รูปแบบของการเชื่อมต่อเพื่อการสื่อสารข้อมูล
การเชื่อมต่ออุปกรณ์สื่อสารเพื่อสื่อสารข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอักจุดหนึ่งนั้น
สามารถทำได้หลายรูปแบบขึ้นอยู่กับความเหมาะสม
1.
การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด (Point to Point)
เป็นการเชื่อมต่อแบบพื้นฐาน โดยต่อจากอุปกรณ์รับหรือส่ง
2
ชุด ใช้สายสื่อสารเพียงสายเดียวมีความยาวของสายไม่จำกัด
เชื่อมต่อสายสื่อสารไว้ตอลดเวลา (Lease Line) ซึ่งสายส่งอาจจะเป็นชนิดสายส่งทางเดียว
(Simplex) สายส่งกึ่งทางคู่ (Half-duplex) หรือสายส่งทางคู่แบบสมบูรณ์ (Full-duplex) ก็ได้
2.
การเชื่อมต่อแบบหลายจุด (Multipoint)
เนื่องจากค่าเช่าช่องทางในการส่งผ่านข้อมูลต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง
การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดนั้นสิ้นเปลืองสายสื่อสารมากการส่งข้อมูลไม่ได้ใช้งานตลอดเวลา
จึงมีแนวความคิดที่จะใช้สายสื่อสารเพียงสายเดียวแต่เชื่อมต่อกับหลายๆ จุด ซึ่งทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากกว่า
ลักษณะการเชื่อมต่อแบบหลายจุดแสดงให้เห็นได้ดังรูป
Network
Topology
โครงสร้างของเครือข่าย
(Network
Topology) จะอธิบายถึงแผนผังการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ตามลักษณะทางกายภาพ
(Physical Topology) หรือทางตรรกะ (Logical Topology)
ซึ่งจะแสดงถึงตำแหน่งของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เครือข่ายอื่น ๆ และเส้นทางการเชื่อมต่อของอุปกรณ์เหล่านี้
1. โครงสร้างแบบบัส (Bus Network)
ลักษณะการเชื่อมต่อแบบนี้จะเป็นแบบอนุกรม
โดยใช้สายเคเบิลเส้นเดียว ลากต่อกันไป ทำให้โครงสร้างแบบนี้มีจุดอ่อนก็คือเมื่อคอมพิวเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งมีปัญหากับสายเคเบิล
ก็จะทำให้เครื่องรวนไปทั้งระบบ ข้อดีของโครงสร้างแบบนี้ก็คือไม่ต้องมีอุปกรณ์อย่างเช่น
ฮับ/สวิทช์ ใช้สายเพียงเส้นเดียวก็เพียงพอแล้ว โครงสร้างแบบนี้จึงเหมาะกับเครือข่ายที่มีขนาดเล็กที่มีจำนวนเครื่องไม่มาก
และในปัจจุบันไม่นิยมใช้กันแล้ว
2. โครงสร้างแบบสตาร์ (Star Network)
ลักษณะการเชื่อมต่อของโครงสร้างแบบสตาร์นี้
ดูไปแล้วจะคล้ายๆ ดาวกระจาย คือจะมีอุปกรณ์เช่น ฮับ หรือสวิทช์ เป็นศูนย์กลาง ซึ่งการเชื่อมต่อแบบนี้มีประโยชน์คือ
ถ้ามีสายเส้นใดเส้นหนึ่งหลุดหรือเสียก็จะไม่มีผลกระทบต่อการทำงานของระบบ นอกจากนี้ถ้าหากเราเพิ่มเครื่องคอมพิวเตอร์เข้าไปอีกในเครือข่ายก็สามารถทำได้ทันที
การต่อแบบนี้เป็นที่นิยมมากในปัจจุบัน เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้เป็นศูนย์กลางคือ ฮับ/สวิทช์
ราคาได้ถูกลงอย่างมากแล้วในขณะที่ประสิทธิภาพก็ได้เพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ แต่เป็นการเชื่อมต่อจากศูนย์กลางทำให้มีโอกาสที่ระบบเครือข่ายจะล้มเหลวพร้อมกันได้ง่าย
