การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

 การติดต่อสื่อสารเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นควบคู่มากับมนุษย์ เนื่องจากมนุษย์ต้องอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม โดยใช้ภาษาเป็นสื่อในการสื่อสารแลกเปลี่ยนข้อมูลซึ่งกันและกัน ซึ่งปัจจุบันการสื่อสารข้อมูลมีการพัฒนาเจริญก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น มีการส่งข้อมูลในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ โดยสามารถส่งผ่านข้อมูลได้ทุกประเภท ไม่ว่าจะเป็นตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์ ภาพนิ่ง ภาพเคลื่อนไหว และเสียงผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ซึ่งการเรียนรู้เกี่ยวกับการสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เป็นพื้นฐานสำคัญในการทำความเข้าใจเพื่อการพัฒนา และสามารถใช้เทคโนโลยีสำหรับการติดต่อสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3.1 พัฒนาการของการติดต่อสื่อสาร องค์ประกอบพื้นฐานของการสื่อสารข้อมูลได้แก่ ผู้ส่ง (sender)ผู้รับ (receiver) ข่าวสาร (message) ตัวกลาง (media) และโพรโทคอล (protocol) ซึ่งเป็นข้อตกลงร่วมกันในการสื่อสาร ตัวอย่างการสื่อสารข้อมูล เช่น การพูดคุยสื่อสารกันระหว่างผู้เรียนและผู้สอนในชีวิตประจ าวัน ผู้ส่งคือผู้สอน ผู้รับคือนักเรียน ข่าวสารคือสิ่งที่ ผู้สอนบรรยาย ตัวกลางคืออากาศหรืออาจเป็นกระดานด า ส าหรับโพรโทคอลคือ ภาษาที่ใช้ 

3.2เครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรือ คอมพิวเตอร์เน็ตเวิร์ก (อังกฤษ: computer network; ศัพท์บัญญัติว่า ข่ายงานคอมพิวเตอร์) คือเครือข่ายการสื่อสารโทรคมนาคมระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้ การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่างๆในเครือข่าย (โหนดเครือข่าย) จะใช้สื่อที่เป็นสายเคเบิลหรือสื่อไร้สาย เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่รู้จักกันดีคือ อินเทอร์เน็ต

การที่ระบบเครือข่ายมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน เพราะมีการใช้งานคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นถึงกัน เพื่อเพิ่มความสามารถของระบบให้สูงขึ้น และลดต้นทุนของระบบโดยรวมลง

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

อุปกรณ์เครือข่ายที่สร้างข้อมูล, ส่งมาตามเส้นทางและบรรจบข้อมูลจะเรียกว่าโหนดเครือข่าย. โหนดประกอบด้วยโฮสต์เช่นเซิร์ฟเวอร์, คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและฮาร์ดแวร์ของระบบเครือข่าย อุปกรณ์สองตัวจะกล่าวว่าเป็นเครือข่ายได้ก็ต่อเมื่อกระบวนการในเครื่องหนึ่งสามารถที่จะแลกเปลี่ยนข้อมูลกับกระบวนการในอีกอุปกรณ์หนึ่งได้

