หน่วยที่ 3 มาตรฐานการเชื่อมต่อระบบเครือข่าย

มาตรฐานการเชื่อมต่อระบบเครือข่าย

     ใน พ.ศ. 2521 องค์การ International Standards Organization(ISO)มีที่ตั้งอยู่ ณ กรุงเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ได้กำหนดรูปแบบโครงสร้างมาตรฐานสากลสำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ไว้เรียกว่า Open System Interconnection(OSI)ซึ่งมีอยู่ทั้งหมด 7 ชั้นสื่อสาร โดยตัวโครงสร้างเองได้เน้นความสำคัญของรูปแบบการติดต่อสื่อสารระหว่างระบบเปิดหรือ OS กับระบบปิด จึงสามารถนำไปใช้อ้างอิงได้ในระดับสากลอย่างแท้จริง 

แนวความคิดของการกำหนดมาตรฐานเป็นแบบชั้นสื่อสาร คือ

     1) ชั้นสื่อสารแต่ละชั้นถูกกำหนดขึ้นมาตามบทบาทที่แตกต่างกัน
     2) ในแต่ละชั้นสื่อสารจะต้องทำหน้าที่ตามที่ได้รับมอบหมายอย่างดีที่สุด
     3) ในแต่ละชั้นสื่อสารต้องมีการกำหนดหน้าที่หรือฟังก์ชันขึ้นมาโดยใช้แนวความคิดในระดับสากลเป็นวัตถุประสงค์หลัก
     4) ต้องมีการกำหนดขอบเขตความรับผิดชอบของแต่ละชั้นชื่อสารขึ้นมา เพื่อจำกัดปริมาณการแลกเปลี่ยนข้อมูลและผลกระทบข้างเคียงระหว่างการติดต่อให้มีน้อยที่สุด
     5) จำนวนของชั้นสื่อสารจะต้องมีมากพอที่แยกฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันให้อยู่คนละชั้นแต่จะต้องไม่มีมากเกินความจำเป็น

หน้าที่ของแต่ละชั้น จะเป็นดังนี้

     1. ชั้นสื่อสารกายภาพ(Physical Layer)ชั้นกายภาพเป็นชั้นระดับล่างสุดเกี่ยวข้องโดยตรงกับอุปกรณ์สื่อสารต่าง ๆ ซึ่งทำหน้าที่ในการกำหนดวิธีควบคุมการรับและส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ โดย มีการรับส่งข้อมูลในลักษณะที่มีหน่วยเป็นบิต ได้แก่ การส่งบิต 0 จะแทนด้วยกระแสไฟฟ้ากี่โวลต์ และบิต 1 จะต้องใช้กี่โวลต์

     2. ชั้นสื่อสารเชื่อมต่อข้อมูล(Data Link Layer)หน้าที่หลักของการเชื่อมต่อข้อมูล คือ การรวบรวมข้อมูลชั้นกายภาพ ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล แล้วส่งข้อมูลที่ปราศจากข้อผิดพลาดนี้ให้กับชั้นสื่อสารควบคุมเครือข่ายต่อไป โครงสร้างข้อมูล คือจะมองเห็นข้อมูลว่าเป็นบิต 0 หรือ บิต 1 กลุ่มหรือชุดหนึ่งที่เรียงตามลำดับเรียกว่ากระแสบิต เป็นหน้าที่ของโปรแกรมในชั้นเชื่อมต่อข้อมูลจะต้องทำการตรวจสอบความถูกต้อง ปัญหาอื่น ๆ ที่ต้องจัดการ คือ การรักษาความสมดุลของการรับ-ส่งข้อมูล

     3. ชั้นสื่อสารควบคุมเครือข่าย(Network Layer)มีหน้าที่รับผิดชอบในการควบคุมการติดต่อรับ-ส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือที่เรียกว่าโหนตต่าง ๆ ในระบบเครือข่ายให้เป็นไปด้วยความเรียบร้อยสิ่งที่สำคัญที่สุดคือ การกำหนดเส้นทางเดินของข้อมูลจากโหนดผู้ส่งข้อมูลไปตามโหนดต่าง ๆ จนถึงโหนดผู้รับข้อมูลในที่สุด โฮสต์ บางกลุ่มจะกำหนดเส้นทางเดินข้อมูล การส่งผ่านข้อมูลในระบบเครือข่ายอาจมีการบันทึก ผู้ส่ง ผู้รับ และปริมาณข้อมูลที่ไหลผ่านโฮสต์หรือเร้าเตอร์ เพื่อประโยชน์ทางด้านการคิดค่าบริการ

