Transcript สถาปัตยกรรมเครือข่าย (Network Architecture)

Chapter 2
สถาปั ตยกรรมเครื อข่ าย
(Network Architecture)
1
สถาปั ตยกรรมเครื อข่ายที่นิยมใช้ ได้ แก่ :
TCP/IP: มีการนามาใช้ อย่างแพร่หลายมากเหมาะกับเครื อข่าย
internet
 OSI: เหมาะกับการเรี ยนเป็ นโมเดลในอุดมคติ มีประโยชน์
สาหรับนามาเป็ นแบบจาลองเพื่ออธิบายแนวทางการทางานของ
โปรโตคอลในปั จจุบนั

2
1. สถาปั ตยกรรมเครื อข่าย
ทาขึ ้นมาเพื่อสร้ างมาตรฐานการสื่อสารเครื อข่าย
 มีแนวคิดเป็ นแบบ layer (แบ่งเป็ นระบบเป็ นชันๆ)
้
 ในแต่ละ layer จะมีหน้ าที่การทางานที่ตา่ งกัน มี component ,
protocol ใน layer
 โมเดลในที่นี ้มีสองประเภทคือ OSI และ Internet model

3
4
2. Reference Model of Open Systems
Interconnection (OSI)
•
•
กาหนดโดย International Standard Organization (ISO) เป็ น
รูปแบบโครงสร้ างมาตรฐานสากลสาหรับการติดต่อสื่อสาร
ระหว่างเครื่ องคอมพิวเตอร์ ซงึ่ มีอยูท่ งหมด
ั้
7 ชัน้
ตัวโครงสร้ างเน้ นความสาคัญของรูปแบบการสื่อสารระหว่าง
ระบบเปิ ด(open system) กับระบบเปิ ด
5
ความเป็ นมา

ในปี ค.ศ.1977 องค์กร ISO (International Organization for
Standard) ได้ จดั ตังคณะกรรมการขึ
้
้นกลุม่ หนึ่ง เพื่อทาการศึกษา
จัดรูปแบบมาตรฐาน และพัฒนาสถาปั ตยกรรมเครื อข่าย และในปี
ค.ศ.1983 องค์กร ISO ก็ได้ ออกประกาศรูปแบบของสถาปั ตยกรรม
เครื อข่ายมาตรฐานในชื่อของ "รูปแบบ OSI" (Open Systems
Interconnection Model) เพื่อใช้ เป็ นรูปแบบมาตรฐานในการ
เชื่อมต่อระบบคอมพิวเตอร์ อักษร "O" หรื อ " Open" ก็หมายถึง การ
ที่คอมพิวเตอร์ หรื อระบบคอมพิวเตอร์ หนึ่งสามารถ "เปิ ด" กว้ างให้
คอมพิวเตอร์ หรื อระบบคอมพิวเตอร์ อื่นที่ใช้ มาตรฐาน OSI
เหมือนกันสามารถติดต่อไปมาหาสูร่ ะหว่างกันได้
6
แนวความคิดชันสื
้ ่อสาร (Layers)





ชันสื
้ ่อสารแต่ละชันถู
้ กกาหนดขึ ้นมาตามบทบาทที่แตกต่างกัน
แต่ละชันต้
้ องทาหน้ าที่ตามที่ได้ รับมอบหมายอย่างดียิ่ง
ฟั งก์ชนั แต่ละอย่างในชันสื
้ ่อสารใดๆจะต้ องกาหนดขึ ้นมาโดย
ใช้ แนวความคิดในระดับสากลเป็ นวัตถุประสงค์หลัก
ขอบเขตความรับผิดชอบของแต่ละชันฯจะต้
้
องกาหนดขึ ้นมา
เพื่อจากัดปริมาณการแลกเปลี่ยนข้ อมูลและผลกระทบ
ข้ างเคียงระหว่างการติดต่อให้ น้อยที่สดุ
จานวนชันสื
้ ่อสารจะต้ องมีมากพอที่จะแยกฟั งก์ชนั การทางาน
ที่แตกต่างกันให้ อยูค่ นละชันฯแต่
้ จะต้ องไม่มีมากกินความ
จาเป็ น
7
OSI LAYER
7 แอพพลิเคชันเลเยอร์
6 พรี เซนเตชันเลเยอร์
5 เซสชันเลเยอร์
4 ทรานสปอตร์ เลเยอร์
3 เน็ตเวิร์กเลเยอร์
2 ด้ าตาลิงค์เลเยอร์
1 ฟิ สิคลั เลเยอร์
: Application Layer
: Presentation Layer
: Session Layer
: Transport Layer
: Network Layer
: Data Link Layer
: Physical Layer
8
9
7 Layer
Layer 1: Physical Layer
◦ ทาหน้ าที่เชื่อมต่อผ่าน Physical Medium รับผิดชอบแปลงบิต
เป็ นสัญญาณ เรื่ องของการ Interface, สายนาสัญญาณ ,
มองเห็นข้ อมูลในลักษณะ Bit Stream
 Layer 2: Data Link Layer
◦ ประกอบข้ อมูลเป็ น Frame, รับผิดชอบในการสื่อสารผ่าน แต่
ละ Link ทา Error Control, Flow Control ผ่าน Link
 Layer 3: Network Layer
◦ รับผิดชอบในการส่งข้ อมูลผ่าน Network, หาทิศทางข้ อมูล,
เชื่อมต่อกับ Layer บนเข้ ากับ Network หลายๆแบบ มองเห็น
ข้ อมูลในลักษณะ Packet

