การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

วทิ ยาศาสตร์และวัฒนธรรมเพื่อการศึกษารอ้ ยเอ็ด

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพวิ เตอร์ 1. ควาหมายและพัฒนาการของการส่ือสารข้อมูล การส่อื สาร (communication) หมายถงึ การส่งขอ้ มลู จากฝา่ ยหน่งึ ไปยงั อกี ฝ่ายหนง่ึ ขอ้ มลู (data) หมายถงึ ข้อเท็จจริง หรือสง่ิ ท่ีถือว่าเปน็ ข้อเทจ็ จริงสาหรบั ใช้เป็นหลกั ในการหาความจรงิ โดย ในทนี่ ข้ี ้อมูลจะอยู่ในรปู เลขฐานสอง ทีค่ อมพวิ เตอร์เขา้ ใจและสามารถทางานได้ การสื่อสารข้อมลู (data communication) หมายถึง กระบวนการถ่ายโอน หรอื แลกเปลี่ยนข้อมลู ใน รปู แบบเลขฐานสอง ของอุปกรณห์ รือเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เคร่ืองขน้ึ ไป ผ่านตัวกลางในการส่ือสารขอ้ มลู การสอ่ื สารข้อมูลมีจดุ ประสงค์เพื่อติดต่อ และเปล่ยี นขอ้ มูลข่าวสาร เพ่อื ใหผ้ ้สู ง่ และผู้รบั เกดิ ความเข้าใจซ่งึ กนั และกนั 2. เครือขา่ ยคอมพิวเตอร์ เครอื ข่ายคอมพิวเตอร์ (computer network) เป็นการเช่ือมต่อคอมพิวเตอรแ์ ละอปุ กรณต์ อ่ พว่ งเข้า ดว้ ยกัน เพ่อื ให้สามารถติดต่อส่อื สาร แลกเปลีย่ นข้อมลู ซ่ึงกันและกนั ได้ เครือขา่ ยคอมพิวเตอร์แบ่งออกได้ตา สภาพการเชือ่ มโยงเปน็ 4 ชนดิ ดงั นี้

2.1 เครือข่ายส่วนบุคคล เครือขา่ ยสว่ นบุคคล หรอื แพน (personal area network : PAN) เปน็ เครือขา่ ยเชื่อมตอ่ ไรส้ ายสว่ น บุคคลทีม่ รี ะยะใกล้ๆ เชน่ การเชื่อมตอ่ คอมพิวเตอณ์กับโทรศัพท์มอื ถือ เช่ือมตอ่ โทรศัพท์มือถอื กบั หฟู ังบลธู ูท เชื่อมตอ่ ระหวา่ งโทรศัพทม์ ือถือเข้าดว้ ยกัน เปน็ ตน้ 2.2 เครือข่ายเฉพาะที่ เครอื ขา่ ยเฉพาะท่ี หรือแลน (local area network : LAN) เปน็ การเชื่อมต่อเครือขา่ ยขนาดเล็ก ที่เช่อื มโยง อปุ กรณ์ตา่ งๆ หรือคอมพิวเตอร์ในบรเิ วณใกลๆ้ กนั เข้าด้วยกัน เช่น ภายในห้อง ภายในอาคาร ระหว่างอาคาร โดยมอี ปุ กรณส์ าหรบั เชือ่ มโยงเครือข่าย เชน่ สวติ ช์ ฮบั เปน็ ต้น โดยการเชื่อมต่ออาจจะเป็นแบบใชส้ าย หรอื แบบไรส้ ายก็ได้

