บทที่ 1
พื้นฐานการสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย
(Fundamental of Data Communications and Networks)
วัตถุประสงค์เพื่อ
- บอกความหมายและส่วนประกอบของการสื่อสารข้อมูลได้อย่างถูกต้อง
- สามารถเลือกใช้เทคโนโลยีการสื่อสารโทรคมนาคมมาประยุกต์ใช้งานได้อย่างเหมาะสม
- บอกความหมายของเครือข่ายคอมพิวเตอร์และประโยชน์ของเครือข่ายได้
- เปรียบเทียบความแตกต่างของประเภทเครือข่าย LAN, MAN และ WAN ได้
- เห็นความสำคัญของเครือข่ายอินเทอร์เน็ตที่มีต่อรูปแบบธุรกิจและการดำรงชีวิตในปัจจุบันได้
- มีความเข้าใจและมองเห็นภาพของการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในลักษณะต่าง ๆ
ความหมายของการสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารข้อมูล เป็นกระบวนการถ่ายโอนข้อมูล/สารสนเทศจากแหล่งกำเนิดข่าวสารผ่านสื่อกลาง เพื่อส่งไปยังจุดหมายปลายทางที่ต้องการ
ส่วนประกอบของระบบการสื่อสารข้อมูล (Components of Data Communication System)
- ข่าวสาร (Message) ข้อมูลหรือสารสนเทศที่อาจเป็นข้อความ ตัวเลข เสียง และวิดีโอ
- ผู้ส่ง (Sender/Source) อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับส่งข่าวสาร เช่น คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์
- ผู้รับ (Receiver/Destination) อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับรับข่าวสาร เช่น คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์
- สื่อกลางส่งข้อมูล (Transmission Medium) เช่น สายไฟเบอร์ออปติก หรือคลื่นวิทยุ เป็นต้น
- โพรโทคอล (Protocol) กลุ่มของกฎเกณฑ์และข้อปฏิบัติต่าง ๆ ที่กำหนดขึ้นมา เพื่อนำมาใช้เป็นข้อตกลงร่วมกันระหว่างผู้ส่งและผู้รับเพื่อให้การสื่อสารบรรลุผล
การสื่อสารโทรคมนาคม (Telecommunication)
การสื่อสารโทรคมนาคม หมายถึง การสื่อสารระยะไกล โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อการแลกเปลี่ยนสารสนเทศ เกี่ยวข้องกับการใช้งานเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ (Electronics Transmitters) เช่น โทรศัพท์ โทรทัศน์ วิทยุ หรือคอมพิวเตอร์ ซึ่งระบบการสื่อสารโทรคมนาคมในยุคปัจจุบันถือว่ามีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาประเทศชาติเป็นอย่างมาก โดยจะพบว่าประเทศที่พัฒนาแล้วล้วนแต่มีระบบการสื่อสารโทรคมนาคมที่ก้าวหน้าและทันสมัย ที่มีส่วนสำคัญต่อการผลักดันธุรกิจต่าง ๆ ให้เกิดขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการพัฒนาระบบเศรษฐกิจโลกในยุคนี้ทีเดียว
ความหมายของเครือข่าย
ในส่วนของ “เครือข่าย” หมายถึง เครือข่ายที่มีการเชื่อมโยงกันในระยะใกล้ภายในพื้นที่เดียวกัน (Local) กับเครือข่ายที่เชื่อมโยงแบบระยะไกล (Remote) โดยเฉพาะเครือข่ายที่เชื่อมโยงแบบระยะไกลนั้น จำเป็นต้องพึ่งพาช่องทางการสื่อสารโทรคมนาคมเพื่อให้สามารถส่งข้อมูลระยะไกลได้
ตัวอย่างของการสื่อสารโทรคมนาคม
– โทรเลข (Telegraphy)
– โทรสาร (Facsimile)
