The Networking
หนา ที่ 1 บทท่ี 1 Internet & Networking ในบทนี้จะศึกษาเกี่ยวกับประโยชนของอินเตอรเน็ตท่ีนํามาประยุกตใชกับธุรกิจตางๆ มาตรฐานที่ จําเปนในระบบเครือขายคอมพิวเตอร รูจักกับผูใหบริการอินเตอรเน็ต (Internet Service Provider) การ ทาํ งานของ Point Of Presence (POP) Internet Exchange Point (IEP) อุปกรณแ ละหนาที่ของ ISP ในการ เชอื่ มตอ อินเตอรเน็ต หลกั ในการตดิ ตอส่อื สาร และการติดตอส่อื สารในเครอื ขายทอ งถน่ิ 1.1 อินเตอรเน็ตคืออะไร (What is the Internet?) อินเตอรเน็ต (Internet) มาจากคําวา Inter และ Net มีความหมายวาการติดตอส่ือสารระหวาง เครือขาย อินเตอรเ น็ตจัดไดว า มีการใชงานท่วั ไป อาจกลา วไดวา มันไดกลายเปนสวนหนึง่ ในชวี ิตประจําวนั การ ใชอินเตอรเน็ตนั้นจาํ เปน ทีจ่ ะตอ งมีโครงสรา งทีช่ ว ยในการติอตอ ส่ือสาร หรอื เชื่อมโยงขอ มูลระหวางเครือขายท่ี เรียกวาเครือขายคอมพิวเตอร ภาพขางลางแสดงการเชื่อมโยงของเครือขายแบบงาย พรอมการประยุกตใช อนิ เตอรเน็ตผานเครือขาย การใชงานของอินเตอรเน็ตทางดานธุรกิจน้ัน สงผลใหก ารทํางานของพนักงานไมได จํากัดแคภายในสํานักงานเทานั้น พนักงานสามารถทํางานนอกสถานที่ เชนท่ีบาน ที่ Site งานของลูกคาหรือ แมกระทง่ั ในทสี่ าธารณะอื่นๆ โดยผา นทางระบบเครือขา ย แอพพลเิ คชันตา งๆกส็ ามารถใชงานผา นทาง ภาพท่ี 1.1 แสดงตวั อยา งการใชง านอินเตอรเ นต็ ผานระบบเครือขา ย ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ริ า พยัคฆเ์ พศ
หนาท่ี 2 ระบบเครือขายได ซ่ึงแอพพลิเคชั้นเหลานี้น่ีเองท่ีเปรียบเสมือนเคร่ืองมือที่ชวยในการทํางาน และชวยให ประหยัดงบประมาณในการเดินทางและติดตอสื่อสารทางธุรกิจ ตัวอยางเชน การประชุมของสํานักงานใหญ และสํานักงานยอย ท่ีมีทต่ี ้ังอยใู นท่ีตางๆหา งไกลกันนั้น สามารถใช Digital board และVDO conference ซึ่ง ชว ยลดคา ใชจายในการเดินทาง เปนตน อีกตัวอยางหนึ่งจะเปนการใชบริการคาขายโดยผานระบบ เครือขา ย เชนการสรางรานคาบนเวบไซตหรือบนเฟสบุค การใชบริการประเภทนี้ชว ยลดตนทุนของสินคาแกผู จาํ หนาย ผูจาํ หนายไมตอ งเสยี คาใชจ ายในการสรา งรานคา ในสวนของลกู คาน้ันนอกจากไมตองเสียเวลาในการ เดินทาง แลวยังสามารถสามารถดูรายละเอียดของสินคา สามารถสั่งสินคาและชําระเงินผานทางเวบไซตได อยา งไรก็ตามการใชบ ริการเครือขา ยขางตนนั้น ถาไมม ีความรูความเขา ใจที่เพยี งพออาจจะกอ ใหเกดิ การสูญเสีย ในดานคาใชจ าย และความไมปลอดภัยได อนั เนื่องมาจากอุปกรณท ใ่ี ชและอาชญากรรมได ภาพท่ี 1.2 แสดงตวั อยา งมาตรฐานในการผลิตอุปกรณใ นระบบเครือขา ย อุปกรณหรือซอฟตแวรท่ีใชในระบบเครือขายน้ันจําเปนท่ีจะตองผานการตรวจเพื่อรับรองมาตรฐาน การใชงาน และเพ่ือความปลอดภัยของผูใชงานเอง ตัวอยางมาตรฐานเชน International Organization for Standard (ISO) เปนมาตรฐานที่ยืนยันความสามารถของอุปกรณการทํางานไดระดับหน่ึง ตามขอตกลงของ อปุ กรณนั้น เชนเดียวกับการใชงานแอพพลเิ คชันอิเลค็ ทรอนิกสเ มล (Electronic-mail) หรือ อีเมลล โปรแกรม ทใี่ ชง านอีเมลยนั้นจะตองมีการสงขอมูลผานโปรโตคอล SMTP หรือ POP ตามมาตรฐาน RFC 5321 และRFC 5322 เปนตน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ริ า พยคั ฆ์เพศ
หนาท่ี 3 1.2 ผใู หบริการอินเตอรเ น็ต (Internet Service Providers - ISPs) ผูใหบริการอินเตอรเน็ตหมายถึงบริษัทหรือหนวยงานท่ีดําเนินการจัดการใหผูใชงานทั่วไป สามารถใช บริการอินเตอรเน็ตผานระบบเครอื ขายได โดยทผ่ี ูใชงานจะตอ งเสียคาใชจา ยในการขอใชบริการนั้นๆ จากภาพ ขา งลางแสดงตวั อยางการบรกิ าร (Services) ท่ี ISPs เปดใหบรกิ าร ภาพที่ 1.3 ตัวอยา ง Services ที่ ISPs เปด ใหบรกิ าร การใชบริการ Services ตางๆของ ISPs น้ันขึ้นอยูกับความตองการของผูใชงานและ คาใชจายที่ ผูใชงานสามารถจะรับได โดยการใชบริการ Services ขางตนน้ันผูใชงานจําเปนท่ีจะตองเลือกการเชื่อมตอ สัญญาณที่เหมาะสมกับ Services ที่ใชงานดวย ซ่ึงอาจจะมีคาใชจายเพิ่มเติมตามความเหมาะสมของการ เชื่อมตอสัญญาณ ตัวอยางการใหบริการเช่ือมตอสัญญาณของ ISPs แสดงในภาพท่ี 1.4 และภาพที่ 1.5 การ เชอ่ื มตอ สัญญาณระบบเครอื ขา ยระหวา งท่ีพกั อาศยั กับ ISPs นัน้ ผูช้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จริ า พยัคฆเ์ พศ
หนาท่ี 4 ภาพที่ 1.4 การใหบริการการเช่อื มตอสญั ญาณของท่พี ักอาศัย จะพบวามีการเชื่อมตอสัญญาณแบบ Dial-Up Digital Subscriber Line (DSL) Cable และ Wireless ข้ึนอยู กบั ความพรอ มของผูใชบ ริการ ภาพท่ี 1.5 การใหบริการการเชื่อมตอสัญญาณสําหรับหนวยงานหรือองคก ร สวนการเช่ือมตอสญั ญาณสาํ หรบั หนวยงาน (ภาพท่ี 1.5) น้ันโดยปกติจะข้ึนอยูกับขนาดของหนว ยงาน เปนหลัก ลักษณะการเชื่อมตอ (สัญลักษณ T1/E1 น้ันหมายถึง Transmission System โดย T1 จะเปนช่ือที่ ใชเรียกตามแบบของประเทศสหรัฐ สวน E1 จะเปนชื่อท่ีใชเรียกมาตรฐานของ Europe) นอกจากนี้ในกรณีมี การเชือ่ มตอขา ม ISP ก็จะมโี ครงสรา งการเชอ่ื มตอ ตามลาํ ดบั ดงั ภาพที่ 1.6 ผูช้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยัคฆ์เพศ
หนาที่ 5 ภาพที่ 1.6 ภาพแสดง Hierarchical structure of the Internet 1.3 การใชง านเครอื ขา ย (Utilization of Network) 31 1 4 2 1 ภาพท่ี 1.7 ภาพแสดงตวั อยา งการใชงานเครือขาย การใชงานเครือขา ยในปจจุบันมหี ลายรปู แบบ ตวั อยา งเชน • หมายเลข 1 แสดงการใชงาน Computer/ Data Network เปนการติดตอสื่อสารระหวาง เครอื่ งคอมพิวเตอรผ านสายทองแดง สายไฟเบอร หรือการเชือ่ มตอ แบบไรสาย • หมายเลข 2 แสดงการใชงาน Telephone Network เปนการติดตอทางโทรศัพทส่ืซ่ึงใช สายสัญญาณโทรศัพท เปนตัวเชอ่ื มการตดิ ตอ ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ริ า พยัคฆเ์ พศ
หนา ท่ี 6 • หมายเลข 3 แสดงการใชงาน Television Network เปนการแสดงผลทางโทรทัศน โดย อาจจะใชก ารสง ผานคล่ืนในลักษณะ Broadcast หรือใชส ัญญาณดาวเทยี ม • หมายเลข 4 แสดงการใชงาน Mobile Phone Network เปนการเช่ือมตอสัญญาณเสียง ขอความหรอื อนิ เตอรเ น็ต ผานทางระบบโทรศัพทมอื ถอื การเชอ่ื มตอขางตน น้นั เปนลักษณะทพ่ี บเห็นในการใชง านทั่วๆ ไปคอื มีการระบุอุปกรณแ ละกําหนด หนา ทีก่ ารทาํ งานของอุปกรณแตล ะชนิดท่ีชัดเจน มกี ารเชื่อมตอในลักษณะ Peer-To-Peer และมกี ารทาํ งาน แบบ Client/Server เบ้ืองหลังการใชง านน้ันสามารถแบง ไดเปน โครงสรา งทางตรรกะ (Logical Topology) และทางกายภาพ (Physical Topology) โดย Physical Topology แสดงการเชื่อมตอกันระหวางอปุ กรณต า งๆ ในระบบเครือขา ย ในสว นของ Logical Topology น้นั แสดงวิธีการติดตอ สอ่ื สารแต ไมแ สดงการเชอื่ มตอ ซ่งึ จะ ตรงขามกับ Physical Topology ภาพท่ี 1.8 ภาพแสดงตวั อยาง Physical Topology ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จริ า พยคั ฆ์เพศ
หนา ที่ 7 ภาพท่ี 1.9 ภาพแสดงตวั อยาง Logical Topology 1.4 ประเภทของเครือขาย (Network Type) ประเภทของเครือขายกส็ ามารถแบงไดหลายๆ แบบ ถา แบงตามลักษณะการส่อื สารจะแบงเปน 2 ประเภทคือ Client/Server และ Peer-To-Peer ภาพที่ 1.10 ภาพแสดงการเช่ือมตอแบบ Client/ Server ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จริ า พยคั ฆเ์ พศ
