DCN - คู่มือฉบับย่อ

ระบบคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อระหว่างกันและอุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์เช่นเครื่องพิมพ์เรียกว่าเครือข่ายคอมพิวเตอร์ การเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์นี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการแบ่งปันข้อมูลระหว่างกัน คอมพิวเตอร์อาจเชื่อมต่อกันด้วยสื่อแบบมีสายหรือไร้สาย

การจำแนกประเภทของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายคอมพิวเตอร์แบ่งตามปัจจัยต่างๆประกอบด้วย:

• ช่วงทางภูมิศาสตร์
• Inter-connectivity
• Administration
• Architecture

ช่วงทางภูมิศาสตร์

เครือข่ายทางภูมิศาสตร์สามารถมองเห็นได้ในประเภทใดประเภทหนึ่งต่อไปนี้:

• อาจถูกขยายไปทั่วโต๊ะของคุณในอุปกรณ์ที่ใช้ Bluetooth สูงไม่เกินกี่เมตร.
• อาจครอบคลุมทั้งอาคารรวมทั้งอุปกรณ์ระดับกลางเพื่อเชื่อมต่อทุกชั้น
• อาจครอบคลุมทั่วทั้งเมือง
• อาจครอบคลุมในหลายเมืองหรือหลายจังหวัด
• อาจเป็นเครือข่ายเดียวที่ครอบคลุมทั้งโลก

การเชื่อมต่อระหว่างกัน

ส่วนประกอบของเครือข่ายสามารถเชื่อมต่อกันได้ในบางรูปแบบ โดยความเชื่อมโยงกันเราหมายถึงเหตุผลทางร่างกายหรือทั้งสองทาง

• อุปกรณ์ทุกเครื่องสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ บนเครือข่ายทำให้ตาข่ายเครือข่าย
• อุปกรณ์ทั้งหมดสามารถเชื่อมต่อกับสื่อเดียว แต่ถูกตัดการเชื่อมต่อทางภูมิศาสตร์โครงสร้างเหมือนบัสที่สร้างขึ้น
• อุปกรณ์แต่ละชิ้นเชื่อมต่อกับเครื่องเคียงซ้ายและขวาเท่านั้นสร้างโครงสร้างเชิงเส้น
• อุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมต่อเข้าด้วยกันด้วยอุปกรณ์เดียวสร้างโครงสร้างเหมือนดาว
• อุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมต่อโดยพลการโดยใช้วิธีการก่อนหน้านี้ทั้งหมดในการเชื่อมต่อซึ่งส่งผลให้เกิดโครงสร้างแบบไฮบริด

ธุรการ

จากมุมมองของผู้ดูแลระบบเครือข่ายอาจเป็นเครือข่ายส่วนตัวซึ่งเป็นระบบอิสระเดียวและไม่สามารถเข้าถึงได้ภายนอกโดเมนทางกายภาพหรือโลจิคัลเครือข่ายสามารถเป็นสาธารณะซึ่งทุกคนสามารถเข้าถึงได้

สถาปัตยกรรมเครือข่าย

เครือข่ายคอมพิวเตอร์สามารถแยกแยะออกเป็นประเภทต่างๆเช่นไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์เพียร์ทูเพียร์หรือไฮบริดขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรม

• อาจมีระบบหนึ่งหรือหลายระบบที่ทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์ อื่น ๆ ที่เป็นไคลเอนต์ขอให้เซิร์ฟเวอร์ให้บริการตามคำขอเซิร์ฟเวอร์รับและดำเนินการตามคำขอในนามของลูกค้า
• ระบบสองระบบสามารถเชื่อมต่อแบบ Point-to-Point หรือแบบ back-to-back ทั้งคู่อาศัยอยู่ในระดับเดียวกันและเรียกว่าเพื่อนร่วมงาน
• อาจมีเครือข่ายไฮบริดซึ่งเกี่ยวข้องกับสถาปัตยกรรมเครือข่ายของทั้งสองประเภทข้างต้น

แอปพลิเคชันเครือข่าย

ระบบคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายมีข้อดีมากมาย:

• การแบ่งปันทรัพยากรเช่นเครื่องพิมพ์และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล
• การแลกเปลี่ยนข้อมูลด้วยอีเมลและ FTP
• การแบ่งปันข้อมูลโดยใช้เว็บหรืออินเทอร์เน็ต
• การโต้ตอบกับผู้ใช้รายอื่นโดยใช้เว็บเพจแบบไดนามิก
• โทรศัพท์ IP
• การประชุมทางวิดีโอ
• คอมพิวเตอร์คู่ขนาน
• ข้อความโต้ตอบแบบทันที

โดยทั่วไปเครือข่ายจะแตกต่างกันไปตามช่วงทางภูมิศาสตร์ เครือข่ายอาจมีขนาดเล็กเท่ากับระยะห่างระหว่างโทรศัพท์มือถือของคุณกับหูฟังบลูทู ธ และมีขนาดใหญ่พอ ๆ กับอินเทอร์เน็ตซึ่งครอบคลุมทั้งโลกทางภูมิศาสตร์

เครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคล

Personal Area Network (PAN) เป็นเครือข่ายที่เล็กที่สุดซึ่งมีความเป็นส่วนตัวมากสำหรับผู้ใช้ ซึ่งอาจรวมถึงอุปกรณ์ที่ใช้ Bluetooth หรืออุปกรณ์ที่เปิดใช้งานอินฟาเรด PAN มีระยะการเชื่อมต่อสูงสุด 10 เมตร PAN อาจรวมถึงแป้นพิมพ์และเมาส์คอมพิวเตอร์ไร้สายหูฟังที่ใช้ Bluetooth เครื่องพิมพ์ไร้สายและรีโมททีวี

ตัวอย่างเช่น Piconet เป็นเครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคลที่ใช้ Bluetooth ซึ่งอาจมีอุปกรณ์ได้ถึง 8 เครื่องที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันในรูปแบบ Master-Slave

เครือข่ายท้องถิ่น

เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ขยายอยู่ภายในอาคารและดำเนินการภายใต้ระบบการดูแลระบบเดียวโดยทั่วไปเรียกว่า Local Area Network (LAN) โดยปกติ LAN จะครอบคลุมสำนักงานขององค์กรโรงเรียนวิทยาลัยหรือมหาวิทยาลัย จำนวนระบบที่เชื่อมต่อใน LAN อาจแตกต่างกันไปตั้งแต่อย่างน้อยสองถึงมากถึง 16 ล้านเครื่อง

LAN เป็นวิธีที่มีประโยชน์ในการแบ่งปันทรัพยากรระหว่างผู้ใช้ปลายทางทรัพยากรเช่นเครื่องพิมพ์เซิร์ฟเวอร์ไฟล์สแกนเนอร์และอินเทอร์เน็ตสามารถแบ่งปันระหว่างคอมพิวเตอร์ได้อย่างง่ายดาย

LAN ประกอบด้วยระบบเครือข่ายและอุปกรณ์กำหนดเส้นทางราคาไม่แพง อาจมีเซิร์ฟเวอร์ภายในที่ให้บริการพื้นที่จัดเก็บไฟล์และแอปพลิเคชันอื่น ๆ ที่แชร์ภายในเครื่อง ส่วนใหญ่ทำงานบนที่อยู่ IP ส่วนตัวและไม่เกี่ยวข้องกับการกำหนดเส้นทางที่หนักหน่วง LAN ทำงานภายใต้โดเมนท้องถิ่นของตนเองและควบคุมจากส่วนกลาง

LAN ใช้เทคโนโลยี Ethernet หรือ Token-ring อีเธอร์เน็ตเป็นเทคโนโลยี LAN ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดและใช้โทโพโลยีแบบดาวในขณะที่โทเค็นริงไม่ค่อยมีให้เห็น

LAN สามารถใช้สายแบบไร้สายหรือทั้งสองรูปแบบพร้อมกันได้

เครือข่ายมหานคร

โดยทั่วไปเครือข่าย Metropolitan Area Network (MAN) จะขยายไปทั่วเมืองเช่นเครือข่ายเคเบิลทีวี สามารถอยู่ในรูปแบบของ Ethernet, Token-ring, ATM หรือ Fiber Distributed Data Interface (FDDI)

Metro Ethernet เป็นบริการที่ให้บริการโดย ISP บริการนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถขยายเครือข่ายท้องถิ่นของตนได้ ตัวอย่างเช่น MAN สามารถช่วยให้องค์กรเชื่อมต่อสำนักงานทั้งหมดในเมืองได้

กระดูกสันหลังของ MAN คือไฟเบอร์ออปติกความจุสูงและความเร็วสูง MAN ทำงานระหว่าง Local Area Network และ Wide Area Network MAN ให้บริการอัปลิงค์สำหรับ LAN ไปยัง WAN หรืออินเทอร์เน็ต

เครือข่ายบริเวณกว้าง

ตามชื่อที่แนะนำเครือข่ายบริเวณกว้าง (WAN) ครอบคลุมพื้นที่กว้างซึ่งอาจครอบคลุมไปทั่วจังหวัดและแม้แต่ทั้งประเทศ โดยทั่วไปเครือข่ายโทรคมนาคมคือ Wide Area Network เครือข่ายเหล่านี้ให้การเชื่อมต่อกับ MAN และ LAN เนื่องจากมีการติดตั้งกระดูกสันหลังที่มีความเร็วสูงมาก WAN จึงใช้อุปกรณ์เครือข่ายที่มีราคาแพงมาก

WAN อาจใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเช่น Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame Relay และ Synchronous Optical Network (SONET) WAN อาจได้รับการจัดการโดยผู้ดูแลระบบหลายคน

อินเทอร์เน็ต

เครือข่ายของเครือข่ายเรียกว่าอินเทอร์เน็ตเวิร์คหรือเรียกง่ายๆว่าอินเทอร์เน็ต เป็นเครือข่ายที่ใหญ่ที่สุดในโลกนี้อินเทอร์เน็ตเชื่อมต่อ WAN ทั้งหมดอย่างมหาศาลและสามารถเชื่อมต่อกับ LAN และเครือข่ายภายในบ้านได้ อินเทอร์เน็ตใช้ชุดโปรโตคอล TCP / IP และใช้ IP เป็นโปรโตคอลที่อยู่ ปัจจุบันอินเทอร์เน็ตถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายโดยใช้ IPv4 เนื่องจากการขาดแคลนช่องว่างที่อยู่จึงค่อยๆโยกย้ายจาก IPv4 ไปเป็น IPv6

อินเทอร์เน็ตช่วยให้ผู้ใช้สามารถแบ่งปันและเข้าถึงข้อมูลจำนวนมหาศาลทั่วโลก มันใช้ WWW, FTP, บริการอีเมล, การสตรีมเสียงและวิดีโอเป็นต้นในระดับใหญ่อินเทอร์เน็ตใช้งานได้กับรูปแบบไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์

อินเทอร์เน็ตใช้กระดูกสันหลังของไฟเบอร์ออปติกความเร็วสูงมาก ในการเชื่อมต่อระหว่างทวีปต่างๆเส้นใยจะถูกวางไว้ใต้ทะเลที่เรารู้จักกันในชื่อสายเคเบิลสื่อสารใต้น้ำ

อินเทอร์เน็ตถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในบริการของเวิลด์ไวด์เว็บโดยใช้เพจที่เชื่อมโยง HTML และสามารถเข้าถึงได้โดยซอฟต์แวร์ไคลเอ็นต์ที่เรียกว่าเว็บเบราว์เซอร์ เมื่อผู้ใช้ร้องขอเพจโดยใช้เว็บเบราว์เซอร์บางเว็บที่อยู่บนเว็บเซิร์ฟเวอร์บางแห่งในโลกเว็บเซิร์ฟเวอร์จะตอบสนองด้วยเพจ HTML ที่เหมาะสม ความล่าช้าในการสื่อสารอยู่ในระดับต่ำมาก

อินเทอร์เน็ตให้บริการข้อเสนอมากมายและมีส่วนเกี่ยวข้องกับชีวิตหลายด้าน บางส่วน ได้แก่ :

• เว็บไซต์
• E-mail
• ข้อความโต้ตอบแบบทันที
• Blogging
• สื่อสังคม
• Marketing
• Networking
• การแบ่งปันทรัพยากร
• การสตรีมเสียงและวิดีโอ

ให้เราอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยี LAN ต่างๆ:

อีเธอร์เน็ต

อีเธอร์เน็ตเป็นเทคโนโลยี LAN ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเทคโนโลยีนี้คิดค้นโดย Bob Metcalfe และ DR Boggs ในปี 1970 ได้รับมาตรฐานใน IEEE 802.3 ในปี 1980

อีเธอร์เน็ตแชร์สื่อ เครือข่ายที่ใช้สื่อที่ใช้ร่วมกันมีความเป็นไปได้สูงที่ข้อมูลจะชนกัน Ethernet ใช้เทคโนโลยี Carrier Sense Multi Access / Collision Detection (CSMA / CD) เพื่อตรวจจับการชนกัน เมื่อเกิดการชนกันในอีเทอร์เน็ตโฮสต์ทั้งหมดจะย้อนกลับรอสักระยะเวลาสุ่มจากนั้นส่งข้อมูลอีกครั้ง

ขั้วต่ออีเธอร์เน็ตคือการ์ดเชื่อมต่อเครือข่ายที่มีที่อยู่ MAC 48 บิต สิ่งนี้ช่วยให้อุปกรณ์อีเทอร์เน็ตอื่น ๆ สามารถระบุและสื่อสารกับอุปกรณ์ระยะไกลในอีเธอร์เน็ต

อีเธอร์เน็ตแบบดั้งเดิมใช้ข้อมูลจำเพาะ 10BASE-T หมายเลข 10 แสดงถึงความเร็ว 10MBPS, BASE ย่อมาจากเบสแบนด์และ T ย่อมาจาก Thick Ethernet 10BASE-T Ethernet ให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุด 10MBPS และใช้สายโคแอกเชียลหรือสายคู่บิด Cat-5 พร้อมขั้วต่อ RJ-45 อีเธอร์เน็ตเป็นไปตามโทโพโลยีแบบดาวที่มีความยาวเซกเมนต์สูงสุด 100 เมตร อุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมต่อกับฮับ / สวิตช์แบบดารา

Fast-Ethernet

เพื่อครอบคลุมความต้องการซอฟต์แวร์และเทคโนโลยีฮาร์ดแวร์ที่เกิดขึ้นใหม่อย่างรวดเร็วอีเธอร์เน็ตจึงขยายตัวเองเป็น Fast-Ethernet สามารถทำงานบน UTP, Optical Fiber และแบบไร้สายได้เช่นกัน สามารถให้ความเร็วสูงสุด 100 MBPS มาตรฐานนี้มีชื่อว่า 100BASE-T ใน IEEE 803.2 โดยใช้สายเคเบิลคู่บิด Cat-5 ใช้เทคนิค CSMA / CD สำหรับการแชร์สื่อแบบใช้สายระหว่างโฮสต์อีเธอร์เน็ตและเทคนิค CSMA / CA (CA ย่อมาจาก Collision Avoidance) สำหรับ Ethernet LAN แบบไร้สาย

Fast Ethernet บนไฟเบอร์ถูกกำหนดไว้ภายใต้มาตรฐาน 100BASE-FX ซึ่งให้ความเร็วสูงสุด 100 MBPS บนไฟเบอร์ อีเธอร์เน็ตผ่านไฟเบอร์สามารถขยายได้ถึง 100 เมตรในโหมด half-duplex และสามารถเข้าถึงได้สูงสุด 2,000 เมตรในฟูลดูเพล็กซ์บนเส้นใยมัลติโหมด

Giga-Ethernet

หลังจากเปิดตัวในปี 1995 Fast-Ethernet สามารถใช้งานได้ในสถานะความเร็วสูงเป็นเวลา 3 ปีเท่านั้นจนกระทั่ง Giga-Ethernet เปิดตัว Giga-Ethernet ให้ความเร็วสูงถึง 1,000 mbits / วินาที IEEE802.3ab สร้างมาตรฐาน Giga-Ethernet ผ่าน UTP โดยใช้สาย Cat-5, Cat-5e และ Cat-6 IEEE802.3ah กำหนด Giga-Ethernet ผ่าน Fiber

LAN เสมือน

LAN ใช้อีเธอร์เน็ตซึ่งจะทำงานบนสื่อที่ใช้ร่วมกัน สื่อที่ใช้ร่วมกันในอีเธอร์เน็ตสร้างโดเมน Broadcast เดียวและโดเมน Collision เดียว การแนะนำสวิตช์ไปยังอีเธอร์เน็ตได้ขจัดปัญหาโดเมนที่ชนกันเพียงครั้งเดียวและอุปกรณ์แต่ละเครื่องที่เชื่อมต่อกับสวิตช์จะทำงานในโดเมนการชนกันแยกกัน แต่แม้แต่ Switches ก็ไม่สามารถแบ่งเครือข่ายออกเป็นโดเมน Broadcast แยกกันได้

Virtual LAN เป็นโซลูชันในการแบ่งโดเมน Broadcast เดียวออกเป็นหลายโดเมน Broadcast โฮสต์ใน VLAN หนึ่งไม่สามารถพูดคุยกับโฮสต์ในอีก โดยค่าเริ่มต้นโฮสต์ทั้งหมดจะถูกวางไว้ใน VLAN เดียวกัน

ในแผนภาพนี้ VLAN ที่แตกต่างกันจะแสดงเป็นรหัสสีที่ต่างกัน โฮสต์ใน VLAN เดียวแม้ว่าจะเชื่อมต่อบนสวิตช์เดียวกันจะไม่สามารถมองเห็นหรือพูดคุยกับโฮสต์อื่นใน VLAN ที่ต่างกันได้ VLAN เป็นเทคโนโลยี Layer-2 ซึ่งทำงานอย่างใกล้ชิดบนอีเธอร์เน็ต ในการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตระหว่าง VLAN ที่ต่างกันสองเครื่องจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ Layer-3 เช่นเราเตอร์

เครือข่ายโทโพโลยีคือการจัดเรียงที่ระบบคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์เครือข่ายเชื่อมต่อกัน โทโพโลยีอาจกำหนดลักษณะทางกายภาพและเชิงตรรกะของเครือข่าย โทโพโลยีทั้งแบบลอจิคัลและฟิสิคัลอาจเหมือนกันหรือแตกต่างกันในเครือข่ายเดียวกัน

จุดต่อจุด

เครือข่ายแบบจุดต่อจุดประกอบด้วยโฮสต์สองโฮสต์เช่นคอมพิวเตอร์สวิตช์หรือเราเตอร์เซิร์ฟเวอร์ที่เชื่อมต่อกลับไปด้านหลังโดยใช้สายเคเบิลชิ้นเดียว บ่อยครั้งจุดสิ้นสุดการรับของโฮสต์หนึ่งเชื่อมต่อกับการส่งปลายของอีกโฮสต์หนึ่งและในทางกลับกัน

หากโฮสต์เชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดอย่างมีเหตุผลอาจมีอุปกรณ์ตัวกลางหลายเครื่อง แต่โฮสต์ปลายทางไม่ทราบถึงเครือข่ายพื้นฐานและมองเห็นกันและกันราวกับว่าเชื่อมต่อโดยตรง

โครงสร้างแบบบัส

ในกรณีของโทโพโลยีแบบบัสอุปกรณ์ทั้งหมดจะใช้สายสื่อสารหรือสายเคเบิลเพียงเส้นเดียวโทโพโลยีของบัสอาจมีปัญหาในขณะที่โฮสต์หลายตัวส่งข้อมูลพร้อมกัน ดังนั้นโทโพโลยีแบบบัสจึงใช้เทคโนโลยี CSMA / ซีดีหรือรับรู้โฮสต์หนึ่งตัวเป็นบัสมาสเตอร์เพื่อแก้ปัญหา เป็นหนึ่งในรูปแบบเครือข่ายง่ายๆที่ความล้มเหลวของอุปกรณ์ไม่ส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์อื่น ๆ แต่ความล้มเหลวของสายสื่อสารที่ใช้ร่วมกันสามารถทำให้อุปกรณ์อื่น ๆ ทั้งหมดหยุดทำงานได้

ปลายทั้งสองด้านของช่องที่ใช้ร่วมกันมีตัวยุติบรรทัด ข้อมูลจะถูกส่งไปในทิศทางเดียวและทันทีที่ถึงจุดสิ้นสุดสุดขั้วเทอร์มิเนเตอร์จะลบข้อมูลออกจากบรรทัด

โครงสร้างดาว

โฮสต์ทั้งหมดใน Star topology เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ส่วนกลางหรือที่เรียกว่าอุปกรณ์ฮับโดยใช้การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด นั่นคือมีจุดต่อจุดเชื่อมต่อระหว่างโฮสต์และฮับ อุปกรณ์ฮับอาจเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้:

• อุปกรณ์ Layer-1 เช่นฮับหรือตัวทำซ้ำ
• อุปกรณ์ Layer-2 เช่นสวิตช์หรือบริดจ์
• อุปกรณ์ Layer-3 เช่นเราเตอร์หรือเกตเวย์

เช่นเดียวกับในโครงสร้างแบบบัสฮับจะทำหน้าที่เป็นจุดเดียวของความล้มเหลว หากฮับล้มเหลวการเชื่อมต่อของโฮสต์ทั้งหมดกับโฮสต์อื่นทั้งหมดจะล้มเหลว ทุกการสื่อสารระหว่างโฮสต์เกิดขึ้นผ่านฮับเท่านั้นโทโพโลยีของดาวนั้นไม่แพงสำหรับการเชื่อมต่ออีกหนึ่งโฮสต์โดยต้องใช้สายเคเบิลเพียงเส้นเดียวและการกำหนดค่าก็ง่าย

โทโพโลยีแบบวงแหวน

ในโทโพโลยีแบบวงแหวนเครื่องโฮสต์แต่ละเครื่องจะเชื่อมต่อกับเครื่องอื่นสองเครื่องสร้างโครงสร้างเครือข่ายแบบวงกลม เมื่อโฮสต์หนึ่งพยายามสื่อสารหรือส่งข้อความไปยังโฮสต์ที่ไม่ได้อยู่ติดกันข้อมูลจะเดินทางผ่านโฮสต์ตัวกลางทั้งหมด ในการเชื่อมต่ออีกหนึ่งโฮสต์ในโครงสร้างที่มีอยู่ผู้ดูแลระบบอาจต้องการสายเคเบิลเพิ่มเติมอีกหนึ่งสายเท่านั้น

ความล้มเหลวของโฮสต์ใด ๆ ส่งผลให้วงแหวนทั้งหมดล้มเหลวดังนั้นการเชื่อมต่อทุกครั้งในวงแหวนจึงเป็นจุดที่ล้มเหลว มีวิธีการที่ใช้แหวนสำรองอีกหนึ่งวง