3. โครงสร้างแบบวงแหวน (Ring Network)
เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ด้วยสายเคเบิ้ลเพียงเส้นเดียวในลักษณะวงแหวน
การรับส่งข้อมูลในเครือข่ายวงแหวนจะใช้ทิศทางเดียวเท่านั้นเมื่อคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งส่งข้อมูล
จะส่งไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องถัดไปถ้าข้อมูลที่รับมาไม่ตรงตามที่เครื่องคอมพิวเตอร์
ต้นทางระบุ จะส่งผ่านไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องถัดไปซึ่งจะเป็นขั้นตอนอย่างนี้ไป
เรื่อย ๆ จนกว่าจะถึงเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ปลายทางที่ถูกระบุตามที่อยู่จากเครื่องต้นทาง
4. โครงสร้างแบบเมช (Mesh Topology)
โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบเมช มีการทำงานโดยเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะมีช่องสัญญาณจำนวนมาก
เพื่อที่จะเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆทุกเครื่อง โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์นี้เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะส่งข้อมูล
ได้อิสระไม่ต้องรอการส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ ทำให้การส่งข้อมูลมีความรวดเร็ว
แต่ค่าใช้จ่ายสายเคเบิ้ลก็สูงด้วยเช่นกัน
5. โครงสร้างแบบต้นไม้ (Tree Topology)
มีลักษณะเชื่อมโยงคล้ายกับโครงสร้างแบบดาวแต่จะมีโครงสร้างแบบต้นไม้
โดยมีสายนำสัญญาณแยกออกไปเป็นแบบกิ่งไม่เป็นวงรอบ โครงสร้างแบบนี้จะเหมาะกับการประมวลผลแบบกลุ่มจะประกอบด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ระดับต่างๆกันอยู่หลายเครื่องแล้วต่อกันเป็นชั้น
ๆ ดูราวกับแผนภาพองค์กร แต่ละกลุ่มจะมีโหนดแม่ละโหนดลูกในกลุ่มนั้นที่มีการสัมพันธ์กัน
การสื่อสารข้อมูลจะผ่านตัวกลางไปยังสถานีอื่นๆได้ทั้งหมด เพราะทุกสถานีจะอยู่บนทางเชื่อม
และรับส่งข้อมูลเดียวกัน ดังนั้นในแต่ละกลุ่มจะส่งข้อมูลได้ทีละสถานีโดยไม่ส่งพร้อมกัน
Wireless
ระบบเครือข่ายไร้สาย
หมายถึง เทคโนโลยีที่ช่วยให้การติดต่อสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 เครื่อง หรือกลุ่มของเครื่องคอมพิวเตอร์สามารถสื่อสารกันได้ ร่วมถึงการติดต่อสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์เครือข่ายคอมพิวเตอร์ด้วยเช่นกัน
โดยปราศจากการใช้สายสัญญาณในการเชื่อมต่อ แต่จะใช้คลื่นวิทยุเป็นช่องทางการสื่อสารแทน
การรับส่งข้อมูลระหว่างกันจะผ่านอากาศ ทำให้ไม่ต้องเดินสายสัญญาณ และติดตั้งใช้งานได้สะดวกขึ้นระบบเครือข่ายไร้สายใช้แม่เหล็กไฟฟ้าผ่านอากาศ
เพื่อรับส่งข้อมูลข่าวสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ และระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์เครือข่าย
โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้อาจเป็นคลื่นวิทยุ (Radio) หรืออินฟาเรด
(Infrared) ก็ได้
Transmission
Mode
(รูปแบบของการส่งสัญญาณข้อมูล)
การส่งสัญญาณข้อมูล
สามารถแบ่งได้เป็น 3
รูปแบบ ดังนี้
1. การส่งสัญญาณทางเดียว (Simplex หรือ One-Way Transmission)
การส่งสัญญาณแบบนี้ในเวลาเดียวกันจะส่งได้เพียงทางเดียวเท่านั้น
ถึงแม้ว่าตัวส่งจะมีสัญญาณช่องทางก็ตาม ซึ่งมักจะเรียกการส่งสัญญาณทางเดียวนี้ว่า ซิมเพล็กซ์
ผู้ส่งสัญญาณจะส่งได้ทางเดียว โดยที่ผู้รับจะไม่สามารถโต้ตอบได้ เช่น การส่งวิทยุกระจายเสียง
การแพร่ภาพโทรทัศน์
2. การส่งสัญญาณกึ่งทางคู่ (Half-Duplex
หรือ Either-Way)
การส่งสัญญาณแบบนี้เมื่อผู้ส่งได้ทำการส่งสัญญาณไปแล้ว
ผู้รับก็จะรับสัญญาณนั้นหลังจากนั้นผู้รับก็สามารถปรับมาเป็นผู้ส่งสัญญาณแทน ส่วนผู้ส่งเดิมก็ปรับมาเป็นผู้รับแทนสลับกันได้
แต่ไม่สามารถส่งสัญญาณพร้อมกันในเวลาเดียวกันได้ จึงเรียกการส่งสัญญาณแบบนี้ว่า ฮาร์ฟดูเพล็กซ์
(Half
Duplex หรือ HD) ได้แก่ วิทยุสนามที่ตำรวจใช้
เป็นต้น
3. การส่งสัญญาณทางคู่ (Full-Duplex หรือ Both way Trasmission)
การส่งสัญญาณแบบนี้สามารถส่งข้อมูลและรับข้อมูลได้พร้อมกันทั้งสองทางในเวลาเดียวกัน
เช่น การใช้โทรศัพท์ ผู้ใช้สามารถพูดสายโทรศัพท์ได้พร้อมกัน
Categories of
Networks (ประเภทของเครือข่าย)
·
Local Area Network (LAN)
เป็นเครือข่ายซึ่งอุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมโยงกันอยู่ในพื้นที่ใกล้ๆ
กัน เช่น อยู่ภายในแผนกเดียวกัน อยู่ภายในสำนักงาน หรืออยู่ภายในตึกเดียวกัน
เป็นต้น โดยส่วนมากแล้วการเชื่อมต่อในระบบแลนจะใช้สายเคเบิลแบบต่างๆ
ในการเชื่อมโยงถึงกัน
·
Metropolitan Area Network (MAN)
เป็นระบบเครือข่ายที่มีการเชื่อมต่อกันในระหว่างที่กว้างใหญ่
ครอบคลุมระยะทางเป็น
100 กิโลเมตร ที่มีการติดต่อกันในระยะที่ไกลกว่าระบบแลนและใกล้กว่าระบบแวน เป็นการติดต่อระหว่างเมือง
เช่น กรุงเทพฯ กับเชียงใหม่
·
Wide Area Network (WAN)
เป็นเครือข่ายขนาดใหญ่โดยเป็นการรวมเครือข่ายทั้ง LAN และ MAN มาเชื่อมต่อกัน เป็น
เครือข่ายเดียว ดังนั้นเครือข่ายนี้จึงครอบคลุมพื้นที่กว้าง
บางครั้งครอบคลุมไปทั่วประเทศ หรือ ทั่วโลก
·
Internet
คือ
เครือข่ายนานาชาติ ที่เกิดจากเครือข่ายขนาดเล็กมากมาย
รวมเป็นเครือข่ายเดียวทั้งโลก หรือเครือข่ายสื่อสาร
ซึ่งเชื่อมโยงระหว่างคอมพิวเตอร์ทั้งหมด ที่ต้องการเข้ามาในเครือข่าย สำหรับคำว่า internet หากแยกศัพท์จะได้มา 2 คำ คือ Inter หมายถึงระหว่าง หรือท่ามกลาง และคำว่า Net มาจาก Network
หรือเครือข่าย เมื่อนำความหมายของทั้ง 2 คำมารวมกัน
จึงแปลว่า การเชื่อมต่อกันระหว่างเครือข่าย
Connection
Oriented and Connectionless
การสื่อสารแบบ
connectionless คือข้อมูลจะถูกแบ่งเป็นชิ้นๆ ตามที่อยู่ปลายทาง แล้วผ่านตัวกลางไปยังปลายทาง