หนา ที่ 8 Client/ Server เปนประเภทของเครือขายที่มีเครื่องแมขาย (Server) ทาํ หนา ที่ใหบริการขอมลู ตา ง ตามท่ี เคร่ืองลูกขา ย (Client) รอ งขอ เชน ตัวอยางในภาพท่ี 1.10 E-mail Server มี mail server software รนั อยูบนเครื่อง และ E-mail Client มี mail client software ซึ่งจะเปดใชง านเมื่อผูใชเปดซอฟตแวรนัน้ ขึ้น ซอฟตแวรน้นั จะสงคํารอ งขอมาที่ E-mail Server และแสดงผลใหผ ูใช เชนเดียวกบั File Server มีหนาทีใ่ นการ เก็บไฟลตาง และจะสงมาใหกับผใู ช เม่อื มีการรอ งขอจาก File Access Client. ภาพท่ี 1.11 ภาพแสดงการเชื่อมตอแบบ Peer-To-Peer Peer-To-Peer เปนประเภทเครือขายทเ่ี ช่อื มตอ กนั ระหวา งอปุ กรณเ ครือขาย 2 อุปกรณโดยตรง ไม ซบั ซอ น และใชเฉพาะงานเทานน้ั เชน ตวั อยา งการเชื่อมตอเพ่ือแชรการใชง านพรนิ เตอรของ PC เปนตน การ แบงประเภทของเครือขา ยโดยแบงตาม Topology จะแบงไดเ ปน 7 ประเภทคือ Ring Mesh Star Full Connected Line Tree และBus ภาพท่ี 1.12 ภาพแสดงประเภทเครือขา ยตาม Topology การแบงประเภทของเครือขายโดยแบง ตาม Service จะแบงไดเปน 5 ประเภทคือ Ethernet Internet Outernet Intranet และ Extranet ผ้ชู ่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จิรา พยคั ฆเ์ พศ
หนาท่ี 9 ภาพท่ี 1.13 ภาพแสดงประเภทเครือขา ยตาม Service การแบงประเภทของเครือขายโดยแบง ตาม Size จะแบง ไดเ ปน 3 ประเภทคือ Local Area Network (LAN) Metropolitan Area Network (MAN) และ Wide Area Network (WAN) ภาพท่ี 1.14 ภาพแสดงประเภทเครือขายตามขนาด 1.5 หลกั การติดตอ ส่ือสาร (Principal of Communication) วตั ถปุ ระสงคของการติดตอส่ือสาร คือการแลกเปลี่ยนขอมลู ระหวา งผูสงและผูร บั ผา นทางชอ งทาง สอ่ื สารหรอื ภายใตข อตกลงรวมกัน ขอตกลงหรือกฎระเบียบน้ีเรียกวา โปรโตคอล (Protocol) การแลกเปลี่ยน ขอ มูลในการส่ือสารของมนุษยน ั้น อาจจะเปนการพูดซ่งึ ถาเปนการพูดโดยใชภาษาเดยี วกนั ก็สามารถเขาใจกนั ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จิรา พยัคฆเ์ พศ
หนา ที่ 10 ไดเ ชนเดยี วกบั การสื่อสารทางคอมพวิ เตอร ถามีการสอ่ื สารโดยใชโปรโตคอลเดียวกันขอมลู ท่ถี ูกสง กส็ ามารถสง ถึงกันไดอ ยางถูกตอ ง จากภาพที่ 15 โดยทว่ั ไป การติดตอสอื่ สารมีองคป ระกอบอยู 3 สวนดวยกนั คือ ภาพท่ี 1.15 ภาพแสดงการจําลองตดิ ตอสอื่ สารของมนุษยและการติดตอสื่สารของเครื่องคอมพวิ เตอร Message Source (Transmitter) Channel/Protocol (Medium) และ Message Destination (Receiver) ในระบบเครือขายขอมลู จากผูสงจะถูกเขารหัส (Encapsulate) กอนทีจ่ ะดาํ เนินการสง ซึ่งจะเปรยี บไดก บั การ ใสจ ดหมายในซองจดหมายน่ันเอง หลังจากน้นั ขอ มลู ท่เี ขารหสั เรียบรอ ยแลว จะถกู สงผา นสอ่ื หรือโปรโตคอล ตางๆ จนมาถึงผูรับ เมอ่ื ถงึ มือผูรบั ขอมลู ดงั กลาวตองถูกถอดรหัส (De-encapsulate) เพ่ือทีผ่ ูรบั จะสามารถ เขาใจได สื่อหรอื โปรโตคอลทขี่ อ มลู นี้ใชในการเดนิ ทางผานนน้ั ตองเปน ที่ยอมรับทั้งผูสงและผรู บั ดว ย มเิ ชนนัน้ จะเกิดขอผิดพลาดกบั ขอ มูลได ซ่งึ โปรโตคอลมหี นาทดี่ ังน้ี 1. ตรวจจบั สญั ญาณการเชอ่ื มตอ ทางกายภาพทัง้ ของผูร บั และผสู ง ตลอดจนโหนดตา งๆ ระหวา งการสง ขอมูล 2. ดาํ เนนิ การเชอ่ื มตอ ระหวา งโหนด 3. ตรวจสอบคณุ ลกั ษณะของการเช่อื มตอ 4. บอกจุดเริ่มตนและจุดสน้ิ สุดของขอมูล 5. แสดงรูปแบบของขอมลู ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จริ า พยคั ฆ์เพศ
หนา ที่ 11 6. มแี นวทางการแกไขขอ มูลเมือ่ มีขอ ผดิ พลาดเกิดข้ึน 7. มีการจัดการตอ สิง่ ตางๆท่ีไมไดคาดหวงั เชน การเชอ่ื มตอ เสียหาย เปนตน ตัวอยางการแบง ขอมูลเพือ่ สงตามรปู แบบของการติดตอสอ่ื สารทางคอมพวิ เตอร ภาพที่ 1.16 ภาพแสดงตัวอยางการแบงขอ มูลเพื่อสง ตามรูปแบบของการติดตอ ส่ือสารทางคอมพิวเตอร 1.6 การตดิ ตอสื่อสารในเครอื ขายทอ งถิ่น (Communication on Local Wired Network) การตดิ ตอส่อื สารในเครือขายทองถนิ่ นน้ั เรยี กวา “Ethernet” ซง่ึ เปนโปรโตคอลที่ใชเ รยี กการเช่ือมตอ ผานทางสายสญั ญาณภายในเครอื ขา ยทองถนิ่ การออกแบบลาํ ดับชนั้ ของ Ethernet ประกอบไปดว ย Access Layer Distribution Layer และ Core Layer ดังภาพที่ 1.17 โดยท่ี Access Layer ประกอบดวยการทาํ งาน ของ Hub และ Switch โดยมจี ดุ มงุ หมายเปนการเชื่อมตอ ระหวา งโหนดกับเครอื ขา ย Distribution Layer เปน ชั้นที่มีการทํางานของ อุปกรณเครือขายที่ชื่อวา Router ในช้ันนี้จะทํางานในการคนหาเสนทางของเครือขาย แตล ะวงตามทโ่ี หนดมีการรองขอ Core layer เปนชัน้ ท่ีเช่ือมตอ ระหวางเครือขา ยทองถิ่นกับเครือขา ยภายนอก Core layer มีชือ่ เรียกอกี อยางหน่งึ วา Backbone network ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยัคฆเ์ พศ
หนา ท่ี 12 ภาพที่ 1.17 ภาพแสดง Layer ตางๆ ใน Local Wired Network ภาพท่ี 1.18 ภาพแสดงหมายเลข MAC Address ใน Access Layer Media Access Control Address (MAC Address) จัดไดวามีสวนสําคัญมาก เพราะใชเปนหมายเลขท่ีระบุโหนดเฉพาะในการส่ือสาร MAC Address น้ันเปนหมายเลขของ Network Interface Card (NIC) หรือ LAN Card ซง่ึ จะมเี พียงหน่ึงหมายเลขไมซ ํ้ากันมีขนาด 64 บิต (ภาพที่ 1.18) การ ทํางานของ MAC Address ใน Access Layer ดงั แสดงในภาพที่ 1.19 ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จริ า พยัคฆ์เพศ
หนาท่ี 13 ภาพท่ี 1.19 ภาพแสดงการทํางานของ MAC Address จากภาพ MAC Address ของเครื่องคอมพวิ เตอรแ ตล ะเครอ่ื งจะเชอ่ื มตอกับ Port ของ Hub ดังนัน้ ถา มกี ารสง สัญญาณมาที่ Hub เพ่ือติดตอ กับเคร่ืองคอมพิวเตอรใดก็ตาม Hub จะสงขอมูลไปท่ีเครื่องคอมพวิ เตอร ทุกๆเครือ่ งท่เี ชื่อมตอกับ Hub น้ัน เคร่ืองทีม่ ี MAC Address ตรงกบั ในเฟรมกจ็ ะรบั ขอมูล สวนเครื่องอ่นื ๆก็จะ discard ขอมูลนน้ั ลักษณะของเฟรมขอ มูลแสดงดงั ภาพท่ี 1.20 ภาพท่ี 1.20 ภาพแสดง Ethernet Frame • Preamble – ใชสาํ หรบั Synchronize timing • Start of Frame Delimiter (SFD) – เปน marker สําหรับจุดส้ินสุดของ timing information และ บงบอกจุดเรม่ิ ตน ของเฟรม • Destination MAC Address – แสดงหมายเลข MAC Address ปลายทาง (ผรู ับ) ซง่ึ อาจจะมีลกั ษณะ เปน Unicast Multicast หรอื Broadcast กไ็ ด • Source MAC Address – แสดงหมายเลข MAC Address ตน ทาง (ผสู ง ) ซ่งึ ตอ งเปน Unicast เทาน้ัน ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จิรา พยคั ฆ์เพศ
หนา ที่ 14 • Length/ Type – ขนาดของขอ มูล (byte) และประเภทของขอ มลู (Received Protocol) • Encapsulated Data – ขอ มูลที่ผานการเขารหัส • Frame Check Sequence (FCS) – ขอมูลขนาด 4 ไบตสรางขึ้นโดย Sender เพื่อใชตรวจสอบความ เสยี หายของเฟรม การทํางานของ Hub ในภาพที่ 1.21 อาจกอใหเ กิดปรากฏการณที่เรียกวา Collision Domain เน่ืองจากการ สง ขอมูลกระจายไปทกุ ๆ port ของ Hub วิธีการปองกันสามารถทําไดโดยใช Switch แทน Hub เพราะการใช Switch น้ันการสงขอมูลจะพิจารณาที่ Destination Address ของเฟรม และสงขอมูลไปท่ี Destination MAC นั้นโดยตรง จะไมมีการสงกระจายไปทุกๆ port ดังนั้น Switch จะชวยเพ่ิมจํานวน Collision Domain โดยแตละ port ของ Switch นับไดวาเปน 1 Collision Domain จากภาพที่ 1.21 แสดง Collision Domain โดยที่ ภาพทางซาย (ท่ีมี Hub) จะมีจาํ นวน Collision Domain เทา กบั 1 Collision Domain ในขณะที่ ภาพ ทางขวา (ประกอบไปดว ย Switch 2 ตัว) จะมจี าํ นวน Collision Domain เทากบั 10 Collision Domain ภาพที่ 1.21 ภาพแสดง Collision Domain Distribution layer มี Router ทําหนาท่ีในการเช่ือมตอเครือขายยอยกับเครืขายยอยภายในทองถิ่น เดียวกัน และทําหนาท่ีควบคุมการการจราจรของขอมูลระหวางเครือขายยอยนั้น Router สามารถ decode ขอมูลในเฟรมเพ่ือที่จะอาน IP Address ตนทาง (ผูสง) และปลายทาง (ผูรับ) หลังจากน้ันจะพิจารณาความ เมาะสมของ Routing Table กอนที่จะสง ขอมลู ไปใหผูรับ โดยการทํางานของ Router นั้นจะทํางานเก่ียวของ กับ IP Address ท่ีจะกลาวถึงในบทเรียนน้ี IP Address คือ IP Address Version 4 ซึ่งประกอบดวย เลขฐานสอง 32 บิต และแบงเลขเหลานี้ออกเปน 4 กลุมเรียกแตละกลุมวา Octet แตละกลุมมี 8 บิต ผ้ชู ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ริ า พยคั ฆ์เพศ