โครงสร้างแบบตาข่าย

ในโทโพโลยีประเภทนี้โฮสต์จะเชื่อมต่อกับโฮสต์หนึ่งหรือหลายโฮสต์โทโพโลยีนี้มีโฮสต์ในการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดกับโฮสต์อื่น ๆ ทั้งหมดหรืออาจมีโฮสต์ที่เชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดกับโฮสต์เพียงไม่กี่โฮสต์เท่านั้น

โฮสต์ในเมชโทโพโลยียังทำงานเป็นรีเลย์สำหรับโฮสต์อื่นที่ไม่มีลิงก์แบบจุดต่อจุดโดยตรง เทคโนโลยีตาข่ายแบ่งออกเป็นสองประเภท:

• Full Mesh: โฮสต์ทั้งหมดมีการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดไปยังโฮสต์อื่น ๆ ทั้งหมดในเครือข่าย ดังนั้นสำหรับทุกการเชื่อมต่อโฮสต์ใหม่ n (n-1) / 2 จะต้องมี มีโครงสร้างเครือข่ายที่น่าเชื่อถือที่สุดในบรรดาโครงสร้างเครือข่ายทั้งหมด
• Partially Mesh: ไม่ใช่ทุกโฮสต์ที่มีการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดกับโฮสต์อื่น ๆ ทั้งหมด โฮสต์เชื่อมต่อกันตามอำเภอใจ โทโพโลยีนี้มีอยู่ที่เราจำเป็นต้องให้ความน่าเชื่อถือแก่โฮสต์บางตัวจากทั้งหมด

โครงสร้างต้นไม้

หรือที่เรียกว่า Hierarchical Topology ซึ่งเป็นรูปแบบของโทโพโลยีเครือข่ายที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันโทโพโลยีนี้เลียนแบบโครงสร้างแบบดาวแบบขยายและสืบทอดคุณสมบัติของโทโพโลยีแบบบัส

โทโพโลยีนี้แบ่งเครือข่ายออกเป็นหลายระดับ / ชั้นของเครือข่าย โดยส่วนใหญ่ใน LAN เครือข่ายจะแบ่งออกเป็นสามประเภทของอุปกรณ์เครือข่าย ชั้นล่างสุดคือชั้นการเข้าถึงที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ชั้นกลางเรียกว่าชั้นกระจายซึ่งทำหน้าที่เป็นสื่อกลางระหว่างชั้นบนและชั้นล่าง ชั้นที่สูงที่สุดเรียกว่าชั้นแกนกลางและเป็นจุดศูนย์กลางของเครือข่ายนั่นคือรากของต้นไม้ที่โหนดทั้งหมดแยกออก

โฮสต์ใกล้เคียงทั้งหมดมีการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดระหว่างกันคล้ายกับโทโพโลยีแบบบัสถ้ารูทลงเครือข่ายทั้งหมดจะทนทุกข์ทรมานแม้จะไม่ใช่จุดเดียวของความล้มเหลว ทุกการเชื่อมต่อทำหน้าที่เป็นจุดล้มเหลวความล้มเหลวซึ่งแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนที่ไม่สามารถเข้าถึงได้

เดซี่เชน

โทโพโลยีนี้เชื่อมต่อโฮสต์ทั้งหมดในลักษณะเชิงเส้น เช่นเดียวกับ Ring topology โฮสต์ทั้งหมดเชื่อมต่อกับโฮสต์สองโฮสต์เท่านั้นยกเว้นโฮสต์ปลายทางหมายความว่าถ้าโฮสต์ปลายทางในเดซี่เชนเชื่อมต่อกันจะแสดงถึงโทโพโลยีแบบวงแหวน

แต่ละลิงค์ในโครงสร้างแบบเดซี่เชนแสดงถึงจุดเดียวของความล้มเหลว ความล้มเหลวในการเชื่อมโยงทุกครั้งจะแบ่งเครือข่ายออกเป็นสองส่วนทุกโฮสต์กลางทำงานเป็นรีเลย์สำหรับโฮสต์ในทันที

โทโพโลยีแบบไฮบริด

โครงสร้างเครือข่ายที่มีการออกแบบประกอบด้วยโทโพโลยีมากกว่าหนึ่งกล่าวว่าเป็นโทโพโลยีแบบไฮบริด โทโพโลยีแบบไฮบริดจะสืบทอดข้อดีและข้อด้อยของโทโพโลยีแบบผสมผสานทั้งหมด

ภาพด้านบนแสดงถึงโทโพโลยีแบบไฮบริดโดยพลการ โทโพโลยีที่รวมเข้าด้วยกันอาจมีคุณลักษณะของโทโพโลยีแบบดาววงแหวนบัสและเดซี่เชน WAN ส่วนใหญ่เชื่อมต่อด้วยโทโพโลยีแบบ Dual-Ring และเครือข่ายที่เชื่อมต่อกับพวกเขาส่วนใหญ่เป็นเครือข่ายโทโพโลยีแบบดาว อินเทอร์เน็ตเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดของโทโพโลยีแบบไฮบริดที่ใหญ่ที่สุด

วิศวกรรมเครือข่ายเป็นงานที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับซอฟต์แวร์เฟิร์มแวร์วิศวกรรมระดับชิปฮาร์ดแวร์และพัลส์ไฟฟ้า เพื่อให้วิศวกรรมเครือข่ายง่ายขึ้นแนวคิดระบบเครือข่ายทั้งหมดจะแบ่งออกเป็นหลายชั้น แต่ละเลเยอร์มีส่วนเกี่ยวข้องกับงานบางอย่างและเป็นอิสระจากเลเยอร์อื่น ๆ ทั้งหมด แต่โดยรวมแล้วงานเครือข่ายเกือบทั้งหมดขึ้นอยู่กับเลเยอร์เหล่านี้ทั้งหมด เลเยอร์แชร์ข้อมูลระหว่างกันและขึ้นอยู่กับแต่ละอื่น ๆ เพื่อรับอินพุตและส่งเอาต์พุตเท่านั้น

งานหลายชั้น

ในสถาปัตยกรรมแบบเลเยอร์ของ Network Model กระบวนการเครือข่ายทั้งหมดจะแบ่งออกเป็นงานย่อย ๆ จากนั้นงานเล็ก ๆ แต่ละงานจะถูกกำหนดให้กับเลเยอร์เฉพาะซึ่งทำงานเฉพาะเพื่อประมวลผลงานเท่านั้น ทุกเลเยอร์ทำงานเฉพาะ

ในระบบการสื่อสารแบบเลเยอร์ชั้นหนึ่งของโฮสต์จะเกี่ยวข้องกับงานที่ทำโดยหรือที่จะทำโดยเลเยอร์เพียร์ที่ระดับเดียวกันบนโฮสต์ระยะไกล งานนี้เริ่มต้นโดยเลเยอร์ที่ระดับต่ำสุดหรือระดับบนสุด หากงานเริ่มต้นโดยเลเยอร์ส่วนบนสุดงานจะถูกส่งต่อไปยังเลเยอร์ด้านล่างเพื่อประมวลผลต่อไป เลเยอร์ล่างทำสิ่งเดียวกันมันประมวลผลงานและส่งต่อไปยังเลเยอร์ล่าง หากงานเริ่มต้นโดยเลเยอร์ส่วนใหญ่ที่ต่ำกว่าระบบจะใช้เส้นทางย้อนกลับ

ทุกเลเยอร์จะรวมโพรซีเดอร์โปรโตคอลและวิธีการทั้งหมดเข้าด้วยกันซึ่งจำเป็นต้องใช้เพื่อดำเนินงาน เลเยอร์ทั้งหมดระบุคู่ของมันโดยใช้ส่วนหัวและส่วนท้ายของการห่อหุ้ม

OSI รุ่น

Open System Interconnect เป็นมาตรฐานเปิดสำหรับระบบการสื่อสารทั้งหมด แบบจำลอง OSI กำหนดขึ้นโดยองค์กรมาตรฐานสากล (ISO) รุ่นนี้มีเจ็ดชั้น:

• Application Layer: เลเยอร์นี้มีหน้าที่จัดเตรียมส่วนต่อประสานให้กับผู้ใช้แอปพลิเคชัน เลเยอร์นี้ครอบคลุมโปรโตคอลที่โต้ตอบกับผู้ใช้โดยตรง

• Presentation Layer: เลเยอร์นี้กำหนดวิธีการนำเสนอข้อมูลในรูปแบบดั้งเดิมของโฮสต์ระยะไกลในรูปแบบดั้งเดิมของโฮสต์

• Session Layer: เลเยอร์นี้เก็บรักษาเซสชันระหว่างโฮสต์ระยะไกล ตัวอย่างเช่นเมื่อการพิสูจน์ตัวตนผู้ใช้ / รหัสผ่านเสร็จสิ้นโฮสต์ระยะไกลจะดูแลเซสชันนี้ชั่วขณะหนึ่งและไม่ขอการพิสูจน์ตัวตนอีกในช่วงเวลานั้น

• Transport Layer: เลเยอร์นี้รับผิดชอบการจัดส่งแบบ end-to-end ระหว่างโฮสต์

• Network Layer: เลเยอร์นี้รับผิดชอบการกำหนดแอดเดรสและการกำหนดแอดเดรสโฮสต์ในเครือข่ายโดยไม่ซ้ำกัน

• Data Link Layer: เลเยอร์นี้มีหน้าที่อ่านและเขียนข้อมูลจากและเข้าสู่บรรทัด ตรวจพบข้อผิดพลาดของลิงก์ที่เลเยอร์นี้

• Physical Layer: ชั้นนี้กำหนดฮาร์ดแวร์การเดินสายเคเบิลเอาต์พุตกำลังไฟอัตราชีพจรเป็นต้น

โมเดลอินเทอร์เน็ต

อินเทอร์เน็ตใช้ชุดโปรโตคอล TCP / IP หรือที่เรียกว่าชุดอินเทอร์เน็ต สิ่งนี้กำหนด Internet Model ซึ่งประกอบด้วยสถาปัตยกรรมสี่ชั้น OSI Model เป็นรูปแบบการสื่อสารทั่วไป แต่ Internet Model คือสิ่งที่อินเทอร์เน็ตใช้สำหรับการสื่อสารทั้งหมดอินเทอร์เน็ตไม่ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมเครือข่ายพื้นฐานดังนั้นจึงเป็นแบบจำลอง รุ่นนี้มีเลเยอร์ดังต่อไปนี้:

• Application Layer: เลเยอร์นี้กำหนดโปรโตคอลที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกับเครือข่ายได้ตัวอย่างเช่น FTP, HTTP เป็นต้น

• Transport Layer: เลเยอร์นี้กำหนดวิธีการไหลของข้อมูลระหว่างโฮสต์ โปรโตคอลหลักในเลเยอร์นี้คือ Transmission Control Protocol (TCP) เลเยอร์นี้ทำให้แน่ใจว่าข้อมูลที่ส่งระหว่างโฮสต์เป็นไปตามลำดับและรับผิดชอบการจัดส่งแบบ end-to-end

• Internet Layer: Internet Protocol (IP) ทำงานบนเลเยอร์นี้ เลเยอร์นี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการระบุที่อยู่โฮสต์และการจดจำ เลเยอร์นี้กำหนดการกำหนดเส้นทาง

• Link Layer: เลเยอร์นี้มีกลไกในการส่งและรับข้อมูลจริงซึ่งแตกต่างจาก OSI Model ที่เป็นคู่กันเลเยอร์นี้ไม่ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมเครือข่ายและฮาร์ดแวร์พื้นฐาน

ในช่วงแรก ๆ ของอินเทอร์เน็ตการใช้งานจะ จำกัด เฉพาะทางทหารและมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยและพัฒนา ต่อมาเมื่อเครือข่ายทั้งหมดรวมเข้าด้วยกันและสร้างอินเทอร์เน็ตข้อมูลที่ใช้ในการเดินทางผ่านเครือข่ายการขนส่งสาธารณะคนทั่วไปอาจส่งข้อมูลที่มีความอ่อนไหวสูงเช่นข้อมูลรับรองธนาคารชื่อผู้ใช้และรหัสผ่านเอกสารส่วนตัวรายละเอียดการซื้อของออนไลน์หรือเป็นความลับ เอกสาร.

ภัยคุกคามด้านความปลอดภัยทั้งหมดเกิดขึ้นโดยเจตนากล่าวคือเกิดขึ้นเมื่อมีการกระตุ้นโดยเจตนาเท่านั้น ภัยคุกคามด้านความปลอดภัยสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

• Interruption

  การหยุดชะงักเป็นภัยคุกคามด้านความปลอดภัยที่มีการโจมตีทรัพยากร ตัวอย่างเช่นผู้ใช้ไม่สามารถเข้าถึงเว็บเซิร์ฟเวอร์หรือเว็บเซิร์ฟเวอร์ถูกไฮแจ็ค

• Privacy-Breach

  ในภัยคุกคามนี้ความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้จะถูกบุกรุก ใครบางคนที่ไม่ใช่บุคคลที่ได้รับอนุญาตกำลังเข้าถึงหรือสกัดกั้นข้อมูลที่ส่งหรือรับโดยผู้ใช้ที่ได้รับการพิสูจน์ตัวตนดั้งเดิม

• Integrity

  ภัยคุกคามประเภทนี้รวมถึงการแก้ไขหรือดัดแปลงในบริบทดั้งเดิมของการสื่อสาร ผู้โจมตีสกัดกั้นและรับข้อมูลที่ผู้ส่งส่งมาจากนั้นผู้โจมตีจะแก้ไขหรือสร้างข้อมูลเท็จและส่งไปยังผู้รับ ผู้รับจะได้รับข้อมูลโดยสมมติว่ากำลังส่งโดยผู้ส่งเดิม

• Authenticity

  ภัยคุกคามนี้เกิดขึ้นเมื่อผู้โจมตีหรือผู้ละเมิดความปลอดภัยสวมรอยเป็นบุคคลที่แท้จริงและเข้าถึงทรัพยากรหรือสื่อสารกับผู้ใช้ของแท้รายอื่น

ไม่มีเทคนิคใดในโลกปัจจุบันที่สามารถให้ความปลอดภัยได้ 100% แต่สามารถดำเนินการตามขั้นตอนเพื่อรักษาความปลอดภัยข้อมูลในขณะที่เดินทางในเครือข่ายหรืออินเทอร์เน็ตที่ไม่ปลอดภัย เทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการเข้ารหัส

การเข้ารหัสเป็นเทคนิคในการเข้ารหัสข้อมูลข้อความธรรมดาซึ่งทำให้เข้าใจและตีความได้ยาก ปัจจุบันมีอัลกอริทึมการเข้ารหัสหลายแบบตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

• คีย์ลับ

• คีย์สาธารณะ

• ข้อความสรุป

การเข้ารหัสลับคีย์

ทั้งผู้ส่งและผู้รับมีคีย์ลับหนึ่งอัน คีย์ลับนี้ใช้เพื่อเข้ารหัสข้อมูลที่ปลายทางของผู้ส่ง หลังจากเข้ารหัสข้อมูลแล้วข้อมูลจะถูกส่งเป็นสาธารณสมบัติไปยังผู้รับ เนื่องจากผู้รับรู้และมี Secret Key จึงสามารถถอดรหัสแพ็กเก็ตข้อมูลที่เข้ารหัสได้อย่างง่ายดาย

ตัวอย่างการเข้ารหัสลับคีย์คือ Data Encryption Standard (DES) ในการเข้ารหัสลับคีย์จำเป็นต้องมีคีย์แยกต่างหากสำหรับแต่ละโฮสต์บนเครือข่ายทำให้ยากต่อการจัดการ

การเข้ารหัสคีย์สาธารณะ

ในระบบการเข้ารหัสนี้ผู้ใช้ทุกคนมี Secret Key ของตัวเองและไม่ได้อยู่ในโดเมนที่แชร์ คีย์ลับจะไม่ถูกเปิดเผยบนสาธารณสมบัติ นอกจากคีย์ลับแล้วผู้ใช้ทุกคนยังมีคีย์สาธารณะเป็นของตัวเอง คีย์สาธารณะจะเปิดเผยต่อสาธารณะเสมอและผู้ส่งใช้เพื่อเข้ารหัสข้อมูล เมื่อผู้ใช้ได้รับข้อมูลที่เข้ารหัสเขาสามารถถอดรหัสได้อย่างง่ายดายโดยใช้รหัสลับของตัวเอง

ตัวอย่างการเข้ารหัสคีย์สาธารณะคือ Rivest-Shamir-Adleman (RSA)

ข้อความสรุป

ในวิธีนี้จะไม่มีการส่งข้อมูลจริง แต่จะคำนวณและส่งค่าแฮชแทน ผู้ใช้ปลายทางรายอื่นจะคำนวณค่าแฮชของตัวเองและเปรียบเทียบกับค่าที่เพิ่งได้รับหากค่าแฮชทั้งสองตรงกันแสดงว่าถูกปฏิเสธ

ตัวอย่างของ Message Digest คือการแฮช MD5 ส่วนใหญ่จะใช้ในการพิสูจน์ตัวตนโดยที่รหัสผ่านของผู้ใช้จะถูกตรวจสอบข้ามกับรหัสที่บันทึกไว้บนเซิร์ฟเวอร์

ชั้นกายภาพในแบบจำลอง OSI มีบทบาทในการโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์จริงและกลไกการส่งสัญญาณ ฟิสิคัลเลเยอร์เป็นเลเยอร์เดียวของโมเดลเครือข่าย OSI ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อทางกายภาพของสองสถานีที่แตกต่างกัน เลเยอร์นี้กำหนดอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์การเดินสายการเดินสายความถี่พัลส์ที่ใช้เพื่อแสดงสัญญาณไบนารีเป็นต้น

Physical Layer ให้บริการแก่ Data-link Layer เลเยอร์ลิงค์ข้อมูลส่งต่อเฟรมไปยังเลเยอร์ฟิสิคัล ฟิสิคัลเลเยอร์จะแปลงเป็นพัลส์ไฟฟ้าซึ่งแสดงถึงข้อมูลไบนารีจากนั้นข้อมูลไบนารีจะถูกส่งผ่านสื่อแบบมีสายหรือไร้สาย

สัญญาณ

เมื่อข้อมูลถูกส่งผ่านสื่อทางกายภาพข้อมูลจะต้องถูกแปลงเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าก่อน ข้อมูลอาจเป็นแบบอะนาล็อกเช่นเสียงของมนุษย์หรือดิจิทัลเช่นไฟล์บนดิสก์ทั้งข้อมูลอนาล็อกและดิจิทัลสามารถแสดงเป็นสัญญาณดิจิทัลหรืออนาล็อกได้

• Digital Signals

  สัญญาณดิจิตอลมีลักษณะไม่ต่อเนื่องและแสดงถึงลำดับของพัลส์แรงดันไฟฟ้า สัญญาณดิจิทัลถูกใช้ภายในวงจรของระบบคอมพิวเตอร์

• Analog Signals

  สัญญาณอนาล็อกอยู่ในรูปคลื่นต่อเนื่องตามธรรมชาติและแสดงโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อเนื่อง

การด้อยค่าของระบบส่งกำลัง

เมื่อสัญญาณเดินทางผ่านสื่อพวกเขามักจะด้อยลง อาจมีสาเหตุหลายประการดังนี้

• Attenuation

  เพื่อให้ผู้รับสามารถตีความข้อมูลได้อย่างถูกต้องสัญญาณจะต้องมีความแรงเพียงพอเมื่อสัญญาณผ่านตัวกลางสัญญาณจะมีแนวโน้มที่จะอ่อนแอลงเนื่องจากครอบคลุมระยะทางสัญญาณจะสูญเสียความแรง

• Dispersion

  เมื่อสัญญาณเดินทางผ่านสื่อก็มีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายและทับซ้อนกัน ปริมาณการกระจายขึ้นอยู่กับความถี่ที่ใช้

• Delay distortion

  สัญญาณจะถูกส่งผ่านสื่อด้วยความเร็วและความถี่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า หากความเร็วและความถี่สัญญาณไม่ตรงกันมีความเป็นไปได้ที่สัญญาณจะไปถึงปลายทางโดยพลการ ในสื่อดิจิทัลสิ่งนี้สำคัญมากที่บิตบางส่วนจะมาถึงเร็วกว่าที่ส่งไปก่อนหน้านี้

• Noise

  สัญญาณรบกวนหรือความผันผวนแบบสุ่มในสัญญาณอนาล็อกหรือดิจิตอลกล่าวว่าเป็นสัญญาณรบกวนในสัญญาณซึ่งอาจบิดเบือนข้อมูลจริงที่กำลังดำเนินการอยู่ เสียงรบกวนสามารถจำแนกได้ในระดับใดประเภทหนึ่งต่อไปนี้:

  • Thermal Noise

    ความร้อนจะทำให้ตัวนำอิเล็กทรอนิกส์ของตัวกลางเกิดเสียงซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนในสื่อ ถึงระดับหนึ่งจะไม่สามารถหลีกเลี่ยงเสียงรบกวนจากความร้อนได้

  • Intermodulation

    เมื่อหลายความถี่ใช้สื่อร่วมกันการรบกวนอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนในตัวกลาง สัญญาณรบกวนระหว่างการมอดูเลตเกิดขึ้นหากความถี่ที่แตกต่างกันสองความถี่ใช้สื่อร่วมกันและหนึ่งในนั้นมีความแรงมากเกินไปหรือส่วนประกอบเองทำงานไม่ถูกต้องความถี่ผลลัพธ์อาจไม่ได้รับตามที่คาดไว้

  • Crosstalk

    สัญญาณรบกวนประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อมีสัญญาณแปลกปลอมเข้าสู่สื่อ เนื่องจากสัญญาณในสื่อหนึ่งมีผลต่อสัญญาณของสื่อที่สอง

  • Impulse

    เสียงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการรบกวนที่ผิดปกติเช่นการลดน้ำหนักไฟฟ้าลัดวงจรหรือส่วนประกอบที่ผิดปกติ ข้อมูลดิจิทัลส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนประเภทนี้

สื่อการส่ง

สื่อที่ส่งข้อมูลระหว่างระบบคอมพิวเตอร์สองระบบเรียกว่าสื่อส่ง สื่อส่งมีสองรูปแบบ

• Guided Media

  สายไฟ / สายสื่อสารทั้งหมดเป็นสื่อนำเช่น UTP, สายโคแอกเชียลและไฟเบอร์ออปติก ในสื่อนี้ผู้ส่งและผู้รับจะเชื่อมต่อโดยตรงและข้อมูลจะถูกส่ง (แนะนำ) ผ่านสื่อนั้น

• Unguided Media

  พื้นที่ไร้สายหรือพื้นที่เปิดโล่งเป็นสื่อที่ไม่มีการนำทางเนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างผู้ส่งและผู้รับ ข้อมูลถูกกระจายไปในอากาศและใครก็ตามรวมถึงผู้รับจริงอาจรวบรวมข้อมูลได้