2.3 เครอื ขา่ ยนครหลวง เครือข่ายนครหลวง หรือแมน (metropolitan area network : MAN) เปน็ เครอื ข่ายเชื่อมโยงท่ีอยู่ ห่างไกลกนั เชน่ ภายในตาบล หรืออาเภอ ระยะเช่ือมโยงประมาณ 5-40 กโิ ลเมตร โดยการเช่ือมต่อจะเปน็ แบบสายสญั ญาณ เช่น สายใยแก้วนาแสง (fiber optic), สายโคแอกเชยี ล (coaxial) 2.4 เครอื ข่ายวงกวา้ ง เครือขา่ ยวงกว้าง หรือแวน (wide area network : WAN) เป็นเครือข่ายคอมพวิ เตอรข์ นาดใหญท่ ี่ เช่อื มโยงในระยะท่ีไกลมากๆ มีการติดต่อส่อื สารกันในบริเวณกวา้ ง เช่น เชื่อมโยงระหวา่ งจงั หวดั หรอื ระหว่าง ประเทศ

3. โพรโทคอลและอุปกรณ์ส่ือสารในระบบเครอื ข่ายคอมพวิ เตอร์ การสอ่ื สารผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ อาจจะมีการใช้งานอปุ กรณ์เครือขา่ ยต่างชนิดกัน ซ่ึงไม่สามารถ เช่ือมตอ่ กนั ไดโ้ ดยตรง ดังน้ันจึงต้องมีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของขอ้ มลู ท่สี ง่ และกาหนดมาตรฐานเพื่อให้ อุปกรณ์ท่สี ามารถติดต่อสอ่ื สารกันได้ 3.1 โพรโทคอล โพรโทคอล (protocol) คือข้อตกลง รปู แบบที่คอมพิวเตอร์จะติดต่อเพือ่ รับขอ้ มูลข่าวสารระหวา่ งกัน ซง่ึ โพรโทคอลจะมีหลายมาตรฐาน การติดต่อส่ือสารขอ้ มลู ผา่ นเครือขา่ ย จาเป็นจะต้องมีโพรโทคอลที่เปน็ ขอ้ กาหนดตกลงในการ สือ่ สาร เพื่อใหร้ ะบบท่ีแตกต่างกันสามารถส่ือสารกนั ได้ โพรโทคอลท่ใี ช้ในการส่ือสารมีหลายประเภท เชน่

1) โพรโทคอลเอชทีทพี ี (hyper text transfer protocol) เปน็ โพรโทคอลหลักท่ีจะใชง้ านเวลิ ด์ไวด์เวบ็ ใช้แลกเปลีย่ นภาษาเอชทีเอม็ แอล (hyper text markup language : html) ใชร้ อ้ งขอหรือตอบกลบั ระหวา่ ง เคร่อื งลกู ข่าย ทีใ่ ช้โปรแกรมค้นดูเวบ็ กบั เคร่ืองแม่ข่าย โดยทางานอยบู่ นโพรโทคอลทีซีพี (transfer control protocol : tcp) 2) โพรโทคอลทีซีพี/ไอพี (transfer control protocol / internet protocol : tcp/ip) เปน็ โพรโท คอลทใี่ ชใ้ นการสื่อสารในระบบอนิ เตอรเ์ น็ต โดยมกี ารระบุผรู้ บั ผู้สง่ ในเครือข่าย และแบ่งข้อมลู ออกเป็นแพ็ก เก็จสง่ ผ่านไปทางอินเตอรเ์ น็ต ซ่ึงหากมีการสง่ ข้อมูลเกดิ ความผิดพลาดจะมีการร้องขอให้สง่ ขอ้ มูลใหม่ 3) โพรโทคอลเอสเอ็มทีพี (simple mail transfer protocol : smtp) คอื โพรโทคอลสาหรับส่ง ไปรษณยี ์อิเลก็ ทรอนิกส์ (electronic mail) หรือ email ไปยังจุดหมายปลายทาง