10
7 Layer
Layer 4: Transport Layer
◦ รับผิดชอบการส่งข้ อมูลให้ ถกู ต้ องจากต้ นทางถึงปลายทาง
(End-to-End), จัดการในเรื่ อง Error และ Flow Control ใน
ระดับต้ นทางถึงปลายทาง ข้ อมูลที่สง่ จะถูกแบ่งเป็ น Segment
 Layer 5: Session Layer
◦ ทาหน้ าที่จดั ตัง้ ดูแล การเชื่อมต่อ(Connection) ระหว่าง
Applicationต้ นทางและปลายทาง แบ่งการเชื่อมต่อสื่อสาร
ออกเป็ น Session

11
7 Layer
Layer 6: Presentation Layer
◦ รับผิดชอบในเรื่ องรูปแบบและ Format ของข้ อมูล การทา
Encryption รวมถึงการทา Data Compression ให้ อยูใ่ น
รูปแบบที่สื่อสารได้
 Layer 7: Application Layer
◦ ทาหน้ าที่เชื่อมต่อกับ Application และผู้ใช้

12
3. สถาปั ตยกรรมโปรโตคอลรูปแบบ TCP/IP
TCP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
 เกิดขึ ้นประมาณปี 1969 จากการค้ นคว้ าวิจยั ของ Defense
Advanced Research Projects Agency (DARPA) เป็ น
ผู้พฒ
ั นาเครื อข่ายประเภท Packet Switching เครื อข่ายแรกที่
พัฒนาขึ ้นมาชื่อว่า ARPANET ซึง่ เป็ นรากฐานของเครื อข่าย
Internet ในปั จจุบนั นี ้
 ไม่มีหน่วยงานใดเป็ นเจ้ าของในการกาหนดความเป็ นมาตรฐาน
การนามาใช้

13
TCP/IP Layer
Application Layer
 Transport Layer
 Internet Layer หรื อ Network Layer
 Network Access Layer

14
The OSI vs TCP/IP
15
Protocol suite in TCP/IP
16
TCP : (Tranmission Control Protocol) - อยูใ่ น Transport Layer
ทาหน้ าที่จดั การและควบคุมการรับส่งข้ อมูล และมีกลไกความคุมการ
รับส่งข้ อมูลให้ มีความถูกต้ อง (reliable) และมีการสื่อสารอย่างเป็ น
กระบวนการ (connection-orient)
 UDP : (User Datagram Protocol) - อยูใ่ น Transport Layer ทา
หน้ าที่จดั การและควบคุมการรับส่งข้ อมูล แต่ไม่มีกลไกความคุมการ
รับ ส่งข้ อมูลให้ มีเสถียรภาพและเชื่อถือได้
(unreliable,connectionless) โดยปล่อยให้ เป็ นหน้ าที่ของ
แอพพลิเคชัน่ เลเยอร์ แต่ UDP มีข้อได้ เปรี ยบในการส่งข้ อมูลได้ ทงั ้
แบบ unicast, multicast และ broadcast อีกทังยั
้ งทาการ
ติดต่อสื่อสารได้ เร็ วกว่า TCP เนื่องจาก TCP ต้ องเสีย overhead
ให้ กบั ขันตอนการสื
้
่อสารที่ทาให้ TCP มีความน่าเชื่อถือในการรับส่ง
ข้ อมูลนัน่ เอง
 IP : (Internet Protocol) - อยูใ่ น Internetwork Layer เป็ นโปรโตคอล
หลักในการสื่อสารข้ อมูล มีหน้ าที่ค้นหาเส้ นทางระว่างผู้รับและผู้สง่
โดยใช้ IP Address ซึง่ มีลกั ษณะเป็ นเลขสี่ชดุ แต่ละชุดมีคา่ ตังแต่
้ 0255 เช่น 172.17.3.12 ในการอ้ างอิงโฮสต์ตา่ งๆ และกลไกการ Route
17
เพื่อส่งต่อข้ อมูลไปจนถึงจุดหมายปลายทาง