ความจุช่อง

ความเร็วในการส่งข้อมูลเป็นความจุของช่องสัญญาณ นับเป็นอัตราข้อมูลในโลกดิจิทัล ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการเช่น:

• Bandwidth:  ข้อ จำกัด ทางกายภาพของสื่อต้นแบบ

• Error-rate:  การรับข้อมูลไม่ถูกต้องเนื่องจากมีเสียงรบกวน

• Encoding:  จำนวนระดับที่ใช้ในการส่งสัญญาณ

มัลติเพล็กซ์

การมัลติเพล็กซ์เป็นเทคนิคในการผสมผสานและส่งสตรีมข้อมูลหลายรายการผ่านสื่อเดียว เทคนิคนี้ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ระบบที่เรียกว่ามัลติเพล็กเซอร์ (MUX) สำหรับการมัลติเพล็กเซอร์สตรีมและส่งไปบนสื่อกลางและเดมัลติเพล็กเซอร์ (DMUX) ซึ่งรับข้อมูลจากสื่อกลางและกระจายไปยังปลายทางที่แตกต่างกัน

การสลับ

การสลับเป็นกลไกที่ข้อมูล / ข้อมูลที่ส่งจากต้นทางไปยังปลายทางซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อโดยตรง เครือข่ายมีอุปกรณ์เชื่อมต่อซึ่งรับข้อมูลจากแหล่งที่เชื่อมต่อโดยตรงจัดเก็บข้อมูลวิเคราะห์แล้วส่งต่อไปยังอุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างกันถัดไปที่ใกล้กับปลายทางมากที่สุด

การสลับแบ่งประเภทได้ดังนี้

ข้อมูลหรือสารสนเทศสามารถจัดเก็บได้สองวิธีคืออนาล็อกและดิจิทัล สำหรับคอมพิวเตอร์ที่จะใช้ข้อมูลข้อมูลนั้นจะต้องอยู่ในรูปแบบดิจิทัลที่ไม่ต่อเนื่องเช่นเดียวกับข้อมูลสัญญาณอาจอยู่ในรูปแบบอะนาล็อกและดิจิทัล ในการส่งข้อมูลแบบดิจิทัลจำเป็นต้องแปลงเป็นรูปแบบดิจิทัลก่อน

การแปลงดิจิทัลเป็นดิจิทัล

ส่วนนี้อธิบายถึงวิธีการแปลงข้อมูลดิจิทัลเป็นสัญญาณดิจิทัล สามารถทำได้สองวิธีคือ Line coding และ block coding สำหรับการสื่อสารทั้งหมดจำเป็นต้องมีการเข้ารหัสไลน์ในขณะที่การเข้ารหัสแบบบล็อกเป็นทางเลือก

การเข้ารหัสบรรทัด

กระบวนการแปลงข้อมูลดิจิทัลเป็นสัญญาณดิจิทัลกล่าวกันว่า Line Coding พบข้อมูลดิจิทัลในรูปแบบไบนารีซึ่งจะแสดง (เก็บไว้) ภายในเป็นชุดของ 1s และ 0s

สัญญาณดิจิทัลแสดงด้วยสัญญาณที่รอบคอบซึ่งแสดงถึงข้อมูลดิจิทัลรูปแบบการเข้ารหัสบรรทัดมีให้เลือกสามประเภท:

การเข้ารหัส Uni-polar

รูปแบบการเข้ารหัส Unipolar ใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าเดียวเพื่อแสดงข้อมูล ในกรณีนี้เพื่อแสดงถึงไบนารี 1 จะมีการส่งแรงดันไฟฟ้าสูงและเพื่อแทนค่า 0 จะไม่มีการส่งแรงดันไฟฟ้า เรียกอีกอย่างว่า Unipolar-Non-return-to-zero เนื่องจากไม่มีเงื่อนไขที่เหลือกล่าวคือแสดงถึง 1 หรือ 0

การเข้ารหัสขั้วโลก

โครงร่างการเข้ารหัสเชิงขั้วใช้แรงดันไฟฟ้าหลายระดับเพื่อแสดงค่าไบนารี การเข้ารหัสแบบโพลาร์มีให้เลือกสี่ประเภท:

• Polar Non-Return to Zero (Polar NRZ)

  ใช้สองระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันเพื่อแสดงค่าไบนารี โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าบวกหมายถึง 1 และค่าลบหมายถึง 0 นอกจากนี้ยังเป็น NRZ เนื่องจากไม่มีสภาวะพัก

  โครงการ NRZ มีสองรูปแบบ: NRZ-L และ NRZ-I

  

  NRZ-L เปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าเมื่อพบบิตอื่นในขณะที่ NRZ-I เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเมื่อพบ 1

• กลับสู่ศูนย์ (RZ)

  ปัญหาเกี่ยวกับ NRZ คือเครื่องรับไม่สามารถสรุปได้ว่าบิตสิ้นสุดเมื่อใดและเมื่อบิตถัดไปเริ่มทำงานในกรณีที่นาฬิกาของผู้ส่งและผู้รับไม่ตรงกัน

  

  RZ ใช้แรงดันไฟฟ้าสามระดับแรงดันไฟฟ้าบวกเพื่อแสดงถึง 1 แรงดันไฟฟ้าเชิงลบเพื่อแสดงแรงดัน 0 และศูนย์สำหรับไม่มี สัญญาณเปลี่ยนระหว่างบิตไม่อยู่ระหว่างบิต

• แมนเชสเตอร์

  รูปแบบการเข้ารหัสนี้เป็นการผสมผสานระหว่าง RZ และ NRZ-L เวลาบิตแบ่งออกเป็นสองส่วน มันส่งผ่านตรงกลางของบิตและเปลี่ยนเฟสเมื่อพบบิตที่แตกต่างกัน

• ดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์

  รูปแบบการเข้ารหัสนี้เป็นการผสมผสานระหว่าง RZ และ NRZ-I นอกจากนี้ยังขนส่งที่ตรงกลางของบิต แต่จะเปลี่ยนเฟสเมื่อพบ 1 เท่านั้น

การเข้ารหัสสองขั้ว

การเข้ารหัสสองขั้วใช้แรงดันไฟฟ้าสามระดับคือบวกลบและศูนย์ แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์หมายถึงไบนารี 0 และบิต 1 แสดงโดยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าบวกและลบ

บล็อกการเข้ารหัส

เพื่อให้แน่ใจว่ามีการใช้บิตซ้ำซ้อนของเฟรมข้อมูลที่ได้รับอย่างถูกต้อง ตัวอย่างเช่นในความเท่าเทียมกันจะมีการเพิ่มบิตพาริตีหนึ่งบิตเพื่อให้นับ 1 ในเฟรมเท่ากัน ด้วยวิธีนี้จำนวนบิตดั้งเดิมจะเพิ่มขึ้น เรียกว่า Block Coding

การเข้ารหัสบล็อกแสดงด้วยเครื่องหมายสแลช mB / nB หมายถึงบล็อก m-bit ถูกแทนที่ด้วย n-bit block โดยที่ n> m บล็อกการเข้ารหัสประกอบด้วยสามขั้นตอน:

• Division,
• Substitution
• Combination.

หลังจากบล็อกการเข้ารหัสเสร็จแล้วจะมีการเข้ารหัสบรรทัดสำหรับการส่ง

การแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

ไมโครโฟนสร้างเสียงอะนาล็อกและกล้องจะสร้างวิดีโอแอนะล็อกซึ่งถือว่าเป็นข้อมูลอนาล็อก ในการส่งข้อมูลแอนะล็อกนี้ผ่านสัญญาณดิจิทัลเราต้องมีการแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล

ข้อมูลอนาล็อกเป็นกระแสข้อมูลต่อเนื่องในรูปคลื่นในขณะที่ข้อมูลดิจิทัลไม่ต่อเนื่อง ในการแปลงคลื่นแอนะล็อกเป็นข้อมูลดิจิทัลเราใช้ Pulse Code Modulation (PCM)

PCM เป็นวิธีหนึ่งที่ใช้กันมากที่สุดในการแปลงข้อมูลอนาล็อกเป็นรูปแบบดิจิทัล ประกอบด้วยสามขั้นตอน:

• Sampling
• Quantization
• Encoding.

การสุ่มตัวอย่าง

สัญญาณแอนะล็อกจะสุ่มตัวอย่างทุกช่วงเวลา T ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการสุ่มตัวอย่างคืออัตราการสุ่มตัวอย่างสัญญาณอนาล็อก ตาม Nyquist Theorem อัตราการสุ่มตัวอย่างต้องมีอย่างน้อยสองเท่าของความถี่สูงสุดของสัญญาณ

Quantization

การสุ่มตัวอย่างทำให้เกิดรูปแบบของสัญญาณอนาล็อกต่อเนื่องที่ไม่ต่อเนื่อง ทุกรูปแบบที่ไม่ต่อเนื่องจะแสดงความกว้างของสัญญาณแอนะล็อกที่อินสแตนซ์นั้น การหาปริมาณจะกระทำระหว่างค่าแอมพลิจูดสูงสุดและค่าแอมพลิจูดต่ำสุด Quantization คือการประมาณค่าอนาล็อกทันที

การเข้ารหัส

ในการเข้ารหัสค่าโดยประมาณแต่ละค่าจะถูกแปลงเป็นรูปแบบไบนารี

โหมดการส่งข้อมูล

โหมดการส่งจะกำหนดวิธีการส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์สองเครื่องข้อมูลไบนารีในรูปแบบ 1s และ 0s สามารถส่งได้ในสองโหมดที่แตกต่างกัน: Parallel และ Serial

การส่งแบบขนาน

บิตไบนารีถูกจัดเรียงเป็นกลุ่มของความยาวคงที่ ทั้งผู้ส่งและผู้รับเชื่อมต่อแบบขนานโดยมีจำนวนสายข้อมูลเท่ากัน คอมพิวเตอร์ทั้งสองเครื่องแยกความแตกต่างระหว่างสายข้อมูลลำดับสูงและสายข้อมูลลำดับต่ำ ผู้ส่งจะส่งบิตทั้งหมดพร้อมกันในทุกบรรทัดเนื่องจากสายข้อมูลมีค่าเท่ากับจำนวนบิตในกลุ่มหรือเฟรมข้อมูลกลุ่มบิตทั้งหมด (เฟรมข้อมูล) จึงถูกส่งในครั้งเดียว ข้อได้เปรียบของการส่งแบบขนานคือความเร็วสูงและข้อเสียคือต้นทุนของสายเนื่องจากเท่ากับจำนวนบิตที่ส่งแบบขนาน

การส่งแบบอนุกรม

ในการส่งแบบอนุกรมบิตจะถูกส่งทีละรายการในลักษณะคิว การส่งแบบอนุกรมต้องการช่องทางการสื่อสารเพียงช่องเดียว

การส่งแบบอนุกรมอาจเป็นแบบอะซิงโครนัสหรือซิงโครนัสก็ได้

การส่งข้อมูลแบบอนุกรมแบบอะซิงโครนัส

ตั้งชื่ออย่างนั้นเพราะไม่มีความสำคัญของเวลา บิตข้อมูลมีรูปแบบเฉพาะและช่วยให้ผู้รับรับรู้บิตข้อมูลเริ่มต้นและสิ้นสุดตัวอย่างเช่น 0 จะถูกนำหน้าในทุกไบต์ข้อมูลและมีการเพิ่ม 1s ขึ้นไปที่ส่วนท้าย

เฟรมข้อมูลต่อเนื่อง (ไบต์) สองเฟรมอาจมีช่องว่างระหว่างกัน

การส่งข้อมูลแบบอนุกรมแบบซิงโครนัส

การกำหนดเวลาในการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสมีความสำคัญเนื่องจากไม่มีกลไกตามมาเพื่อรับรู้บิตข้อมูลเริ่มต้นและสิ้นสุดไม่มีรูปแบบหรือวิธีคำนำหน้า / คำต่อท้าย บิตข้อมูลจะถูกส่งในโหมดถ่ายต่อเนื่องโดยไม่รักษาช่องว่างระหว่างไบต์ (8 บิต) บิตข้อมูลชุดเดียวอาจมีจำนวนไบต์ ดังนั้นเวลาจึงมีความสำคัญมาก

ขึ้นอยู่กับตัวรับที่จะรับรู้และแยกบิตออกเป็นไบต์ข้อดีของการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสคือความเร็วสูงและไม่มีค่าใช้จ่ายของส่วนหัวและส่วนท้ายเพิ่มเติมในการส่งแบบอะซิงโครนัส

ในการส่งข้อมูลดิจิทัลผ่านสื่ออนาล็อกจำเป็นต้องแปลงเป็นสัญญาณแอนะล็อกอาจมีสองกรณีตามการจัดรูปแบบข้อมูล

Bandpass:ตัวกรองใช้เพื่อกรองและส่งผ่านความถี่ที่สนใจ แบนด์พาสเป็นย่านความถี่ที่สามารถผ่านฟิลเตอร์ได้

Low-pass: Low-pass คือตัวกรองที่ส่งผ่านสัญญาณความถี่ต่ำ

เมื่อข้อมูลดิจิทัลถูกแปลงเป็นสัญญาณอนาล็อกแบบแบนด์พาสจะเรียกว่าการแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อก เมื่อสัญญาณอะนาล็อก low-pass ถูกแปลงเป็นสัญญาณอนาล็อก bandpass จะเรียกว่าการแปลงอนาล็อกเป็นอนาล็อก

การแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก

เมื่อข้อมูลจากคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งถูกส่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งผ่านผู้ให้บริการระบบอนาล็อกข้อมูลนั้นจะถูกแปลงเป็นสัญญาณอนาล็อกก่อน สัญญาณอนาล็อกถูกแก้ไขเพื่อสะท้อนข้อมูลดิจิทัล

สัญญาณแอนะล็อกมีลักษณะเป็นแอมพลิจูดความถี่และเฟส การแปลงจากดิจิทัลเป็นอนาล็อกมีสามประเภท:

• Amplitude Shift Keying

  ในเทคนิคการแปลงนี้แอมพลิจูดของสัญญาณผู้ให้บริการอนาล็อกจะถูกแก้ไขเพื่อสะท้อนข้อมูลไบนารี

  

  เมื่อข้อมูลไบนารีแสดงถึงหลัก 1 แอมพลิจูดจะถูกยึด มิฉะนั้นจะตั้งค่าเป็น 0 ทั้งความถี่และเฟสจะยังคงเหมือนเดิมในสัญญาณพาหะ

• Frequency Shift Keying

  ในเทคนิคการแปลงนี้ความถี่ของสัญญาณผู้ให้บริการอนาล็อกจะถูกแก้ไขเพื่อสะท้อนข้อมูลไบนารี

  

  เทคนิคนี้ใช้สองความถี่คือ f1 และ f2 หนึ่งในนั้นเช่น f1 ถูกเลือกให้แทนเลขฐานสอง 1 และอีกตัวใช้แทนเลขฐานสอง 0 ทั้งแอมพลิจูดและเฟสของคลื่นพาหะจะยังคงเหมือนเดิม

• Phase Shift Keying

  ในรูปแบบการแปลงนี้เฟสของสัญญาณผู้ให้บริการเดิมจะถูกเปลี่ยนแปลงเพื่อสะท้อนข้อมูลไบนารี

  

  เมื่อพบสัญลักษณ์ไบนารีใหม่เฟสของสัญญาณจะเปลี่ยนไป แอมพลิจูดและความถี่ของสัญญาณพาหะดั้งเดิมจะยังคงอยู่

• Quadrature Phase Shift Keying

  QPSK เปลี่ยนเฟสเพื่อแสดงเลขฐานสองสองหลักพร้อมกัน ซึ่งทำในสองขั้นตอนที่แตกต่างกัน สตรีมหลักของข้อมูลไบนารีแบ่งออกเป็นสองสตรีมย่อยอย่างเท่าเทียมกัน ข้อมูลอนุกรมจะถูกแปลงเป็นแบบขนานในสตรีมย่อยทั้งสองสตรีมจากนั้นแต่ละสตรีมจะถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัลโดยใช้เทคนิค NRZ ต่อมาสัญญาณดิจิทัลทั้งสองจะรวมเข้าด้วยกัน

การแปลงอนาล็อกเป็นอนาล็อก

สัญญาณอนาล็อกถูกแก้ไขเพื่อแสดงข้อมูลอนาล็อก การแปลงนี้เรียกอีกอย่างว่า Analog Modulation ต้องมีการมอดูเลตแบบอะนาล็อกเมื่อใช้แบนด์พาส การแปลงอนาล็อกเป็นอนาล็อกสามารถทำได้สามวิธี:

• Amplitude Modulation

  ในการมอดูเลตนี้แอมพลิจูดของสัญญาณพาหะจะถูกแก้ไขเพื่อสะท้อนข้อมูลอะนาล็อก

  

  การมอดูเลตแอมพลิจูดถูกนำไปใช้โดยตัวคูณ แอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลต (ข้อมูลอะนาล็อก) คูณด้วยแอมพลิจูดของความถี่พาหะซึ่งจะสะท้อนข้อมูลอะนาล็อก

  ความถี่และเฟสของสัญญาณพาหะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

• Frequency Modulation

  ในเทคนิคการมอดูเลตนี้ความถี่ของสัญญาณพาหะจะถูกแก้ไขเพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณมอดูเลต (ข้อมูลอะนาล็อก)

  

  แอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณพาหะจะไม่เปลี่ยนแปลง

• Phase Modulation

  ในเทคนิคการมอดูเลตเฟสของสัญญาณพาหะจะถูกมอดูเลตเพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า (แอมพลิจูด) ของสัญญาณข้อมูลอะนาล็อก

  

  การมอดูเลตเฟสมีความคล้ายคลึงกับการมอดูเลตความถี่ แต่ในความถี่การมอดูเลตเฟสของสัญญาณพาหะจะไม่เพิ่มขึ้น ความถี่ของผู้ให้บริการเปลี่ยนสัญญาณ (ทำให้หนาแน่นและเบาบาง) เพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลต

สื่อส่งข้อมูลไม่ใช่อะไรนอกจากสื่อทางกายภาพที่การสื่อสารเกิดขึ้นในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

สื่อแม่เหล็ก

วิธีหนึ่งที่สะดวกที่สุดในการถ่ายโอนข้อมูลจากคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งก่อนที่จะเกิดระบบเครือข่ายคือการบันทึกลงในสื่อบันทึกข้อมูลบางอย่างและถ่ายโอนข้อมูลจริงจากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง แม้ว่าอาจจะดูล้าสมัยในโลกของอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงในปัจจุบัน แต่เมื่อข้อมูลมีขนาดใหญ่สื่อแม่เหล็กก็เข้ามามีบทบาท

ตัวอย่างเช่นธนาคารต้องจัดการและถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากของลูกค้าซึ่งจัดเก็บข้อมูลสำรองไว้ในสถานที่ห่างไกลทางภูมิศาสตร์เพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัยและเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดภัยพิบัติที่ไม่แน่นอน หากธนาคารต้องการจัดเก็บข้อมูลสำรองขนาดใหญ่การโอนผ่านอินเทอร์เน็ตจะไม่สามารถทำได้ลิงก์ WAN อาจไม่รองรับความเร็วสูงเช่นนี้แม้ว่าจะทำ; ค่าใช้จ่ายสูงเกินไปที่จะจ่ายได้

ในกรณีเหล่านี้การสำรองข้อมูลจะถูกจัดเก็บไว้ในเทปแม่เหล็กหรือแผ่นแม่เหล็กจากนั้นจะเคลื่อนย้ายไปยังสถานที่ห่างไกล

สายเคเบิล Twisted Pair

สายเคเบิลคู่บิดทำจากสายทองแดงหุ้มฉนวนพลาสติกสองเส้นบิดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสื่อเดี่ยว จากสองสายนี้มีเพียงเส้นเดียวเท่านั้นที่นำสัญญาณจริงและอีกเส้นใช้สำหรับการอ้างอิงภาคพื้นดิน การบิดระหว่างสายไฟมีประโยชน์ในการลดเสียงรบกวน (การรบกวนจากแม่เหล็กไฟฟ้า) และการเดินตัดขวาง

สายคู่บิดมีสองประเภท:

• สายเคเบิล Twisted Pair (STP) แบบป้องกัน

• สายเคเบิล Twisted Pair (UTP) ที่ไม่มีฉนวนหุ้ม

สาย STP มาพร้อมกับสายคู่บิดหุ้มด้วยฟอยล์โลหะ สิ่งนี้ทำให้ไม่สนใจเสียงรบกวนและการเดินข้าม

UTP มีเจ็ดหมวดหมู่แต่ละประเภทเหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะ ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่จะใช้สายเคเบิล Cat-5, Cat-5e และ Cat-6 สาย UTP เชื่อมต่อด้วยขั้วต่อ RJ45

สายโคแอกเชียล

สายโคแอกเชียลมีทองแดงสองเส้น ลวดแกนอยู่ตรงกลางและทำจากตัวนำที่เป็นของแข็งแกนถูกล้อมรอบด้วยปลอกฉนวนลวดเส้นที่สองพันรอบปลอกและหุ้มด้วยปลอกฉนวนทั้งหมดนี้หุ้มด้วยพลาสติกหุ้ม .

