Computer Network

ภาควชาวทยาการคอมพวเตอร คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยนเรศวร

Computer Network เครอขายคอมพวเตอร (Computer network) คอ ระบบการ

สอสารระหวางคอมพวเตอร โดยมจ านวนตงแตสองเครองขนไป

วตถประสงคของเครอขายคอมพวเตอร การโอนยายขอมลระหวางกนในเครอขาย การตดตอสอสารระหวางผใชในเครอขาย การแบงการใชทรพยากร (Resource sharing) ระหวางเครอง

คอมพวเตอร เชน หนวยประมวลผล, หนวยความจ า, หนวยจดเกบขอมล, โปรแกรมคอมพวเตอร ขอมล และอปกรณตาง ๆ เชน เครองพมพ เปนตน

การโอนยายขอมลระหวางกนในเครอขาย

เชนการ upload และ download ขอมลระหวางเครองคอมพวเตอร

Server

Client

Network

Download

Upload

การตดตอสอสารระหวางผใชในเครอขาย การสนทนาออนไลน (Online chat)

การสงจดหมายอเลคทรอนคส (E-mail) การสอสารผาน Web Site/ Web Board

การสอสารผาน Social Network

E-Mail

Facebook Chat Web Board

การแบงการใชทรพยากร (Resource sharing)

Printer sharing

Network

สงงานไปพมพทเครอง Print Server ท าหนาทเปน Print Server

การจ าแนกประเภทเครอขาย (Network Classification)

จ าแนกตามขนาด (Network Scale) จ าแนกตามโทโปโลย (Network Topology) จ าแนกตามสถาปตยกรรม (Network Architecture) จ าแนกตามตวกลางสอสาร (Communication Mediums)

จ าแนกตามขนาด (Network Scale)

การจ าแนกเครอขายตามขนาดหรอพนทใหบรการ เครอขายพนทสวนบคคล (Personal Area Network: PAN) เครอขายทองถน (Local Area Network: LAN)

เครอขายระหวางเมอง (Metropolitan Area Network: MAN) เครอขายบรเวณกวาง (Wide Area Network: WAN)

เครอขายพนทสวนบคคล (Personal Area

Network: PAN) PAN คอเทคโนโลยไรสายในพนทเฉพาะสวนบคคล โดยมระยะทางไมเกน 1เมตร

และมอตราการรบสงขอมลความเรวสงมาก โดยปกตหมายถง การสอสารระหวางอปกรณสวนบคคล ผาน Bluetooth PAN ชวยใหเราสามารถจดการขอมลระหวางอปกรณตางๆทเคลอนทไปมาได

อยางสะดวก

เครอขายทองถน (Local Area Network: LAN)

เครอขายทองถน เปนเครอขายคอมพวเตอรซงเชอมโยงคอมพวเตอรและอปกรณสอสารทอยในทองท บรเวณเดยวกนเขาดวยกน เชน ภายในอาคาร หรอภายในองคกรทมระยะทางไมไกลมากนก

วตถประสงคของการใชงาน ตองการแลกเปลยนขอมลภายในส านกงานทอยใกลกน ตองการแบงปนทรพยากรตางๆเพอใชรวมกน เพราะ

อปกรณของคอมพวเตอรบางชนดมราคาสง

เครอขายระหวางเมอง (Metropolitan Area Network: MAN)

เปนระบบเครอขายทอาจตงอยหางไกลกนในชวง 5 ถง 50 กโลเมตร จ ากดอยภายในเขตบรเวณเมอง

ผใชระบบเครอขายแบบนมกจะเปนบรษทหรอองคกรขนาดใหญทจ าเปนจะตองตดตอสอสารขอมลผานระบบเครอขายคอมพวเตอรดวยความเรวสง และมบรเวณการใหบรการทความกวางมาก

เครอขายบรเวณกวาง (Wide Area Network: WAN)

เปนเครอขายทเชอมตอกนในระยะทางทไกลมาก เชน ระหวางเมอง หรอระหวางประเทศ

PAN, LAN, MAN, WAN

จ าแนกตามโทโปโลย (Network Topology) โทโปโลย (Topology) คอ ลกษณะทางกายภาพของเครอขาย ซงหมายถง