หนา ที่ 15 หมายเลข IP Address จัดวาเปน Logical Address คือสามารถเปลีย่ นแปลงไดหลังจากมกี ารกําหนดใหโ หนด หรอื host ไปแลว ซ่งึ จะแตกตา งจาก MAC Address ซง่ึ จดั วาเปน Physical Address ไมสามารถเปลี่ยนแปลง ไดเมือ่ ทาํ การติดต้งั card เรียบรอ ยแลว ภาพท่ี 1.22 ภาพแสดงลกั ษณะของ IP Address IP Address ท่ีใชใน Distribution layer นั้นเปน Network Address ซง่ึ จะใชใ นการสราง Routing Table (ดังภาพท่ี 1.23) ในตารางน้ีจะเกบ็ เสนทางจาก Router ท่ีมีตารางน้ีอยูไปยงั โหนดตางๆในเครือขาย ใน สว นของ Core Layer เปนหนา ท่ขี อง ISPs ในการจัดการเช่อื มตอสายสัญญาณ แบบฝกหัด ภาพที่ 1.23 ภาพแสดงลกั ษณะของ Routing Table ผูช้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จริ า พยัคฆ์เพศ
หนา ที่ 16 บริษัท ABC Company ไดจัดซ้ือเครื่องคอมพิวเตอรจํานวน 90 เคร่ือง คุณไดรับมอบหมายใหดําเนินการ จัดการเครื่องคอมพิวเตอรดังกลาวโดยอาจมีการซ้ืออุปกรณเพิ่มคือ Hub หรือ Switch ตามความเหมาะสม ผูจัดการนั้นไมรูจักท้ัง Hub และ Switch เพียงแตทราบราคาวา Hub ถูกกวา Switch ในฐานะที่คุณได รับผิดชอบงานดังกลาวคุณจะตองแสดง Layout การวางเครื่องคอมพิวเตอรท้ังหมด พรอมอธิบายการทํางาน ของอุปกรณท ค่ี ุณดําเนินการซอ้ื เพ่ิม (ในท่ีนี้คือ Hub และ Switch) เอกสารอางอิง สลั ยุทธ สวางวรรณ (2547), “CCNA 1 – Cisco Network Academy Program”, Pearson Education Indochina LTD. สัลยทุ ธ สวา งวรรณ (2547), “CCNA 2 – Cisco Network Academy Program”, Pearson Education Indochina LTD. Tanenbaurn, Andrew S. (2003), “Computer Network” Pearson Education, Inc William, S. (2004), “Computer Networking with Internet Protocol and Technology”, Pearson Prentice Hall. www.cisco.com ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จิรา พยคั ฆเ์ พศ
หนา ท่ี 17 บทที่ 2 Open System Interconnection and Transmission Control Protocol/ Internet Protocol ในบทนี้จะศึกษาเกี่ยวกับโมเดลโอเอสไอ (OSI) โมเดลทีซีพีไอพี (TCP/IP) ขอแตกตางระหวางทั้งสอง โมเดล อุปกรณเบ้ืองตนที่ใชในระบบเครือขาย การทํางานของโปรโตคอลตางๆในแตละเลเยอร และการสง ขอมูล 2.1 Open System Interconnection (OSI) โมเดลโอเอสไอถูกสรางโดย International Organization for Standard (ISO) โดยมีวัตถุประสงค เพ่ือ ลดความซับซอนของการทํางานของอุปกรณ อินเตอรเฟสท่ีใชมีมาตรฐานรองรับ สะดวกในการขยาย ขนาดของเครือขาย และรองรับเทคโนโลยีในอนาคต นอกจากน้ีแลววัตถุประสงคหน่ึงของโมเดลโอเอสไอ คือ การปองกนั การพฒั นาเครือขายในลักษณะที่เรียกวา Proprietary ซ่ึงหมายความวาการสรางเครอื ขายทต่ี องใช อุปกรณตางๆจากแบรนดเดียวกันทั้งหมด ซึ่งจะเปนประโยชนกับผูพัฒนาเครือขาย โมเดลโอเอสไอ ประกอบดว ย 7 เลเยอรแ ละแตละเลเยอรม หี นา ท่ีดังตอ ไปน้ี ภาพท่ี 2.1 ภาพแสดงโมเดลโอเอสไอทั้ง 7 เลเยอร ผ้ชู ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จิรา พยัคฆเ์ พศ
หนา ท่ี 18 • Application Layer มหี นา ทเี่ ปนตวั เชื่อมตอระหวางกระบวนการทางเครือขายกบั ผใู ชง านผา นทาง แอพพลิเคชนั หรอื อาจกลาวไดวา เปน อินเตอรเฟสสําหรับผูใชงานนน่ั เอง เชน โปรแกรมเทลเน็ต (Telnet) และโปรแกรมเอชทีทีพี (HTTP) เปนตน • Presentation Layer ทําหนา ที่ในการจัดการขอมลู ใหอยใู นรูปแบบท่ีเครื่องอคมพวิ เตอรห รอื ซอฟตแ วรสามารถเขา ได เชน การเขา รหสั (Encode) ตัวอักษรใหอ ยใู นรปู รหัสแอสกี เปน ตน • Session Layer ทําหนาที่แยกขอมูลตามลกั ษณะของแอพพลเิ คชันท่ใี ช • Transport layer ทําหนาท่ใี นการเชื่อมตอระหวา งโหนดกับโหนด มีการสง ขอมูลและการตรวจเช็ค ขอมูลหลงั จากสง ถาขอมูลมีขอผดิ พลาดระหวางสง สามารถทําการรองขอใหสง ใหมอีกคร้ัง • Network Layer ทําหนาท่ีในการคนหาเสน ทางทีด่ ที สี่ ดุ เพื่อใชในการสง ขอ มลู • Data Link layer ทาํ หนา ทเี่ ช่ือมตอกบั ส่ือท่ีใชในการสงขอมลู โดยใช MAC Address • Physical Layer ทําหนา ที่แปลงขอ มูลที่เปนไบนารีใหอยใู นรูปสัญญาณไฟฟา เพื่อใชสําหรับสง ขอ มูล นอกจากหนา ท่ีดงั กลาวแลวยังสามารถแบง เปน 2 สว นคือ (1) Upper layer ซึง่ เปน การทาํ งานในสว น ของการพฒั นาโปรแกรม การควบคมุ การทํางานผานทาง Software และการ configure ตางๆ สวนใหญจะ เปน การทํางานของโปรแกรมเมอรและผูดูแลระบบ ในสวนของ (2) Lower layer นน้ั จะทํางานเกี่ยวกบั ฮารด แวรและการส่ือสารของขอมลู ซ่งึ อยูในผปู ระกอบอาชีพวศิ วกรเครือขาย โมเดลโอเอสไอจดั ไดวา เปน Reference Model เน่อื งจากเปนโมเดลซ่ึงจาํ ลองข้ึนเพือ่ ชว ยใหก ารรอธบิ ายความแตกตางของการทํางาน ตางๆ ในแตล ะเลอเยอร และการอธิบายกระบวนการทํางานของโปรโตคอล มคี วามเขาใจมากขนึ้ นอกจากนี้ยัง เปนโมเดลทอ่ี ํานวยความสะดวกใหก ับวิศวกรเครือขายหรอื ผูด แู ลระบบ ในการดาํ เนินการ ออกแบบระบบ เครอื ขาย การจัดการเครือขา ยและ Trouble shooting เครอื ขาย 2.2 Transmission Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP) โมเดลทีซพี ี/ไอพีเปน Protocol Model เพราะวา โมเดลทีซพี /ี ไอพี จะอธิบายการทํางานทีเ่ กิดขน้ึ จริง ของแตละโปรโตคอล โมเดลนี้ประกอบไปดว ยเลเยอรแอพพลเิ คชนั (Application Layer) เลเยอรทรานสปอรต ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จริ า พยคั ฆเ์ พศ
หนา ท่ี 19 (Transport Layer) เลเยอรอินเตอรเ นต็ (Network Layer) และเลเยอรเนต็ เวิรค แอคเซส (Internet Access Layer) ซึ่งในแตล ะเลเยอรน ัน้ สามารถเปรยี บเทยี บไดกบั โมเดลโอเอสไอ ดังแสดงในรปู 2.2 ภาพท่ี 2.2 ภาพแสดงโมเดลโอเอสไอเปรยี บเทียบกับโมเดลทซี ีพี/ ไอพี ในแตละเลเยอรของโมเดลทีซีพี/ ไอพีจะมีหนาท่ีตามลักษณะของโมเดลโอเอสไอเชน Application Layer มี หนาท่ีเปนท้ัง เปนตัวเช่ือมระหวางผูใชงานผานแอพพลิเคชันและการเขารหัสขอมูล ซึ่งก็เปนการรวมการ ทาํ งานของโมเดลโอเอสไอในเลยอรท ี่ 6 และเลเยอรท่ี 7 ไวด วยกนั 2.3 Data Encapsulation และ Data De-encapsulation ในการสงขอมูลระหวางอุปกรณตางๆในระบบเครือขายจะมีการสงในลักษณะ Peer-to-Peer ซึ่งเปน การสงแบบเสมือนระหวางโหนดสองโหนด การจําลองรูปแบบการสงขอมูลดังกลาวโดยมีการหอหุมหรือแนบ ลักษณะเฉพาะของการสื่อสารแสดงดังรูป 2.3 การสงขอมูลแบบเสมือนระหวางโหนดสองโหนดนั้นกําหนดให Sender เปนผูสงขอมูล และReceiver เปนผูรับขอมูล ขอมูลท่ีถูกสงจากผูสงไปยังผูรับจะผานกระบวนการท่ี เรียกวา Data Encapsulation และData De-encapsulation โดยกระบวนการ “Data Encapsulation” นน้ั จะเปนกระบวนการที่เกดิ ข้ึนในฝงของผูสง เมื่อขอ มูลถูกสรางจากการใชงานซอฟตแวร (ในเลเยอรท่ี 7) จะ ถูกสงมาที่เลเยอรท่ี 6 ในเลเยอรน้ีขอมูลดังกลาวจะถูกเขารหัส (Encode) และถูกสงตอมายังเลเยอรที่ 5 เล เยอรท ่ี 5 จะมกี ารทํางานที่เรียกวา Dialogue Control ซึ่งกระบวนการดังกลาวน้จี ะเปน การกําหนดขนาดของ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยัคฆ์เพศ
