หน่วยการเรียนรู้ที่ 2 การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1.ความหมายและพัฒนาการของการสื่อสารข้อมูล

1.1 ความหมายของการสื่อสารข้อมูล

การสื่อสารข้อมูล (data communication) หมายถึง กระบวนการถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนข้อมูลในรูปตัวเลขฐานสอง (เลข 0 และ 1)ที่เกิดจากอุปกรณ์หรือเครื่องมือคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไปเป็นตัวกลางในการส่งข้อมูล

1.2 พัฒนาการของการสื่อสารข้อมูลที่สำคัญ

พ.ศ.2380 โทรเลข (telegram) เป็นอุปกรณ์สื่อสารข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์แบบแรกประดิษฐ์ขึ้นที่ประเทศอังกฤษ ซึ่งใช้อุปกรณ์ทางไฟฟ้าส่งข้อความจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการส่ง

พ.ศ. 2515 เลเซอร์ (laser) คิดค้นโดย ทีโอดอร์ ไมแมน (Theodore Maiman) ที่สถาบันวิจัย ฮิวจ์ (Hughes Research Laboratories) เป็นลำแสงขนานที่มีความเข้มสูง และมีความยาวคลื่นที่ตายตัว ซึ่งในช่วงแรกของการวิจัยมีแนวโน้มเพื่อนำไปใช้ในทางการทหาร

พ.ศ.2526 อีเมล์ (e-mail) มีการทดลองส่งครั้งแรกในเครือข่ายโดยเรย์ ทอมลินสัน (Ray Tomlinson)

พ.ศ.2533 พีซี (personal Computer : PC) คิดค้นขึ้นเพื่อให้ผู้ใช้งานทั่วไป สามารถใช้คอมพิวเตอร์ได้อย่างสะดวกสบาย

พ.ศ.2535 อินเทอร์เน็ต (Internet)เครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่โยงใยกันทั่วโลก โดยเครือข่ายดังกล่าวจะต้องมีมาตรฐาน การรับส่งข้อมูลระหว่างกันเป็นแบบเดียวกัน แม้คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมภายในเครือข่ายดังกล่าวอาจจะต่างชนิดหรือต่างขนาดกันก็สามารถสื่อสารกันได้สะดวกสบาย

พ.ศ.2543 ระบบสื่อสารแบบไร้สาย (Wireless technology) ระบบสื่อสารแบบไร้สายเริ่มเข้ามามีส่วนแบ่ง

ทางการตลาดมากขึ้น

2.เครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (computer network) เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงเข้าด้วยกัน เพื่อให้สามารถใช้ข้อมูลร่วมกันได้ เครือข่ายคอมพิวเตอร์แบ่งออกตามสภาพการเชื่อมโยงได้เป็น 4 ชนิด ดังนี้

1) เครือข่ายส่วนบุคคล หรือแพน (Personal Area Network : PAN)เป็นเครือข่ายที่ใช้ส่วนบุคคล เช่น การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับโทรศัพท์มือถือ

2)เครือข่ายเฉพาะที่ หรือแลน (Local Area Network: LAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ที่อยู่ในพื้นที่เดียวกันหรือใกล้เคียงกัน เช่น ภายในบ้าน ภายในสำนักงาน และภายในอาคาร เป็นต้น

3) เครือข่ายนครหลวง หรือแมน (Metropolitan Area Network : MAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้เชื่อมโยงแลนที่อยู่ห่างไกลออกไป เช่น การเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างสำนักงานที่อาจอยู่คนละอาคารและมีระยะทางไกลกัน

4) เครือข่ายวงกว้าง หรือแวน (Wide Area Network: WAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการเชื่อมโยงกับเครือข่ายอื่นที่อยู่ไกลกันมาก เช่น เครือข่ายระหว่างจังหวัด หรือระหว่างภาครวมไปถึงเครือข่ายระหว่างประเทศ

3. โพรโทคอลและอุปกรณ์สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

3.1 โพรโทคอล

โพรโทคอล (protocol) คือ ข้อตกลงอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับวิธีที่คอมพิวเตอร์จะจัดรูปแบบและตอบรับข้อมูลระหว่างการสื่อสาร ซึ่งโพรโทคอลจะมีหลายมาตรฐาน โดยปัจจุบันมีหลายประเภท ตัวอย่างเช่น

