บทที่ 5 ระบบเครือข่ายเบื้องต้น
ความหมายของระบบเครือข่าย
ระบบเครือข่าย/คอมพิวเตอร์เน็ตเวิร์ก/ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์คือระบบการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์หลาย ๆ เครื่อง นำมาเชื่อมต่อเข้าไว้ด้วยกัน เพื่อสารมารถใช้งานแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารร่วมถือการใช้ทรัพยากรบางอย่างของระบบร่วมกันได้
การนำเอาระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์มาใช้งาน
1. ใช้ทรัพยากรร่วมกัน คือเพื่อใช้อุปกรณ์ต่างร่วมกัน เช่น เครื่องพิมพ์ ฮาร์ดดิสก์ ซีดีรอมร่วมกัน ซึ่งจะประหยัดกว่าการมีอุปกรณ์เหล่านี้หลาย ๆ ชุดสำหรับแต่ละเครื่อง
2. ใช้ข้อมูลในไฟล์ร่วมกัน คือ ข้อมลชุดเดียวกันสามารถเรียกใช้ได้จากหลาย ๆ เครื่อง เช่น ข้อมลนักเรียนนักศึกษา ข้อมลการบริหารงานงบประมาณ
3. ความสะดวกในการดูแลระบบคือทำให้สามารถดูแลและบริหารระบบได้จากที่เดียว เช่น ผู้ดูแลระบบสามารถตรวจสอบสถานการณ์ทำงาน
ประเภทของเครือข่าย
1. LAN (Local Area Network) เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันในระยะจำกัด
2. WAN (Wide Area Network) เป็นการเชื่อมต่อแลนในที่ต่าง ๆเข้าด้วยกันผ่านระบบสื่อสารอื่น ๆ
ข้อจำกัดของระบบเครือข่าย
การนำระบบเครือข่ายมาใช้งาน ผู้วางระบบจะต้องคิดให้รอบคอบว่าการต่อเครื่องคอมพิวเตอร์กับเครือข่ายนั้น จะทำงานได้ตามต้องการหรือไม่ และมีขีดจำกัดอย่างไร ควรเลือกใช้เทคโนโลยีแบบใดจากที่มีให้เลือกใช้มากมาย ซึ่งผลสรุปที่ได้อาจแตกต่างกันไปในแต่ละงาน
ข้อจำกัดของระบบเครือข่ายมีหลายอย่าง ดังนี้
1. การเรียกใช้ข้อมูลทำได้ช้า
2. ข้อมูลไม่สามารถใช้ได้ทันที
3. ยากต่อการควบคุมดูแล
องค์ประกอบของระบบเครือข่าย
2.1 อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ (Hardware) คืออุปกรณ์เชื่อมต่อเข้าเป็นระบบเครือข่าย เช่น
1. การ์ดแลน (Network Interface Card: NIC)
2. ฮับ/สวิตช์ (Hub/Switch)
2.2 ซอฟต์แวร์ (Software) คือ โปรแกรมต่าง ๆ
2.3 สื่อกลางนำข้อมูล (Media) สื่อกลางนำข้อมลมนระบบเครือข่าย เริ่มตั้งแต่สายเคเบิลชนิดต่าง ๆ คลื่นวิทยุแบบที่ใช้กับ Wireless LAN หรือแม้แต่ไฟเบอร์ออปติก หรือสายใยแก้วนำแสงที่ใช้นำระบบแลนไปจนถึงเครือข่ายสื่อสารระยะไกล โดยมีพื้นฐานหลัก ๆ ที่ควรพิจารณาดังนี้
สายเคเบิ้ล (Cable) ที่นิยมใช้กันมีหลายประเภท คือ
1. สายโคแอกเชี่ยล
2. สาย UTP
3. สาย STP
4. สายใยแก้วนำแสง
ลักษณะของสัญญาณไฟฟ้าที่รับส่งกัน