4) บลธู ูท (bluetooth) โพรโทคอลที่ใช้คล่นื วทิ ยคุ วามถี่ 2.4 GHz ในการรบั สงั่ ข้อมูล คลา้ ยกบั ระบบ แลนไรส้ าย เพ่ือให้ผ้ใู ช้งานคอมพิวเตอรส์ ามารถตดิ ตอ่ สื่อสารกับอปุ กรณต์ ่อพ่วงไร้สาย เชน่ เครื่องพมิ พ์ เมาส์ คยี ์บอร์ด โทรศัพทเ์ คลือ่ นที่ หูฟงั เปน็ ตน้ ปจั จุบันมีโพรโทคอลอีกมากมายนอกจากทก่ี ล่าวมาข้างตน้ เชน่ การโอนยา้ ยแฟ้มข้อมลู ระหวา่ งกนั (file transfer protocol : ftp), การโอนย้ายข่าวสารระหวา่ งกนั ใชโ้ พรโทคอลเอ็นเอ็นทพี ี (network news transfer protocol : nntp) เป็นต้น 3.2 อุปกรณส์ ่ือสารในระบบเครอื ขา่ ยคอมพิวเตอร์ การเชื่อมตอ่ คอมพิวเตอรใ์ ห้เป็นระบบเครือข่ายไดน้ ้ัน จะต้องอาศัยอปุ กรณส์ ่อื สารในระบบเครือขา่ ย คอมพิวเตอร์ (network device) ซ่งึ ทาหนา้ ท่ีรบั -สง่ ขอ้ มูล โดยมีอปุ กรณ์ ดงั น้ี 1) เครื่องทวนสัญญาณ (repeater) เปน็ อุปกรณ์ทท่ี าหนา้ ทร่ี บั สญั ญาณดิจิทลั แล้วสง่ ต่อไปยังปลายทาง ใชใ้ นกรณเี ม่ือมีการส่งสัญญาณไปในระยะทางท่ีไกลๆ จะทาใหแ้ รงดันสัญญาณอ่อนลง อุปกรณ์ดงั กลา่ วจะรับ สญั ญาณแล้วส่งต่อสัญญาณเพือ่ ให้สามารถส่งสญั ญาณไปถึงปลายทางได้

2) ฮับ (hub) เปน็ อปุ กรณท์ ี่ทาหน้าทีร่ วมสญั ญาณ ท่ีมาจากอุปกรณ์รับ-สง่ หรอื เครอ่ื งคอมพิวเตอร์ หลายๆ เคร่ืองเขา้ ดว้ ยกนั สัญญาณทสี่ ่งมจากฮับจะกระจายไปยงั ทุกเคร่ืองทต่ี ่ออยกู่ บั ฮบั 3) บริดจ์ (bridge) ใช้ในการเชือ่ มต่อเครือข่ายหลายเครอื ขา่ ยเข้าดว้ ยกนั โดยจะตอ้ งเปน็ เครอื ขา่ ยทีใ่ ช้ โพรโทคอลตวั เดียวกนั สามารถกรองข้อมลู ทจี่ ะส่งตอ่ ได้ โดยทาการตรวจสอบวา่ ข้อมลู ที่จะสง่ นน้ั มีปลายทาง อยทู่ ี่ใด บรดิ จ์กจ็ ะสง่ ขอ้ มลู ไปยังปลายทางอยู่เท่านัน้ ทาให้การจดั การกบั ความหนาแน่นของขอ้ มูลได้อยา่ งมี ประสิทธิภาพมากขนึ้ 4) อุปกรณ์จดั เสน้ ทาง (router) สามารถกรองข้อมลู ได้เชน่ เดียกบั บรดิ จ์ แต่จะมีความสามารถมากกว่า ตรงที่สามารถเส้นทางในการส่งข้อมลู (data packet) ไปยังเครือ่ งปลายทางในระยะทางท่ีส้นั ท่ีสดุ

