การสร้างเครือข่ายขั้นพื้นฐาน: เครือข่ายทำงานอย่างไร

เครือข่ายคือระบบของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อถึงกันซึ่งแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง ซึ่งรวมถึงแล็ปท็อป เซิร์ฟเวอร์ สมาร์ทโฟน และอื่นๆ อุปกรณ์เหล่านี้สื่อสารกันผ่านเครือข่ายพิเศษที่เรียกว่าเราเตอร์และสวิตช์ เมื่อจำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตเพิ่มมากขึ้น เราจำเป็นต้องเข้าใจว่าอุปกรณ์เหล่านี้สื่อสารกันอย่างไร ในบทความนี้ เราจะพาไปดูส่วนประกอบต่างๆ ของเครือข่ายและวิธีที่ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อให้เราสามารถท่องเว็บ ส่งอีเมล และอื่นๆ ได้

มีประเภทของเครือข่ายที่แตกต่างกัน โดยแต่ละประเภทมีขอบเขตการครอบคลุมที่แตกต่างกันไป เริ่มต้นด้วยการสำรวจประเภทของเครือข่ายต่าง ๆ:

ประเภทเครือข่าย:

LAN – เครือข่ายท้องถิ่น

LAN หรือ Local Area Network เป็นประเภทเครือข่ายที่มีขนาดเล็กกว่าและจำกัดการใช้งานเฉพาะองค์กรหรือบ้านตัวอย่างเช่น จำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายในบ้านของคุณมีข้อจำกัดเมื่อเปรียบเทียบกับประเภทเครือข่ายอื่นๆ เครือข่ายของโรงเรียน แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าเครือข่ายในบ้าน แต่ยังถือว่าเป็น LAN เนื่องจากเชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนมากในพื้นที่ทางกายภาพเดียวกัน ซึ่งรวมถึงคอมพิวเตอร์ เซิร์ฟเวอร์ ฯลฯ

MAN – Metropolitan Area Network

MAN เป็นเครือข่ายขยายที่ครอบคลุมทั้งเมือง

โดยการรวมและเชื่อมต่อเครือข่ายหลายๆ เครือข่ายภายในเมือง เราจะสร้างเครือข่าย MAN หรือเครือข่ายพื้นที่เมือง ประเภทของเครือข่ายนี้มีความครอบคลุมมากกว่าและครอบคลุมทั้งเมือง ประเภทของเครือข่ายที่ให้ความเร็วข้อมูลที่รวดเร็วกว่าเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตโดยเฉลี่ยเรียกว่าเครือข่ายพื้นที่เมืองหรือ MAN

WAN – เครือข่ายพื้นที่กว้าง

WAN (Wide Area Network) คือเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อเครือข่ายขนาดเล็ก เช่น LAN (Local Area Networks)

WAN คือเครือข่ายที่เชื่อมต่อหลายเมืองหรือหลายประเทศเข้าด้วยกันเพื่อให้ผู้คนสามารถใช้อินเทอร์เน็ตหรือสื่อสารกันได้อย่างง่ายดายทั่วพื้นที่กว้าง เมื่อ LAN หลายตัวขององค์กรเชื่อมต่อกัน มันจะก่อให้เกิด WAN

WWAN

โดยพื้นฐานแล้ว อินเทอร์เน็ตคือเครือข่ายพื้นที่กว้างทั่วโลก (WWAN).

WLAN – เครือข่าย LAN ไร้สาย

เครือข่าย LAN ไร้สาย หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า Wi-Fi คือเครือข่ายที่มักจะถูกสร้างขึ้นโดยเราเตอร์ในบ้านของเรา.

WLAN เป็นประเภทของ LAN ที่เราสามารถเชื่อมต่อแบบไร้สายจากสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต แล็ปท็อป หรืออุปกรณ์อื่น ๆ สภาพแวดล้อมไร้สายซึ่งใช้คลื่นวิทยุในการส่งข้อมูลแทนสายเคเบิลหรือสื่อทางกายภาพอื่น ๆ มีลักษณะต่างจากเครือข่ายที่ใช้สายเคเบิลในแง่ของความเร็ว ความปลอดภัย และการครอบคลุม ข้อดีที่ดีที่สุดอย่างหนึ่งของการเชื่อมต่อแบบไร้สายคือมีความยืดหยุ่นมาก.

