หน่วยที่ 1 เครือข่ายคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

1. ความหมายของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

กลุ่มของเครื่องคอมพิวเตอร์ เช่น คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ คอมพิวเตอร์พกพา สมาร์ตโฟน แท็บเล็ต ตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไป รวมถึงอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น เครื่องพิมพ์ เครื่องสแกนที่ถูกนํามาเชื่อมต่อกันทั้งแบบมีสายและไร้สาย ตั้งแต่ขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกันด้วยคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ สองเครื่องเพื่อใช้งานในบ้านหรือในบริษัทเล็ก ๆ ไปจนถึงเครือข่ายขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อเครือข่ายต่าง ๆ จากทั่วโลกเข้าด้วยกัน ซึ่งเรียกว่า เครือข่ายอินเทอร์เน็ต (Internet)

2. หลักการทํางานของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์หนึ่งเครือข่ายจะมีการทํางานร่วมกันเป็นกลุ่มระหว่างคอมพิวเตอร์อย่างน้อยสองเครื่องขึ้นไป เรียกว่า กลุ่มงาน (Workgroup) เมื่อเชื่อมโยงหลาย ๆ กลุ่มงานเข้าด้วยกันจะเป็นเครือข่ายขององค์กร ซึ่งเรียกว่า เครือข่ายท้องถิ่น หรือแลน (Local Area Network : LAN) และเมื่อนําเครือข่าย ขององค์กรเชื่อมโยงกันผ่านระบบเครือข่ายของผู้ให้บริการ (Internet Service Provider : ISP) จะได้ เครือข่ายขนาดใหญ่และกว้างขึ้น หรือที่เรียกเครือข่ายบริเวณกว้าง หรือแวน (Wide Area Network : WAN) 

3. ประโยชน์ของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ 

• การใช้อุปกรณ์ร่วมกัน (Sharing of peripheral devices)

• การใช้โปรแกรมและข้อมูลร่วมกัน (Sharing of program and data)

• การติดต่อสื่อสารระยะไกล (Telecommunication)

4. ประเภทของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

4.1 ระบบเครือข่ายระดับท้องถิ่น LAN (Local Area Network)
เป็นระบบเครือข่ายที่ใช้งานอยู่ในบริเวณที่ไม่กว้างนัก   อาจใช้อยู่ภายในอาคารเดียวกันหรืออาคารที่อยู่ใกล้กัน   เช่น   ภายในมหาวิทยาลัย อาคารสำนักงาน คลังสินค้า หรือโรงงาน เป็นต้น การส่งข้อมูลสามารถทำได้ด้วยความเร็วสูง และมีข้อผิดพลาดน้อย ระบบเครือข่ายระดับท้องถิ่นจึงถูกออกแบบมาให้ช่วยลดต้นทุนและเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน และใช้งานอุปกรณ์ต่าง ๆ ร่วมกัน

4.2 ระบบเครือข่ายระดับเมือง MAN (Metropolitan Area Network)

เป็นระบบเครือข่ายที่มีขนาดอยู่ระหว่าง Lan และ Wan เป็นระบบเครือข่ายที่ใช้ภายในเมืองหรือจังหวัดเท่านั้น การเชื่อมโยงจะต้องอาศัยระบบบริการเครือข่ายสาธารณะ จึงเป็นเครือข่ายที่ใช้กับองค์การที่มีสาขาห่างไกลและต้องการเชื่อมสาขาเหล่านั้นเข้าด้วยกัน เช่น ธนาคาร เครือข่ายแวนเชื่อมโยงระยะไกลมาก จึงมีความเร็วในการสื่อสารไม่สูง เนื่องจากมีสัญญาณรบกวนในสาย เทคโนโลยีที่ใช้กับเครือข่ายแวนมีความหลากหลาย มีการเชื่อมโยงระหว่างประเทศด้วยช่องสัญญาณดาวเทียม เส้นใยนำแสง คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ สายเคเบิล

4.3 ระบบเครือข่ายระดับประเทศ หรือเครือข่ายบริเวณกว้าง WAN (Wide Area Network)