1) โพโทคอลเอชทีทีพี (Hyper Text Transfer Protocol : HTTP) เป็นโพรโทคอลหลักในการใช้งานเวิลด์ไวด์เว็บ โดยมีจุดประสงค์เพื่อเป็นช่องทางสำหรับเผยแพร่และแลกเปลี่ยนภาษา เอชทีเอ็มแอล

2) โพรโทคอลทีซีพีฝไอพี (Transfer Control Protocol/Internet Protocol :TCP/IP) เป็นโพรโทคอลที่ใช้ในการสื่อสารในระบบอินเทอร์เน็ต โดยมีการระบุผู้รับ ผู้ส่งในเครือข่าย

3) บลูทูธ (bluetooth) เป็นโพรโทคอลที่ใช้คลื่นวิทยุความถี่ 2.4 GHz ในการรับส่งข้อมูล คล้ายกับระบบแลนไร้สาย เพื่อให้ผู้ใช้งานคอมพิวเตอร์สามารถติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วงไร้สาย เช่น เครื่องพิมพ์ เมาส์ คีย์บอร์ด โทรศัพท์เคลื่อนที่ หูฟัง เป็นต้น

3.2 อุปกรณ์สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1) เครื่องทวนสัญญาณ (repeater) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับสัญญาณดิจิทัล แล้วส่งต่อออกไปยังอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ประโยชน์ของเครื่องทวนสัญญาณจะทำให้สามารถส่งสัญญาณไปได้ไกลขึ้น โดยสัญญาณไม่สูญหาย

2) ฮับ (hub) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รวมสัญญาณที่มาจากอุปกรณ์รับส่ง หรือเครื่องคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่องเข้าด้วยกัน สัญญาณที่ส่งมาจากฮับจะกระจายไปยังทุกเครื่องที่ต่ออยู่กับฮับ ซึ่งแต่ละเครื่องจะเลือกรับเฉพาะข้อมูลที่ส่งมาถึงตนเองเท่านั้น

3) บริดจ์ (bridge) ใช้ในการเชื่อมต่อเครือข่ายหลายเครือข่ายเข้าด้วยกัน โดยจะต้องเป็นเครือข่ายที่ใช้โพรโทคอลเดียวกัน สามารถกรองข้อมูลที่ส่งต่อได้ โดยการตรวจสอบว่า ข้อมูลที่ส่งนั้นปลายทางอยู่ที่ใด หากเครื่องปลายทางอยู่ภายในเครือข่ายเดียวกันกับเครื่องส่ง ก็จะส่งข้อมูลนั้นไปในเครือข่ายเดียวกันเท่านั้น ไม่ส่งไปยังเครือข่ายอื่น

4) อุปกรณ์จัดหาเส้นทาง (router) สามารถกรองข้อมูลได้เหมือนกับบริดจ์ แต่จะมีความสามารถมากกว่า โดยจะหาเส้นทางในการส่งกลุ่มข้อมูล (data packet) ไปยังเครื่องปลายทางในระยะทางที่สั้นที่สุดได้

5) สวิตซ์ (switch) นำความสามารถของฮับกับบริดจ์มารวมกัน เพราะสวิตซ์จะทำหน้าที่รับกลุ่มข้อมูลมาตรวจสอบก่อนว่าเป็นของคอมพิวเตอร์เครื่องใด แล้วนำข้อมูลนั้นส่งต่อไปยังคอมพิวเตอร์เป้าหมาย ซึ่งช่วยลดปัญหาการชนกันหรือความคับคั่งของข้อมูล

6) เกตเวย์ (gateway) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อเครือข่ายต่างๆ เข้าด้วยกันไม่ว่าเครือข่ายนั้นจะใช้โพรโทคอลตัวใดก็ตาม เนื่องจากเกตเวย์สามารถแปลงรูปแบบแพ็คเก็ตของโพรโทคอลหนึ่งไปเป็นรูปแบบของอีกโพรโทคอลหนึ่งได้ เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานในเครือข่าย

