สถาปัตยกรรมคอม

1

สถาปัตยกรรมเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สถาปัตยกรรมเครือข่าย เมือมีก ารสือสารข้อ มูล กัน ขึนนันคือ ย่ อ มต้ อ งมีอุ ป กรณ์ ค อมพิว เตอร์ม ากกว่ า 1 เครืองเข้า มา เกียวข้องติดต่อกัน ต้องมีการเพิมอุปกรณ์ฮารด์แวร์และซอฟต์แวร์เพือให้การสือสารข้อมูลนันสําเร็จไป ได้ดว้ ยดี ในการใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ทได้ ี มาตรฐานก็ดูเหมือนจะคงไม่มปี ญั หาอะไรในการสือสารข้อมูล แต่ อย่างไรก็ตามในการสือสารข้อมูลกันระหว่างอุปกรณ์ก็ต่างผู้ผลิตหรือผู้ผลิตเดียวกันแต่ต่างรุ่นกัน ย่อ มนํ ามาซึงความแตกต่ างในการกําหนดรูปแบบของข้อ มูล และรูปแบบการส่ ง-รับข้อ มูล ดัง นันจึง จําเป็ นต้องคิดหาซอฟต์แวร์ทมี​ี ความสามารถในการเชือมโยงความแตกต่างกันนันให้สามารถเข้าใจกัน ได้ หากเครือข่ายการสือสารข้อมูลหนึงมีอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทมี​ี ความแตกต่างกันถึง 50 แบบ เชือมต่อ กันเข้าเป็ นเครือข่ายเดียวกัน จะต้องใช้ซอฟต์แวร์ทเก่ ี งหรือฉลาดเป็ นอย่างมาก จึงจะสามารถทําให้การ สือสารข้อมูลในเครือข่ายนันเป็ นไปอย่างราบรืน ปญั หาดังทีได้กล่าวมาทําให้องค์กรอิสระหรือกลุ่มผู้ผลิตต่าง ๆ ได้พยายามพัฒนามาตรฐานการ สือสารข้อมูลแบบต่าง ๆ เพือให้ผผู้ ลิตอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ ยึดเป็ นแบบในการผลิตสินค้าและพัฒนา สินค้าของตนให้เ ป็ นระเบีย บและเป็ นระบบเดียวกันหรือ สามารถใช้ร่ว มกันได้ แต่ ก่ อ นทีจะกํ าหนด มาตรฐานใดมาตรฐานหนึงขึนมา ก็จําเป็ นทีจะต้องมีการกําหนดโครงสร้างหรือ “สถาปตั ยกรรม” ของ การสือสารข้อมูล ขึนมาก่ อ น และก่ อนทีเราจะเริมทําการศึก ษาถึงโครงสร้างหรือ สถาปตั ยกรรมการ ติดต่อสือสารข้อมูล เราจะมาทําการรูจ้ กั คุน้ เคยกับศัพท์เทคนิคหรือนิยามทีสําคัญในการศึกษาเรืองของ สถาปตั ยกรรมเครือข่ายกันก่อน โดยดูรปู ที 6.1 และรูปที 6.2 ประกอบ นิ ยาม - เลเยอร์ (Layer) เพือลดปญั หาความยุง่ ยากและสับสนในการจัดการติดต่อสือสาร ข้อมูล โครงสร้างของการสือสารข้อมูลภายในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่จะถูกแบ่งออกเป็ นชัน ๆ (Level) เรียกว่า “เลเยอร์” (Layer) ซึงแต่ละเลเยอร์จะมีขบวนการลําดับการทํางานของตนเอง และในแต่ละเล เยอร์จะมีหลายเลขลําดับ (N) ชือ รายละเอียด และหน้าทีการทํางานของตนแตกต่างกันออกไป - โปรโตคอล (Protocol) ในการเชือมต่ออุปกรณ์คอมพิวเตอร์เข้าเป็ นเครือข่าย มีคําศัพท์ที มีค วามหมายใกล้เ คียงอยู่ 2 คํา คือ “เอนทิตี” (Entity) และ “ระบบ” (System) อธิบายอย่างง่าย ๆ เอนทิตนัี นได้แก่ แอปพลิเคชันโปรแกรม ระบบจัดการฐานข้อมูล ไฟล์ขอ้ มูล เป็ นต้น ส่วนระบบก็ได้แก่ คอมพิวเตอร์ เทอร์มนิ ัล หรือรีโมทเซนเซอร์ เป็ นต้น ในการทีเอนทิตจาก ี 2 แหล่งจะสามารถสือสารกัน ได้นัน เอนทิตทัี ง 2 จะต้อง “พูดจาภาษาเดียวกัน” ให้รเู้ รืองกันซึงจําเป็ นจะต้องมีการกําหนดลักษณะ การสือสาร รูปแบบและวิธ ีก ารสือสาร ดัง นันคํ าจํา กัด ความของโปรโตคอลก็ค ือ กลุ่ ม หรือ เซ็ต ของ ขันตอน รูปแบบ ลักษณะหรือวิธกี ารสือสารในการทําให้เอนทิตสามารถสื ี อสารกันได้ ในสถาป ตั ยกรรมเครือ ข่ า ย การสื อสารกัน ระหว่ า งระบบหรือ ระหว่ า งคอมพิว เตอร์ ก ั บ คอมพิวเตอร์ โปรโตคอลแบบหนึงจะใช้สําหรับการสือสารระหว่างเลเยอร์ชนั N ของคอมพิวเตอร์เครือง

2

หนึงกับเลเยอร์ชนั N เดียวกันของคอมพิวเตอร์อกี เครืองหนึง ซึงในระหว่างการสือสารข้อมูลกันจริง ๆ นัน เลเยอร์ N ของอุปกรณ์ทงสองเครื ั องจะสือสารกันผ่านเลเยอร์ชนล่ ั าง ซึงเป็ นกายภาพหรือวัตถุ (คือ สือกลางการสือสาร) แต่โดยแนวความคิดของการสือสารข้อมูลแล้วถือว่าเลเยอร์ N ของเครืองหนึงกําลัง ติดต่อโดยตรงกับเลเยอร์ N ของอีกเครืองหนึง ซึงเรียกการสือสารแบบนีว่า “การสือสารแบบเสมือนจริง” (Virtual Communication) - อิ นเตอร์เฟซ (Interface) ในการอินเตอร์เฟซหรือการติดต่ อ สือสารระหว่างเลเยอร์ชนั N และชัน N+1 หรือชัน N-1 โดยทัวไปเลเยอร์ทอยู ี ่ชนล่ ั างจะเป็ นผู้ทํางานให้กบั เลเยอร์ทอยู ี ่ชนบน ั ถ้า หากมีการเปลียนแปลงขึนในเลเยอร์ชนใด ั เลเยอร์ในชันอืน ๆ จะไม่มผี ลกระทบกระเทือนเลยตราบใดที อินเตอร์เฟซระหว่างเลเยอร์นนยั ั งคงเหมือนเดิม เซ็ตหรือกลุ่มของเลเยอร์แ ละโปรโตคอลและอินเตอร์เฟซรวมกัน เรียกว่า “สถาปั ตยกรรม เครือข่าย” (Network Architecture) ซึงมีรปู แบบของสถาปตั ยกรรมดังในรูปที 6.1

รูปที 6.1 สถาปัตยกรรมเครือข่าย

6-3

ในการสือสารข้อ มูล ระหว่ างโฮสต์ค อมพิว เตอร์ A และโฮสต์ค อมพิวเตอร์ B โดยผ่ านระบบ เครือข่าย ดูเสมือนว่าโฮสต์ A นันส่งข้อมูลไปยังโฮสต์ B แบบเลเยอร์ต่อเลเยอร์โดยตรงซึงในความเป็ น จริงแล้วขันตอนการส่งข้อมูลจากโฮสต์ A ไปยังโฮสต์ B จะเป็ นลําดับดังแสดงในรูปที 6.2

รูปที 6.2 การส่ง-รับข้อมูลผ่านชันเลเยอร์ของสถาปัตยกรรมเครือข่าย จากรูปที 6.2 ขันตอนการติดต่ อสือสารข้อมูลระหว่างผู้ส่ง (โฮสต์ A) และผู้รบั (โฮสต์ B) จะ เป็ นลําดับขันตอนดังนี : 1. ข่าวสาร M ซึงอาจจะเป็ นไฟล์ข้อ มูล หรือซอฟต์แ วร์จะเริมต้นการสือสารจากเลเยอร์ชนั บนสุดคือ จากเลเยอร์ 7 โดยข่าวสาร M จะถูกส่งจากเลเยอร์ 7 ให้กบั เลเยอร์ 6 โดยผ่านทางอินเตอร์ เฟซ 6/7 2. เมือเลเยอร์ 6 ได้รบั ข่าวสาร M มาแล้ว จะเปลียนแปลงรหัสของข่าวสารแล้วส่งต่ อไปยัง เลเยอร์ 5 โดยผ่านอินเตอร์เฟซ 5/6 3. เลเยอร์ 5 จะไม่ทาํ การเปลียนแปลงอะไรกับข่าวสาร M เพียงแต่จะช่วยควบคุมการสือสาร หรือการไหลของข้อมูล เช่น ถ้าเลเยอร์ 6 ของเครืองผู้รบั ยังไม่พร้อมทีจะรับข่าวสารจากผู้ส่งก็จะบอก ให้เลเยอร์ 5 ของเครืองผูส้ ่งให้หยุดรอหรืออาจจะให้ยกเลิกการส่งข่าวสารนัน

