องค์ประกอบพื้นฐานของเครือข่าย

องค์ประกอบพื้นฐานของเครือข่าย

การที่คอมพิวเตอร์จะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายได้ ต้องมีองค์ประกอบพื้นฐานดังต่อไปนี้

                - คอมพิวเตอร์ อย่างน้อย  2  เครื่อง

                - เน็ตเวิร์ดการ์ด  หรือ  NIC ( Network  Interface  Card) เป็นการ์ดที่เสียบเข้ากับช่องที่ เมนบอร์ดของคอมพิวเตอร์  ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์และเครือข่าย

                - สื่อกลางและอุปกรณ์สำหรับการรับส่งข้อมูล  เช่น  สายสัญญาณ  ส่วนสายสัญญาณที่นิยมที่ใช้กันในเครือข่ายก็เช่น  สายโคแอ็กเชียล  สายคู่เกลียวบิด  และสายใยแก้วนำแสง  เป็นต้น ส่วนอุปกรณ์ เครือข่าย  เช่น  ฮับ สวิตช์ เราท์เตอร์ เกตเวย์ เป็นต้น

                - โปรโตคอล  ( Protocol) โปรโตคอลเป็นภาษาที่คอมพิวเตอร์ใช้ติดต่อสื่อสารกันผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่สามารถสื่อสารกันได้นั้นจำเป็นที่ต้องใช้  “ภาษา” หรือใช้โปรโตคอลเดียวกันเช่น  OSI,  TCP/IP,  IPX/SPX เป็นต้น

                - ระบบปฏิบัติการเครือข่าย  หรือ NOS (Network Operating System)ระบบปฏิบัติการเครือข่ายจะเป็นตัวคอยจัดการเกี่ยวกับการใช้งานเครือข่ายของผู้ใช้แต่ละคน

1. เน็ตเวิร์คการ์ด

             เน็ตเวิร์คการ์ดจะเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ และระบบเครือข่าย ส่วนใหญ่จะเรียกว่า “NIC (Network Interface Card)”หรือบางทีก็เรียกว่า “LAN การ์ด (LAN Card)” อุปกรณ์เหล่านี้จะทำการแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณที่สามารถส่งไปตามสายสัญญาณหรือสื่อแบบอื่นได้  ปัจจุบันนี้ก็ได้มีการแบ่งการ์ดออกเป็นหลายประเภท   ซึ่งจะถูกออกแบบให้สามารถใช้ได้กับเครือข่ายประเภทแบบต่าง  ๆ  เช่น อีเธอร์เน็ตการ์ด  โทเคนริงการ์ด  เป็นต้น  การ์ดในแต่ละประเภทอาจใช้กับสายสัญญาณบางชนิดเท่านั้น  หรืออาจจะใช้ได้กับสายสัญญาณหลายชนิด

               

          

เน็ตเวิร์คการ์ด

              เน็ตเวิร์คการ์ดจะติดตั้งอยู่กับคอมพิวเตอร์ โดยเต้าเสียบเข้ากับช่องบนเมนบอร์ดของคอมพิวเตอร์   ส่วนมากคอมพิวเตอร์ที่ผลิตในปัจจุบันจะมีเฉพาะช่อง PCI ซึ่งก็ใช้บัสที่มีขนาด 32 บิต  อย่างไรก็ตาม ยังมีคอมพิวเตอร์รุ่นเก่าที่ยังมีช่องแบบ  ISA อยู่  ซึ่งมีบัสขนาด 16บิต  และมีการ์ดที่เป็นแบบ  ISA จะประมวลผล  ข้อมูลช้ากว่าแบบ  PCI  ซึ่งประเภทของเน็ตเวิร์คการ์ด มีดังนี้
            1.1 บัส ISA 
                       ซึ่งปัจจุบันไม่นิยมใช้งานแล้ว จะเห็นว่าที่ด้านหลังมีขั้วเชื่อมต่อแบบ RJ-4,BNC และ Au ขั้วเชื่อมต่อแบบ RJ-4 จะต้องทำงานร่วมกับกล่องฮับ ส่วนขั้วเชื่อมต่อ แบบ BNC ไม่ต้องใช้ฮับร่วมทำงาน เพราะใช้ T-Connector และ Terminator (ตัวปิดหัวท้าย) แทน การ์ดเน็ตเวิร์กจะมีหลายแบบด้วยกัน ขึ้นอยู่กับสลอตบนเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น ISA, PCI, PCMCIA USB Port หรือ Compact Flash