เนื่องจากโครงสร้างของมันสายโคแอกซ์จึงสามารถรับสัญญาณความถี่สูงได้มากกว่าสายเคเบิลคู่บิดโครงสร้างที่ห่อหุ้มช่วยป้องกันเสียงรบกวนและการพูดคุยข้ามสายได้ดี สายโคแอกเชียลให้อัตราแบนด์วิดท์สูงถึง 450 mbps

สายโคแอกซ์มีสามประเภท ได้แก่ RG-59 (เคเบิลทีวี) RG-58 (อีเธอร์เน็ตแบบบาง) และ RG-11 (อีเธอร์เน็ตแบบหนา) RG ย่อมาจาก Radio Government

สายเชื่อมต่อโดยใช้ขั้วต่อ BNC และ BNC-T BNC terminator ใช้เพื่อยุติสายไฟที่ปลายสุด

สายไฟ

Power Line Communication (PLC) คือเทคโนโลยี Layer-1 (Physical Layer) ซึ่งใช้สายไฟเพื่อส่งสัญญาณข้อมูลใน PLC ข้อมูลที่มอดูเลตจะถูกส่งผ่านสายเคเบิล เครื่องรับที่ปลายอีกด้านหนึ่งจะทำการปรับแต่งและตีความข้อมูล

เนื่องจากมีการใช้สายไฟอย่างกว้างขวาง PLC จึงสามารถควบคุมและตรวจสอบอุปกรณ์ขับเคลื่อนทั้งหมดได้ PLC ทำงานแบบ half-duplex

PLC มีสองประเภท:

• บมจ. วงแคบ

• บมจ. วงกว้าง

PLC วงแคบให้อัตราข้อมูลที่ต่ำกว่าถึง 100 วินาทีของ kbps เนื่องจากทำงานที่ความถี่ต่ำ (3-5000 kHz) สามารถกระจายได้หลายกิโลเมตร

Broadband PLC ให้อัตราข้อมูลที่สูงขึ้นถึง 100s Mbps และทำงานที่ความถี่ที่สูงขึ้น (1.8 - 250 MHz) ไม่สามารถขยายได้มากเท่ากับ Narrowband PLC

ใยแก้วนำแสง

ไฟเบอร์ออปติกทำงานเกี่ยวกับคุณสมบัติของแสง เมื่อรังสีของแสงตกกระทบที่มุมวิกฤตจะมีแนวโน้มที่จะหักเหที่ 90 องศา คุณสมบัตินี้ถูกใช้ในไฟเบอร์ออปติก แกนของสายไฟเบอร์ออปติกทำจากแก้วหรือพลาสติกคุณภาพสูง จากปลายด้านหนึ่งของแสงจะถูกปล่อยออกมามันจะเคลื่อนที่ผ่านไปและที่เครื่องตรวจจับแสงอีกด้านหนึ่งจะตรวจจับกระแสแสงและแปลงเป็นข้อมูลไฟฟ้า

ไฟเบอร์ออปติกให้โหมดความเร็วสูงสุด มีสองโหมดโหมดหนึ่งคือไฟเบอร์โหมดเดียวและโหมดที่สองคือไฟเบอร์แบบมัลติโหมด เส้นใยโหมดเดี่ยวสามารถรับแสงได้เพียงรังสีเดียวในขณะที่มัลติโหมดสามารถรับลำแสงได้หลายลำแสง

ไฟเบอร์ออปติกยังมาพร้อมกับความสามารถแบบทิศทางเดียวและแบบสองทิศทาง ในการเชื่อมต่อและเข้าถึงตัวเชื่อมต่อชนิดพิเศษของใยแก้วนำแสงจะใช้ ซึ่งอาจเป็น Subscriber Channel (SC), Straight Tip (ST) หรือ MT-RJ

การส่งแบบไร้สายเป็นสื่อที่ไม่มีการชี้นำรูปแบบหนึ่ง การสื่อสารแบบไร้สายไม่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงทางกายภาพระหว่างอุปกรณ์สองเครื่องขึ้นไปการสื่อสารแบบไร้สาย สัญญาณไร้สายแพร่กระจายไปในอากาศและได้รับและตีความโดยเสาอากาศที่เหมาะสม

เมื่อเสาอากาศติดอยู่กับวงจรไฟฟ้าของคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ไร้สายเสาอากาศจะแปลงข้อมูลดิจิทัลเป็นสัญญาณไร้สายและกระจายไปทั่วภายในช่วงความถี่ ตัวรับที่อยู่อีกด้านหนึ่งจะรับสัญญาณเหล่านี้และแปลงกลับเป็นข้อมูลดิจิทัล

สามารถใช้สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยสำหรับการส่งแบบไร้สาย

การส่งวิทยุ

คลื่นความถี่วิทยุสร้างได้ง่ายกว่าและเนื่องจากมีความยาวคลื่นมากจึงสามารถทะลุผ่านกำแพงและโครงสร้างได้เหมือนกันคลื่นวิทยุสามารถมีความยาวคลื่นตั้งแต่ 1 มม. - 100,000 กม. และมีความถี่ตั้งแต่ 3 Hz (ความถี่ต่ำมาก) ถึง 300 GHz (สูงมาก ความถี่). ความถี่วิทยุแบ่งย่อยออกเป็นหกแถบ

คลื่นวิทยุที่ความถี่ต่ำสามารถเดินทางผ่านกำแพงได้ในขณะที่ RF ที่สูงกว่าสามารถเดินทางเป็นเส้นตรงและตีกลับได้พลังของคลื่นความถี่ต่ำจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อครอบคลุมระยะทางไกล คลื่นวิทยุความถี่สูงมีกำลังมากขึ้น

ความถี่ที่ต่ำกว่าเช่นแถบ VLF, LF, MF สามารถเดินทางบนพื้นดินได้ไกลถึง 1,000 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลก

คลื่นวิทยุความถี่สูงมีแนวโน้มที่จะถูกดูดซับโดยฝนและสิ่งกีดขวางอื่น ๆ พวกเขาใช้ไอโอโนสเฟียร์ของบรรยากาศโลก คลื่นวิทยุความถี่สูงเช่นแถบ HF และ VHF จะแพร่กระจายขึ้นไป เมื่อไปถึงไอโอโนสเฟียร์พวกมันจะหักเหกลับสู่พื้นโลก

การส่งไมโครเวฟ

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สูงกว่า 100 MHz มักจะเดินทางเป็นเส้นตรงและสามารถส่งสัญญาณผ่านคลื่นเหล่านั้นได้โดยการส่งคลื่นเหล่านั้นไปยังสถานีใดสถานีหนึ่ง เนื่องจากไมโครเวฟเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงทั้งผู้ส่งและผู้รับจึงต้องจัดตำแหน่งให้อยู่ในแนวสายตาอย่างเคร่งครัด

ไมโครเวฟมีความยาวคลื่นตั้งแต่ 1 มม. - 1 เมตรและความถี่ตั้งแต่ 300 MHz ถึง 300 GHz

เสาอากาศไมโครเวฟมีสมาธิกับคลื่นทำให้เป็นลำแสง ดังที่แสดงในภาพด้านบนเสาอากาศหลายตัวสามารถจัดตำแหน่งเพื่อให้เข้าถึงได้ไกลขึ้น ไมโครเวฟมีความถี่สูงกว่าและไม่ทะลุกำแพงเหมือนสิ่งกีดขวาง

การส่งผ่านไมโครเวฟขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและความถี่ที่ใช้

การส่งอินฟราเรด

คลื่นอินฟราเรดอยู่ระหว่างสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้และไมโครเวฟ มีความยาวคลื่น 700-nm ถึง 1-mm และความถี่ตั้งแต่ 300-GHz ถึง 430-THz

คลื่นอินฟราเรดใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการสื่อสารระยะใกล้เช่นโทรทัศน์และเป็นระยะไกล อินฟราเรดเดินทางเป็นเส้นตรงดังนั้นจึงเป็นทิศทางตามธรรมชาติ เนื่องจากช่วงความถี่สูงอินฟราเรดจึงไม่สามารถข้ามสิ่งกีดขวางที่เหมือนกำแพงได้

การส่งผ่านแสง

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถใช้ในการรับส่งข้อมูลคือการส่งสัญญาณแสงหรือแสง สามารถทำได้โดยใช้ LASER

เนื่องจากการใช้แสงความถี่จึงมีแนวโน้มที่จะเดินทางเป็นเส้นตรงอย่างเคร่งครัดดังนั้นผู้ส่งและผู้รับจะต้องอยู่ในแนวสายตา เนื่องจากการส่งเลเซอร์เป็นแบบทิศทางเดียวที่ปลายทั้งสองด้านของการสื่อสารจึงจำเป็นต้องติดตั้งเลเซอร์และเครื่องตรวจจับภาพถ่าย ลำแสงเลเซอร์โดยทั่วไปมีความกว้าง 1 มม. ดังนั้นจึงเป็นงานที่มีความแม่นยำในการจัดแนวตัวรับสองตัวที่อยู่ห่างไกลซึ่งแต่ละตัวชี้ไปยังแหล่งกำเนิดเลเซอร์

เลเซอร์ทำงานเป็น Tx (เครื่องส่งสัญญาณ) และเครื่องตรวจจับภาพถ่ายทำงานเป็น Rx (ตัวรับ)

เลเซอร์ไม่สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวางเช่นกำแพงฝนและหมอกหนาได้ นอกจากนี้ลำแสงเลเซอร์ยังบิดเบี้ยวเนื่องจากลมอุณหภูมิบรรยากาศหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในเส้นทาง

เลเซอร์มีความปลอดภัยในการรับส่งข้อมูลเนื่องจากเป็นเรื่องยากมากที่จะแตะเลเซอร์กว้าง 1 มม. โดยไม่รบกวนช่องทางการสื่อสาร

การมัลติเพล็กซ์เป็นเทคนิคที่สามารถประมวลผลสตรีมการส่งสัญญาณอนาล็อกและดิจิทัลที่แตกต่างกันได้พร้อมกันผ่านลิงก์ที่แชร์ การมัลติเพล็กซ์แบ่งสื่อความจุสูงออกเป็นสื่อลอจิคัลความจุต่ำซึ่งจะแชร์โดยสตรีมที่แตกต่างกัน

สามารถสื่อสารได้ทางอากาศ (ความถี่วิทยุ) โดยใช้สื่อทางกายภาพ (สายเคเบิล) และแสง (ใยแก้วนำแสง) สื่อทั้งหมดมีความสามารถในการมัลติเพล็กซ์

เมื่อผู้ส่งหลายรายพยายามส่งผ่านสื่อเดียวอุปกรณ์ที่เรียกว่า Multiplexer จะแบ่งช่องทางกายภาพและจัดสรรให้กับแต่ละสื่อ ในอีกด้านหนึ่งของการสื่อสาร De-multiplexer จะรับข้อมูลจากสื่อเดียวระบุข้อมูลแต่ละรายการและส่งไปยังเครื่องรับที่แตกต่างกัน

Multiplexing กองความถี่

เมื่อผู้ให้บริการเป็นความถี่จะใช้ FDM FDM เป็นเทคโนโลยีอนาล็อก FDM แบ่งสเปกตรัมหรือแบนด์วิดท์ของผู้ให้บริการในช่องทางลอจิคัลและจัดสรรผู้ใช้หนึ่งรายให้กับแต่ละช่องสัญญาณ ผู้ใช้แต่ละคนสามารถใช้ความถี่ของช่องสัญญาณได้อย่างอิสระและมีสิทธิ์เข้าถึงโดยเฉพาะ ช่องทั้งหมดจะถูกแบ่งในลักษณะที่ไม่ทับซ้อนกัน ช่องจะถูกคั่นด้วยแถบป้องกัน Guard band คือความถี่ที่ไม่ได้ใช้กับช่องใดช่องหนึ่ง

Multiplexing การแบ่งเวลา

TDM ถูกนำไปใช้กับสัญญาณดิจิทัลเป็นหลัก แต่สามารถใช้กับสัญญาณอนาล็อกได้เช่นกัน ใน TDM แชแนลที่ใช้ร่วมกันจะถูกแบ่งระหว่างผู้ใช้ด้วยช่องเวลา ผู้ใช้แต่ละคนสามารถส่งข้อมูลภายในช่วงเวลาที่กำหนดไว้เท่านั้น สัญญาณดิจิตอลจะถูกแบ่งออกเป็นเฟรมเทียบเท่ากับช่วงเวลาเช่นเฟรมที่มีขนาดเหมาะสมที่สุดซึ่งสามารถส่งในช่วงเวลาที่กำหนด

TDM ทำงานในโหมดซิงโครไนซ์ ปลายทั้งสองด้านเช่น Multiplexer และ De-multiplexer จะซิงโครไนซ์ในเวลาที่เหมาะสมและทั้งสองสลับไปยังช่องถัดไปพร้อมกัน

เมื่อแชนเนล A ส่งเฟรมที่ปลายด้านหนึ่ง De-multiplexer จะให้สื่อไปยังแชนเนล A ที่ปลายอีกด้านหนึ่งทันทีที่ช่องเวลาของแชนเนล A หมดอายุด้านนี้จะเปลี่ยนไปใช้แชนเนล B ในอีกด้านหนึ่งเดมัลติเพล็กเซอร์ ทำงานในลักษณะที่ซิงโครไนซ์และจัดเตรียมสื่อไปยังช่อง B สัญญาณจากช่องสัญญาณต่าง ๆ เดินทางไปตามเส้นทางในลักษณะแทรกสลับกัน

การมัลติเพล็กซ์หารความยาวคลื่น

แสงมีความยาวคลื่น (สี) ต่างกัน ในโหมดใยแก้วนำแสงสัญญาณพาหะนำแสงหลายตัวจะถูกมัลติเพล็กซ์เป็นใยแก้วนำแสงโดยใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน นี่เป็นเทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบอะนาล็อกและทำตามแนวคิดในลักษณะเดียวกับ FDM แต่ใช้แสงเป็นสัญญาณ

นอกจากนี้ในการแบ่งมัลติเพล็กซ์การแบ่งช่วงความยาวคลื่นแต่ละครั้งสามารถรวมเข้าด้วยกันเพื่อรองรับสัญญาณข้อมูลที่มากขึ้น

การมัลติเพล็กซ์หารรหัส

สัญญาณข้อมูลหลายตัวสามารถส่งผ่านความถี่เดียวได้โดยใช้ Code Division Multiplexing FDM แบ่งความถี่ในช่องสัญญาณขนาดเล็ก แต่ CDM อนุญาตให้ผู้ใช้ใช้แบนด์วิดท์เต็มและส่งสัญญาณตลอดเวลาโดยใช้รหัสเฉพาะ CDM ใช้รหัสมุมฉากเพื่อกระจายสัญญาณ

แต่ละสถานีจะถูกกำหนดด้วยรหัสเฉพาะเรียกว่าชิป สัญญาณเดินทางด้วยรหัสเหล่านี้อย่างอิสระภายในแบนด์วิดท์ทั้งหมดผู้รับรู้ล่วงหน้าถึงสัญญาณรหัสชิปที่ต้องรับ

การสลับเป็นกระบวนการส่งต่อแพ็กเก็ตที่เข้ามาจากพอร์ตหนึ่งไปยังพอร์ตที่นำไปสู่ปลายทาง เมื่อข้อมูลมาที่พอร์ตจะเรียกว่าทางเข้าและเมื่อข้อมูลออกจากพอร์ตหรือออกไปจะเรียกว่าขาออก ระบบการสื่อสารอาจรวมถึงสวิตช์และโหนดต่างๆ ในระดับกว้างการเปลี่ยนสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ ๆ :

• Connectionless: ข้อมูลจะถูกส่งต่อในนามของตารางการส่งต่อ ไม่จำเป็นต้องมีการจับมือกันก่อนหน้านี้และการตอบรับเป็นทางเลือก

• Connection Oriented:  ก่อนที่จะเปลี่ยนข้อมูลเพื่อส่งต่อไปยังปลายทางจำเป็นต้องสร้างวงจรล่วงหน้าตามเส้นทางระหว่างจุดสิ้นสุดทั้งสอง จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งต่อในวงจรนั้น หลังจากการถ่ายโอนเสร็จสิ้นสามารถเก็บวงจรไว้ใช้ในอนาคตหรือปิดลงได้ทันที

การสลับวงจร

เมื่อสองโหนดสื่อสารกันบนเส้นทางการสื่อสารเฉพาะจะเรียกว่าการสลับวงจร 'มีความต้องการเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งข้อมูลจะเดินทางและไม่อนุญาตให้มีข้อมูลอื่นในการสลับวงจรเพื่อถ่ายโอนข้อมูล ต้องสร้างวงจรเพื่อให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้

วงจรสามารถถาวรหรือชั่วคราว แอปพลิเคชั่นที่ใช้การสลับวงจรอาจต้องผ่านสามเฟส:

• สร้างวงจร

• ถ่ายโอนข้อมูล

• ปลดวงจร

การสลับวงจรถูกออกแบบมาสำหรับการใช้งานเสียง โทรศัพท์เป็นตัวอย่างการสลับวงจรที่เหมาะสมที่สุด ก่อนที่ผู้ใช้จะโทรออกได้จะมีการสร้างเส้นทางเสมือนระหว่างผู้โทรและผู้โทรผ่านเครือข่าย

การสลับข้อความ

เทคนิคนี้อยู่ตรงกลางของการสลับวงจรและการสลับแพ็คเก็ต ในการสลับข้อความข้อความทั้งหมดจะถือว่าเป็นหน่วยข้อมูลและกำลังสลับ / ถ่ายโอนข้อมูลทั้งหมด

สวิตช์ที่ทำงานกับการสลับข้อความอันดับแรกจะรับข้อความทั้งหมดและบัฟเฟอร์จนกว่าจะมีทรัพยากรที่สามารถโอนไปยังฮอปถัดไปได้ หากการกระโดดครั้งต่อไปไม่มีทรัพยากรเพียงพอที่จะรองรับข้อความขนาดใหญ่ข้อความจะถูกจัดเก็บและเปลี่ยนการรอ

เทคนิคนี้ถือว่าทดแทนการสลับวงจร ในวงจรการสลับเส้นทางทั้งหมดจะถูกบล็อกสำหรับสองเอนทิตีเท่านั้น การสลับข้อความจะถูกแทนที่ด้วยการสลับแพ็กเก็ต การสลับข้อความมีข้อบกพร่องดังต่อไปนี้:

• ทุกสวิตช์ในเส้นทางการขนส่งต้องการพื้นที่เก็บข้อมูลเพียงพอที่จะรองรับข้อความทั้งหมด

• เนื่องจากเทคนิคการจัดเก็บและส่งต่อและรอจนกว่าทรัพยากรจะพร้อมใช้งานการสลับข้อความจึงช้ามาก

• การสลับข้อความไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาสำหรับสตรีมมิงมีเดียและแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์

การสลับแพ็กเก็ต

ข้อบกพร่องของการสลับข้อความทำให้เกิดแนวคิดในการเปลี่ยนแพ็กเก็ต ข้อความทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย ๆ ที่เรียกว่าแพ็กเก็ต ข้อมูลการสลับจะถูกเพิ่มในส่วนหัวของแต่ละแพ็กเก็ตและส่งโดยอิสระ

มันง่ายกว่าสำหรับอุปกรณ์เครือข่ายระดับกลางในการจัดเก็บแพ็กเก็ตขนาดเล็กและไม่ใช้ทรัพยากรมากนักทั้งบนพา ธ ของผู้ให้บริการหรือในหน่วยความจำภายในของสวิตช์

การสลับแพ็กเก็ตช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของไลน์เนื่องจากแพ็กเก็ตจากแอพพลิเคชั่นหลายตัวสามารถมัลติเพล็กซ์ผ่านผู้ให้บริการ อินเทอร์เน็ตใช้เทคนิคการสลับแพ็กเก็ต การสลับแพ็คเก็ตช่วยให้ผู้ใช้สามารถแยกสตรีมข้อมูลตามลำดับความสำคัญ แพ็กเก็ตจะถูกจัดเก็บและส่งต่อตามลำดับความสำคัญเพื่อให้บริการที่มีคุณภาพ

Data Link Layer เป็นชั้นที่สองของ OSI Layered Model เลเยอร์นี้เป็นหนึ่งในเลเยอร์ที่ซับซ้อนที่สุดและมีฟังก์ชันและหนี้สินที่ซับซ้อน เลเยอร์ลิงค์ข้อมูลจะซ่อนรายละเอียดของฮาร์ดแวร์พื้นฐานและแสดงถึงชั้นบนเป็นสื่อกลางในการสื่อสาร

เลเยอร์ลิงค์ข้อมูลทำงานระหว่างสองโฮสต์ซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงในบางแง่ การเชื่อมต่อโดยตรงนี้อาจชี้ไปที่จุดหรือออกอากาศ ระบบบนเครือข่ายกระจายเสียงกล่าวว่าอยู่ในลิงค์เดียวกัน การทำงานของเลเยอร์ลิงค์ข้อมูลมีแนวโน้มที่จะซับซ้อนมากขึ้นเมื่อต้องจัดการกับโฮสต์หลายตัวบนโดเมนที่ชนกัน

ดาต้าลิงค์เลเยอร์มีหน้าที่แปลงสตรีมข้อมูลให้ส่งสัญญาณทีละบิตและส่งผ่านฮาร์ดแวร์พื้นฐาน ในตอนท้ายของการรับชั้น Data link จะรับข้อมูลจากฮาร์ดแวร์ซึ่งอยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าประกอบเข้าด้วยกันในรูปแบบเฟรมที่เป็นที่รู้จักและส่งต่อไปยังชั้นบน

เลเยอร์ลิงค์ข้อมูลมีสองชั้นย่อย:

• Logical Link Control: เกี่ยวข้องกับโปรโตคอลการควบคุมการไหลและการควบคุมข้อผิดพลาด

• Media Access Control: เกี่ยวข้องกับการควบคุมสื่อที่แท้จริง

การทำงานของ Data-link Layer

เลเยอร์ลิงค์ข้อมูลทำงานหลายอย่างในนามของเลเยอร์บน เหล่านี้คือ:

• Framing

  เลเยอร์ลิงค์ข้อมูลรับแพ็กเก็ตจากเลเยอร์เครือข่ายและห่อหุ้มไว้ในเฟรมจากนั้นจะส่งแต่ละเฟรมทีละบิตบนฮาร์ดแวร์ ในตอนท้ายของเครื่องรับชั้นดาต้าลิงค์จะรับสัญญาณจากฮาร์ดแวร์และประกอบเข้าเป็นเฟรม

• Addressing

  Data-link Layer มีกลไกการกำหนดแอดเดรสฮาร์ดแวร์ Layer-2 ที่อยู่ฮาร์ดแวร์จะถือว่าไม่ซ้ำกันในลิงก์ มีการเข้ารหัสเป็นฮาร์ดแวร์ในขณะที่ทำการผลิต

• Synchronization

  เมื่อเฟรมข้อมูลถูกส่งบนลิงค์ต้องซิงโครไนซ์เครื่องทั้งสองจึงจะถ่ายโอนได้

• Error Control

  บางครั้งสัญญาณอาจพบปัญหาในการเปลี่ยนและบิตถูกพลิกตรวจพบข้อผิดพลาดเหล่านี้และพยายามกู้คืนบิตข้อมูลจริง นอกจากนี้ยังมีกลไกการรายงานข้อผิดพลาดให้กับผู้ส่ง

• Flow Control

  สถานีบนลิงค์เดียวกันอาจมีความเร็วหรือความจุต่างกัน Data-link Layer ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการควบคุมการไหลที่ทำให้เครื่องทั้งสองสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลด้วยความเร็วเดียวกัน

• Multi-Access

  เมื่อโฮสต์บนลิงก์ที่แชร์พยายามถ่ายโอนข้อมูลมีความเป็นไปได้สูงที่จะเกิดการชนกัน Data-link Layer มีกลไกเช่น CSMA / CD เพื่อเพิ่มความสามารถในการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกันระหว่างระบบต่างๆ

