ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ความหมายของระบบเครือข่าย

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรือ คอมพิวเตอร์เน็ตเวิร์ก (computer network) คือ ระบบการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์จำนวนตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไป เพื่อสะดวกต่อการร่วมใช้ข้อมูล, โปรแกรม หรือเครื่องพิมพ์ และยังสามารถอำนวยความสะดวกในการติดต่อแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเครื่องได้ตลอดเวลา การที่ระบบเครือข่ายมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน เพราะมีการใช้งานคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลาย จึงเกิดความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นถึงกัน การโอนย้ายข้อมูลระหว่างกันในเครือข่าย ทำให้ระบบมีขีดความสามารถเพิ่มมากขึ้น การแบ่งการใช้ทรัพยากร เช่น หน่วยประมวลผล, หน่วยความจำ, หน่วยจัดเก็บข้อมูล,โปรแกรมคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีราคาแพงและไม่สามารถจัดหามาให้ทุกคนได้ เช่น เครื่องพิมพ์ เครื่องสแกนเนอร์ ทำให้ลดต้นทุนของระบบลงได้

ประเภทของระบบเครือข่าย

ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็น 4 ประเภทคือ
1. เครือข่ายท้องถิ่น (Local Area Network หรือ LAN) เป็นเครือข่ายระยะใกล้ ใช้กันอยู่ในบริเวณไม่กว้างนัก อาจอยู่ในองค์กรเดียวกัน หรืออาคารที่ใกล้กัน เช่น ภาพในสำนักงาน ภายในโรงเรียนหรือมหาวิทยาลัย ระบบเครือข่ายท้องถิ่นจะช่วยให้ติดต่อกันได้สะดวก ช่วยลดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ
2. เครือข่ายระดับเมือง (Metropolitan Area Network หรือ MAN) เป็นเครือข่ายขนาดกลาง ใช้ภายในเมือง หรือจังหวัดที่ใกล้เคียงกัน เช่น ระบบเคเบิลทีวีที่มีสมาชิกตามบ้านทั่วไปที่เราดูกันอยู่ทุกวันก็จัดเป็นระบบเครือข่ายแบบ MAN
3. เครือข่ายระดับประเทศ (Wide Area Network หรือ WAN) เป็นระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ ใช้ติดตั้งบริเวณกว้าง มีสถานนีหรือจุดเชื่อมต่อมากมาย มากกว่า 1 แสนจุด ใช้สื่อกลางหลายชนิด เช่น ระบบคลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ หรือดาวเทียม
4. เครือข่ายระหว่างประเทศ (International Network ) เป็นเครือข่ายที่ใช้ติดต่อระหว่างประเทศ โดยใช้สายเคเบิล หรือ ดาวเทียม

รูปร่างของเครื่องคอมพิวเตอร์

ในเรื่องนี้จะอธิบายถึงโครงสร้างของเครือข่ายทางคอมพิวเตอร์ เพื่อเป็นพื้นฐานก่อนที่จะอธิบายรายละเอียดต่าง ๆ ของเทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างเครือข่ายในเรื่องอื่นอีก ซึ่งระบบเครือข่ายในทางคอมพิวเตอร์นั้นก็คือ ระบบที่เกิดจากการนำเอาอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ พรินเตอร์ สแกนเนอร์ Hub/switch หรืออุปกรณ์อื่น ๆ มาเชื่อมต่อกัน โดยใช้สื่อ (transmission media) ต่าง ๆ เช่น สายเคเบิลชนิดต่าง ๆ ซึ่งอาจทำด้วยทองแดงหรือใยแก้วนำแสง หรืออาจเป็นสื่อแบบไร้สาย เช่น คลื่นวิทยุ อินฟาเรด หรือไมโครเวฟ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อติดต่อหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลกัน หรือเพื่อให้เกิดการใช้ทรัพยากรร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การแชร์พรินเตอร์หรือการแชร์ฮาร์ดดิสก์ เป็นต้น โครงสร้างของเครือข่ายหรือภาษาทางเทคนิคเรียกว่า “Topology” คือลักษณะการเชื่อต่อทางกายภาพระหว่างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ในระบบเครือข่าย ซึ่งหากจะแบ่งประเภทของโครงสร้างเครือข่ายกันจริง ๆ ตามหลักวิชาการที่ใช้กันมาตั้งแต่สมัยก่อน ๆ นั้น ก็สามารถแบ่งออกได้เป็น 5 แบบคือคลิกส่วนนี้เพื่อศึกษาเพิ่มเติม
1. แบบสตาร์ (Star Network)
2. แบบริง (Ring Network)
3. แบบบัส (Bus Network)
4. แบบผสม (Hybrid Network)
5. แบบเมซ (Mesh Network)
โครงสร้างแบบสตาร์ (Star Network)
ลักษณะการเชื่อมต่อของโครงสร้างแบบสตาร์จะคล้าย ๆ กับดาวกระจาย ดังรูปที่ได้แสดงไว้คือมีอุปกรณ์ประเภท Hub หรือ Switch เป็นศูนย์กลางการเชื่อมต่อแบบนี้มีประโยชน์คือ เวลาที่มีสายเส้นใดเส้นหนึ่งหลุดหรือเสียก็จะไม่มีผลต่อการทำงานของระบบโดยรวมแต่อย่างใด นอกจากนี้หากต้องการเพิ่มเครื่องคอมพิวเตอร์เข้าไปในเครือข่ายก็สามารถทำได้ทันทีโดยไม่ต้องหยุดการทำงานของเครือข่ายก่อน การต่อแบบสตาร์นี้เป็นแบบที่นิยมมากในปัจจุบัน เนื่องจากราคาอุปกรณ์ที่มาใช้เป็นศูนย์กลางอย่าง Hub หรือ Switch ลดลงมากในขณะที่ประสิทธิภาพหรือความเร็วเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนปัจจุบันได้ความเร็วถึงระดับของกิกาบิต (1,000 Mbps) แล้ว

