โปรโตคอลTCP/IP

Protocol ที่นิยมใช้

Protocol ในโลกนี้มีมาก 500 Protocol และมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง Protocol แต่ละชนิดก็มีคุณสมบัติเด่น แตกต่างกันไปควรที่จะเลือกใช้ให้เหมาะสม Protocol ที่นิยมใช้ในระบบ Network มีดังต่อไปนี้

TCP/IP Protocol ( โปรโตคอลทีซีพี/ ไอพี)

ทีซีพี / ไอพี เป็นโปรโตคอลที่ใช้งานอย่างแพร่หลายในแทบทุกเครือข่ายไม่ว่าจะเป็นเครือข่ายเฉพาะที่ (LAN) หรือเครือข่ายในบริเวณกว้าง (WAN) TCP/IP ( ทีซีพี/ ไอพี ) เชื่อมกลุ่มเครือข่ายย่อยเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่หรือ อินเตอร์เน็ต (Internet)

TCP/IP ผ่านการออกแบบให้เป็นอิสระจากชนิดคอมพิวเตอร์ ฮาร์ดแวร์ และระบบปฏิบัติ การ กลไกของโปรโตคอลมีความเชื่อถือได้สูงและทำงานได้ แม้ในบางภาวะที่การ สื่อสารมีความผิดปกติ รวมทั้งสามารถเลือกเส้นทางส่งข้อมูลตามสภาพเครือข่ายได้ในกรณีที่บางเส้นทางชำรุด

TCP/IP มีที่มาจากโปรโตคอลคือ ทีซีพี (TCP : Transmission Control Protoclo) และ ไอพี (IP : Internet Protocol) IP ทำหน้าที่กำหนดแอดเดรส จัดแบ่งขนาดข้อมูลให้ พอเหมาะ และเลือกเส้นทางส่งข้อมูล ส่วน TCP มีหน้าที่รับประกันความถูกต้องในการลำเลียงข้อมูล TCP และ IP ไม่ได้เป็นเพียงสองโปรโตคอลที่มีอยู่เท่านั้น หากแต่ยังมีโปร โตคอลสนับสนุนอีกเป็นจำนวนมากจัดรวมกันเป็นชุดโปรโตคอล ทีซีพี/ ไอพี (TCP/IP protocol suite)

ทีซีพี / ไอพีและอินเทอร์เน็ต

อินเทอร์เน็ตเป็นทั้งเครือข่ายของคอมพิวเตอร์ และเครือข่ายของเครือข่าย เพราะอินเทอร์เน็ตเป็นสังคมเครือข่ายขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วย เครือข่ายย่อยจำนวนมากต่อเชื่อมกัน TCP/IP คอมพิวเตอร์ในอินเทอร์เน็ตทุกเครื่องจึงใช้โปรโตคอล TCP/IP เพื่อสื่อสารระหว่างกันพัฒนาการของอินเทอร์เน็ต

อินเทอร์เน็ตมีพัฒนาการมาจาก อาร์พาเน็ต (ARP Anet) ซึ่งเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ภายใต้ความรับผิดชอบของ อาร์พา (Advanced Research Projects Agency) ในสังกัดกระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกาอาร์พาเน็ตในขั้นต้นเป็นเครือข่ายทดลองที่ตั้งขึ้นเพื่อสนับสนุนงานวิจัยด้านการทหารอาร์พาซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็น ดาร์พา (Defense Advanced Research Projects Agency) ต้องการพัฒนาเครือข่ายที่สามารถสื่อสารกันได้ แม้ว่าอุปกรณ์เครือข่ายบางจุดจะหยุดทำงานหรือเส้นทางสื่อสารบางเส้น ทางถูกตัดขาด ดาร์พาวางแผนการขยายเครือข่ายและเปิดการเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายกับเครือข่ายต้องการโปรโตคอลที่ทำงานได้กับสายสื่อสารและฮาร์ดแวร์หลายรูปแบบ และสามารถรองรับ Host จำนวนมากได้ TCP/IP เป็นโปรโตคอลที่มีคุณสมบัติดังกล่าวครบถ้วน