4

4. เมือข่าวสารผ่านอินเตอร์เฟซ 4/5 จากเลเยอร์ 5 มายังเลเยอร์ 4 ๆ ก็จะแบ่งแยกข่าวสาร M ออกเป็ นแพ็กเกต M1 และ M2 เพือเตรียมส่งต่อให้กบั เลเยอร์ 3 เพราะเลเยอร์ 3 ต้องการข้อมูลทีมี ขนาดจํากัด นอกจากนันในเลเยอร์ 4 ยังจะการเพิมส่วนหัวของแพ็กเกต (H) เพือกําหนดลําดับทีมาของ แพ็กเกตเพืออํานวยความสะดวกให้แก่เลเยอร์ 4 ของอีกเครืองผู้รบั ในการจําแนกแพ็กเกตใดมาก่อน หรือมาทีหลัง เพือป้องกันความผิดพลากทีในการรวมแพ็กเกตต่ าง ๆ นันกลับมาเป็ นข่าวสาร M ได้ อย่างถูกต้อง 5. เลเยอร์ 2 เมือรับแพ็กเกตข้อมูลจากเลเยอร์ 3 แล้วก็มหี น้าทีในการควบคุมการส่งข้อมูลจาก ต้นทางไปยังปลายทางให้ถูกต้องแน่ นอน โดยในเลเยอร์ 2 จะเพิมบิตส่วนหัว H และบิตส่วนท้าย T ของ ตนเข้าไปกับข่าวสารเพือใช้ในการทําการตรวจสอบความผิดพลาดทีอาจจะเกิดขึนในระหว่างการส่ง ข้อมูล โดยเลเยอร์ 2 ของเครืองผูร้ บั จะเป็ นผูต้ รวจสอบ 6. เลเยอร์ 1 คือ เลเยอร์ทผูี ส้ ่งจะทําการส่งข้อมูลออกจากเครืองส่งไปจริง ๆ จากต้นทางไปยัง อีกปลายทางโดยผ่านทางสือกลางสือสาร 7. เมือข้อมูลต่าง ๆ ได้ส่งไปถึงเครืองผู้รบั แล้ว ขันตอนการทํางานในแต่ละเลเยอร์ของเครือง ผูร้ บั ก็จะทํางานย้อนกลับกันกับการทํางานในเลเยอร์ชนเดี ั ยวกันในเครืองของผูส้ ่งจากชันล่างสุดขึนไป หาชันบนสุด แม้ว่าโครงสร้างของเครือข่ายจะแบ่งออกเป็ นหลายเลเยอร์ แต่ในแต่ละเลเยอร์กม็ ปี ญั หาเกิดขึน ในลักษณะคล้ายคลึงกันคือ - ปญั หาการเชือมโยงการสือสารและการเชือมโยงเทอร์มนิ ลั - ปญั หาการโอนถ่ ายข้อ มูล ไม่ว่ าจะเป็ นการเชือมโยงแบบซิมเพล็กซ์ ครึงดูเพล็ก ซ์ หรือ ดูเพล็กซ์เต็ม ซึงจะต้องกําหนดว่าจะใช้กช่ี องทางการสือสารสําหรับ 1, เส้นทางการเชือมโยง - ปญั หาการควบคุมการเกิดความผิดพลาด - ปญั หาอัตราเร็วของการส่งและการรับข้อมูลไม่เท่ากัน - ปญั หาการมัลติเพล็กซ์หลายช่องทางเข้าสู่ช่องทางสือสารเดียว ในการแบ่งโครงสร้างเครือข่ายออกเป็ นเลเยอร์และกําหนดหน้าทีการทํางานให้ในแต่ละเลเยอร์ นัน มีหลายองค์ก รอิสระและหลายบริษัทผู้ผลิตก็จะพยายามกําหนดรูปแบบมาตรฐานขึนใช้กนั และ รูปแบบของสถาปตั ยกรรมเครือ ข่ายทีถึง ว่าเป็ นมาตรฐานสําหรับระบบเปิ ดมากทีสุด ก็เ ห็นจะได้แ ก่ สถาปตั ยกรรมเครือข่ายรูปแบบ OSI ซึงกําหนดขึนโดย องค์กร ISO

สถาปัตยกรรมเครือข่ายรูปแบบ OSI ในปี ค.ศ. 1977 องค์กร ISO (International Organization for Standard) ได้จดั ตังคณะกรรมการ ขึนกลุ่มหนึงเพือทําการศึกษาจัดรูปแบบมาตรฐานและพัฒาสถาปตั ยกรรมเครือข่าย และในปี ค.ศ. 1983 องค์กร ISO ก็ได้ออกประกาศรูปแบบของสถาปตั ยกรรมเครือข่ายมาตรฐานในชือของ “รูปแบบ OSI” (Open Systems Interconnection Model) เพื อ ใช้ เ ป็ นรู ป แบบมาต รฐานในการเชื อมต่ อระบบ

6-5

คอมพิวเตอร์ อักษร “O” หรือ “Open” ก็หมายถึงการทีคอมพิวเตอร์หรือระบบคอมพิวเตอร์หนึงสามารถ “เปิ ด” กว้างให้คอมพิวเตอร์หรือระบบคอมพิวเตอร์อนที ื ใช้มาตรฐาน OSI เหมือนกันสามารถติดต่อไป มาหาสู่ระหว่างกันได้อย่างไม่มปี ญั หา จุดมุ่งหมายของการกําหนดมาตรฐานรูปแบบ OSI ขึนมานันก็เพือเป็ นการกําหนดการแบ่ง โครงสร้างของสถาปตั ยกรรมเครือข่ายออกเป็ นเลเยอร์ ๆ และกําหนดหน้าทีการทํางานในแต่ละเลเยอร์ รวมถึงกําหนดรูปแบบการอินเตอร์เฟซระหว่างเลเยอร์ดว้ ย โดยมีหลักเกณฑ์ในการกําหนดดังต่อไปนี 1. ไม่แบ่งโครงสร้างออกเป็ นเลเยอร์ ๆ มากจนเกินไป 2. แต่ละเลเยอร์จะต้องมีหน้าทีการทํางานแตกต่างกันทังขบวนการและเทคโนโลยี 3. จัดกลุ่มหน้าทีการทํางานทีคล้ายกันให้อยูใ่ นเลเยอร์เดียวกัน 4. เลือกเฉพาะการทํางานทีเคยใช้ได้ผลประสบความสําเร็จมาแล้ว 5. กําหนดหน้าทีการทํางานเฉพาะอย่างง่าย ๆ แก่เลเยอร์ เผือว่าต่อไปถ้ามีการ ออกแบบเลเยอร์ใหม่ หรือมีการเปลียนแปลงโปรโตคอลใหม่ในอันทีจะทําให้สถาปตั ยกรรมมี ประสิทธิภาพดียงขึ ิ น จะไม่มผี ลทําให้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ทเคยใช้ ี ได้ผลอยูเ่ ดิมจะต้อง เปลียนแปลงตาม 6. กําหนดอินเตอร์เฟซมาตรฐาน 7. ให้มคี วามยืดหยุน่ ในการเปลียนแปลงโปรโตคอลในแต่ละเลเยอร์ 8. สําหรับเลเยอร์ยอ่ ยของแต่ละเลเยอร์ให้ใช้หลักเกณฑ์เดียวกันกับทีกล่าวมาใน 7 ข้อแรก สถาปตั ยกรรมรูปแบบ OSI ทีได้ประกาศออกสู่สาธารณะชนมีรปู แบบดังแสดงในรูปที 6.3 และ สถาปตั ยกรรมรูปแบบ OSI สําหรับการสือสารผ่านเครือข่ายเป็ นดังแสดงในรูปที 6.4

