึ่งจะทำให้สัญญาณของทุกฝ่ายเสียหายไม่สามารถนำไปใช้งานได้ระบบนี้จะมีประสิทธิภาพตํ่าในกรณีที่มีอุปกาณ์เชื่อมต่ออยู่เป็นจำนวนมาก

รูปการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบบัส

3. การเชื่อมต่อเครือข่ายแบบวงแหวน

เป็นการเชื่อมต่อที่มีลักษณะเป็นวงแหวน การรับส่งข้อมูลจะเป็นไปในทิศทางเดียว โดยใช้ Token ซึ่งเป็นตัวอนุญาตให้คอมพิวเตอร์ตัวใดมีสิทธิ์ส่งข้อมูลเพื่อไม่ให้เกิดการชนกันของข้อมูล โดยถ้าคอมพิวเตอร์ตัวใดต้องการส่งข้อมูลก็จะไปจับ Token มาและใส่ข้อมูลไปกับ Token ซึ่งในขณะที่ Token ไม่ว่างคอมพิวเตอร์ตัวอื่น ก็ไม่สามารถส่งข้อมูลได้ จึงจำเป็นต้องรอให้ Token ว่าง ซึ่ง Token จะว่างก็ต่อเมื่อส่งข้อมูลได้ถูกต้องเรียบร้อยแล้ว

รูปการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบดาว

4. เครือข่ายแบบผสม(Mesh Network)

เป็นเครือข่ายที่ไม่มีรูปร่างที่แน่นอน เป็นการผสมเครือข่ายหลายๆแบบเข้าด้วยกัน เช่น เครือข่ายแบบบัสผสมแบบวงแหวนผสมแบบดาว

รูปการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบผสม

องค์ประกอบของระบบเครือข่าย

ในหัวข้อนี้จะเป็นการพูดถึงอุปกรณ์ใดบ้างที่จำเป็นต้องใช้ในการสร้างเครือข่าย เพื่อให้เห็นภาพรวมของระบบเครือข่ายกับสิ่งที่ได้กล่าวไปทั้งหมด โดยจะเน้นที่เครือข่ายเฉพาะที่ (LAN) เป็นตัวอย่าง

1. อุปกรณ์ฮารด์แวร์

1.1 NIC (Network Interface Card)

เป็นการ์ดที่ใช้ในการเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์กับสายสื่อสาร

รูปการ์ดแลน

1.2 HUB

เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นในการต่อสาย LAN แบบ UTP (Unshielded Twisted Pair) โดย HUB แต่ละตัวจะมีพอร์ตในการเชื่อมต่อกับสาย UTP ในจำนวนที่แตกต่างกัน เช่น 8, 16, 24 หรือมากกว่านั้น ข้อดีของการใช้ HUB คือ ถ้ามีเครื่องคอมพิวเตอร์ตัวใดหรือสายสัญญาณเส้นใดมีปัญหาผิดปกติก็สามารถดึงออกได้โดยง่าย สามารถสลับเครื่อง เพิ่ม-ลดจำนวน รวมถึงสะดวกในการโยกย้ายสายสัญญาณ เพราะสายสัญญาณทั้งหมดนั้นรวมที่เดียวกันหมด ซึ่งอาจทำเป็นห้องหรือตู้ขึ้นมาเก็บสายสัญญาณให้เรียบร้อยได้

รูปแสดง Hub ที่ใช้ในการเชื่อมต่อ

1.3 Bridge

เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ติดต่อสื่อสารข้อมูลระหว่างเครือข่าย LAN 2 เครือข่าย โดยบริดจ์จะรับข้อมูลจากเครือข่ายต้นทาง แล้วทำการตรวจสอบตำแหน่งของเครือข่ายปลายทาง จากนั้นจะทำการส่งข้อมูลไปยังเครือข่ายปลายทาง

รูปแสดง Bridge ที่ใช้ในการเชื่อมต่อ

1.4 Router

เราเตอร์ เหมือนกับบริดจ์ แต่จะมีประสิทธิภาพมากกว่า โดยสามารถจัดหาเส้นทางข้อมูล เพื่อส่งไปให้ยังสถานีปลายทางได้อย่างถูกต้อง ปัจจุบันได้มีการรวมหน้าที่การทำงานของ Gateway ไว้ใน Router แล้วทำให้สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่นๆ ได้อย่างไม่มีข้อจำกัดทางด้านรูปแบบของแพ็คเก็ต เช่นRouter สามารถแปลงรูปแบบของ Apple talk ไปเป็น TCP/IP ได้ เป็นต้น

รูปแสดง Router ที่ใช้ในการเชื่อมต่อ

2. ซอฟต์แวร์

ระบบปฏิบัติการของระบบเครือข่าย เรียกว่า NOS (Network Operating System) เป็นตัวติดต่อระหว่างสถานีผู้ใช้ กับ ไฟล์เซิร์ฟเวอร์ เช่น Novell’s NetWare OS/2 LAN Server, Microsoft Windows NT Server, Microsoft Windows NT 2000, AppleShare, Unix, Linux เป็นต้น

3. ตัวกลางนำข้อมูล

ตัวกลางที่ใช้ในระบบเครือข่าย สามารถเป็นได้หลายชนิด เช่น สาย Coaxial, UTP (Unshielded Twisted-Pairs), สายไฟเบอร์อ๊อฟติค หรืออาจเป็นคลื่นวิทยุที่ใช้กับ Wireless LAN

ข้อจำกัดของระบบเครือข่าย

ข้อจำกัดของระบบเครือข่ายมีหลายประการ ประการแรก คือ การเรียกใช้ข้อมูลในไฟล์ผ่านระบบเครื่อข่ายนั้นจะมีความเร็วที่ช้ากว่าการเรียกใช้ข้อมูลกับฮาร์ดดิสก์ในเครื่องของตนเอง ทั้งนี้เนื่องจากข้อจำกัดของสายสัญญาณและระยะทางที่ใช้ในการส่งข้อมูล ประเด็นที่สอง คือ การแบ่งทรัพยากรกันใช้นั้นอาจไม่สามารถใช้ทรัพยากรนั้นๆได้ทันทีทันใด เพราะหากมีการเรียกใช้ทรัพยากรเดียวกันจากคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องพร้อมกัน เช่น การใช้เครื่องพิมพ์โดยเครื่องพิมพ์นั้นมีการใช้งานจากคอมพิวเตอร์ตัวอื่นอยู่ก่อนหน้าแล้ว งานพิมพ์ของเราก็จะต้องเข้าคิวรอการทำงาน ประเด็นที่สาม การดูแลระบบความปลอดภัยของเครือข่ายนั้นมีความยากกว่าการดูแลเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ทำงานตัวเดียว เพราะจะมีโอกาสที่จะถูกผู้อื่นแอบเข้ามาเอาข้อมูลได้จากหลายๆที่