มีสาเหตุหลายประการเช่นเสียงรบกวนการสนทนาข้ามเป็นต้นซึ่งอาจช่วยให้ข้อมูลเสียหายระหว่างการส่ง เลเยอร์ด้านบนทำงานกับมุมมองทั่วไปของสถาปัตยกรรมเครือข่ายและไม่ทราบถึงการประมวลผลข้อมูลฮาร์ดแวร์ที่แท้จริงดังนั้นเลเยอร์ด้านบนจึงคาดหวังการส่งผ่านที่ปราศจากข้อผิดพลาดระหว่างระบบ แอปพลิเคชันส่วนใหญ่จะไม่ทำงานตามที่คาดหวังหากได้รับข้อมูลที่ผิดพลาด แอปพลิเคชั่นเช่นเสียงและวิดีโออาจไม่ได้รับผลกระทบและมีข้อผิดพลาดบางอย่างอาจยังทำงานได้ดี

เลเยอร์ลิงค์ข้อมูลใช้กลไกการควบคุมข้อผิดพลาดบางอย่างเพื่อให้แน่ใจว่าเฟรม (สตรีมบิตข้อมูล) ถูกส่งด้วยความแม่นยำระดับหนึ่ง แต่เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการควบคุมข้อผิดพลาดจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทราบว่าข้อผิดพลาดประเภทใดที่อาจเกิดขึ้นได้

ประเภทของข้อผิดพลาด

อาจมีข้อผิดพลาดสามประเภท:

• Single bit error

  

  ในเฟรมมีเพียงบิตเดียวเท่านั้นที่เสียหาย

• Multiple bits error

  

  เฟรมได้รับที่มีมากกว่าหนึ่งบิตในสถานะเสียหาย

• Burst error

  

  เฟรมมีมากกว่า 1 บิตต่อเนื่องที่เสียหาย

กลไกการควบคุมข้อผิดพลาดอาจเกี่ยวข้องกับสองวิธีที่เป็นไปได้:

• การตรวจจับข้อผิดพลาด

• แก้ไขข้อผิดพลาด

การตรวจจับข้อผิดพลาด

ตรวจพบข้อผิดพลาดในเฟรมที่ได้รับโดยใช้ Parity Check และ Cyclic Redundancy Check (CRC) ในทั้งสองกรณีบิตพิเศษสองสามบิตจะถูกส่งไปพร้อมกับข้อมูลจริงเพื่อยืนยันว่าบิตที่ได้รับที่ปลายอีกด้านนั้นเหมือนกับที่ถูกส่ง หากการตรวจสอบเคาน์เตอร์ที่จุดสิ้นสุดของผู้รับล้มเหลวบิตจะถือว่าเสียหาย

การตรวจสอบความเท่าเทียมกัน

บิตพิเศษหนึ่งบิตจะถูกส่งไปพร้อมกับบิตดั้งเดิมเพื่อสร้างจำนวน 1s ทั้งในกรณีที่มีความเท่าเทียมกันหรือคี่ในกรณีที่มีความเท่าเทียมกันแบบคี่

ผู้ส่งขณะสร้างเฟรมจะนับจำนวน 1 ในนั้น ตัวอย่างเช่นถ้ามีการใช้ความเท่าเทียมกันและจำนวน 1s เป็นคู่หนึ่งบิตที่มีค่า 0 จะถูกเพิ่มเข้าไป วิธีนี้จำนวน 1s ยังคงเป็นคู่หากจำนวน 1 เป็นเลขคี่ให้เพิ่มค่าเป็นบิตด้วยค่า 1

ผู้รับเพียงแค่นับจำนวน 1 วินาทีในเฟรม หากจำนวน 1s เท่ากันและใช้ความเท่าเทียมกันเฟรมจะถือว่าไม่เสียหายและได้รับการยอมรับ หากการนับ 1s เป็นเลขคี่และใช้ความเสมอภาคแบบคี่เฟรมจะยังคงไม่เสียหาย

หากบิตเดียวพลิกระหว่างทางเครื่องรับจะตรวจจับได้โดยนับจำนวน 1 วินาที แต่เมื่อมีความผิดพลาดมากกว่าหนึ่งบิตเครื่องรับจะตรวจพบข้อผิดพลาดได้ยากมาก

Cyclic Redundancy Check (CRC)

CRC เป็นวิธีการอื่นในการตรวจสอบว่าเฟรมที่ได้รับมีข้อมูลที่ถูกต้องหรือไม่ เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการหารไบนารีของบิตข้อมูลที่ส่ง ตัวหารถูกสร้างขึ้นโดยใช้พหุนาม ผู้ส่งดำเนินการหารกับบิตที่ส่งและคำนวณส่วนที่เหลือ ก่อนส่งบิตจริงผู้ส่งจะเพิ่มส่วนที่เหลือที่ส่วนท้ายของบิตจริง บิตข้อมูลจริงบวกส่วนที่เหลือเรียกว่า codeword ผู้ส่งส่งบิตข้อมูลเป็นคำรหัส

ในอีกด้านหนึ่งเครื่องรับจะดำเนินการหารกับ codewords โดยใช้ตัวหาร CRC เดียวกัน หากส่วนที่เหลือมีศูนย์ทั้งหมดบิตข้อมูลจะได้รับการยอมรับมิฉะนั้นจะถือว่ามีข้อมูลเสียหายระหว่างการส่ง

แก้ไขข้อผิดพลาด

ในโลกดิจิทัลการแก้ไขข้อผิดพลาดสามารถทำได้สองวิธี:

• Backward Error Correction  เมื่อผู้รับตรวจพบข้อผิดพลาดในข้อมูลที่ได้รับจะร้องขอกลับผู้ส่งเพื่อส่งหน่วยข้อมูลอีกครั้ง

• Forward Error Correction  เมื่อเครื่องรับตรวจพบข้อผิดพลาดบางอย่างในข้อมูลที่ได้รับเครื่องจะเรียกใช้รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดซึ่งจะช่วยในการกู้คืนอัตโนมัติและแก้ไขข้อผิดพลาดบางประเภท

ข้อแรกการแก้ไขข้อผิดพลาดย้อนกลับทำได้ง่ายและสามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในกรณีที่การส่งข้อมูลซ้ำไม่แพง ตัวอย่างเช่นไฟเบอร์ออปติก แต่ในกรณีของการส่งสัญญาณแบบไร้สายอาจมีค่าใช้จ่ายมากเกินไป ในกรณีหลังจะใช้ Forward Error Correction

ในการแก้ไขข้อผิดพลาดใน data frame ผู้รับจะต้องทราบว่าบิตใดในเฟรมเสียหาย ในการค้นหาบิตที่ผิดพลาดบิตที่ซ้ำซ้อนจะถูกใช้เป็นพาริตีบิตสำหรับการตรวจจับข้อผิดพลาดตัวอย่างเช่นเราใช้คำ ASCII (ข้อมูล 7 บิต) จากนั้นอาจมีข้อมูล 8 ประเภทที่เราต้องการ: 7 บิตแรกเพื่อบอกเราว่าบิตใด เป็นข้อผิดพลาดและอีกหนึ่งบิตเพื่อบอกว่าไม่มีข้อผิดพลาด

สำหรับบิตข้อมูล m จะใช้บิตซ้ำซ้อน r r บิตสามารถให้ข้อมูลการรวมกัน 2r ในตัวแปลงรหัส m + r บิตมีความเป็นไปได้ที่ r บิตเองอาจเสียหาย ดังนั้นจำนวนบิต r ที่ใช้ต้องแจ้งเกี่ยวกับตำแหน่ง m + r บิตบวกข้อมูลที่ไม่มีข้อผิดพลาดเช่น m + r + 1

Data-link Layer มีหน้าที่รับผิดชอบในการดำเนินการไหลแบบจุดต่อจุดและกลไกการควบคุมข้อผิดพลาด

การควบคุมการไหล

เมื่อเฟรมข้อมูล (ข้อมูล Layer-2) ถูกส่งจากโฮสต์หนึ่งไปยังอีกโฮสต์หนึ่งผ่านสื่อเดียวผู้ส่งและผู้รับควรทำงานด้วยความเร็วเท่ากัน นั่นคือผู้ส่งส่งด้วยความเร็วที่ผู้รับสามารถประมวลผลและยอมรับข้อมูลได้ จะเกิดอะไรขึ้นถ้าความเร็ว (ฮาร์ดแวร์ / ซอฟต์แวร์) ของผู้ส่งหรือผู้รับแตกต่างกัน? หากผู้ส่งส่งเร็วเกินไปผู้รับอาจมีงานล้นมือ (ล้นมือ) และข้อมูลอาจสูญหาย

สามารถปรับใช้กลไกสองประเภทเพื่อควบคุมการไหล:

• Stop and Waitกลไกการควบคุมโฟลว์นี้บังคับให้ผู้ส่งหลังจากส่งเฟรมข้อมูลหยุดและรอจนกว่าจะได้รับการตอบรับเฟรมข้อมูลที่ส่ง

  

• Sliding Window

  ในกลไกการควบคุมโฟลว์นี้ทั้งผู้ส่งและผู้รับจะตกลงกันเกี่ยวกับจำนวนเฟรมข้อมูลหลังจากนั้นควรส่งการตอบรับ ตามที่เราได้เรียนรู้กลไกการควบคุมการไหลหยุดและรอทำให้สิ้นเปลืองทรัพยากรโปรโตคอลนี้พยายามใช้ทรัพยากรที่จำเป็นให้มากที่สุด

การควบคุมข้อผิดพลาด

เมื่อมีการส่ง data-frame มีความเป็นไปได้ที่ data-frame อาจสูญหายในระหว่างการส่งผ่านหรือได้รับความเสียหาย ในทั้งสองกรณีผู้รับไม่ได้รับ data-frame ที่ถูกต้องและผู้ส่งไม่ทราบอะไรเกี่ยวกับการสูญเสียใด ๆ ในกรณีเช่นนี้ทั้งผู้ส่งและผู้รับจะมีโปรโตคอลบางอย่างซึ่งช่วยให้ตรวจจับข้อผิดพลาดในการขนส่งเช่นข้อมูลสูญหาย - กรอบ ดังนั้นผู้ส่งจึงส่งข้อมูลเฟรมข้อมูลใหม่หรือผู้รับอาจขอให้ส่งเฟรมข้อมูลก่อนหน้านี้อีกครั้ง

ข้อกำหนดสำหรับกลไกการควบคุมข้อผิดพลาด:

• Error detection  - ผู้ส่งและผู้รับไม่ว่าทั้งสองอย่างหรือใด ๆ ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีข้อผิดพลาดบางอย่างในการขนส่ง

• Positive ACK  - เมื่อผู้รับได้รับเฟรมที่ถูกต้องควรรับทราบ

• Negative ACK  - เมื่อผู้รับได้รับเฟรมที่เสียหายหรือเฟรมที่ซ้ำกันเครื่องจะส่ง NACK กลับไปยังผู้ส่งและผู้ส่งจะต้องส่งเฟรมที่ถูกต้องอีกครั้ง

• Retransmission:  ผู้ส่งจะรักษานาฬิกาและกำหนดช่วงหมดเวลา หากการรับทราบกรอบข้อมูลที่ส่งก่อนหน้านี้ไม่มาถึงก่อนหมดเวลาที่ผู้ส่งส่งเฟรมอีกครั้งโดยคิดว่าเฟรมหรือการตอบรับนั้นสูญหายระหว่างการส่ง

มีเทคนิคสามประเภทที่ชั้น Data-link สามารถปรับใช้เพื่อควบคุมข้อผิดพลาดโดย Automatic Repeat Request (ARQ):

• หยุดและรอ ARQ

  

  การเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้อาจเกิดขึ้นใน Stop-and-Wait ARQ:

  • ผู้ส่งรักษาตัวนับการหมดเวลา
  • เมื่อส่งเฟรมผู้ส่งจะเริ่มตัวนับการหมดเวลา
  • หากการรับทราบเฟรมมาทันเวลาผู้ส่งจะส่งเฟรมถัดไปในคิว
  • หากการตอบรับไม่มาตามเวลาผู้ส่งจะถือว่าเฟรมหรือการตอบรับหายไประหว่างการส่ง ผู้ส่งส่งเฟรมอีกครั้งและเริ่มตัวนับการหมดเวลา
  • หากได้รับการตอบรับเชิงลบผู้ส่งจะส่งเฟรมอีกครั้ง

• Go-Back-N ARQ

  กลไกการหยุดและรอ ARQ ไม่ได้ใช้ทรัพยากรอย่างเต็มที่เมื่อได้รับการตอบรับผู้ส่งจะอยู่เฉยๆและไม่ทำอะไรเลย ในวิธี Go-Back-N ARQ ทั้งผู้ส่งและผู้รับจะรักษาหน้าต่างไว้

  

  ขนาดหน้าต่างการส่งทำให้ผู้ส่งสามารถส่งหลายเฟรมโดยไม่ได้รับการตอบรับของเฟรมก่อนหน้า หน้าต่างการรับทำให้ผู้รับสามารถรับหลายเฟรมและรับทราบได้ เครื่องรับจะติดตามหมายเลขลำดับของเฟรมที่เข้ามา

  เมื่อผู้ส่งส่งเฟรมทั้งหมดในหน้าต่างระบบจะตรวจสอบว่าหมายเลขลำดับใดได้รับการตอบรับเชิงบวก หากทุกเฟรมได้รับการยอมรับในเชิงบวกผู้ส่งจะส่งเฟรมชุดถัดไป หากผู้ส่งพบว่าได้รับ NACK หรือไม่ได้รับ ACK ใด ๆ สำหรับเฟรมใดเฟรมหนึ่งระบบจะส่งเฟรมทั้งหมดอีกครั้งหลังจากนั้นจะไม่ได้รับ ACK ที่เป็นบวก

• เลือกซ้ำ ARQ

  ใน Go-back-N ARQ สันนิษฐานว่าเครื่องรับไม่มีพื้นที่บัฟเฟอร์สำหรับขนาดหน้าต่างและต้องประมวลผลแต่ละเฟรมตามที่มา สิ่งนี้บังคับให้ผู้ส่งส่งเฟรมทั้งหมดที่ไม่ได้รับการตอบรับอีกครั้ง

  

  ใน Selective-Repeat ARQ เครื่องรับในขณะที่ติดตามหมายเลขลำดับบัฟเฟอร์เฟรมในหน่วยความจำและส่ง NACK เฉพาะเฟรมที่หายไปหรือเสียหาย

  ผู้ส่งในกรณีนี้จะส่งเฉพาะแพ็กเก็ตที่ได้รับ NACK

เลเยอร์ 3 ในรูปแบบ OSI เรียกว่าเลเยอร์เครือข่าย เลเยอร์เครือข่ายจัดการตัวเลือกเกี่ยวกับการกำหนดแอดเดรสโฮสต์และเครือข่ายการจัดการเครือข่ายย่อยและการทำงานทางอินเทอร์เน็ต

เลเยอร์เครือข่ายรับผิดชอบในการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตจากต้นทางไปยังปลายทางภายในหรือภายนอกซับเน็ต เครือข่ายย่อยที่แตกต่างกันสองเครือข่ายอาจมีโครงร่างที่อยู่ที่แตกต่างกันหรือประเภทที่อยู่ที่ไม่สามารถใช้ร่วมกันได้ เช่นเดียวกับโปรโตคอลเครือข่ายย่อยที่แตกต่างกันสองเครือข่ายอาจทำงานบนโปรโตคอลที่แตกต่างกันซึ่งไม่สามารถทำงานร่วมกันได้ เลเยอร์เครือข่ายมีหน้าที่กำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตจากต้นทางไปยังปลายทางโดยทำแผนที่แผนผังแอดเดรสและโปรโตคอลที่แตกต่างกัน

ฟังก์ชัน Layer-3

อุปกรณ์ที่ทำงานบน Network Layer ส่วนใหญ่เน้นที่การกำหนดเส้นทาง การกำหนดเส้นทางอาจรวมถึงงานต่าง ๆ ที่มุ่งบรรลุเป้าหมายเดียว สิ่งเหล่านี้สามารถ:

• ที่อยู่อุปกรณ์และเครือข่าย

• การเติมข้อมูลตารางเส้นทางหรือเส้นทางคงที่

• จัดคิวข้อมูลขาเข้าและขาออกจากนั้นส่งต่อตามคุณภาพของข้อ จำกัด การบริการที่กำหนดไว้สำหรับแพ็กเก็ตเหล่านั้น

• อินเทอร์เน็ตทำงานระหว่างสองเครือข่ายย่อยที่แตกต่างกัน

• การส่งแพ็กเก็ตไปยังปลายทางด้วยความพยายามอย่างเต็มที่

• ให้การเชื่อมต่อที่มุ่งเน้นและกลไกการเชื่อมต่อน้อย

คุณสมบัติของเลเยอร์เครือข่าย

ด้วยฟังก์ชันการทำงานมาตรฐาน Layer 3 สามารถให้คุณสมบัติต่างๆดังนี้:

• คุณภาพการจัดการบริการ

• โหลดบาลานซ์และการจัดการลิงค์

• Security

• ความสัมพันธ์ของโปรโตคอลและเครือข่ายย่อยที่แตกต่างกันกับสคีมาที่แตกต่างกัน

• การออกแบบเครือข่ายเชิงตรรกะที่แตกต่างกันในการออกแบบเครือข่ายทางกายภาพ

• สามารถใช้ L3 VPN และอุโมงค์เพื่อให้การเชื่อมต่อเฉพาะแบบ end to end

โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางและใช้โปรโตคอล Network Layer ซึ่งช่วยในการสื่อสารอุปกรณ์จากต้นทางถึงปลายทางผ่านอินเทอร์เน็ต มีสองรสชาติ IPv4 ซึ่งครองโลกมานานหลายทศวรรษ แต่ตอนนี้พื้นที่แอดเดรสหมด IPv6 ถูกสร้างขึ้นเพื่อแทนที่ IPv4 และหวังว่าจะช่วยลดข้อ จำกัด ของ IPv4 ด้วย

การกำหนดแอดเดรสเครือข่ายเลเยอร์ 3 เป็นหนึ่งในงานหลักของ Network Layer ที่อยู่เครือข่ายเป็นตรรกะเสมอกล่าวคือที่อยู่ตามซอฟต์แวร์ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการกำหนดค่าที่เหมาะสม

ที่อยู่เครือข่ายชี้ไปที่โฮสต์ / โหนด / เซิร์ฟเวอร์เสมอหรืออาจเป็นตัวแทนของเครือข่ายทั้งหมด ที่อยู่เครือข่ายจะได้รับการกำหนดค่าบนการ์ดอินเทอร์เฟซเครือข่ายเสมอและโดยทั่วไปจะถูกแมปโดยระบบด้วยที่อยู่ MAC (ที่อยู่ฮาร์ดแวร์หรือที่อยู่เลเยอร์ 2) ของเครื่องสำหรับการสื่อสาร Layer-2

มีที่อยู่เครือข่ายหลายประเภท:

• IP

• IPX

• AppleTalk

เรากำลังพูดถึง IP ที่นี่เนื่องจากเป็น IP เดียวที่เราใช้ในทางปฏิบัติทุกวันนี้

ที่อยู่ IP มีกลไกในการแยกความแตกต่างระหว่างโฮสต์และเครือข่าย เนื่องจากที่อยู่ IP ถูกกำหนดตามลำดับชั้นโฮสต์จึงอยู่ภายใต้เครือข่ายเฉพาะเสมอโฮสต์ที่ต้องการสื่อสารนอกเครือข่ายย่อยจำเป็นต้องทราบที่อยู่เครือข่ายปลายทางซึ่งจะส่งแพ็กเก็ต / ข้อมูล

โฮสต์ในเครือข่ายย่อยที่แตกต่างกันจำเป็นต้องมีกลไกในการค้นหาซึ่งกันและกัน งานนี้สามารถทำได้โดย DNS DNS เป็นเซิร์ฟเวอร์ที่ให้ที่อยู่ Layer-3 ของโฮสต์ระยะไกลที่แมปด้วยชื่อโดเมนหรือ FQDN เมื่อโฮสต์ได้รับ Layer-3 Address (ที่อยู่ IP) ของโฮสต์ระยะไกลโฮสต์จะส่งต่อแพ็กเก็ตทั้งหมดไปยังเกตเวย์ เกตเวย์คือเราเตอร์ที่มีข้อมูลทั้งหมดซึ่งนำไปสู่การกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตไปยังโฮสต์ปลายทาง

เราเตอร์ใช้ความช่วยเหลือของตารางเส้นทางซึ่งมีข้อมูลต่อไปนี้:

• วิธีการเข้าถึงเครือข่าย

เราเตอร์เมื่อได้รับคำขอส่งต่อจะส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังฮอปถัดไป (เราเตอร์ที่อยู่ติดกัน) ไปยังปลายทาง

เราเตอร์ตัวถัดไปบนเส้นทางเดินตามสิ่งเดียวกันและในที่สุดแพ็กเก็ตข้อมูลก็ไปถึงปลายทาง

ที่อยู่เครือข่ายสามารถเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้:

• Unicast (กำหนดไว้ที่โฮสต์เดียว)

• มัลติคาสต์ (กำหนดให้เป็นกลุ่ม)

• ออกอากาศ (กำหนดให้ทุกคน)

• Anycast (กำหนดให้ใกล้ที่สุด)

เราเตอร์จะไม่ส่งต่อการรับส่งข้อมูลออกอากาศตามค่าเริ่มต้น การรับส่งข้อมูลแบบหลายผู้รับใช้การดูแลเป็นพิเศษเนื่องจากส่วนใหญ่เป็นสตรีมวิดีโอหรือเสียงที่มีลำดับความสำคัญสูงสุด Anycast คล้ายกับยูนิคาสต์ยกเว้นว่าแพ็กเก็ตจะถูกส่งไปยังปลายทางที่ใกล้ที่สุดเมื่อมีหลายปลายทาง

เมื่ออุปกรณ์มีหลายเส้นทางในการไปถึงจุดหมายปลายทางอุปกรณ์จะเลือกเส้นทางเดียวเสมอโดยเลือกให้มากกว่าเส้นทางอื่น กระบวนการคัดเลือกนี้เรียกว่าการกำหนดเส้นทาง การกำหนดเส้นทางทำได้โดยอุปกรณ์เครือข่ายพิเศษที่เรียกว่าเราเตอร์หรือสามารถทำได้โดยใช้กระบวนการซอฟต์แวร์เราเตอร์ที่ใช้ซอฟต์แวร์มีฟังก์ชันการทำงานที่ จำกัด และขอบเขตที่ จำกัด

เราเตอร์ได้รับการกำหนดค่าด้วยเส้นทางเริ่มต้นบางเส้นทางเสมอ เส้นทางเริ่มต้นจะบอกเราเตอร์ว่าจะส่งต่อแพ็กเก็ตไปที่ใดหากไม่พบเส้นทางสำหรับปลายทางที่ระบุ ในกรณีที่มีหลายเส้นทางเพื่อไปยังปลายทางเดียวกันเราเตอร์สามารถตัดสินใจได้โดยอาศัยข้อมูลต่อไปนี้:

