ความหมายเครือข่าย

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Network) คือ กลุ่มของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ถูกนำมาเชื่อมต่อกันผ่านอุปกรณ์ด้านการสื่อสารหรือสื่ออื่นใด ทำให้ผู้ใช้ในระบบเครือข่ายสามารถติดต่อสื่อสารแลกเปลี่ยนและใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ ของเครือข่ายร่วมกันได้

การที่เครือข่ายคอมพิวเตอร์มีบทบาท และความสำคัญเพิ่มขึ้นเพราะไมโครคอมพิวเตอร์ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของระบบให้สูงขึ้นเพิ่มการใช้งานด้านต่าง ๆ และลดต้นทุนระบบโดยรวมลง เครือข่ายมีตั้งแต่ขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกันด้วยคอมพิวเตอร์เพียงสองสามเครื่องเพื่อใช้งานในบ้าน หรือในบริษัทเล็กๆ ไปจนถึงเครือข่ายระดับโลกที่ครอบคลุมไปเกือบทุกประเทศเครือข่ายสามารถเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เป็นจำนวนมากทั่วโลกเข้าด้วยกัน เราเรียกว่า เครือข่ายอินเทอร์เน็ต

ความหมายของเครือข่าย

วัตถุประสงค์ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

วัตถุประสงค์ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หลายเครื่องเข้าด้วยกัน โดยมีคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่เป็นศูนย์กลาง และมีวัตถุประสงค์เพื่อประโยชน์ในการใช้โปรแกรมซอฟแวร์และข้อมูลร่วมกัน ซึ่งอยู่ บนคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง และเพื่อปรับปรุงข้อมูลบนคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง ผ่านคอมพิวเตอร์ใดๆในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ประโยชน์ของระบบเครือข่าย
1. เพื่อปรับปรุงข้อมูลโดยผู้ใช้คอมพิวเตอร์ผ่านคอมพิวเตอร์ใดๆบนเครื่อข่ายคอมพิวเตอร์ซึ่งอยู่ต่างสถานที่กัน เช่น การจองที่นั่งบน เครื่องบิน โดย ผ่านทางคอมพิวเตอร์
2. เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารระหว่างผู้ใช้คอมพิวเตอร์ รวมไปถึงการแบ่งการใช้ไฟล์ข้อมูล โปรแกรมและ เครื่องพิมพ์ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้บนคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่งใน เครือข่ายคอมพิวเตอร์

รหัสแทนข้อมูล

• ชนิดของรหัสแทนข้อมูล
  ในทางทฤษฎีแล้วผู้ใช้สามารถกำหนดรหัสแทนอักขระใด ๆ ได้เองจากกลุ่มของเลขฐานสอง 8 บิต แต่ในความเป็นจริงนั้นทำไม่ได้ เพราะหากทำเช่นนั้นอาจเกิดปัญหาระหว่างเครื่องสองเครื่องที่ใช้รหัสต่างกัน เปรียบเทียบได้กับคนสองคนคุยกันคนละภาษา ดังนั้นจึงควรมีการกำหนดรหัสแทนข้อมูลที่เป็นสากล เพื่อให้เครื่องคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ สามารถสื่อสารกันได้ รหัสแทนข้อมูลที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน คือ

• รหัส EBCDIC (Extended Binary Code Decimal Interchange Code)
  รหัสเอบซีโคด พัฒนาโดยบริษัทไอบีเอ็มใช้แทนข้อมูลที่แตกต่างกันได้ทั้งหมด 2 หรือ 256 ชนิด การเก็บข้อมูลโดยใช้รหัสเอบซีดิกจะแบ่งรหัสออกเป็นสองส่วน คือโซนบิต (Zone bits) ซึ่งอยู่ทางด้านซ้ายมีจำนวน 4 บิตและนิวเมอริกบิต (Numeric bits)ในอีก 4 บิตที่เหลือ

