บทที่ 2 การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายของคอมพิวเตอร์

ตัวชี้วัด

# อธิบายหลัการเบื้องต้นของการสื่อสารข้อมูล และเครือข่ายคอมพิวเตอร์(ง 3.1 ม.2/1)

สาระการเรียนรู้แกนกลาง

# การสื่อสารข้อมูล คือ การแลกเปลี่ยนข้อมูล ข่าวสารจากผู้ส่งผ่านสื่อกลางไปยังผู้รับ

# พัฒนาการของการสื่อสารข้อมูล

# อุปกรณ์สื่อสารสำหรับเชื่อมโยงเครือข่ายคอมพิวเตอร์

# เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลภายในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

# ประโยชน์ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1.ความหมายและพัฒนาการของการสื่อสารข้อมูล

                       ความหมายของการสื่อสารข้อมูล เกิดจากคำสองคำ คือ การสื่อสาร (Communication) ซึ่งหมายถึง การส่งเนื้อหาจากฝ่ายหนึ่งไปยังอีกฝ่ายหนึ่ง และคำว่าข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อเท็จจริงหรือสิ่งที่ถือหรือยอมรับว่าเป็นข้อเท็จจริงสำหรับใช้เป็นหลักอนุมานหาความจริงหรือการคำนวณ [17] ซึ่งในที่นี้เราจะหมายถึงข้อมูลที่เกิดขึ้นจากเครื่องคอมพิวเตอร์ในรูปตัวเลข 0 หรือ 1 ต่อเนื่องกันไป ซึ่งเป็นค่าที่เครื่องคอมพิวเตอร์เข้าใจ นั่นคือ การสื่อสารข้อมูล หมายถึง การส่งเนื้อหาที่อยู่ในรูปตัวเลขฐานสองที่เกิดจากอุปกรณ์หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไป โดยมีจุดประสงค์เพื่อต้องการติดต่อ แลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสาร ตลอดจนแบ่งปันการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด  อ่านเพิ่มเติม

พัฒนาการของการสื่อสารข้อมูล

2380   โทรเลข (telegram)   เป็นอุปกรณ์สื่อสารข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์แบบแรก ประดิษฐ์ขึ้นที่ประเทศอังกฤษ ซึ่งใช้อุปกรณ์ทางไฟฟ้าส่งข้อความจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการส่งข่าวสาร

2453   เครื่องโทรพิมพ์ (teleprinter)   เป็นอุปกรณ์สื่อสารข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์แบบเดียวกับโทรเลข แต่สามารถพิมพ์ข้อความที่ได้รับลงกระดาษได้โดยอัตโนมัติ ซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปชื่อ เทเล็กซ์(TELEX) ส่วนใหญ่ในอเมริกาเรียกว่า TWX

2487     มาร์ค 1 คอมพิวเตอร์   (Mark I- Computer)   เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลก สร้างโดยมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ประเทศสหรัฐอเมริกา ใช้หลอดสุญญากาศ ซึ่งใช้กำลังไฟฟ้าสูง จึงมีปัญหาเรื่องความร้อนและไส้หลอดขาดบ่อย

2503    ดาวเทียมสื่อสารดวงแรกของสหรัฐอเมริกา (first U.S.satellite)   ชื่อว่า เอคโค 1 (Echo 1) ถูกสร้างขึ้นเพื่อการทดสอบระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมเท่านั้น ซึ่งดาวเทียมเป็นโลหะมีรูปทรงกลม สามารถสะท้อนคลื่นไมโครเวฟที่ส่งมาจากจุดใดจุดหนึ่งบนพื้นโลกไปยังอีกจุดหนึ่งได้

2513    เลเซอร์ (laser)    คิดค้นโดย ทีโอดอร์ ไมแมน (Theodore Maiman) ที่สถาบันวิจัย ฮิวจ์ (Hughes Research Labaratories)เป็นลำแสงขนานที่มีความเข้มสูง และมีความยาวคลื่นที่ตายตัว ซึ่งในช่วงแรกของการวิจัยมีแนวโน้มเพื่อนำไปใช้ทางการทหาร

2514    อีเมล (e-mail)   มีการทดลองส่งครั้งแรกในเครือข่ายโดยเรย์ ทอมลินสัน(Ray Tomlinson)

2515อินเทอร์เน็ต (thernet)    บริษัท ซีร็อกซ์ (Xerox) ได้สร้างมาตรฐานสำหรับการสื่อสารข้อมูลบนเครือข่ายเฉพาะบริเวณ (LAN) ขึ้น ซึ่งปัจจุบันเป็นที่ยอมรับกันว่าเป็นเทคโนโลยีเครือข่ายที่เป็นมาตรฐานหลักของเทคโนโลยีสารสนเทศทั้งหมด

