หน่วยที่ 2 ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1. เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Network)

                   เครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรือ คอมพิวเตอร์เน็ตเวิร์ก (อังกฤษ: computer network; ศัพท์บัญญัติว่า ข่ายงานคอมพิวเตอร์) คือเครือข่ายการสื่อสารโทรคมนาคมระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้ การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่างๆในเครือข่าย (โหนดเครือข่าย) จะใช้สื่อที่เป็นสายเคเบิลหรือสื่อไร้สาย เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่รู้จักกันดีคือ อินเทอร์เน็ต

      การที่ระบบเครือข่ายมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน เพราะมีการใช้งานคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นถึงกัน เพื่อเพิ่มความสามารถของระบบให้สูงขึ้น และลดต้นทุนของระบบโดยรวมลง

      การโอนย้ายข้อมูลระหว่างกันในเครือข่าย ทำให้ระบบมีขีดความสามารถเพิ่มมากขึ้น การแบ่งการใช้ทรัพยากร เช่น หน่วยประมวลผล, หน่วยความจำ,หน่วยจัดเก็บข้อมูล, โปรแกรมคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีราคาแพงและไม่สามารถจัดหามาให้ทุกคนได้ เช่น เครื่องพิมพ์ เครื่องวาดภาพ (scanner) ทำให้ลดต้นทุนของระบบลงได้

  อุปกรณ์เครือข่ายที่สร้างข้อมูล, ส่งมาตามเส้นทางและบรรจบข้อมูลจะเรียกว่าโหนดเครือข่าย. โหนดประกอบด้วยโฮสต์เช่นเซิร์ฟเวอร์, คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและฮาร์ดแวร์ของระบบเครือข่าย อุปกรณ์สองตัวจะกล่าวว่าเป็นเครือข่ายได้ก็ต่อเมื่อกระบวนการในเครื่องหนึ่งสามารถที่จะแลกเปลี่ยนข้อมูลกับกระบวนการในอีกอุปกรณ์หนึ่งได้

    เครือข่ายจะสนับสนุนแอปพลิเคชันเช่นการเข้าถึงเวิลด์ไวด์เว็บ, การใช้งานร่วมกันของแอปพลิเคชัน, การใช้เซิร์ฟเวอร์สำหรับเก็บข้อมูลร่วมกัน, การใช้เครื่องพิมพ์และเครื่องแฟ็กซ์ร่วมกันและการใช้อีเมลและโปรแกรมส่งข้อความโต้ตอบแบบทันทีร่วมกัน

2. ประเภทของระบบเครือข่าย
    ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบ่งออกตามขนาดของเครือข่ายเป็น 3 ประเภทดังนี้

      2.1 ระบบเครือข่ายระดับท้องถิ่น (Local Area Network : LAN) เป็นเครือข่ายระยะใกล้ใช้กันอยู่ในบริเวณไม่กว้างนัก อาจอยู่ในองค์กรเดียวกัน หรืออาคารที่ใกล้กัน เช่น ภายในสำนักงาน ภายในโรงเรียนหรือมหาวิทยาลัย

          

         2.2 ระบบเครือข่ายระดับเมือง (Metropolitan Area Network : MAN) เป็นเครือข่ายขนาดกลางที่ใช้ภายในเมืองหรือจังหวัดใกล้เคียงกัน เช่น ระดับเคเบิ้ลทีวีที่มีสมาชิกตามบ้านทั่วไป การฝากถอนเงินผ่านระบบเอทีเอ็ม เป็นต้น

          2.3 ระบบเครือข่ายระดับประเทศ (Wide Area Network : WAN) เป็นเครือข่ายขนาดใหญ่ใช้ติดต่อบริเวณกว้าง มีสถานีหรือจุดเชื่อมต่อมากกว่า 1 แสนจุด ใช้สื่อกลางหลายชนิด เช่น ระบบคลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ หรือดาวเทียม และการใช้งานอินเทอร์เน็ตก็จัดว่าเป็นการติดต่อสื่อสารในระบบเครือข่ายระดับประเทศด้วย

3. โครงสร้างเครือข่าย

     คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์รับ-ส่งข้อมูลที่ประกอบกันเป็นเครือข่าย มีการเชื่อมโยงถึงกันในรูปแบบต่างๆ ตามความเหมาะสมเทคโนโลยีการออกแบบเชื่อมโยงนี้เรียกว่า “รูปร่างเครือข่าย” (Network Topology) เมื่อพิจารณาการเชื่อมโยงถึงกันของอุปกรณ์สำนักงานที่ใช้ต่างๆ หากต้องการเชื่อมต่อถึงกันโดยตรงจะต้องใช้สายเชื่อมโยงมาก

      3.1 เครือข่ายแบบดาว (Star Topology)  เป็นการเชื่อมต่อสถานีหรือจุดต่าง ๆ ออกจากคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางหรือคอมพิวเตอร์แม่ข่ายที่เรียกว่า File Server แต่ละสถานีจะมีสายสัญญาณเชื่อมต่อกับศูนย์กลาง