นอกจากประเภทเครือข่ายที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีเครือข่ายอื่น ๆ ที่มีขนาดหรือวัตถุประสงค์ต่างกัน ตัวอย่างเช่น,

• SAN- เครือข่ายพื้นที่จัดเก็บข้อมูล.
• EPN – เครือข่ายส่วนตัวขององค์กร.
• VPN – เครือข่ายส่วนตัวเสมือน.

เครือข่ายสามารถแสดงได้สองวิธี:

เครือข่ายมักจะแสดงด้วย “โทโพโลยีเครือข่าย” ซึ่งหมายถึงวิธีที่อุปกรณ์ในเครือข่ายเชื่อมต่อกัน มีสองประเภทหลักของโทโพโลยีเครือข่าย: โทโพโลยีเชิงตรรกะและโทโพโลยีทางกายภาพ.

โทโพโลยีเชิงตรรกะ

โทโพโลยีเชิงตรรกะจะแสดงลักษณะเชิงตรรกะของเครือข่าย เช่น ที่อยู่ IP การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ และโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางที่ใช้งาน.

โทโพโลยีทางกายภาพ

โทโพโลยีทางกายภาพของเครือข่ายคือวิธีการจัดเรียงทางกายภาพ ซึ่งรวมถึงตำแหน่งที่วางอุปกรณ์ ประเภทของสายเคเบิลที่ใช้ จำนวนพอร์ตที่ต้องการ และพอร์ต/สวิตช์ที่เซิร์ฟเวอร์จะเชื่อมต่อ โทโพโลยีทางกายภาพเป็นแผนภาพที่แสดงตำแหน่งและวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์ในเครือข่าย.

อย่างไรก็ตาม วัตถุประสงค์ของอุปกรณ์จะส่งผลให้เกิดโทโพโลยีเครือข่ายที่แตกต่างกัน.

โทโพโลยีเครือข่าย

สามารถมีหลายวิธีในการแสดงอุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมเครือข่าย พวกเขาสามารถถูกจัดกลุ่มตามวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน.

โทโพโลยีแบบดาว

โทโพโลยีที่นิยมใช้มากที่สุดสำหรับ LAN คือโทโพโลยีแบบดาว โทโพโลยีแบบดาวทำงานได้ดีที่สุดสำหรับเครือข่ายขนาดเล็ก เช่น ที่ใช้โดยธุรกิจขนาดเล็ก.

ตัวอย่างเช่น ถ้าเราต้องการเพียงการเชื่อมต่อเครือข่ายหรือการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต เราสามารถจัดกลุ่มอุปกรณ์ในโทโพโลยีแบบดาว เครื่องทั้งหมดในเครือข่ายนี้เชื่อมต่อกับ HUB กลาง หากมีโหนดใดล้มเหลว จะไม่ทำให้เครือข่ายทั้งหมดเสียหายหรือเสียหายเพราะมันง่ายต่อการบำรุงรักษาและปรับปรุง.

อย่างไรก็ตาม ปัญหาของสถานการณ์นี้คือการขาดความซ้ำซ้อนซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์.

โทโพโลยีแบบตาข่าย

โทโพโลยีแบบตาข่ายเหมาะสำหรับเครือข่ายที่เชื่อถือได้ เช่น ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISP) ด้วยการออกแบบนี้ ทุกอย่างจะถูกสำรองไว้ ดังนั้นหากมีปัญหากับสายเคเบิลหรือสวิตช์ จะมีวิธีอื่นในการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตหรือที่ที่คุณพยายามเชื่อมต่อ จำไว้ว่าความซ้ำซ้อนเต็มรูปแบบหมายความว่าคุณจะต้องมีอุปกรณ์มากขึ้นและสายเคเบิลที่ยาวขึ้น ซึ่งเท่ากับค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น โทโพโลยีแบบตาข่ายเต็มรูปแบบโดยทั่วไปมีค่าใช้จ่ายมากกว่าในการดำเนินการมากกว่าโทโพโลยีแบบดาว.

ตัวอย่างบางส่วนของโทโพโลยีแบบตาข่ายคือ Google Wi-Fi, Google Home หรือเครือข่ายในอุปกรณ์ทางทหาร.