TCP/IP ยังไม่ได้เป็นชื่อที่ใช้อย่างเป็นทางการในช่วงเวลานั้น หากแต่เรียกว่าคาห์น – เซอร์ฟ โปรโตคอล ตามชื่อผู้พัฒนาคือ โรเบิร์ต คาห์น (Robert Kahn) ซึ่งทำงานอยู่ที่บริษัท บีบีเอ็น (BBN : Nolt Beranek and Newmann) และ วินตัน เซอร์ฟ (Vintom Cerf) แห่งสถาบันวิจัยสแตนฟอร์ด ดาร์พาว่าจ้างบีบีเอ็นพัฒนา TCP/IP ภายใต้ยูนิกซ์ของมหาวิทยาลัย แคลิฟอร์เนียแห่งเบิร์คลีย์ และให้ทุนเผยแพร่ระบบปฏิบัติการออกไปโดยไม่คิดมูลค่า

ยูนิกซ์ที่ผนวก TCP/IP และเผยแพร่ออกไปเมื่อ พ. ศ. 2526 ใช่ชื่อว่า 4.2BSD (4.2 Berkeley System Distribution) จากจุดนั้นเป็นต้นมาทีซีพี/ ไอพีก็ได้แพร่หลายไปใน มหาวิทยาลัยและหน่วยงานอื่น ๆ และเป็นโปรโตคอลมาตรฐานซึ่งใช้เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ที่ทำงานภายใต้ยูนิกซ์ในปัจจุบันจะพบว่าระบบปฏิบัติการส่วนใหญ่ทั้งคอมพิวเตอร์ ระดับใหญ่และไมโครคอมพิวเตอร์ จะสนับสนุนการทำงานตามข้อกำหนดของ ที TCP/IP เพื่อเชื่อมเข้าสู่อินเทอร์เน็ตได้โดยง่าย

สถาปัตยกรรมอินเทอร์เน็ต

TCP/IP เป็นแกนสำคัญในการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่อาจอยู่ภายในเครือข่ายเดียวกันหรือนอกเครือข่าย โครงสร้างของอินเทอร์เน็ตประกอบด้วยเครือข่าย ย่อยจำนวนมากต่อเชื่อมกันผ่าน Router

สถาปัตยกรรม TCP/IP

TCP/IP เป็นโปรโตคอลที่ไดรับความนิยมอย่างแพร่หลายเนื่องมาจากความสามารถในการเชื่อมเครือข่ายที่ใช้ฮาร์ดแวร์ต่างชนิดกันได้อย่างกลมกลืน เนื้อหาในบทนี้จะกล่าวถึง แบบอ้างอิงโปรโตคอลและบริการของโปรโตคอลย่อยโดยสังเขป เพื่อให้ผู้อ่านมองเห็นภาพโดยรวมตามหัวข้อต่อไปนี้

* แบบอ้างอิง TCP/IP

* โปรโตคอลแสตค

* ชุดโปรโตคอล TCP/IP

แบบอ้างอิง TCP/IP

ระบบการสื่อสารข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ที่ซับซ้อนการมองภาพของระบบโดยรวมทั้งหมดเป็นหน่วยใหญ่ย่อมยากต่อการ ทำความเข้าใจ การใช้แบบอ้างอิงที่แบ่งระบบออกเป็นส่วนย่อยจะช่วยลดความซับซ้อนและสร้างความเข้าใจได้ง่ายกว่า

เครือข่ายคอมพิวเตอร์มีแบบอ้างอิงที่ใช้เป็นมาตรฐานคือ แบบอ้างอิงโอเอสไอ (OSI : Open Systems Interconnection Reference Model) ในขณะที่ที TCP/IP เป็นโปรโตคอล ที่กำเนิดก่อน OSI และมีแบบอ้างอิงเฉพาะตามรูป 7.1 TCP/IP มีระดับชั้นจากล่างขึ้นบนและลักษณะสมบัติประจำชั้นต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

ฟิสิคัล ชั้นของการกำหนดคุณสมบัติฮาร์ดแวร์ เช่นคุณสมบัติทางกล ( หัวต่อ และ ชนิดสายสื่อสาร) และคุณสมบัติทางไฟฟ้า ( ลักษณะสัญญาณ และอัตราเร็ว) กล่าวโดยรวมแล้ว ระดับชั้นฟิสิคัลกำหนดวิธีการถ่ายโอนข้อมูลในระดับบิต ตัวอย่างของการเชื่อมต่อที่ตรงกับระดับชั้นฟิสิคับได้แก่ RS232 และ X.21 เป็นต้น