เป็นระบบเครือข่ายที่ติดตั้งใช้งานอยู่ในบริเวณกว้าง เช่น ระบบเครือข่ายที่ติดตั้งใช้งานทั่วโลก เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ที่อยู่ห่างไกลกันเข้าด้วยกัน อาจจะต้องเป็นการติดต่อสื่อสารกันในระดับประเทศ ข้ามทวีปหรือทั่วโลกก็ได้ ในการเชื่อมการติดต่อนั้น จะต้องมีการต่อเข้ากับระบบสื่อสารขององค์การโทรศัพท์หรือการสื่อสารแห่งประเทศไทยเสียก่อน เพราะจะเป็นการส่งข้อมูลผ่านสายโทรศัพท์ในการติดต่อสื่อสารกันโดยปกติมีอัตราการส่งข้อมูลที่ต่ำและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาด การส่งข้อมูลอาจใช้อุปกรณ์ในการสื่อสาร เช่น โมเด็ม (Modem) มาช่วย

4.4 ระบบเครือข่ายส่วนบุคคล  PAN  (Personal area network)
เครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคลบลูทูธ (PAN) เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่ทำให้คุณสามารถสร้างเครือข่าย อีเทอร์เน็ต ด้วยการเชื่อมต่อแบบไร้สายระหว่างคอมพิวเตอร์แบบเคลื่อนที่ โทรศัพท์มือถือ และอุปกรณ์แบบพกพาต่างๆ คุณสามารถเชื่อมต่อกับชนิดของอุปกรณ์ที่รองรับบลูทูธซึ่งใช้กับ PAN ได้ดังต่อไปนี้ อุปกรณ์สำหรับผู้ใช้เครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคล (PANU) อุปกรณ์ที่ให้บริการในเครือข่ายเฉพาะกิจแบบกลุ่ม (GN) หรืออุปกรณ์ในจุดเข้าใช้งานเครือข่าย (NAP)

5. โทโปโลยี (Topology)
    ผู้ดูแลระบบเครือข่ายอาจไม่เข้าใจความกว้างของการกำหนดค่าตามที่กำหนดโดยแต่ละชุดมีเหตุผลแตกต่างกันและสามารถแสดงผลลัพธ์ที่แตกต่างกันได้ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่ผู้ดูแลระบบเครือข่ายจะต้องเลือกโทโพโลยีระบบเครือข่ายที่เหมาะสมเพื่อให้เหมาะสมกับเป้าหมายของพวกเขา โทโพโลยีระบบเครือข่ายมีการกำหนดค่าทางกายภาพและตรรกะที่แตกต่างกันและประกอบด้วยวิธีการมากมายในการจัดวางเครือข่าย

โทโพโลยีทางกายภาพอาจอ้างถึงการทำแผนที่ทางภูมิศาสตร์ของโหนด(nodes)ที่เป็นเครือข่ายรวมถึงเราเตอร์สายเคเบิล สวิทช์(Switch) และซอฟต์แวร์ที่รองรับสวิตช์(Switch) และเราเตอร์ ซึ่งในปัจจุบันนี้โทโพโลยีทางตรรกะสามารถครอบคลุมวิธีที่สัญญาณสามารถทำงานบนเครือข่ายและปรับเปลี่ยนลักษณะการไหลของข้อมูลได้

5.1 โทโพโลยีแบบบัส (Bus topology)

โทโพโลยีแบบบัส (Bus topology) นั้นเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนสายสัญญาณหลักเส้นเดียวซึ่งจะให้บริการกับอุปกรณ์ทั้งหมดที่ใช้งาน ถึงแม้ว่ามันจะเป็นประเภทเครือข่ายที่ง่ายต่อการตั้งค่าที่สุดแต่การสร้างโทโพโลยีแบบบัสนั้นก็ยังมีข้อบกพร่องที่สำคัญอยู่หลายประการตัวอย่างเช่น การเพิ่มอุปกรณ์มากเกินไปในเครือข่ายจะทำให้ความเร็วโดยรวมนั้นช้าลงเนื่องจากมีการใช้งานที่หนาแน่น นี่จึงเป็นสาเหตุที่โทโพโลยีแบบบัสมีความเปราะบางมาก เพราะหากระบบล้มเหลวในใดจุดหนึ่งก็อาจทำให้ระบบเครือข่ายนั้นหยุดการทำงานทั้งหมดลงทันที