6

รูปที 6.3 สถาปัตยกรรมรูปแบบ OSI

รูปที 6.4 สถาปัตยกรรมเครือข่ายรูปแบบ OSI รูปแบบ OSI มีการแบ่งโครงสร้างของสถาปตั ยกรรมออกเป็ น 7 เลเยอร์ และในแต่ละเลเยอร์ได้ มีการกําหนดหน้าทีการทํางานไว้ดงั ต่อไปนี 1. เลเยอร์ Physical เป็ นชันล่างสุดของการติดต่อสือสาร ทําหน้ าทีรับ-ส่งข้อมูลจริง ๆ จาก ช่องทางการสือสาร (สือกลาง) ระหว่างคอมพิวเตอร์เครืองหนึงกับคอมพิวเตอร์เครืองอืน ๆ มาตรฐาน สําหรับเลเยอร์ชนนี ั จะกําหนดว่าแต่ละคอนเนกเตอร์ (Connector) เช่น RS-232-C มีกีพิน (PIN) แต่ ละพินทําหน้าทีอะไรบ้าง ใช้สญ ั ญาณไฟกีโวลต์ เทคนิคการ มัลติเพล็กซ์แบบต่าง ๆ ก็จะถูกกําหนดอยู่ ในเลเยอร์ชนนี ั 2. เลเยอร์ชนั Data Link จะเป็ นเสมือนผู้ตรวจสอบหรือควบคุมความผิดพลาดในข้อมูลโดย จะแบ่ง ข้อ มูล ทีจะส่ ง ออกเป็ นแพ็ก เกตหรือ เฟรม ถ้าผู้รบั ได้รบั ข้อ มูล ถู ก ต้อ งก็จะส่ ง สัญ ญาณรับรอง กลับมาว่าได้รบั ข้อมูลแล้ว เรียกว่า “สัญญาณ ACK” (Acknowledge) ให้ก ับผู้ส่ง แต่ ถ้าผู้ส่งไม่ได้รบั สัญญาณ ACK หรือได้รบั “สัญญาณ NAK” (Negative Acknowledge) กลับมา ผูส้ ่งก็อาจจะทําการส่ง ข้อมูลไปให้ใหม่ อีกหน้าทีหนึงของเลเยอร์ชนนี ั คือ ป้องกันไม่ให้เครืองส่งทําการส่งข้อมูลเร็วจนเกินขีด ความสามารถของเครืองผูร้ บั จะรับข้อมูลได้ 3. เลเยอร์ชนั Network เป็ นชันทีออกแบบหรือกําหนดเส้นทางการเดินทางของข้อมูลทีส่งรับในการผ่านข้อมูลระหว่างต้นทางและปลายทาง ซึงแน่ นอนว่าในการสือสาร ข้อมูลผ่านเครือข่ายการ สือสารจะต้องมีเส้นทางการส่ง-รับข้อมูลมากกว่า 1 เส้นทาง ดังนัน เลเยอร์ชนั Network นีจะมีหน้ าที

6-7

เลือกเส้นทางทีมีการใช้ช่องทางสือสารทีใช้เวลาการสือสารน้อยทีสุด และระยะทางสันทีสุดด้วย ข่าวสาร ทีรับมาจากเลเยอร์ชนที ั 4 จะถูกแบ่งออกเป็ นแพ็กเกตๆ ในชันที 3 นี 4. เลเยอร์ชนั Transport บางครังเรียกว่า “เลเยอร์ชนั Host-To-Host” หรือเครืองต่อเครือง และจากเลเยอร์ชนที ั 4 ถึงชันที 7 นีรวมกันจะเรียกว่า “เลเยอร์ End-To-End” ในเลเยอร์ชนั Transport นีเป็ นการสือสารกันระหว่างต้นทางและปลายทาง (คอมพิวเตอร์กบั คอมพิวเตอร์) กันจริง ๆ เลเยอร์ชนั Transport จะทําหน้ าทีตรวจสอบว่ าข้อ มูล ทีส่ ง มาจากเลเยอร์ชนั Session นันไปถึง ปลายทางจริง ๆ หรือไม่ ดังนันการกําหนดตําแหน่ งปลายทางของข้อมูล (Address) จึงเป็ นเรืองสําคัญในชันนี เนืองจาก จะต้องรูว้ ่าใครคือผูส้ ่งและใครคือผูร้ บั ข้อมูลนัน 5. เลเยอร์ชนั Session ทําหน้าาทีเชือมโยงระหว่างผูใ้ ช้งานกับคอมพิวเตอร์เครืองอืน ๆ โดย ผู้ใช้จะใช้คําสังหรือข้อความทีกําหนดไว้ป้อนเข้าไปในระบบ ในการสร้างการ เชือมโยงนี ผู้ใช้จะต้อง กําหนดรหัสตํ าแหน่ งของจุด หมายปลายทางทีต้องการติดต่ อสือสารด้ว ย เลเยอร์ชนั Session จะส่ ง ข้อ มูล ทังหมดให้ก ับ เลเยอร์ชนั Transport เป็ นผู้จดั การต่ อ ไป ในบางเครือ ข่า ยทังเลเยอร์ Session และเลเยอร์ Transport อาจจะเป็ นเลเยอร์ชนเดี ั ยวกัน 6. เลเยอร์ชนั Presentation ทําหน้าทีเหมือนบรรณารักษ์ คือ คอยรวบรวมข้อความ (Text) และแปลงรหัสหรือแปลงรูปแบบของข้อมูลให้เป็ นรูปแบบการสือสารเดียวกัน เพือช่วยลดปญั หาต่าง ๆ ทีอาจจะเกิดขึนกันผูใ้ ช้งานในระบบ 7. เลเยอร์ชนั Application เป็ นเลเยอร์ชนบนสุ ั ดของรูปแบบ OSI ซึงเป็ นชันทีใช้ตดิ ต่อกับ ระหว่างผูใ้ ช้โดยตรงซึงได้แก่ โฮสต์คอมพิวเตอร์ เทอร์มนิ ลั หรือคอมพิวเตอร์ PC เป็ นต้น แอปพลิเคชัน ในเลเยอร์ชนนี ั สามารถนํ าเข้าหรือออกจากระบบเครือข่ายได้ โดยไม่จําเป็ นต้องสนใจว่ามีขนตอนการ ั ทํางานอย่างไร เพราะจะมีเลเยอร์ชนั Presentation เป็ น ผู้รบั ผิดชอบแทนอยู่แล้ว ในรูปแบบ OSI เล เยอร์ชนั Application จะการติดต่อกับเลเยอร์ชนั Presentation โดยตรงเท่านัน โปรโตคอลของในเลเยอร์แ ต่ ล ะชันจะแตกต่ า งกัน ออกไป แต่ อ ย่ า งไรก็ ต ามการทีเครือง คอมพิวเตอร์ หลาย ๆ เครืองจะติดต่อสือสารกันได้ ในแต่ละเลเยอร์ของแต่ละเครืองจะต้องใช้โปรโตคอล แบบเดียวกันหรือถ้าใช้โปรโตคอลต่ างกันก็ต้องมีอุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ทสามารถแปลงโปรโตคอลที ี ต่างกันนันให้มรี ปู แบบเป็ นอย่างเดียวกัน เพือเชือมโยงให้คอมพิวเตอร์ทงั 2 เครืองสามารถติดต่อกันได้ ตัวอย่างของโปรโตคอลทีใช้ในเลเยอร์ชนต่ ั าง ๆ ในรูปแบบ OSI แสดงไว้ในตารางที 6.1 ตารางที 6.1 โปรโตคอลมาตรฐาน ISO และ CCITT ทีใช้ในเครือข่ายรูปแบบ OSI เลเยอร์ มาตรฐาน รายละเอียด 7 ISO 8571 การบริการโอนถ่ายและการแลกเปลียนข้อมูล ISO 8572 โปรโตคอลการบริการโอนถ่ายและการแลกเปลียนข้อมูล ISO 8831 การบริการโอนถ่ายและการแลกเปลียนข้อมูล ISO 8832 โปรโตคอลการบริการโอนถ่ายและการแลกเปลียนข้อมูล ISO 9040 การบริการเทอร์มนิ ลั แบบเสมือน ISO 9041 โปรโตคอลการบริการเทอร์มนิ ลั แบบเสมือน

8

6

เลเยอร์ 5

CCITT X.400 ISO 8822 ISO 8823

ไปรษณียอ์ เิ ล็กทรอนิกส์และกักเก็บข่าวสาร การบริการแบบ Connection-oriented ในเลเยอร์ Presentation โปรโตคอลการบริการแบบ Connection-oriented ในเลเยอร์ Presentation

มาตรฐาน ISO 8326 ISO 8327

รายละเอียด การบริการแบบ Connection-oriented ในเลเยอร์ Session โปรโตคอลการบริก ารแบบ Connection-oriented ในเลเยอร์ Session การบริการแบบ Connection-oriented ในเลเยอร์ Transport โปรโตคอลการบริการแบบ Connection-oriented ในเลเยอร์ Transport โปรโตคอล X.25 ในเลเยอร์ Network โปรโตคอลสําหรับเครือข่ายท้องถิน (LAN)

4

ISO 8072 ISO 8073

3 2

CCITT X.25 ISO 8802 (IEEE 802) CCITT X.25 CCITT X.21

1

โปรโตคอล SDLC, HDLC ในเลเยอร์ Data Link ดิจติ อลอินเตอร์เฟซของเลเยอร์ Physical

จากรูปที 6.5 เราสามารถแบ่งส่วนการทํางานของสถาปตั ยกรรมรูปแบบ OSI ได้ง่าย ๆ โดยดู จากรูปทางซ้ายมือซึงจัด แบ่ง เลเยอร์ทงั 7 ชันออกเป็ น 3 ส่ ว นคือ ส่ว นของผู้ใ ช้งาน ส่ ว นการติด ต่ อ ระหว่างเครืองต่อเครือง และส่วนการเชือมโยงต้นทางกับปลายทาง สําหรับในทางขวามือของรูปจะเป็ น การจัดแบ่งลักษณะการสือสารออกเป็ น 2 ส่วนคือ ส่วนทีดําเนินการโดยผูใ้ ช้งาน และอีกส่วนหนึงเป็ น การดําเนินการโดยเครือข่าย