• รหัส ASCII (American Standard Code for Information Interchange)
  รหัสแอสกี เป็นรหัสที่นิยมใช้กันมาก จนสามมารถนับได้ว่าเป็นรหัสมาตรฐานที่ใช้ใน การสื่อสารข้อมูล ( Data Communications) ซึ่งจำเป็นต้องใช้รหัสการแทนข้อมูลเป็นระบบเดียวกัน เพื่อให้สามารถรับ - ส่งข้อมูลได้ในความหมายเดียวกัน รหัสแอสกีใช้เลขฐานสอง 8 หลักแทนข้อมูลหนึ่งตัวเช่นเดียวกับรหัสเอบซีดิค นั่นคือ 1 ไบต์มีความยาวเท่ากับ 8 บิต รวมทั้งมีการแบ่งรหัสออกเป็นสองส่วน คือ โซนบิตและนิวเมอริกบิตเช่นเดียวกัน

• รหัส UniCode
  เป็นรหัสแบบใหม่ล่าสุด ถูกสร้างขึ้นมาเนื่องจากรหัสขนาด 8 บิตซึ่งมีรูปแบบเพียง 256 รูปแบบ ไม่สามารถแทนภาษาเขียนแบบต่าง ๆ ในโลกได้ครบหมด โดยเฉพาะภาษาที่เป็นภาษาภาพ เช่น ภาษาจีนหรือภาษาญี่ปุ่นเพียงภาษาเดียวก็มีจำนวนรูปแบบเกินกว่า 256 ตัวแล้วUniCode จะเป็นระบบรหัสที่เป็น 16 บิต จึงแทนตัวอักษรได้มากถึง 65,536 ตัว ซึ่งเพียงพอสำหรับตัวอักษรและสัญลักษณ์กราฟฟิกโดยทั่วไป รวมทั้งสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ต่าง ๆ ในปัจจุบันระบบ UniCode มีใช้ในระบบปฏิบัติการ Window NT ระบบปฏิบัติการ UNIX บางรุ่น รวมทั้งมีการสนับสนุนชนิดข้อมูลแบบ UniCode ในภาษา JAVA ด้วย

สัญญาณ

เทคนิคการส่งสัญญาณแบบอนาล็อกและแบบดิจิตอล ในการส่งสัญญาณข้อมูลหรือข่าวสารใดๆ ก็ตาม
เราสามารถส่งได้ใน2 ลักษณะคือ

1.ส่งสัญญาณแบบอนาล็อกเช่น การส่งสัญญาณข้อมูลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์อนาล็อกซึ่งสัญญาณที่ส่งออกไปนั้นมีความต่อเนื่องกันตลอดเวลาเช่น สัญญาณเสียง

2.การส่งสัญญาณแบบดิจิตอลคือการส่งสัญญาณข้อมูลที่มีแต่ON/OFF หรือแบบเลขไบนารี(Binary) การส่งสัญญาณแบบอนาล็อกและแบบดิจิตอล(Analog and Digital Transmission) การส่งสัญญาณข้อมูลแบบอนาล็อก เป็นการส่งสัญญาณแบบอนาล็อกโดยไม่สนใจในสิ่งที่บรรจุรวมอยู่ในสัญญาณเลย สัญญาณจะแทนข้อมูลอนาล็อก (เช่น สัญญาณเสียง) หรือข้อมูลดิจิตอล (เช่น ข้อมูลไบนารีที่ส่งผ่านโมเด็ม) สัญญาณอนาล็อก ที่ทำการส่งออกไปพลังงานจะอ่อนลงเรื่อยๆ เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น ดังนั้นในการส่งสัญญาณอนาล็อก ไประยะไกลๆจึงต้องอาศัยเครื่องขยายสัญญาณหรือแอมปลิไฟเออร์(Amplifier) เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับสัญญาณ แต่ในการใช้เครื่องขยายสัญญาณจะมีการสร้างสัญญาณรบกวนขึ้น (Noise) รวมกับข้อมูลสัญญาณด้วยยิ่งระยะทางไกลมากเท่าไรก็ยิ่งมีสัญญาณรบกวนมากขึ้นเท่านั้นการส่ง

