หน่วยการเรียนรู้ที่ 2 การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

          การสื่อสารข้อมูล (Data communication) หมายถึง การส่งข้อมูลหรือข่าวสาร จากผู้ส่งต้นทางไปยังผู้รับปลายทางที่อยู่ห่างไกล โดยผ่านช่องทางการสื่อสารเพื่อเป็นสื่อกลางในการส่งข้อมูล ซึ่งอาจจะเป็นแบบใช้สาย หรือไม่ใช้สายก็ได้ ส่วนข้อมูลหรือข่าวสารนั้นอาจจะเป็นข้อความ เสียง ภาพเคลื่อนไหว หรือข้อมูลที่เป็นมัลติมีเดียก็ได้ ดังนั้นการสื่อสารข้อมูลจึงเป็นส่วนหนึ่งของการสื่อสารโทรคมนาคม โดยเน้นการส่งผ่านข้อมูล โดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์และเครือข่ายเป็นหลัก  (สุมน อยู่สิน. 2527  : 8)

            เครือข่ายคอมพิวเตอร์ หมายถึง การนำคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ มาเชื่อมต่อถึงกันโดยใช้สายเคเบิ้ลเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนชุดข้อมูล ชุดคำสั่ง และข่าวสารต่าง ๆ ระหว่างคอมพิวเตอร์ กับ คอมพิวเตอร์และระหว่างคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์ต่าง ๆ

            การที่ระบบเครือข่ายมีบทบาทและความสำคัญเพิ่มขึ้น เพราะไมโครคอมพิวเตอร์ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นถึงกับเพื่อเพิ่มขีดความสามารถของระบบให้สูงขึ้น เพิ่มการใช้งานด้านต่าง ๆ และลดต้นทุนระบบโดยรวมลง มีการแบ่งใช้งานอุปกรณ์และข้อมูลต่าง ๆ ตลอดจนสามารถทำงานร่วมกันได้

            สิ่งสำคัญที่ทำให้ระบบข้อมูลมีขีดความสามารถเพิ่มขึ้น คือ การโอนย้ายข้อมูลระหว่างกัน และการเชื่อมต่อหรือการสื่อสาร การโอนย้ายข้อมูลหมายถึงการนำข้อมูลมาแบ่งกันใช้งาน หรือการนำข้อมูลไปใช้ประมวลผลในลักษณะแบ่งกันใช้ทรัพยากร เช่น แบ่งกันใช้ซีพียู แบ่งกันใช้ฮาร์ดดิสก์ แบ่งกันใช้โปรแกรม และแบ่งกันใช้อุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีราคาแพงหรือไม่สามารถจัดหาให้ทุกคนได้ การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เป็นเครือข่าย  จึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานให้กว้างขวางและมากขึ้นจากเดิม (จตุชัย แพงจันทร์. 2547 : 6)

องค์ประกอบของการสื่อสาร

             ปี 1960 แบบจำลอง SMCR ของเบอร์โล ( Berlo) ได้ให้ความสำคัญกับสิ่งต่าง ๆ คือ

                         1. ผู้ส่งสาร (Source) ต้องเป็นผู้ที่มีความสามารถเข้ารหัส(Encode) เนื้อหาข่าวสารได้มีความรู้อย่างดีในข้อมูลที่จะส่งสามารถปรับระดับให้เหมาะสมสอดคล้องกับผู้รับ

                         2. ข่าวสาร (Message) คือเนื้อหา สัญลักษณ์ และวิธีการส่ง

                         3. ช่องทางการสื่อสาร(Channel) ให้ผู้รับได้ด้วยประสาทสัมผัสทั้ง 5

                         4. ผู้รับสาร (Receiver) ผู้ที่มีความมารถในการถอดรหัส ( Decode) สารที่รับมาได้อย่างถูกต้อง

รูปภาพ องค์ประกอบของการสื่อสาร

            แบบจำลอง SMCR ของเบอร์โล จะให้ความสำคัญในปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลทำให้การสื่อสารประสบผลสำเร็จได้แก่ ทักษะในการสื่อสาร ทัศนคติ ระดับความรู้ ระบบสังคมและวัฒนธรรม ซึ่งผู้รับละผู้ส่งต้องมีตรงกันเสมอ (ศุภรัศมิ์ ฐิติกุลเจริญ. 2540)

การใช้เทคโนโลยีในการสื่อสาร

          เทคโนโลยี เป็นการนำเอาแนวความคิด หลักการ เทคนิค ความรู้ ระเบียบวิธี กระบวนการ ตลอดจนผลผลิตทางวิทยาศาสตร์ทั้งในด้านสิ่งประดิษฐ์และวิธีปฏิบัติมาประยุกต์ใช้ในระบบงานเพื่อช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการทำงานให้ดียิ่งขึ้นและเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลของงานให้มีมากยิ่งขึ้น          

