เครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือ ระบบการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปการที่ระบบเครือข่ายมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน เพราะมีการใช้งานคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นถึงกัน เพื่อเพิ่มความสามารถของระบบให้สูงขึ้น และลดต้นทุนของระบบโดยรวมลง

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

องค์ประกอบพื้นฐานของเครือข่าย

      การที่คอมพิวเตอร์จะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายได้ ต้องมีองค์ประกอบพื้นฐานดังต่อไปนี้

   - คอมพิวเตอร์ อย่างน้อย 2 เครื่อง

   - เน็ตเวิร์คการ์ด หรือ NIC (Network Interface Card) เป็นการ์ดที่เสียบเข้ากับช่องเมนบอร์ดของคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์และเครือข่าย

   - สื่อกลางและอุปกรณ์สำหรับการรับส่งข้อมูล เช่น สายสัญญาณ สายสัญญาณที่เป็นที่นิยมในเครือข่าย เช่น สายโคแอ็กเชียล สายคู่เกลียวบิด และสายใยแก้วนำแสง เป็นต้น ส่วนอุปกรณ์เครือข่าย เช่น ฮับ สวิตซ์ เราท์เตอร์ เกตเวย์ เป็นต้น

   - โปรโตคอล (Protocol) โปรโตคอลเป็นภาษาที่คอมพิวเตอร์ใช้สื่อสารกันผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่สามารถสื่อสารกันได้นั้นจำเป็นที่ต้องใช้ “ภาษา” หรือโปรโตคอลเดียวกัน เช่น OSI, TCP/IP, IPX/SPX เป็นต้น

   - ระบบปฏิบัติการเครือข่าย หรือ NOS (Network Operating System) ระบบปฏิบัติการเครือข่ายจะเป็นตัวที่คอยจัดการเกี่ยวกับการใช้งานเครือข่ายของผู้ใช้แต่ละคน หรือเป็นตัวจัดการและควบคุมการใช้ทรัพยากรต่างๆ ของเครือข่าย ระบบปฏิบัติการเครือข่ายที่เป็นที่นิยม เช่น Windows Server 2003, Novell NetWare, Sun Solaris และ Red Hat Linux เป็นต้น

ประเภทเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

            1.เซิร์ฟเวอร์ เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่ให้บริการต่าง ๆ โดยเครือข่ายต่าง ๆ สามารถมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์กี่เครื่องก็ได้ตามต้องการ

 ชนิดของเครื่องคอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์

ไฟล์เซิร์ฟเวอร์  (File Server)

เป็นเซิร์ฟเวอร์ที่ทำหน้าที่ในการจัดเก็บไฟล์ จะเสมือนฮาร์ดดิสก์รวมศูนย์ (Centerized disk storage)  เสมือนว่าผู้ใช้งานทุกคนมีที่เก็บข้อมูลอยู่ที่เดียว  เพราะควบคุม-บริหารง่าย การสำรองข้อมูลโดยการ Restore ง่าย 

พรินต์เซิร์ฟเวอร์  Print  Server

หนึ่งเหตุผลที่จะต้องมี  Print Server  ก็คือ เพื่อแบ่งให้พรินเตอร์ราคาแพงบางรุ่นที่ออกแบบมาใช้สำหรับการทำงานมาก ๆ เช่น HP Laser 5000 พิมพ์ได้ถึง 10 – 24 แผ่นต่อนาที พรินเตอร์สำหรับประเภทนี้  ความสามารถในการทำงานที่จะสูง

แอพพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์  (Application  Server)

Application  Server  คือ เซิร์ฟเวอร์ที่รันโปรแกรมประยุกต์ได้ โดยการทำงานสอดคล้องกับไคลเอ็นต์  เช่น  Mail  Server  ( รัน  MS  Exchange  Server )  Proxy  Server  (รัน Proxy Server)  หรือ Web Server  (รัน Web Server Program เช่น Xitami , Apache’ )

 อินเตอร์เน็ตเซิร์ฟเวอร์ (Internet  Server)