โทโพโลยีแบบตาข่ายบางส่วน

โทโพโลยีแบบตาข่ายบางส่วนเป็นโทโพโลยีเครือข่ายที่มีราคาประหยัดกว่าซึ่งให้ความซ้ำซ้อนเฉพาะบางส่วนของสวิตช์และส่วนของเครือข่าย สวิตช์อื่น ๆ จะไม่มีเส้นทางทางเลือก.

โทโพโลยีแบบฮับและซโปก

โทโพโลยีแบบฮับและซโปกถูกใช้บ่อยในการออกแบบ WAN (อินเทอร์เน็ต) เราเตอร์สามตัวในโทโพโลยีนี้ไม่รู้จักกันโดยค่าเริ่มต้น ดังนั้นข้อมูลจะไปถึงปลายทางได้ ทั้ง R1 และ R3 จะต้องส่งการจราจรของพวกเขาไปยัง R2 ซึ่งรู้วิธีการเปลี่ยนเส้นทางอย่างถูกต้อง ตัวอย่างเช่น หาก R1 ต้องการส่งการจราจรไปยัง R3 พวกเขาจะทำโดยการส่งผ่านฮับ (R2) ฮับจะรู้วิธีการประมวลผลและเปลี่ยนเส้นทางการจราจรนั้น.

ส่วนประกอบของเครือข่าย

ชิ้นส่วนที่มารวมกันเพื่อสร้างเครือข่ายคือ:

อุปกรณ์ปลายทาง

อุปกรณ์ทางกายภาพใด ๆ ที่เราใช้เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตเรียกว่าอุปกรณ์ปลายทาง ซึ่งรวมถึงพีซี แล็ปท็อป สมาร์ทโฟน เซิร์ฟเวอร์ และอื่น ๆ การเชื่อมต่อสามารถทำได้ผ่านหลายช่องทาง เช่น ไฟฟ้า แสง หรือคลื่นวิทยุ เราสามารถเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตแบบไร้สายจากสมาร์ทโฟน แล็ปท็อป และพีซีของเรา หากเราใช้แล็ปท็อปหรือพีซี เราสามารถใช้สายเคเบิลเครือข่าย (UTP) ได้เช่นกัน.

สวิตช์

สวิตช์เชื่อมต่ออุปกรณ์ปลายทางหลายตัว เช่น คอมพิวเตอร์และเครื่องพิมพ์ภายในเครือข่าย (LAN).

อุปกรณ์นี้เป็นที่นิยมสำหรับความสามารถในการจัดการพอร์ตจำนวนมาก โดยมีความเร็วระหว่าง 1 ถึง 10 Gbps ต่อพอร์ต สวิตช์ใช้ที่อยู่ MAC เพื่อระบุอุปกรณ์ปลายทางที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย ทำให้ง่ายต่อการติดตามว่าอุปกรณ์ใดกำลังเชื่อมต่อกับเครือข่ายของคุณและรับรองว่าเฉพาะอุปกรณ์ที่ได้รับอนุญาตเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงข้อมูลของคุณได้.

เราเตอร์

เราเตอร์เชื่อมต่อเครือข่ายขนาดเล็กหลาย ๆ เครือข่าย (LANs) เพื่อสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่หนึ่งเครือข่าย (WAN- เครือข่ายพื้นที่กว้าง) เราเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเรากับอินเทอร์เน็ตโดยจัดการการส่งแพ็กเก็ตจากแหล่งเครือข่ายใด ๆ ไปยังเครือข่ายปลายทางใด ๆ เราเตอร์ใช้ที่อยู่ IP เพื่อระบุอุปกรณ์ที่ส่งและรับข้อมูล เราเตอร์มักจะมีพอร์ตระหว่าง 2 ถึง 5 พอร์ต ในขณะที่สวิตช์สามารถมีมากกว่านั้น นอกจากนี้ ทั้งสองอุปกรณ์มีความเร็วที่เทียบเท่ากันระหว่าง 100 Mbps ถึง 10 Gbps ขึ้นอยู่กับรุ่น.

ไฟร์วอลล์

เรามีความพร้อมมากขึ้นในการหยุดการบุกรุกเสมือนที่อาจเกิดขึ้นโดยการมีไฟร์วอลล์.