          การสื่อสาร หมายถึง การนำสื่อหรือข้อความของฝ่ายหนึ่งส่งให้อีกฝ่ายหนึ่ง  ประกอบด้วยผู้ส่งข่าวสารหรือแหล่งกำเนิดข่าวสาร  ช่องทางการส่งข้อมูลซึ่งเป็นสื่อกลางหรือตัวกลางอาจเป็นสายสัญญาณ  และหน่วยรับข้อมูลหรือผู้รับสาร

          ดังนั้น เทคโนโลยีในการสื่อสาร คือ การเอาแนวคิด หลักการ เทคนิค ระเบียบวิธี กระบวนการ ผ่านช่องทางการส่งข้อมูล ซึ่งทำให้ผู้รับ ได้รับและเข้าถึงข้อมูลได้เร็วขึ้น เทคโนโลยีที่ใช้ในการสื่อสารที่พบเห็น เช่น E-mail, Voice Mail, Video Conferencing เป็นต้น

ชนิดของสัญญาณข้อมูล

            ชนิดของสัญญาณแบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ

                        1.Analog signalเป็นสัญญาณต่อเนื่อง ลักษณะของคลื่นไซน์ sine wave  ตัวอย่างการส่งข้อมูลที่เป็น analog คือการส่งข้อมูลผ่านระบบโทรศัพท์

                        Hertz คือหน่วยวัดความถี่ของสัญญาณ โดยนับความถี่ที่เกิดขึ้นใน 1 วินาที เช่น 1 วินาทีมีการเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณ 60 รอบแสดงว่ามีความถี่ 60 Hz

                        2.Digital สัญญาณไม่ต่อเนื่อง ข้อมูลในเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เป็นเลขฐาน 2 จะถูกแทนด้วยสัญญาณ digital คือเป็น 0 และ 1 โดยการแทนข้อมูลสัญญาณแบบ Unipolar จะแทน 0 ด้วยสัญญาณไฟฟ้าที่เป็นกลาง และ 1 ด้วยสัญญาณไฟฟ้าที่เป็นบวก

                        Bit rate เป็นอัตราความเร็วในการส่งข้อมูล โดยนับจำนวน bit ที่ส่งได้ในช่วง 1 วินาที เช่น ส่งข้อมูลได้ 14,400 bps (bit per seconds)

           

ทิศทางการส่งข้อมูล

          ทิศทางการส่งข้อมูล สามารถจำแนกทิศทางการส่งข้อมูลได้ 3 รูปแบบ ดังนี้ (ศรีไพร ศักดิ์พงศากุล และ เจษฎาพร ยุทธวิบูลย์ชัย. 2549 : 100-101)

            1. การส่งข้อมูลแบบทิศทางเดียว (Simplex transmission) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีผู้ส่งข้อมูลทำหน้าที่ส่งข้อมูลแต่เพียงอย่างเดียว และผู้รับข้อมูลก็ทำหน้าที่รับข้อมูลแต่เพียงอย่างเดียวเช่นกัน การส่งข้อมูลในลักษณะนี้เช่น การส่งข้อมูลของสถานีโทรทัศน์

             2. การส่งข้อมูลแบบสองทิศทางสลับกัน (Half-duplex transmission) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลทั้งผู้รับและผู้ส่ง โดยแต่ละฝ่ายสามารถเป็นทั้งผู้รับและผู้ส่งข้อมูลได้ แต่จะต้องสลับกันทำหน้าที่ จะเป็นผู้ส่งและผู้รับข้อมูลพร้อมกันทั้งสองฝ่ายไม่ได้ เช่น การสื่อสารโดยวิทยุ

            3. การส่งข้อมูลแบบสองทิศทางพร้อมกัน (Full-duplex transmission) เป็นการสื่อสารข้อมูลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลของทั้งผู้ส่งและผู้รับข้อมูล โดยทั้งสองฝ่ายสามารถเป็นทั้งผู้ส่งข้อมูลและผู้รับข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน และสามารถส่งข้อมูลได้พร้อม กัน เช่น การสื่อสารโดยใช้สายโทรศัพท์

ตัวอย่างทิศทางการไหลของข้อมูล

ตัวกลางการสื่อสาร

            สื่อกลางหรือตัวกลางในการนำส่งข้อมูล เป็นสื่อหรือช่องทางที่ใช้ในการนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง สื่อกลางในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ (จตุชัย แพงจันทร์. 2547: 10-11)สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิดใหญ่ ๆ ได้แก่