ลักษณะการส่งข้อมูล

การส่งข้อมูลในระบบเครือข่าย สามารถทำได้ 2 ลักษณะ คือ การส่งแบบขนาน และ การส่งแบบอนุกรม
การส่งแบบขนาน (parallel transmission) คือการส่งข้อมูลพร้อมกันทีละหลาย ๆ บิตในหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกา โดยการส่งจะรวมบิต 0 และ 1 หลาย ๆ บิตเข้าเป็นกลุ่มจำนวน n บิต ผู้ส่งส่งครั้งละ n บิต ผู้รับจะรับครั้งละ n บิตเช่นกัน ซึ่งจะคล้ายกับเวลาที่เราพูดคุยเราจะพูดเป็นคำ ๆ ไม่พูดทีละตัวอักษร กลไกการส่งข้อมูลแบบขนานใช้หลักการง่าย ๆ เมื่อส่งครั้งละ n บิต ต้องใ้ช้สาย n เส้น แต่ละบิตมีสายของตนเอง ในการส่งแต่ละครั้งทุกเส้นต้องใช้สัญญาณนาฬิกาอันเดียวกัน ทำให้สามารถส่งออกไปยังอุปกรณ์อื่นพร้อมกันได้ รูปแสดงการส่งข้อมูลแบบขนาน โดยให้ n=8 โดยทั่วไปแล้วปลายของสายทั้ง 2 ข้างจะถูกต่อด้วยคอนเน็กเตอร์ด้านละ 1 ตัว ข้อดีของการส่งข้อมูลแบบขนานคือ ความเร็ว เพราะส่งข้อมูลได้ครั้งละ n บิต ดังนั้น ความเร็วจึงเป็น n เท่าของการส่งแบบอนุกรม แต่ข้อเสียที่สำคัญคือ ค่าใช้จ่าย ทั้งนี้เพราะต้องใช้สายจำนวน
n เส้น ตัวอย่างการส่งข้อมูลแบบขนาน เช่น การส่งข้อมูลภายในระบบบัสของเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือการส่งข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ไปยังเครื่องพิมพ์ (printer) เป็นต้น

การส่งข้อมูลแบบอนุกรม (serial transmission) จะใช้วิธีการส่งทีละ 1 บิตในหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกา ทำให้ดูเหมือนว่าบิตต่าง ๆ เรียงต่อเนื่องกันไป จากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่ง ดังรูป

ข้อดี ของการส่งข้อมูลแบบอนุกรม คือการใช้ช่องทางการสื่อสารเพียง 1 ช่อง ทำให้ลดค่าใช้จ่ายลง แต่ข้อเสียคือ ความเร็วของการส่งที่ต่ำ ตัวอย่างของการส่งข้อมูลแบบอนุกรม เช่น โมเด็มจะใช้การส่งแบบอนุกรมเนื่องจากในสัญญาณโทรศัพท์มีสายสัญญาณเส้นเดียว และอีกเส้นหนึ่งเป็นสายดิน

วิธีการรับส่งข้อมูล

การส่งข้อมูล หรือ Data transmission คือการขนส่งข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งด้วยวิธีต่างๆ ซึ่งการส่งข้อมูล ถ้าจะนับตั้งแต่อดีตก็มีมาตั้งนานแล้ว ไม่ว่าจะเป็นการส่งข้อมูลโดยใช้ม้าเร็ว ใช้สัญญาณจากควันไฟ รวมไปถึงรหัสสัญญาณในปัจจุบัน เช่น รหัสมอร์ส(Morse code) หรือการส่งข้อมูลผ่านสายโลหะทองแดง สายแลน เป็นต้น