อาจจะใช้เส้นทางคนละเส้นทางกันก็ได้
รวมทั้งข้อมูลแต่ละชิ้นอาจจะถึงก่อนหลังแตกต่างกันไปได้ด้วย
ทำให้การเริ่มต้นส่งทำได้รวดเร็ว ไม่ต้องเสียเวลาสร้าง Connection แต่ก็มีจุดอ่อนคือ ไม่สามารถรับประกันได้ว่า ข้อมูลถึงปลายทางอย่างถูกต้อง
ตัวอย่างงานที่ใช้การสื่อสารแบบ UDP คือ การส่งสัญญาณเสียงdigital,
Video
การสื่อสารแบบ
Connection
Oriented
คือมีลักษณะเหมือนกันส่งข้อมูลเสียงทางโทรศัพท์ ต้องมีการสร้าง Connection
ก่อน (คล้ายหมุนเบอร์ปลายทาง) จึงจะส่งข้อมูล
และเมื่อส่งข้อมูลเสร็จสิ้น ก็จะทำการยุติ Connection (วงหูโทรศัพท์)
ทั้งนี้เปรียบเสมือนการส่งข้อมูลทีละชิ้นไปเรื่อยๆ ผู้รับก็รับข้อมูลนั้นๆ
ตามลำดับก่อนหลัง ทำให้เสียเวลาในจุดเริ่มต้น แต่การส่งมีความถูกต้อง
และรับรองว่าปลายทางได้รับข้อมูล ลักษณะงานที่ติดต่อแบบ TCP ก็คือ
e-mail, WWW, FTP
แบบจำลอง
OSI
(Open
System Interconnection:OSI)
ข้อมูลข่าวสารที่ส่งจาก
Application
บน Computer เครื่องหนึ่ง ไปยัง Application
บน Computer จะต้องส่งผ่านแต่ละ Layer ของ OSI Model ตามลำดับ ดังรูป โดย Layer แต่ละ Layer จะสามารถสื่อสารได้กับ Layer ข้างเคียงในขั้นสูงกว่าและต่ำกว่า และ Layer เดียวกันในอีกระบบ
Computer เท่านั้น
·
Physical Layer
ทำหน้าที่
จัดการเชื่อมต่อ และ การส่งสัญญาณทางไฟฟ้า จากผู้ส่ง ไปยังผู้รับ โดยผ่านสื่อกลาง เช่น
สายทองแดง คลื่นวิทยุ สายคู่ตีเกลียว และใยแก้วนำแสงเป็นต้น พิจารณาการส่งข้อมูลเป็น
Bit
0 และ 1 จากต้นทาง ไปให้ถึงปลายทาง
·
Data Link Layer
เลเยอร์นี้มีจุดประสงค์หลักคือพยายามควบคุมการส่งข้อมูลจากโหนดไปสู่อีกโหนด(Note-to-Node
Delivery) ให้เสมือนกับว่าไม่มีความผิดพลาดเกิดขึ้น เพื่อให้เลเยอร์สูงขึ้นไปสามารถนำข้อมูลไปใช้ได้อย่างถูกต้อง
วิธีการคือฝ่ายผู้ส่งจะทำการแตกข้อมูลออกเป็นเฟรมข้อมูล
(data-frame)
โดยจะต้องมีการกำหนดขอบเขตของเฟรม (frame boundary) โดยการเติมบิตข้าไปยังจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเฟรม จากนั้นทำการส่งเฟรมข้อมูลออกไปทีละชุดและรอรับการตอบรับ
(acknowledge frame) จากผู้รับ
ถ้าหากมีการสูญหายของเฟรมข้อมูล ซึ่งอาจเนื่องมาจากสัญญาณรบกวนจากภายนอกหรือข้อผิดพลาดอื่นๆ
ในกรณีนี้ฝ่ายผู้ส่งจะต้องส่งเฟรมข้อมูลเดิมออกมาใหม่
data
link layer ทำหน้าที่ คล้ายผู้ควบคุม การจัดเรียง และสับเปลี่ยนตู้รถไฟของขบวนรถไฟ
ก่อนจะออกจากสถานี และที่สถานีปลายทาง จะทำหน้าที่แจ้งว่าข้อมูลมาถึงอย่างปลอดภัยหรือไม่
ถ้าข้อมูลเสียหาย จะแจ้งขอให้สถานีต้นทาง ส่งข่าวสารมาใหม่
ข้อมูลที่อยู่ใน
Layer
นี้ จะมีลักษณะเป็น Frame คือมีส่วนหัว
(Header) และส่วนท้าย (Trailer) ปะมาด้วย
·
Network Layer
เป็นเลเยอร์ที่ทำหน้าที่หลักเกี่ยวข้องกับการหาเส้นทาง
(routing)
