ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อการศึกษา
อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อบนระบบเครือข่ายการทำงานของระบบ Network และ
Internet
อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อบนระบบเครือข่าย
ระบบเครือข่ายยังต้องอาศัยอุปกรณ์ที่ต่อเชื่อม
และในบางครั้งก็ต้องค้นหาเส้นทางการขนส่งข้อมูลระหว่างโหมด และระหว่างส่วนต่างๆ
ของระบบเครือข่าย ซึ่งเชื่อมโยงกันเป็นระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ขึ้น อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อบนระบบเครือข่าย
ประกอบด้วย อุปกรณ์รวมสัญญาณ อุปกรณ์เชื่อมต่อเครือข่าย
1 อุปกรณ์รวมสัญญาณ
1.1
มัลติเพล็กซ์เซอร์ (Multiplexer)
นิยมเรียกกันว่า มัก (MUX) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการรวมข้อมูล (multiplex)
จtเครื่องเทอร์มินัลจำนวนหนึ่งเข้าด้วยกัน
และส่งผ่านไปยังสายสื่อสารเดียวกัน และที่ปลายทาง
MUX อีกตัวจะทำหน้าที่แยกข้อมูล (de-multiplex)
ส่งไปยังจุดหมายที่ต้องการการรวมข้อมูล (Mutiplexing)
มัลติเพล็กซ์เซอร์ (Multiplexer)
การรวมข้อมูล แบบmultiplex เป็นวิธีการรวมข้อมูลจากหลายๆ
จุด แล้วส่งผ่านไปตามสายส่งเพียงสายเดียว ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 แบบคือ
1. การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (Time
Division Multiplexer หรือ TDM
2.การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (Frequency Division Multiplexer หรือ
FDM)
การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (Time
Division Multiplexer หรือ TDM)
การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาจะใช้เส้นทางเพียงเส้นทางเดียว
และคลื่นพาห์ความถี่เดียวเท่านั้น แต่ผู้ใช้แต่ละคนจะได้รับการจัดสรรเวลาในการเข้าใช้ช่องสัญญาณเพื่อส่งข้อมูลไปยังปลายทาง
การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (Frequency
Division Multiplexer หรือ FDM)
เป็นวิธีที่ใช้กันทั้งระบบที่มีสายและระบบคลื่นวิทยุ
หลักการของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่คือ การรวมสัญญาณจากแหล่งต่างๆ
ให้อยู่ในคลื่นพาห์เดียวกันที่ความถี่ต่างๆ สัญญาณเหล่านี้สามารถที่จะใช้เส้นทางร่วมกันได้
2. คอนเซนเตรเตอร์ (Concentrator) เรียกสั้นๆ
ว่า คอนเซน เป็นมัลติเพลกเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น คือ
-มีหน่วยความจำ
(buffer) ที่ใช้เก็บข้อมูลเพื่อส่งต่อได้ทำให้สามารถเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ที่มีความเร็วสูงกับความเร็วต่ำได้
-
มีการบีบอัดข้อมูล (compress) เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลได้มากขึ้น
3. ฮับ (Hub) เป็นอุปกรณ์ที่เห็นได้อย่างเด่นชัดในระบบเครือข่ายที่ใช้โทโปโลยีแบบดาว
มีการใช้ฮับอย่างแพร่หลายในระบบเครือข่าย2 ประเภท คือ 10 BaseT
Ethernet และToken Ring ซึ่งในระบบเครือข่ายแต่ละประเภท
ฮับจะเป็นศูนย์กลางการเชื่อมต่อโหมดต่างๆ และทำให้โหมดเหล่านี้สามารถติดต่อสื่อสารกันได้
โดย ทำการติดตั้งฮับไว้ที่ศูนย์กลางของโทโปโลยีแบบดาว โหมดแต่ละโหมดที่เข้ามามีส่วนร่วมในระบบเครือข่ายจะเชื่อมต่อผ่านฮับ
และจะสื่อสารกันโดยส่งข้อมูลข่าวสารผ่านฮับ (ต่อหน้าถัดไป
อุปกรณ์เชื่อมต่อเครือข่าย
1 รีพีตเตอร์ (Repeater) รีพีตเตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ในระดับฟิสิคัลเลเยอร์
( Physical Layer) ใน OSI Model มีหน้าที่เชื่อมต่อสำหรับขยายสัญญาณให้กับเครือข่ายเพื่อเพิ่มระยะทางในการรับส่งข้อมูลให้กับเครือข่ายให้ไกลออกไปได้กว่าปกติ
ข้อจำกัดคือ ทำหน้าที่ในการส่งต่อสัญญาณที่ได้มาเท่านั้น จะไม่มีการเชื่อมต่อกับระบบเครือข่าย
ซึ่งอาศัยวิธีการ access ที่แตกต่างกัน เช่น Ethernet กับ
Token Ring และไม่รู้จักลักษณะของข้อมูลที่แฝงมากับสัญญาณเลย
2 บริดจ์ (Bridge) บริดจ์ มักใช้ในการเชื่อมต่อวงแลน (LAN
Segment) 2 วงเข้าด้วยกัน ทำให้สามารถขยายขอบเขตของเครือข่ายออกไปเรื่อยๆ
โดยที่ประสิทธิภาพรวมของระบบไม่ลดลงมากนัก โดยบริดจ์อาจเป็นได้ทั้งฮาร์ดแวร์เฉพาะ
หรือ ซอฟแวร์บนเครื่องคอมพิวเตอร์