เครือข่ายจะสนับสนุนแอปพลิเคชันเช่นการเข้าถึงเวิลด์ไวด์เว็บ, การใช้งานร่วมกันของแอปพลิเคชัน, การใช้เซิร์ฟเวอร์สำหรับเก็บข้อมูลร่วมกัน, การใช้เครื่องพิมพ์และเครื่องแฟ็กซ์ร่วมกันและการใช้อีเมลและโปรแกรมส่งข้อความโต้ตอบแบบทันทีร่วมกัน

3.3 ชนิดเครือข่ายคอมพิวเตอร์ละเทคโนโลยี  ชนิดเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบ่งตามขนาดบริเวณพื้นที่บริการ 1) เครือข่ายส่วนบุคคล เครือข่ายส่วนบุคคลหรือแพน (Personal Area Network: PAN) เป็นการเชื่อมโยงอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ขนาดเล็กที่ใช้งาน แพนที่ใช้ในปัจจุบันคือแพนไร้สาย (Wireless PAN:WPAN) มีการใช้งานอย่างแพร่หลายซึ่ง การเชื่อมต่อแบบนี้จะใช้ในระยะไม่เกิน 10 เมตร เช่น ใช้เทคโนโลยีบูลทูท (Bluetooth technology) เชื่อมต่อ โทรศัพท์เคลื่อนที่เข้ากับหูฟังและไมโครโฟนไร้สาย ใช้คลื่นวิทยุเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์กับเมาส์หรือคีย์บอร์ด แบบไร้สาย ใช้อินฟราเรดหรือบูลทูทเชื่อมต่อพีดีเอกับเครื่องพิมพ์เข้าด้วยกัน รูปที่3.5 แสดงตัวอย่างการเชื่อมต่อ แพนไร้สาย รูปที่3.5แพน 2) เครือข่ายเฉพาะที่ เครือข่ายเฉพาะที่หรือแลน (Local Area Network: LAN) เป็นการเชื่องโยงคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ ต่างๆ ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงกันหรือพื้นที่เดียวกันเช่น ภายในบ้าน ภายในอาคาร หรือภายในองค์กรที่มีระยะทาง ไม่ไกลมากนัก แลนเป็นเครือข่ายที่แต่ละองค์กรดูแลและบริหารจัดการด้วยตนเอง ขอบเขตของแลนมีตั้งแต่ เครือข่ายขนาดเล็กที่เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ภายในห้องเดียวกันไปจนถึงเครือข่ายขนาดปานกลางที่เชื่อมโยง คอมพิวเตอร์ระหว่างห้องหรือระหว่างอาคาร เช่น ระบบเครือข่ายภายในโรงเรียนหรือบริษัท รูปที่3.6แสดง ตัวอย่างแลน รูปที่3.6 แลน เทคโนโลยีแลนที่นิยมในปัจจุบัน เช่น อีเทอร์เน็ต ซึ่งมีความสามารถในการรองรับการสื่อสารด้วยความเร็ว สูงมากโดยทั่วไปมีความเร็วตั้งแต่ 10 เมกะบิตต่อวินาทีขึ้นไป และมีความผิดพลาดในการสื่อสารต่่า ท่าให้สามารถ รับส่งข้อมูลปริมาณมาก แลนมีความส่าคัใในการเชื่อมโยงระบบคอมพิวเตอร์ในองค์กร และมีแนวโน้มที่จะท่าให้ ทรัพยากรและการประมวลผลในองค์กรเชื่อมโยงเป็นระบบเดียวกัน นอกจากแลนแบบที่ต้องใช้สายน่าสัใใาณแล้ว ปัจจุบันแลนแบบไร้สาย (Wireless LAN: WLAN ) ได้รับความนิยมในการใช้งานมากขึ้น เนื่องจากความสะดวกในการจัดวางระบบที่ไม่ต้องอาศัยสายน่าสัใใาณ ท่า ให้เหมาะสมกับการใช้งานในอาคารที่การเดินสายสัใใาณท่าได้ยากหือไม่สามารถเดินสายสัใใาณได้ เช่น การน่า เทคโนโลยีไวไฟ (WiFi technology) ไปใช้ในอาคารเก่าที่ได้รับการอนุรักษ์ ซึ่งใช้แลนไร้สายจะสะดวกมากกว่า แลนไร้สายที่ใช้ในปัจจุบัน เช่น ไวไฟซึ่งรองรับความเร็วในการสื่อสารได้สูงกว่า 10 เมกะบิตต่อวินาที และครอบ คลุมบริเวณภายในรัศมี 100 เมตรในอาคาร หรือรัศมี 500 เมตรภายนอกอาคารขึ้นอยู่กับความแรงของสัใใาณและ สิ่งกีดขวางรูปที่ 3.7 แสดงตัวอย่างแลนไร้สาย รูปที่ 3.7 ตัวอย่างแลนไร้สาย 3) เครือข่ายนครหลวง เครือข่ายนครหลวงหรือแมน (Metropolitan Area Network:MAN) เป็นการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์หรือ แลนหลายเครือข่าย ที่ตั้งอยู่ในบริเวณไม่ไกลกันนักหรือภายในอาณาเขตของเมืองเดียวกันเข้าด้วยกัน เช่น แลนของ หน่วยงานเดียวกันที่ตั้งอยู่ในบริเวณต่างๆ ของเมือง แมนอาจสร้างขึ้นจากเครือข่ายเฉพาะขององค์กรเอง หรือใช้ บริการสายวงจรสื่อสารที่เช่าจากผู้ให้บริการสัใใาณสื่อสารก็ได้ โดยที่เทคโนโลยีที่ใช้ในแมนอาจใช้สายน่า สัใใาณ เช่น ไฟเบอร์ออปติก หรือแบบไร้สาย เช่น การใช้คลื่นไมโครเวฟ ในปัจจุบันมีการใช้เทคโนโลยีไวแมกซ์ (Wimax)ในแมน ตัวอย่างของแมน เช่น การเชื่อมโยงแลนระหว่างหลายๆ วิทยาเขตของสถานศึกษาที่อยู่ใกล้เคียง กันเข้าด้วยกัน รูปที่3.8 แสดงตัวอย่างแมน รูปที่3.8 แมน 4) เครือข่ายบริเวณกว้าง เครือข่ายบริเวณกว้างหรือแวน (Wide Area Network:WAN) เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมโยงระบบ คอมพิวเตอร์ในระยะห่างไกล เช่น เชื่อมโยงระหว่างจังหวัด ระหว่างประเทศ หรือระหว่างทวีป การสร้างแวนจึง ต้องพึ่งพาระบบบริการเครือข่ายสาธารณะ เช่น วงจรเช่าจากผู้ให้บริการสัใใาณสื่อสารข้ามทวีป วงจรสื่อสารผ่าน ดาวเทียม แวนจึงเป็นเครือข่ายที่ใช้กับองค์กรที่มีสาขาห่างไกลและต้องการเชื่อมสาขาเหล่านั้นเข้าด้วยกัน เช่น ธนาคารที่มีสาขาทั่วประเทศใช้งานแวนเชื่อมโยงบริการต่างๆ ระหว่างสาขา เทคโนโลยีที่ใช้กับแวนมีความหลากหลายทั้งแบบไร้สายและแบบใช้สายน่าสัใใาณ เช่น มีการเชื่อมโยง การสื่อสารระหว่างประเทศด้วยช่องสัใใาณดาวเทียม คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ สายเคเบิลทั้งที่วางไปตามถนน และวางใต้ท้องทะเล เทคโนโลยีแวนได้รับการพัฒนาไปมาก เพื่อให้ทันกับความต้องการที่เพิ่มมากขึ้นอย่างรวดเร็ว อินเทอร์เน็ตเป็นเครือข่ายที่เชื่อมโยงกันทั่วโลกและเป็นตัวอย่างของแวนที่เกิดจากการเชื่อมโยงและหลายเครือข่าย