ลกษณะของการเชอมโยงสายสอสารเขากบอปกรณ อเลกทรอนกสตาง ๆ ภายในเครอขายดวยกน

โทโปโลยของเครอขายแตละแบบมความเหมาะสมในการใชงานแตกตางกน จงมความจ าเปนทเราจะตองท าการศกษาลกษณะและคณสมบต ขอดและขอเสยของโทโปโลยแตละแบบ เพอน าไปใชในการออกแบบพจารณาเครอขายใหเหมาะสมกบการใชงาน

ประเภทของโทโปโลยเครอขาย Bus Topology

Ring Topology

Star Topology Hybrid Topology

โทโปโลยแบบบส (Bus Topology)

ทกโหนดในเครอขายจะตองเชอมโยงเขากบสายสอสารหลกทเรยกวา BUS หรอ Backbone

โหนดจะตองรอใหบสวางกอนทจะสงขอมลได เนองมสายสอสารหลกเพยงสายเดยว มฉะนนจะเกดการชนกน

ในกรณทมขอมลวงในบส โหนดแตละโหนดจะตองตรวจสอบวาเปนขอมลของตนเองหรอไม หากไมใช กจะไมสนใจ แตถาใช กจะรบขอมลเขาไป

ขอดขอเสยของ BUS Topology ขอด

งายตอการสรางเครอขายและงายตอการตอเตมอปกรณใหม เหมาะส าหรบระบบงานขนาดเลก เพราะใชตนทนต า ราคาถก เพราะใชสายแคสายเดยว งายตอการตรวจสอบความผดพลาดเสยหายของเครอขาย เพราะมสายหลกเสนเดยว

ขอเสย

ใชไดกบเครอขายขนาดเลก จ านวนโหนดไมมาก ระยะไมไกลนก ถาสายหลกมปญหา ทงระบบเครอขายจะไมสามารถใชงานได ประสทธภาพการสอสารต าความเรวในการสอสารต า เพราะมการสอสารขอมลจ านวนมาก

บนสายเสนเดยว

โทโปโลยแบบวงแหวน (Ring Topology)

เครอขายแบบวงแหวนเปนการสอสารทสงผานไปในเครอขาย ขอมลขาวสารจะไหลวนอยในเครอขายไปในทศทางเดยวเหมอนวงแหวน

แตละโหนดจะรบแพกเกจขอมล (เรยกวา Token) ทไหลผานมาและตรวจสอบวาเปนขอมลทสงมาใหตนหรอไม ถาใชกจะคดลอกขอมลนนเกบไว แตถาไมใชกจะปลอยขอมลนนไปยงโหนดถดไป

ขอดขอเสยของ Ring Topology ขอด

ผสงสามารถสงขอมลไปยงผรบไดหลาย ๆ โหนดพรอมกน โดยก าหนดต าแหนงปลายทางเหลานนลงในสวนหวของแพกเกจขอมล แตละโหนดจะท าการตรวจสอบเอง วามขอมลสงมาใหทโหนดตนเองหรอไม

การสงผานขอมลในเครอขายแบบวงแหวนจะเปนไปในทศทางเดยวจากโหนดสโหนด จงไมมการชนกนของสญญาณขอมล

ขอเสย ถามโหนดใดโหนดหนงในเครอขายเสยหาย ขอมลจะไมสามารถสงผานไปยงโหนดตอไป

ได และจะท าใหเครอขายทงเครอขายขาดการตดตอสอสารได ขณะทขอมลถกสงผานแตละโหนด เวลาสวนหนงจะสญเสยไปกบการททก ๆ รพตเตอร

จะตองท าการคดลอกขอมล และตรวจสอบต าแหนงปลายทางของขอมล การตดตงเครอขายแบบวงแหวนท าไดยากกวาแบบ BUS และใชสายสอสารมากกวา

โทโปโลยรปดาว (Star Topology)

เปนการเชอมโยงการตดตอสอสารทมลกษณะคลายกบรปดาว มศนยกลางเรยก ฮบ เปนจดผานการตดตอกนระหวางทกโหนดในเครอขาย ศนยกลางจงม

หนาทเปนศนยควบคมเสนทางการสอสาร ทงหมดภายในนอกจากนศนยกลางยงท าหนาทเปนศนยกลางขอมลอกดวย