6-9

รูปที 6.5 สถาปัตยกรรมรูปแบบ OSI แบ่งแยกตามส่วนการทํางาน ถ้าเราพูดถึงการติดต่อเชือมโยงการสือสารแลกเปลียนข้อมูลจากคอมพิวเตอร์เครืองหนึงไปยัง อีกเครืองหนึงให้แบ่งกลุ่มการทํางานของเลเยอร์ตามทางซ้ายมือของรูป แต่ถ้าเป็ นเรืองของโปรโตคอล ซึงทําหน้าทีในการกําหนดการติดต่อสือสารและควบคุมจัดการการสือสาร ขอให้ยดึ แบบการแบ่งลักษณะ ของการสือสารตามทางขวามือเป็ นหลัก ตัว อย่ า งเช่ น การสือสารข้อ มู ล โดยผ่ า นทางเครือ ข่ า ย X.25 แพ็ก เกตสวิต ซ์ โดยยึด การ แบ่งกลุ่มเลเยอร์ตามทางขวามือ โปรโตคอล X.25 ของเครือข่ายจะทําหน้าทีในการกําหนดการสือสาร ใน 3 เลเยอร์ชนล่ ั างของรูปแบบ OSI ส่ ว นของเลเยอร์ 4 ชันทีเหลือ จะเป็ นโปรโตคอลสําหรับการ แลกเปลียนข้อมูลระหว่างผูใ้ ช้งาน สรุปหน้าทีการทํางานของเลเยอร์แต่ละชันของรูปแบบ OSI ได้ดงั นี เลเยอร์ 7 Application 6 5 4 3

Presentation Session Transport Network

2 Data Link 1 Physical

หน้ าที แลกเปลียนข้อมูลระหว่างโปรแกรมหรือระหว่างเครืองและบริหารในเครือข่าย เช่น ฐานข้อมูล งานพิมพ์ เป็ นต้น จัดรูปแบบข้อมูล เข้ารหัสหรือแปลงรหัสสําหรับโปรแกรมแอปพลิเคชัน ให้อุปกรณ์ 2 เครืองหรือแอปพลิเคชัน 2 ตัว เชือมต่อและสือสารข้อมูลกันได้ แก้ไขข้อผิดพลาด ประกันความถูกต้องของข้อมูลเมือถึงปลายทาง กําหนดเส้นทาง เลือกเส้นทางสือสารข้อมูล และกําหนดตําแหน่ งอุปกรณ์ แต่ละตัวในเครือข่าย รวบรวมข้อมูลเป็ นชุดเตรียมส่งเข้าสู่เครือข่าย ช่องทางสือสารข้อมูล กําหนดการเชือมโยงระหว่างอุปกรณ์

สถาปัตยกรรมชุดโปรโตคอล TCP/IP ในช่ ว งเวลาไม่ กีปี ทีผ่ า นมาจนถึง ป จั จุ บ ัน รู ป แบบของสถาป ตั ยกรรมและโปรโตคอลของ เครือข่ายทีได้รบั ความสนใจและกล่าวถึงกันมากทีสุดก็คอื รูปแบบ OSI ซึงมีลกั ษณะเป็ นสถาปตั ยกรรม ของระบบเปิ ดสําหรับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ทวไป ั แต่อย่างไรก็ตามรูปแบบ OSI ก็ยงั คงไม่ได้ม ี การนํ ามาใช้งานอย่างจริงจังในปจั จุบนั เท่าไรนัก ส่วนสถาปตั ยกรรมเครือข่ายทีได้รบั การพัฒนาเพือ นํ ามาใช้งานจริง ๆ แล้วนันก็ได้แก่ สถาปตั ยกรรม ARPANET สถาปตั ยกรรม DDN (Defense Data Network) และสถาปตั ยกรรม SNA ของบริษทั IBM สถาปตั ยกรรมทัง 3 แบบ แม้นว่าจะไม่ได้ออกแบบมาเพือเป็ นรูปแบบของระบบเปิด สําหรับการ สือสารข้อมูลระหว่างระบบคอมพิวเตอร์ทวไปก็ ั ตาม แต่ก็นับว่าเป็ นรูปแบบของเครือข่ายทีสามารถใช้ ทํางานได้จริงในขณะนี และโปรโตคอลชนิดหนึงทีใช้สําหรับการสือสารข้อมูลในเครือข่ายทีได้รบั การ พัฒนาแล้วและได้รบั ความนิยมมากทีสุดในปจั จุบนั ก็คอื ชุดโปรโตคอล TCP/IP (Transmission Control

10

Protocol/Internet protocol) เพราะเป็ น โปรโตคอลหลักทีใช้ในการเชือมโยงการสือสารข้อมูล ภายใน เครือข่ายอินเตอร์เน็ต โปรโตคอล TCP/IP สามารถใช้เชือมโยงการสือสารข้อมูลระหว่างเครือข่ายทางไกล (WAN) หรือเครือข่ายระดับท้องถิน (LAN) ทีมีรปู แบบของเครือข่ายต่างกัน ไม่ว่าจะเป็ นแบบ Ethernet, TokenRing, หรือ StarLan หรือแม้แต่การเชือมต่อโดยใช้โมเด็มเข้าสู่เครือข่ายอินเตอร์เน็ต ทังโปรโตคอล OSI และ TCP/IP ต่ า งก็ เ ป็ น โปรโตคอลสํ า หรับ การสือสารข้อ มู ล ระหว่ า ง คอมพิวเตอร์ทมี​ี ระบบแตกต่างกันให้สามารถทําการติดต่อสือสารกันได้ โดยแนวทางและฟงั ก์ชนหน้ ั าที การทํางานของทัง 2 โปรโตคอลก็มลี กั ษณะคล้ายคลึงกัน จะแตกต่ างกันบ้างก็เพียงในบางส่ วนของ รายละเอียดขององค์ประกอบ โครงสร้าง และรูปแบบการทํางาน และเนืองจากโปรโตคอล TCP/IP เป็ น โปรโตคอลทีกําลังเป็ นทีได้รบั ความนิยมและสามารถนํ ามาใช้งานได้เป็ นอย่างดี จึงจะขอกล่าวถึงใน รายละเอียดและคุณลักษณะในการทํางานเปรียบเทียบกัน โปรโตคอลในรูปแบบ OSI ไปด้วยเลย 6.3.1 ทีมาของ TCP/IP ในขณะทีสถาปตั ยกรรมรูปแบบ OSI ยังไม่พร้อมสําหรับการใช้งานในการสือสารข้อ มูลใน เครือ ข่ า ยกั น จริง ๆ กระทรวงกลาโหมของสหรัฐ อเมริก าหรือ DOD (The U.S. Department of Defense) ในเวลานันได้มกี ารกําหนดและเริมใช้รูปแบบสถาปตั ยกรรมและโปรโต-คอลสําหรับระบบ เครื อ ข่ า ยระดั บ WAN (Wide Area Network) ที DOD ได้ ทํ า การพั ฒ นาขึ นมาใช้ เ อง ซึ งก็ ค ื อ สถาปตั ยกรรม ARPANET และโปรโตคอล TCP/IP เพือใช้ในการเชือมโยงโฮสต์คอมพิวเตอร์ทมี​ี ความ หลากหลายแตกต่างกันและอยู่ห่างไกลกันให้สามารถติดต่อสือสารข้อมูลกันได้ และผลการใช้งานก็เป็ น ทีน่ าพอใจอย่างมาก เพียงแต่ ว่า ARPANET ยังนับว่าเป็ นสถาปตั ยกรรมเครือข่ายระดับ WAN ทีใช้ สําหรับการทหารมากกว่าทีจะใช้ในทางด้านธุระกิจหรือสาธารณะ และเนืองจากการเติบโตอย่างรวดเร็วของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) ทําให้ DOD ต้องการที จะพัฒนารูปแบบของสถาปตั ยกรรมและโปรโตคอลสําหรับเครือข่ายระดับท้องถิน (LAN) ขึนมาใช้เอง ด้วยเหตุผลหลัก 3 ประการคือ 1. ต้องการรูปแบบสถาปตั ยกรรมและโปรโตคอลทีสามารถใช้งานได้จริง ๆ 2. DOD มีขอ้ กําหนดลักษณะของเครือข่ายทีพิเศษเฉพาะออกไปจากเครือข่ายของระบบเปิด 3. ต้องการรูปแบบสถาปตั ยกรรมและโปรโตคอลของเครือข่ายทีง่ายไม่ซบั ซ้อน สําหรับเหตุผลข้อที 1 และข้อที 2 คือเหตุผลความจําเป็ นส่วนตัว แต่สาํ หรับข้อที 3 ต่างหาก ทีเราจะศึกษากันซึงเป็ นเหตุ และผลทีทําให้โปรโตคอล TCP/IP แตกต่างไปจากโปรโตคอล OSI จึง ขอให้เรามาศึกษาถึงความแตกต่างในรูปแบบของสถาปตั ยกรรม TCP/IP หรือเรียกว่า “ชุดโปรโตคอล TCP/IP” กับสถาปตั ยกรรมรูปแบบ OSI กันก่อนทีเราจะศึกษากันในเรืองของโปรโตคอล TCP/IP