            1.2 PCI (Peripheral Component Interconnect) 

                        เป็นระบบบัสที่ได้รับความนิยมสูงมาก ซึ่งได้เข้า มาแทนบัสแบบ ISA PCI บัสมีอัตราการส่งผ่านข้อมูลสูงถึง 133 เมกกะไบต์ต่อวินาที นอกจากนี้ยังสามารถ กำหนดค่า IRQ,DMA, Memory Address ให้อุปกรณ์และการ์อินเทอร์เฟซอัตโนมัติ เมื่อเสียบการ์ดเน็ตเวิร์ก แบบ PCI ลงไปบนเครื่องแล้ว ส่วนมากจะมองเห็นและใช้งานได้ทันที

            1.3 PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)

                         เป็นการ์ดเสียบขนาดเล็ก เท่ากับบัตรเครดิต เป็นอุปกรณ์ขยายระบบให้คอมพิวเตอร์ Notebook เช่น การ์ดหน่วยความจำ แฟกซ์ โมเด็ม การ์ดเน็ตเวิร์ก หรือ ฮาร์ดดิสก์ขนาดเล็ก

2  สายสัญญาณ

ปัจจุบันมีสายสัญญาณที่ใช้เป็นมาตรฐานในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์อยู่3 ประเภท

2.1  สายคู่บิดเกลียว             

          สายคู่บิดเกลียว  ( twisted   pair )  ในแต่ละคู่ของสายทองแดงซึ่งจะถูกพันกันตามมาตรฐาน    เพื่อต้องการลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับคู่สายข้างเคียงได้แล้วผ่านไปยังสายเคเบิลเดียวกัน  หรือจากภายนอกเท่านั้น    เนื่องจากสายคู่บิดเกลียวนั้นมีราคาไม่แพงมากใช้ส่งข้อมูลได้ดี  แล้วน้ำหนักเบา ง่ายต่อการติดตั้ง  จึงทำให้ถูกใช้งานอย่างกว้างขวางตัวอย่างคือสายโทรศัพท์สายแบบนี้มี 2 ชนิดคือ

                                   ก. สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน   (Shielded  Twisted   Pair : STP) เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกที่หนาอีกชั้นดังรูป    เพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน

                                 ข. สายคู่เกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน  (Unshielded Twisted  Pair : UTP)  เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นนอกด้วยซึ่งบางทีก็หุ้มอีกชั้นดังรูป  ซึ่งทำให้สะดวกในการโค้งงอ  แต่ก็สามารถป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้น้อยกว่าชนิดแรก                                       

     

 สายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน

                    2.2   สายโคแอกเชียล                สายโคแอกเชียล เป็นตัวกลางการเชื่อมโยงที่มีลักษณะเช่นเดียวกับสายทีวีที่มีการใช้งานกันอยู่เป็นจำนวนมากไม่ว่าจะใช้ในระบบเครือข่ายเฉพาะที่  และใช้ในการส่งข้อมูลระยะที่ไกลระหว่างชุมสายโทรศัพท์หรือการส่งข้อมูลสัญญาณวีดีทัศน์ ซึ่งสายโคแอกเชียลที่ใช้ทั่วไปก็มีอยู่ 2  ชนิด   คือ 50 โอห์ม  ซึ่งใช้ส่งข้อมูลแบบดิจิทอล   และชนิด 75โอห์ม  ซึ่งก็จะใช้ส่งข้อมูลสัญญาณอนาล็อก    สายโคแอกเชียลมีฉนวนหุ้มเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า  และก็เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนอื่น ๆ ซึ่งก็เป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้สายแบบนี้มีช่วงความถี่ที่สัญญาณไฟฟ้าสามารถส่งผ่านได้กว้างถึง 500 Mhz จึงสามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราของการส่งสูงขึ้น