การสอสารภายในเครอขายแบบ STAR จะเปนแบบ 2 ทศทางโดยจะอนญาตใหมเพยงโหนดเดยวเทานนทสามารถสงขอมลเขาสเครอขายได จงไมมโอกาสทหลายๆ โหนดจะสงขอมลเขาสเครอขายในเวลาเดยวกน เพอปองกนการชนกนของสญญาณขอมล เครอขายแบบ STAR เปนโทโปโลยอกแบบหนงทเปนทนยมใชกนในปจจบน

ขอดขอเสยของ Star Topology

ขอด การตดตงเครอขายและการดแลรกษาท าไดงาย หากมโหนดใดเกดความเสยหายกสามารถตรวจสอบไดงาย และศนยกลางสามารถตดโหนด

นนออกจากการสอสารในเครอขาย

ขอเสย เครองทท าหนาทเปนศนยกลางมราคาแพงและถาศนยกลางเกดความเสยหายจะท าใหทง

ระบบท างานไมไดเลย

เครอขายแบบ Star ใชสายสอสารมากกวาแบบ BUS และ แบบ RING

โทโปโลยแบบผสม (Hybrid Topology)

เปนเครอขายการสอสารขอมลแบบผสมระหวางเครอขายแบบใดแบบหนง หรอมากกวา เพอเพมความยดหยนในการท างาน พรอมรองรบระบบงานทมความตองการทหลากหลาย โดยมาก

รปแบบของการผสมจะขนอยกบความตองการและภาพรวมขององคกร

จ าแนกตามสถาปตยกรรม (Network Architecture)

Centralized Architecture

Client/Server Architecture Peer-to-Peer Architecture

สถาปตยกรรมแบบรวมศนย (Centralized Architecture )

มเครองหลกเพยงเครองเดยวทใชในการประมวลผล ซงจะตงเปนศนยกลาง การประมวลผลทงหมดเกดทเครองศนยกลาง

การรบค าสงและการแสดงผลอยทเครองเทอรมนอล (terminals) ซงจะเชอมตอกบเครองศนยกลาง ไมมการประมวลผลทเครองเทอรมนอล

เครอง mainframe/ minicomputer เปนตวอยางของเครองทมสถาปตยกรรมแบบรวมศนย

Client/Server Architecture เครอง Server หรอเครองแมขาย จะท าหนาท

ใหบรการจากค ารองขอทสงมาจากเครองลกคาย แมขายมกจะเปนเครองทมประสทธภาพสง เพราะตองใหบรการเครองลกขายหลายเครอง

เครอง Client หรอลกขาย จะท าหนาทรองขอบรการจากเครองแมขาย ปกตเครองลกขายมกจะมประสทธภาพต ากวาเครองแมขาย

การประมวลผลเกดขนททงสองฝง มความยดหยนสง สามารถเพมหรอลดจ านวนผใชได

ตามตองการ และยงสามารถเพมจ านวนเครอง server เพอชวยการกระจายภาระของระบบได

Peer-to-Peer Architecture คอมพวเตอรแตละสถานงาน (โหนด) มความสามารถเทาเทยมกน และมแลกเปลยนขอมล

สอสารระหวางกน

แตละสถานงานสามารถเปนไดทง client หรอ sever สลบกน วตถประสงคของ P2P เพอแบงปนทรพยากรใหแกกนและกนได (Resource

sharing) เนองจากสถานงานกจะมขดความสามารถในการท างานไดดวยตวเอง (Stand

Alone) มทรพยากรภายในของตวเอง เชน ดสกส าหรบเกบขอมล หนวยความจ า และมความสามารถในการประมวลผลขอมลได

จ ำแนกตำมตวกลำงสอสำร

(Communication Mediums)

ตวกลางสอสารแบบสายสญญาณ สายคบดเกลยว UTP,STP

สายโคเอกเชยล Coaxial cable

สายใยแกวน าแสง Fiber optic cable

สอสารแบบไรสาย (คลนแมเหลกไฟฟา) Infrared

Radio

Microwave Satellite (ดาวเทยม) Cellular Transmission

สายคบดเกลยว (Twisted pair)