หนา ท่ี 20 ขอ มูลทถ่ี ูกสงตามลักษณะของ Application หรือซอฟตแวรที่สรางขอมูล พรอมกันน้ันหนวยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit) จะตองมีสวนรวมในการจัดสรรขนาดของ Dialogue นี้ดว ย เลเยอรทรานสปอรต ทาํ หนา ที่ในการจัดสงขอมูลตามขนาดของ Dialogue และมีการสงขอมลู ซํ้าขอมูลใน Dialogue ดงั กลาว ภาพที่ 2.3 ภาพแสดงการจําลองการสงขอ มูลระหวางโหนด กรณีท่ีเกิดขอผิดพลาดในการสงขอมูลในเลเยอรที่ 4 น้ี ขอมูลที่ถูกสงมาจากเลเยอรที่ 5 จะถูกแบง ขนาดตามขนาดของ Dialogue ท่ีไดรับการจัดสรร เรียกขอมูลแตละช้ินน้ีวา เซ็กเมน (Segment) เชนจากใน รูปที่ 2.3 ขอมูลท่ีมาจากเลยอรท่ี 5 (DATA) จะถูกแบงได 3 สวน หลังจากน้ันขอมูลแตละสวนก็จะถูกจัดสง ใหเลเยอรท่ี 3 เลเยอรเน็ตเวริ ค ในเลเยอรน ี้เองจะมีการแนบ Network Header ซ่ึงประกอบดวย IP Address ของผูสงและ IP Address ของผูรับเขาไปใน DATA แตละช้ืน เซ็กเมนท่ีถูกแนบ Network Header ดังกลาว เรียบรอยแลวจะถูกเรียกวา แพ็คเกต (Packet) เม่ือแตละแพ็คเกตถูกสงตอมายังเลเยอรที่ 2 ก็จะถูกแนบ Media Access Control Address (MAC Address) หรือหมายเลขประจําตัวของ NIC card เพ่ือใหทราบวา สงมาจากเคร่ืองคอมพิวเตอรไหน นอกจากหมายเลขดังกลาวแลวในเลเยอรน้ียังมีการแนบวิธีการ Error Protection ที่เรียกวา “Cyclic Redundancy Check” ไปกับกระบวนการนี้ดวย แพ็คเกตท่ีผานเลเยอรที่ 2 จะถูกเรียกวาเฟรม (Frame) ข้ันตอนสุดทายกอนท่ีขอมูลจะออกจากเครื่องคอมพิวเตอรนั้น จะตองผานการ แปลงเพ่ือใหอยูในรูปแบบท่ีสามารถสงไปตามสื่อที่ใชในการสงขอมูลได ข้ันตอนน้ีจะเกิดในเลเยอรที่ 1 โดยเล เยอรฟสิคอล จะแปลงเฟรมที่ไดรับมาใหอยูในรูป Binary Number พรอมสงตอใหกับส่ือเชนสายสัญญาณ หรือในลักษณะ Wireless โดยอาศัยอากาศเปนสื่อกลางในการสงสัญญาณ ดังนั้นขอมูลในเลเยอรที่ 1 จึงถูก ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยัคฆเ์ พศ
หนาที่ 21 เรียกวา บิต (Bit) ช่ือที่ใชเรียกขอมูลเมื่อผานเลเยอรตางๆ นี้เรียกวา “Protocol Data Unit” ดังแสดงในรูป 2.4 ในฝงของผูรับ จะเกิดกระบวนการที่เรียกวา “De-Encapsulation” กระบวนการนี้จะเปนกระบวนการท่ี ยอ นกลบั ของกระบวนการ Encapsulation ภาพท่ี 2.4 ภาพแสดง Protocol Data Unit ในแตล ะเลเยอร เม่ือผูรับรับสัญญาณมาจากสายสัญญาณ ผูรับจะทําการแปลงสัญญาณดังกลาวใหอยูในรูปแบบของบิตในเล เยอรท่ี 1 และสงผานตอไปยังเลเยอรท่ี 2 พรอมกันน้ันบิตก็จะถูกเปลี่ยนเปนเฟรม ทําแบบนี้จนกระท่ังถึงเล เยอรที่ 7 ซ่ึงจะเปนการถอดรหัส (Decode) เพื่อแสดงผลในในรูปแบบแอพพลิเคชันหรือซอฟตแวร ซ่ึงผูรับ สามารถเขา ใจได 2.4 ตวั อยางอุปกรณเ ครอื ขา ย ในหวั ขอ นจ้ี ะกลาวถงึ อปุ กรณทใี่ ชใน Lower Layer (จากภาพที่ 2.1) ซึ่งไดแก รีพีทเตอร (Repeater) ฮับ (Hub) บริดจน (Bridge) สวิทส (Switch) และ เราเตอร (Router) 2.4.1 รพี ีทเตอร (Repeater) ทํางานในเลเยอรท่ี 1 ชวยแกปญ หาสญั ญาณไมช ดั เจนในเครือขา ยทอ งถน่ิ ขนาด ใหญท มี่ ีการสงสญั ญาณทางสายสญั ญาณ รพี ีทเตอรจะชวยในการกระตุนสัญญาณใหม ีความแรงข้นึ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จริ า พยคั ฆเ์ พศ
หนาที่ 22 ภาพท่ี 2.5 ภาพแสดงการใชง าน Repeater 2.4.2 ฮับ (Hub) ทาํ งานในเลเยอรท่ี 1 พัฒนามาจาก Repeater โดยมกี ารเพิ่มทําหนาทส่ี รา งสญั ญาณใหม กระตุน สญั ญาณ และกระจายสญั ญาณ ภาพที่ 2.6 ภาพแสดงการใชงาน Hub 2.4.3 บรดิ จน (Bridge) ทาํ งานในเลเยอรท ่ี 2 ทําหนา ท่ีตรวจสอบหมายเลข MAC address กอนทจี่ ะสงตอ ขอ มูล ไปยังเครื่องคอมพิวเตอรห รอื โหนดที่เช่ือมตอกับบริดจน นอกจากนี้บริดจนท าํ หนาท่ีในการแบงขนาด ของ LAN และขนาดของ Collision Domain ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ริ า พยัคฆ์เพศ
หนาท่ี 23 ภาพท่ี 2.7 ภาพแสดงการใชงานฺ Bridge 2.4.4 สวิทส (Switch) เปนอุปกรณที่อาจเรียกไดวา Multi-purpose สามารถทํางานไดในหลายเล เยอรในตัวเดียวกันข้ึนอยูกับรุนของสวิทส ในบทเรียนนี้จะกลาวถึงสวิทสที่ทํางานในเลเยอรที่ 1 และเลเยอรที่ 2 การทํางานของสวิทสแสดงดังรูปท่ี 2.8 สวิทสจะทําหนาท่ีในการกรองสัญญาณ โดยพิจารณาจากคา MAC address และสง สญั ญาณไปยังโหนดท่ีตอ งการ นอกจากนยี้ งั ทาํ หนาทใ่ี นการกระจายการใชง านระบบเครอื ขาย ซงึ่ เปน หนาท่เี ดียวกบั ฮับ ภาพที่ 2.8 ภาพแสดงการใชง าน Switch 2.4.5 เราเตอร (Router) เปน อปุ กรณที่ทํางานในเลเยอรที่ 3 มีหนา ท่ีสาํ คัญคอื คน หาเสน ทางท่เี หมาะสมสําหรับ สญั ญาณ โดยใชต ารางแสดงเสน ทาง (Routing Table) และ โปรโตคอลเสนทาง (Routing Protocol) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ิรา พยัคฆเ์ พศ
หนาที่ 24 ภาพที่ 2.9 ภาพแสดงการใชงาน Router 2.5 การตดิ ตอสื่อสารระหวางเลเยอร การติดตอสื่อสารระหวางแตละเลเยอรนั้นจะเริ่มจากกระบวนการใน Upper Layer กอน โดยมี รายละเอยี ดดังตอ ไปนี้ ภาพท่ี 2.10 ภาพแสดงการติดตอส่อื สารระหวา ง Application Layer และ Presentation Layer การใหบริการในชั้นแอพพลิเคชัน (Application Service Elements: ASEs) แบงเปน 2 ประเภทคือ การใหบริการทั่วไป (Common-Application Service Elements: CASEs) และ การใหบริการพิเศษ ผ้ชู ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จริ า พยัคฆเ์ พศ
หนาที่ 25 (Specific-Application Service Elements: SASEs) ดังรูป 2.10 ในการเรียกใชงานนั้นจะเลือกใช CASEs หรอื SASEs อยา งใดอยางหนึ่งเทาน้นั โดย CASEs มี 4 แบบคือ 1. Association control service element (ACSE) – การติดตอส่ือสารระหวางแอพพลิเคชันกับแอพ พลเิ คชัน สามารถทําไดโดยการกําหนดความสมั พนั ธระหวางแอพพลิเคชันกบั แอพพลเิ คชัน ซ่งึ ใชแอพ พลเิ คชันเอนตติ ีจ้ ากแตละแอพพลเิ คชนั 2. Remote operations service element (ROSE) – กระบวนการ Request และ Reply ซึ่งจะ เกิดขึน้ หลงั จาก ACSE เช่อื มตอกันเรียบรอย 3. Reliable transfer service element (RTSE) – อีลีเมนที่ชวยใหการส่ือสารมีความนาเชื่อถือ พรอม กันนน้ั ก็มดี าํ เนนิ การทํางานของเลเยอรท ี่ตํา่ กวา อยูเบ้ืองหลงั 4. Commitment, concurrence, and recovery service elements (CCRSE) – อลี เี มน ท่ใี หบริการ เกย่ี วกับกระบวนการตางๆทเ่ี กี่ยวขอ งในการติดตอ ส่ือสาร Presentation layer ป ร ะ ก อ บ ด ว ย Presentation protocol แ ล ะ Presentation Service Presentation protocol อ นุ ญ า ต ใ ห Presentation-service users (PS-users) ติ ด ต อ ส่ื อ ส า ร กั บ Presentation service PS-user เปนเอนติต้ีที่ขอใชบริการจาก Presentation layer การรองขอใชบริการ ตา งๆใน Presentation layer จะทําที่ Presentation-service access points (PSAPs) โดย PS-users จะใช PSAP address เปนการระบุตัวตนของ PS-user ซ่ึงเปน หมายเลขท่ีมลี ษั ณะเปน Unique Presentation service ทาํ หนาที่รบั หรอื สง Syntax และแปลขอมูลไปยังหรือจาก PS-user ซง่ึ การใน ดําเนินขั้นตอนน้ี PS-user แตละคนจะใช Syntax ที่แตกตางกัน เพราะฉะนั้นในการสงขอมูลจะตองมีการตก ลงระหวา ง PS-user วาจะใช Syntax แบบไหนหรือ Presentation protocol แบบใด โดย OSI presentation layer service มีขอกําหนดอยูในมาตรฐาน ISO8822 และ ITU-T X.216 สวน OSI presentation protocol มีขอกําหนดอยูในมาตรฐาน ISO8823 ISO9576 และ ITU-T X.226 การทํางานของ Session layer ประกอบดวย Session protocol และ Session service โดย Session protocol จะทําหนาที่เปนตัวกลาง ระหวาง Session –service user (SS-users) และ Session service SS-user จะเปน เอนติตี้ที่สงคํารองขอ ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ริ า พยคั ฆเ์ พศ