5.2 โทโพโลยีแบบดาว (Star topology)

โทโพโลยีแบบดาว (Star topology) เป็นการเชื่อมต่อสถานีหรือจุดต่างๆ ออกจากคอมพิวเตอร์ศูนย์กลางหรือคอมพิวเตอร์แม่ข่าย เช่น เราเตอร์ ซึ่งเป็นรูปแบบที่ผู้ใช้ส่วนใหญ่อาจจะคุ้นเคยข้อดีของโทโพโลยีแบบดาว (Star topology)นั้นคือการติดตั้งที่ไม่ซับซ้อนและง่ายต่อการตั้งค่าผ่านอัตราส่วน 1 : 1 ของอุปกรณ์ต่อสายและแต่ละเครื่องก็เชื่อมต่อกับพอร์ตเพียงหนึ่งตัวเท่านั้น ถึงแม้ว่าจะมีการติดตั้งและการตั้งค่าที่ง่ายดายแต่การติดตั้งระบบนี้ก็มีค่าใช้จ่ายที่สูงกว่าระบบอื่น

5.3 โทโพโลยีแบบต้นไม้ (Tree Topology)

โทโพโลยีแบบต้นไม้ (Tree Topology)เป็นวิวัฒนาการของโทโพโลยีแบบดาวและมีการทำงานครือข่ายแบบดาวหลายดวงที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกันด้วยระบบบัส(BUS)  ซึ่งโดยทั่วไปโทโพโลยีแบบต้นไม้ (Tree Topology) นั้นถือว่าเป็นโครงสร้างที่ปรับขนาดได้มากที่สุดเนื่องจากสามารถขยายได้ง่ายด้วยการเพิ่มเครือข่ายดาวเพิ่มเติม

5.4 โทโพโลยีแบบวงแหวน(Ring topology)

โทโพโลยีแบบวงแหวน (Ring topology) เป็นรูปแบบเครือข่ายบัส(BUS) ที่วนรอบตัวเองและเชื่อมต่อกับตัวเองเครือข่ายรูปแบบนี้เป็นเครือข่ายแบบPeer to Peerซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบโครงข่ายโดยตรง ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ โดยเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องนั้นจะมีความเท่าเทียมกันด้วยข้อมูลที่เดินทางรอบวงแหวนในทิศทางเดียวจนกว่าจะถึงโหนดที่ถูกต้องเช่นเดียวกับเครือข่ายบัส (BUS)ข้อเสียของระบบนี้ก็คือหากเกิดโหนดตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลวจะทำให้ไฟดับทั้งเครือข่ายและแบนด์วิดท์ไม่ดีบนลิงก์ระหว่างโหนดก็จะทำให้เกิดปัญหากับทั้งระบบด้วยเช่นกัน ในทางกลับกัน เครือข่ายรูปแบบนี้ไม่จำเป็นต้องมีเซิร์ฟเวอร์ดูแลระบบ และทำงานภายใต้โหลด(Load)หรือภาระทางไฟฟ้าได้ดีกว่าเครือข่ายบัส(BUS)

5.5 โทโพโลยีแบบเมชหรือแบบตาข่าย (MESH topology)

โทโพโลยีแบบเมชหรือแบบตาข่าย (MESH topology)เป็นหนึ่งในเครื่องข่ายที่มีรูปแบบทันสมัยที่สุดซึ่งรูปแบบของมันจะมีการเชื่อมต่อระหว่างโหนดมากกว่าหนึ่งการเชื่อมต่อ การที่โหนดทุกตัวนั้นเชื่อมต่อกันทั้งหมดหรือโหนดบางส่วนก็สามารถเชื่อมต่อได้หลายอย่างนั้นเป็นการทำงานของเครือข่ายอย่างเต็มรูปแบบ ประโยชน์ของโทโพโลยีแบบเมชหรือแบบตาข่าย (MESH topology) คือความแข็งแกร่งและสามารถวินิจฉัยเมื่อเกิดสิ่งผิดปกติในระบบได้ง่าย แต่การติดตั้งนั้นซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูงกว่าระบบอื่นๆ