3 สวิตซ์ (Switch) สวิตซ์ หรือที่นิยมเรียกว่า
อีเธอร์เนตสวิตซ์ (Ethernet Switch) จะเป็นบริดจ์แบบหลายช่องทาง (Multiport
Bridge) ที่นิยมใช้ในระบบเครือข่าย LAN แบบ
Ethernet เพื่อใช้เชื่อมต่อเครือข่ายหลายๆ เครือข่าย (Segment)
เข้าด้วยกัน สวิตซ์จะช่วยลดการจราจรระหว่างเครือข่ายที่ไม่จำเป็น
และเนื่องจากการเชื่อมต่อแต่ละช่องทางกระทำอยู่ภายในตัวสวิตซ์เองทำให้สามารถทำการแลกเปลี่ยนข้อมูลในแต่ละเครือข่าย(Switching)
ได้อย่างรวดเร็วกว่าการใช้บริดจ์จำนวนหลายๆ ตัวเชื่อมต่อกัน
4 เราท์เตอร์ (Router) เราท์เตอร์
เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ในระดับที่สูงกว่าบริดจ์ทำให้สามารถใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลต่างกันได้
และสามารถทำการกรอง (Filter) เลือกเฉพาะชนิดของข้อมูลที่ระบุไว้ว่าให้ผ่านไปได้
ทำให้ช่วยลดปัญหาการจราจรที่คับคั่งของข้อมูล และเพิ่มระดับความปลอดภัยของเครือข่าย
นอกจากนี้ เราท์เตอร์ยังสามารถหาเส้นทางการส่งข้อมูลที่เหมาะสมให้โดยอัตโนมัติด้วย
แต่เราท์เตอร์จะเป็นอุปกรณ์ที่ขึ้นอยู่กับโปรโตคอล กล่าวคือ
ในการใช้งานจะต้องเลือกซื้อเราท์เตอร์ที่สนับสนุนโปรโตคอลเครือข่ายที่ต้องการจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
5 เกทเวย์ (Gateway) เกทเวย์
เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่ในการเชื่อมต่อและแปลงข้อมูลระหว่างเครือข่ายที่แตกต่างกันทั้งในส่วนของโปรโตคอล
และสถาปัตยกรรมเครือข่าย เช่น เชื่อมต่อและแปลงข้อมูลระหว่างระบบเครือข่าย LAN
และระบบ Mainframe หรือเชื่อมระหว่างเครือข่าย SNA
ของ IBM กับ DECNet ของ
DEC เป็นต้น โดยปกติ เกทเวย์มักเป็น Software Package
ที่ใช้งานบนเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง
(ซึ่งทำให้เครื่องนั้นมีสถานะเกทเวย์) และมักใช้สำหรับเชื่อม Workstation เข้าสู่เครื่องที่เป็นเครื่องหลัก
(Host) ทำในเครื่องเป็น Workstation สามารถทำงานติดต่อกับเครื่องหลักได้โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับข้อแตกต่างของระบบเลย
รูปแบบโครงสร้างของเครือข่าย (Network
Topology)
1.
แบบดาว
เป็นแบบการต่อสายเชื่อมโยง โดยการนำสถานีต่างๆ มาต่อร่วมกันกับหน่วยสลับสายกลาง
การติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีจะกระทำได้ด้วยการติดต่อผ่านทางวงจรของหน่วยสลับสายกลาง
การทำงานของหน่วยสลับสายกลางจึงคล้ายกับศูนย์กลางของการติดต่อวงจรเชื่อมโยงระหว่างสถานีต่าง
ๆ ที่ต้องการติดต่อกัน
2. แบบวงแหวน เป็นแบบที่สถานีของเครือข่ายทุกสถานีจะต้องเชื่อมต่อกับเครื่องขยายสัญญาณของตัวเอง
โดยจะมีการเชื่อมโยงของสัญญาณของทุกสถานีเข้าด้วยกันเป็นวงแหวน
เครื่องขยายสัญญาณเหล่านี้จะมีหน้าที่ในการรับข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ของตัวเองหรือจากเครื่องขยายสัญญาณตัวก่อนหน้าและส่งข้อมูลต่อไปยังเครื่องขยายสัญญาณตัวถัดไปเรื่อย
ๆ เป็นวง หากข้อมูลที่ส่งเป็นของสถานีใด
เครื่องขยายสัญญาณของสถานีนั้นก็รับและส่งให้กับสถานีนั้น
เครื่องขยายสัญญาณจึงต้องมีการตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับว่าเป็นของตนเองหรือไม่ด้วย
ถ้าใช่ก็รับไว้ ถ้าไม่ใช่ก็ส่งต่อไป
3. เครือข่ายแบบบัส
(Bus Network) เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง
ๆ ด้วยสายเคเบิ้ลยาว ต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ
โดยจะมีอุปกรณ์ที่เป็นตัวเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เข้ากับสายเคเบิ้ล ในการส่งข้อมูล จะมีคอมพิวเตอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลได้ในช่วงเวลาหนึ่งๆ
การจัดส่งข้อมูลวิธีนี้จะต้องกำหนดวิธีการ ที่จะไม่ให้ทุกสถานีส่งข้อมูลพร้อมกัน
เพราะจะทำให้ข้อมูลชนกัน วิธีการที่ใช้อาจแบ่งเวลาหรือให้แต่ละสถานีใช้ความถี่
สัญญาณที่แตกต่างกัน ในการติดตั้งเครือข่ายแบบบัสนี้
คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์แต่ละชนิด ถูกเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิ้ลเพียงเส้นเดียว
ซึ่งจะใช้ในเครือข่ายขนาดเล็ก ในองค์กรที่มีคอมพิวเตอร์ใช้ไม่มากนัก
4.