สื่อการส่งข้อมูล

สื่อการส่งข้อมูลคือวิธีการที่ข้อมูลถูกส่งผ่าน เช่น ผ่านสายเคเบิลหรือแบบไร้สาย.

คอมพิวเตอร์สื่อสารกันอย่างไรผ่านอินเทอร์เน็ต?

การจราจรต้องมีตัวระบุที่ไม่ซ้ำกันเพื่อสื่อสารกับเว็บไซต์เช่น Facebook และ Google สิ่งนี้เรียกว่า IP หรือโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต IP หรือโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตคือวิธีที่เราระบุอุปกรณ์ไม่ว่าจะในเครือข่ายหรือบนอินเทอร์เน็ต หมายเลขนี้ต้องไม่ซ้ำกัน คุณไม่สามารถมีที่อยู่ IP ที่เหมือนกันสองที่อยู่ในเครือข่ายเดียวกันหรืออินเทอร์เน็ตเพราะจะสร้างความขัดแย้งและการเชื่อมต่อของคุณจะไม่ทำงานอย่างถูกต้อง.

การเติบโตของอินเทอร์เน็ต

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทั่วโลกได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก คุณรู้หรือไม่ว่าในปี 2020 มีอุปกรณ์ประมาณ 50 พันล้านเครื่องที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต? และจากอุปกรณ์ 50 พันล้านเครื่องนั้น จำนวนที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ เป็นส่วนหนึ่งของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT).

อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) อธิบายถึงอุปกรณ์ที่สามารถรวบรวมข้อมูลจากกันและกันและใช้อินเทอร์เน็ตในการสื่อสาร ตัวอย่างบางส่วนของอุปกรณ์ IoT ทั่วไป ได้แก่ เซ็นเซอร์ อุปกรณ์สมาร์ทโฮม เครื่องชำระเงิน และอุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ อุปกรณ์เหล่านี้ยังต้องมีที่อยู่ IP.

ที่อยู่ IP มีสองประเภท:

ที่อยู่ IP สาธารณะ VS ที่อยู่ IP ส่วนตัว

ที่อยู่ IP สาธารณะ

ตามชื่อของพวกเขา ที่อยู่ IP สาธารณะถูกใช้สำหรับการสื่อสารผ่านอินเทอร์เน็ต องค์กรเช่น NIC (ศูนย์ข้อมูลเครือข่าย) และ IANA ลงทะเบียนที่อยู่ IP สาธารณะซึ่งจากนั้นจะถูกกำหนดให้กับผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISPs) หรือกลุ่มอื่น ๆ.

ที่อยู่ IP ส่วนตัว

ที่อยู่ IP ส่วนตัวมักจะใช้ในเครือข่ายท้องถิ่น (LANs) เช่น เครือข่ายในบ้านหรือโรงเรียน ดังนั้น ที่อยู่ IP ส่วนตัวจึงไม่สามารถพบได้บนอินเทอร์เน็ต เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถสื่อสารกันผ่านอินเทอร์เน็ตได้ มีการออกแบบโปรโตคอลที่เรียกว่า NAT (การแปลที่อยู่เครือข่าย) ซึ่งแปลงที่อยู่ IP ส่วนตัวเป็น IP สาธารณะ.

NAT สามารถปรับปรุงความปลอดภัยของเครือข่ายของเราโดยทำให้ยากต่อการที่ผู้โจมตีจะเข้าถึงที่อยู่ IP ส่วนตัว.

สรุป

เมื่อจำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตยังคงเติบโต เราต้องเข้าใจว่าพวกเขาสื่อสารกันอย่างไร บทความนี้มองไปที่ส่วนประกอบเครือข่ายต่าง ๆ และวิธีการทำงานร่วมกันเพื่อให้เราสามารถท่องเว็บ ส่งอีเมล และอื่น ๆ ได้ เรายังได้ดูว่าที่อยู่ IP มีบทบาทในการระบุอุปกรณ์อย่างไรและทำไมที่อยู่ IP ส่วนตัวจึงถูกใช้ในเครือข่ายท้องถิ่น การเข้าใจว่าเทคโนโลยีเหล่านี้ทำงานอย่างไรเป็นสิ่งสำคัญมากขึ้นเมื่อเราเข้าสู่โลกที่เชื่อมต่อกันมากขึ้น.