5) สวิทช์ (switch) จะมคี วามสามารถคลา้ ยกับฮับและบริดจร์ วมกัน แต่การรบั สง่ ขอ้ มูลจะไมก่ ระจาย เหมือนกบั ฮบั เพราะการรับ-สง่ ขอ้ มูล สวทิ ชจ์ ะทาการตรวจสอบก่อนวา่ ขอ้ มูลเป็นของคอมพิวเตอรเ์ คร่ืองใด และจะสง่ ข้อมูลไปเฉพาะเคร่ืองคอมพิวเตอร์เปา้ หมาย ซง่ึ จะชว่ ยลดปัญหาความคบั ค่งั ของข้อมูล 6) เกตเวย์ (gateway) เปน็ อุปกรณท์ าหนา้ ทเี่ ชอ่ื มต่อเครือข่ายตา่ งๆ เข้าด้วยกัน ไม่วา่ เครอื ข่ายนน้ั จะใช้ โพรโทคอลใดกต็ าม เนื่องจากเกตเวย์สามารถปรบั เปล่ียนรูปแบบข้อมูลของธพรโทคอลหน่ึงไปยงั โพรโทคอลห นง่ึ ได้ ทาใหส้ ามารถเชอื่ มต่อเครอื ข่ายอ่นื ๆ ได้อย่างไม่จากัด แตใ่ นปัจจบุ ันได้รวมการทางานของเกตเวยไ์ วใ้ น อุปกรณจ์ ัดเส้นทาง (router) แลว้

4. เทคโนโลยรี บั สง่ ข้อมูลในเครอื ข่ายคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยีการรบั -ส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพวิ เตอร์ สามารถแบ่งไดเ้ ป็น 2 ประเภท ดังนี้ 4.1 เทคโนโลยีการรับสง่ ขอ้ มูลแบบใช้สาย เทคโนโลยกี ารรับสง่ ข้อมูลแบบใชส้ าย แบ่งออกตามชนิดของสายส่ือสารได้ 3 ชนิดคอื 1) สายตีเกลียวคู่ หรือสายคูบ่ ิดเกลียว (twisted pair cable) ประกอบดว้ ยเส้นลวดทองแดง 2 เส้นบิด กนั เปน็ เกลียว เพื่อลดการรบกวนจากคลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟา้ จากสายข้างเคยี งกนั หรือจากภายนอก โดยทั่วไปใชส้ ง่ ข้อมูลดิจิทัล ความเรว็ ในการรับ-ส่งขอ้ มลู อยู่ที่ 100 เมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางไมเ่ กนิ 100 เมตร เนอ่ื งจาก มีราาไม่แพงมาก จงึ มกี ารใช้งานอย่างกว้างขวาง สายตีเกลียวคแู่ บ่งออกเป็น 2 ชนดิ คือ 1.1 สายตเี กลยี วคู่แบบไมป่ ้องกนั สัญญาณรบกวนหรือชนิดไมห่ ุ้มฉนวน (un-shielded twisted pair : utp) เปน็ สายชนดิ ท่ไี ม่มฉี นวนห้มุ สาย ทาใหส้ ะดวกในการโค้งงอ และราคาถูก 1.2 สายตีเกลียวคู่แบบปอ้ งกนั สญั ญาณรบกวนหรือชนิดหุม้ ฉนวน (shielded twisted pair : stp) เป็นสายชนิดท่มี ีฉนวนหุม้ สาย รองรับความถ่ีได้มากกวา่ สายแบบไม่มีฉนวนหุ้ม แต่มีราคาแพงกว่า 2) สายโคแอกซ์ (coaxial cable) เป็นสายลักษณะเดียวกับสายท่ีตอ่ มาจากเสาอากาศ ประกอบดว้ ย ลวดทองแดงที่เป็นแกนหลกั หุ้มฉนวนช้ันหนึ่ง สายโคแอกช์ท่วั ไปมี 2 ชนดิ คอื 50 โอห์ม ซงึ่ จะใช้สง่ ข้อมลู สัญญาณดิจิทลั และชนิด 75 โอหม์ ซ่ึงสง่ สญั ญาณข้อมูลอนาล็อก