ลักษณะของสายโคแอกเชียล

                         2.3  เส้นใยแก้วนำแสง             เส้นใยนำแสง  ( fiber  optic ) เป็นการที่ใช้ให้แสงเคลื่อนที่ไปในท่อแก้ว    ซึ่งสามารถส่งข้อมูลด้วยเป็นอัตราความหนาแน่นของสัญญาณข้อมูลที่สูงมาก   ที่ปัจจุบันถ้าใช้เส้นใยนำแสงกับระบบอีเธอร์เน็ตก็ใช้ได้ด้วยความเร็ว 10  เมกะบิต   ถ้าใช้กับ  FDDI  ก็จะใช้ได้ด้วยความเร็วสูงถึง100 เมกะบิต

ลักษณะของเส้นใยนำแสง

3. อุปกรณ์เครือข่าย

            อุปกรณ์ที่นำมาใช้ในเครือข่ายทำหน้าที่จัดการเกี่ยวกับการรับ- ส่งข้อมูลในเครือข่าย   หรือใช้สำหรับทวนสัญญาณเพื่อให้การรับ-ส่งข้อมูลได้ดี และส่งในระยะที่ไกลมากขึ้น   หรือใช้สำหรับขยายเครือข่ายให้มีขนาดใหญ่ขึ้น อุปกรณ์เครือข่ายที่พบเห็นโดยทั่วไป เช่น ฮับ สวิตซ์ เราท์เตอร์

    3.1  ฮับ (Hub)

                   ฮับ (HUB) คืออุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมกันระหว่างกลุ่มของคอมพิวเตอร์   ฮับมีหน้าที่รับส่งเฟรมข้อมูลทุกเฟรมที่ได้รับจากพอร์ตใดพอร์ตหนึ่ง   เพื่อส่งไปยังทุก ๆ พอร์ตที่เหลือ คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อเข้ากับฮับจะแชร์แบนด์วิธหรืออัตราข้อมูลของเครือข่าย

 ฮับ (HUB)

         3.2  สวิตซ์ (Switch)

                      สวิตซ์  (Switch)  หรือ บริดจ์  (Bridge)  เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเชื่อมต่อ LAN สองเครือข่ายเข้าด้วยกัน  โดยจะต้องเป็น LAN ชนิดเดียวกัน และก็ใช้โปรโตคอลในการรับส่งข้อมูลเหมือนกัน เช่น ใช้ในการเชื่อมต่อ Ethernet LAN ทั้งสองเครือข่ายเข้าด้วยกัน

 สวิตซ์  (Switch)  หรือ บริดจ์  (Bridge)

     

      3.3  เราท์เตอร์ ( Routing )

                เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อในระบบเครือข่ายกับหลายระบบเข้าด้วยกันที่คล้ายกับบริดจ์  แต่ก็มีส่วนการทำงานจะซับซ้อนมากกว่าบริดจ์มาก  โดยเราท์เตอร์ก็มีเส้นทางการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างแต่ละเครือข่ายเก็บไว้เป็นตารางเส้นทาง เรียกว่า  Routing Table  ทำให้เราท์เตอร์สามารถทำหน้าที่จัดหาเส้นทาง และเลือกเส้นทางเหมาะสมที่สุดเพื่อใช้ในการเดินทาง  และเพื่อการติดต่อระหว่างเครือข่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

 เราท์เตอร์ ( Routing )

          3.4  โปรโตคอล (Protocol)