• กระโดดนับ

• Bandwidth

• Metric

• Prefix-length

• Delay

เส้นทางสามารถกำหนดค่าแบบคงที่หรือเรียนรู้แบบไดนามิก หนึ่งเส้นทางสามารถกำหนดให้เป็นที่ต้องการมากกว่าเส้นทางอื่น ๆ

การกำหนดเส้นทาง Unicast

การรับส่งข้อมูลส่วนใหญ่บนอินเทอร์เน็ตและอินทราเน็ตที่เรียกว่าข้อมูลยูนิคาสต์หรือการรับส่งข้อมูลแบบยูนิคาสต์จะถูกส่งไปพร้อมกับปลายทางที่ระบุ การกำหนดเส้นทางข้อมูลยูนิคาสต์ผ่านอินเทอร์เน็ตเรียกว่าการกำหนดเส้นทางยูนิคาสต์ เป็นรูปแบบการกำหนดเส้นทางที่ง่ายที่สุดเนื่องจากทราบปลายทางแล้ว ดังนั้นเราเตอร์จึงต้องค้นหาตารางเส้นทางและส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังการกระโดดครั้งต่อไป

การกำหนดเส้นทางการออกอากาศ

โดยค่าเริ่มต้นแพ็กเก็ตการออกอากาศจะไม่ถูกกำหนดเส้นทางและส่งต่อโดยเราเตอร์บนเครือข่ายใด ๆ เราเตอร์สร้างโดเมนออกอากาศ แต่สามารถกำหนดค่าให้ส่งต่อการออกอากาศได้ในบางกรณีพิเศษ ข้อความออกอากาศถูกกำหนดไว้ที่อุปกรณ์เครือข่ายทั้งหมด

การกำหนดเส้นทางการออกอากาศสามารถทำได้สองวิธี (อัลกอริทึม):

• เราเตอร์สร้างแพ็กเก็ตข้อมูลจากนั้นส่งไปยังแต่ละโฮสต์ทีละตัว ในกรณีนี้เราเตอร์จะสร้างสำเนาของแพ็กเก็ตข้อมูลเดียวหลายชุดโดยมีที่อยู่ปลายทางต่างกัน แพ็กเก็ตทั้งหมดจะถูกส่งเป็น unicast แต่เนื่องจากส่งไปยังทั้งหมดจึงจำลองเสมือนว่าเราเตอร์กำลังออกอากาศ

  วิธีนี้ใช้แบนด์วิดท์จำนวนมากและเราเตอร์ต้องมีที่อยู่ปลายทางของแต่ละโหนด

• ประการที่สองเมื่อเราเตอร์ได้รับแพ็กเก็ตที่จะออกอากาศมันจะทำให้แพ็กเก็ตเหล่านั้นล้นออกจากอินเทอร์เฟซทั้งหมด เราเตอร์ทั้งหมดได้รับการกำหนดค่าในลักษณะเดียวกัน

  

  วิธีนี้ทำได้ง่ายใน CPU ของเราเตอร์ แต่อาจทำให้เกิดปัญหาของแพ็กเก็ตซ้ำที่ได้รับจากเราเตอร์เพียร์

  การส่งต่อเส้นทางย้อนกลับเป็นเทคนิคที่เราเตอร์รู้ล่วงหน้าเกี่ยวกับรุ่นก่อนว่าควรรับการออกอากาศจากที่ใด เทคนิคนี้ใช้ในการตรวจจับและทิ้งรายการที่ซ้ำกัน

การกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับ

การกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับเป็นกรณีพิเศษของการกำหนดเส้นทางการออกอากาศที่มีความแตกต่างและความท้าทายอย่างมีนัยสำคัญ ในการกำหนดเส้นทางการออกอากาศแพ็กเก็ตจะถูกส่งไปยังโหนดทั้งหมดแม้ว่าจะไม่ต้องการก็ตาม แต่ในการกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับข้อมูลจะถูกส่งไปยังเฉพาะโหนดที่ต้องการรับแพ็กเก็ต

เราเตอร์ต้องทราบว่ามีโหนดซึ่งต้องการรับแพ็กเก็ตมัลติคาสต์ (หรือสตรีม) จากนั้นควรส่งต่อเท่านั้น การกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับจะครอบคลุมโปรโตคอลแบบทรีเพื่อหลีกเลี่ยงการวนซ้ำ

การกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับยังใช้เทคนิคการส่งต่อเส้นทางย้อนกลับเพื่อตรวจจับและทิ้งรายการที่ซ้ำกันและลูป

เส้นทาง Anycast

Anycast packet forwarding เป็นกลไกที่หลายโฮสต์สามารถมีที่อยู่ตรรกะเดียวกันได้ เมื่อได้รับแพ็กเก็ตที่กำหนดไปยังโลจิคัลแอดเดรสนี้จะถูกส่งไปยังโฮสต์ซึ่งอยู่ใกล้ที่สุดในการกำหนดเส้นทางโทโพโลยี

การกำหนดเส้นทาง Anycast ทำได้ด้วยความช่วยเหลือของเซิร์ฟเวอร์ DNS เมื่อใดก็ตามที่ได้รับแพ็กเก็ต Anycast จะถูกสอบถามกับ DNS ว่าจะส่งไปที่ไหน DNS ให้ที่อยู่ IP ซึ่งเป็น IP ที่ใกล้ที่สุดที่กำหนดค่าไว้

Unicast Routing Protocols

มีโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางสองประเภทสำหรับกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ต unicast:

• โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางเวกเตอร์ระยะทาง

  Distance Vector เป็นโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางที่เรียบง่ายซึ่งจะทำการตัดสินใจเกี่ยวกับจำนวนการกระโดดระหว่างต้นทางและปลายทาง เส้นทางที่มีจำนวนฮ็อพน้อยถือเป็นเส้นทางที่ดีที่สุด เราเตอร์ทุกตัวโฆษณากำหนดเส้นทางที่ดีที่สุดไปยังเราเตอร์อื่น ๆ ในที่สุดเราเตอร์ทั้งหมดจะสร้างโทโพโลยีเครือข่ายตามโฆษณาของเราเตอร์แบบเพียร์

  ตัวอย่างเช่น Routing Information Protocol (RIP)

• ลิงค์สถานะการกำหนดเส้นทางโปรโตคอล

  โปรโตคอล Link State เป็นโปรโตคอลที่ซับซ้อนกว่า Distance Vector เล็กน้อย คำนึงถึงสถานะการเชื่อมโยงของเราเตอร์ทั้งหมดในเครือข่าย เทคนิคนี้ช่วยสร้างเส้นทางสร้างกราฟทั่วไปของเครือข่ายทั้งหมด จากนั้นเราเตอร์ทั้งหมดจะคำนวณเส้นทางที่ดีที่สุดสำหรับวัตถุประสงค์ในการกำหนดเส้นทางตัวอย่างเช่น Open Shortest Path First (OSPF) และ Intermediate System to Intermediate System (ISIS)

โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับ

โปรโตคอลการกำหนดเส้นทาง Unicast ใช้กราฟในขณะที่โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับใช้ต้นไม้เช่นการทอดต้นไม้เพื่อหลีกเลี่ยงการวนซ้ำ ต้นไม้ที่เหมาะสมที่สุดเรียกว่าเส้นทางที่สั้นที่สุดที่ทอดข้ามต้นไม้

• DVMRP  - โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางแบบเวกเตอร์หลายผู้รับระยะทาง

• MOSPF  - Multicast เปิดเส้นทางที่สั้นที่สุดก่อน

• CBT  - ต้นไม้ตามหลัก

• PIM  - Multicast อิสระของโปรโตคอล

ปัจจุบันใช้ Protocol Independent Multicast มีสองรสชาติ:

• PIM Dense Mode

  โหมดนี้ใช้ต้นไม้ตามแหล่งที่มา ใช้ในสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นเช่น LAN

• PIM Sparse Mode

  โหมดนี้ใช้ต้นไม้ที่ใช้ร่วมกัน ใช้ในสภาพแวดล้อมที่เบาบางเช่น WAN

อัลกอริทึมการกำหนดเส้นทาง

อัลกอริธึมการกำหนดเส้นทางมีดังนี้:

น้ำท่วม

น้ำท่วมเป็นวิธีการส่งต่อแพ็กเก็ตที่ง่ายที่สุด เมื่อได้รับแพ็กเก็ตเราเตอร์จะส่งไปยังอินเทอร์เฟซทั้งหมดยกเว้นอินเทอร์เฟซที่ได้รับ สิ่งนี้สร้างภาระให้กับเครือข่ายมากเกินไปและมีแพ็กเก็ตที่ซ้ำกันจำนวนมากที่หลงเหลืออยู่ในเครือข่าย

Time to Live (TTL) สามารถใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการวนซ้ำแบบไม่สิ้นสุดของแพ็กเก็ต มีวิธีการอื่นสำหรับน้ำท่วมซึ่งเรียกว่า Selective Flooding เพื่อลดค่าใช้จ่ายในเครือข่าย ในวิธีนี้เราเตอร์จะไม่ล้นออกมาในอินเทอร์เฟซทั้งหมด แต่เป็นตัวเลือก

เส้นทางที่สั้นที่สุด

การตัดสินใจกำหนดเส้นทางในเครือข่ายส่วนใหญ่พิจารณาจากต้นทุนระหว่างต้นทางและปลายทาง จำนวนการกระโดดมีบทบาทสำคัญที่นี่ เส้นทางที่สั้นที่สุดคือเทคนิคที่ใช้อัลกอริทึมต่างๆในการตัดสินใจเลือกเส้นทางที่มีจำนวนกระโดดขั้นต่ำ

อัลกอริธึมเส้นทางที่สั้นที่สุดทั่วไป ได้แก่ :

• อัลกอริทึมของ Dijkstra

• อัลกอริทึม Bellman Ford

• อัลกอริทึม Floyd Warshall

ในสถานการณ์จริงเครือข่ายภายใต้การบริหารเดียวกันโดยทั่วไปจะกระจัดกระจายตามภูมิศาสตร์ อาจมีข้อกำหนดในการเชื่อมต่อเครือข่ายที่แตกต่างกันสองเครือข่ายประเภทเดียวกันและประเภทต่างๆ การกำหนดเส้นทางระหว่างสองเครือข่ายเรียกว่า internetworking

เครือข่ายสามารถพิจารณาได้แตกต่างกันไปตามพารามิเตอร์ต่างๆเช่นโปรโตคอลโทโพโลยีเครือข่าย Layer-2 และรูปแบบการกำหนดแอดเดรส

ในการทำงานทางอินเทอร์เน็ตเราเตอร์มีความรู้เกี่ยวกับที่อยู่และที่อยู่ของกันและกันนอกเหนือจากพวกเขา สามารถกำหนดค่าแบบคงที่ไปบนเครือข่ายอื่นหรือสามารถเรียนรู้โดยใช้โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางอินเทอร์เน็ต

โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางที่ใช้ภายในองค์กรหรือการดูแลระบบเรียกว่า Interior Gateway Protocols หรือ IGP RIP, OSPF เป็นตัวอย่างของ IGP การกำหนดเส้นทางระหว่างองค์กรหรือหน่วยงานที่แตกต่างกันอาจมี Exterior Gateway Protocol และมีเพียง EGP เดียวคือ Border Gateway Protocol

การขุดอุโมงค์

หากเป็นเครือข่ายสองเครือข่ายที่แยกจากกันทางภูมิศาสตร์ซึ่งต้องการสื่อสารระหว่างกันพวกเขาอาจปรับใช้สายเฉพาะระหว่างหรือต้องส่งผ่านข้อมูลผ่านเครือข่ายระดับกลาง

Tunneling เป็นกลไกที่เครือข่ายเดียวกันตั้งแต่สองเครือข่ายขึ้นไปสื่อสารกันโดยส่งผ่านความซับซ้อนของเครือข่ายระดับกลาง กำหนดค่า Tunneling ไว้ที่ปลายทั้งสองด้าน

เมื่อข้อมูลเข้ามาจากปลายด้านหนึ่งของ Tunnel ข้อมูลนั้นจะถูกแท็ก จากนั้นข้อมูลที่ติดแท็กนี้จะถูกกำหนดเส้นทางภายในเครือข่ายระดับกลางหรือเครือข่ายการขนส่งเพื่อไปยังปลายอีกด้านของ Tunnel เมื่อมีข้อมูลแท็ก Tunnel จะถูกลบออกและส่งไปยังส่วนอื่น ๆ ของเครือข่าย

ปลายทั้งสองข้างดูเหมือนว่าเชื่อมต่อกันโดยตรงและการติดแท็กทำให้ข้อมูลเดินทางผ่านเครือข่ายการขนส่งโดยไม่มีการแก้ไขใด ๆ

การกระจายตัวของแพ็คเก็ต

เซ็กเมนต์อีเทอร์เน็ตส่วนใหญ่มีหน่วยส่งข้อมูลสูงสุด (MTU) ที่กำหนดไว้ที่ 1500 ไบต์ แพ็กเก็ตข้อมูลสามารถมีความยาวแพ็กเก็ตมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน อุปกรณ์ที่อยู่ในเส้นทางการขนส่งยังมีความสามารถด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ซึ่งจะบอกจำนวนข้อมูลที่อุปกรณ์สามารถจัดการได้และขนาดของแพ็กเก็ตที่ประมวลผลได้

หากขนาดแพ็กเก็ตข้อมูลน้อยกว่าหรือเท่ากับขนาดของแพ็กเก็ตที่เครือข่ายการขนส่งสามารถจัดการได้จะถูกประมวลผลแบบเป็นกลาง ถ้าแพ็คเก็ตมีขนาดใหญ่ขึ้นจะแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้วส่งต่อ สิ่งนี้เรียกว่าการกระจายตัวของแพ็กเก็ต แต่ละส่วนประกอบด้วยปลายทางและที่อยู่ต้นทางเดียวกันและกำหนดเส้นทางผ่านเส้นทางการขนส่งได้อย่างง่ายดาย ที่ปลายรับจะประกอบอีกครั้ง

หากแพ็คเก็ตที่มีบิต DF (ไม่แยกส่วน) เป็น 1 มาถึงเราเตอร์ที่ไม่สามารถจัดการกับแพ็กเก็ตได้เนื่องจากความยาวแพ็กเก็ตจะหลุด

เมื่อเราเตอร์ได้รับแพ็คเก็ตมีบิต MF (ชิ้นส่วนเพิ่มเติม) ที่ตั้งค่าเป็น 1 เราเตอร์จะรู้ว่าเป็นแพ็กเก็ตที่แยกส่วนและบางส่วนของแพ็กเก็ตดั้งเดิมกำลังจะมาถึง

หากแพ็คเก็ตมีขนาดเล็กเกินไปค่าใช้จ่ายจะเพิ่มขึ้น หากแพ็กเก็ตมีขนาดใหญ่เกินไปเราเตอร์ระดับกลางอาจไม่สามารถประมวลผลได้และอาจตกหล่น

คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องในเครือข่ายมีที่อยู่ IP ซึ่งสามารถระบุและระบุที่อยู่ได้โดยไม่ซ้ำกัน ที่อยู่ IP คือที่อยู่โลจิคัล Layer-3 (Network Layer) ที่อยู่นี้อาจเปลี่ยนแปลงทุกครั้งที่รีสตาร์ทคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์สามารถมีหนึ่ง IP ในช่วงเวลาหนึ่งและอีก IP หนึ่งในเวลาที่ต่างกัน

Address Resolution Protocol (ARP)

ในขณะที่สื่อสารโฮสต์ต้องการที่อยู่ Layer-2 (MAC) ของเครื่องปลายทางซึ่งเป็นของโดเมนหรือเครือข่ายออกอากาศเดียวกัน ที่อยู่ MAC ถูกเผาในการ์ดเชื่อมต่อเครือข่าย (NIC) ของเครื่องและจะไม่เปลี่ยนแปลง

ในทางกลับกันที่อยู่ IP บนโดเมนสาธารณะมักไม่ค่อยมีการเปลี่ยนแปลง หาก NIC มีการเปลี่ยนแปลงในกรณีที่มีข้อผิดพลาดบางอย่างที่อยู่ MAC จะเปลี่ยนไปด้วย วิธีนี้เพื่อให้การสื่อสาร Layer-2 เกิดขึ้นจำเป็นต้องมีการแมประหว่างทั้งสอง

หากต้องการทราบที่อยู่ MAC ของโฮสต์ระยะไกลบนโดเมนออกอากาศคอมพิวเตอร์ที่ต้องการเริ่มการสื่อสารจะส่งข้อความออกอากาศ ARP ถามว่า“ ใครมีที่อยู่ IP นี้” เนื่องจากเป็นการออกอากาศโฮสต์ทั้งหมดในส่วนเครือข่าย (โดเมนการออกอากาศ) จึงได้รับแพ็กเก็ตนี้และประมวลผล แพ็กเก็ต ARP มีที่อยู่ IP ของโฮสต์ปลายทางโฮสต์ที่ส่งต้องการคุยด้วย เมื่อโฮสต์ได้รับแพ็กเก็ต ARP ที่กำหนดไว้โฮสต์จะตอบกลับด้วยที่อยู่ MAC ของตัวเอง

เมื่อโฮสต์ได้รับที่อยู่ MAC ปลายทางก็สามารถสื่อสารกับโฮสต์ระยะไกลโดยใช้โปรโตคอลลิงค์ Layer-2 การแมป MAC กับ IP นี้ถูกบันทึกลงในแคช ARP ของโฮสต์ทั้งการส่งและรับ ในครั้งต่อไปหากพวกเขาต้องการสื่อสารพวกเขาสามารถอ้างถึงแคช ARP ของตนได้โดยตรง

Reverse ARP เป็นกลไกที่โฮสต์รู้ที่อยู่ MAC ของโฮสต์ระยะไกล แต่ต้องการทราบที่อยู่ IP เพื่อสื่อสาร

โปรโตคอลข้อความควบคุมอินเทอร์เน็ต (ICMP)

ICMP คือโปรโตคอลการวินิจฉัยเครือข่ายและการรายงานข้อผิดพลาด ICMP เป็นของชุดโปรโตคอล IP และใช้ IP เป็นโปรโตคอลผู้ให้บริการ หลังจากสร้างแพ็กเก็ต ICMP แล้วจะถูกห่อหุ้มในแพ็กเก็ต IP เนื่องจาก IP นั้นเป็นโปรโตคอลที่ไม่น่าเชื่อถือที่สุดดังนั้น ICMP จึงเป็นเช่นนั้น

ความคิดเห็นใด ๆ เกี่ยวกับเครือข่ายจะถูกส่งกลับไปยังโฮสต์ต้นทาง หากมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นในเครือข่ายจะมีการรายงานโดย ICMP ICMP มีข้อความวินิจฉัยและรายงานข้อผิดพลาดจำนวนมาก

ICMP-echo และ ICMP-echo-reply เป็นข้อความ ICMP ที่ใช้บ่อยที่สุดเพื่อตรวจสอบความสามารถในการเข้าถึงของโฮสต์จากต้นทางถึงปลายทาง เมื่อโฮสต์ได้รับการร้องขอ ICMP-echo จะต้องส่งการตอบกลับ ICMP-echo-reply หากมีปัญหาใด ๆ ในเครือข่ายการขนส่ง ICMP จะรายงานปัญหานั้น

อินเทอร์เน็ตโปรโตคอลเวอร์ชัน 4 (IPv4)

IPv4 เป็นแบบแผนกำหนดแอดเดรส 32 บิตที่ใช้เป็นกลไกการกำหนดแอดเดรสโฮสต์ TCP / IP การกำหนดที่อยู่ IP ช่วยให้ทุกโฮสต์บนเครือข่าย TCP / IP สามารถระบุตัวตนได้โดยไม่ซ้ำกัน

IPv4 จัดเตรียมรูปแบบการกำหนดแอดเดรสตามลำดับชั้นซึ่งช่วยให้สามารถแบ่งเครือข่ายออกเป็นเครือข่ายย่อยโดยแต่ละเครือข่ายมีจำนวนโฮสต์ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ที่อยู่ IP แบ่งออกเป็นหลายประเภท:

• Class A  - ใช้อ็อกเต็ตแรกสำหรับที่อยู่เครือข่ายและออคเต็ตสามตัวสุดท้ายสำหรับที่อยู่โฮสต์

• Class B  - ใช้สองอ็อกเต็ตแรกสำหรับที่อยู่เครือข่ายและสองตัวสุดท้ายสำหรับที่อยู่โฮสต์

• Class C  - ใช้ออคเต็ตสามตัวแรกสำหรับที่อยู่เครือข่ายและอันสุดท้ายสำหรับที่อยู่โฮสต์

• Class D  - มีรูปแบบการกำหนดที่อยู่ IP แบบแบนในทางตรงกันข้ามกับโครงสร้างลำดับชั้นสำหรับสามด้านบน

• Class E  - ใช้เป็นการทดลอง

IPv4 ยังมีช่องว่างที่อยู่ที่กำหนดไว้อย่างดีเพื่อใช้เป็นที่อยู่ส่วนตัว (ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้บนอินเทอร์เน็ต) และที่อยู่สาธารณะ (ให้บริการโดย ISP และสามารถกำหนดเส้นทางได้บนอินเทอร์เน็ต)

แม้ว่า IP จะไม่น่าเชื่อถือก็ตาม มันมีกลไก 'Best-Effort-Delivery'

อินเทอร์เน็ตโปรโตคอลเวอร์ชัน 6 (IPv6)

ความอ่อนล้าของที่อยู่ IPv4 ทำให้เกิด Internet Protocol เวอร์ชัน 6 รุ่นต่อไป IPv6 จะระบุที่อยู่โหนดด้วยที่อยู่กว้าง 128 บิตซึ่งมีพื้นที่แอดเดรสมากมายสำหรับอนาคตที่จะใช้บนโลกทั้งใบ

IPv6 ได้แนะนำการกำหนดแอดเดรส Anycast แต่ได้ลบแนวคิดของการแพร่ภาพออกไป IPv6 ช่วยให้อุปกรณ์สามารถรับที่อยู่ IPv6 ได้ด้วยตนเองและสื่อสารภายในซับเน็ตนั้น การกำหนดค่าอัตโนมัตินี้จะลบความน่าเชื่อถือของเซิร์ฟเวอร์ Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) ด้วยวิธีนี้แม้ว่าเซิร์ฟเวอร์ DHCP บนซับเน็ตนั้นจะล่ม แต่โฮสต์ก็สามารถสื่อสารกันได้

IPv6 มีคุณสมบัติใหม่ของการเคลื่อนย้าย IPv6 เครื่องที่ติดตั้ง Mobile IPv6 สามารถท่องไปรอบ ๆ ได้โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนที่อยู่ IP