          •ข้อดีของการเชื่อมแบบดาว คือ ง่ายต่อการใช้บริการ เพราะมีศูนย์กลางอยู่ที่คอมพิวเตอร์แม่ข่ายอยู่เครื่องเดียวและเมื่อเกิดความเสียหายที่คอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง คอมพิวเตอร์เครื่องอื่นก็จะไม่มีผลกระทบอันใดเพราะใช้สายคนละเส้น

          •ข้อเสียของการเชื่อมแบบดาว คือ ต้องใช้สายสัญญาณจำนวนมาก เพราะแต่ละสถานีมีสายสัญญาณของตนเองเชื่อมต่อกับศูนย์กลางจึงเหมาะสมกับเครือข่ายระยะใกล้มาก กว่าการเชื่อมต่อเครือข่ายระยะไกล การขยายระบบก็ยุ่งยากเพราะต้องเชื่อมต่อสายจากศูนย์กลางออกมา ถ้าศูนย์กลางเสียหายระบบจะใช้การไม่ได้

     3.2  แบบบัส ( BUS Topology ) เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนสายสัญญาณหลักเส้นเดียว ที่เรียกว่า BUS ทีปลายทั้งสองด้านปิดด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า Teminator 

           ข้อดีของการเชื่อต่อแบบบัส คือ

              1.  สามารถติดตั้งได้ง่าย เนื่องจากเป็นโครงสร้างเครือข่ายที่ไม่ซับซ้อน

                   2.  การเดินสายเพื่อต่อใช้งาน สามารถทำได้ง่าย

                   3.  ประหยัดค่าใช้จ่าย กล่าวคือ ใช้สายส่งข้อมูลน้อยกว่า เนื่องจากสามารถเชื่อมต่อกับสายหลักได้ทันที

                   4.  ง่ายต่อการเพิ่มสถานีใหม่เข้าไปในระบบ โดยสถานีนี้สามารถใช้สายส่งข้อมูลที่มีอยู่แล้วได้

           ข้อเสียของการเชื่อแบบบัส คือ

                    1.  ถ้ามีสายเส้นใดเส้นหนึ่งหลุดไปจากสถานีใดสถานีหนึ่ง ก็จะทำให้ระบบเครือข่ายนี้หยุดการทำงานลงทันที

                    2.  ถ้าระบบเกิดข้อผิดพลาดจะหาข้อผิดพลาดได้ยาก โดยเฉพาะถ้าเป็นระบบเครือข่ายขนาดใหญ่

 3.3 แบบวงแหวน ( Ring Topology ) เป็นการเชื่อมต่อเครือข่ายเป็นรูปวงแหวนหรือแบบวนรอบ โดยสถานีแรกเชื่อมต่อกับสถาน สุดท้าย การรับส่งข้อมูลในเครือข่ายจะต้องผ่านทุกสถานี 

           ข้อดีของการเชื่อมแบบวงแหวน คือ ใช้สายสัญญาณน้อยกว่าแบบดาว เหมาะกับการเชื่อมต่อด้วยสายสัญญาณใยแก้วนำแสง เพราะส่งข้อมูลทางเดียวกันด้วยความเร็วสูง

           ข้อเสียของการเชื่อมแบบวงแหวน คือ ถ้าสถานีใดเสียระบบก็จะไม่สามารถทำงานต่อไปได้จนกว่าจะแก้ไขจุดเสียนั้น และยากในการตรวจสอบว่ามีปัญหาที่จุใดและถ้าต้องการเพิ่มสถานีเข้าไปจะพกหระทำได้ยากด้วย

3.4  แบบผสม (Hybrid Network) เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ผสมผสานระหว่างรูปแบบต่างๆหลายๆแบบเข้าด้วยกันคือจะมีเครือข่ายคอมพิวเตอร์ย่อย ๆ หลาย ๆ  เครือข่ายเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการทำงาน        

         ข้อดี

          1. ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการวางสายเคเบิลมากนัก

          2. สามารถขยายระบบได้ง่าย

          3. เสียค่าใช้จ่ายน้อย

         ข้อเสีย
          1. อาจเกิดข้อผิดพลาดง่าย เนื่องจากทุกเครื่องคอมพิวเตอร์ต่อยู่บนสายสัญญาณเพียงเส้นเดียว ดังนั้นหากมีการขาดที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง ก็จะทำให้เครื่องอื่นส่วนใหญ่หรือทั้งหมดในระบบไม่สามารถใช้งานได้ตามไปด้วย
         2. การตรวจหาโหนดเสีย ทำได้ยากเนื่องจากขณะใดขณะหนึ่งจะมีคอมพิวเตอร์เพียงเครื่องเดียวเท่านั้นที่