     4. ชั้นสื่อสารจัดการนำส่งข้อมูล(Transport Layer)มีหน้าที่หลักในการรับข้อมูลมาจากชั้นควบคุมหน้าต่างสื่อสาร อาจต้องแบ่งข้อมูลออกเป็นแพ็กเก็ตขนาดย่อย ๆ โปรแกรมในชั้นนี้เป็นผู้กำหนดประเภทของการให้บริการต่าง ๆ รวมไปถึงการอำนวยความสะดวกในการใช้ระบบเครือข่ายแบ่งออกเป็น

  - การให้บริการแบบจุดต่อจุด
  - การให้บริการข้อมูล
  - เป็นการส่งข้อมูลแบบกระจาย

     ชั้นนี้จัดการนำส่งข้อมูลติดต่อถึงกันผ่านช่องสัญญาณเสมือนระหว่างผู้ส่งและผู้รับโดยตรง เรียกว่าเป็นการติดต่อแบบ End-to-End Connection ในขณะที่โปรแกรมในสามชั้นแรกนั้นเป็นการติดต่อแบบจุดต่อจุด
     เครื่องโฮสต์ส่วนมากจะใช้ระบบปฏิบัติการที่สามารถให้บริการแบบมัลติโปรแกรมมิ่ง คือ สามารถสร้างและใช้งานโพรเซสในชั้นการส่งข้อมูลได้หลายโพรเซส

     5. ชั้นสื่อสารควบคุมหน้าต่างสื่อสาร(Session Layer)ควบคุมหน้าต่างสื่อสารเป็นตัวกำหนดวิธีการควบคุมการเชื่อมต่อระหว่างผู้รับข้อมูลและผู้ส่งข้อมูล
หน้าที่สำคัญอย่างหนึ่ง คือ บริหารการแลกเปลี่ยนข่าวสาร และหน้าที่อีกประการคือ แก้ปัญหาความล้มเหลวในการส่งข้อมูลขนาดใหญ่มากระหว่างโหนดต่าง ๆ

     6. ชั้นสื่อสารนำเสนอข้อมูล(Presentation Layer)ทำงานในระดับชั้นควบคุมต้น ๆ จะทำให้มีความสนใจในประสิทธิภาพของการรับ – ส่งข้อมูล

     7. ชั้นสื่อสารประยุกต์(Application Layer)ในปัจจุบันมีจอภาพเทอร์มินัล อยู่หลายร้อยชนิดทั่วโลก แต่ส่วนใหญ่จะไม่สามารถใช้ทดแทนหรือใช้งานร่วมกันได้ การติดต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่คนละระบบเครือข่ายย่อยจึงไม่อาจสื่อสารกันได้โดยสมบูรณ์

โพรโตคอลในการสื่อสารข้อมูล

    โพรโตคอล คือ ข้อตกลงหรือข้อปฏิบัติในการสื่อสารรับ – ส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่าง ๆ ในเครือข่าย

1. โพรโตคอลบสแต็ก เป็นชุดของโพรโตคอลในการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย โดยเป็นการแบ่งแยกการทำงานให้ชัดเจนตามขั้นตอนที่กำหนด

2. โพรโตคอลไอพีเอ็ก/เอสพีเอ็ก เป็นการรวมสองโพรโตคอลเข้าด้วยกันโดยให้เป็นโพรโตคอล ตัวหลักในการติดต่อสื่อสารในเครือข่ายที่ใช้ระบบปฏิบัติการเครือข่าย
IPX เป็นโพรโตคอลที่เกิดจากการพัฒนาของบริษัทซีร็อกซ์ ใช้ในการรับส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ที่อยู่เครือข่ายต่างกัน เมื่อโพรโตคอล ส่งข้อมูลจะไม่มีการตรวจสอบความผิดพลาดในการส่งข้อมูล
SPX เป็นโพรโตคอลที่ขยายความสามารถขิงโพรโตคอล IPX เมื่อโพรโตคอล SPX ส่งข้อมูลมันจะเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์สองเครือข่ายและคอยตรวจสอบการส่งข้อมูล

3. โพรโตคอลเน็ตบีอียูไอ เป็นโพรโตคอลขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากตัวมันไม่ต้องการหน่วยความจำและพลังในการประมวลผลในการทำงานมาก

4. โพรโตคอลทีซีพี/ไอพี เป็นโพรโตคอลที่นิยมใช้ในการติดต่อสื่อสารระหว่างเครือข่ายและเป็นโพรโตคอลหลักของเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ต้นแบบของโพรโตคอล TCP/IP ถูกพัฒนาขึ้นเมื่อ ค.ศ.1970 เพื่อใช้ในกิจการทางทหารของสหรัฐอเมริกา