3) สายใยแกว้ นาแสง (fiber optic cable) หรือเสน้ ใยนาแสง แกนกลางของสายประกอบด้วยเสน้ ใย แก้วหรอื เสน้ พลาสติกขนาดเล็กภายในกลวงจานวนมาก เส้นใยแตล่ ะเส้นจะมีเส้นใยอีกเส้นห่อหมุ้ การส่งผา่ น ขอ้ มลู จะใชเ้ ลเซอรว์ ิ่งผา่ นช่องกลวงของเส้นใยแตล่ ะเสน้ และอาศยั การหักเหของแสง โดยใช้เส้นใยชั้นนอกเปน็ ตวั สะท้อนแสง สามารถส่งผ่านขอ้ มูลได้สูงมาก ไม่มีการก่อกวนของคืล่นแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ข้อเสียของสายชนดิ นี้ คือ เมื่อสายมีการบดิ งอจะมปี ัญหาในการสง่ ผ่านข้อมลู 4.2 เทคโนโลยีการรบั สง่ ข้อมูลแบบไร้สาย เทคโนโลยีการรบั ส่งข้อมูลแบบไร้สาย อศยั คลืน่ แม่เหล็กไฟฟา้ เปน็ ส่ือกลางนาสญั ญาณ ซ่ึงสามรถแบง่ ความถ่ีของคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้าได้ 4 ชนดิ ดงั นี้ 1) อินฟราเรด (infrared) เป็นคลืน่ ทใี่ ช้สง่ ข้อมูลระยะใกลม้ ากๆ ในชว่ งความถ่ที แี่ คบมากๆ ใช้ช่องทาง สอ่ื สารน้อย การสื่อสารข้อมูลเป็นในแนวตรง ไม่ควรมสี ่ิงกดี ขวางระหวา่ งตัวสง่ และตวั รับสัญญาณ ระยะทางไม่ เกนิ 1-2 เมตร ความเร็วประมาณ 4-16 เมกกะบติ ต่อนาที เช่น การส่งสัญญาณจากรโี มทคอนโทรลไปยัง โทรทศั น์ 2) คล่นื วิทยุ (radio frequency) โดยใช้ตวั กระจายสัญญาณส่งไปในอากาศ และมีตวั รบั สัญญาณ จะ เป็นคล่นื วทิ ยุในชว่ งความถี่ตา่ งๆ กัน มีความเรว็ ตา่ ประมาณ 2 เมกกะบิตต่อนาที เชน่ การส่อื สารในระบบวิทยุ เอฟเอ็ม เอเอ็ม, การสื่อสารโดยใชร้ ะบบไร้สาย (Wi-Fi) 3) ไมโครเวฟ (microwave) จะมีสถานนสี ง่ สญั ญาณคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้าไปตามอากาศ พรอ้ มกับข้อมลู ที่ ตอ้ งการส่ง จะมีสถานีรับ-สง่ ข้อมูลเปน็ ระยะๆ ส่งต่อข้อมูลกันเปน็ ทอดๆ ระหวา่ งสถานีต่อสถานี จนกว่าจะถึง

สถานปี ลายทาง เน่ืองจากคลนื่ ไมโครเวฟจะเดนิ ทางเปน็ เส้นตรงไม่สามารถเลยี้ วโคง้ ได้ สถานีรบั -สง่ ขอ้ มูล มักจะอยู่ในท่สี ูง เชน่ ดาดฟา้ อาคาร, ยอดเขา, เพื่อหลกี เล่ียงการชนสิง่ กดี ขวาง 4) ดาวเทียม (satellite) เปน็ สถานีรบั ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนท้องฟ้า ซึ่งพฒั นาขึ้นมาเพ่ือหลีกเล่ยี ง ขอ้ จากดั ของสถานีรบั -สง่ ไมโครเวฟบนพ้ืนโลก 5. ประโยชนข์ องการส่อื สารข้อมูลผ่านเครอื ขา่ ยคอมพิวเตอร์ 1. ความสะดวกในการจดั เกบ็ ข้อมูล 2. ความถูกต้องของขอ้ มูล 3. ความเรว็ ของการทางาน 4. ประหยัดตน้ ทุนของการสือ่ สารข้อมลู 5. สามารถจัดเกบ็ ข้อมลู เป็นศนู ยก์ ลาง 6. การใช้ทรัพยากรของระบบร่วมกนั ได้ 7. การทางานแบบกล่มุ