รูปของโครงสร้างแบบสตาร์ (Star network)

โครงสร้างแบบแหวน (Ring Network)
โครงสร้างแบบนี้คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์จะถูกเชื่อมต่อเข้ากับสายเคเบิลเส้นเดียวเป็นวงแหวนดังรูปที่ได้แสดงไว้ การส่งข้อมูลจะใช้ทิศทางเดียวกันตลอดโดยผ่านเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ถัดกันไปเป็นทอด ๆ ถ้าแอดเดรสของมันไม่ตรงกับผู้รับตามที่เครื่องต้นระบุมา มันก็จะส่งผ่านไปยังเครื่องถัดไป จนกว่าจะถึงเครื่องปลายคือตรงกับใครเครื่องนั้นก็รับ ไม่ส่งต่อ โครงสร้างแบบนี้มีข้อเสียคล้าย ๆ กับแบบบัส คือเมื่อสายเคเบิลช่วงใดช่วงหนึ่งขาดจะทำให้ทั้งระบบใช้งานไม่ได้ อย่างไรก็ตามเครือข่ายแบบวงแหวนมักใช้สายเคเบิลที่มีวงแหวนสำรองที่สามารถส่งข้อมูลในทิศทางกลับกัน เพื่อเป็นเส้นทางสำรองในกรณีที่เครือข่ายมีปัญหา ซึ่งราคาแพงพอสมควร นอกจากนี้การเพิ่มเครื่องเข้าไปในเครือข่ายจะต้องปิดการทำงานของระบบก่อนเช่นเดียวกับแบบบัส เครือข่ายแบบนี้ปัจจุบันยังใช้กันอยู่ โดยเฉพาะในเครือข่ายของผลิตภัณฑ์ในตระกูล IBM ซึ่งโดยมากจะเป็นการเชื่อมต่อเครื่องเมนเฟรมหรือมินิคอมพิวเตอร์

รูปแบบโครงสร้างแบบริง (Ring Network)

โครงสร้างเครือข่ายแบบบัส (Bus Network)
คือลักษณะการเชื่อมต่อแบบอนุกรม โดยใช้สายเคเบิลเส้นยาวต่อเนื่องกันไปดังรูปที่ได้แสดงไว้ โครงสร้างแบบนี้มีจุดอ่อนคือเมื่อคอมพิวเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งมีปัญหากับสายเคเบิล ก็จะทำให้เครือข่ายรวนไปทั้งระบบ นอกจากนี้เมื่อมีการเพิ่มคอมพิวเตอร์เข้าไปในเครือข่าย อาจต้องหยุดการใช้งานของระบบเครือข่ายก่อน เพื่อตัดต่อสายเข้าเครื่องใหม่ ส่วนข้อดีคือโครงสร้างแบบบัสนี้ไม่ต้องมีอุปกรณ์อย่าง Hub หรือ Switch ใช้เพียงเส้นเดียวก็สามารถเชื่อมต่อเป็นเครือข่ายขนาดเล็กที่มีจำนวนเครื่องไม่มาก ปัจจุบันไม่ค่อยใช้กันแล้ว เนื่องจากไม่มีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ เพิ่มเติม ทำให้ความเร็วถูกจำกัดอยู่ที่ 10 Mbps และถูกทดแทนโดยการเชื่อมต่อแบบสตาร์

รูปแบบโครงสร้างเครือข่ายแบบบัส (Bus Network)

โครงสร้างเครือข่ายแบบผสม (Hybrid Network)
เป็นการเชื่อมต่อที่ผสนผสานเครือข่ายย่อยๆ หลายส่วนมารวมเข้าด้วยกัน เช่น นำเอาเครือข่ายระบบ Bus, ระบบ Ring และ ระบบ Star มาเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เหมาะสำหรับบางหน่วยงานที่มีเครือข่ายเก่าและใหม่ให้สามารถทำงานร่วมกันได้ ซึ่งระบบ Hybrid Network นี้จะมีโครงสร้างแบบ Hierarchical หรือ Tre ที่มีลำดับชั้นในการทำงาน

โครงสร้างเครือข่ายแบบผสม (Hybrid Network)

โครงสร้างเครือข่ายแบบเมซ (Mesh Network)
เป็น Topology ที่ถือว่าป้องกันการผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นกับระบบได้ดีที่สุด ทั้งนี้เนื่องจากเราเดินสาย Cable ไปเชื่อม ต่อกับ Station ทุก Station โดยเมื่อสายจาก Station ใดเกิดมีปัญหาขึ้นก็จะยังสามารถใช้สายอื่นที่เหลืออีกได้ ระบบนี้ยากต่อการ เดินสายและมีราคาแพงมาก จึงยังไม่เป็นที่นิยมมากนัก

โครงสร้างเครือข่ายแบบเมซ (Mesh Network )