หนา ที่ 26 เพ่ือใชงาน Session layer ซ่ึงคํารองขอหรือ requests นี้จะดําเนินการท่ี Session-service access points (SSAPs) การดําเนินการตางๆของ SS-user บน SSAP น้ีจะมีการระบุหมายเลขเฉพาะของแตละกระบวนการ หมายเลขเหลา นเ้ี รียกวา “SSAP address” Session service มกี ารใหบริการ 4 การบรกิ ารพ้ืนฐานคือ 1) สรา ง และยกเลิกการเชอื่ มตอ ระหวาง SS-user 2) จดั รูปแบบของโทเคน 3) แทรก Synchronization point เพื่อแจงจุดท่ีสามารถทําการ Recover ได กรณีเดขอผิดพลาด ในการเชอื่ มตอ 4) ดาํ เนนิ การเก่ียวกบั การหยุดการทํางานหรือกระทําตอของ Session layer ตามความตองการของ SS-users ภาพท่ี 2.11 ภาพแสดงการติดตอ สอื่ สารระหวาง Presentation Layer และ Session Layer จากภาพที่ 2.11 จะเห็นความสัมพันธระหวาง SS-user และ SSAP ซึ่ง SS-user จะดําเนินการสง service ใหกบั Presentation layer ท่ี SSAP โดยใช Session protocol Session service มขี อ กาํ หนดอยูใ นมาตรฐาน ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จิรา พยัคฆเ์ พศ
หนา ท่ี 27 ISO8306 และ ITU-T X.2215 และSession protocol มีขอกําหนดอยูในมาตรฐาน ISO8307 และ ITU-T X.225 Upper layer อีกอันหนึ่งคือ Transport layer มีหนาที่ 1) ระบุประเภทของแอพพลิเคชัน 2) ทําการ Segment ขอ มูลและดําเนนิ การจัดการขอ มลู แตละ Segment 3) ตดิ ตามการติดตอสอื่ สารแตละ line ระหวา ง แอพพลิเคชันจากตน ทางและปลายทาง และ 4) รวมขอมลู แตละ Segment เขา ดวยกัน การระบุวาขอมูลที่อยูในระบบเครือขายเปนสวนหนึ่งของแอพพลิเคชันใดนั้นเปนหนาที่หนึ่งท่ีสําคัญ ของ Transport layer ซึ่งสามารถทําไดโดยมีการเพ่ิมหมายเลขเฉพาะที่เรียกวา Port number แนบไปกับ ขอมูลน้ันๆ หมายเลข Port number นี้เปนหมายเลขเฉพาะของแตละแอพพลิเคชัน และจะไมซํ้ากัน ภาพ 2.12 แสดงตัวอยางหมายเลขเฉพาะของอีเมลย เวบเพจ และออนไลนแชท ซึ่งหมายเลขดังกลาวคือ 110 80 และ 531 ตามลําดับ Port number จะถูกบรรจุใน Header ของแตละ Segment ซ่ึงจะมีท้ัง Source และ Destination number เพื่อใหการจัดสงขอมูลของแตละแอพพลิเคชันมีความถูกตอง การกําหนด Port number ใหกับแตละแอพพลิเคชันนั้นมีหลายวิธี ที่นิยมคือในสวนของ Server จะมีการกําหนด Port number ทแ่ี นนอนไมม กี ารเปลี่ยนแปลง (Static) ภาพที่ 2.12 ภาพแสดง Identifying conversation ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จริ า พยัคฆเ์ พศ
หนาท่ี 28 แตในสวนของ Client นั้นจะเปนลักษณะตรงขาม Client จะกําหนด Port number ในลักษณะ Dynamic ถาตองการใชจึงทําการระบุ เม่ือเสร็จส้ินการใชงานก็จะยกเลิก Port number ดังกลาว บางคร้ังจะ มีการเรียกรวมระหวาง Port number และ IP address วา Socket หรือมีการเขียนรวมกันดังตัวอยางเชน 192.168.1.20:80 ซ่ึงหมายความวา เครื่องคอมพิวเตอรเปน Web Server มี IP address 192.168.1.20 กําหนดใหใชงาน HTTP ผานทาง Port number หมายเลข 80 อีกตัวอยางหนึ่งถาเครื่องคอมพิวเตอรมี IP address 192.168.100.48 และตองการเปดเวบเบราเซอร หมายเลข Port number ที่ไดรับจากการสุม คือ 49152 สามารถเขียน Socket ไดคือ 192.168.100.48:49152 ประเภทของ Port number (มาตรฐาน IANA) แบงเปน 3 ประเภทคือ 1. Well Known Ports (Numbers 0 to 1023) – หม าย เ ล ข Port number ที่ถู กส ง ว น สํ าห รั บ Service และแอพพลิเคชนั มาตรฐาน เชน HTTP (web server) POP3/SMTP (e-mail server) และ Telnet. 2. Registered Ports (Numbers 1024 to 49151) - หมายเลข Port number ที่กําหนดให Process หรอื Request ตา งๆ ของโปรแกรมหรือแอพพลเิ คชนั ทมี่ ีการติดตั้งในเคร่ืองคอมพวิ เตอร 3. Dynamic or Private Ports (Numbers 49152 to 65535) - หมายเลข Port number ทก่ี ําหนดให สาํ หรบั แอพพลเิ คชนั บน Client เม่ือมีการสรางการติดตอส่อื สาร (Initiating a connection) โปรโตคอลมาตรฐานท่ีพบใน Transport layer คือ Transmission Control Protocol (TCP) and User Datagram Protocol (UDP) ซึง่ เปน โปรโตคอลท่ชี ว ยในการจัดการขอมลู ของการตดิ ตอสอ่ื สารระหวาง ผใู ช ภาพ 2.14 แสดง Header field ของโปรโตคอลแตละประเภท UDP ตาม RFC768 จดั วา เปนโปรโตคอล ประเภท Connectionless มีคา Overhead ต่าํ ในการสอ่ื สารในระบบเครอื ขา ย แอพพลเิ คชนั ทใี่ ชไดแก Domain Name System (DNS) Video Streaming Simple Network Management Protocol (SNMP) Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Routing Information Protocol (RIP) Trivial File Transfer Protocol (TFTP) Online games และ VoIP เปนตน ผ้ชู ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ิรา พยคั ฆ์เพศ
หนาที่ 29 ภาพท่ี 2.13 ภาพแสดง Protocol headers in Transport layer ตาม RFC793 TCP จัดวาเปนโปรโตคอลประเภท Connection Oriented มีคา Overhead สูงต่ําใน การส่ือสารในระบบเครือขาย ซึง่ คา Overhead ที่เพ่มิ ข้ึนน้ีชว ยทําให TCP มีการทํางานท่มี ีประสทิ ธิภาพมาก ขึ้น คือ ความนาเช่ือถือ (Reliable) และการควบคุมการสงขอมูล (Flow control) จากภาพ 2.13 TCP header field จะมีขนาด 20 ไบต ในขณะท่ี UDP header field มขี นาด 8 ไบต ตวั อยางของแอพพลิเคชันท่ี ใช TCP เชน Web Browsers E-mail และ File Transfers เปน ตน ภาพท่ี 2.14 ภาพแสดง Segment and reassembly data ผูช้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยคั ฆเ์ พศ
หนา ท่ี 30 การสงขอมูลแบบ TCP ผรู ับปลายทางสามารถแนใ จไดว า ขอ มลู ทีไ่ ดร ับน้ันเปนขอ มูลชดุ เดียวกันจากผู สง เนอื่ งจากในการสงขอมูลตามกระบวนการ Encapsulation (หวั ขอ 2.3) แอพพลเิ คชันจะสง ขอ มูลทั้งหมด ตามขนาดทผี่ ูใชตอ งการ แตใ นทางปฏบิ ัตินั้นขอมูลขนาดใหญไมสามารถสงไดใ นครัง้ เดียว เพราะอาจเส่ียงตอ ความเสียหายของขอมูล และ Buffer สํารองในเครือขายนั้นจะไมมีการสํารองเพื่อแอพพลิเคชันใดแอพพลิเค ชนั หนึ่ง ดังนั้นการทาํ งานในเครือขายจะมีโปรโตคอลที่ชวยในการจัดการขนาดของขอมลู ใหสามารถสง ไดตาม ขนาดของส่ือ หรือตามขนาดของชองสัญญาณ เฟรมของ TCP จะมีฟลวสําหรับใสมายเลขของช้ินขอมูล (Sequence number) เมอ่ื ขอ มลู เดินทางมาถงึ ผรู ับ TCP จะรอจนขอมลู มาครบและทําการเรียงลาํ ดับ กอ นที่ จะสงใหเลเยอรตอไป ซึ่งถาเปน UDP จะไมมกี ารเรยี งลําดับขอมูลขอ มูลให แตจ ะสง ขอ มลู ใหเลเยอรตอไปเลย การสงขอมูลแบบ UDP นั้นนอกจากที่จะไมมีการเรียงลําดับของขอมูลแลว พิจารณาจาก UDP Header จะ พบวา UDP ยังไมมกี ารรับประกนั วาผูรบั ไดรับขอ มูลครบตามท่ีผูสง ตองการอีกดวย ซ่งึ ในทางตรงกนั ขา ม TCP Header มีฟลว ซ่ึงชวยในการ Acknowledgement ของการรับและสงขอมูล กระบวนการท่ีใชขอมูล Acknowledgement ดังกลาว เรียกวา Tree-way handshake Three-way handshake เปนกระบวนการท่ีสรางความนาเชื่อถือใหกับ TCP ประกอบดวย กระบวนการหลัก 3 กระบวนการดวยกันคือ (1) การสรางการเช่ือมตอ (Connection establishment) (2) การสง ขอมลู (Data transferring) และ (3) ยกเลิกการเชือ่ มตอ (Terminate connection) ภาพท่ี 2.15 ภาพแสดง Connection establishment ใน Three-way handshake ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ริ า พยัคฆเ์ พศ
