การสื่อสารข้อมูลบนระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

การสื่อสารข้อมูลบนระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ระบบการสื่อสารข้อมูลมีการพัฒนามานานแล้ว ในอดีตในยุคแรกก่อนที่จะมีComputer การรับส่งข้อมูลจากผู้ส่งข้อมูลไปยังผู้รับข้อมูล การนำส่งข้อมูลต้องอาศัยบุคคลหรือสัตว์ หรือใช้ยานพาหนะเป็นผู้นำไปส่งทำให้เกิดความไม่สะดวกและยิ่งผู้ส่งอยู่ห่างไกลกับผู้รับมากเท่าใด โอกาสที่จะเกิดความล่าช้าย่อมมีมากขึ้น

ความหมายและองค์ประกอบของระบบการสื่อสารข้อมูล (Data Communication)

1. ผู้ส่งข้อมูล (Source) เป็นแหล่งกำเนิดข้อมูล ข่าวสาร อาจเป็นสิ่งมีชีวิต

2. ผู้รับข้อมูล (Destination) เป็นจุดหมายปลายทางของข้อมูลข่าวสาร นำข้อมูลข่าวสารที่ได้รับไปใช้

3. สื่อกลาง (Transmission medium) เป็นสื่อกลางหรือช่องทางที่ใช้สำหรับข้อมูลข่าวสารผ่าน เช่น สายโทรศัพท์ สาย fiber optic อากาศ

4. ตัวแปลงสัญญาณ ได้แก่ Transmitter ทำหน้าที่แปลงข้อมูลให้เป็นสัญญาณและ Receiver ทำหน้าที่แปลงสัญญาณให้เป็นข้อมูล เช่น Modem, โทรศัพท์ เป็นต้น

5. โปรโตคอล (Protocol) คือ กฎเกณฑ์หรือข้อกำหนดที่ควบคุมการสื่อสารให้ผู้ส่งและผู้รับสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารกันได้และสามารถเข้าใจความหมายของข้อมูลข่าวสารตรงกัน เช่น ภาษามือ,ภาษาพูด, Protocol TCP/IP, HTTP, FTP เป็นต้น

6. ข้อมูล (Data) เป็นข้อเท็จจริงที่ใช้แลกเปลี่ยนระหว่างผู้ส่งและผู้รับ มีได้หลายรูปแบบ เช่น ข้อความ ภาพ เสียง

ทิศทางในการสื่อสารข้อมูล (Transmission Mode) เราสามารถแบ่งได้มี 4 รูปแบบ

1. Simplex : ส่งทางเดียวและรับทางเดียว คือ ขณะที่ผู้ส่งข้อมูลผู้รับจะไม่สามารถส่งข้อมูลกลับมาให้ผู้ส่งได้ในช่องทางเดียวกัน เช่น การแพร่ภาพสัญญาณโทรทัศน์ หรือการแพร่สัญญาณคลื่นวิทยุ

2. Half duplex : สามารถส่งได้ทั้งสองทาง แต่ไม่สามารถส่งพร้อมกันได้ในเวลาเดียวกันในช่องทางเดียวกัน คือเมื่อผู้ส่งส่งข้อมูลให้ผู้รับ ผู้รับสามารถส่งข้อมูลกลับมาให้ผู้ส่งในช่องทางเดียวกันได้แต่ต้องทำคนละเวลา เช่น วิทยุสื่อสารของทหาร

3. Full duplex : สามารถส่งพร้อม ๆ กันทั้งสองทางได้ คือ เมื่อผู้ส่งส่งข้อมูลให้ผู้รับ ผู้รับสามารถส่งข้อมูลกลับมาให้ผู้ส่งในช่องทางเดียวกันในเวลาเดียวกันได้ เช่นการสื่อสารทางโทรศัพท์

4. Echo plex : เป็นการสื่อสารแบบสะท้อนกลับ เช่น การส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายไปยัง Server ข้อมูลที่ส่งจะสะท้อนออกทางหน้าจอ

ข้อมูลและสัญญาณ (Data and Signal)

ในการสื่อสารข้อมูลเราจะไม่ทำการส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางโดยตรง แต่จะต้องมีแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปสัญญาณก่อน (Modulate) เพราะในการสื่อสารระยะทางไกล ๆ ข้อมูลที่ส่งจะถูกรบกวนได้ง่ายเนื่องจากมีพลังงานต่ำ ดังนั้นจึงต้องทำให้อยู่ในรูปสัญญาณข้อมูล จะทำให้ไปได้ไกลขึ้นและมีพลังงานในการเดินทางมากขึ้น