– โทรศัพท์ (Telephone)
– โทรทัศน์ (Television)
– วิทยุกระจายเสียง (Radio)
– ไมโครเวฟ (Microwave)
– ดาวเทียม (Satellite)
เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Networks)
เครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือ การนำกลุ่มคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ มาเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่าย โดยใช้สื่อกลางซึ่งเป็นสายเคเบิลหรือคลื่นวิทยุเป็นเส้นทางการลำเลียงข้อมูลเพื่อสื่อสารระหว่างกัน และการที่เครือข่ายสามารถเชื่อมโยงกันเป็นหนึ่งเดียวได้ก็เพราะระบบปฏิบัติการเครือข่าย ซึ่งจัดเป็นซอฟต์แวร์ระบบที่สำคัญที่นำมาใช้เชื่อมโยงอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เข้าด้วยกัน และทำหน้าที่บริหารจัดการทรัพยากรบนเครือข่ายอย่างเป็นระบบ ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าใช้งานทรัพยากรร่วมกันบนเครือข่ายได้อย่างสะดวก
ก่อนจะเป็นเครือข่าย
Sneaker หมายถึง รองเท้าของบุคคลที่เดินไปคัดลอกสำเนาข้อมูล ดังนั้น Sneaker จึงหมายถึงเครือข่ายที่ใช้บุคคลในการเดินเท้าเพื่อถ่ายโอนข้อมูลนั่นเอง อย่างไรก็ตาม Sneakernet นั้นเป็นคำเปรียบเปรยเชิงล้อเล่นมากกว่าที่จะนำไปใช้เป็นศัพท์เชิงทางการ
ประโยชน์ของเครือข่าย
- การใช้ทรัพยากรร่วมกัน
- ช่วยลดต้นทุน
- เพิ่มความสะดวกในด้านการสื่อสาร
- ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของระบบ
ประเภทของเครือข่าย (Categories of Networks)
เครือข่ายท้องถิ่น (Local Area Network: LAN)
เครือข่ายท้องถิ่นเป็นเครือข่ายส่วนบุคคล ที่มีการลิงค์เชื่อมโยงระหว่างพีซีคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เพื่อการใช้งานร่วมกัน เครือข่ายท้องถิ่นอาจมีเพียงพีซีคอมพิวเตอร์เพียง 2 เครื่องเพื่อใช้งานตามบ้านเรือน หรือเชื่อมโยงพีซีคอมพิวเตอร์เป็นร้อยเครื่องสำหรับองค์กรขนาดใหญ่ โดยจะครอบคลุมระยะทางไม่กี่กิโลเมตร
เครือข่ายท้องถิ่นหรือมักเรียกสั้น ๆ ว่า เครือข่ายแลน นั้น ได้รับการออกแบบมาเพื่ออนุญาตให้สามารถแชร์ทรัพยากรบนเครือข่ายร่วมกันได้ เช่น การแชร์ข้อมูล โปรแกรม และเครื่องพิมพ์ เป็นต้น
เครือข่ายระดับเมือง (Metropolitan Area Network: MAN)
เป็นเครือข่ายที่มีขนาดระหว่างเครือข่ายแลนและเครือข่ายแวน ซึ่งปกติจะครอบคลุมพื้นที่ภายในเมืองหรือจังหวัด โดยเป็นเครือข่ายที่ออกแบบมาเพื่อให้ลูกค้าสามารถเชื่อมต่อใช้งานเพื่อการสื่อสารความเร็วสูง
เครือข่ายระดับประเทศ (Wide Area Network: WAN)
เครือข่ายระดับประเทศหรือเครือข่ายแวนสามารถส่งผ่านข้อมูลได้ระยะไกล สามารถสื่อสารข้ามประเทศหรือข้ามทวีปได้ เครือข่ายแวนอาจมีสายแกนหลักจำนวนมากกว่าหนึ่งเส้นที่นำไปใช้เชื่อมต่อเข้ากับอินเทอร์เน็ต
นอกจากขนาดของเครือข่ายที่สามารถเชื่อมโยงได้ไกลข้ามประเทศอย่างเครือข่ายแวนแล้ว สื่อส่งข้อมูลที่ใช้ในเครือข่ายแวนก็มีหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็นสายโทรศัพท์ สายเคเบิล รวมถึงการสื่อสารผ่านดาวเทียม เป็นต้น