IPv6 ยังอยู่ในช่วงการเปลี่ยนแปลงและคาดว่าจะแทนที่ IPv4 อย่างสมบูรณ์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ในปัจจุบันมีเครือข่ายไม่กี่เครือข่ายที่ทำงานบน IPv6 มีกลไกการเปลี่ยนแปลงบางอย่างสำหรับเครือข่ายที่เปิดใช้งาน IPv6 เพื่อพูดและท่องไปในเครือข่ายต่างๆได้อย่างง่ายดายบน IPv4 เหล่านี้คือ:

• การใช้งานสแต็กคู่
• Tunneling
• NAT-PT

Next Layer ใน OSI Model ได้รับการยอมรับว่า Transport Layer (Layer-4) โมดูลและขั้นตอนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งข้อมูลหรือสตรีมข้อมูลจะถูกจัดหมวดหมู่ไว้ในเลเยอร์นี้ เช่นเดียวกับเลเยอร์อื่น ๆ เลเยอร์นี้จะสื่อสารกับเลเยอร์เพียร์ทรานสปอร์ตของโฮสต์ระยะไกล

เลเยอร์การขนส่งนำเสนอการเชื่อมต่อแบบ peer-to-peer และ end-to-end ระหว่างสองกระบวนการบนโฮสต์ระยะไกล เลเยอร์การขนส่งรับข้อมูลจากชั้นบน (เช่นเลเยอร์แอปพลิเคชัน) จากนั้นแบ่งออกเป็นส่วนขนาดเล็กลงตัวเลขแต่ละไบต์และส่งต่อไปยังเลเยอร์ล่าง (เลเยอร์เครือข่าย) เพื่อจัดส่ง

ฟังก์ชั่น

• เลเยอร์นี้เป็นเลเยอร์แรกที่แบ่งข้อมูลซึ่งจัดทำโดยเลเยอร์แอปพลิเคชันไปยังหน่วยที่เล็กกว่าที่เรียกว่าเซ็กเมนต์ ตัวเลขทุกไบต์ในเซ็กเมนต์และดูแลการบัญชี

• เลเยอร์นี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะต้องได้รับข้อมูลในลำดับเดียวกันกับที่ส่งข้อมูล

• เลเยอร์นี้จัดเตรียมการส่งมอบข้อมูลแบบ end-to-end ระหว่างโฮสต์ซึ่งอาจอยู่ในเครือข่ายย่อยเดียวกันหรือไม่ก็ได้

• กระบวนการเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดตั้งใจที่จะสื่อสารผ่านเครือข่ายมีการติดตั้ง Transport Service Access Point (TSAP) ที่รู้จักกันดีหรือที่เรียกว่าหมายเลขพอร์ต

การสื่อสารแบบ End-to-End

กระบวนการบนโฮสต์หนึ่งระบุเพียร์โฮสต์บนเครือข่ายระยะไกลโดยใช้ TSAPs หรือที่เรียกว่าหมายเลขพอร์ต TSAPs ได้รับการกำหนดไว้เป็นอย่างดีและกระบวนการที่พยายามสื่อสารกับเพื่อนรู้เรื่องนี้ล่วงหน้า

ตัวอย่างเช่นเมื่อไคลเอ็นต์ DHCP ต้องการสื่อสารกับเซิร์ฟเวอร์ DHCP ระยะไกลไคลเอ็นต์จะร้องขอบนพอร์ตหมายเลข 67 เสมอเมื่อไคลเอ็นต์ DNS ต้องการสื่อสารกับเซิร์ฟเวอร์ DNS ระยะไกลไคลเอ็นต์จะร้องขอบนพอร์ตหมายเลข 53 (UDP) เสมอ

โปรโตคอลเลเยอร์การขนส่งหลักสองแบบ ได้แก่ :

• Transmission Control Protocol

  ให้การสื่อสารที่เชื่อถือได้ระหว่างสองโฮสต์

• User Datagram Protocol

  ให้การสื่อสารที่ไม่น่าเชื่อถือระหว่างสองโฮสต์

Transmission Control Protocol (TCP) เป็นหนึ่งในโปรโตคอลที่สำคัญที่สุดของชุด Internet Protocols เป็นโปรโตคอลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการส่งข้อมูลในเครือข่ายการสื่อสารเช่นอินเทอร์เน็ต

คุณสมบัติ

• TCP เป็นโปรโตคอลที่เชื่อถือได้ นั่นคือผู้รับจะส่งการตอบรับเชิงบวกหรือเชิงลบเกี่ยวกับแพ็กเก็ตข้อมูลไปยังผู้ส่งเสมอเพื่อให้ผู้ส่งมีเบาะแสที่ชัดเจนว่าแพ็กเก็ตข้อมูลไปถึงปลายทางหรือไม่หรือจำเป็นต้องส่งอีกครั้ง

• TCP ทำให้แน่ใจว่าข้อมูลไปถึงปลายทางที่ต้องการตามลำดับเดียวกันกับที่ส่ง

• TCP มุ่งเน้นการเชื่อมต่อ TCP ต้องการให้มีการเชื่อมต่อระหว่างจุดระยะไกลสองจุดก่อนที่จะส่งข้อมูลจริง

• TCP มีกลไกการตรวจสอบข้อผิดพลาดและการกู้คืน

• TCP จัดเตรียมการสื่อสารแบบ end-to-end

• TCP ให้การควบคุมการไหลและคุณภาพของบริการ

• TCP ทำงานในโหมดจุดต่อจุดไคลเอนต์ / เซิร์ฟเวอร์

• TCP จัดเตรียมเซิร์ฟเวอร์แบบฟูลดูเพล็กซ์กล่าวคือสามารถทำหน้าที่ของทั้งผู้รับและผู้ส่ง

หัวข้อ

ความยาวของส่วนหัว TCP มีความยาวขั้นต่ำ 20 ไบต์และสูงสุด 60 ไบต์

• Source Port (16-bits)  - ระบุพอร์ตต้นทางของกระบวนการแอปพลิเคชันบนอุปกรณ์ส่ง

• Destination Port (16-bits) - ระบุพอร์ตปลายทางของกระบวนการสมัครบนอุปกรณ์รับ

• Sequence Number (32-bits) - ลำดับจำนวนไบต์ข้อมูลของเซ็กเมนต์ในเซสชัน

• Acknowledgement Number (32-bits)  - เมื่อตั้งค่าสถานะ ACK หมายเลขนี้จะมีหมายเลขลำดับถัดไปของไบต์ข้อมูลที่คาดไว้และทำงานเป็นการรับทราบข้อมูลก่อนหน้านี้ที่ได้รับ

• Data Offset (4-bits)  - ฟิลด์นี้หมายถึงทั้งขนาดของส่วนหัว TCP (คำ 32 บิต) และออฟเซ็ตของข้อมูลในแพ็กเก็ตปัจจุบันในส่วน TCP ทั้งหมด

• Reserved (3-bits)  - สงวนไว้สำหรับการใช้งานในอนาคตและทั้งหมดจะถูกตั้งค่าเป็นศูนย์ตามค่าเริ่มต้น

• Flags (1-bit each)

  • NS - Nonce Sum bit ถูกใช้โดยกระบวนการส่งสัญญาณ Explicit Congestion Notification

  • CWR - เมื่อโฮสต์ได้รับแพ็กเก็ตที่มีการตั้งค่าบิต ECE ระบบจะตั้งค่า Congestion Windows Reduced เพื่อรับทราบว่าได้รับ ECE

  • ECE - มีสองความหมาย:

    • ถ้า SYN บิตชัดเจนเป็น 0 ดังนั้น ECE หมายความว่าแพ็คเก็ต IP มีชุดบิต CE (ประสบการณ์ความแออัด)

    • ถ้า SYN bit ถูกตั้งค่าเป็น 1 ECE หมายความว่าอุปกรณ์นั้นสามารถใช้ ECT ได้

  • URG - ระบุว่าช่องตัวชี้ด่วนมีข้อมูลสำคัญและควรได้รับการประมวลผล

  • ACK- แสดงว่าช่องรับทราบมีความสำคัญ ถ้า ACK ถูกล้างเป็น 0 แสดงว่าแพ็กเก็ตไม่มีการตอบรับใด ๆ

  • PSH - เมื่อตั้งค่าแล้วจะเป็นการร้องขอไปยังสถานีรับเพื่อส่งข้อมูล (ทันทีที่มา) ไปยังแอปพลิเคชันรับโดยไม่ต้องบัฟเฟอร์

  • RST - ตั้งค่าสถานะใหม่มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

    • ใช้เพื่อปฏิเสธการเชื่อมต่อที่เข้ามา

    • ใช้เพื่อปฏิเสธกลุ่ม

    • ใช้เพื่อเริ่มการเชื่อมต่อใหม่

  • SYN - แฟล็กนี้ใช้เพื่อตั้งค่าการเชื่อมต่อระหว่างโฮสต์

  • FIN- แฟล็กนี้ใช้เพื่อปล่อยการเชื่อมต่อและไม่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลอีกหลังจากนั้น เนื่องจากแพ็กเก็ตที่มีแฟล็ก SYN และ FIN มีหมายเลขลำดับจึงประมวลผลตามลำดับที่ถูกต้อง

• Windows Size  - ฟิลด์นี้ใช้สำหรับการควบคุมการไหลระหว่างสองสถานีและระบุจำนวนบัฟเฟอร์ (เป็นไบต์) ที่ผู้รับจัดสรรสำหรับเซ็กเมนต์นั่นคือปริมาณข้อมูลที่ผู้รับคาดหวัง

• Checksum - ฟิลด์นี้ประกอบด้วยการตรวจสอบส่วนหัวข้อมูลและส่วนหัวหลอก

• Urgent Pointer  - ชี้ไปที่ไบต์ข้อมูลเร่งด่วนหากตั้งค่าสถานะ URG เป็น 1

• Options  - อำนวยความสะดวกตัวเลือกเพิ่มเติมที่ส่วนหัวปกติไม่ครอบคลุม ฟิลด์ตัวเลือกจะอธิบายเป็นคำ 32 บิตเสมอ หากช่องนี้มีข้อมูลน้อยกว่า 32 บิตจะมีการใช้ช่องว่างภายในเพื่อปกปิดบิตที่เหลือเพื่อให้ถึงขอบเขต 32 บิต

ที่อยู่

การสื่อสาร TCP ระหว่างโฮสต์ระยะไกลสองโฮสต์ทำได้โดยใช้หมายเลขพอร์ต (TSAPs) หมายเลขพอร์ตมีตั้งแต่ 0 - 65535 ซึ่งแบ่งออกเป็น:

• พอร์ตระบบ (0 - 1023)
• พอร์ตผู้ใช้ (1024 - 49151)
• พอร์ตส่วนตัว / ไดนามิก (49152 - 65535)

การจัดการการเชื่อมต่อ

การสื่อสาร TCP ทำงานในโมเดลเซิร์ฟเวอร์ / ไคลเอ็นต์ ไคลเอ็นต์เริ่มต้นการเชื่อมต่อและเซิร์ฟเวอร์ยอมรับหรือปฏิเสธ การจับมือสามทางใช้สำหรับการจัดการการเชื่อมต่อ

การจัดตั้ง

ไคลเอนต์เริ่มต้นการเชื่อมต่อและส่งเซ็กเมนต์พร้อมหมายเลขลำดับ เซิร์ฟเวอร์ตอบรับกลับมาพร้อมกับหมายเลขลำดับของตัวเองและ ACK ของเซ็กเมนต์ของไคลเอนต์ซึ่งมากกว่าหมายเลขลำดับของไคลเอนต์ ไคลเอนต์หลังจากได้รับ ACK ของเซ็กเมนต์จะส่งการตอบรับของเซิร์ฟเวอร์

ปล่อย

เซิร์ฟเวอร์และไคลเอนต์อย่างใดอย่างหนึ่งสามารถส่งเซ็กเมนต์ TCP โดยตั้งค่าสถานะ FIN เป็น 1 เมื่อปลายทางการรับตอบกลับโดย ACKnowledging FIN ทิศทางของการสื่อสาร TCP นั้นจะถูกปิดและปล่อยการเชื่อมต่อ

การจัดการแบนด์วิดท์

TCP ใช้แนวคิดเรื่องขนาดหน้าต่างเพื่อรองรับความต้องการในการจัดการแบนด์วิดท์ ขนาดหน้าต่างบอกผู้ส่งที่ปลายระยะไกลจำนวนไบต์ข้อมูลที่แบ่งส่วนผู้รับในตอนท้ายนี้สามารถรับได้ TCP ใช้เฟสเริ่มต้นช้าโดยใช้ขนาดหน้าต่าง 1 และเพิ่มขนาดหน้าต่างแบบทวีคูณหลังจากการสื่อสารสำเร็จแต่ละครั้ง

ตัวอย่างเช่นไคลเอนต์ใช้ windows ขนาด 2 และส่งข้อมูล 2 ไบต์ เมื่อการตอบรับของเซ็กเมนต์นี้ได้รับขนาด windows จะเพิ่มเป็นสองเท่าเป็น 4 และส่งต่อไปเซ็กเมนต์ที่ส่งจะมีความยาว 4 ไบต์ข้อมูล เมื่อได้รับการตอบรับส่วนข้อมูล 4 ไบต์ไคลเอ็นต์จะตั้งค่าขนาด windows เป็น 8 เป็นต้นไป

หากพลาดการรับทราบกล่าวคือข้อมูลสูญหายในเครือข่ายการส่งผ่านหรือได้รับ NACK ขนาดหน้าต่างจะลดลงเหลือครึ่งหนึ่งและระยะเริ่มต้นที่ช้าจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง

การควบคุมข้อผิดพลาดและการควบคุมการไหล

TCP ใช้หมายเลขพอร์ตเพื่อทราบว่าต้องใช้กระบวนการแอปพลิเคชันใดเพื่อส่งมอบเซ็กเมนต์ข้อมูล นอกจากนั้นจะใช้หมายเลขลำดับเพื่อซิงโครไนซ์ตัวเองกับโฮสต์ระยะไกล กลุ่มข้อมูลทั้งหมดจะถูกส่งและรับด้วยหมายเลขลำดับ ผู้ส่งรู้ว่าผู้รับได้รับส่วนข้อมูลสุดท้ายใดเมื่อได้รับ ACK ผู้รับทราบเกี่ยวกับส่วนสุดท้ายที่ส่งโดยผู้ส่งโดยอ้างถึงหมายเลขลำดับของแพ็กเก็ตที่เพิ่งได้รับ

หากหมายเลขลำดับของเซ็กเมนต์ที่เพิ่งได้รับไม่ตรงกับหมายเลขลำดับที่ผู้รับคาดหวังไว้มันจะถูกทิ้งและ NACK จะถูกส่งกลับ หากสองเซ็กเมนต์มาพร้อมกับหมายเลขลำดับเดียวกันค่าการประทับเวลา TCP จะถูกเปรียบเทียบเพื่อทำการตัดสินใจ

มัลติเพล็กซ์

เทคนิคในการรวมสตรีมข้อมูลตั้งแต่สองสตรีมขึ้นไปในหนึ่งเซสชันเรียกว่า Multiplexing เมื่อไคลเอ็นต์ TCP เริ่มต้นการเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์มักจะอ้างถึงหมายเลขพอร์ตที่กำหนดไว้อย่างดีซึ่งระบุกระบวนการแอปพลิเคชัน ไคลเอนต์เองใช้หมายเลขพอร์ตที่สร้างขึ้นแบบสุ่มจากพูลหมายเลขพอร์ตส่วนตัว

การใช้ TCP Multiplexing ไคลเอนต์สามารถสื่อสารกับกระบวนการแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันจำนวนมากในเซสชันเดียว ตัวอย่างเช่นไคลเอนต์ร้องขอเว็บเพจซึ่งจะมีข้อมูลประเภทต่างๆ (HTTP, SMTP, FTP เป็นต้น) การหมดเวลาของเซสชัน TCP จะเพิ่มขึ้นและเซสชันจะเปิดไว้เป็นเวลานานขึ้นเพื่อให้โอเวอร์เฮดแฮนด์เชคสามทางสามารถ หลีกเลี่ยง

สิ่งนี้ทำให้ระบบไคลเอนต์สามารถรับการเชื่อมต่อหลายครั้งผ่านการเชื่อมต่อเสมือนเดียว การเชื่อมต่อเสมือนเหล่านี้ไม่ดีสำหรับเซิร์ฟเวอร์หากหมดเวลานานเกินไป

การควบคุมความแออัด

เมื่อข้อมูลจำนวนมากถูกป้อนเข้าสู่ระบบซึ่งไม่สามารถจัดการได้ความแออัดจะเกิดขึ้น TCP ควบคุมความแออัดโดยใช้กลไก Window TCP กำหนดขนาดหน้าต่างเพื่อบอกให้อีกฝ่ายทราบว่าจะส่งส่วนข้อมูลไปเท่าใด TCP อาจใช้อัลกอริทึมสามแบบสำหรับการควบคุมความแออัด:

• การเพิ่มขึ้นของสารเติมแต่งการลดลงทวีคูณ

• เริ่มช้า

• หมดเวลาตอบสนอง

การจัดการตัวจับเวลา

TCP ใช้ตัวจับเวลาประเภทต่างๆเพื่อควบคุมและจัดการงานต่างๆ:

ตัวจับเวลาที่มีชีวิตอยู่:

• ตัวจับเวลานี้ใช้เพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์และความถูกต้องของการเชื่อมต่อ

• เมื่อหมดเวลารักษาชีวิตโฮสต์จะส่งโพรบเพื่อตรวจสอบว่ายังมีการเชื่อมต่ออยู่หรือไม่

จับเวลาถอยหลัง:

• ตัวจับเวลานี้รักษาเซสชันข้อมูลที่ส่งไปอย่างมีสถานะ

• หากไม่ได้รับการตอบรับข้อมูลที่ส่งภายในเวลาส่งข้อมูลซ้ำส่วนข้อมูลจะถูกส่งอีกครั้ง

ยังคงจับเวลา:

• เซสชัน TCP สามารถหยุดชั่วคราวโดยโฮสต์ใดก็ได้โดยการส่ง Window Size 0

• ในการดำเนินเซสชันต่อโฮสต์จำเป็นต้องส่งขนาดหน้าต่างพร้อมค่าที่มากกว่า

• หากส่วนนี้ไปไม่ถึงจุดสิ้นสุดทั้งสองอาจรอกันและกันเป็นเวลาไม่สิ้นสุด

• เมื่อตัวจับเวลา Persist หมดลงโฮสต์จะส่งขนาดหน้าต่างอีกครั้งเพื่อให้อีกฝ่ายทราบ

• Persist Timer ช่วยหลีกเลี่ยงการชะงักงันในการสื่อสาร

หมดเวลารอ:

• หลังจากปล่อยการเชื่อมต่อโฮสต์ใดโฮสต์หนึ่งจะรอเวลารอตามกำหนดเวลาเพื่อยุติการเชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์

• ทั้งนี้เพื่อให้แน่ใจว่าปลายอีกด้านได้รับการตอบรับคำขอยุติการเชื่อมต่อ

• หมดเวลาได้สูงสุด 240 วินาที (4 นาที)

การกู้คืนความผิดพลาด

TCP เป็นโปรโตคอลที่น่าเชื่อถือมาก ให้หมายเลขลำดับสำหรับแต่ละไบต์ที่ส่งในเซ็กเมนต์ มันมีกลไกป้อนกลับเช่นเมื่อโฮสต์ได้รับแพ็กเก็ตมันจะถูกผูกไว้กับ ACK ที่แพ็กเก็ตมีหมายเลขลำดับถัดไปที่คาดหวังไว้ (ถ้าไม่ใช่เซ็กเมนต์สุดท้าย)

เมื่อเซิร์ฟเวอร์ TCP ขัดข้องในการสื่อสารระหว่างทางและเริ่มกระบวนการใหม่อีกครั้งระบบจะส่งการออกอากาศ TPDU ไปยังโฮสต์ทั้งหมด จากนั้นโฮสต์สามารถส่งส่วนข้อมูลสุดท้ายซึ่งไม่เคยมีใครรับรู้และดำเนินการต่อไป

User Datagram Protocol (UDP) เป็นโปรโตคอลการสื่อสาร Transport Layer ที่ง่ายที่สุดที่มีอยู่ในชุดโปรโตคอล TCP / IP มันเกี่ยวข้องกับจำนวนขั้นต่ำของกลไกการสื่อสาร กล่าวกันว่า UDP เป็นโปรโตคอลการขนส่งที่ไม่น่าเชื่อถือ แต่ใช้บริการ IP ซึ่งให้กลไกการส่งมอบที่ดีที่สุด

ใน UDP ผู้รับจะไม่สร้างการตอบรับของแพ็กเก็ตที่ได้รับและในทางกลับกันผู้ส่งไม่รอการตอบรับใด ๆ ของแพ็กเก็ตที่ส่ง ข้อบกพร่องนี้ทำให้โปรโตคอลนี้ไม่น่าเชื่อถือและง่ายต่อการประมวลผล

ข้อกำหนดของ UDP

อาจมีคำถามเกิดขึ้นทำไมเราต้องมีโปรโตคอลที่ไม่น่าเชื่อถือในการขนส่งข้อมูล? เราปรับใช้ UDP โดยที่แพ็คเก็ตการตอบรับใช้แบนด์วิธจำนวนมากร่วมกับข้อมูลจริง ตัวอย่างเช่นในกรณีของการสตรีมวิดีโอระบบจะส่งต่อแพ็กเก็ตนับพันไปยังผู้ใช้ การรับทราบว่าแพ็กเก็ตทั้งหมดเป็นเรื่องยุ่งยากและอาจมีการสูญเสียแบนด์วิดท์จำนวนมาก กลไกการจัดส่งที่ดีที่สุดของโปรโตคอล IP พื้นฐานช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีความพยายามอย่างเต็มที่ในการส่งแพ็กเก็ต แต่แม้ว่าบางแพ็กเก็ตในสตรีมมิงวิดีโอจะสูญหายผลกระทบก็ไม่เป็นหายนะและสามารถเพิกเฉยได้อย่างง่ายดาย การสูญเสียแพ็คเก็ตเพียงไม่กี่รายการในการรับส่งข้อมูลวิดีโอและเสียงบางครั้งก็ไม่มีใครสังเกตเห็น

คุณสมบัติ

• UDP ใช้เมื่อการรับทราบข้อมูลไม่มีความสำคัญใด ๆ

• UDP เป็นโปรโตคอลที่ดีสำหรับข้อมูลที่ไหลไปในทิศทางเดียว

• UDP นั้นง่ายและเหมาะสำหรับการสื่อสารตามแบบสอบถาม

• UDP ไม่ได้มุ่งเน้นการเชื่อมต่อ

• UDP ไม่มีกลไกควบคุมความแออัด

• UDP ไม่รับประกันการส่งมอบข้อมูลตามลำดับ

• UDP ไม่มีสัญชาติ

• UDP เป็นโปรโตคอลที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานสตรีมมิ่งเช่น VoIP การสตรีมมัลติมีเดีย