- ช่องทางการสื่อสาร (Channel) เป็นเส้นทางการเคลื่อนย้ายข้อมูล ข่าวสารหรือสัญญาณจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

- อัตราเร็วการส่งข้อมูล (Bit rate) คือ จำนวนข้อมูลหน่วยเป็นบิตที่ถูกส่งออกไปภายในระยะเวลาหนึ่งวินาที หน่วยเป็นบิตต่อวินาที (bps)

- แบนด์วิดท์ (Bandwidth, B) คือ ความกว้างของช่องสัญญาณ วัดเป็นแถบความถี่ หน่วยเป็นเฮิรตซ์ (Hertz, Hz)

- ความถี่ (Frequency, f) คือ จำนวนรอบสัญญาณในหนึ่งวินาที หน่วยเป็นเฮิรตซ์ (Hertz, Hz)

- คาบของสัญญาณ (Period, T) คือ ระยะเวลาที่สัญญาณเดินทางครบหนึ่งรอบหน่วยเป็นวินาที (s)

- ความเร็วสัญญาณ (Velocity, v) คือ ระยะทางที่สัญญาณเดินทางได้ในหนึ่งวินาที หน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) จากการวัดเราพบว่าคลื่นแสงมีความเร็วเท่ากับ3 x108 m/s

- ความยาวคลื่น (Wave length, λ) คือ ระยะของคลื่นขนาดหนึ่งรอบ

ประเภทการส่งสัญญาณข้อมูล (Type of Signal Transmission)

ประเภทการส่งสัญญาณข้อมูลถูกแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ การส่งแบบขนานและแบบอนุกรม ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้

1. การสื่อสารแบบขนาน (Parallel Transmission)เป็นการส่งข้อมูลหลายบิตพร้อมๆ กัน

2. การสื่อสารแบบอนุกรม (Serial Transmission)เป็นการส่งข้อมูลทีละบิตต่อเนื่องกันไปจากผู้ส่งไปยังผู้รับโดยใช้สายส่งเส้นเดียว

สื่อกลางที่ใช้ในระบบการสื่อสารข้อมูล (Transmission Media)

สื่อกลางในการนำส่งข้อมูลเราแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ

1. ประเภทสาย (Guide Media) คือ ประเภทที่มีสายส่ง และมีการบังคับสัญญาณให้วิ่งอยู่ในสาย สัญญาณมีทิศทางวิ่งแน่นอนต้องเป็นสายที่มี bandwidth

2. ประเภทไร้สาย (Unguided media) การสื่อสารแบบไร้สาย Wirelesstransmission นั้นเริ่มมีมานานแล้ว ตั้งแต่ 1930-1940 ทำควบคู่มากับเรื่องโทรศัพท์ เพียงแต่ว่าWireless transmissionไม่เด่นมากนักเนื่องจากการใช้งานเน้นไปทางด้านสื่อสารโดยใช้เสียงมากกว่านำมาส่งข้อมูล

สาเหตุที่ทำให้การสื่อสารล้มเหลว (Transmission Impairments)

สัญญาณที่ผู้รับมีลักษณะต่างจากสัญญาณที่ผู้ส่งส่งออกมา มีสาเหตุหลายประการ

ดังนี้

1. Impulse Noise เกิดจากมีสัญญาณรบกวนที่มีพลังงานสูงมารบกวนสัญญาณข้อมูล เช่น ขณะดูโทรทัศน์เมื่อมีฝนฟ้าคะนองสัญญาณภาพจะไม่ชัดเจน

2. Thermal Noise เกิดมีความร้อนเกิดขึ้นในสายส่งข้อมูล เนื่องจากใช้สายไปนาน ๆ อิเล็กตรอนเคลื่อนผ่านลวดทองแดง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและความร้อนมารบกวนสัญญาณข้อมูล