ปกติคอมพิวเตอร์ทำงานกับสัญญาณที่เป็นระบบดิจิตอล คือ 0 กับ 1 หรือแรงดันไฟฟ้าสงกับต่ำ ในระบบเครือข่าย การส่งข้อมลในลักษณะของสัญญาณดิจิตอล คือ ใช้ความถี่พื้นฐานของสัญญาณจึง แต่การส่งแบบนี้มีปัญหาคือ ถูกคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณรบกวนได้ง่าย ดังนั้นจึงมีการนำเอาคลื่นความถี่สงเข้ามาใช้เป็นคลื่นพาหะโดยผสมสัญญาณข้อมูลเข้ากับคลื่นพาหะนี้ในแบบผสมของความถี่แบบเดียวกับการส่งวิทยุกระจายเสียงการส่งสัญญาณแบบผสมนี้มีเพียง 2 ระดับ คือ 0 กับ 1 ดังนั้นคลื่นที่ส่งจะมีลักษณะเป็นสองความถี่สลับกันไป
จากการใช้คลื่นพาหะสามารถแยกความต่างระหว่าง 0 กับ 1 ได้ดีโดยดูจากความถี่ซึ่งรบกวนได้ยากกว่าและการใช้สัญญาณความถี่สูงในการส่งข้อมูลเราเรียกวิธีการนี้ว่า “Broadband”
แต่เสียค่าใช้จ่ายสูงและต้องเพิ่มอุปกรณ์ในการจัดการกับสัญญาณที่ความถี่สูงในปัจจุบันระบบแลนทั่วไปจึงใช้กับการรับส่งสัญญาณแบบ Baseband เป็นหลัก
ส่วนการรับส่งสัญญาณผ่านสายไฟเบอร์ออปติก จะใช้สัญญาณแสงแบบ Broadband โดยผสมสัญญาณดิจิตอลเข้ากับสัญญาณแสง ซึ่งมีความถี่สูงกว่าคลื่นวิทยุขึ้นไปอีก ทำให้สามารถรับส่งข้อมูลได้ในอัตราสูง
ลักษณะการแบ่งกันใช้สาย
ระบบเครือข่ายแลนใช้สายสัญญาณชุดเดียวกันในการติดต่อ จึงจะต้องมีวิธีการที่จะแบ่งเวลาใช้สายสัญญาณนี้ให้ทั่วถึงกัน เพื่อไม่แต่ละเครื่องต้องรอกันนานเกินไป ก่อนจะรับส่งกันได้มีวิธีที่ใช้กัน 2 แบบ คือ
1. แบบ CSMA/CD
2. แบบ Token-passing
มาตรฐานของระบบเครือข่าย
ระบบ LAN ที่ใช้กันในปัจจุบันมีลักษณะฮาร์ดแวร์ที่ยึดหลักมาตรฐานของสถาบันวิศวกรรมและอิเล็กทรอนิกส์ของสหรัฐฯ หรือ IEEE โดยแบ่งเป็นสองกลุ่มใหญ่คือ อีเทอร์เน็ต และ Token-Ring
มาตรฐานของ Ethernet
- ความเร็ว หมายถึง ตัวบอกว่าระบบนั้นทำความเร็วได้เท่าไร ปัจจุบันมีใช้กันคือ 10, 100 หรือ 1000 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งตัวเลขนี้จะเป็นค่าสงสุดที่ระบบ LAN นั้นทำได้ในกรณีที่ไม่มีอปสรรค์อื่นใดมาถ่วงให้ล่าช้า
- วิธีส่งสัญญาณ หมายถึง ปกติรหัสที่ใช้บอกการส่งสัญญาณทางไฟฟ้าบนระบบ Ethernet จะมี 2 ลักษณะ คือ Baseband และ Broadband ซึ่งระบบ LAN ในปัจจุบันยังเป็นแบบ Baseband
Baseband คือ ส่งเป็นสัญญาณแบบดิจิตอล 0 และ 1 หรือแรงดันไฟฟ้า 0 และ 5 โวลต์โดยไม่มีการผสมผสานสัญญาณนี้เข้ากับสัญญาณความถี่สูงอื่นใด
Broadband คือ มีการผสมสัญญาณข้อมูลที่จะส่งเข้ากับสัญญาณอนาล็อกหรือคลื่นพาหะที่มีความถี่สูง เพื่อให้ส่งได้ไกลและมีความเพี้ยนน้อยกว่าแบบแรก นอกจากนี้ยังส่งได้หลายช่องทาง
- สายที่ใช้ Ethernet แบบดั้งเดิมนั้นมีความเร็วเพียง 10 Mbps และมีการต่อสาย 3 แบบต่อมามีสายไฟเบอร์ออฟติกเพิ่มขึ้นมาและสาย UTP ก็พัฒนาขึ้นไปจนทำความเร็วได้เป็น 1000 Mbps
- Fast Ethernet และ Gigabit Ethernet
Ethernet ในปัจจุบันได้รับการพัฒนาให้มีความเร็วเพิ่มจาก 10 Mbps เป็น 1000 และ 1,000 Mbps หรือมากกว่านี้ ซึ้งสามารถใช้กับข้อมูลขนาดใหญ่หรือภาพนิ่ง หรือข้อมูลที่ต้องรับส่งให้ได้ตามเวลาจริง