6 - 11

6.3.2 ข้อแตกต่างระหว่างชุดโปรโตคอล TCP/IP และรูปแบบ OSI ระหว่างชุดโปรโตคอล TCP/IP กับรูปแบบ OSI นันมีลกั ษณะสําคัญ ๆ ทีแตกต่างกันอยู่ 4 อย่างคือ 1. ลําดับการติ ดต่อสือสารของชันเลเยอร์ ทังชุดโปรโตคอล TCP/IP และรูปแบบ OSI จะ มีการจัดแบ่งการสือสารข้อมูลออกเป็ นเอนทิตี ๆ เพือง่ายต่ อการจับคู่การสือสารระหว่างเอนทิตีของ ระบบหนึงกับอีกระบบหนึง แต่ จุด ทีแตกต่ างกันก็ค ือ ในรูปแบบ OSI นัน จะกํ าหนดลําดับชันการ สือสารทีเป็ นลําดับขันตอนการติดต่อทีแน่ นอน โดยเฉพาะการอินเตอร์เฟซระหว่างชันเลเยอร์ ซึงทําให้ รูปแบบ OSI สามารถเป็ นระบบเปิ ดสําหรับระบบคอมพิวเตอร์ทวไป ั เพราะไม่ว่าจะมีการเปลียนแปลง โปรโตคอลในเลเยอร์ชนใดก็ ั ตามจะไม่มผี ลกระทบต่ อ การสือสารกับเลเยอร์ชนถั ั ด ไป ในขณะทีชุด โปรโตคอล TCP/IP จะไม่มกี ารกําหนดรูปแบบการติดต่อทีตายตัว เพือให้ผอู้ อกแบบเครือข่ายมีอสิ ระ สามารถเปลียนแปลงโครงสร้างของเครือข่ายได้ง่าย เพือสร้างความเข้าใจยิงขึน จึงจะขออธิบายการติดต่อการสือสารเป็ นลําดับชันของเลเยอร์ใน รูปแบบ OSI ว่ากําหนดเป็ นลําดับทีแน่ นอนอย่างไร ดังนี * ในการแลกเปลียนข้อมูลระหว่างเอนทิตี N จะต้องกระทําโดยผ่านทางเอนทิตี N-1 (เอนทิตี ลําดับล่างติดกัน) * เอนทิตี N-1 จะเป็ นผูค้ วบคุมการแลกเปลียนข่าวสารและข้อมูลจากเอนทิตี N * ข้อมูลจากเอนทิตี N ทีต้องการจะแลกเปลียนกับระบบอืน จะถูกส่งออกจากระบบในรูปของ ข้อมูลของเอนทิตี N-1 ส่วนในชุดโปรโตคอล TCP/IP จะไม่มกี ารกําหนดการติดต่อสือสารอย่างเข้มงวดเช่นในรูปแบบ OSI กล่าวคือ * เอนทิตี N อาจจะติดต่อสือสารข้อมูลโดยผ่านเอนทิตลํี าดับล่างทีติดกันหรือไม่กไ็ ด้ * การควบคุมการแลกเปลียนข่าวสารและข้อมูล อาจจะกระทําในเอนทิตลํี าดับบนหรือเอนทิตี ลําดับล่าง (ซึงไม่จาํ เป็ นจะต้องเป็ นลําดับล่างติดกัน) ก็ได้ ดังนันจะเห็นได้ว่าในการติดต่อแลกเปลียนข่าวสารในรูปแบบ OSI นันการอินเตอร์เฟซระหว่าง เอนทิตี N กัน เอนทิตี N-1 จะถูกกําหนดอย่างแน่ นอนตายตัว ในขณะทีชุดโปรโตคอลTCP/IP จะให้ ความยืดหยุน่ ในการสือสารข้อมูลมากกว่า 2. การสื อสารระหว่ างเครือ ข่ ายหรือ การอิ นเตอร์เน็ ต (InterNet) คือ การติด ต่ อ สือสาร ข้อมูลระหว่างระบบคอมพิวเตอร์ 2 ระบบทีไม่สามารถติดต่ อสือสารกันได้โดยผ่านทางเครือข่ายการ สือสารข้อมูลเพียงเครือข่ายเดียวได้ ต้องอาศัยเครือข่ายตังแต่ 2 เครือข่ายขึนไปในการติดต่อสือสารกัน และเครือข่ายเหล่านีอาจจะมีลกั ษณะของเครือข่ายทีต่างกันก็ได้ ความแตกต่างในเรืองของอินเตอร์เน็ตตะหว่างชุดโปรโตคอล TCP/IP กับรูปแบบ OSI ก็คอื ใน ชุ ด โปรโตคอล TCP/IP จะใช้โ ปรโตคอลสํ า หรับ อิน เตอร์เ น็ ต ทีเรีย กว่ า “โปรดตคอล IP” (Internet Protocol) ซึงในรูปแบบ OSI จะเรียกโปรโตคอลสําหรับการอินเตอร์เน็ตว่า “โปรโตคอล Network”

12

3. การบริ การการเชือมต่อการสือสาร (Connection Service) ในชุดโปรโตคอล TCP/IP นัน จะมีก ารบริก ารการเชือมต่ อ การสือสารระหว่ า งต้น ทางและปลายทาง 2 แบบ คือ การบริก ารแบบ Connectionless และแบบ Connection-oriented ส่วนในรูปแบบ OSI จะให้ความสําคัญเฉพาะกับการ บริการแบบ Connection-oriented เท่านัน ในการบริก ารแบบ Connection-oriented ของชุ ด โปรโตคอล TCP/IP โปรโตคอล TCP จะ กําหนดช่วงเวลา (Session) สําหรับการติดต่อยืนยันการส่ง-รับข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ทงั 2 เครือง เช่ น เดีย วกับ การทํ า งานของโปรโตคอล Session ในรู ป แบบ OSI ซึงทํ า ให้ โ ปรโตคอล TCP เป็ น โปรโตคอลทีมีความน่ าเชือถือ (Reliable) เพราะให้ความแน่ นอนว่าแพ๊กเกตข้อมูลทีถูกส่งออกไปจาก ต้นทางจะไปถึงยังปลายทางอย่างเป็ นลําดับและไม่มคี วามผิดพลากหรือสูญหายของข้อมูล สํ า หรับ การบริก ารแบบ Connectionless ของโปรโตคอล TCP จะมีล ัก ษณะแบบเดีย วกับ โปรโตคอล UDP (User Datagram Protocol) คือ โปรโตคอลจะมีหน้าทีควบคุมการส่ง-รับข้อมูลโดยไม่ มีก ารรอคอยการยืนยันการตอบรับข้อ มูล จากปลายทาง ทําให้ก ารบริก ารแบบนีให้ค วามน่ าเชือถือ น้อยกว่า แต่กท็ าํ ให้การสือสารข้อมูลรวดเร็วยิงขึนถ้าไม่มคี วามผิดพลาดเกิดขึนในการส่ง-รับข้อมูล

6 - 13

รูปที 6.6 เปรียบเทียบระหว่างโปรโตคอล TCP และโปรโตคอลดาต้ าแกรม 4. โปรโตคอลควบคุ ม การจั ด การสื อสาร ในชุ ด โปรโตคอล TCP/IP จะใช้ TCP (Transmission Control Protocol) เป็ นโปรโตคอลสําหรับควบคุมการสือสาร กําหนดตําแหน่ งต้นทาง และปลายทาง และอืน ๆ กับข้อมูล ซึงในรูปแบบ OSI นันจะแบ่งแยกการควบคุมการสือสารออกจากกัน โดยใช้ โปรโตคอล Session และโปรโตคอล Transport ตามลําดับ 6.3.3 โครงสร้างของชุดโปรโตคอล TCP/IP โครงสร้างของสถาปตั ยกรรมของชุดโปรโตคอล TCP/IP นันแบ่งออกเป็ น 3 ส่วนหลัก ๆ คือ ส่วนกรรมวิธปี ฏิบตั ิการหรือโปรเซส (Process) โฮสต์ (Host) และเครือข่าย (Network) ในส่วนของ โปรเซสก็ได้แก่ เอนทิตหรื ี อแอปพลิเคชันทีต้องการติดต่อสือสารนันเอง ทุกโปรเซสจะกระทําในเครือง โฮสต์ (หรือสเตชัน) ซึงในแต่ ล ะโฮสต์สามารถจะมีหลาย ๆ เอนทิตีได้พ ร้อ มกัน การสือสารระหว่าง เอนทิตของโฮสต์ ี เครืองหนึงกับเอนทิตของโฮสต์ ี อกี เครืองหนึงหรือหลายเครืองจะกระทําโดยผ่านทาง เครือข่ายทีโฮสต์เชือมต่ออยู่ การทํางานทีสัมพันธ์กนั ระหว่างโปรเซส โฮสต์ และเครือข่ายของสถาปตั ยกรรม TCP/IP ทําให้ สามารถจัด รู ป แบบของสถาป ตั ยกรรม TCP/IP ได้ เ ป็ น 4 เลเยอร์ และสามารถกํ า หนดชนิ ด ของ โปรโตคอลทีทํางานในแต่ ละเลเยอร์ได้เป็ น 4 แบบ โปรโตคอลเช่นกัน ดัง ทีได้กล่ าวมาแล้วว่ าในชุด โปรโตคอล TCP/IP นันเอนทิตของแต่ ี ละเลเยอร์อาจจะติดต่อสือสารข้อมูลโดยผ่านเอนทิตีในเลเยอร์ เดีย วกัน หรือ เอนทิตีในเลเยอร์ล่ า งลงไปซึงไม่ จํา เป็ น จะต้ อ งเป็ น เลเยอร์ติด กัน ได้ เลเยอร์ข องชุ ด โปรโตคอล TCP/IP ทัง 4 ชันได้แก่ 1. เลเยอร์ชนั Network Access 2. เลเยอร์ชนั Internet 3. เลเยอร์ชนั Host-to-Host 4. เลเยอร์ชนั Process/Applicstion * เลเยอร์ชนั Network Access จะประกอบด้วยโปรโตคอลทีทําหน้ าทีติดต่ อสือสารเข้ากับ เครือ ข่าย หน้ าทีของโปรโตคอลในเลเยอร์ชนนี ั คือ จัดเส้นทางของข้อมูลให้ระหว่างโฮสต์ก ับโฮสต์ ควบคุมการไหลของข้อมูล และควบคุมความผิดพลาดของข้อมูล * เลเยอร์ชนั Internet ประกอบด้วยขันตอนการอนุ ญาตให้ขอ้ มูลไหลผ่านไปมาระหว่างโฮสต์ ของเครือข่าย 2 เครือข่ายหรือมากกว่า ดังนันโปรโตคอลในเลเยอร์ชนั Internet นอกจากจะมีหน้ าที จัดเส้นทางของข้อมูลแล้ว ยังต้องทําหน้าทีเป็ นเกตเวรย์สาํ หรับการติดต่อกับเครือข่ายอืนอีกด้วย * เลเยอร์ชนั Host-to-Host ประกอบด้วยโปรโตคอลทีทําหน้ าทีส่ง ผ่านแลกเปลียนข้อมูล ระหว่างเอนทิตของโฮสต์ ี ต่างเครืองกัน นอกจากนันโปรโตคอลในเลเยอร์ชนนี ั ยังมีหน้าทีในการควบคุม