หนาท่ี 31 การสรางการเชื่อมตอ (Establish Connection) ในกระบวนการนี้ประกอบดวยข้ันตอน 3 ชั้นตอน (ดัง แสดงในรูป 2.15) คือ 1. เริ่มตนการทํางานโดย ผูสง (Sender หรือ Client) สง Segment ไปยังผูรับที่ตองการติดตอดวย (Receiver หรอื Server) Segment ทส่ี ง ไปนั้นบรรจุ Sequence number 2. Receiver ตอบกลับดวย Segment ท่ีบรรจุดวยคา 2 คา คือคา Acknowledgement ซึ่งเปน คา ทบ่ี วกไปอีก 1 ของ Sequence number ที่ไดรบั จาก Sender และ คา Sequence number ของ receiver เอง 3. Sender จะตอบกลับ Receiver โดยสง Segment ท่ีประกอบดวย คา Acknowledgement ของ Receiver บวกหนงึ่ การสราง Connection จึงเสรจ็ สมบรู ณ ภายใน Segment ท่ีสงระหวาง Sender และ Receiver มี Field ท่ีบรรจุขอมูลควบคุม (Control Information) ซง่ึ ใชใ นการจดั การการทํางานของกระบวนการ Three-way Handshake ซง่ึ มรี ายละเอยี ดดังน้ี - Urgent pointer field significant (URG) - Acknowledgement field significant (ACK) - Push function (PSH) - Reset the connection (RST) - Synchronize sequence numbers (SYN) - No more data from sender (FIN) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยคั ฆ์เพศ
หนา ท่ี 32 ภาพที่ 2.16 ภาพแสดง Transferring ใน Three-way handshake การสงขอมูล (Data Transferring) เม่ือการ Establish connection สมบูรณ Sender จะเริ่มทําการสง ขอมูลในรูปแบบ Segment ตามขนาดของ Window size ท่ีสามารถสงได Receiver ก็จะ Acknowledge การสงขอมูลดังกลาวดวยการสงคาของหมายเลข Sequence number ตัวสุดทายท่ีไดรับบวกดวยหนึ่งเสมอ และขัน้ ตอนเหลา นีจ้ ะทาํ ซํ้าไปเรอ่ื ยๆๆจน Sender สง ขอ มูลครบ การยกเลิกการเชื่อมตอ (Terminate connection) ในกระบวนการนี้ประกอบดวยการแลกเปล่ียนขอมูล ระหวาง Sender และ Receiver 4 ขนั้ ตอน ดงั แสดงในรปู ขา งลา ง ผ้ชู ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ริ า พยคั ฆเ์ พศ
หนา ที่ 33 ภาพท่ี 2.17 ภาพแสดง Terminate connecting ใน Three-way handshake 1. เม่ือ Sender ไดรับ Acknowledgement ของการรับขอมูลจาก Receiver เรียบรอยแลว (การ ตรวจสอบความครบถวนของขอมูล ดูจากกระบวนการ Data Transferring) Sender สง Segment ซ่ึงภายในบรรจุ Control “FIN” เพ่ือเปนการแจงให Receiver ทราบวาจะไมมีขอมูล สง มาอกี 2. Receiver จะสง Acknowledgement กลับเพือ่ บอกให Sender ทราบวา ไดรับ Segment ในขอ ที่ 1 3. หลังจากท่ี Receiver ทําข้ันตอนที่ 2 เรียบรอยแลว Receiver จะสง Segment ซ่ึงภายในบรรจุ Control “FIN” เพอ่ื แสดงวา การรบั ขอ มูลเสร็จสิ้น 4. Sender จะสง Segment เพ่ือ Acknowledge Segment ของ Receiver หลังจากนั้น การ เช่ือมตอ นจ้ี ะถกู ตดั ทนั ที Lower Layer ลําดับแรกท่ีถัดจาก Upper Layer คือ Network Layer ซ่ึงเปนเลเยอรลําดับที่ 3 ใน OSI มี หนาท่ีใหบริการการแลกเปลี่ยนขอมูลระหวางอุปกรณเครือขาย ซึ่งการทํางานในลักษณะ End-to-end น้ี ประกอบดว ยกระบวนการทาํ งาน 4 กระบวนการดวยกันคือ 1. Addressing – Network layer ตองทําการกําหนด Address ใหกับอุปกรณเครือขายที่จะ ทาํ การแลกเปล่ยี นขอ มูลกนั ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จิรา พยคั ฆเ์ พศ
หนาท่ี 34 2. Encapsulation – Network layer ตองทําการ Encapsulate ขอมูลแตละชิ้นท่ีรับมาจาก Transport layer แลวทําการแนบหมายเลข IP Address ของอุปรณเครือขายท้ังสอง ซึ่ง IP Address อุปกรณเครือขายที่เริ่มสงจะถูกเรียกวา Source Address และ IP Address ของ Receiver จะถูกเรียกวา Destination Address ขอมูลท่ีผานการ Encapsulate แลวจะถูก เรียกวา “Packet” หลังจากนั้น Packet จะถูกสงไปยัง Data Link layer เพื่อเตรียมพรอม ในการสงผานสอื่ ท่ใี ชต อไป 3. Routing – Network layer ทําหนาที่คนหาเสนทางในการสง Packet ไปยัง Destination host 4. Decapsulation – เม่ือ Packet เดินทางมาถึง Destination host หนาท่ีของ Network layer คอื การตรวจสอบวา Packet ทีม่ าถึงนนั้ เปน Packet สาํ หรบั Host Data Link Layer เปน Lower Layer ท่ีถัดจาก Network Layer มีหนาท่ีในการแปลงขอมูลท่ีรับมา จาก Network Layer ใหเหมาะสมกับส่ือท่ีจะใชใน Physical Layer สวนเกี่ยวของกับการทํางานในระบบ เครือขาย ซ่ึงเม่ือ Packet เดินทางมาถึง Data Link Layer จะถูกจัดใหอยูในรูปแบบ Frame พรอมกับเพ่ิม ขอมูลที่จาํ เปน ตอ งใชใ นการแปลงขอ มูล ดังรูปขางลาง ภาพที่ 2.18 ภาพแสดงสวนประกอบของเฟรมทัง้ ตามมตรฐาน IEEE 802.3 และ Ethernet Frame ผ้ชู ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จิรา พยัคฆ์เพศ
หนาที่ 35 Packet ที่ถูกสงลงมาจาก Network Layer จะถูกเพิ่มโครงสรางของเฟรม โดยจะเพ่ิม Frame header ท่ีขางหนา Packet และเพิ่ม Frame trailer ที่สวนทายของ Packet ขอมูลสวนท่ีเพิ่มเขามาเรียกวา Field ซึ่ง Frame ในเลเยอร II นี้มีดวยกัน 2 มาตรฐานคือ Ethernet และ IEEE 802.3 ขอแตกตางของ มาตรฐานท้ังสองนั้นคือสวน Header ของเฟรม ดังแสดงในรูป 2.18 มาตรฐาน IEEE 802.3 จะมีStart of Frame Delimiter (SFD) ขนาดของเฟรมท้ังสองแบบจะเหมือนกันคือนอยท่ีสุดมีคาเทากับ 64 ไบต และมาก ท่ีสุด 1518 ไบต จะมีพิเศษคือมาตรฐาน 802.3a ซึ่งถูกกําหนดขึ้นเพ่ือรองรับ Virtual Local Area Network (VLAN) จึงมีขนาดเพ่ิมขึ้นเปน 1522 ไบต ขนาดของเฟรมนี้มีผลตอการสงขอมูลคือ ถาขอมูลท่ีมีการสงขอมูล ขนาดเล็กกวาขนาดตํ่าสุดของเฟรม หรือมีการสงขอมูลขนาดมากกวาขนาดสูงสุดของเฟรม ขอมูลนั้นจะถูก drop หรืออาจถูกสงสัยวาเปนขอมูลท่ีอันตราย Media Access Control Address (MAC Address) เปน สวนประกอบหนึ่งของเฟรม ซ่ึงจะอยูทั้งใน Source Address และ Destination address โดยที่ MAC Address นเ้ี ปนหมายเลขท่ีอยูใน Network Interface Card ทาํ หนาทรี่ ะบตุ วั ตนของ Host บนระบบเครือขาย มีขนาด 48 บิต หมายเลขนี้จะไมซํ้ากัน เนื่องจาก 24 บิตแรกจะเปนรหัสของโรงงานที่ผลิต สวนอีก 24 บิตท่ี เหลือจะเปนจํานวนนับที่โรงงานนั้นผลิต ดังแสดงตัวอยางในภาพ 2.19 เมื่ออุปกรณที่ใชใ นการสงขอ มูล สงตอ ขอ มูลเขาสูเครือขาย ภาพที่ 2.19 ภาพแสดงสวนประกอบหมายเลข MAC Address ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จิรา พยัคฆเ์ พศ