วิธีการส่งข้อมูล
เราสามารถแบ่งการส่งข้อมูลออกเป็น 2 วิธีดังนี้
- การส่งข้อมูลแบบอซิงโครนัส (Asynchronous transmission)
มักจะใช้กับเทอร์มินัลธรรมดา (dumb terminal) ไว้สำหรับรับข้อมูลจากคอมพิวเตอร์แม่และแสดงผลที่จอ โดยไม่สามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลได้ การส่งข้อมูลแบบนี้มักจะมีอัตราในการรับส่งข้อมูลที่แน่นอนมีหน่วยเป็นบิตต่อวินาที (bit per second) เมื่ออุปกรณ์อะซิงโครนัสจะส่งข้อมูล 1 ไบต์ ก็จะส่งบิตเริ่มต้น (start bit) ก่อน ซึ่งมักจะเป็น "0" และตามด้วยข้อมูลทั้ง 8 บิตใน 1 ไบต์ แล้วจึงจะส่งบิตหยุด (stop bit) ซึ่งมักจะเป็น "1" บิตทั้งหมดนี้ จะรวมกันเป็น 10 บิต ในการส่งข้อมูลเรียงตามลำดับดังนี้ 1 บิตเริ่มต้น 7 บิตข้อมูล (data bit) 1 บิต ภาวะเสมอมูล และ 1 บิตหยุด กระบวนการเหล่านี้จะห่างกัน 1 วินาที ที่จะส่งข้อมูลชุดต่อไป ซึ่งก็หมายถึงว่าเมื่อคอมพิวเตอร์แม่ได้รับบิตเริ่มต้น ก็คาดหวังว่าจะได้รับอีก 9 บิตภายในเวลา 1 วินาที

ในระบบนี้จะเกี่ยวข้องกับเวลาว่าเมื่อไรบิตต่อไปจะมาถึง ถ้าไม่ตรงตามที่กำหนดไว้ การส่งข้อมูลก็จะล้มเหลว ระบบนี้เหมาะในการส่งอักขระจากเทอร์มินัลมายังคอมพิวเตอร์แม่ทันที เคาะแป้นพิมพ์ของเทอร์มินัลก็จะรู้ทันทีว่าจะต้องส่งไบต์ใดโดยเติมบิตเริ่มต้นและบิตหยุดที่หัวและท้ายของข้อมูลไบต์นั้น ตามลำดับให้ครบ 10 บิตที่จะส่ง ในการส่งข้อมูลอัตราการส่งข้อมูลอาจจะเป็น 110, 300, 1,200, 2,400, 4,800, 9,600, 19,200 บิตต่อวินาที โดยที่ทางด้านส่งและด้านรับจะต้องมีการตั้งค่าความเร็วให้เท่ากัน

- การส่งข้อมูลแบบซิงโครนัส (Synchronous transmission)
การส่งข้อมูลแบบซิงโครนัส จะไม่ใช้บิตเริ่มต้นและบิตหยุด จะไม่มีการการหยุดชั่วขณะระหว่างอักขระ จะใช้วิธีให้จังหวะเวลาทั้งสองทางที่ติดต่อกัน มีอยู่สองวิธีที่ปฏิบัติคือ ใช้อักขระซิงก์ (sinc character) หรือใช้สัญญาณนาฬิกา (clock singal) การใช้อักขระซิงก์ไว้หน้าบล็อก (block) ของอักขระที่ใหญ่ โดยการใส่อักขระซิงก์ไว้หน้าบล็อกของข้อมูลอักขระซิงก์นี้เป็นบิตจำนวนหนึ่งที่ทางอุปกรณ์เครื่องรับสามารถใช ้ในการกำหนดอัตราเร็วของข้อมูลให้ตรงกับทางอุปกรณ์เครื่องส่ง การใช้สัญญาณนาฬิกาของด้านส่ง และสัญญาณนาฬิกาของด้านรับจะใช้คนละสายหรือคนละช่องสัญญาณในการส่งข่าวสารเกี่ยวกับเวลาของ ข้อมูลที่จะส่ง โดยทั่วไปการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสจะทำงานภายใต้การควบคุมของโปรโตคอลในระบบนั้น ๆ และนิยมใช้กับเทอร์มินัลฉลาดและเทอร์มินัลอัจฉริยะ

การส่งข้อมูลจะนำข้อมูล 1 ไบท์ มาส่งออกไปตามสายไฟฟ้าเรียงกันไปจนครบ 8 บิท ซึ่งเท่ากับ 1 ตัวอักษร