4.เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

4.1 เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลแบบมีสาย

แบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้

1) สายตีเกลียวคู่ ใช้สำหรับการส่งข้อมูลแบบดิจิทัล สามารถส่งได้ถึง 100 เมกะบิตต่อวินาที ในระยะทางไม่เกินร้อยเมตร

2) สายโคแอกซ์ นิยมใช้เป็นช่องสื่อสารสัญญาณเชื่อมโยงผ่านใต้ทะเลและใต้ดิน มี 2 ชนิด คือ 50 โอห์ม ซึ่งใช้ส่งข้อมูลสัญญาณดิจิทัล และชนิด75 โอห์ม ซึ่งใช้ส่งข้อมูลสัญญาณแอนาล็อก

3) สายใยแก้วนำแสง สามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราความหนาแน่นของสัญญาณข้อมูลที่สูงมาก และไม่มีการก่อกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ข้อเสียคือไม่สามารถใช้สายสัญญาณเดินตามมุมตึกได้ เพราะจะทำให้เส้นใยหัก

4.2 เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลแบบไร้สาย

สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ชนิด ดังนี้

1) อินฟราเรด (Intrared) เป็นลักษณะของคลื่นที่ใช้ในการส่งข้อมูลระยะใกล้ๆ เช่น การส่งสัญญาณจากรีโมตคอนโทรลไปยังโทรทัศน์ การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์สองเครื่องโดยผ่านพอร์ตไออาร์ดีเอ เป็นต้น

2) คลื่นวิทยุ (radio frequency) ใช้ส่งสัญญาณไปในอากาศ โดยมีตัวกระจายสัญญาณส่งไปยังตัวรับสัญญาณ เช่น การสื่อสารในระบบวิทยุเอฟเอ็ม (FM) เอเอ็ม (AM) การสื่อสารโดยใช้ระบบไร้สาย และบลูทูท

3) ไมโครเวฟ จะใช้การส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลที่ต้องการส่ง และต้องมีสถานีที่ทำหน้าที่ส่งและรับข้อมูล เหมาะกับการส่งข้อมูลในพื้นที่ห่างไกล และทุรกันดาร

4) ดาวเทียม (satellite) เป็นสถานีรับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนดาดฟ้า ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลียงข้อจำกัดของสถานีรับ – ส่งไมโครเวฟบนผิวโลก

5.ประโยชน์ของการสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1. ความสะดวกในการจัดเก็บข้อมูล การจัดเก็บข้อมูลซึ่งอยู่ในรูปของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์สามารถจัดเก็บไว้ในแผ่นบันทึก ที่มีความหนาแน่นสูงได้

2. ความถูกต้องของข้อมูล โดยปกติมีการส่งข้อมูลด้วยสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งด้วยระบบดิจิทัล

3. ความเร็วของการทำงาน สัญญาณทางไฟฟ้าจะเดินทางด้วยความเร็วเท่าความเร็วแสงทำให้การใช้คอมพิวเตอร์ส่งข้อมูลจากซีกโลกหนึ่งไปยังอีกซีกโลกหนึ่ง

4. ประหยัดต้นทุนในการสื่อสารข้อมูล การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กันเป็นเครือข่าย เพื่อส่งหรือสำเนาข้อมูลไม่สูงนัก เมื่อเทียบกับการจัดส่งแบบวิธีอื่น

5. สามารถเก็บข้อมูลเป็นศูนย์กลาง สามารถมีข้อมูลเพียงชุดเดียวในระบบเครือข่ายซึ่งถือเป็นข้อมูลส่วนกลาง โดยในแต่ละแผนกในบริษัทสามารถดึงไปใช้ได้จากที่เดียวกัน

6. การใช้ทรัพยากรธรรมชาติ ในระบบเครือข่ายนั้น จะทำให้สามารถใช้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ร่วมกันได้ โดยที่อุปกรณ์ตัวนั้น อาจต่ออยู่กับเครื่องใดเครื่องหนึ่งในเครือข่าย

7. การทำงานแบบกลุ่ม สามารถใช้ระบบเครือข่ายในการทำงานในแผนกหรือกลุ่มงานเดียวกันได้เป็นอย่างดี