             ปัจจุบันอินเตอร์เน็ตนั้น มีผลกระทบกับเครือข่ายในปัจจุบันเป็นอย่างมาก อินเตอร์เน็ตเป็นเครือข่ายที่มีขนาดใหญ่มากและมีผู้ใช้งานมากที่สุดในโลก เทคโนโลยีที่ทำให้อินเตอร์เน็ตเป็นที่นิยมก็คือ เว็บ และอีเมล เพราะทั้งสองแอพพลิเคชันทำให้ผู้ใช้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและสื่อสารกันได้ง่ายและมีรวดเร็ว

เว็บเซิร์ฟเวอร์  (Web  Server)  คือ  เซิร์ฟเวอร์ที่ให้บริการข้อมูลในรูปแบบ  HTML  (Hyper text  Markup Language)

เมลเซิร์ฟเวอร์  (Mail Server)  คือ เซิร์ฟเวอร์ที่ให้บริการรับ – ส่ง จัดเก็บ และจัดการเกี่ยวกับอีเมลของผู้ใช้ 

        2. เวิร์กสเตชั่น (Workstation) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่ว ๆ ไปที่สามารถทำการประมวลผลข้อมูลต่าง ๆ ได้

        3. ไคลเอนต์ (Client) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีการเรียกใช้ข้อมูลจากเซิร์ฟเวอร์

        4. เทอร์มินัล (Terminal) เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบไปด้วยจอภาพ แป้นพิมพ์ และอื่น ๆ เทอร์มินัลไม่สารถประมวลผลข้อมูลได้ด้วยตัวเองแต่ใช้การสื่อสารข้อมูลกับเซิร์ฟเวอร์เพื่อให้เซิร์ฟเวอร์ประมวลผลพร้อมทั้งแสดงผลที่จอเทอร์มินอล

ชนิดของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

          เครือข่ายคอมพิวเตอร์ สามารถจำแนกตามระยะทางของการเชื่อมต่อระหว่างการสื่อสารได้เป็น   4ประเภทดังนี้

1. แพน (PAN) หรือเครือข่ายส่วนบุคคล เป็นเครือข่ายสำหรับการแลกเปลี่ยนสารสนเทศและบริการตลอดจนการใช้

งานอุปกรณ์ร่วมกัน

           2. ระบบแวน (wide area networks : WAN) ระบบเครือข่ายบริเวณกว้างที่เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ที่อยู่ห่าง ไกลกันข้ามจังหวัดหรือประเทศ ดังนั้น จึงต้องใช้ระบบสื่อสารโทรคมนาคมที่มีประสิทธิภาพสูงในระดับประเทศ เช่น ขององค์การ โทรศัพท์แห่งประเทศไทย สำหรับตัวกลางอาจเป็นคู่สายโทรศัพท์ธรรมดา สายเช่าวงจรไมโครเวฟ เส้นใยแก้วนำแสง สายเคเบิล แบบโคแอกเชียล หรือใช้ระบบ ดาวเทียมก็ได้ โดยพื้นฐานแล้ว ระบบเครือข่ายบริเวณกว้างเป็นระบบเครือข่ายสื่อสาร ที่สามารถใช้ส่ง สัญญาณ เสียง ภาพ และข้อมูลข้ามอาณาบริเวณไกล ๆ ได้

3. ระบบแมน (17etropolitan area network : MAN) ระบบเครือข่ายบริเวณมหานครเป็นระบบ ที่เชื่อม โยงคอมพิวเตอร์ซึ่ง อาจตั้งอยู่ห่างไกลกันในช่วง 5 ถึง 50 กิโลเมตร ปกติมักใช้สำหรับสื่อสารข้อมูล เสียง และภาพ ผ่านสาย โคแอกเชียลหรือเส้นใยแก้วนำแสง ผู้ใช้ระบบแมนมักเป็นบริษัทขนาดใหญ่ที่จำเป็น จะต้องติดต่อสื่อสารข้อมูลผ่าน ระบบ คอมพิวเตอร์ด้วยความเร็วสูงมาก โดยที่การสื่อสารนั้นจำกัดภายในบริเวณเมือง หรือมหานคร 

