มาตรฐานการสื่อสารบนเครือข่ายคอมพิวเตอร์และสถาปัตยกรรมเครือข่าย

แบบอ้างอิง OSI (OSI Reference model)

             OSI (Open Systems Interconnect) Model เป็นแบบจาลองที่อธิบายถึงโครงสร้างการทำงานของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ โดยแบ่งออกเป็น 7 เลเยอร์ที่มีหน้าที่ต่างๆ กัน โดยได้รับการคิดค้นและพัฒนาขึ้นในปี 1984 โดย Open Systems Interconnect นั่นเอง การเรียงตัวของเลเยอร์จะถูกจัดจากบนลงล่าง โดยประกอบไปด้วยเลเยอร์ Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data Link และ Physical  แต่ละเลเยอร์จะมีหน้าที่เกี่ยวข้องกับเลเยอร์อื่น โดยเป็นการจัดเตรียมการทางานให้กับเลเยอร์ถัดไป และรับช่วงต่อมาจากเลเยอร์ด้านล่าง โดยความหมายและหลักการของแต่ละเลเยอร์ มีดังนี้

 

Layer1: Physical Layer

เป็นเลเยอร์ล่างสุดสำหรับจัดเตรียมอุปกรณ์เกี่ยวกับระบบไฟฟ้า และกลไกการทำงานในการเชื่อมต่อของระบบเครือข่าย เป็นนิยามของความเกี่ยวเนื่องกันระหว่างอุปกรณ์ฐานล่างและเลเยอร์ในระดับกลาง ตัวอย่างเช่น รูปแบบการจัดวางของพิน การเดินกระแสไฟ สายเคเบิ้ล ฮับ อแดปเตอร์เครือข่าย เป็นต้น

Layer2: Data Link Layer

เป็นเลเยอร์สำหรับการจัดเตรียมหน้าที่ และกระบวนการในการส่งผ่านข้อมูลระหว่างเครือข่าย และตรวจสอบความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นใน Physical Layer แรกเริ่มนั้นเลเยอร์นี้จะกล่าวถึงในระบบโทรศัพท์ ที่มีการสื่อสารจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง หรือจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอุปกรณ์รับสัญญาณ จากนั้นจึงพัฒนาต่อมาจนถึงในระบบแลน (LAN) ด้วย ซึ่งมีรูปแบบการสื่อสารที่ซับซ้อนกว่า สำหรับโปรโตคอลที่อยู่ในเลเยอร์นี้ก็คือ TCP (Transport Control Protocol) ที่ทำหน้าที่ให้เครื่องคอมพิวเตอร์สื่อสารกันได้บนเครือข่ายอินเทอร์เน็ต

Layer3: Network Layer

เป็นเลเยอร์ที่จัดเตรียมหน้าที่ และกระบวนการในการส่งข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทางภายในเครือข่าย โดยการดำเนินการจะทำการรับข้อมูลที่ส่งออกจากต้นทาง และรวมข้อมูลหรือแยกส่วนข้อมูลมาเป็นแพ็กเกจ (Package) และเพิ่มข้อมูลตำแหน่งปลายทางที่ส่วนหัวของแพ็กเกจเพื่อใช้ในการส่ง

โปรโตคอลที่รู้จักกันดีซึ่งอยู่ในเลเยอร์นี้ คือ IP (Internet Protocol) ซึ่งจะคอยจัดการเส้นทางการเดินทางของข้อมูลบนเครือข่ายอินเทอร์เน็ต

Layer4: Transport Layer

เป็นเลเยอร์ที่ทำหน้าที่จัดเตรียมการส่งผ่านข้อมูลระหว่างผู้ใช้งาน จัดเตรียมข้อมูลที่เชื่อถือได้ให้กับเลเยอร์ถัดไป โดยควบคุมความถูกต้องในการเดินทางของข้อมูล และความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น

สำหรับโปรโตคอลที่ทำงานอยู่บนเลเยอร์นี้ ก็เช่น TCP (Transmission Control Protocol) และ UDP (User Datagram Protocol)

Layer5: Session Layer

เป็นเลเยอร์ที่ควบคุมเซสชั่น (Session) การเชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ในเครือข่าย จัดการการสื่อสารระหว่างกัน ทั้งแบบ Full-duplex, Half-duplex และ Simplex โดยมีกระบวนการสร้างจุดตรวจสอบ การเคลื่อนย้ายเซสชั่น การจัดการ และการเริ่มต้นเซสชั่นใหม่ เลเยอร์นี้มักไม่ได้ถูกใช้ในโปรโตคอลเกี่ยวกับอินเทอร์เน็ต แต่จะถูกนำไปใช้เป็นส่วนของแอพพลิเคชั่น (Application) เพื่อใช้งานเกี่ยวกับกระบวนการ Remote Procedure Calls (RPC)