                        1. สื่อกลางประเภทมีสาย

                        2. สื่อกลางประเภทไร้สาย

                                    1.1สายคู่บิดเกลียว (twisted pair) ประกอบด้วยเส้นลวดทองแดงที่หุ้มด้วยฉนวนพลาสติก 2 เส้นพันบิดเป็นเกลียว เพื่อลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากคู่สายข้างเคียงภายในเคเบิลเดียวกันหรือจากภายนอก เนื่องจากสายคู่บิดเกลียวนี้ยอมให้สัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงผ่านได้ สำหรับอัตราการส่งข้อมูลผ่านสายคู่บิดเกลียวจะขึ้นอยู่กับความหนาของสาย คือ สายทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้าง จะสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้ากำลังแรงได้ ทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราส่งสูง โดยทั่วไปแล้วสำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิทัล สัญญาณที่ส่งเป็นลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยม สายคู่บิดเกลียวสามารถใช้ส่งข้อมูลได้ถึงร้อยเมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางไม่เกินร้อยเมตร เนื่องจากสายคู่บิดเกลียว มีราคาไม่แพงมาก ใช้ส่งข้อมูลได้ดี จึงมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น

                                    (ก) สายคู่บิดเกลียวชนิดหุ้มฉนวน (Shielded Twisted Pair : STP) เป็นสายคู่บิดเกลียวที่หุ้มด้วยลวดถักชั้นนอกที่หนาอีกชั้นเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

                                    (ข) สายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน (Unshielded Twisted Pair : UTP) เป็นสายคู่บิดเกลียวมีฉนวนชั้นนอกที่บางอีกชั้นทำให้สะดวกในการโค้งงอแต่สามารถป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้น้อยกว่าชนิดแรก แต่ก็มีราคาต่ำกว่า จึงนิยมใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ในเครือข่าย ตัวอย่างของสายสายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวนที่เห็นในชีวิตประจำวันคือ สายโทรศัพท์ที่ใช้อยู่ในบ้าน

                                    1.2 สายโคแอกเชียล (coaxial) เป็นตัวกลางเชื่อมโยงที่มีลักษณะเช่นเดียวกับสายที่ต่อจากเสาอากาศ สายโคแอกเชียลที่ใช้ทั่วไปมี 2 ชนิด คือ 50 โอห์มซึ่งใช้ส่งข้อมูลแบบดิจิทัล และชนิด 75 โอห์มซึ่งใช้ส่งข้อมูลสัญญาณแอนะล็อก สายประกอบด้วยลวดทองแดงที่เป็นแกนหลักหนึ่งเส้นที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นหนึ่งเพื่อป้องกันกระแสไฟรั่ว จากนั้นจะหุ้มด้วยตัวนำซึ่งทำจากลวดทองแดงถักเป็นเปียเพื่อป้องกันการรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนอื่นๆ ก่อนจะหุ้มชั้นนอกสุดด้วยฉนวนพลาสติก ลวดทองแดงที่ถักเป็นเปียนี้เองเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้สายแบบนี้มีช่วงความถี่สัญญาณไฟฟ้าสามารถผ่านได้สูงมาก และนิยมใช้เป็นช่องสื่อสารสัญญาณแอนะล็อกเชื่องโยงผ่านใต้ทะเลและใต้ดิน

                                    1.3  เส้นใยนำแสง (fiber optic) มีแกนกลางของสายซึ่งประกอบด้วยเส้นใยแก้วหรือพลาสติกขนาดเล็กหลายๆ เส้นอยู่รวมกัน  เส้นใยแต่ละเส้นมีขนาดเล็ดเท่าเส้นผมและภายในกลวง และเส้นใยเหล่านั้นได้รับการห่อหุ้มด้วยเส้นใยอีกชนิดหนึ่งก่อนจะหุ้มชั้นนอกสุดด้วยฉนวน การส่งข้อมูลผ่านทางสื่อกลางชนิดนี้จะแตกต่างจากชนิดอื่นๆ ซึ่งใช้สัญญาณไฟฟ้าในการส่ง  แต่การทำงานของสื่อกลางชนิดนี้จะใช้เลเซอร์วิ่งผ่านช่องกลวงของเส้นใยแต่ละเส้นและอาศัยหลักการหักเหของแสงโดยใช้ใยแก้วชั้นนอกเป็นกระจกสะท้อนแสง การให้แสงเคลื่อนที่ไปในท่อแก้วสามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราความหนาแน่นของสัญญาณข้อมูลสูงมากและไม่มีการก่อกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัจจุบันถ้าใช้เส้นใยนำแสงกับระบบอีเทอร์เน็ตจะใช้ได้ด้วยความเร็วหลายร้อยเมกะบิต และเนื่องจากความสามรถในการส่งข้อมูลด้วยอัตราความหนาแน่นสูง ทำให้สามารถส่งข้อมูลทั้งตัวอักษร เสียง ภาพกราฟิก หรือวีดิทัศน์ได้ในเวลาเดียวกัน  อีกทั้งยังมีความปลอดภัยในการส่งสูง แต่อย่างไรก็มีข้อเสียเนื่องจากการบิดงอสายสัญญาณจะทำให้เส้นใยหัก จึงไม่สามารถใช้สื่อกลางนี้ในการเดินทางตามมุมตึกได้ เส้นใยนำแสงมีลักษณะพิเศษที่ใช้สำหรับเชื่อมโยงแบบจุดไปจุด  จึงเหมาะที่จะใช้กับการเชื่อมโยงระหว่างอาคารกับอาคารหรือระหว่างเมืองกับเมือง เส้นใยนำแสงจึงถูกนำไปใช้เป็นสายแกนหลัก