3.4 ตัวกลางของการสื่อสารในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ตัวกลางของการสื่อสารในเครือข่ายคอมพิวเตอร์จะเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายเข้าด้วยกัน โดยท า หน้าที่เป็นอุปกรณ์ที่ให้ข้อมูลเดินทางผ่านจากผู้ส่งไปสู่ผู้รับ ตัวกลางที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลมีหลายประเภท แต่ละ ประเภทมีความแตกต่างกันในด้านของปริมาณข้อมูลที่ผ่านไปได้ในช่วงเวลาขณะใดขณะหนึ่ง การวัดปริมาณหรือ ความจุในการน าข้อมูลที่ที่เรียกว่าแบนด์วิดธ์(bandwidth) มีหน่วยเป็นบิตต่อวินาที (bit per second) ตัวกลางใน การสื่อสารมีทั้งแบบมีสายและไร้สาย 3.5 อุปกรณ์เครือข่ายคอมพิวเตอร์ การ์ด (lan) เครื่องพีซีจะเชื่อต่อกันเป็นระบบ LAN ขึ้นมานั้น แต่ละเครื่องต้องติดตั้งการ์ด LAN เครื่องรุ่นใหม่ๆอาจจะมีการ์ด LAN ฝังตัวอยู่ในบอร์ดให้แล้ว (Lan Onboard) หรือในโน๊ตบุ๊คใหม่ๆก็มักจะมีพอร์ต LAN มาให้แล้ว โดยส่วนใหญ่จะมีความเร็ว 1000หรือ100 เมกกะบิต (ถ้าเป็นรุ่นเก่าจะมีความเร็วเพียง 10 เมกกะบิตต่อวินาทีเท่านั้น) เรียกว่าเป็น Fast Ethernet และบางแบบก็อาจใช้ได้ทั้ง 2 ความเร็วโดยสามารถปรับแบบอัตโนมัติแล้วแต่จะไปเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ Hub หรือ Switch แบบใดการ์ด LAN รุ่นใหม่จะมีคุณสมบัติ Plug&Play หรือ PnP มักเสียบเข้ากับสล๊อตแบบ PCI (การ์ดรุ่นเก่าจะใช้กับสล๊อตแบบ ISA ซึ่งไม่ค่อยพบแล้ว จึงไม่ขอกล่าวถึง) โดยมีช่องด้านหลังเครื่องให้เสียบสายได้ ฮับ(hub) เป็นอุปกรณ์ที่รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายๆ สถานี เข้าด้วยกัน ฮับเปรียบเสมือนเป็นบัสที่รวมอยู่ที่จุดเดียวกัน ฮับที่ใช้งานอยู่ภายใต้มาตรฐานการรับส่งแบบอีเทอร์เน็ต หรือ IEEE802.3 ข้อมูลที่รับส่งผ่านฮับจากเครื่องหนึ่งจะกระจายไปยังทุกสถานีที่ต่ออยู่บนฮับนั้น ดังนั้น ทุกสถานีจะรับสัญญาณข้อมูลที่กระจายมาได้ทั้งหมด แต่จะเลือกคัดลอกเฉพาะข้อมูลที่ส่งมาถึงตนเท่านั้น การตรวจสอบข้อมูลจึงต้องดูที่แอดเดรส(address)ที่กำกับมาในกลุ่มของข้อมูลหรือแพ็กเก็ต  สวิตซ์(switch) เป็นอุปกรณ์รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่งหลายสถานีเช่นเดียวกับฮับ แต่มีข้อแตกต่างจากฮับ กล่าวคือ การรับส่งข้อมูลจากสถานี (อุปกรณ์) ตัวหนึ่ง จะไม่กระจายไปยังทุกสถานี (อุปกรณ์) เหมือนฮับ ทั้งนี้เพราะสวิตช์จะรับกลุ่มข้อมูล(แพ็กเก็ต) มาตรวจสอบก่อน แล้วดูว่ามา แอดเดรสของสถานีปลายทางไปที่ใด สวิตช์จะนำแพ็กเก็ตหรือกลุ่มข้อมูลนั้นส่งต่อไปยังสถานี (อุปกรณ์) เป้าหมายให้อย่างอัตโนมัติ สวิตช์จะลดปัญหาการชนกันของข้อมูลเพราะไม่ต้องกระจายข้อมูลไปทุกสถานี และยังมีข้อดีในเรื่องการป้องกันการดักจับข้อมูลที่กระจายไปในเครือข่าย เราเตอร์ (router) ในการเชื่อมโยงเครือข่ายหลายๆ เครือข่ายเข้าด้วยกัน หรือเชื่อมโยงอุปกรณ์หลายอย่างเข้าด้วยกัน ดังนั้นจึงมีเส้นทางการเข้าออกของข้อมูลได้หลายเส้นทาง และแต่ละเส้นทางอาจใช้เทคโนโลยีเครือข่ายที่ต่างกัน อุปกรณ์จัดเส้นทางจะหาเส้นทางที่เหมาะสมให้การที่อุปกรณ์จัดหาเส้นทางเลือกเส้นทางได้ถูกต้องเพราะแต่ละสถานีภายในเครือข่ายมีแอดเดรสกำกับ อุปกรณ์จัดเส้นทางต้องรับรู้ตำแหน่งและสามารถนำข้อมูลออกทางเส้นทางได้ถูกต้องตามตำแหน่งแอดเดรสที่กำกับอยู่ในเส้นทางนั้น รวมทั้งการจัดรูปแบบและนำเสนอข้อมูล โดยกำหนด สาย UTP (Unshield Twisted Pair) สายที่ใช้กับ LAN เรียกว่าสาย UTP (Unshield Twisted Pair) ซึ่งใช้หัวต่อแบบ RJ-45 ซึ่งมีทั้งหมด 8 ขา สายแบบนี้ที่เข้าหัวไว้แล้วจะหาซื้อได้ตามร้านขายอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทั่วไป หรือจะซื้อแบบเป็นม้วนมาตัดเข้าหัวเองก็ได้ แต่ต้องมีเครื่องมือหรือคีมเข้าหัว RJ-45 โดยเฉพาะ มีข้อจำกัดคือ จะต้องยาวไม่เกิน 100 เมตร จากเครื่องไปยัง Switch และแบ่งได้เป็น 2 ประเภทตามลักษณะการใช้งาน คือ • สายตรง (Straight-through Cable) คือสายปกติที่ใช้เชื่อมระหว่างการ์ด LAN และ Hub / Switch  • สายไขว้ (Crossover Cable) ใช้ต่อการ์ด LAN บนคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องหรือพอร์ตของ Hub หรือ Switch 2 ตัวโดยตรง เพื่อเพิ่มขยายพอร์ต ซึ่งวิธีการเข้าหัวจะต่างจากปกติ 3.6 ประโยชน์เครือข่ายคอมพิวเตอร์              เครือข่ายที่ทำงานรวมกันเป็นกลุ่มงาน เรียกว่า  Workgroup  เมื่อเชื่อมโยงหลาย ๆ กลุ่มงานเข้าด้วยกันจะเป็นเครือข่ายขององค์กร  จะเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่   สามารถประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวางโดยเครือข่ายคอมพิวเตอร์จะเกิดการเชื่อมโยงอุปกรณ์ต่าง ๆ เข้าด้วยกันและสื่อสารถึงกันได้  เช่น          1.  การใช้ฐานข้อมูลร่วมกัน   เครือข่ายที่ให้บริการเก็บข่าวสาร  ตัวเลขหรือข้อมูลใช้งานจะใช้ฐานข้อมูลเดียวกันได้  เช่น  ราคาสินค้า  บัญชีสินค้า  ฯลฯ          2.  การแบ่งปันทรัพยากรในเครือข่าย  อุปกรณ์ต่าง ๆ ใช้ร่วมกันได้  เช่น  การพิมพ์เอกสารจะใช้เครื่องพิมพ์เครื่องเดียวกับคอมพิวเตอร์เครือข่ายหลายเครื่องก็ได้ เป็นต้น           3.  การติดต่อสื่อสารระหว่างกันบนเครือข่าย  เมื่อมีการเชื่อมโยงสถานีงานเข้าด้วยกันก็จะสามารถโอนย้ายข้อมูลระหว่างกันได้  การดำเนินการต่าง ๆ ควรเป็นไปตามกฎเกณฑ์ที่ฝ่ายบริหารเครือข่ายขององค์กรได้กำหนดไว้           4.  สำนักงานอัตโนมัติ  แนวคิดคือต้องการลดการใช้กระดาษ  หันมาใช้ระบบการทำงานด้วยคอมพิวเตอร์ที่แลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้ทันที  โดยการใช้สัญญาณอิเลคทรอนิกส์แทน  จะทำให้การทำงานคล่องตัวและรวดเร็ว               การใช้งานเครือข่ายยังมีการประยุกต์ได้หลายอย่างตั้งแต่ การโอนย้ายแฟ้มข้อมูลระหว่างกัน  การทำงานเป็นกลุ่ม  การใช้ทรัพยากรร่วมกัน  การนัดหมายการส่งงาน  แม้แต่ในห้องเรียนก็ใช้เครือข่ายเพื่อการเรียนการสอน  ใช้เป็นแหล่งเรียนรู้ให้เรียกค้นข้อมูลเป็นต้น