4. ระบบแลน (local area networks : LAN) เป็นระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณที่เชื่อมโยง คอมพิวเตอร์ ที่ติดตั้งภายในตัวอาคารหลังเดียว หรือที่อยู่ในละแวกเดียวกัน การเชื่อมโยงมักใช้ตัวกลางสื่อสารของตัวเอง เป็นระบบที่เจ้าของ ควบคุมการปฏิบัติงานได้อย่างสมบูรณ์แบบด้วย  

การสื่อสารข้อมูล

      การสื่อสารข้อมูล (Data communication) หมายถึง การส่งข้อมูลหรือข่าวสาร จากผู้ส่งต้นทางไปยังผู้รับปลายทางที่อยู่ห่างไกล โดยผ่านช่องทางการสื่อสารเพื่อเป็นสื่อกลางในการส่งข้อมูล ซึ่งอาจจะเป็นแบบใช้สาย หรือไม่ใช้สายก็ได้ ส่วนข้อมูลหรือข่าวสารนั้นอาจจะเป็นข้อความ เสียง ภาพเคลื่อนไหว หรือข้อมูลที่เป็นมัลติมีเดียก็ได้ ดังนั้นการสื่อสารข้อมูลจึงเป็นส่วนหนึ่งของการสื่อสารโทรคมนาคม โดยเน้นการส่งผ่านข้อมูล โดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์และเครือข่ายเป็นหลัก  

องค์ประกอบของการสื่อสาร

                 1. ผู้ส่งสาร (Source) ต้องเป็นผู้ที่มีความสามารถเข้ารหัส(Encode) เนื้อหาข่าวสาร

ได้มีความรู้อย่างดีในข้อมูลที่จะส่งสามารถปรับระดับให้เหมาะสมสอดคล้องกับผู้รับ

                 2. ข่าวสาร (Message) คือเนื้อหา สัญลักษณ์ และวิธีการส่ง

                 3. ช่องทางการสื่อสาร(Channel) ให้ผู้รับได้ด้วยประสาทสัมผัสทั้ง 5

                 4. ผู้รับสาร (Receiver) ผู้ที่มีความมารถในการถอดรหัส ( Decode) สารที่รับมา

ได้อย่างถูกต้อง

ตัวกลางการสื่อสาร

            สื่อกลางหรือตัวกลางในการนำส่งข้อมูล เป็นสื่อหรือช่องทางที่ใช้ในการนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง สื่อกลางในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิดใหญ่ ๆ ได้แก่

                        1. สื่อกลางประเภทมีสาย

                        2. สื่อกลางประเภทไร้สาย

          1.1สายคู่บิดเกลียว (twisted pair) ประกอบด้วยเส้นลวดทองแดงที่หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก 2 เส้นพันบิดเป็นเกลียว เพื่อลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงภายในเคเบิลเดียวกันหรือจากภายนอก เนื่องจากสายคู่บิดเกลียวนี้ยอมให้สัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงผ่านได้ สำหรับอัตราการส่งข้อมูลผ่านสายคู่บิดเกลียวจะขึ้นอยู่กับความหนาของสาย คือ สายทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้าง จะสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้ากำลังแรงได้ ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราส่งสูง โดยทั่วไปแล้วสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิทัล สัญญาณที่ส่งเป็นลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยม สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลได้ถึงร้อยเมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางไม่เกินร้อยเมตร เนื่องจากสายคู่บิดเกลียว มีราคาไม่แพงมาก ใช้ส่งข้อมูลได้ดี จึงมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง 

          1.2 สายโคแอกเชียล (coaxial) เป็นตัวกลางเชื่อมโยงที่มีลักษณะเช่นเดียวกับสายที่ต่อจากเสาอากาศ สายโคแอกเชียลที่ใช้ทั่วไปมี 2 ชนิด คือ 50 โอห์มซึ่งใช้ส่งข้อมูลแบบดิจิทัล และชนิด 75 โอห์มซึ่งใช้ส่งข้อมูลสัญญาณแอนะล็อก สายประกอบด้วยลวดทองแดงที่เป็นแกนหลักหนึ่งเส้นที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นหนึ่งเพื่อป้องกันกระแสไฟรั่ว จากนั้นจะหุ้มด้วยตัวนำซึ่งทำจากลวดทองแดงถักเป็นเปียเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนอื่นๆ ก่อนจะหุ้มชั้นนอกสุดด้วยฉนวนพลาสติก ลวดทองแดงที่ถักเป็นเปียนี้เองเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้สายแบบนี้มีช่วงความถี่สัญญาณไฟฟ้าสามารถผ่านได้สูงมาก และนิยมใช้เป็นช่องสื่อสารสัญญาณแอนะล็อกเชื่องโยงผ่านใต้ทะเลและใต้ดิน