                 ในการเชื่อมโยงของเครือข่ายเครื่องคอมพิวเตอร์ ในแต่ละเครื่องอาจก็ต้องมีระบบที่เหมือนกัน หรือแตกต่างกัน เช่นในการใช้งานในเครือข่ายจึงต้องเป็นมาตรฐานหรือระเบียบที่ใช้ในการติดต่อให้แต่ละเครื่องมีวิธีการสื่อสารที่เป็นไปตามแนวทางเดียวกันได้  เพื่อให้เป็นการเชื่อมโยงข้อมูล และในการติดต่อสื่อสารของเครื่องคอมพิวเตอร์ในแต่ละเครื่องต้องมีความเข้าใจถูกต้องตรงกันและสามารถทำงานร่วมกันได้เป็นอย่างดี  ไม่เกิดความเสียหายนั้นเกิดขึ้น จึงมีการกำหนดวิธีการมาตรฐานขึ้นเรียกว่า โปรโตคอล ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่าโปรโตคอล  หมายถึง  กฎเกณฑ์  ข้อตกลง  ภาษาสื่อสาร รูปแบบ วิธีการเชื่อมต่อของเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย (ระบบใดๆ ก็ตาม)ให้สามารถติดต่อสื่อสารมีการใช้งานร่วมกันได้หลากหลาย

 4. ระบบปฏิบัติการเครือข่าย (Network operating System หรือ NOS) 

                จะเป็นระบบปฏิบัติการที่ถูกออกแบบมาสำหรับจัดการงานด้านการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ และช่วยให้คอมพิวเตอร์ที่ต่ออยู่กับเครือข่ายสามารถใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ฮาร์ดดิสก์ หรือเครื่องพิมพ์ร่วมกันได้ ระบบปฏิบัติการเครือข่ายมีคุณสมบัติต่างๆ คล้ายระบบปฏิบัติการเอ็มเอสดอส แต่เพิ่มการจัดการเกี่ยวกับเครือข่ายและการใช้อุปกรณ์ร่วมกัน รวมทั้งมีระบบการป้องกันการสูญหายของข้อมูลด้วย

            ระบบปฏิบัติการเครือข่ายที่นิยมใช้ปัจจุบัน จะใช้หลักการประมวลผลแบบไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์ (Client / Server) โดยส่วนประกอบสำหรับการเรียกใช้แฟ้มข้อมูลและการจัดการโปรแกรมจะทำงานอยู่บนเครื่องเซิร์ฟเวอร์ ในขณะที่ส่วนประกอบอื่น ๆ ของระบบปฏิบัติการเครือข่ายจะอยู่บนเครื่องไคลเอนต์ เช่น การติดต่อกับผู้ใช้ การประมวลผล เป็นต้น การจัดการให้ผู้ใช้เห็นว่างานและอุปกรณ์ทั้งหลายที่ใช้นั้นเสมือนอยู่บนเครื่องไคลเอนต์เอง ถือว่าเป็นหน้าที่หลักอันหนึ่งของระบบปฏิบัติการเครือข่าย

                   ระบบเครือข่ายแบ่งตามลักษณะการทำงาน แบ่งเป็น 3 ประเภท คือ ระบบเครือข่ายรวมศูนย์กลาง (Centralized Networks) ระบบเครือข่าย Peer-to-Peer และระบบเครือข่าย Client/Server

               1) ระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์ (Centralized Network)

                          เป็นการวางทรัพยากรสำคัญ เช่น File server, Database server เป็นต้น เอาไว้ในบริเวณเดียวกันหรือที่ศูนย์กลาง มีเครื่องเทอร์มินัลที่เชื่อมต่อโดยตรงด้วยสายเคเบิล การประมวลผลอยู่บนเครื่องคอมพิวเตอร์หลักซึ่งตั้งอยู่ที่ศูนย์กลาง ซึ่งการบริหารจัดการเครือข่ายแบบรวมศูนย์นี้ทำได้ง่ายกว่ารูปแบบอื่น ๆ ข้อดีประการหนึ่งคือมีความปลอดภัยสูง เพราะสามารถจัดการทรัพยากรที่สำคัญได้ในที่เดียวกัน เครื่องคอมพิวเตอร์ที่เป็นศูนย์กลางควรตั้งอยู่ในห้องปิด ล๊อกหรือมีการป้องกันภัยเป็นอย่างดี การ backup ข้อมูลสามารถทำได้สะดวกจากที่เดียว ข้อเสียคือหากศูนย์กลางมีปัญหาจะทำให้ทั้งระบบใช้งานไม่ได้ นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายในการวางระบบค่อนข้างสูงเนื่องจากต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่เป็นศูนย์กลางหรือเครื่องเซิร์ฟเวอร์ (Server) ที่มีสมรรถนะค่อนข้างสูงและต้องมีระบบสำรองที่ดีเพื่อไม่ให้การใช้งานในระบบเครือข่ายหยุดชะงัก