4.  อุปกรณ์เครือข่าย

การเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ให้กลายเป็นระบบเครือข่ายได้นั้น  จะต้องอาศัยอุปกรณ์สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Network Device) ซึ่งทำหน้าที่บและส่งข้อมูลโดยผ่านทางสื่อกลาง ไม่ว่าจะเป็นสื่อกลางแบบใช้สาย และสื่อกลางแบบไร้สาย ซึ่งอุปกรณ์สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ มีดังนี้

            1.  การ์ดเครือข่าย  (Network Interface Card)  หรือการ์ดแลน หรืออีเทอเน็ตการ์ดทำหน้าที่ในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานอยู่เข้ากับระบบเครือข่ายได้ เช่น ในระบบแลนเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในเครือข่ายจะต้องมีการ์ดเครือข่ายที่เชื่อมโยงด้วยสายเคเบิลจึงสามารถทำพให้เครื่องติดต่อกับเครือข่ายได้

การ์ดเครือข่าย หรือการ์ดแลน

            2.  ฮับ (Hub)  คือ อุปกรณืที่รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายๆ สถานีเข้าด้วยกัน ฮับเปรียบเสมือนเป็นบัสที่รวมอยู่ที่จุดเดียวกัน ฮับที่ใช้งานอยู่ภายใต้มาตรฐานการรับ-ส่งแบบอีเทอร์เน็ต หรือ IEEE802.3 ข้อมูลที่รับ-ส่งผ่านฮับจากเครื่องหนึ่งจะกระจายไปยังทุกสถานีที่ติดต่ออยู่บนฮับนั้น

            3.  สวิตช์ (switch)  คือ อุปกรณ์รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับ-ส่งหลายสถานีเช่นเดียวกับฮับ แต่มีข้อแตกต่างจากฮับ คือ การรับ-ส่งข้อมูลจากสถานีหรืออุปกรณ์ตัวหนึ่งจะไม่กระจายไปยังทุกสถานีเหมือนฮับ ทั้งนี้เพราะสวิตช์จะรับกลุ่มข้อมูลหรือแพ็กแกจมาตรวจสอบก่อน แล้วดูว่าแอดเดรสของสถานีหลายทางไปที่ใด

            4.  บริคจ์  (Bridge) คือ อุปกรณ์ที่เหมาะสมกับเครือข่ายหลายๆ กลุ่มที่เขื่อมต่อกันเนื่องจากสามารถแบ่งเครือข่ายที่เชื่อมต่อกันหลายๆ เซ็กเมนต์แยกออกจากกันได้ ทำให้ข้อมูลในแต่ละเซ้กเมนต์ไม่ต้องวิ่งไปทั่่วเครือข่าย กล่าวคือ บริคจ์สามารถอ่านเฟรมข้อมูลที่ส่งมาได้ว่ามาจากเครื่องในเซ็กเมนต์ใด

บริคจ์  (Bridge)

            5. รีพีเตอร์  (Repeater) คือ อุปกรณ์ทวนสัญญาณเพื่อให้สามารถส่งข้อมูลถึงกันได้ระยะไกลขึ้น  คือ รีพีเตอร์จะปรับปรุงสัญญาณที่อ่อนตัวให้กลับมาเป็นรูปแบบเดิม เพื่อสัญญาณสามารถส่งต่อไปได้อีก เช่น การเชื่อมต่อเครือข่ายแลนหลายๆ เซ็กเมนต์

รีพีเตอร์  (Repeater)

           6.  โมเด็ม (Modem)  คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณคอมพิวเตอร์ให้สามารถเชื่อมคอมพิวเตอร์ที่อยู่ระยะไกลเข้าหากันได้ด้วยสายโทรศัพท์ โดยโมเด็มจะทำหน้าที่แปลงสัญญาณ ซึ่งแบ่งออกเป็นทั้งภาคส่งและภาครับ โดยภาคส่งจะทำการแปลงสัญญาณคอมพิวเตอร์ให้เป็นสัญญาณโทรศัพท์

         7.  เราเตอร์ (Router)  ในการเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์จะต้องมีการเชื่อมโยงหลายๆ เครือข่าย หรืออุปกรณ์หลายอย่างเข้าด้วยกัน ดังนั้น จึงมีเส้นเส้นทางการเข้า-ออกของข้อมูลได้หลายเส้นทาง และแต่ละเส้นทางอาจใช้เทคโนโลยีเครือข่ายที่ต่างกัน อุปกรณ์จัดเส้นทางจะทำหน้าที่หาเส้นทางที่เหมาะสมเพิื่อให้การส่งข้อมูลเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

            8.  เกตเวย์ (Gateway) คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ช่วยในการสื่อสารข้อมูล หน้าที่หลักของเกตเวย์ คือ ช่วยทำให้เครือข่ายคอมพิวเตอร์ 2  เครือข่าย หรือมากกว่าที่มีลักษณธไม่เหมือนกัน คือ ลักษณะของการเชื่อมต่อ