ข้อดี คือ สามารถส่งได้ระยะทางไกลมากกว่า Parallel Tranmission

ข้อเสีย คือ ความเร็วในการรับส่งข้อมูลมีจำกัด ต้องคำนึงถึงรายละเอียดในการรับส่งข้อมูล

การสื่อสารข้อมูล

การสื่อสารข้อมูล (Data Communications) หมายถึง กระบวนการถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกันระหว่างผู้ส่งและผู้รับ โดยผ่านช่องทางสื่อสาร เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือคอมพิวเตอร์เป็นตัวกลางในการส่งข้อมูล เพื่อให้ผู้ส่งและผู้รับเกิดความเข้าใจซึ่งกันและกัน
วิธีการส่งข้อมูล จะแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณ หรือรหัสเสียก่อนแล้วจึงส่งไปยังผู้รับ และเมื่อถึงปลายทางหรือผู้รับก็จะต้องมีการแปลงสัญญาณนั้น กลับมาให้อยู่ในรูปที่มนุษย์ สามารถที่จะเข้าใจได้ ในระหว่างการส่งอาจจะมีอุปสรรค์ที่เกิดขึ้นก็คือ สิ่งรบกวน (Noise) จากภายนอกทำให้ข้อมูลบางส่วนเสียหาย หรือผิดเพี้ยนไปได้ซึ่งระยะทางก็มีส่วนเกี่ยวข้อง ด้วยเพราะถ้าระยะทางในการส่งยิ่งมากก็อาจจะทำให้เกิดสิ่งรบกวนได้มากเช่นกัน จึงต้องมีหาวิธีลดสิ่งรบกวน เหล่านี้ โดยการพัฒนาตัวกลางในการสื่อสารที่จะทำให้เกิดการรบกวนน้อยที่สุด

รูปแบบของการสื่อสารข้อมูล

รูปแบบของการสื่อสารข้อมูล จำแนกได้ 2 แบบ

1. การสื่อสารแบบทางเดียว (One-way Communication)

2. การสื่อสารแบบสองทาง (Two-wayCommunication)

การสื่อสารทางเดียว (One-way Communication) หมายถึง การสื่อสารที่ผู้รับไม่สามารถโต้ตอบกับผู้ส่งในสื่อกลางเดียวกันได้ ผู้ส่งเป็นฝ่ายส่งข่าวสารเพียงอย่างเดียว ส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปของสื่อสารสาธารณะ เช่น วิทยุกระจายเสียง โทรทัศน์ หรือบอร์ด ประกาศ เป็นต้น การสื่อสารรูปแบบนี้เรียกว่า Simplex

การสื่อสารสองทาง (Two-way Communication) หมายถึง การสื่อสารที่ผู้ส่งและผู้รับข่าวสาร สามารถโต้ตอบกันได้ในสื่อกลางเดียวกัน การสื่อสารรูปแบบนี้ เรียกกว่า Duplex การสื่อสารแบบสองทางนี้ จำแนกตามลักษณะกรรับ/ส่ง เป็น 2 ลักษณะ คือ

การรับ/ส่งต่างเวลากัน (Half Duplex หรือ Semi Duplex) หมายถึง การรับและส่งข้อมูลข่าวสารคนละเวลากัน กล่าวคือในขณะที่ฝ่ายหนึ่งกำลังส่งข้อมูล อีกฝ่ายหนึ่งต้องเป็นผู้รับข้อมูล และเมื่อส่งเรียบร้อย ฝ่ายส่งจะกลับเป็นฝ่ายรับสลับกันไปมา เช่นการรับ/ส่งโทรสาร หรือวิทยุสื่อสาร เป็นต้น

การรับ/ส่งในเวลาเดียวกัน (Full Duplex) หมายถึง การรับและส่งข้อมูลข่าวสารในเวลาเดียวกัน กล่าวคือในขณะที่ฝ่ายหนึ่งกำลังส่งข้อมูล อีกฝ่ายหนึ่งสามารถส่งข้อมูลได้เช่นกัน เช่น การรับส่งโทรศัพท์ หรือการพูดคุยกันโดยตรง เป็นต้น