                                    2.1  สัญญาณไมโครเวฟ (Microwave) เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่มีความเร็วสูง  ส่งข้อมูลโดยอาศัยสัญญาณไมโครเวฟซึ่งเป็นสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และจะต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเนื่องจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรงไม่สามารถเลี้ยวหรือโค้งตามขอบโลกที่มีความโค้งได้ จึงต้องมีการตั้งสถานีรับ-ส่งข้อมูลเป็นระยะๆ และส่งข้อมูลต่อกันเป็นทอดๆ ระหว่างสถานีต่อสถานีจนกว่าจะถึงสถานีปลายทาง  และแต่ละสถานีจะตั้งอยู่ในที่สูงเช่นดาดฟ้าตึกสูงหรือยอดดอยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนหากมีสิ่งกีดขวางเนื่องจากแนวการเดินทางที่เป็นเส้นตรงของสัญญาณดังที่กล่าวมาแล้ว การส่งข้อมูลด้วยสื่อกลางชนิดนี้เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกลมากๆ และทุรกันดาร

                                    2.2  ดาวเทียม (satilite) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับ-ส่งไมโครเวฟบนผิวโลก วัตถุประสงค์ในการสร้างดาวเทียมเพื่อเป็นสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศและทวนสัญญาณในแนวโคจรของโลก ในการส่งสัญญาณดาวเทียมจะต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลก 22,300 ไมล์  โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งอยู่กับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง  ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียมและการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำ ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้โดยอาศัยพลังงานที่ได้มาจากการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยด้วยแผงโซลาร์ (solar panel)

 มาตรฐานเครือข่ายไร้สาย (Wireless Networking Protocols)

            ด้วยความเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเครือข่ายไร้สายได้ส่งผลให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น พีดีเอ โทรศัพท์มือถือ ตลอดจนโรงงานอุตสาหกรรมโทรคมนาคมมีความต้องการมาตรฐานเพื่อการสื่อสารไร้สาย ในทีนี้กล่าวถึงการสื่อสารไร้สายดังนี้  (ศรีไพร ศักดิ์รุ่งพงศากุล และ เจษฎาพร ยุทธนวิบูลย์ชัย. 2549 : 106-108)

           

            บลูทูธ (Bluetooth)  บลูทธเป็นชื่อที่เรียกสำหรับมาตรฐานเรือข่ายแบบ 802.15 บลูทูธเป้นเทคโนโลยีไร้สายที่ใช้การส่งข้อมูลทางคลื่นวิทยุ (Universal Radio Interface) เริ่มใช้ในปี ค.ศ. 1998 สำหรับการเชื่อมโยงสื่อสารไร้สายในแถบความถี่ 2.45 GHz ซึ่งเป็นอุปการณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถือเคลื่อนย้ายได้ สามารถติดต่อเชื่อมโยงสื่อสารแบบไร้สายระหว่างกันในช่วงระยะห่างสั้น ๆ ได้

            ไว-ไฟ (Wi-Fi) ไว-ไฟ ย่อมาจากคำว่า Wireless Fidelity คือมาตรฐานที่รับรองว่าอุปกาณ์ไวร์เลว (Wireless LAN) สามารถทำงานร่วมกันได้ และสนับสนุนมาตรฐาน IEEE802.11b

            ไว-ไฟ เป็นเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตไร้สายความเร็วสูงที่นิยมใช้ที่สุดในโลก ใช้สัญญาณวิทยุในการรับส่งข้อมูลความเร็วสูงผ่านเครือข่ายไร้สายจากบริเวณที่มีการติดตั้ง Access Point ไปยังอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อ เช่นโทรศัพท์มือถือ พีดีเอ และโนตบุคเป็นต้น

             ไว- แมกซ์ (Wi-MAX) เป็นชื่อเรียกเทคโนโลยีไร้สายรุ่นใหม่ล่าสุดที่คาดหมายกันว่าจะถูกนำมาใช้งานที่ประเทศไทยอย่างเป็นทางการ ในอนาคตอันใกล้นี้ (ตอนนี้มีแอบทดสอบ WiMAX กันหลายที่ในต่างจังหวัดแล้ว เช่น ที่เชียงใหม่) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีบรอดแบนด์ไร้สายความเร็วสูงรุ่นใหม่ตัวนี้ ได้รับการพัฒนาขึ้นมาบนมาตรฐานที่เรียกเป็นทางการว่า IEEE 802.16