ในการส่งpacketจากต้นทางไปยังปลายทาง ซึ่งจะมีการสลับช่องทางในการส่งข้อมูลหรือที่เรียกว่า
packet switching
ข้อมูลที่อยู่ใน
Layer
นี้ จะมีลักษณะเป็น Packet
·
Transport Layer
ทำหน้าที่หลายอย่างเหมือน
Network
Layer ควบคุมคุณภาพ ของข้อมูลที่ได้รับ ให้ถูกต้องทั้งรูปแบบ
และลำดับ ถ้ามีความเสียหายเกิดขึ้น ในระบบเครือข่าย และ ถ้าเครือข่ายล้มเหลว
ซอฟต์แวร์ใน Transport Layer จะมองหาเส้นทางอื่น ที่จะสามารถไปยังปลายทาง
หรืออาจจัดเก็บข้อมูลที่ส่งไว ้จนกระทั่งการเชื่อมต่อของเครือข่าย
ถูกสร้างขึ้นใหม่
·
Session Layer
เป็นระดับที่ผู้ใช้ทำการติดต่อกับข่ายสื่อสาร
โดยผู้ใช้ต้องการจะติดต่อกับเครื่องอื่นๆ แล้วการติดต่อจะเกิดขึ้น เมื่อผู้ใช้ใช้คำสั่ง
หรือข้อความ ที่กำหนดไว้ ป้อนให้แก่ระบบ จากนั้น ผู้ใช้ก็จะกลายเป็นผู้ใช้ระบบทางไกล
ซึ่งจะสามารถ ส่งผ่านข้อความ หรือแลกเปลี่ยนแฟ้มข้อมูล กับระบบได้
ในการสร้างการโต้ตอบ ระหว่างกันได้นี้ ผู้ใช้จะต้องกำหนด รหัสตำแหน่งจุดปลายทาง
ที่ต้องการจะติดต่อด้วย
·
Presentation Layer
มีหน้าที่ในการจัดการเข้ารหัส
และการแปลงรหัสข้อมูลที่ส่งระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องให้เป็นอักขระแบบเดียวกัน อักษรกระพริบ ตัวอักษรกลับสี มีการจัดการ
เข้ารหัสการจัดรูปแบบไฟล์พิเศษ ควบคุม Syntax ของข้อมูลที่ส่งเข้า
ส่งออก เช่นการเปลี่ยนจากรหัส EBCDIC เป็น ASCII เป็นต้น โดยจัดรูปแบบของจอภาพ และไฟล์ เพื่อให้ผลขั้นสุดท้าย มีลักษณะ
ตรงตามความตั้งใจ ของนักเขียนโปรแกรม
Presentation
Layer เป็นแหล่งของรหัสควบคุม (Control Code) กราฟิกส์พิเศษ
และชุดตัวอักษร ซอฟท์แวร์ในชั้นนี้ จะควบคุมเครื่องพิมพ์ พล็อตเตอร์ และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น
ยกตัวอย่างโปรแกรม Microsoft Windows และ Presentation
Manager เป็นสภาวะแวดล้อม ของโปรแกรมที่ทำหน้าที่ของ Presentation
Layer
·
Application Layer
ชั้น
Application
เป็นชั้นบนสุดของแบบจำลอง ISO/OSI เป็นเลเยอร์บนสุดที่ทำงานใกล้ชิดกับผู้ใช้
การทำงานของเลเยอร์นี้จะเกี่ยวข้องกับโปรโตคอลต่างๆ มากมาย ซึ่งจะมีการใช้งานที่เฉพาะตัวแตกต่างกันออกไป
มีบริการทางด้านโปรแกรมประยุกต์ต่างๆ ได้แก่ email, file transfer, remote
job entry, directory services นอกจากนี้ยังมีการจัดเตรียมฟังก์ชั่นในการเข้าถึงไฟล์และเครื่องพิมพ์
ซึ่งเป็นการแบ่งปันการใช้ทรัพยากรบนระบบเครือข่าย
ข้อมูลที่อยู่ใน
Layer
นี้ จะมีลักษณะเป็น Message
4G คือเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายผ่านอุปกรณ์แบบเคลื่อนที่ (โทรศัพท์มือถือและแทบเล็ต) ในยุคที่ 4 หรือ 4th Generation Mobile Communications อาจจะเรียกในอีกชื่อหนึ่งว่า LTE (Long Term Evolution) แต่เดิมได้ถูกวางไว้เป็นระบบ 3.9G แต่ต่อมาได้ถูกพัฒนาความเร็วการเชื่อมต่อให้มากขึ้นและเปลี่ยนชื่อเป็นระบบ 4G นั่นเอง