3. Attenuation เกิดสัญญาณข้อมูลอ่อนกำลังลงเพราะส่งไปในระยะทางไกลทำให้สัญญาณสูญเสียรูปร่างเดิม

4. Cross Talk เกิดจากมีสายส่งหลายเส้นส่งสัญญาณไฟฟ้ามารวบกวนกับสายส่งข้างเคียง เนื่องจากใช้สายคุณภาพไม่ดี หรือไม่มีฉนวนหุ้มสายส่ง เช่น เหตุการณ์เมื่อคุยโทรศัพท์แล้วมีสายซ้อน

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Network)

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือ การนำเอาคอมพิวเตอร์หลายเครื่องมาทำการเชื่อมโยงกันและคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายจะสามารถสื่อสารกันได้ โดยการสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์มี

วัตถุประสงค์ ดังนี้

1. สามารถใช้ทรัพยากรร่วมกันได้ เช่น ข้อมูล หน่วยความจำ เครื่องพิมพ์

2. เพื่อติดต่อแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารกันได้ระหว่างผู้ใช้ในเครือข่าย

3. เพื่อช่วยการทำงานเร็วขึ้น เช่น การประมวลผลข้อมูลในกรณีมีงานมากอาจใช้คอมพิวเตอร์หลายตัวช่วยกันประมวลผลจะเร็วกว่าใช้คอมพิวเตอร์เครื่องเดียว

4. เพื่อเพิ่มความเชื่อถือ ลดความเสี่ยงของการทำงาน เมื่อคอมพิวเตอร์ที่ใดที่หนึ่งไม่สามารถใช้งานได้ ผู้ใช้อาจจะเปลี่ยนไปใช้คอมพิวเตอร์อื่นที่มีอยู่ในเครือข่ายได้

5. เพื่อให้สามารถควบคุมและจัดสรรทรัพยากรแก่คอมพิวเตอร์ในเครือข่ายได้เช่น Software ที่ต้องประมวลผลในเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีหน่วยความจำมาก ก็ให้ไปประมวลผลที่ Server หรือเครื่องที่มีสมรรถนะสูงแล้วส่งผลลัพธ์มาที่เครื่องลูกข่ายที่ต้องการใช้งาน Software นั้น

ประเภทเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Categories of Computer Network)

เราสามารถแบ่งเครือข่ายได้หลายแบบขึ้นจะใช้กฎเกณฑ์ใดในการแบ่ง ซึ่งมีดังนี้

1. แบ่งเครือข่ายโดยใช้เกณฑ์พิจารณาจากลักษณะการเชื่อมต่อ

2. การแบ่งเครือข่ายโดยใช้เกณฑ์พิจารณาจากเทคนิคการส่งข้อมูลและลักษณะการใช้งาน

3. แบ่งเครือข่ายโดยใช้เกณฑ์พิจารณาจากความสัมพันธ์ระหว่าง Node ที่อยู่ในเครือข่าย

4. แบ่งเครือข่ายโดยใช้เกณฑ์พิจารณาจากขนาดของเครือข่าย

อุปกรณ์ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Network Device)

ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์มีอุปกรณ์อยู่หลายชนิด ดังนี้

1. HUB หรือ ฮับคือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ใช้เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ โดยมี Port ไว้สำหรับเสียบสายLAN ที่ตอ่ มาจากเครื่องคอมพิวเตอร ์โดย HUB จะรับขอ้ มูลที่ไดรั้บจากพอรต์ (Port) ใดพอรต์ หนึ่งส่งไปยังทุกพอร์ตที่เหลือของเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่มาเชื่อมต่อกับ HUB หรือที่เรียกว่าเป็นการส่งข้อมูลแบบ Broadcast

2. SWITCH หรือ สวิตซ์คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ใช้เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ โดยมี Port ไว้สำหรับเสียบสายLAN ที่ต่อมาจากเครื่องคอมพิวเตอร์เหมือน HUB

3. ROUTER หรือ เราท์เตอร์คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เชื่อมโยงระหว่างเครือข่ายและทำการหาที่อยู่ (Address)ของผู้รับปลายทางและทำการส่งข้อมูลที่รับเข้ามาไปยังผู้รับปลายทาง โดยการอ่านแพ็กเก็ตข้อมูลเพื่อที่จะกำหนดและส่งแพ็กเก็ตต่อไป

4. BRIDGE หรือ บริดจ์คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อม LAN เครือข่ายขนาดเล็กเข้าด้วยกัน และสามารถเพิ่มจำนวน LAN ที่จะมาเชื่อมได้มากโดยที่ประสิทธิภาพของระบบ ไม่ลดลงมาก