             ซึ่งต่อมาก็ได้พัฒนามาตรฐาน IEEE 802.16a (เหมือนกับมาตรฐานสากลตัวแรก แต่มี a ต่อท้าย) ขึ้น โดยได้อนุมัติโดย IEEE มาเมื่อเดือนมกราคม 2004 ซึ่ง IEEE ที่ว่า ก็คือสถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ หรือชื่อเต็มๆก็คือ Institute of Electrical and Electronics Engineers โดยเจ้าระบบ WiMAX นี้มีซึ่งมีรัศมีทำการไกลสูงสุดที่ 30 ไมล์ หรือเป็นระยะทางประมาณ 48 กิโลเมตร (คนล่ะโลกกับ WiFi ที่เรารู้จักกันเลยทีเดียว)

             ซึ่งนั่นหมายความว่า WiMAX สามารถให้บริการครอบคลุมพื้นที่กว้างกว่าระบบโครงข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบ 3G (ซึ่งก็เป็นระบบมือถือในอนาคตของประเทศไทยเราอีกนั้นแหละ เพียงแต่ตอนนี้เราใช้ 2.5G กันอยู่) มากถึง 10 เท่า ยิ่งกว่านั้นก็ยังมีอัตราความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลสูงสุดถึง 75 เมกะบิตต่อวินาที (Mbps) ซึ่งเร็วกว่า 3G ถึง 30 เท่าทีเดียว และแน่นอนว่าเร็วกว่าระบบ WiFi ด้วย

เครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือ ระบบการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปการที่ระบบเครือข่ายมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน เพราะมีการใช้งานคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นถึงกัน เพื่อเพิ่มความสามารถของระบบให้สูงขึ้น และลดต้นทุนของระบบโดยรวมลง

การโอนย้ายข้อมูลระหว่างกันในเครือข่าย ทำให้ระบบมีขีดความสามารถเพิ่มมากขึ้น การแบ่งการใช้ทรัพยากร เช่น หน่วยประมวลผล, หน่วยความจำ, หน่วยจัดเก็บข้อมูล, โปรแกรมคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีราคาแพงและไม่สามารถจัดหามาให้ทุกคนได้ เช่น เครื่องพิมพ์ เครื่องกราดภาพ (scanner) ทำให้ลดต้นทุนของระบบลงได้

องค์ประกอบพื้นฐานของเครือข่าย

การที่คอมพิวเตอร์จะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายได้ ต้องมีองค์ประกอบพื้นฐานดังต่อไปนี้

   - คอมพิวเตอร์ อย่างน้อย 2 เครื่อง

   - เน็ตเวิร์คการ์ด หรือ NIC (Network Interface Card) เป็นการ์ดที่เสียบเข้ากับช่องเมนบอร์ดของคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์และเครือข่าย

   - สื่อกลางและอุปกรณ์สำหรับการรับส่งข้อมูล เช่น สายสัญญาณ สายสัญญาณที่เป็นที่นิยมในเครือข่าย เช่น สายโคแอ็กเชียล สายคู่เกลียวบิด และสายใยแก้วนำแสง เป็นต้น ส่วนอุปกรณ์เครือข่าย เช่น ฮับ สวิตซ์ เราท์เตอร์ เกตเวย์ เป็นต้น

   - โปรโตคอล (Protocol) โปรโตคอลเป็นภาษาที่คอมพิวเตอร์ใช้สื่อสารกันผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่สามารถสื่อสารกันได้นั้นจำเป็นที่ต้องใช้ “ภาษา” หรือโปรโตคอลเดียวกัน เช่น OSI, TCP/IP, IPX/SPX เป็นต้น

   - ระบบปฏิบัติการเครือข่าย หรือ NOS (Network Operating System) ระบบปฏิบัติการเครือข่ายจะเป็นตัวที่คอยจัดการเกี่ยวกับการใช้งานเครือข่ายของผู้ใช้แต่ละคน หรือเป็นตัวจัดการและควบคุมการใช้ทรัพยากรต่างๆ ของเครือข่าย ระบบปฏิบัติการเครือข่ายที่เป็นที่นิยม เช่น Windows Server 2003, Novell NetWare, Sun Solaris และ Red Hat Linux เป็นต้น

โครงสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Topology)

          การนำเครื่องคอมพิวเตอร์มาเชื่อมต่อกันเพื่อประโยชน์ของการสื่อสารนั้น สามารถกระทำได้หลายรูปแบบซึ่งแต่ละแบบก็มีจุดเด่นต่างกันไป โดยทั่วไปแล้วโครงสร้างของเครือข่ายคอมพิวเตอร์สามารถจำแนกตามลักษณะการเชื่อมต่อได้ดังนี้

  1.   เครือข่ายแบบบัส (Bus Network)

          เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ต่าง ๆ ด้วยสายเคเบิ้ลยาวต่อเนื่องไปเรื่อย ๆโดยมีตัวเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เข้ากับสายเคเบิ้ลในการส่งข้อมูลจะมีคอมพิวเตอร์เพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลได้ในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ การจัดส่งข้อมูลวิธีนี้มีวิธีการที่จะไม่ให้ทุกสถานี ส่งข้อมูลพร้อมกันเพราะจะทำให้ข้อมูลชนกัน การติดตั้งเครือข่ายแบบนี้ทำได้ไม่ยาก เพราะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์แต่ละชนิดถูกเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิ้ลเพียงเส้นเดียว โดยส่วนใหญ่เครือข่ายแบบบัสมักจะใช้ในเครือข่ายขนาดเล็ก ซึ่งอยู่ในองค์กรที่มีเครื่อง คอมพิวเตอร์ใช้ไม่มากนัก

ข้อดี ประหยัดสายสัญญาณ เครื่องหนึ่งเสียก็ไม่กระทบกับเครือข่าย

ข้อเสีย อาจเกิดการชนกันของ ข้อมูลได้ ต้องมีการส่งใหม่ ถ้าสายหลักเสีย เครือข่ายล่ม

    2.   เครือข่ายแบบดาว (Star Network)

          เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ เข้ากับอุปกรณ์ที่เป็นจุดศูนย์กลางของเครือข่าย โดยการนำสถานีต่าง ๆ มาต่อร่วมกันกับหน่วยสลับสายกลาง การติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีจะกระทำได้ด้วยการติดต่อผ่านทางวงจรของ หน่วยสลับสายกลางการทำงานของหน่วยสลับสายกลางจึงเป็นศูนย์กลาง ของการติดต่อวงจรเชื่อมโยงระหว่างสถานีต่าง ๆ ที่ต้องการติดต่อกัน

ข้อดี ติดตั้งและดูแลง่าย ถ้าเครื่องลูกข่ายเสียก็ตรวจสอบได้ง่าย เครื่องอื่นยังติดต่อกันได้

ข้อเสีย ถ้าฮับเสีย เครือข่ายล่ม ใช้สัญญาณมากกว่าแบบอื่น

   3. เครือข่ายแบบวงแหวน (Ring Network)

          เป็นเครือข่ายที่เชื่อมต่อเครื่อง คอมพิวเตอร์ด้วยสายเคเบิ้ลเพียงเส้นเดียวในลักษณะวงแหวนการรับส่งข้อมูลในเครือข่ายวงแหวนจะใช้ทิศทางเดียวเท่านั้นเมื่อคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งส่งข้อมูล จะส่งไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องถัดไปถ้าข้อมูลที่รับมาไม่ตรงตามที่เครื่องคอมพิวเตอร์ ต้นทางระบุ จะส่งผ่านไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องถัดไปซึ่งจะเป็นขั้นตอนอย่างนี้ไป เรื่อย ๆ จนกว่าจะถึงเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ปลายทางที่ถูกระบุตามที่อยู่จากเครื่องต้นทาง

ข้อดี ส่งข้อมูลไปยังผู้รับหลายเครื่อง ๆ พร้อมกันได้ ไม่เกิดการชนกันของข้อมูล

ข้อเสีย ถ้าเครื่องใดมีปัญหา เครือข่ายล่มการติดตั้งทำได้ยาก และใช้สายสัญญาณมากกว่าแบบบัส

    4. เครือข่ายแบบตาข่าย (Mesh Network)

          โครงสร้างแบบเมชมีการทำงานโดยเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะต้องมีช่อง ส่งสัญญาณจำนวนมาก เพื่อที่จะเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ ทุกเครื่อง โครงสร้างนี้เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะส่งข้อมูลได้อิสระไม่ต้องรอ การส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ ทำให้การส่งข้อมูลมีความรวดเร็ว แต่ค่าใช้จ่ายสายเคเบิ้ลก็สูงด้วยเช่นกัน

 ข้อดี – การสื่อสารข้อมูลเร็ว     เพราะคอมพิวเตอร์แต่ละคู่สามารถสื่อสารกันได้โดยไม่ต้องรอ เส้นทางการเชื่อมต่อใดๆ ขาด ไม่มีผลต่อการสื่อสารของเครื่องอื่นๆ

 ข้อเสีย – สิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย จากจำนวนสายสัญญาณและช่องต่อสาย ตามจำนวนเครื่องในระบบ

  5.  เครือข่ายแบบผสม (Hybrid Network)

          เป็นเครือข่ายที่ผสมผสานโครงสร้าง เครือข่ายแบบต่าง ๆ เข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่เพียงเครือข่ายเดียว เช่น การเชื่อม ต่อเครือข่ายแบบวงแหวน แบบดาว และแบบบัสเข้าเป็นเครือข่ายเดียว