ICMP : (Internet Control Message Protocol) - อยูใ่ น
Internetwork Layer มีหน้ าที่สง่ ข่าวสารและแจ้ งข้ อผิดพลาดให้ แก่ IP
IGMP : (Internet Group Management Protocol) อยูใ่ นเน็ตเวิร์กเล
เยอร์ ทาหน้ าที่ในการส่ง UDP ดาต้ าแกรมไปยัง กลุม่ ของโฮสต์ หรื อ
โฮสต์หลายๆตัวพร้ อมกัน
ARP : (Address Resolution Protocol) - อยูใ่ น Link Layer ทา
หน้ าที่เปลี่ยนระหว่าง IP แอดเดรส ให้ เป็ นแอดเดรสของ Network
Interface เรี ยกว่า MAC Address ในการติดต่อระหว่างกัน MAC
Address คือหมายเลขประจาของ Hardware Interface ซึง่ ในโลกนี ้
จะไม่มี MAC Address ที่ซ ้ากัน มีลกั ษณะเป็ นเลขฐาน 16 ยาว 6
ไบต์ เช่น 23:43:45:AF:3D:78 โดย 3 ไบต์แรกจะเป็ นรหัสของผู้ผลิต
และ 3 ไบต์หลังจะเป็ นรหัสของผลิตภัณฑ์
RARP : (Reverse ARP) - อยูใ่ นลิงค์เลเยอร์ เช่นกัน แต่ทาหน้ าที่
กลับกันกับ ARP คือเปลี่ยนระหว่างแอดเดรสของ Network
Interface ให้ เป็ นแอดเดรสที่ใช้ โดย IP Address
18
เฟรมการส่งข้ อมูล TCP/IP
19



ข้ อมูลที่ผ่านการ Encapsulate ในแต่ละระดับมีชื่อเรี ยกแตกต่างกัน
ข้ อมูลที่มาจาก User หรื อก็คือข้ อมูลที่ User เป็ นผู้ป้อนให้ กบั
Application เรี ยกว่า User Data เมื่อ Application ได้ รับข้ อมูลจาก
user ก็จะนามาประกอบกับส่วนหัวของ Appliction เรี ยกว่า
Application Data และส่งต่อไปยังโปรโตคอล TCPเมื่อโปรโตคอล
TCP ได้ รับ Application Data ก็จะนามารวมกับ Header ของ
โปรโตคอล TCP เรี ยกว่า TCP Segment และส่งต่อไปยังโปรโตคอล
IP
เมื่อโปรโตคอล IP ได้ รับ TCP Segment ก็จะนามารวมกับ Header
ของ โปรโตคอล IP เรี ยกว่า IP Datagram
และส่งต่อไปยังเลเยอร์ Datalink Layer
ในระดับ Datalink จะนา IP Datagram มาเพิ่มส่วน Error
Correction และ flag เรี ยกว่า Ethernet Frame ก่อนจะแปลงข้ อมูล
เป็ นสัญญาณไฟฟ้า ส่งผ่านสายสัญญาณที่เชื่อมโยงอยูต่ ่อไป
20
4. Protocols & Standard
4.1 Protocol เป็ นเซตของกฎ ที่ทาการจัดการให้ ระบบ
สามารถสื่อสารซึง่ กันและกันได้
4.2 Standard เป็ นมาตรฐานการรับรอง ผลิตภัณฑ์หรื อ
ส่วนประกอบอื่นๆ
21
4.1 Protocols
เกิดได้ จากสิง่ เหล่านี ้รวมกัน ดังนี ้
 Syntax คือมีไวยกรณ์
 Semantics คือ มีความหมาย
 Timing คือ กาหนดอัตรา และเวลาได้
22
4.2 มาตรฐานของระบบเครื อข่าย
การกาหนดมาตรฐานเกิดขึ ้นได้ 2 ลักษณะคือ de facto และ de
jure
 de facto (มาจากภาษาลาตินแปลว่า จากความจริ งที่ปรากฏ) โดยพฤตินยั
• หมายถึงมาตรฐานที่เกิดขึ ้นโดยไม่มีการเตรี ยมการหรื อวางแผน
ล่วงหน้ า e.g. IBM PC, Unix

de jure (มาจากภาษาลาตินแปลว่า ตามกฎหมาย) –โดยนิตนิ ยั
• หมายถึงมาตรฐานที่เกิดขึ ้นโดยมีการเตรี ยมการหรื อวางแผนอย่างเป็ น
ทางการ มีการจัดตังคณะกรรมการรั
้
บผิดชอบและมีการยอมรับอย่าง
เป็ นทางการในระดับภูมิภาคหรื อระดับระหว่างประเทศ
• แบ่งออกเป็ นมาตรฐานที่กาหนดตามสนธิสญ
ั ญาและที่ให้ การยอมรับ
โดยสมัครใจ
23
ผู้รับผิดชอบด้ านการจัดมาตรฐานสากล
ISO (International Standard Organization) ก่อตังเมื
้ ่อ 1955
 เป็ นหน่วยงานอาสาสมัคร ไม่มีสนธิสญ
ั ญาใดบังคับ มีกรรมการ
ด้ านเทคนิคซึง่ เป็ นผู้เชี่ยวชาญด้ านสาขาต่างๆประมาณ 200 คน
คณะทางานอาสาสมัครประมาณ 1 แสนคน
 มีองค์กรควบคุมมาตรฐานของประเทศต่างๆเป็ นสมาชิก 89
ประเทศ เช่น ANSI, BSI, AFNOR, DIN
 ได้ ออกมาตรฐานเกี่ยวกับเรื่ องต่างๆไปแล้ วมากกว่า 5000
รายการ

24