5. MODEMเป็นอุปกรณ์ทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลจาก สัญญาณ Analog เป็นสัญญาณDigital หรือแปลงสัญญาณจาก สัญญาณ Digital เป็นสัญญาณ Analog จะมีหน่วยความจำROM) เก็บคำสั่งภาษา Hayes

6. LAN Card หรือ การ์ดแลน (Network Interface Card -NIC)เป็นการ์ดสำหรับต่อเครื่องพีซีเข้ากับสาย LAN

เครือข่ายอินเทอร์เน็ต (Internet Network)

เป็นเครือข่าย WAN ที่ในปัจจุบันมีผู้ใช้งานมากที่สุดหลายล้านคนและจะเพิ่มจำนวนผู้ใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับ Protocol ที่ใช้ในเครือข่าย เพื่อให้คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องสามารถเข้าใจสื่อสารกันได้ มีชื่อเรียกว่า TCP/IP ซึ่งเป็นชุด Protocol โดยจะมี Protocol หลายตัวช่วยในการทำงาน เช่น TCP, IP, UDP, FTP, DNS เป็นต้น ซึ่ง TCP/IP จะมีอยู่ในระบบปฏิบัติการกือบทุกตัวอยู่แล้ว และทำให้ง่ายในการติดตั้งและเชื่อมต่อ ประวัติความเป็นมานั้น Internetเกิดครั้งแรกที่ประเทศสหรัฐอเมริกาในปี ค.ศ. 1969 รัฐบาลสหรัฐโดยกระทรวงกลาโหม ได้ให้งบประมาณกับมหาวิทยาลัยเบิกเลย์ แถวซานฟรานซิสโก

บริการของอินเทอร์เน็ต (Internet Service) ผู้ใช้เครือข่ายอินเทอร์เน็ตสามารถใช้บริการของอินเทอร์เน็ต (Internet)

1. Electronic mail เป็นการส่งข้อความหรือว่าเอกสารต่าง ๆ ผ่านระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ในรูปแบบที่คล้ายกับการส่งจดหมาย

2. USENET news เป็นแหล่งของการแลกเปลี่ยนข่าวสาร มีการส่งคำถามเข้าไปและถ้ามีผู้สนใจจะเข้ามาตอบคำถาม

3. FTP (File Transfer Protocol- บริการโอนย้ายข้อมูล) เป็นบริการที่ช่วยในการupload ข้อมูลจากเครื่องคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ เข้าไปเก็บใน

4. WWW (World Wide Web) คือ บริการที่อยู่ในรูป Web site ซึ่งปัจจุบันนี้บริการนี้ได้รับความนิยมมากที่สุดเพราะมีความสวยงาม

5. บริการสนทนาบนอินเทอร์เน็ต (Instant Message) เป็นบริการส่งข้อความโต้ตอบระหว่างผู้ส่งกับผู้รับ รวมถึงสามารถส่งไฟล์ข้อมูลผ่านเครือข่ายได้ด้วย

สรุป

การสื่อสารข้อมูลบนระบบเครือข่ายนั้นมีความสำคัญมากในยุคปัจจุบันนี้ต้องการการรับส่งข้อมูลอย่างรวดเร็วและถูกต้อง ขณะเดียวกันก็ประหยัดค่าใช้จ่ายด้วย ดังนั้นองค์กรต่าง ๆ จึงมีการพัฒนาระบบเครือข่ายใช้งานภายในองค์กรของตนเอง ซึ่งมีเครือข่ายหลายประเภททั้งใช้สายส่งและแบบไร้สาย แต่หลักการการรับส่งสัญญาณข้อมูลโดยรวมแล้วเหมือนกัน เครือข่ายอินเทอร์เน็ตก็เป็นอีกเครือข่ายหนึ่งที่มีประโยชน์อย่างมากตามที่กล่าวไว้ในบทเรียน ขณะเดียวกันถ้านำไปใช้ในทางที่ผิดก็อาจเกิดผลเสียได้ ดังนั้นการพัฒนาเทคโนโลยีด้านต่าง ๆ รวมทั้งด้านการสื่อสารให้มีประสิทธิภาพก็ต้องมีการพัฒนาคุณภาพคุณธรรมของผู้ใช้ควบคู่กันไปด้วยจึงจะได้ประโยชน์สูงสุด