14

การไหลของข้อมูล และควบคุมความผิดพลาดของข้อมูลด้วย โปรโตคอลทีใช้กนั โดยทัวไปใน เล เยอร์ชนนี ั ได้แก่ 1. โปรโตคอล Reliable Connection-oriented โดยทํ า หน้ า ทีจัด ลํ า ดับ ของข้อ มู ล ตรวจสอบ ตําแหน่ งของต้นทางและปลายทางของข้อมูล ทําให้ขอ้ มูลนันเชือถือได้ 2. โปรโตคอล Datagram เพือลดขนาดของ overhead ของข้อมูล และจัดเส้นทางการสือสาร 3. โปรโตคอล Speed เพือเพิมความเร็วในการสือสารข้อมูลโดยการลดเวลาประวิง (Delay) ให้ เหลือน้อยทีสุด 4. โปรโตคอล Real-time เป็ นการรวมลักษณะของโปรโตคอล Reliable Connection-oriented กับโปรโตคอล Speed * เลเยอร์ชนั Process/Application ประกอบด้ว ยโปรโตคอลทีทําหน้ าทีแชร์แ ลกเปลียน ข้อมูลซึงกันและกันระหว่างคอมพิวเตอร์กบั คอมพิวเตอร์ หรือคอมพิวเตอร์กบั เทอร์มนิ ลั ทีอยูไ่ กลออกไป โปรโตคอลในแต่ ล ะชันของเลเยอร์ ใ นชุ ด โปรโตคอล TCP/IP ที DOD ใช้ ป ระกาศใช้ เ ป็ น โปรโตคอลมาตรฐาน ได้แก่ 1. โปรโตคอลในเลเยอร์ชนั Internet ได้แก่ โปรโตคอล MIL-STD-1777 (MIL-STD = Military Standard) หรือ โปรโตคอล IP (Internet Protocol) ทํ า หน้ า ทีจัด การเกี ยวกับ การกํ า หนดตํ า แหน่ ง (Address) ของโฮสต์คอมพิวเตอร์ และส่งข้อมูลจากต้นทางไปปลายทางผ่านเครือข่ายได้อย่างถูกต้อง 2. โปรโตคอลในเลเยอร์ชนั Host-to-Host ได้แก่ โปรโตคอล MIL-STD-1778 หรือโปรโตคอล TCP (Transmission Control Protocol) ซึงใช้ในการส่งข้อมูล ระหว่างอุ ปกรณ์ 2 อุ ปกรณ์ ในเครือ ข่าย โดยโปรโตคอล TCP นีจะทําหน้าทีเป็ นเสมือนพอร์ตเชือมต่อข้อมูล และยังคอยตรวจสอบความถูกต้อง ข้อมูลอีกด้วย 3. โปรโตโคอลในเลเยอร์ชนั Process/Application - โปรโตคอล MIL-STD-1780 หรือโปรโตคอล FTP (File Transfer Protocol) สําหรับ การส่ ง ผ่ านเคลือนย้าย หรือ แลกเปลียนไฟล์ข้อ มูล ทีเป็ นรหัส Binary ASCII และ EBCDIC ระหว่ า ง คอมพิวเตอร์ต่างประเภท หรือต่างระบบในเครือข่าย - โปรโตคอล MIL-STD-1781 หรือโปรโตคอล SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) สําหรับการส่งไปรษณียอ์ เิ ล็กทรอนิกส์ - โปรโตคอล MIL-STD-1782 หรือ โปรโตคอล Telnet สํ า หรับ การส่ ง ข้ อ มู ล กั บ เทอร์มนิ ลั แบบอะซิงโครนัส ตารางที 6.2 OSI 7. Application

แสดงชนิดของโปรโตคอลมาตรฐานในแต่ละเลเยอร์ของแต่ละสถาปตั ยกรรม ISO FTAM

CCITT X. 400

DOD FTD.SMTP

IEEE 802 (LAN)

6 - 15

6. Presentation 5. Session 4. Transport 3. Network 2. Data Link 1. Physical

VTP ISO Session ISO Transport IOS IP

TELNET TCP LAP-D LAP-B, X.25 X.21

IP

ตารางที 6-3 เปรียบเทียบเลเยอร์ในสถาปตั ยกรรม OSI, TCP/IP และ SNA OSI TCP/IP SNA 7 Application Transaction Service 6 Presentation Process/Application Presentation Service 5 Session Data Flow Control 4 Transport Host-to-Host Transmission Control 3 Network Internet Path Control 2 Data Link Network Access Data Link Control 1 Physical Physical Control

LLC, MAC

7 6 5 4 3 2 1

ในปจั จุบนั TCP/IP นอกจากจะเป็ นโปรโตคอลหลักทีใช้ในเครือข่ายอินเตอร์เน็ตแล้ว ยังเป็ น โปรโตคอลอีกชนิดหนึงทีได้รบั ความนิยมนํ ามาใช้ทงในเครื ั อข่ายระดับ LAN และระดับ WAN ในการ เชือมโยงระบบคอมพิวเตอร์ทมี​ี ความแตกต่างกันไม่ว่าจะเป็ นระบบ UNIX, Microsoft Windows, MSDOS, OS/2 มินิคอมพิวเตอร์ หรือเมนเฟรม และระบบปฏิบตั ิก ารหลายชนิดในเครือข่าย LAN เช่น NetWare, Windows NT, VINES และ LAN Manager ก็ อ อกแบบมาให้ ส ามารถรองรับ โปรโตคอล TCP/IP ได้ทงสิ ั น เราจะเห็นว่าชุดโปรโตคอล TCP/IP นันไม่ได้แยกเลเยอร์ชนั Physical และ Data Link แต่รวม เป็ นเลเยอร์ Network Access ทํ าให้ส าระสํา คัญ ของการกํ าหนดรูป แบบการส่ ง สัญ ญาณข้อ มูล ผ่ า น สายสัญญาณหรือสือกลางอืน ๆ กับการกําหนดรูปแบบข้อมูลเป็ นเฟรม เพือส่งผ่านเครือข่ายนันไม่ได้ แยกกันอย่างชัดเจน ซึงอาจก่อให้เกิดความสับสนระหว่างการอินเตอร์เฟซและการทํางานของชันเล เยอร์ไ ด้ ดัง นันเครือ ข่ าย TCP/IP จึง ไม่ เ หมาะสมทีจะนํ ามาใช้ใ นเครือ ข่ายทีออกแบบใหม่ทีต้อ งใช้ เทคโนโลยีใหม่ ๆ ด้วย และแม้ว่ารูปแบบ OSI จะถูกออกแบบมาเป็ นอย่างดีแล้วก็ตาม แต่ ก็ไม่ค่อยได้รบั ความนิยม เหมือนชุดโปรโตคอล TCP/IP ทีมีมาก่อนนานแล้ว ทังนีเนืองจากสาเหตุหลายประการดังนี