แบบต้นไม้ (Tree Network) เป็นเครือข่ายที่มีการผสมผสานโครงสร้างเครือข่ายแบบต่างๆเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่
การจัดส่งข้อมูลสามารถส่งไปถึงได้ทุกสถานี
การสื่อสารข้อมูลจะผ่านตัวกลางไปยังสถานีอื่น ๆ ได้ทั้งหมด
เพราะทุกสถานีจะอยู่บนทางเชื่อม รับส่งข้อมูลเดียวกัน
การประยุกต์ใช้งานของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ระบบเครือข่ายทำให้เกิดการสื่อสาร และการแบ่งปันการใช้ทรัพยากรระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์
ซึ่งจะหมายความรวมถึงการสื่อสาร และการแบ่งปันการใช้ข้อมูลระหว่างบุคคลด้วย
ซึ่งทั้งหมดนี้คืองานของระบบเครือข่าย
รูปแบบการใช้งานของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ระบบเครือข่ายแบ่งตามลักษณะการทำงาน
ได้เป็น 3 ประเภทคือ
1 ระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลาง (Centrallized
Networks)
2. ระบบเครือข่ายแบบ Peer-to Peer
3. ระบบเครือข่ายแบบ Client/Server
2.ระบบเครือข่าย Peer-to-Peer
แต่ละสถานีงานบนระบบเครือข่าย Peer-to-Peer
จะมีความเท่าเทียมกันสามารถที่จะแบ่งปันทรัพยากรให้แก่กันและกันได้
เช่น การใช้เครื่องพิมพ์หรือแฟ้มข้อมูลร่วมกันในเครือข่าย
เครื่องแต่ละสถานีงานมีขีดความสามารถในการทำงานได้ด้วยตัวเอง (Stand
Alone) คือจะต้องมีทรัพยากรภายในของตัวเองเช่น
ดิสก์สำหรับเก็บข้อมูล หน่วยความจำที่เพียงพอ
และมีความสามารถในการประมวลผลข้อมูลได้
ระบบเครือข่าย Peer-to-Peer
ข้อดี
1ง่ายในการจัดตั้งระบบ 2 ราคาถูก 3 สะดวกต่อการบริหารจัดการ
4 เหมาะสมสำหรับสำนักงานขนาดเล็ก
ที่มีสถานีงานประมาณ 5-10 เครื่องที่วางอยู่ในพื้นที่เดียวกัน
ข้อด้อย
ไม่มีระบบการป้องกันในรูปแบบของ บัญชีผู้ใช้ และรหัสผ่าน
ในการเข้าถึงทรัพยากรต่างๆ ของระบบ
3.ระบบเครือข่ายแบบ Client/Server
ระบบ Client/Server
สามารถสนับสนุนให้มีเครื่องลูกข่ายได้เป็นจำนวนมาก
และสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้หลายสถานี ทำงานโดยมีเครื่อง Server
ที่ให้บริการเป็นศูนย์กลางอย่างน้อย 1
เครื่อง และมีการบริหารจัดการทรัพยากรต่างๆ จากส่วนกลาง
ซึ่งคล้ายกับระบบเครือข่ายแบบรวมศูนย์กลาง แต่สิ่งที่แตกต่างกันก็คือ เครื่องที่ทำหน้าที่ให้บริการในระบบ
Client/Server
ราคาไม่แพงมาก ซึ่งอาจใช้เพียงเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงในการควบคุมการให้บริการทรัพยากรต่างๆ
นอกจากนี้เครื่องลูกข่ายยังจะต้องมีความสามารถในการประมวลผล
และมีพื้นที่สำหรับจัดเก็บข้อมูลท้องถิ่นเป็นของตนเอง
3.ระบบเครือข่ายแบบ Client/Server
ระบบ
Client/Server สามารถสนับสนุนให้มีเครื่องลูกข่ายได้เป็นจำนวนมาก
และสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้หลายสถานี ทำงานโดยมีเครื่อง Server
ที่ให้บริการเป็นศูนย์กลางอย่างน้อย 1
เครื่อง และมีการบริหารจัดกาทรัพยากรต่างๆ