2519พีซี (personal computer:PC)

คิดค้นขึ้นเพื่อให้ผู้ใช้งานทั่วไป สามารถใช้คอมพิวเตอร์ได้อย่างสะดวกสบาย

2526   อินเทอร์เน็ต (Internet)    เครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่โยงใยกันทั่วโลก โดยเครือข่ายดังกล่าวจะต้องมีมาตรฐานการรับส่งข้อมูลระหว่างกันเป็นแบบเดียวกัน แม้คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมภายในเครือข่ายดังกล่าวอาจจะแตกต่างชนิดหรือต่างขนาดกันก็สามารถสื่อสารกันได้

2527เซลลูลาร์(cellular)    ระบบโทรศัพท์ไร้สายแบบเซลลูลาร์ได้เข้ามาแทนที่ระบบโทรศัพท์ไร้สายแบบใช้คลื่นวิทยุ

2533ปรับปรุงระบบอาร์พาเน็ต(ARPANET Reorganization)

เครือข่ายอาร์พาเน็ตถูกยกเลิกและถูกแทนที่ด้วยระบบเครือข่ายไร้สายระดับชาติ

2535เวิลด์ไวด์เว็บ (World Wild Web)   เป็นการบริการข้อมูลแบบไฮเปอร์เท็กซ์ (hypertext)ที่ประกอบไปด้วยเอกสารจำนวนมากที่มีการเชื่อมโยงกัน

2541โทรทัศน์แบบ HDTV   เป็นโทรทัศน์ที่มีความละเอียดสูง ให้ภาพคมชัดมากกว่าปกติ เริ่มจำหน่ายครั้งแรกในประเทศสหรัฐอเมริกา

2543ระบบสื่อสารแบบไร้สาย(wireless technology)   ระบบสื่อสารแบบไร้สายเริ่มเข้ามามีส่วนแบ่งทางการตลาดมากขึ้น

2545      ระบบสื่อสารแบบรอดแบนต์(broadband access)  บริการอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงที่ใช้เทคโนโลยีAsymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) นั่นคือ การสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงบนข่ายสายทองแดง หรือคู่สายโทรศัพท์

2.เครือข่ายคอมพิวเตอร์

    เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (computer network) เป็นการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงเข้าด้วยกันเพื่อให้สามารถใช้ข้อมูลทรัพยากรร่วมกันได้ เช่น สามารถใช้เครื่องพิมพ์ร่วมกัน สามารถใช้ฮาร์ดดิสก์ร่วมกัน แบ่งปันการใช้อุปกรณ์อื่นๆ ที่มีราคาแพงหรือไม่สามารถจัดหาให้ทุกคนได้ แม้กระทั่งสามารถใช้โปรแกรมร่วมกันได้เป็นการลดต้นทุนขององค์กรเครือข่ายคอมพิวเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทตามพื้นที่ที่ครอบคลุมการใช้งานของเครือข่าย ดังนี้

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

    2) เครือข่ายเฉพาะที่ หรือแลน (Local Area Network: LAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้ในการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ที่อยู่ในพื้นที่เดียวกันหรือใกล้เคียงกัน เช่น ภายในบ้าน ภายในสำนักงาน และภายในอาคาร สำหรับการใช้งานภายในบ้านนั้นอาจเรียกเครือข่ายประเภทนี้ว่า เครือข่ายที่พักอาศัย (home network) ซึ่งอาจใช้การเชื่อมต่อแบบใช้สายหรือไร้สาย

    3) เครือข่ายนครหลวง หรือแมน (Metropolitan Area Network : MAN) เป็นเครือข่ายที่ใช้เชื่อมโยงแลนที่อยู่ห่างไกลออกไป  เช่น  การเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างสำนักงานที่อาจอยู่คนละอาคารและมีระยะทางไกลกัน  การเชื่อมต่อเครือข่ายชนิดนี้อาจใช้สายไฟเบอร์ออพติก หรือบางครั้งอาจใช้ไมโครเวฟเชื่อมต่อ เครือข่ายแบบนี้ใช้ในสถานศึกษามีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าเครือข่ายแคมปัส (Campus Area Network: CAN)   

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

3.โพรโทคอลและอุปกรณ์สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

     การสื่อสารโยผ่านระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ จะต้องมีการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เครือข่ายชนิดต่างๆ กัน ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกันได้โดยตรง ดังนั้นจึงต้องมีการเปลี่ยนรูปแบบของข้อมูลที่ส่ง และกำหนดมาตรฐานทางด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อให้อุปกรณ์สามารถติดต่อสื่อสารกันได้