เปนสายทมราคาถกทสด ประกอบดวยสายทองแดงอยางนอย 2 เสนทน ามาพนกนเปนเกลยวเพอหลกเลยงสญญาณรบกวน

สายคบดเกลยวสามารถแบงไดเปน 2 ชนดคอ สายคบดเกลยวแบบไมมฉนวน (Unshielded Twisted-Pair :UTP)

สายคบดเกลยวแบบมฉนวน (Shielded Twisted-Pair : STP)

STP จะมฉนวนซงท าหนาทปองกนสญญาณรบกวนของสายสญญาณอกชนหนง จงท าใหสงขอมลไดไกลกวา UTP แตราคาแพงกวา

การรบ-สงขอมลความเรวตงแต 10-100 Mbps

สายคบดเกลยว (Twisted pair)

UTP STP

เชอมกบหวตอ RJ45

สายโคแอกเชยล Coaxial cable

สายโคแอกเซยลเปนสายทนยมใชกนคอนขางมากในระบบการสอสารความถสง เชน สายอากาศของโทรทศน

ลกษณะเปนสายเสนเดยวมลวดทองแดงเปนแกนกลางหมดวยฉนวน โดยจะมลวดถกหมฉนวนสายยางอกชน (shield) ปองกนสญญาณรบกวน และมฉนวนดายนอกเปนยาง สด าหมอกชน

ขอดและขอเสยของสายโคแอกเชยล ขอด 1. สงขอมลดวยความเรวสงขน 2. ปองกนการรบกวนทางแมเหลกไฟฟาไดดขน 3. สงขอมลไดในปรมาณมากขน

ขอเสย 1. มราคาแพงกวาสายสงขอมลแบบสายคตเกลยว 2. ตองใชความช านาญในการตดตง 3. มคาใชจายในการตดตงสงกวาสายคตเกลยว

สายใยแกวน าแสง (Fiber Optic Cable)

เปนการสงสญญาณดวยใยแกว และสงสญญาณดวยแสงมความเรวในการสงขอมลสงสามารถสงขอมล ไดดวยเรวเทากบแสง ไมมสญญาณรบกวนจากภายนอก

สายสงขอมลแบบไฟเบอรออฟตกจะประกอบดวยเสนใยแกว 2 ชนด ชนดหนงอยตรงแกนกลาง อกชนดหนงอยดานนอก โดยทใยแกวทง 2 นจะมดชนในการสะทอนแสงตางกน ท าใหแสงทสงจากปลายดานหนงผานไปยงอกดานหนงได

ขอดและขอเสยของสายใยแกวน าแสง

ขอด 1. สงขอมลดวยความเรวสง 2. ไมมการรบกวนทางแมเหลกไฟฟา(เพราะสญญาณเปนแสง) 3. สงขอมลไดในปรมาณมาก

ขอเสย 1. มราคาแพงกวาสายสงขอมลแบบสายคตเกลยวและโคแอกเชยล 2. ตองใชความช านาญในการตดตง 3. มคาใชจายในการตดตงสงกวา สายคตเกลยวและโคแอกเชยล

ตวกลางแบบไรสาย: คลน Infrared

คลน Infrared สามารถใชเปนตวกลางสอสารแบบไรสายไดในระยะใกล สามารถสงขอมลทความเรวสง 9.6 Kbit ถง 4 Mbit ใชเทคโนโลยเดยวกบ remote control ของเครองรบโทรทศน จะม

ขอจ ากดทตองใชงานเปนเสนตรง ระหวางเครองรบและเครองสง รวมทงไมอาจมสงกดขวางดวย

ตวกลางแบบไรสาย: ยานความถวทย RF (Radio

frequency)

ปกตการสอสารของอปกรณคอมพวเตอรมกใชยานวทยความถสง เชน

UHF(Ultra high frequency) ยานความถ 300-3000 MHz

มกใชส าหรบ ระบบโทรศพทมอถอ, Bluetooth

SHF(Super high frequency) ยานความถ 3-30 GHz มกใชส าหรบ wireless LAN, Microwave

Bluetooth

บลทธ (Bluetooth) เปนขอก าหนดส าหรบอตสาหกรรมเครอขายสวนบคคล (Personal Area Networks - PAN) แบบไรสาย