16

1. โปรโตคอล TCP/IP มีใช้กนั อย่างแพร่หลายมาก่อน โดยเฉพาะกับระบบปฏิบตั ิการ UNIX ซึงส่วนใหญ่ใช้เป็ นศูนย์กลางของระบบเครือข่ายขององค์กร มีผลิตภัณฑ์จาํ นวนมากทังซอฟต์แวร์และ ฮาร์ แ วร์ ที สนั บ สนนโปรโตคอล TCP/IP อยู่ แ ล้ ว แต่ ก ับ รู ป แบบ OSI ซึงกํ า หนดขึนใหม่ ย ัง ไม่ ม ี ผลิตภัณฑ์ทสนั ี บสนุ นจํานวนมากพอ จึงเติบโตได้ชา้ กว่า 2. เนื องจากเนื อหาสาระและข้อ กํ า หนดในรู ป แบบ OSI มีร ายละเอีย ดมากและยึด ติด กับ เทคโนโลยีการสือสารมากเกินไป ทําให้การพัฒนาสร้างเครือข่ายทําได้ยุ่งยากซับซ้อนกว่า และด้วย ชันเลเยอร์ทมี​ี จํานวนมากกว่ าก็ทําให้การทํางานช้ากว่า โดยเฉพาะเมือมีความผิดพลาดเกิด ขึนใน ระหว่างชันเลเยอร์ในทุกระดับชัน 3. คนส่วนใหญ่ไม่ชอบการบังคับ เพราะองค์กร ISO พยายามจะผลักดันให้ รูปแบบ ISO เป็ น รูปแบบเครือข่ายสากลทีใช้กนั ทัวโลก แต่คนต้องการจะพัฒนาเครือข่ายจากทีมีอยูเ่ ดิมแล้วมากกว่า 4. แต่ ทเห็ ี นจะทําให้ชุดโปรโตคอล TCP/IP เป็ นโปรโตคอลทีสําคัญมากทีสุดในปจั จุบนั คือ การเป็ นโปรโตคอลหลักในการเชือมโยงการสือสารข้อมูลในเครือข่ายอินเตอร์เน็ต เนืองจากคุณสมบัตทิ ี มีความยืดหยุ่น ไม่มกี ฎเกณฑ์ขอ้ บังคับมากนัก อีกทังในสถาบันการศึกษาทัวโลกและองค์กรของรัฐใน หลายประเทศก็ไ ด้นําเทคโนโลยี TCP/IP มาใช้ก่อ นหน้ าแล้วทําให้เครือ ข่ายทีเกิด ขึนใหม่ทต้ี องการ เชือมต่อกับเครือข่ายทีมีอยูเ่ ดิมเลือกโปรโตคอล TCP/IP เป็ นโปรโตคอลเชือมโยงการสือสาร

สถาปัตยกรรมเครือข่าย SNA สถาป ตั ยกรรมเครือ ข่ า ยอีก ชนิ ด หนึ งซึงถือ ว่ า เป็ น สถาป ตั ยกรรมมาตรฐานซึงต่ า งไปจาก สถาปตั ยกรรมชุดโปรโตคอล TCP/IP ซึงมีตน้ ตอมาจากทางทหาร นันคือ สถาปตั ยกรม SNA (System Network Architecture) ซึงเป็ นสถาปตั ยกรรมเครือ ข่ ายเฉพาะของอุ ปกรณ์ ค อมพิว เตอร์ทีผลิต โดย บริษัท IBM จึงเป็ นสถาปตั ยกรรมทางการค้ามากกว่าทีจะเป็ น มาตรฐานสากลดังเช่นสถาปตั ยกรรม รู ป แบบ OSI แต่ อ ย่ า งไรก็ ต ามมีผู้ ใ ช้ จํ า นวนไม่ น้ อ ยทีใช้ เ ครืองคอมพิว เตอร์ท ังเครืองเมนเฟรม มินิ ค อมพิว เตอร์ และเครือง PC ของบริษัท IBM และรู ป แบบของโครงสร้า งและโปรโตคอลของ สถาปตั ยกรรม SNA ก็ถอื ว่ามีรปู แบบทีได้กําหนดไว้ชดั เจน และมีใช้ในงานจริงอยูใ่ นปจั จุบนั สถาปตั ยกรรม SNA ได้มกี ารเริมใช้ครังแรกเมือปี 1974 เพือเป็ นรูปแบบของเครือข่ายสําหรับ การเชือมโยงการสือสารระหว่างคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์คอมพิวเตอร์โดยปราศจากความผิดพลาดใน การสือสารข้อมูลและมีความน่ าเชือถือ รูปแบบและโครงสร้างของ SNA ได้มกี ารพัฒนาเรือย ๆ มาจน กลายมาเป็ นรูปแบบของ SNA ในปจั จุบนั ลักษณะของการแบ่งชันของเลเยอร์จะแบ่งออกเป็ น 7 เลเยอร์ เท่ากับในรูปแบบ OSI ดังแสดงในตารางที 6.4 ตารางที 10-4 เปรียบเทียบชันเลเยอร์ในสถาปตั ยกรรมรูปแบบ OSI และ SNA OSI SNA ฟังก์ชนั การทํางาน Application Transaction บริการแอปพลิเคชันต่าง ๆ เช่น ระบบฐานข้อมูล การแลกเปลียน ข้อมูล

6 - 17

Presentation Session Transport Network Data Link

Presentation Service Data Flow Control Transmission Control Path Control

จัด รูป แบบของข้อ มูล และบริก ารการแชร์ร่ว มใช้ท รัพ ยากรของ เครือข่าย เช่น ซอฟต์แวร์ ไฟล์ขอ้ มูล ฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ จัดแบ่งเฟรมข้อมูล SDLC จัดจังหวะการไหลของข้อมูล และการ แลกเปลียนข้อมูล ตรวจสอบดู แ ลขันตอนการแลกเปลีนข้อ มู ล ระหว่ า งต้น ทางกับ ปลายทางว่าสามารถส่ง-รับข้อมูลกันได้ จัดเส้นทางของข้อมูลระหว่างต้นทานและปลายทาง และควบคุม เส้นทางการสือสารข้อมูลในเครือข่าย มีหน้าทีส่ง-รับเฟรมข้อมูล SDLC ระหว่างโหนดของเครือข่ายถัดไป

Data Link Control จัดการเชือมโยงการสือสารผ่านสือกลางเขากับโหนดของเครือข่าย Physical Physical ถัดไป Control ข้อแตกต่ างในการออกแบบโครงสร้างของสถาปตั ยกรรมเป็ น 7 เลเยอร์ระหว่างรูปแบบ OSI และ SNA ก็ค ือ ในรูปแบบ OSI จะเน้ นการกําหนดมาตรฐานโปรโตคอลในแต่ ล ะเลเยอร์สําหรับการ สือสารระหว่างระบบทีมีสถาปตั ยกรรมทีต่างกัน ซึงก็คอื ระหว่างระบบคอมพิวเตอร์ทแตกต่ ี างกันนันเอง ส่วนรูปแบบ SNA เนืองจากคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายใช้ระบบ IBM เหมือนกันหมด จึงเน้นการกําหนด มาตรฐานการติดต่อสือสารระหว่างโหนดของสถาปตั ยกรรมเดียวกัน ซึงก็คอื เครืองคอมพิวเตอร์ของ IBM ด้วยกันเท่านัน จุดประสงค์หลักของการกําหนดรูปแบบ SNA ก็เพือให้แน่ ใจได้ว่าอุปกรณ์เครือง คอมพิวเตอร์ทเป็ ี นผลิตภัณฑ์ของ IBM จะสามารถติดต่อสือสารกันได้ การสือสารข้อมูลภายในเครือข่ายรูปแบบ SNA นันจะใช้โปรโตคอลการสือสารแบบซิงโครนัส SDLC ซึงต่างจากรูปแบบ OSI ซึงจะใช้โปรโตคอล HDLC นอกจากนียังมีระบบ จัดการ Netview เป็ น ศูนย์กลางสือสารทําหน้ าทีตรวจสอบการทํางานของโปรโตคอล การติดต่อสือสาร ตรวจสอบระบบใน เครือข่าย บริหารเครือข่าย และควบคุมการสือสารกับเครือข่ายภายนอก เช่น เครือข่าย X.25 แพ็กเกต สวิตซ์ เป็ นต้น แม้ว่าในรายละเอียดแต่ ละเลเยอร์ของรูปแบบ SNA จะต่ างจากเลเยอร์ของรูปแบบ OSI แต่ โดยรวมแล้วจะมีหน้าทีการทํางานส่วนใหญ่คล้าย ๆ กัน ในรูปที 6.7 เป็ นการแสดงชนิดของโปรโตคอล สําหรับการสือสารข้อมูลในแต่ละเลเยอร์ของรูปแบบ SNA