       3.1 โพรโทคอล    

              โพรโทคอล (protocol) คือข้อตกลงอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับวิธีที่คอมพิวเตอร์จะ จัดรูปแบบและตอบรับข้อมูลระหว่างการสื่อสาร ซึ่งโพรโทคอลจะมีหลายมาตรฐาน และในแต่ละโพรโทคอลจะมีข้อดีข้อเสียต่างกันไป  ซึ่งโพรโทคอลที่ใช้ในการสื่อสารในปัจจุบันมีหลายประเภท ดังตัวอย่างเช่น

           1)            โพรโทคอลเอชทีทีพี (Hyper Text Transfer Protocol : HTTP)

          2)            โพรโทคอลทีซีพี/ไอพี (Transfer Control Protocol / Internet Protocal  :  TCP/IP) 

         3)            โพรโทคอลเอสเอ็มทีพี (Simple Mail Transfer Protocol : SMTP) คือ

          4)            บลูทูท (bluetooth)

3.2 อุปกรณ์สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์

           การเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ให้กลายเป็นระบบเครือข่ายได้นั้น จะต้องอาศัยอุปกรณ์ สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (network device) ซึ่งทำหน้าที่รับและส่งข้อมูลโดยผ่านทางสื่อกลาง

ซึ่งอุปกรณ์สื่อสารในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ มีดังนี้

           1)            เครื่องทวนสัญญาณ (repeater)

          2)             ฮับ (hub)

          3)            บริดจ์ (bridge)

          4)            อุปกรณ์จัดหาเส้นทาง (router)

          5)            สวิตซ์ (switch)

          6)            เกตเวย์ (gateway)

4.เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

     เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์   สามารถแบ่งเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่ เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลแบบใช้สาย และเทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลแบบไร้สาย ดังนี้

1. เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลแบบใช้สาย   แบ่งออกตามชนิดของสายสื่อสารได้ 3 ชนิด ดังนี้

1.) สายตีเกลียวคู่     สายตีเกลียวคู่มี 2 ชนิด ดังนี้

1.2) สายเกลียวคู่แบบไม่ป้องกันสัญญาณรบกวนหรือชนิดไม่หุ้มฉนวน (Un-shielded Twisted Pair : UTP)

2.)สายโคแอกซ์ (coaxial cable)

3.)สายใยแก้วนำแสง (fiber optic cable)

2. เทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลแบบไร้สาย อาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสื่อกลางนำสัญญาณซึ่งสามารถแบ่งตามช่วงความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 4 ชนิด ดังนี้

1.             อินฟราเรด (Infrared)

2.              คลื่นวิทยุ (radio frequency)

3.             ไมโครเวฟ (microwave)

4.             ดาวเทียม (satellite)

5.ประโยชน์ของการสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์

ประโยชน์ของการสื่อสารข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์

1.ความสะดวกในการเก็บข้อมูลสามารถเก็บไว้ได้มากและปลอดภัยสามารถส่งข้อมูลได้ถึง200หน้า

2.ความถูกต้องของข้อมูลสามารถ จะมีการตรวจสอบข้อมูลก่อนถ้าเกิดความผิดพลาดจะมีการรับเเละเเก้ไขใหม่

3.ความเร็วของการทำงาน สัญญาณไฟฟ้าจะเร็วเท่าความเร็วแสงจึงทำให้การส่งข้อมูลจากซีกโลกหนึ่งไปยังอีกโลกหนึ่งเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว

4.ประหยัดต้นทุนในการสื่อสารข้อมูล การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เป็นเครือข่าย เพื่อส่งข้อมูลราคาต้นทุนจึงไม่สูงนัก เมื่อเทียบกับการส่งวิธีอื่น

5.สามารถเก็บข้อมูลเป็นศูนย์กลาง สามารถมีข้อมูลที่ส่วนกลางเพียงชุดเดียว เวลาเกิดการเปลี่ยนเเปลงสามารถเปลี่ยนเเปลงที่ส่วนกลาง

6.การใช้ทรัพยากรของระบบร่วมกันได้ ในระบบเครือข่ายนั้นจะทำให้สามารถใช้อุปกรณ์เดียวกันได้ จึงทำให้ประหยัดทั้งงบประมาณ และทรัพยากร

7.การทำงานเป็นกลุ่ม สามารถใช้ประโยชน์ของระบบแผนกเดียวกันได้เป็นอย่างดี  เช่น สามารถร่วมแก้ไขเอกสารตัวเดียวกันตามแผนงาน