เดทาลิงค์ ชั้นของซอฟต์แวร์ ( ดีไวซ์ไดรเวอร์) และฮาร์ดแวร์ซึ่งทำงานด้านการเชื่อมโยงเข้ากับ สายสื่อสาร ตัวอย่างมาตรฐานในระดับชั้นนี้ได้แก่ อินเทอร์เน็ตและโทเค็นริง เป็นต้น

เน็ตเวอร์ค ชั้นที่ทำหน้าที่เลือกเส้นทางเพื่อส่งข้อมูลระหว่างสถานีต้นทางและสถานีปลายทาง ตัวอย่างโปรโตคอลในระดับชั้นนี้ได้แก่ IP

ทรานสปอร์ต ชั้นที่หน้าที่จัดเตรีมการส่งข้อมูลระหว่างสถานีต้นทางและปลายทางโดยสถาปนาการเชื่อมต่อและรักษาสภาพการเชื่อมต่อตลอดจนยกเลิกการเชื่อมต่อเมื่อสิ้นสุด กระบวนการ และอาจมีหน้าที่เพิ่มเติมในการับประกันความถูกต้องของข้อมูลที่จัดส่ง TCP/IP มีโปรโตคอลประจำชั้นนี้จำนวนสองโปรโตคอลคือ TCP และ UDP

 แอพลิเคชั้น ระดับชั้นนี้กำหนดการทำงานของโปรโตคอลประยุกต์ ตัวอย่างโปรโตคอลในระดับชั้นนี้ได้แก่ เอฟอีพี (FTP) เอสเอ็มทีพี (SMTP) หรือ เทลเน็ต (TELNET) เป็นต้น

รูปที่ 1 แบบอ้างอิงทีซีพี/ ไอพี

IP ซึ่งอยู่ในระดับชั้นเน็ตเวอร์ตามรูปที่ 7.2 เป็นแกนสำคัญของโปรโตคอลแสตดเนื่องจากทั้ง TCP และ UDP ต้องใช้ IP เพื่อเลือกเส้นทางส่ง Packet ในระดับชั้นเน็ตเวอร์คยังมี ICMP สนับสนุนการทำงานของ IP เพื่อรายงานข้อผิดปกติที่เกิดขึ้นจากการส่งแพ็กเก็ตและมี IGMP ดูแลการจัดกลุ่ม Host ในเครือข่ายมัลติคาสต์

รูปที่ 2 โปรโตคอลแสตคของ TCP/IP

ระดับชั้นทรานสปอร์ต มีสองโปรโตคอลสำคัญ TCP และ UDP แอพลิเคชั้นจะเลือกใช้ TCP หรือ UDP ตามลักษณะงาน

โปรโตคอลระดับล่างถัดจาก IP ได้แก่ โปรโตคอลระดับเดทาลิงค์ซึ่งกำหนดการทำงานตามเทคโนโลยีเครือข่ายที่ใช้งานเช่นโปรโตคอล CSMA/CD ตามมาตรฐาน Ethernet ใส่ระดับชั้นนี้มีโปรโตคอลในชุดของ TCP/IP ทำหน้าที่สนับสนุนการทำงานอยู่สองโปรโตคอลคือ ARP และ RARP ทั้งสองโปรโตคอลทำหน้าที่แปลงค่า ระหว่าง IP Address กับ Hardware Address

การส่งถ่ายข้อมูลระหว่างชั้น

โปรโตคอลในแต่ละชั้นล้วนมีหน้าที่เกี่ยวข้องในการส่งผ่านข้อมูลจากสถานีต้นทาง ไปยังสถานีปลายทางข้อมูลจะถูกส่งผ่านจากโปรโตคอลระดับบนสุดจากสถาน ีต้นทาง ไปยังระดับล่างจนกระทั่งข้อมูลถูกแปลงให้อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าแล้วเดินทางผ่านเครือข่าย ไปยังสถานีปลายทางโปรโตคอลระดับล่างสุดที่สถานี ปลายทาง จะรับสัญญาณและส่งผ่านขึ้นไปยังโปรโตคอลระดับบนต่อไป