Layer6: Presentation Layer

เป็นเลเยอร์สำหรับจัดเตรียมการรับและจัดโครงสร้างของข้อมูล เพื่อส่งต่อให้เลเยอร์ถัดไป โดยอาจมีการแปลข้อความที่ได้เป็นโค้ด หรือมีการเข้ารหัส/ถอดรหัสข้อมูลตามคำสั่งที่ได้รับ โดยกำหนดรูปแบบของการสื่อสาร อย่างเช่น ASCII Text, EBCDIC, Binary และ JPEG รวมถึงการเข้ารหัส (Encryption) ก็รวมอยู่ในเลเยอร์นี้ด้วย ตัวอย่างเช่น โปรแกรม FTP ต้องการรับส่งโอนย้ายไฟล์กับเครื่อง Server ปลายทาง โปรโตคอล FTP จะอนุญาตให้ผู้ใช้ระบุรูปแบบของข้อมูลที่โอนย้ายกันได้ว่าเป็นแบบ ASCII Text หรือแบบ Binary เป็นต้น

Layer7: Application Layer

เป็นเลเยอร์ชั้นบนสุด ซึ่งเป็นการจัดเตรียมแอฟฟลิเคชั่นไว้ให้คอยบริการใช้งาน รูปแบบต่างๆ บนเครือข่าย ซึ่งจะร้องขอจาก Presentation Layer เพื่อดำเนินการตามกระบวนการลงไปชั้นเลเยอร์ต่างๆ สำหรับบริการโปรโตคอลที่เกี่ยวกับเลเยอร์นี้ เช่น FTP (File Transfer Protocol) Mail Transfer (SMTP/POP3/MAP Protocol) และเว็บเบราเซอร์ที่ทำงานอยู่บน HTTP (Hypertext Markup Language Protocol)

การแบ่งกลุ่มของเลเยอร์ (Layer) 

OSI Model ได้แบ่งลักษณะของเลเยอร์ (Layer) ออกเป็น 2 กลุ่ม

 

1. Application-oriented Layers เป็น 4 เลเยอร์ด้านบน คือ เลเยอร์ ที่ 7, 6, 5 และ 4 (Application, Presentation, Session และ Transport) ทำหน้าที่เชื่อมต่อรับส่งข้อมูลระหว่างผู้ใช้กับโปรแกรมประยุกต์ เพื่อให้รับส่งข้อมูลกับฮาร์ดแวร์ที่อยู่ชั้นล่างได้อย่างถูกต้อง ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับซอฟแวร์เป็นหลัก

 

2. Network-dependent Layers เป็น 3 เลเยอร์ด้านล่าง (Network, Data Link และ Physical) ทำหน้าที่เกี่ยวกับการรับส่งข้อมูลผ่านสายส่ง และควบคุมการรับส่งข้อมูล.ตรวจสอบข้อผิดพลาด รวมทั้งเลือกเส้นทางที่ใช้ในการรับส่ง ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์เป็นหลัก ทำให้ใช้ผลิตภัณฑ์ต่างบริษัทกันได้อย่างไม่มีปัญหา

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) เป็นองค์กรสากล ที่สร้างและพัฒนามาตรฐานด้านอุตสาหกรรมที่เกี่ยวเนื่องกับการศึกษาทางด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ รวมไปถึงการสื่อสารและวิทยาการคอมพิวเตอร์มีการประกาศมาตรฐานต่างๆ ไว้มากกว่า 900 มาตรฐาน ซึ่งมาตรฐานของ IEEE เป็นผู้นำในการสร้างมาตรฐานให้กับแวดวงอุตสาหกรรมต่างๆ สำหรับมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารข้อมูลที่คุ้นเคยกันก็เช่น IEEE 802 ที่กำหนดมาตรฐานให้กับการเชื่อมต่อเครือข่ายแบบ LAN/MAN โดยมี IEEE 802.3 เป็นมาตรฐานให้กับเทคโนโลยีเครือข่าย Ethernet LAN และมาตรฐาน IEEE 802.11 สำหรับเครือข่ายไร้สาย เป็นต้น

เทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ถูกนำไปใช้ในการสร้างเครือข่ายกันอย่างแพร่หลายทั้งที่บ้านและภายในองค์กรขนาดเล็ก ที่รู้จักกันดีก็คือ

 

เทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบ Ethernet LAN โดยในปัจจุบันแบ่งออกได้เป็น 2 มาตรฐานใหญ่ๆ คือ Fast Ethernet LAN และ Gigabit Ethernet LAN 

เทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบ Wireless LAN หรือเครือข่ายไร้สายเป็นที่นิยมมากขึ้นในปัจจุบัน เนื่องจากสามารถลดค่าใช้จ่ายในส่วนอุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อ เช่น สายสัญญาณ หรือการ์ดเครือข่ายที่ใช้อยู่บนเครือข่าย Ethernet LAN ลงได้