-Token-Ring
เป็นระบบ LAN ต่อในแบบ Ring และใช้การควบคุมแบบ Token-passing ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยบริษัทไอบีเอ็ม โดยในรุ่นแรก ๆ จะมีความเร็วเพียง 4 Mbps แต่ต่อมาได้ปรับปรุงเป็น 16 Mbps สายที่ใช้จะเป็นเคเบิ้ลแบบพิเศษมี 2 คู่ ต่อเข้ากับ Hub ทีเรียกว่า MAUซึ่ง 1 ตัว ต่อได้ 8 เครื่อง และพ่วงระหว่าง MAU แต่ละตัวเข้าด้วยกันได้อีก เกิดเป็นลักษณะที่เห็นลากสายจาก MAU ไปยังตัวเครื่องเหมือนกับดาวกระจายหรือเครือข่ายแบบ Star แต่ถ้าตรวจสอบสายจะเป็นแบบวงแหวน
ข้อจำกัดของ Token-Ring คือ ถ้าสายเส้นใดเส้นหนึ่งขาด Ring จะไม่ครบวงและทำงานไม่ได้
-FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
FDDI เป็นมาตรฐานการต่อระบบเครือข่ายโดยอาศัยสาย Fiber Optic ซึ่งสามารถรับส่งข้อมูลได้ที่ความเร็วสูงถึง 100 Mbps เท่ากับ Fast Ethernet หรือ 10 เท่าของ Ethernet พื้นฐาน ลักษณะของ FDDI จะต่อไป ring ที่มีสายสองชั้นเดินค่ขนานกัน เพื่อสำรองในกรณีเกิดสายขาดขึ้น
FDDI เหมาะที่จะใช้เป็นเครือข่ายหลักหรือ Backbone ที่เชื่อมระบบ LAN หลาย ๆ วงเข้าด้วยกันโดยแต่ละวง LAN จะต้องมีตัวรวมสาย หรืออุปกรณ์ Router ที่ใช้ต่อระหว่าง LAN ทั้งวงเข้าเป็นสถานีหรือ Node หนึ่งในวงของ FDDI

ระบบเครือข่ายแบบไร้สาย
Wireless LAN
ระบบเครือข่ายแบบไร้สายคือเครือข่ายที่อาศัยคลื่นวิทยุในการรับส่งข้อมลซึ่งมีประโยขน์ที่เห็นได้ชัดคือ เรื่องของการไม่ต้องเดินสายเหมือนระบบ LAN แบบอื่น ๆ ซึ่งเหมาะกับการใช้งานในบ้านและเป็นที่ไม่มีปัญหารบกวนของสัญญาณวิทยุมากนัก
ปัจจุบันมาตรฐาน Wireless LAN ที่นิยมใช้กันเรียกว่า IEEE802.11 ซึ่งยังแตกย่อยออกเป็นหลายแขนง แต่ที่แพร่หลายคือ IEEE802.11b ซึ่งทำความเร็วได้สูงสุด 411 Mbps และ 802.11g สามารถทำงานร่วมกับ 802.11b ได้ แต่เพิ่มความเร็วเป็น 54 Mbps
การทำงานของ Wireless LAN
ทำงานโดยใช้คลื่นวิทยุรับส่งกันระหว่างอุปกรณ์รับส่งสัญญาณที่ติดตั้งในคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่อง กับจุกเข้าใช้เรียกว่า “Access Point” ซึ่งเป็นตัวกลางในการติดต่อถึงกัน ระหว่างอุปกรณ์รับส่งแต่ละเครื่อง
โดยปกติระบบเครือข่ายแลนไร้สายจะมีจำนวนจำกัดเครื่องที่ต่อได้ในระบบเครื่องเดียวกัน เช่น 128 เครื่อง เพราะจะมีช่วงความถี่ที่จะแบ่งกันใช้ในจำนวนจำกัด
ความปลอดภัยของข้อมลในระบบ LAN แบบไร้สาย
สิ่งที่ควรคำนึงถึงในการใช้เครือข่ายแบบไร้สาย คือ ความปลอดภัยของข้อมูล เนื่องจากข้อมูลถูกส่งไปในอากาศ ซึ่งสามารถถูกดักจับได้ง่าย ดังนั้นจึงต้องมีวิธีการเข้ารหัสข้อมูลเดิมใช้วิธีเข้ารหัสที่เรียกว่า WEP แต่ปัจจุบันถูกมาองว่าวิธีนี้ยังไม่ปลอดภัยจึงมีการออกแบบมาตรฐานใหม่คือ WAP ซึ่งปลอดภัยกว่าตาใช้กับอุปกรณ์ใหม่ ๆ เท่านั้นมาตรฐานนี้ก็กำลังจะพัฒนาไปเป็น WPA2 หรือตามหมายเลขทางการ