การประยุกต์ใช้

การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เครือข่ายขนาดเล็ก  ที่มีจำนวนเครื่องจำกัด หรืออยู่ในบริเวณไม่กว้าง มักเลือกใช้โทโพโลยีอย่างใดอย่างหนึ่ง   ขึ้นกับวัตถุประสงค์   อุปกรณ์ที่มี  และสภาพพื้นที่ เช่น การต่อภายในห้อง อาจจะใช้แบบดาว การต่อระหว่างหลายๆ อาคาร อาจเป็นแบบบัส    แต่เมื่อมีการขยายขนาดเครือข่ายให้ใหญ่ขึ้น  อาจจะเป็นการต่อหลายๆ เครือข่ายเข้าด้วยกัน ลักษณะของโทโพโลยีโดยรวม คือการเชื่อมต่อหลายๆ โทโพโลยีเข้าด้วยกัน

ประเภทเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

            1.เซิร์ฟเวอร์ เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่ให้บริการต่าง ๆ โดยเครือข่ายต่าง ๆ สามารถมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์กี่เครื่องก็ได้ตามต้องการ

ชนิดของเครื่องคอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์

ไฟล์เซิร์ฟเวอร์  (File Server)

เป็นเซิร์ฟเวอร์ที่ทำหน้าที่ในการจัดเก็บไฟล์ จะเสมือนฮาร์ดดิสก์รวมศูนย์ (Centerized disk storage)  เสมือนว่าผู้ใช้งานทุกคนมีที่เก็บข้อมูลอยู่ที่เดียว  เพราะควบคุม-บริหารง่าย การสำรองข้อมูลโดยการ Restore ง่าย 

พรินต์เซิร์ฟเวอร์  Print  Server

หนึ่งเหตุผลที่จะต้องมี  Print Server  ก็คือ เพื่อแบ่งให้พรินเตอร์ราคาแพงบางรุ่นที่ออกแบบมาใช้สำหรับการทำงานมาก ๆ เช่น HP Laser 5000 พิมพ์ได้ถึง 10 – 24 แผ่นต่อนาที พรินเตอร์สำหรับประเภทนี้  ความสามารถในการทำงานที่จะสูง

แอพพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์  (Application  Server)

Application  Server  คือ เซิร์ฟเวอร์ที่รันโปรแกรมประยุกต์ได้ โดยการทำงานสอดคล้องกับไคลเอ็นต์  เช่น  Mail  Server  ( รัน  MS  Exchange  Server )  Proxy  Server  (รัน Proxy Server)  หรือ Web Server  (รัน Web Server Program เช่น Xitami , Apache’ )

 อินเตอร์เน็ตเซิร์ฟเวอร์ (Internet  Server)

             ปัจจุบันอินเตอร์เน็ตนั้น มีผลกระทบกับเครือข่ายในปัจจุบันเป็นอย่างมาก อินเตอร์เน็ตเป็นเครือข่ายที่มีขนาดใหญ่มากและมีผู้ใช้งานมากที่สุดในโลก เทคโนโลยีที่ทำให้อินเตอร์เน็ตเป็นที่นิยมก็คือ เว็บ และอีเมล เพราะทั้งสองแอพพลิเคชันทำให้ผู้ใช้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและสื่อสารกันได้ง่ายและมีรวดเร็ว

เว็บเซิร์ฟเวอร์  (Web  Server)  คือ  เซิร์ฟเวอร์ที่ให้บริการข้อมูลในรูปแบบ  HTML  (Hyper text  Markup Language)

เมลเซิร์ฟเวอร์  (Mail Server)  คือ เซิร์ฟเวอร์ที่ให้บริการรับ – ส่ง จัดเก็บ และจัดการเกี่ยวกับอีเมลของผู้ใช้ 

2. เวิร์กสเตชั่น (Workstation) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่ว ๆ ไปที่สามารถทำการประมวลผลข้อมูลต่าง ๆ ได้

3. ไคลเอนต์ (Client) เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีการเรียกใช้ข้อมูลจากเซิร์ฟเวอร์

4. เทอร์มินัล (Terminal) เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบไปด้วยจอภาพ แป้นพิมพ์ และอื่น ๆ เทอร์มินัลไม่สารถประมวลผลข้อมูลได้ด้วยตัวเองแต่ใช้การสื่อสารข้อมูลกับเซิร์ฟเวอร์เพื่อให้เซิร์ฟเวอร์ประมวลผลพร้อมทั้งแสดงผลที่จอเทอร์มินอล

รูปแบบการประมวลผลข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computing Architecture)

            การประมวลผลข้อมูลที่ส่วนกลาง (Centrallized Processing)

                        เป็นการประมวลผลข้อมูลที่เซิร์ฟเวอร์ เครื่องลูกข่ายคอมพิวเตอร์จะเป็นเทอร์มินัลไม่สามารถประมวลผลได้เอง การประมวลผลแบบนี้   เซิร์ฟเวอร์จะต้องเป็นเครื่องที่ประมวลผลได้ เซิร์ฟเวอร์ต้องเป็นเครื่องที่มีความเร็วสูง สามารถประมวลผลข้อมูลได้เป็นจำนวนมาก