บลทธชวยใหอปกรณอเลกทรอนกสสามารถเชอมตอกนได เชน โทรศพทมอถอ พดเอ คอมพวเตอรสวนบคคล โดยผานทางคลนวทยคลนความถ 2.4 ghz

Mobile Network อำศยกำรสงสญญำณของโทรศพทเคลอนทในกำรสงผำนขอมล

ในเครอขำย

GPRS (General Packet Radio Service) หมำยถง ระบบกำรสอสำรไรสำย (wireless) ทสำมำรถรบ-สงขอมลโดยผำนโทรศพทมอถอ (2G) แตมควำมเรวต ำในปจจบน

3G/4G คอ กำรเชอมตอแบบไรสำยดวยควำมเรวสง ซงท ำใหประสทธภำพในกำรรบสงขอมลตำงๆ รวดเรวมำกขน พรอมทงสำมำรถใหบรกำรสอสำรขอมล Multimedia ไดอยำงมประสทธภำพมำกยงขน เชน กำรรบ-สง File ทมขนำดใหญ , กำรใชบรกำร Video/Call Conference , Download เพลง , ด TV Streaming ตำงๆ เปนตน

Wireless LAN (WLAN) แลนไรสายหรอ ไวเลสแลน คอระบบทเชอมโยงคอมพวเตอรเขาเขาดวยกนเปนเครอขายภายใน

พนทแบบไรสาย โดยใชคลนความถวทยในการเชอมตอหรอสอสารกน การเชอมตอแลนไรสายมทงแบบเชอมตอระหวางเครองคอมพวเตอรดวยกน และเชอมตอ

ระหวางเครองคอมพวเตอรผานอปกรณกระจายสญญาณ (Access Point) มาตรฐานความเรวของแลนไรสาย

IEEE 802.11b มความเรวสงสดท 11 Mbps ทความถยาน 2.4 GHz IEEE 802.11g มความเรวสงสดท 54 Mbps ทความถยาน 2.4 GHz

Microwave ไมโครเวฟ (microwave) เปนคลนความถวทยชนด

หนงทความยาวคลนสนมากและมความถทใชงานอยระหวาง 1 GHz-40 GHz ซงเปนยานความถทสามารถผลตขนไดดวยอปกรณอเลกทรอนกส

เนองจากวามความถสงมากจงท าใหสามารถใชงานไดกวางมาก และยงสอสารขอมลไดในปรมาณมากๆ อกดวย

ใชจานสะทอนรปพาลาโบลาสงสญญาณทมความถสงกวาคลนวทยเปนทอดๆ จากสถานหนงไปยงอกสถานหนง (โดยสถานทวนสญญาณ)

โดยสญญาณไมโครเวฟจะเดนทางเปนเสนตรง ดงนนสถานจะตองพยายามอยในทสง โดยสถานหนงสงขอมลดวยความเรว 200-300 Mbps และครอบคลมพนทรบสญญาณได 30-50 กม. หรอ 20-30 mile (ขนอยกบความสงของเสาสญญาณดวย)

ขอดและขอเสยของระบบไมโครเวฟ ขอด 1. ใชในพนทซงการเดนสายกระท าไดไมสะดวก 2. ราคาถกกวาสายใยแกวน าแสงและดาวเทยม 3. ตดตงงายกวาสายใยแกวน าแสงและดาวเทยม 4. อตราการสงขอมลสง ขอเสย สญญาณจะถกรบกวนไดงายจากคลนแมเหลกไฟฟา จากธรรมชาต เชน พาย หรอฟาผา

ระบบดาวเทยม (Satellite System)

ระบบดาวเทยม (Satellite System) ใชหลกการคลายกบระบบไมโครเวฟ ในสวนของการยงสญญาณจากแตละสถานตอกนไปยงจดหมายทตองการ โดยอาศยดาวเทยมทโคจรอยรอบโลก ขนตอนในการสงสญญาณม ทงหมด 3 ขนตอนคอ สถานตนทางจะสงสญญาณขนไปยงดาวเทยม เรยกวาสญญาณเชอมตอขาขน (Up-

Link) ดาวเทยมจะตรวจสอบต าแหนงสถานปลายทาง หากอยนอกเหนอขอบเขต สญญาณจะสง

ตอไปยงดาวเทยมทครอบคลมสถานปลายทางนน หากอยในขอบเขตพนททครอบคลมจะสงสญญาณไปยงสถานปลายทาง เรยกวาสญญาณ