           1.3  เส้นใยนำแสง (fiber optic) มีแกนกลางของสายซึ่งประกอบด้วยเส้นใยแก้วหรือพลาสติกขนาดเล็กหลายๆ เส้นอยู่รวมกัน  เส้นใยแต่ละเส้นมีขนาดเล็ดเท่าเส้นผมและภายในกลวง และเส้นใยเหล่านั้นได้รับการห่อหุ้มด้วยเส้นใยอีกชนิดหนึ่งก่อนจะหุ้มชั้นนอกสุดด้วยฉนวน การส่งข้อมูลผ่านทางสื่อกลางชนิดนี้จะแตกต่างจากชนิดอื่นๆ ซึ่งใช้สัญญาณไฟฟ้าในการส่ง  แต่การทำงานของสื่อกลางชนิดนี้จะใช้เลเซอร์วิ่งผ่านช่องกลวงของเส้นใยแต่ละเส้นและอาศัยหลักการหักเหของแสงโดยใช้ใยแก้วชั้นนอกเป็นกระจกสะท้อนแสง การให้แสงเคลื่อนที่ไปในท่อแก้วสามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราความหนาแน่นของสัญญาณข้อมูลสูงมากและไม่มีการก่อกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัจจุบันถ้าใช้เส้นใยนำแสงกับระบบอีเทอร์เน็ตจะใช้ได้ด้วยความเร็วหลายร้อยเมกะบิต และเนื่องจากความสามรถในการส่งข้อมูลด้วยอัตราความหนาแน่นสูง ทำให้สามารถส่งข้อมูลทั้งตัวอักษร เสียง ภาพกราฟิก หรือวีดิทัศน์ได้ในเวลาเดียวกัน  อีกทั้งยังมีความปลอดภัยในการส่งสูง แต่อย่างไรก็มีข้อเสียเนื่องจากการบิดงอสายสัญญาณจะทำให้เส้นใยหัก จึงไม่สามารถใช้สื่อกลางนี้ในการเดินทางตามมุมตึกได้ เส้นใยนำแสงมีลักษณะพิเศษที่ใช้สำหรับเชื่อมโยงแบบจุดไปจุด  จึงเหมาะที่จะใช้กับการเชื่อมโยงระหว่างอาคารกับอาคารหรือระหว่างเมืองกับเมือง เส้นใยนำแสงจึงถูกนำไปใช้เป็นสายแกนหลัก

           2.1  สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave) เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูง  ส่งข้อมูลโดยอาศัยสัญญาณไมโครเวฟซึ่งเป็นสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และจะต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงไม่สามารถเลี้ยวหรือโค้งตามขอบโลกที่มีความโค้งได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรับ-ส่งข้อมูลเป็นระยะๆ และส่งข้อมูลต่อกันเป็นทอดๆ ระหว่างสถานีต่อสถานีจนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง  และแต่ละสถานีจะตั้งอยู่ในที่สูงเช่นดาดฟ้าตึกสูงหรือยอดดอยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนหากมีสิ่งกีดขวางเนื่องจากแนวการเดินทางที่เป็นเส้นตรงของสัญญาณดังที่กล่าวมาแล้ว การส่งข้อมูลด้วยสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆ และทุรกันดาร

           2.2  ดาวเทียม (satilite) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับ-ส่งไมโครเวฟบนผิวโลก วัตถุประสงค์ในการสร้างดาวเทียมเพื่อเป็นสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศและทวนสัญญาณในแนวโคจรของโลก ในการส่งสัญญาณดาวเทียมจะต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลก 22,300 ไมล์  โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งอยู่กับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง  ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียมและการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำ ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้โดยอาศัยพลังงานที่ได้มาจากการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยด้วยแผงโซลาร์ (solar panel)