           2) ระบบเครือข่าย Peer-to-Peer

                      คือ รูปแบบของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในความหมายที่ว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งหมดบนเครือข่าย คือ Peer (ท่า) ที่มีความเท่าเทียมกัน โดยที่เครื่องแต่ละเครื่องหรือเครื่องทั้งหมดในเครือข่ายสามารถที่จะเป็นทรัพยากรของระบบ และมีหน้าที่จัดเตรียมไฟล์ เครื่องพิมพ์ หรือแม้แต่เป็นที่เก็บข้อมูลให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ในขณะเดียวกันเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งหมดนี้จะต้องมีขีดความสามารถในการทำงานได้ด้วยตนเอง โดยมีทรัพยากรอยู่ภายในเครื่อง เช่น ดิสต์สำหรับเก็บข้อมูล มีหน่วยความจำและหน่วยประมวลผลที่เพียงพอ เพื่อทำให้เครื่องสามารถทำงานได้อย่างอิสระ (Stand alone) ได้ ตัวอย่างระบบปฏิบัติการที่สนับสนุนเครือข่ายแบบ Peer-to-Peer ได้แก่ Windows Workstation ระบบเครือข่ายแบบ Peer-to-Peer มีความง่ายในการจัดตั้ง ราคาถูก และสะดวกต่อการบริหารจัดการ ข้อเสียของระบบนี้คือ การถูกจำกัดด้วยขนาด และไม่มีการออกแบบในเรื่องการรักษาความปลอดภัยที่ดีพอ ผู้ใช้แต่ละรายต้องรับผิดชอบในการรักษาความปลอดภัยและบริหารจัดการเครื่องของตนเอง

BitTorrent เป็นเทคโนโลยี peer-to-peer หนึ่งที่ช่วยให้สมาชิกผู้ใช้ไคลเอ็นต์สามารถแบ่งปันไฟล์ขนาดใหญ่ผ่านเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้อย่างสะดวกง่ายดาย ซึ่งทำให้มีผู้ใช้นิยมแบ่งปันไฟล์วิดีโอของภาพยนต์ตลอดจนไฟล์เพลงผ่านเครือข่ายของ BitTorrent เป็นจำนวนมากจนเกิดเป็นคดีละเมิดฯ ในช่วงที่ผ่านมา

                  3) ระบบเครือข่ายแบบ Client/Server

                                 เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า และมีการใช้กันอย่างกว้างขวางมากกว่าระบบเครือข่ายแบบ Peer-to-Peer เนื่องจากสนับสนุนให้มีลูกข่ายได้เป็นจำนวนมาก และยังสามารถเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ได้หลายแพลตฟอร์ม(Platform) ระบบนี้สร้างขึ้นโดยมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์ที่เป็นศูนย์กลางจำนวน 1 เครื่องหรือมากกว่า เช่นเดียวกับระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลางคือมีการบริหารจัดการจากส่วนกลาง แต่ต่างกันตรงที่ระบบเครือข่าย Client/Server คือจะใช้เครื่องที่เป็นศูนย์กลางที่มีสมรรถนะน้อยกว่าแบบรวมศูนย์ เนื่องจากเครื่องลูกข่ายสามารถประมวลผลและมีพื้นที่จัดเก็บองไคลเอนต์เอง ถือว่าเป็นหน้าที่หลักอันหนึ่งของระบบปฏิบัติการเครือข่าย

ที่มา:   http://5332011101.blogspot.com/2012/02/teamwork-centralized-computing-dump.html  

           http://www.thaigoodview.com

        http://www.l3nr.org/posts/468658