อินเทอร์เน็ต (The Internet)
อินเทอร์เน็ตจัดเป็นเครือข่ายสาธารณะ (Public Network) ที่ได้เข้ามามีบทบาทต่อการดำเนเนชีวิตปัจจุบันของมนุษย์ในยุคนี้ จึงทำให้รูปแบบธุรกิจเดิมที่เคยดำเนินการอยู่ จำเป็นต้องเปลี่ยนรูปแบบด้วยการใช้ช่องทางการจำหน่ายผ่านอินเทอร์เน็ตเพื่อสร้างทางเลือกและความสะดวกในด้านการบริการแก่ลูกค้า โดยลูกค้าสามารถเลือกซื้อสินค้าหรือบริการผ่านทางเว็บไซต์ ทั้งนี้มิได้จำกัดเพียงลูกค้าภายในประเทศ แต่นั่นหมายถึงลูกค้าทั่วโลกที่สามารถเข้าใช้บริการนี้ผ่านทางเว็บไซต์
อินเทอร์เน็ตประกอบด้วยเครือข่ายที่หลากหลาย ดังนั้นอุปกรณ์ที่เรียกว่า เร้าเตอร์ (Router) จึงถูกนำมาใช้เพื่อการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายเข้าด้วยกัน เร้าเตอร์จัดเป็นอุปกรณ์สำคัญของเครือข่ายอินเทอร์เน็ตทีเดียว เพื่อใช้สำหรับกำหนดเส้นทางบนเครือข่าย
นอกจากนี้ระบบคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อบนเครือข่ายอินเทอร์เน็ตนั้น มีค่อนข้างหลากหลายและอาจมีแพลตฟอร์ม (Platform) ที่แตกต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นด้านสถาปัตยกรรมของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ก็ตาม เมื่อเป็นเช่นนี้อุปกรณ์อย่าง เกตเวย์ (Gateway) จึงถูกนำมาใช้งานเพื่อให้ระบบคอมพิวเตอร์ที่มีระบบแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงสามารถสื่อสารร่วมกันเป็นเครือข่ายเดียวกันได้
การเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์
(Computer Networks-Basic Configurations)
ในหัวข้อนี้จะกล่าวถึงการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในมุมมองเชิงกายภาพ ที่แสดงให้เห็นถึงการเชื่อมต่อในลักษณะต่าง ๆ และโดยปกติเราสามารถพบเห็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อในมุมมองต่าง ๆ ได้จากการสังเกตตามองค์กรหรือหน่วยงาน หรือจากการใช้งานประจำวันไม่ว่าจะที่บ้าน สำนักงาน หรือสถาบันการศึกษา โดยการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในรูปแบบต่าง ๆ มีดังนี้
1. ไมโครคอมพิวเตอร์กับเครือข่ายท้องถิ่น (Microcomputer-to-LAN Configurations)
เราสามารถพูดได้ว่าในปัจจุบันนี้ การเชื่อมต่อไมโครคอมพิวเตอร์ในรูปแบบของเครือข่ายท้องถิ่นนั้น สามารถพบเห็นได้ตามสำนักงานทั่วไป ทั้งนี้เครือข่ายท้องถิ่นจัดเป็นเครื่องมือที่ดีเยี่ยมสำหรับการแชร์ใช้งานโปรแกรม ข้อมูล และอุปกรณ์ได้เป็นอย่างดี
ด้วยอัตราการใช้งานไมโครคอมพิวเตอร์ และการนำมาเชื่อมต่อเป็นเครือข่ายท้องถิ่นจำนวนมาก จึงทำให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีนี้อย่างต่อเนื่อง โดยปัจจุบันเครือข่ายท้องถิ่นมีอัตราความเร็วในการส่งข้อมูลสูงคือ ตั้งแต่ 100 เมกะบิตต่อวินาที (100 Mbps) จนถึงระดับกิกะบิตต่อวินาที (1 Gbps)
2. ไมโครคอมพิวเตอร์กับอินเทอร์เน็ต (Microcomputer-to-Internet Configurations)