หนา ที่ 36 หมายเลข MAC address ท่ีอยูภายในเฟรมก็จะถูกสง เขาสรู ะบบเครือขายดวย NIC ทอี่ ยใู นเครือขา ย จะดูเฟรมท่ีสงผานวาหมายเลข MAC address ปลายทางดังกลาวใชหมายเลขเดียวกับ Physical Address ของตนหรือไม ถาไมใชก็จะ discard เฟรมท่ี copy มา ถาใชก็จะสงตอไปยัง Upper Layer เพื่อทําการ De- Encapsulation ตอ ไป หมายเลข MAC Address นี้ใชสําหรับการสงขอมูล 3 แบบดวยกันคือ 1) Unicast 2) Broadcast และ 3) Multicast ภาพที่ 2.20 ภาพแสดง Unicast Communication Unicast Communication จะเกิดข้ึนเมื่อผูสง ตองการสงขอมูลไปยงั ผูรบั เดยี วเทาน้ัน จากภาพ 2.20 สงั เกตจาก Field Destination MAC และ Destination IP จะพบวา เปน ตัวเลขของ MAC Address หมายเลข เดยี ว และ IP Address หมายเลขเดียวเทา น้นั ซึ่งจะตา งจาก Broadcast Communication ในภาพ 2.21 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จิรา พยัคฆ์เพศ
หนา ท่ี 37 ภาพท่ี 2.21 ภาพแสดง Broadcast Communication ในภาพ Broadcast Communication สังเกตท่ี Field Destination MAC จะพบวา เปน F ทั้งหมด และ Destination IP จะพบวา IP Address ลงทายดวย 255 แสดงวา Sender ตองการสงไปยังทุกๆๆโหนด ในเครือขาย สวน Multicast Communication (ภาพท่ี 2.22) น้ันก็สังเกตจาก Destination MAC และ Destination IP เชนเดียวกกนั โดยท่ี Address ทง้ั สอง Field จะอยใู นลักษณะกลุม ภาพที่ 2.22 ภาพแสดง Multicast Communication ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ริ า พยัคฆ์เพศ
หนาท่ี 38 เลเยอรลางสุด Physical Layer เปนเลเยอรท่ีเช่ือมตอกับส่ือท่ีใชในการส่ือสาร ซ่ึงการศึกษาในเลเยอรนี้จะ ประกอบดวยส่ือที่ใชในการสง ขอ มูล สือ่ ทีใ่ ชในการสง ขอ มูล ในทน่ี ี้คือ สายคบู ิดเกลียว สายโคแอกเชยี ล ใยแกว นําแสง และการสงสัญญาณแบบไรสาย สายคูบิดเกลียวเปนสายทองแดงท่ีมีฉนวนหุมจับกันเปนคู บิดเปน เกลียวจาํ นวน 4 คู การบดิ เปน เกลียวน้ีชว ยลด Crosstalk นยิ มใชภ ายในอาคาร ภาพที่ 2.23 ภาพแสดง สายคูบิดเกลยี ว ตารางท่ี 2.1 แสดงการเปรียบเทยี บประเภทของสายคบู ดิ เกลยี ว สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) เปนส่ือที่นิยมใชภายนอกอาคารเน่ืองจากมีฉนวนปองกันสภาพ อากาศ สวนประกอบของสายโคแอกเชียลแสดงดังภาพ 2.24 สายโคแอกเชียลมี 2 ประเภทคือ 1) Baseband ใชในการสงขอมูลของสัญญาณดิจิตอล สามารถนําสัญญาณไดในระยะทางไกล เชนสายเคเบิลทีวี เปนตน 2) Broadband ใชในการสง ขอมูลของสัญญาณอะนาล็อก เชน สัญญาณโทรทศั น เปน ตน ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ริ า พยัคฆเ์ พศ
หนา ที่ 39 ภาพที่ 2.24 ภาพแสดงสว นประกอบของสายโคแอกเชียล • Conductor เปน แกนทองแดง ทําหนาทเี่ ปน ตวั นําสัญญาณ • Insulator เปนฉนวนหมุ ตัวนําสญั ญาณ • Braid เปนโลหะหรอื ทองแดงที่ถักหุมฉนวนตลอดท้ังเสน ทําหนา ท่ีปอ งกันสญั ญาณรบกวน และ ปอ งกันการแพรก ระจายของคลน่ื สัญญาณออกมาภายนอก • Plastic Jacket เปนสวนหอ หุมภายนอก เพ่อื ปองกนั การฉีกขาดของสายภายใน ใยแกว นําแสง เปนสายสญั ญาณที่มี Noise นอยทส่ี ดุ หรอื แทบจะไมม ีเลย เปน การทํางานแบบ Half duplex มี 2 ประเภทคือ Single mode และ Multimode สวนประกอบของใยแกวนําแสงแสดงดังภาพที่ 2.25 ภาพท่ี 2.25 ภาพแสดงสวนประกอบของใยแกว นําแสง ตารางท่ี 2.2 แสดงการเปรยี บเทียบ Single mode และ Multimode ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ิรา พยัคฆ์เพศ
หนาท่ี 40 การสง สัญญาณแบบไรสาย เปน การใชคล่ืนแมเหล็กไฟฟาในการสง ขอมูล ภาพที่ 2.26 ภาพแสดงสเปคตรมั คลืน่ แมเหล็กไฟฟา ภาพ 2.26 แสดงสเปคตรัมของคล่ืนแมเหล็กไฟฟา คล่ืนวิทยุ คล่ืนไมโครเวฟ และอินฟาเรด มีการสง สัญญาณโดยแปลงความสูงและความถี่ จึงนยิ มใชใ นการสงขอมูลเพราะ สญั ญาณของคลื่นดังกลาวไมกอใหเกิด อันตราย ในขณะท่ี UV X-Ray และGamma เปนการสงสัญญาณโดยใชเทคนิคในการสรางสัญญาณ ซึ่ง สัญญาณดังกลาวนั้นมีผลกระทบตอสุขภาพของส่ิงมีชีวิต การสงสัญญาณของคล่ืนระหวางสถานีมี 2 ลักษณะ คือ 1) การสงสัญญาณโดยอาศัยความโคงของผิวโลก เปนการสงสัญญาณของคลื่นท่ีมีความถ่ีต่ํา (Low Frequency: LF) ถึงความถี่ปานกลาง (Medium Frequency: MF) ระหวาง 104 Hertz และ 106 Hertz 2) การสงสัญญาณโดยอาศัยชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟยร เปนการสงสัญญาณของคลื่นที่มีความถ่ีสูง (High ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยคั ฆ์เพศ
หนา ที่ 41 Frequency: HF) ถงึ ความถส่ี ูงมาก (Very High Frequency: VHF) ระหวาง 107 Hertz และ 108 Hertz การ สงสัญญาณทัง้ 2 ประเภทแสดงดงั รูป 2.27 ภาพท่ี 2.27 ภาพแสดงการสงสญั ญาณคลื่นระหวางสถานี การติดตอส่ือสารทาง ดาวเทียมท่ีใชในการติดตอสื่อสารแบงเปน 3 ประเภทคือ Geostationary Earth Orbit Satellites Medium-Earth Orbit Satellites และ Low-Earth Orbit Satellites ภาพที่ 2.28 ภาพแสดงประเภทของดาวเทียมทใ่ี ชใ นการติดตอส่อื สาร 1. Geostationary-Earth Orbit Satellites เปนดาวเทียมสื่อสารที่เคลื่อนที่สูงจากผิวโลกระหวาง 20,000 กิโลเมตรถึง 35,000 กิโลเมตร มีเขตรับสัญญาณพื้นที่ Foot Print ที่กวางมากที่สุดในบรรดาดาวเทียม ดว ยกัน ตัวอยางเชนดาวเทียมท่ใี ชใ นการถา ยทอดสดรายการ TV ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จิรา พยคั ฆเ์ พศ
หนา ที่ 42 2. Medium-Earth Orbit Satellites เปนดาวเทียมที่เคล่ือนที่สูงจากผิวโลกระหวาง 5,000 กิโลเมตรถึง 15,000 กโิ ลเมตร ดาวเทยี มประเภทน้ีเชน ดาวเทียมทบ่ี อกพิกัดทางภูมิศาสตร เปน ตน 3. Low-Earth Orbit Satellites เปนดาวเทยี มทีเ่ คล่ือนทใ่ี กลผิวโลกมากทส่ี ุด เอกสารอางองิ สลั ยทุ ธ สวางวรรณ (2547), “CCNA 1 – Cisco Network Academy Program”, Pearson Education Indochina LTD. สัลยุทธ สวางวรรณ (2547), “CCNA 2 – Cisco Network Academy Program”, Pearson Education Indochina LTD. Tanenbaurn, Andrew S. (2003), “Computer Network” Pearson Education, Inc William, S. (2004), “Computer Networking with Internet Protocol and Technology”, Pearson Prentice Hall. www.cisco.com ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยคั ฆเ์ พศ
หนาท่ี 43 บทท่ี 3 Internet Protocol Address Internet Protocol Address (IP Address) จดั ไดวาเปน Logical address เปนโปรโตคอลทท่ี ํางานในเล เยอรที่ 3 มีหนาท่ีบอกตําแหนงหรือท่ีอยูของ Host บนระบบเครือขาย ในหัวขอน้ีจะแสดงรายละเอียดของ Internet Protocol version 4 (IPv4) ตามมาดวยการแบง Subnet และแนะนาํ Internet Protocol version 6 (IPv6) 3.1 Internet Protocol Address version 4 (IPv4) Header ของ IPv4 (ภาพ 3.1) ประกอบดว ย • Version – บอกเวอรชนั่ ของ IP Address ในที่นีค้ อื IPv4 • Internet Header Length (IHL) – ขนาดภายใน Header • Differentiated Services Code Point (DSCP) – ประเภทของ service ภาพที่ 3.1 ภาพแสดง Header ของ IPv4 • Explicit Congestion Notification (ECN) –ขอมูลเกี่ยวกับการขัดของของการจราจรที่พบเห็น ในเสนทางการเดนิ ทาง ผูช้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จริ า พยัคฆ์เพศ