เชอมตอขาลง (Down-Link) อตราเรวในการสง 1-2 Mbps

ระบบดาวเทยม (Satellite System)

uplink downlink

ขอดและขอเสยของระบบดาวเทยม

ขอด 1. สงสญญาณครอบคลมไปยงทกจดของโลกได 2. คาใชจายในการใหบรการสงขอมลของระบบดาวเทยมไมขนอยกบระยะทางทหางกนของสถานพนดน

ขอเสย มเวลาหนวง (Delay Time) ในการสงสญญาณ

Basic Hardware Components

Network Interface Card (LAN card)

Repeater

HUB

Switch

Bridge

Router

Gateway

Network Interface Card (LAN card)

เปนอปกรณทใชส าหรบเชอมตอเครองคอมพวเตอรเขาไปยงระบบเครอขายโดยผานทางสายน าสญญาณ หรอ เทคโนโลยแบบไรสาย

รพตเตอร (Repeater)

เปนอปกรณทใชส าหรบสงสญญาณซ า เพอสงสญญาณตอไปนในระยะไกลปองกนการขาดหายของสญญาณ

รปแบบของเครอขายแตละแบบรวมทงสายสญญาณทใชเปนตวกลางหรอสอกลางแตละชนดจะมขอจ ากดของระยะทางในการสง ดงนนเมอตองการสงสญญาณใหไกลกวาปกตตองเชอมตอกบรพตเตอรดงกลาว เพอท าใหสามารถสงสญญาณไดไกลยงขน

รพตเตอรส าหรบสาย (Wired Repeater)

รพตเตอรไรสาย (Wireless Repeater)

HUB

ฮบ (Hub) เปนอปกรณทใชในโทโปโลยแบบดาว ซงเปนศนยกลางการเชอมตอโหนดตางๆ ใหสามารถตดตอสอสารกนได

ฮบจะกระจายสญญาณขอมลทไดรบออกไปยงสายสอสารทกสายทตอเชอมเขามายงตวเอง

Switch

สวตซ (Switch) ท าหนาทคลายฮบ โดยจะใชเชอมตอโหนดตางๆ ในเครอขาย หรอแมแตเครอขายหลายๆเขาดวยกน

แตสวตซจะชวยลดการจราจรทไมจ าเปน (ไมมการกระจายสญญาณไปยงทกสายเหมอนกบฮบ) เนองจากแตละโหนดจะสอสารขอมลโดยใชเสนทางสวนตวภายในสวตซ ท าใหการแลกเปลยนขอมลเปนไดอยางรวดเรว

Router

เราทเตอร (Router) มหนาทหลกคอ หาเสนทางทเหมาะสมในการสงขอมลจากเครอขายหนงไปยงอกเครอขายหนง

เราทเตอรท างานอยในระดบสงกวาบรดจ ท าใหสามารถเชอมตอระหวางเครอขายทใชรปแบบการสอสารตางกนได

ความสามารถพเศษทอาจมไดคอ การเลอกกรอง (Filter) ชนดของขอมลวาจะใหผานไปหรอไม ซงจะชวยลดปญหาความคบคงของการสอสาร และการเพมความปลอดภยในเครอขาย

Router

โปรโตคอลเครอขาย (Network Protocol)

โปรโตคอล (Protocol) คอ ขอบงคบตางๆ ทบญญตไวส าหรบก าหนด รปแบบ วธการการสอสารขอมลระหวางเครองคอมพวเตอรภายในเครอขายหนงๆ

คอมพวเตอรทกเครองในระบบเครอขายหนงๆ จะตองปฏบตตามขอบงคบทไดก าหนดไวในโปรโตคอล จงจะสามารถสอสารขอมลกบคอมพวเตอรเครองอนในเครอขายได

โปรโตคอลมก าหนดไวหลายระดบตงแต ระดบต า เชน ลกษณะของสญญาณ รปแบบการเชอมตอ มาตรฐานของฮารดแวร เปนตน ระดบสง เชน ลกษณะการสงขอมล รปแบบของขอมล มาตรฐานการสอสารระดบ

โปรแกรม เปนตน