เมื่อข้อมูลผ่านแต่ละระดับชั้น โปรโตคอลในชั้นนั้นจะผนวกข่าวสารกำกับการทำงานประจำโปรโตคอลซึ่งเรียกว่า โปรโตคอลเฮดเดอร์ (protocol header) เข้ากับข้อมูล เฮดเดอร์และตัวข้อมูลจากระดับบนจะถูกส่งผ่านไปยังระดับล่าง โปรโตคอลระดับล่างจะมองเฮดเดอร์หุ้มเป็นชั้น ๆ กระบวนการนี้เรียกว่า การเอ็นแคปซูเลต ตัวอย่างในรูปที่ 7.3 แสดงการเอ็นแคปซูเลตแพ็กเก็ต TCP/IP ในอีเทอร์เน็ต

เมื่อสถานีปลายทางได้รับแพ็กเก็ตก็จะดำเนินการส่งไปตามลำดับชั้น โปรโตคอลประจำชั้นจะถอดเฮดเดอร์ออกและส่งส่วนที่เหลือไปยังชั้นถัดไปเฮดเดอร์จะถูก ถอดออกเหลือเฉพาะข้อมูลเมื่อถึงชั้นบนสุด กระบวนการนี้เรียกว่า การดีแคบซูเลต (decapsulation)

รูปที่ 3 การห่อหุ้มข้อมูลตามลำดับโปรโตคอลแสตด

ไอพีแอดเดรส ( IP Address )

อินเทอร์เน็ตแยกแยะเครื่องโดยใช้ IP Address ประจำฮาร์ดแวร์อินเทอร์เฟสที่เชื่อมเข้าเครือข่าย ตัวอย่างของฮาร์ดแวร์อินเทอร์เฟสได้แก่การ์ดเครือข่าย คอมพิวเตอร์ที่มีมากกว่าหนึ่งอินเทอร์เฟสสามารถมี IP Address ได้ตามจำนวนอินเทอร์เฟส แต่คอมพิวเตอร์โดยทั่วไปมักมีเพียงอินเทอร์เฟสเดียว จึงมักเรียกว่าไอพีแอดเดรสเป็นแอดเดรสประจำเครื่อง ส่วนอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ เช่น เรามักมีอินเทอร์เฟสจำนวนมากเพื่อใช้โยงเครือข่าย เราเตอร์ (Router) จึงมี IP Address หลายค่าตามจำนวนอินเทอร์เฟส

เทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์

TCP/IP ผ่านการออกแบบมาให้สามารถทำงานกับระบบการสื่อสารระดับล่าง โดยไม่จำกัดประเภท ในปัจจุบันมีฮาร์ดแวร์เครือข่ายจำนวนมากทั้งในกลุ่มของ LAN และ WAN ที่รองรับการทำงานร่วมกับ TCP/IP อุปกรณ์เครือข่าย หัวข้อที่จะกล่าวต่อไปประกอบด้วย

* เครือข่ายแลน ได้แก่ อีเทอร์เน็ตและโทเค็นริง

* โปรโตคอลแบบจุดต่อจุด ได้แก่ สลิปและพีพีพี

* อุปกรณ์เครือข่ายพื้นฐาน ได้แก่ HUB Bridge Router

การจัดการคลาสเครือข่าย (Class)

ไอพีแอดเดรสมีการจัดแบ่งออกเป็นกลุ่มหรือคลาส (class) เครือข่ายที่ใช้งานในปัจจุบันมักสังกัดอยู่ใน class ใด class หนึ่งคือคลาส A, B หรือ C การแบ่ง class อาศัยจำนวนพรีฟิกซ์เครือข่ายที่แตกต่างกันตามรูป 7.4 แต่ละ class จึงมีจำนวนเครือข่ายในสังกัดและจำนวนโฮสต์ต่อเครือข่ายไม่เท่ากัน

รูปที่ 4 การแบ่งคลาสเครือข่าย

รูปที่ 5 การแบ่งคลาส D และ E

รูปที่ 6 ตัวอย่างการแบ่งคลาสเครือข่ายย่อย

ตารางที่ 1 การจัดแบ่งเครือข่าย 158.108 ด้วย Subnet 8bit