หนา ที่ 44 • Total Length – ความยาวของ IP packet • Identification – ในกรณีที่ Packet ถูกแบง Identification จะเก็บขอมูลหมายเลขของ Packet ยอย • Flags –เปน ลกั ษณะการแจงเตือนวามกี ารแบงเปน Packet ยอ ย หรือเปลา • Fragment Offset –บอกตาํ แหนงของ Packet ยอ ย • Time to Live (TTL) – อายขุ อง Packet ชว ยหลกี เลี่ยงการทํางานวนซาํ้ • Protocol – บอกวา Packet ใชงานโปรโตคอลประเภทใดในการสงขอมลู (TCP หรอื UDP) • Header Checksum – keep checksum value of entire header which is then used to check if the packet is received error-free • Source Address – IP address ของผสู ง • Destination Address - IP address ของผูรับ • Options – สามารถใชเปนขนาดท่ีเพ่ิมขึ้นของ IHL หรือเก็บขอมูลประเภท Time Stamp หรือ Security 3.2 IPv4 Addressing IPv4 มีขนาด 32 บิต และใชจุดในการแบงโดยแบงเปน 4 กลุมยอย ในแตละกลุมมีเลขฐานสอง 8 บิต เพราะฉะนั้นจะเรียกแตละกลมุ วา Octet ดงั แสดงในภาพ 3.2 ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทร์จริ า พยัคฆ์เพศ
หนาท่ี 45 ภาพที่ 3.2 ภาพแสดงลักษณะของ IP Address version 4 บนเครือขาย เพื่อสะดวกในการเรียกและนําไปใชงาน ภาพ 3.3 จะแสดงการแปลงจาก Binary ไปเปน Decimal ในแตละ Octet IPv4 แบง ออกเปน 5 คลาสตามลักษณะการใชงานดังแสดงในตาราง 3.1 ภาพที่ 3.3 ภาพแสดงแสดงการแปลงจาก Binary ไปเปน Decimal ในแตล ะ Octet ตารางที่ 3.1 แสดง Class ตางๆ ของ IPv4 ผูช้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ริ า พยัคฆเ์ พศ
หนา ท่ี 46 จากตารางท่ี 3.1 IP Address ที่อยูใ น Class A 32 บิตจะประกอบดวย Network bit จํานวน 8 บิต และ Host bit จํานวน 24 บิต โดยท่ี Network bit จะเปนหมายเลขที่ไมมีการเปลี่ยนแปลง สวน Host bit จะเปน หมายเลขที่มีการเปลี่ยนแปลงได หรือหมายเลขท่ีมีลักษณะเปนชวง ตัวอยางหนวยงานขนาดใหญแหงหนึ่งมี การจดทะเบียนเพ่ือขอใช IP Address หมายเลข IP Address ที่ไดรับคือ 12.0.0.0 ทางหนวยงานสามารถทํา การแบงหรือนําหมายเลข IP Address ไปใชงานไดต้ังแตหมายเลข 12.0.0.1 ถึงหมายเลข 12.255.255.255 จะพบวา Network bit ท่ีกลาวถึงคือ หมายเลข “12” (Octet ท่ี 1) และ Host bit คือ “0.0.0” (ชวงของ IP Address ใน Octet ท่ี 2- Octet ที่ 4) ลักษณะของ IP Class B และ Class C ก็เปนเชนเดียวกันกับ ตัวอยาง ขางตน สวน IP Class D และ Class E นั้นจะไมมีการนํามาใชเพราะจะถูกสํารองไวสําหรับการทํา Multicast การติดตั้ง การใชง านอุปกรณเครือขา ยหรือ Routing Protocol อ่ืนๆ นอกจากที่แบง IP Address เปน Class แลว IP Address ยังถูกจัดกลุมเปน Public IP Address และ Private IP Address ประเภทแรกน้ันเปนไอพี ในแตล ะคลาสท่ใี ชในระบบเครือขา ย สว นอีกประเภทนั้นเปนไอพีที่ถกู ออกแบบใหใ ชภายใน Private network ซ่ึง Private IP Address ไดแก 10.0.0.0 - 10.255.255.255 172.18.0.0 - 172.31.255.255 และ 192.188.0.0 – 192.188.255.255 3.3 การแบง เครือขา ยยอ ย (Subnet) ในระบบเครือขายนั้นเม่ือมีการคนหาเสนทางโดยใช Routing protocol ประเภทตางๆ จะมีการสง Packet ที่มีขนาดเล็กเพ่ือทําการตรวจสอบเพื่อคนหาตําแหนงของ Host หรือโหนดทุกโหนด ท่ีมี IP Address ดงั นั้นถาไมมีการแบง Subnet คา Overhead บนเครอื ขายและบนอุปกรณเครอื ขาย เชน เราเตอรและสวิทส จะมีคาสูงมาก สงผลใหการทํางานของระบบเครือขายลาชา ดังน้ันการแบงเครือขายจะเขามาชวยในการ ทํางานและลดคา Overhead ดังกลาว การแบงเครือขายยอยมี 2 ประเภทคือ Fixed length Subnet Mask (FLSM) และ Variable Length Subnet Mask (VLSM) FLSM เปนการแบงเครือขายยอยโดยท่ีทุกเครือขาย ยอยมี Subnet Mask เหมอื นกัน นน่ั หมายความวาเครอื ขา ยยอยเหลา นน้ั มลี ักษณะ Classful subnetting คือ ทุกเครอื ขายยอ ยจะตอ งมีจาํ นวน IP Address ทเ่ี ทากัน วิธีการแบง Subnet สามารถคํานวณไดจากสตู ร 2n -2 >= จํานวน Subnet โดยที่ n คอื จาํ นวนบิตท่ีขอยืมจาก Host bit และ -2 คือการลบ IP Address ท่ีเปน subnet all zero (subnet ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จิรา พยคั ฆ์เพศ
หนาท่ี 47 address) และ subnet all one (broadcast address) ตัวอยางท่ี 1 จากรูปขางลางกําหนดให IP Address ท่ีใชคอื 203.20.1.0/24 จงหาจํานวน Subnet หมายเลข IP Address ของแตละ Subnet และจํานวน IP Address ในแตล ะ Subnet พจิ ารณาจากรปู จะพบวา จาํ นวน Subnet ท่ีสามารถเกิดขน้ึ ไดคอื 2 Subnet คาํ ตอบท่ี 1 ดงั นนั้ แทนคาในสตู ร 2n -2 >= จํานวน Subnet จะได 2n -2 >= 2 2n >= 4 n ≈2 IP Address 203.20.1.0/ 24 เปน IP Address คลาส C ดังนั้น Host bit ที่สามารถขอยืมมาใชไดจะเร่ิมที่ Octet ที่ 4 การขอยืมบิตเพ่อื สรา ง Subnet แสดงดังตอ ไปน้ี 203. 20 . 1 . 00 | 000000 203.20.1.0 Subnet #0 203. 20 . 1 . 01 | 000000 203.20.1.64 Subnet #1 203. 20 . 1 . 10 | 000000 203.20.1.128 Subnet #2 ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทร์จริ า พยคั ฆ์เพศ
หนาท่ี 48 203. 20 . 1 . 11 | 000000 203.20.1.192 Subnet #3 เพราะฉะน้ัน IP Subnet Address ของ Subnet ท้ังสองคือ 203.20.1.64 และ 203.20.1.128 ตามลําดับ คาํ ตอบท่ี 2 พิจารณา Host bit ใน Octet ท่ี 3 จะพบวา มี Host bit ท่ีเหลือจาการขอยืม 6 บิต เพราะฉะน้ันในแตละ Subnet จะมจี ํานวน IP Address เทา กับ 26 หรอื 64 IP Address คําตอบที่ 3 ตัวอยางท่ี 2 ถา IP Address ท่ีไดรับมาคือ 194.17.10.0/27 จงคํานวณหาจํานวน Subnet และจํานวน IP Address ของแตล ะ Subnet /27 เปน Prefix ซึ่งบอกใหทราบวา หมายเลข IP Address ดังกลาวมี Network bit จํานวน 27 บิต และมี จํานวน Host bit 5 บติ เพราะฉะนั้นสามารถนํามาเขียนแบงไดด ังรปู ขางลา ง Network bit 27 บิต 194. 17 . 10 . 000 | 00000 194.17.10.0 Subnet #0 194. 17 . 10 . 001 | 00000 194.17.10. 32 Subnet #1 194. 17 . 10 . 010 | 00000 194.17.10. 64 Subnet #2 194. 17 . 10 . 011 | 00000 194.17.10. 96 Subnet #3 194. 17 . 10 . 100 | 00000 194.17.10. 128 Subnet #4 194. 17 . 10 . 101 | 00000 194.17.10. 160 Subnet #5 194. 17 . 10 . 110 | 00000 194.17.10. 192 Subnet #6 194. 17 . 10 . 111 | 00000 194.17.10. 224 Subnet #7 เน่ืองจาก 194.17.10.0 เปน IP Address คลาส B ดังนั้นที่ Octet ท่ี 3 สามบิตแรก จะบอกจํานวน Subnet ดงั นน้ั IP Address 194.17.10.0/27 มจี าํ นวน Subnet ท้ังหมด 8 Subnet คาํ ตอบท่ี 1 ผูช้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.จนั ทรจ์ ิรา พยคั ฆเ์ พศ
หนาท่ี 49 พิจารณา Host bit ใน Octet ท่ี 3 จะพบวา มี Host bit ที่เหลือจาการขอยืม 5 บิต เพราะฉะน้ันในแตละ Subnet จะมจี าํ นวน IP Address เทา กับ 25 หรอื 32 IP Address คําตอบที่ 2 VLSM เปนการแบงเครอื ขายยอยโดยทใี่ นเครือขายยอยนนั้ อาจจะมี Subnet Mask และจํานวน IP Address ไมเทากัน เรียกลกั ษณะดังกลา ววา Classless Subnetting ภาพที่ 3.4 ภาพแสดงเครือขายที่เกดิ จากการแบง Subnet แบบ VLSM จากภาพ 3.4 หมายเลข IP Address ทท่ี างหนว ยงานไดร ับมานนั้ คือ IP Class B หมายเลข 172.16.0.0/16 172316.1.0 /24 is divided into smaller subnets: /27 /27 is divided into smaller subnets: /30 วิธีการแบง Subnet สามารถคาํ นวณไดจากสตู ร 2n -2 >= จํานวน IP Address Host โดยที่ n คอื จํานวนบิตท่ีขอยืมจาก Host bit และ -2 คือการลบ IP Address ท่เี ปน subnet all zero (subnet address) และ subnet all one (broadcast address) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.จันทรจ์ ิรา พยัคฆเ์ พศ
Search