ส่วนเรื่องการป้องกันการแอบเชื่อมต่อเข้ามาในระบบ LAN ไร้สาย ก็ยังมีวิธีกำหนดรหัสเครือข่ายหรือที่เรียกว่า SSID ซึ่งจะคล้าย ๆ Workgroup ในเครือข่ายของ Windows นั่นเอง โดยอุปกรณ์ทุกชิ้นในเครือข่ายจะต้องถูกกำหนดค่า SSID ที่ตรงกันด้วยจึงจะสามารถสื่อสารกันได้
อุปกรณ์ในการติดตั้งระบบ Wi-Fi
1. Access Point สามารถกำหนดค่า IP ในรูปแบบอัตโนมัติ หรือ Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) สามารถ เชื่อมกับ Network Switch หรือ HUB ได้โดยผ่านสาย LAN สามารถทำงานในลักษณะ Router ซึ่งทำให้ผู้คนหลายคนสามารถใช้งานระบบ Broadband ได้
2. Wireless Adapter เป็นอุปกรณ์ซึ่งต่อเชื่อมกับคอมพิวเตอร์และเครือข่ายไร้สาย โดยการทำงานของ Wireless Adapter จะเป็นลักษณะการส่งสัญญาณคลื่นวิทยุแบบ Two-way ทั้งรับและส่ง
ประเภทของ Wireless Adapter
1. USB Wireless
2. Adapter
3. PCI Wireless
4. Built-in Adapter
5. Compact Flash
6. (CF) Card Adapter
7. Secured Flash
8. (SF) Card Adapter
รูปแบบการเชื่อมต่อระบบเครือข่ายไร้สาย
1. แบบ Peer-to-peer (ad hoc mode)
2. แบบ Client/Server (Infrastructure mode)
3. แบบ Multiple access points and roaming
4. แบบ Use of an Extension Point
5. แบบ The Use of Directional Antennas
การทำงานของคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย
การทำงานของคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย เครื่องที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องแม่ข่ายเรียกว่า “เซิร์ฟเวอร์” เป็นเครื่องที่ให้บริการแก่เครื่องอื่น เครื่องลูกข่ายเรียกว่า “ไคลเอนท์”หรือบางครั้งเรียกว่า “เวิร์กสเตชั่น” โดยทั่วไปการจัดแบ่งหน้าที่การทำงานของคอมพิวเตอร์ระบบเครือข่ายจะมี 2 แบบใหญ่ คือแบบที่ทุกเครื่องมีศักดิ์ศรีเท่ากันเรียกว่า Peer-to-Peer หมายถึงแต่ละเครื่องจะยอมให้เครื่องอื่น ๆ ในระบบมาใช้ข้อมูล หรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ได้โดยเสมอภาคกันแบบที่เรียกว่า “Server-based” หรือ “Dedicated Server”
การทำงานของระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ สามารถทำได้โดยการนำระบบ LAN หลาย ๆ วงมาเชื่อมต่อกัน โดยใช้อุปกรณ์เพิ่มเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่ เช่น
1. อุปกรณ์ Repeater ใช้เมื่อสายที่ต่อมีความยาวเกินกว่าที่มาตรฐานกำหนด
2. อุปกรณ์ Bridge ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมต่อเครือข่าย 2 เครือข่ายเข้าด้วยกัน
3. อุปกรณ์ Switch ทำหน้าที่รวมสัญญาณ
4. อุปกรณ์ Router ทำงานเสมือนเป็นเครื่องหรือ Node หนึ่งในระบบ LAN