18

รูปที 6.7 โปรโตคอลการสือสารข้อมูลในสถาปัตยกรรม SNA

สถาปัตยกรรมเครือข่าย ATM เครือข่าย ATM เป็ นเครือข่ายส่งข้อมูลความเร็วสูงทีสามารถจะสือสารข้อมูลได้ทุกรูปแบบและ ทุก ระบบ ด้ว ยการส่ ง ข้อ มูล ผ่ านทางเครือ ข่ายสือสารเพียงเครือ ข่ายเดียว ทําให้มคี วามคล่ อ งตัว มี ประสิทธิภาพ และประหยัดค่าใช้จา่ ย เพราะสามารถใช้รว่ มกับเครือข่ายการสือสารข้อมูลเดิมต่าง ๆ ทีใช้ งานอยูไ่ ด้ รูปแบบของสถาปตั ยกรรมเครือข่าย ATM นันแตกต่างไปจากรูปแบบ OSI และชุดโปรโตคอล TCP/IP คือ แบ่งออกเป็ น 3 เลเยอร์หลักดังนี 1. เลเยอร์ชนั Physical เป็ น เลเยอร์ช ันล่ า งสุ ด ของเครือ ข่ า ย มีห น้ า ทีเหมือ นเลเยอร์ช ัน Physical ในรูปแบบ OSI คือ จัดส่งข้อมูลเข้าสู่ช่องสัญญาณของระบบสือสาร ซึงอาจจะเป็ นสายทองแดง หรือสายใยแก้วนํ าแสง ข้อมูลทีส่งเข้าสู่ช่องสัญญาณนีอาจอยู่ในรูปของเซลล์ขอ้ มูล ATM หรือเซลล์ ข้อมูลทีรวมบรรจุเป็ นแพ๊กเกตใหญ่หรือเฟรมข้อมูลก็ได้ (เช่นเฟรมข้อมูล SDH หรือ SONET) เลเยอร์ ชัน Physical นียังแบ่งส่วนทํางานออกเป็ น 2 ชันย่อย คือ

6 - 19

- ชัน TC (Transmission Convergence) - ชัน PMD (Physical Medium Dependent) ในขันตอนการส่งข้อมูล เลเยอร์ชนั TC จะทําหน้ าที รับเซลล์ข้อมูลจากเลเยอร์ชนั ATM มา จัดการบรรจุเซลล์ขอ้ มูลลงไปในเฟรมข้อมูลของระบบสือสารนัน ๆ เช่น ถ้าเป็ นระบบส่งข้อมูล SHD ก็จะ จัดเป็ นเฟรมข้อมูลแบบ SDH และปรับอัตราการส่งข้อมูลให้เหมาะสม เช่น ถ้าส่งเป็ นระบบ SDH-1, SDH-4, หรือ SDH-16 ก็จ ะปรับ อัต ราส่ ง ข้อ มูล เป็ น 155.52 Mbps, 622.08 Mbps, และ 2.48 Gbps ตามลําดับ จากนันก็จะส่งข้อมูลไปให้เลเยอร์ชนั PMD ต่อไป

รูปที 6.8 รูปแบบสถาปัตยกรรมของเครือข่าย ATM ใน เลเยอร์ชนั PMD จะเกียวข้องกับการอินเตอร์เฟซกับสายสือสารทีใช้ส่งข้อมูลซึงแตกต่าง กันไปตามชนิดของตัวกลางและบริการส่งข้อมูล ข้อมูลทีถูกส่งเข้าสู่สายสือสารนันจะเป็ นสัญญาณบิต ข้อมูล (0 และ 1) เรียกว่า “สายบิตข้อมูล” (Bitstream) ไปสู่ผใู้ ช้บริการปลายทาง จังหวะของบิตข้อมูล ทีส่ ง-รับระหว่ างอุ ปกรณ์ ต้นทางและปลายทางนันต้อ งเหมือ นกัน (Synchronize) ซึงจะควบคุ มโดย สัญญาณนาฬิกา เมือสายบิต ข้อ มูล เดิน ทางไปถึง อุ ปกรณ์ ป ลายทาง ขัน PMD ของส่ ว นปลายทางจะทํา การ รวบรวมเฟรมข้อ มูล จากสายส่ งข้อ มูล ให้ก ับเลเยอร์ชนั TC เพือทําการตรวจสอบหาจุด เริมต้นและ จุดสินสุดของแต่ละเซลล์ เพือแยกเซลล์ขอ้ มูลออกจากเฟรม 2. เลเยอร์ชนั ATM มีห น้ าทีหลัก ในการสวิต ซ์เ ซลล์ข้อ มูล กํ าหนดตํ าแหน่ ง ปลายทางของ ข้อมูล สร้างการติดต่อแบบวงจนเสมือน (Virtual Circuit) และยกเลิกการติดต่อหาเส้นทางการส่งข้อมูล ควบคุมปริมาณข้อมูล (Traffic) และมีหน้าทีมัลติเพล็กซ์และดีมลั ติเพล็กซ์เซลล์ขอ้ มูล การทํางานของเล

20

เยอร์ชนั ATM นีจึงเทียบได้กบั การทํางานใน เลเยอร์ชนั Network และเลเยอร์ชนั Transportation ของ รูปแบบ OSI ในขันตอนการส่งข้อมูล เลเยอร์ชนั ATM จะรับเซลล์ขอ้ มูลจากเลเยอร์ชนั AAL มาเพือทําการ สวิตซ์หาเส้นทางการส่งข้อมูลโดยอาศัยหลักการของวงจรเสมือน เมือสร้างการติดต่อได้แล้ว ข้อมูล จะถูกส่งไปในลักษณะทิศทางเดียว โดยไม่ต้องมีการตอบรับข้อมูลจากปลายทาง แม้ว่าระบบจะทํางาน แบบ Connection-oriented (ยืนยันการตอบรับ) ก็ตาม ทังนีเนืองจากเครือข่าย ATM ปกติจะใช้เส้นใย แก้ว นํ าแสงเป็ นสายส่ ง สัญ ญาณ ดัง นันอัต ราการผิด พลาดในการส่ ง ข้อ มูล จึง มีน้อ ยมาก นอกจากนี เครือข่าย ATM ยังรับประกันว่าเซลล์ขอ้ มูลทีส่งผ่านวงจรเสมือนนันจะเรียงลําดับกันเสมออีกด้วย ในส่วนของการสร้างเส้นทางการติดต่อข้อมูลในเลเยอร์ชนั ATM นีนอกจากจะเป็ นการสือสาร แบบจุดต่อจุดแล้ว ยังสามารถสร้างการติดต่อเป็ นแบบจุดต่อหลายจุดหรือ Multicast ได้เช่นกัน โดย การเพิมจํานวนปลายทางลงไปในวงจรเสมือน และเพือให้การใช้สายส่งข้อมูลมีประสิทธิภาพสูงสุด เล เยอร์ชนั ATM ยังมีหน้ าทีในการมัลติเพล็กซ์รวมข้อมูลโดยวิธที างสถิติ (Statistic) ก่ อนส่งข้อมูลเข้าสู่ สายส่งข้อมูล เมือข้อมูลถูก ส่งไปถึง ปลายทาง เลเยอร์ชนั ATM จะรับข้อมูลจากชัน Physical มาทําการดี มัลติเพล็กซ์แยกข้อมูล ยกเลิกการติดต่อ และจัดลําดับของเซลล์ขอ้ มูล เพือส่งไปให้ เลเยอร์ชนั AAL ต่อไป 3. เลเยอร์ชนั AAL แบ่งการทํางานออกเป็ น 2 ส่วน คือ ส่วนทีทําหน้ าทีติดต่อกับผู้ใช้บริการ เรียกว่า “เลเยอร์ชนั CS” (Convergence Sublayer) เพือให้เครือข่าย ATM สามารถให้บริการงาน ประยุกต์ต่าง ๆ เช่น การส่งแฟ้มข้อมูล เสียง และวิดโี อ เราสามารถเทียบการทํางานในเลเยอร์ชนนี ั ได้ กับเลเยอร์ชนั Application ในรูปแบบ OSI ส่ ว นเลเยอร์ ช ันย่ อ ยทีถั ด ลงมาจากชัน CS คื อ “เลเยอร์ช ัน SAR” (Segmentation and Reassembly) ซึงจะทําหน้ าทีแยกข้อมูลทีส่งออกมาจากผู้ใช้บริการออกเป็ นเซลล์ขอ้ มูล เพือส่งต่อไป ให้กบั เลเยอร์ชนั ATM ต่อไป ในขณะเดียวกันทางด้านผูใ้ ช้บริการปลายทางเมือรับข้อมูลแล้ว เลเยอร์ใน ชันนีจะทําการรวบรวมเซลล์ขอ้ มูลให้กลับมาเป็ นข้อมูลพร้อมใช้กบั งานประยุกต์ต่อไป การทํางานในเล เยอร์ชนั SAR จึงเทียบได้กบั เลเยอร์ชนั Presentation ในรูปแบบ OSI เราจะเห็นได้ว่ า เครือ ข่าย ATM นันเราสามารถนํ ามาแทรกเข้าเป็ นตัว กลางในการเชือมต่ อ เครือข่ายการสือสารข้อมูลต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถส่งข้อมูลได้ดว้ ยความเร็วสูง มีความ ผิดพลาดในการส่งข้อมูลตําเชือถือได้ สามารถรองรับข้อมูลมัลติมเี ดียได้ด ี โดยทีเราไม่จาํ เป็ นต้องลงทุน สร้างระบบเครือข่ายข้อมูลความเร็วสูงขึนมาใหม่ทงหมด ั เพราะเครือข่าย ATM สามารถใช้งานร่วมกับ เครือข่ายการสือสารข้อมูลเดิมทีมีใช้งานอยู่แล้วได้เลยจึงเหมาะสําหรับการส่งข้อมูลทังระยะใกล้ เช่น เป็ นเส้นทางหลัก (Backbone) ให้กบั เครือข่าย

6 - 21