ส่วนหัว UDP

ส่วนหัว UDP นั้นง่ายพอ ๆ กับฟังก์ชัน

ส่วนหัว UDP ประกอบด้วยพารามิเตอร์หลักสี่ประการ:

• Source Port  - ข้อมูล 16 บิตนี้ใช้เพื่อระบุพอร์ตต้นทางของแพ็กเก็ต

• Destination Port  - ข้อมูล 16 บิตนี้ใช้ระบุบริการระดับแอปพลิเคชันบนเครื่องปลายทาง

• Length  - ฟิลด์ความยาวระบุความยาวทั้งหมดของแพ็กเก็ต UDP (รวมถึงส่วนหัว) เป็นฟิลด์ 16 บิตและค่าต่ำสุดคือ 8 ไบต์นั่นคือขนาดของส่วนหัว UDP เอง

• Checksum  - ฟิลด์นี้เก็บค่าการตรวจสอบที่สร้างโดยผู้ส่งก่อนที่จะส่ง IPv4 มีฟิลด์นี้เป็นทางเลือกดังนั้นเมื่อฟิลด์ checksum ไม่มีค่าใด ๆ จะถูกสร้างเป็น 0 และบิตทั้งหมดจะถูกตั้งค่าเป็นศูนย์

แอปพลิเคชัน UDP

แอปพลิเคชั่นบางตัวที่ใช้ UDP ในการส่งข้อมูลมีดังนี้

• บริการชื่อโดเมน

• โปรโตคอลการจัดการเครือข่ายอย่างง่าย

• โปรโตคอลการถ่ายโอนไฟล์เล็กน้อย

• โปรโตคอลข้อมูลเส้นทาง

• Kerberos

เลเยอร์แอ็พพลิเคชันเป็นเลเยอร์ที่อยู่บนสุดในโมเดลเลเยอร์ OSI และ TCP / IP เลเยอร์นี้มีอยู่ในโมเดลเลเยอร์ทั้งสองเนื่องจากความสำคัญของการโต้ตอบกับผู้ใช้และแอปพลิเคชันของผู้ใช้ เลเยอร์นี้ใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับระบบการสื่อสาร

ผู้ใช้อาจโต้ตอบกับแอปพลิเคชันโดยตรงหรือไม่ก็ได้ ชั้นแอปพลิเคชันคือจุดเริ่มต้นของการสื่อสารจริงและสะท้อน เนื่องจากเลเยอร์นี้อยู่ด้านบนสุดของสแต็กเลเยอร์จึงไม่ให้บริการเลเยอร์อื่น ๆ ชั้นแอปพลิเคชันใช้ความช่วยเหลือของ Transport และทุกชั้นด้านล่างเพื่อสื่อสารหรือถ่ายโอนข้อมูลไปยังโฮสต์ระยะไกล

เมื่อโปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชันต้องการสื่อสารกับโปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชันเพียร์บนโฮสต์ระยะไกลจะส่งมอบข้อมูลหรือข้อมูลไปยังเลเยอร์การขนส่ง เลเยอร์การขนส่งทำส่วนที่เหลือด้วยความช่วยเหลือของเลเยอร์ทั้งหมดที่อยู่ด้านล่าง

มีความไม่ชัดเจนในการทำความเข้าใจ Application Layer และโปรโตคอล ไม่ใช่ทุกแอปพลิเคชันของผู้ใช้ที่สามารถใส่ลงใน Application Layer ได้ ยกเว้นแอพพลิเคชั่นที่โต้ตอบกับระบบการสื่อสาร ตัวอย่างเช่นการออกแบบซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมแก้ไขข้อความไม่สามารถถือเป็นโปรแกรมชั้นแอปพลิเคชันได้

ในทางกลับกันเมื่อเราใช้ Web Browser ซึ่งจริงๆแล้วใช้ Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) เพื่อโต้ตอบกับเครือข่าย HTTP คือโปรโตคอล Application Layer

อีกตัวอย่างหนึ่งคือ File Transfer Protocol ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถถ่ายโอนไฟล์ตามข้อความหรือไฟล์ไบนารีข้ามเครือข่าย ผู้ใช้สามารถใช้โปรโตคอลนี้ในซอฟต์แวร์ที่ใช้ GUI เช่น FileZilla หรือ CuteFTP และผู้ใช้คนเดียวกันสามารถใช้ FTP ในโหมด Command Line

ดังนั้นไม่ว่าคุณจะใช้ซอฟต์แวร์ใด แต่เป็นโปรโตคอลที่พิจารณาใน Application Layer ที่ซอฟต์แวร์นั้นใช้ DNS เป็นโปรโตคอลที่ช่วยให้โปรโตคอลแอปพลิเคชันของผู้ใช้เช่น HTTP ทำงานได้สำเร็จ

กระบวนการแอปพลิเคชันระยะไกลสองขั้นตอนสามารถสื่อสารได้โดยส่วนใหญ่เป็นแฟชั่นสองแบบ

• Peer-to-peer: กระบวนการระยะไกลทั้งสองกำลังดำเนินการในระดับเดียวกันและแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยใช้ทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน

• Client-Server: กระบวนการระยะไกลหนึ่งทำหน้าที่เป็นไคลเอนต์และร้องขอทรัพยากรบางส่วนจากกระบวนการแอปพลิเคชันอื่นที่ทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์

ในรูปแบบไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์กระบวนการใด ๆ สามารถทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์หรือไคลเอนต์ ไม่ใช่ประเภทของเครื่องขนาดของเครื่องหรือพลังในการประมวลผลที่ทำให้เป็นเซิร์ฟเวอร์ เป็นความสามารถในการให้บริการคำขอที่ทำให้เครื่องเป็นเซิร์ฟเวอร์

ระบบสามารถทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์และไคลเอนต์ได้พร้อมกัน นั่นคือกระบวนการหนึ่งทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์และอีกกระบวนการหนึ่งทำหน้าที่เป็นไคลเอนต์ สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้เช่นกันที่ทั้งกระบวนการไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์อยู่ในเครื่องเดียวกัน

การสื่อสาร

สองกระบวนการในรูปแบบไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์สามารถโต้ตอบได้หลายวิธี:

• Sockets

• การเรียกขั้นตอนระยะไกล (RPC)

ซ็อกเก็ต

ในกระบวนทัศน์นี้กระบวนการที่ทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์จะเปิดซ็อกเก็ตโดยใช้พอร์ตที่รู้จักกันดี (หรือที่ไคลเอนต์รู้จัก) และรอจนกว่าคำขอของไคลเอ็นต์จะมาถึง กระบวนการที่สองที่ทำหน้าที่เป็นไคลเอนต์จะเปิดซ็อกเก็ต แต่แทนที่จะรอคำขอที่เข้ามาไคลเอนต์จะประมวลผล 'การร้องขอก่อน'

เมื่อมีการร้องขอไปยังเซิร์ฟเวอร์จะมีการให้บริการ อาจเป็นการแบ่งปันข้อมูลหรือขอทรัพยากร

โทรขั้นตอนระยะไกล

นี่คือกลไกที่กระบวนการหนึ่งโต้ตอบกับอีกกระบวนการหนึ่งโดยการเรียกโพรซีเดอร์ กระบวนการหนึ่ง (ไคลเอนต์) เรียกขั้นตอนที่อยู่บนโฮสต์ระยะไกล กระบวนการบนโฮสต์ระยะไกลกล่าวว่าเป็นเซิร์ฟเวอร์ กระบวนการทั้งสองถูกจัดสรรต้นขั้ว การสื่อสารนี้เกิดขึ้นในลักษณะต่อไปนี้:

• กระบวนการไคลเอนต์เรียกไคลเอนต์สตับ มันส่งผ่านพารามิเตอร์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโปรแกรมภายในเครื่อง

• จากนั้นพารามิเตอร์ทั้งหมดจะถูกบรรจุ (มาร์แชล) และมีการเรียกระบบเพื่อส่งไปยังอีกด้านหนึ่งของเครือข่าย

• เคอร์เนลส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายและอีกด้านรับข้อมูล

• โฮสต์ระยะไกลส่งผ่านข้อมูลไปยังส่วนของเซิร์ฟเวอร์ที่ไม่มีการแยกส่วน

• พารามิเตอร์จะถูกส่งผ่านไปยังโพรซีเดอร์จากนั้นโพรซีเดอร์จะถูกเรียกใช้งาน

• ผลลัพธ์จะถูกส่งกลับไปยังไคลเอนต์ในลักษณะเดียวกัน

มีหลายโปรโตคอลที่ใช้ได้กับผู้ใช้ใน Application Layer โปรโตคอลชั้นแอปพลิเคชันสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทอย่างกว้าง ๆ :

• โปรโตคอลที่ผู้ใช้ใช้สำหรับอีเมลเช่น eMail

• โปรโตคอลที่ช่วยเหลือและสนับสนุนโปรโตคอลที่ผู้ใช้ใช้ตัวอย่างเช่น DNS

มีการอธิบายโปรโตคอลเลเยอร์แอปพลิเคชันเพียงไม่กี่รายการด้านล่าง:

ระบบชื่อโดเมน

ระบบชื่อโดเมน (DNS) ทำงานบนไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์รุ่น ใช้โปรโตคอล UDP สำหรับการสื่อสารเลเยอร์การขนส่ง DNS ใช้รูปแบบการตั้งชื่อโดเมนตามลำดับชั้น เซิร์ฟเวอร์ DNS ได้รับการกำหนดค่าด้วย Fully Qualified Domain Names (FQDN) และที่อยู่อีเมลที่แมปกับที่อยู่ Internet Protocol ของตน

มีการร้องขอเซิร์ฟเวอร์ DNS ด้วย FQDN และตอบสนองกลับด้วยที่อยู่ IP ที่แมปไว้ DNS ใช้พอร์ต UDP 53

Simple Mail Transfer Protocol

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) ใช้เพื่อถ่ายโอนจดหมายอิเล็กทรอนิกส์จากผู้ใช้รายหนึ่งไปยังอีกรายหนึ่ง งานนี้ทำได้โดยใช้ซอฟต์แวร์ไคลเอ็นต์อีเมล (User Agents) ที่ผู้ใช้ใช้อยู่ ตัวแทนผู้ใช้ช่วยให้ผู้ใช้พิมพ์และจัดรูปแบบอีเมลและจัดเก็บไว้จนกว่าอินเทอร์เน็ตจะพร้อมใช้งาน เมื่อมีการส่งอีเมลเพื่อส่งกระบวนการส่งจะจัดการโดย Message Transfer Agent ซึ่งปกติจะมาพร้อมกับซอฟต์แวร์ไคลเอนต์อีเมล

Message Transfer Agent ใช้ SMTP เพื่อส่งต่ออีเมลไปยัง Message Transfer Agent อื่น (ฝั่งเซิร์ฟเวอร์) แม้ว่าผู้ใช้ปลายทางจะใช้ SMTP เพื่อส่งอีเมลเท่านั้น แต่โดยปกติเซิร์ฟเวอร์จะใช้ SMTP เพื่อส่งและรับอีเมล SMTP ใช้พอร์ต TCP หมายเลข 25 และ 587

ซอฟต์แวร์ไคลเอ็นต์ใช้ Internet Message Access Protocol (IMAP) หรือโปรโตคอล POP เพื่อรับอีเมล

โปรโตคอลการถ่ายโอนไฟล์

File Transfer Protocol (FTP) เป็นโปรโตคอลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการถ่ายโอนไฟล์ผ่านเครือข่าย FTP ใช้ TCP / IP สำหรับการสื่อสารและทำงานบนพอร์ต TCP 21 FTP ทำงานบน Client / Server Model ที่ไคลเอนต์ร้องขอไฟล์จากเซิร์ฟเวอร์และเซิร์ฟเวอร์ส่งทรัพยากรที่ร้องขอกลับไปยังไคลเอนต์

FTP ใช้การควบคุมนอกวงเช่น FTP ใช้พอร์ต TCP 20 สำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลการควบคุมและข้อมูลจริงจะถูกส่งผ่านพอร์ต TCP 21

ไคลเอนต์ร้องขอเซิร์ฟเวอร์สำหรับไฟล์ เมื่อเซิร์ฟเวอร์ได้รับคำร้องขอไฟล์เซิร์ฟเวอร์จะเปิดการเชื่อมต่อ TCP สำหรับไคลเอ็นต์และถ่ายโอนไฟล์ หลังจากการโอนเสร็จสิ้นเซิร์ฟเวอร์จะปิดการเชื่อมต่อ สำหรับไฟล์ที่สองไคลเอ็นต์จะร้องขออีกครั้งและเซิร์ฟเวอร์จะเปิดการเชื่อมต่อ TCP ใหม่อีกครั้ง

โพรโทคอลที่ทำการไปรษณีย์ (POP)

Post Office Protocol เวอร์ชัน 3 (POP 3) เป็นโพรโทคอลการดึงอีเมลแบบง่ายที่ใช้โดย User Agents (ซอฟต์แวร์อีเมลไคลเอ็นต์) เพื่อดึงอีเมลจากเซิร์ฟเวอร์เมล

เมื่อไคลเอนต์ต้องการดึงอีเมลจากเซิร์ฟเวอร์จะเปิดการเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์บนพอร์ต TCP 110 จากนั้นผู้ใช้สามารถเข้าถึงอีเมลของเขาและดาวน์โหลดไปยังคอมพิวเตอร์ภายในเครื่อง POP3 ทำงานในสองโหมด โหมดที่ใช้บ่อยที่สุดคือโหมดลบคือการลบอีเมลจากเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลหลังจากดาวน์โหลดไปยังเครื่องภายใน โหมดที่สองโหมดเก็บจะไม่ลบอีเมลจากเซิร์ฟเวอร์เมลและให้ผู้ใช้มีตัวเลือกในการเข้าถึงอีเมลในภายหลังบนเซิร์ฟเวอร์เมล

Hyper Text Transfer Protocol (HTTP)

Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) เป็นรากฐานของเวิลด์ไวด์เว็บ ไฮเปอร์เท็กซ์เป็นระบบเอกสารที่มีการจัดระเบียบอย่างดีซึ่งใช้ไฮเปอร์ลิงก์เพื่อเชื่อมโยงเพจในเอกสารข้อความ HTTP ทำงานบนไคลเอนต์เซิร์ฟเวอร์รุ่น เมื่อผู้ใช้ต้องการเข้าถึงเพจ HTTP ใด ๆ บนอินเทอร์เน็ตเครื่องไคลเอ็นต์ที่ส่วนท้ายของผู้ใช้จะเริ่มต้นการเชื่อมต่อ TCP ไปยังเซิร์ฟเวอร์บนพอร์ต 80 เมื่อเซิร์ฟเวอร์ยอมรับคำขอไคลเอ็นต์ไคลเอ็นต์จะได้รับอนุญาตให้เข้าถึงเว็บเพจ

ในการเข้าถึงเว็บเพจโดยปกติไคลเอนต์จะใช้เว็บเบราว์เซอร์ซึ่งมีหน้าที่ในการเริ่มต้นดูแลรักษาและปิดการเชื่อมต่อ TCP HTTP เป็นโปรโตคอลไร้สถานะซึ่งหมายความว่าเซิร์ฟเวอร์จะไม่เก็บข้อมูลเกี่ยวกับคำขอก่อนหน้านี้โดยไคลเอนต์

เวอร์ชัน HTTP

• HTTP 1.0 ใช้ HTTP แบบไม่ถาวร สามารถส่งอ็อบเจ็กต์ได้มากที่สุดหนึ่งรายการผ่านการเชื่อมต่อ TCP เดียว

• HTTP 1.1 ใช้ HTTP ถาวร ในเวอร์ชันนี้สามารถส่งวัตถุหลายชิ้นผ่านการเชื่อมต่อ TCP เดียว

ระบบคอมพิวเตอร์และระบบคอมพิวเตอร์ช่วยให้มนุษย์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและสำรวจสิ่งที่คิดไม่ถึง เมื่ออุปกรณ์เหล่านี้เชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเครือข่ายความสามารถจะได้รับการปรับปรุงหลายครั้ง เครือข่ายคอมพิวเตอร์บริการพื้นฐานบางอย่างสามารถนำเสนอได้

บริการไดเรกทอรี

บริการเหล่านี้กำลังแมประหว่างชื่อและค่าซึ่งอาจเป็นค่าตัวแปรหรือค่าคงที่ ระบบซอฟต์แวร์นี้ช่วยในการจัดเก็บข้อมูลจัดระเบียบและจัดหาวิธีการต่างๆในการเข้าถึงข้อมูล

• Accounting

  ในองค์กรผู้ใช้จำนวนหนึ่งมีชื่อผู้ใช้และรหัสผ่านที่แมปกับพวกเขา Directory Services จัดเตรียมวิธีการจัดเก็บข้อมูลนี้ในรูปแบบที่เป็นความลับและจัดให้พร้อมใช้งานเมื่อได้รับการร้องขอ

• Authentication and Authorization

  ข้อมูลรับรองของผู้ใช้จะถูกตรวจสอบเพื่อพิสูจน์ตัวตนผู้ใช้ในขณะล็อกอินและ / หรือเป็นระยะ บัญชีผู้ใช้สามารถกำหนดเป็นโครงสร้างลำดับชั้นและสามารถควบคุมการเข้าถึงทรัพยากรได้โดยใช้รูปแบบการให้สิทธิ์

• Domain Name Services

  DNS ใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นหนึ่งในบริการที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอินเทอร์เน็ต ระบบนี้จับคู่ที่อยู่ IP กับชื่อโดเมนซึ่งง่ายต่อการจดจำและเรียกคืนมากกว่าที่อยู่ IP เนื่องจากเครือข่ายทำงานด้วยความช่วยเหลือของที่อยู่ IP และมนุษย์มักจะจำชื่อเว็บไซต์ DNS จึงให้ที่อยู่ IP ของเว็บไซต์ซึ่งแมปกับชื่อจากส่วนหลังตามคำขอของชื่อเว็บไซต์จากผู้ใช้

บริการไฟล์

บริการไฟล์รวมถึงการแชร์และโอนไฟล์ผ่านเครือข่าย

• File Sharing

  สาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดเครือข่ายคือการแชร์ไฟล์ การแชร์ไฟล์ช่วยให้ผู้ใช้สามารถแบ่งปันข้อมูลกับผู้ใช้รายอื่นได้ ผู้ใช้สามารถอัปโหลดไฟล์ไปยังเซิร์ฟเวอร์เฉพาะซึ่งผู้ใช้ทุกคนสามารถเข้าถึงได้ อีกทางเลือกหนึ่งคือผู้ใช้สามารถแชร์ไฟล์บนคอมพิวเตอร์ของตนเองและให้การเข้าถึงแก่ผู้ใช้ที่ต้องการ

• File Transfer

  นี่เป็นกิจกรรมในการคัดลอกหรือย้ายไฟล์จากคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นหรือไปยังคอมพิวเตอร์หลายเครื่องด้วยความช่วยเหลือของเครือข่ายพื้นฐาน เครือข่ายช่วยให้ผู้ใช้สามารถค้นหาผู้ใช้รายอื่นในเครือข่ายและถ่ายโอนไฟล์

บริการสื่อสาร

• Email

  ไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์เป็นวิธีการสื่อสารและเป็นสิ่งที่ผู้ใช้คอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มี นี่คือพื้นฐานของคุณสมบัติอินเทอร์เน็ตในปัจจุบัน ระบบอีเมลมีเซิร์ฟเวอร์อีเมลตั้งแต่หนึ่งเซิร์ฟเวอร์ขึ้นไป ผู้ใช้ทั้งหมดจะได้รับ ID ที่ไม่ซ้ำกัน เมื่อผู้ใช้ส่งอีเมลไปยังผู้ใช้รายอื่นจะมีการถ่ายโอนระหว่างผู้ใช้ด้วยความช่วยเหลือของเซิร์ฟเวอร์อีเมล

• Social Networking

  เทคโนโลยีล่าสุดทำให้ชีวิตทางเทคนิคเป็นสังคม คนที่เข้าใจคอมพิวเตอร์สามารถค้นหาคนหรือเพื่อนที่รู้จักกันสามารถติดต่อกับพวกเขาและสามารถแบ่งปันความคิดรูปภาพและวิดีโอ

• Internet Chat

  การแชททางอินเทอร์เน็ตให้บริการถ่ายโอนข้อความระหว่างสองโฮสต์ ผู้คนตั้งแต่สองคนขึ้นไปสามารถสื่อสารกันได้โดยใช้บริการ Internet Relay Chat แบบข้อความ ทุกวันนี้การแชทด้วยเสียงและวิดีโอแชทเป็นเรื่องปกติมาก

• Discussion Boards

  กระดานสนทนาเป็นกลไกในการเชื่อมต่อผู้คนหลายคนที่มีความสนใจเหมือนกันช่วยให้ผู้ใช้สามารถใส่คำถามคำถามข้อเสนอแนะ ฯลฯ ซึ่งผู้ใช้อื่น ๆ ทุกคนสามารถมองเห็นได้ อื่น ๆ อาจตอบสนองเช่นกัน

• Remote Access

  บริการนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงข้อมูลที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ระยะไกลได้ คุณลักษณะนี้เรียกว่าเดสก์ท็อประยะไกล ซึ่งสามารถทำได้ผ่านอุปกรณ์ระยะไกลบางอย่างเช่นโทรศัพท์มือถือหรือคอมพิวเตอร์ที่บ้าน

บริการแอปพลิเคชัน

สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่แค่การให้บริการบนเครือข่ายแก่ผู้ใช้เช่นบริการเว็บการจัดการฐานข้อมูลและการแบ่งปันทรัพยากร

• Resource Sharing

  ในการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดเครือข่ายมีวิธีการแบ่งปัน ซึ่งอาจรวมถึงเซิร์ฟเวอร์เครื่องพิมพ์และสื่อบันทึกข้อมูลเป็นต้น

• Databases

  บริการแอปพลิเคชันนี้เป็นหนึ่งในบริการที่สำคัญที่สุด จัดเก็บข้อมูลและสารสนเทศประมวลผลและช่วยให้ผู้ใช้สามารถดึงข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้แบบสอบถาม ฐานข้อมูลช่วยองค์กรในการตัดสินใจโดยอาศัยสถิติ

• Web Services

  เวิลด์ไวด์เว็บกลายเป็นคำพ้องความหมายของอินเทอร์เน็ตใช้เพื่อเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตและเข้าถึงไฟล์และบริการข้อมูลที่เซิร์ฟเวอร์อินเทอร์เน็ตให้บริการ