            การประมวลผลข้อมูลแบบไคลเอนต์/เซิร์ฟเวอร์

                        เป็นรูปแบบหนึ่งของเครือข่ายแบบ server-based โดยจะมีคอมพิวเตอร์หลักเครื่องหนึ่งเป็น เซิร์ฟเวอร์ ซึ่งจะไม่ได้ทำหน้าที่ประมวลผลทั้งหมดให้เครื่องลูกข่าย หรือไคลเอนต์ (client) เซิร์ฟเวอร์ทำหน้าที่เสมือนเป็นที่เก็บข้อมูลระยะไกล (remote disk) และประมวลผลบางอย่างให้กับไคลเอนต์เท่านั้น เช่น ประมวลผลคำสั่งในการดึงข้อมูลจากเซิร์ฟเวอร์ฐานข้อมูล (database server) เป็นต้น

ชนิดของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

          เครือข่ายคอมพิวเตอร์ สามารถจำแนกตามระยะทางของการเชื่อมต่อระหว่างการสื่อสารได้เป็น   4ประเภทดังนี้

1.        แพน (PAN) หรือเครือข่ายส่วนบุคคล เป็นเครือข่ายสำหรับการแลกเปลี่ยนสารสนเทศและบริการตลอดจนการใช้งานอุปกรณ์ร่วมกัน

2. ระบบแวน (wide area networks : WAN) ระบบเครือข่ายบริเวณกว้างที่เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ที่อยู่ห่าง ไกลกันข้ามจังหวัดหรือประเทศ ดังนั้น จึงต้องใช้ระบบสื่อสารโทรคมนาคมที่มีประสิทธิภาพสูงในระดับประเทศ เช่น ขององค์การ โทรศัพท์แห่งประเทศไทย สำหรับตัวกลางอาจเป็นคู่สายโทรศัพท์ธรรมดา สายเช่าวงจรไมโครเวฟ เส้นใยแก้วนำแสง สายเคเบิล แบบโคแอกเชียล หรือใช้ระบบ ดาวเทียมก็ได้ โดยพื้นฐานแล้ว ระบบเครือข่ายบริเวณกว้างเป็นระบบเครือข่ายสื่อสาร ที่สามารถใช้ส่ง สัญญาณ เสียง ภาพ และข้อมูลข้ามอาณาบริเวณไกล ๆ ได้

2.        ระบบแมน (17etropolitan area network : MAN) ระบบเครือข่ายบริเวณมหานครเป็นระบบ ที่เชื่อม โยงคอมพิวเตอร์ซึ่ง อาจตั้งอยู่ห่างไกลกันในช่วง 5 ถึง 50 กิโลเมตร ปกติมักใช้สำหรับสื่อสารข้อมูล เสียง และภาพ ผ่านสาย โคแอกเชียลหรือเส้นใยแก้วนำแสง ผู้ใช้ระบบแมนมักเป็นบริษัทขนาดใหญ่ที่จำเป็น จะต้องติดต่อสื่อสารข้อมูลผ่าน ระบบ คอมพิวเตอร์ด้วยความเร็วสูงมาก โดยที่การสื่อสารนั้นจำกัดภายในบริเวณเมือง หรือมหานคร

4. ระบบแลน (local area networks : LAN) เป็นระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณที่เชื่อมโยง คอมพิวเตอร์ ที่ติดตั้งภายในตัวอาคารหลังเดียว หรือที่อยู่ในละแวกเดียวกัน การเชื่อมโยงมักใช้ตัวกลางสื่อสารของตัวเอง เป็นระบบที่เจ้าของ ควบคุมการปฏิบัติงานได้อย่างสมบูรณ์แบบด้วย

ในระบบเครือข่ายทั้งสามระบบนี้ระบบ LAN ได้รับความนิยมใช้กันมากที่สุดทั้งในภาครัฐและเอกชนเพราะเทคโนโลยีระบบ LAN มีราคาไม่สูงมากอีกทั้ง คอมพิวเตอร์ที่ต่อกับระบบเครือข่ายนี้ก็เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีราคาถูก ละหน่วยงานต่าง ๆ มีใช้อยู่แล้วหลายเครื่อง การลงทุนซื้ออุปกรณ์สำหรับเครือข่าย LAN มาติดตั้งจึงกระทำได้ง่ายที่สำคัญคือระบบ LAN หลายระบบสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ ทั้งมินิคอมพิวเตอร์และระดับเมนเฟรมได้ แต่แท้ที่จริงแล้วระบบ LAN ก็คือ เครือข่ายขนาดเล็กใช้เชื่อมโยงเครื่องคอมพิวเตอร์ภายในบริเวณสำนักงานที่อยู่อาคารเดียวกันหรือบริเวณเดียวกันเท่านั้น