จากการเติบโตของเครือข่ายอินเทอร์เน็ต และกระแสการใช้งานไมโครคอมพิวเตอร์ตามบ้านพักอาศัยมีจำนวนมากขึ้น ดังนั้นการนำไมโครคอมพิวเตอร์มาเชื่อมต่อกับเครือข่ายอินเทอร์เน็ตจึงมีอัตราสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ผู้ใช้ตามบ้านพักอาศัยส่วนใหญ่ใช้งานอินเทอร์เน็ตด้วยเทคโนโลยีระบบ ADSL ที่กลุ่มลูกค้าตามบ้านพักอาศัยสามารถมีทางเลือกในการใช้บริการอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงได้ โดยอัตราความเร็วในการดาวน์โหลดข้อมูลมีได้ตั้งแต่ Mbps แต่การใช้บริการระบบ ADSL ได้นั้น บริษัทผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISP) จะต้องมีการติดตั้งระบบดังกล่าวครอบคลุมพื้นที่ที่ต้องการใช้งานด้วย ลูกค้าตามบ้านักอาศัยจึงสามารถใช้บริการได้ ที่สำคัญการบริการ ADSL จำเป็นต้องเสียค่าใช้จ่ายรายเดือน และสามารถเชื่อมโยงใช้งานได้ตลอด 24 ชั่วโมง
3. เครือข่ายท้องถิ่นกับเครือข่ายอินเทอร์เน็ต (LAN-to-Internet Configurations)
อุปกรณ์ที่เรียกว่า “เร้าเตอร์ (Router)” จัดเป็นอุปกรณ์สำคัญที่จะต้องนำมาใช้เพื่อเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายทั้งสอง ถึงแม้ว่าอุปกรณ์สวิตช์หรือบริดจ์จะสามารถนำมาใช้เชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายได้เช่นกัน แต่หลักการทำงานจะแตกต่างกัน โดยเฉพาะเร้าเตอร์จะมีขีดความสามารถในการจัดการเส้นทางการเดินทางของข้อมูลที่รับส่งกันระหว่างเครือข่ายจำนวนมากที่เชื่อมต่อกันบนเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้เป็นอย่างดี และมีหลักการทำงานที่ซับซ้อนกว่าอุปกรณ์อย่างบริดจ์และสวิตช์
4. ดาวเทียมและไมโครเวฟ (Satellite and Microwave)
เทคโนโลยีดาวเทียมและไมโครเวฟ จัดเป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่กำลังได้รับความนิยมและนำมาใช้งานอย่างแพร่หลาย ซึ่งหากระยะทางระหว่างสองเครือข่ายไกลกันมาก และยากต่อการเดินสายสัญญาณเพื่อเชื่อมต่อระหว่างกัน หรือแทบจะเชื่อมโยงผ่านสายไม่ได้เลยเนื่องจากปัญหาด้านภูมิศาสตร์ ดังนั้นการส่งผ่านข้อมูลด้วยการใช้เทคโนโลยีดาวเทียมและไมโครเวฟจึงเป็นแนวทางหนึงที่สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายทั้งสองให้สามารถสื่อสารกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะการนำมาประยุกต์ใช้เพื่องานแพร่ภาพทีวีผ่านดาวเทียม โทรศัพท์เคลื่อนที่ ระบบ GPS และวิดีโอคอนเฟเร็นซ์
5. โทรศัพท์ไร้สาย (Wireless Telephone)
ตัวอย่างของคอมพิวเตอร์โน๊ตบุคที่นำมาใช้เชื่อมต่อกับโทรศัพท์ไร้สายผ่านสายเคเบิลหรือบลูทูธ (Bluetooth) การส่งผ่านข้อมูลจากโทรศัพท์ไร้สายที่เชื่อมต่อกับโน๊ตบุค จะส่งไปยังศูนย์กลางโทรศัพท์ไร้สาย (Wireless Telephone Switching Center) ซึ่งศูนย์กลางนี้เองจะทำหน้าที่ช่วยในการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างโน๊ตบุคผ่านโครงข่ายโทรศัพท์สาธารณะ รวมถึงการเชื่อมต่อไปยังเครือข่ายอินเทอร์เน็ต