111

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

บทท 5

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร

โปรโตคอลคออะไร ?

การเชอมตอคอมพวเตอรใหเปนเครอขายดวยสายสญญาณนน เปนขนตอนทงายซงในการสราง

เครอขายในแตสวนททาทายกคอ การพฒนามาตรฐานเพอใหคอมพวเตอรและอปกรณเครอขายทผลตโดย

บรษทตางๆ ทจะสามารถตดตอสอสารกนได ซงเปนมาตรฐานนคอ โปรโตคอล (Protocol) หรอสรปสนๆ

โปรโตคอลคอ กฎ ขนตอน และรปแบบของขอมลทใชในการสอสารระหวางคอมพวเตอรสองเครองใดๆ ท

เชอมตอกนเปนเครอขายโปรโตคอลของเครอขาย บางทอาจเรยกวา “สถาปตยกรรมเครอขาย (Network

Architecture)” เนองจากระบบเครอขายคอมพวเตอรในปจจบนเปนระบบทมความซบซอนมากท าใหยาก

ตอการออกแบบโดยคนๆ เดยวหรอคนกลมเดยว เพอใหการพฒนาระบบเปนไปอยางมประสทธภาพและ

งายขน จงมการแบงโปรโตคอลออกเปนชนๆ หรอเลเยอร (Layer) การท างานในแตละเลเยอรจะไมซ าซอน

กน ซงเลเยอรทอยต ากวาจะท าหนาทใหบรการ (Service) กบชนทอยสงกวา โดยเลเยอรทอยสงกวาไม

จ าเปนตองทราบรายละเอยดวาเลเยอรทอยต ากวามวธใหบรการอยางไร เพยงแครวามบรการอะไรบาง

และแตละบรการคออะไรกเพยงพอ ซงแนวความคดนจะเรยกวา “เทคโนโลยเลเยอร (Layer Technology)”

แบบอางอง OSI

องคการมาตรฐานนานาชาต (The International Organization for Standardization) และใชอกษรยอ

วา “ISO” ซงคนสวนใหญเขาใจวายอมาจาก “International Standard Organization” แตจรงๆ แลวไมใช

อยางไรกตาม ISO เปนองคกรทออกแบบโปรโตคอล ISO (Open System Interconnect) หรอโปรโตคอล

การเชอมตอเครอขายแบบเปด จดมงหมายของการพฒนามาตรฐานน เพอใหคอมพวเตอรและอปกรณ

เครอขายทผลตโดยบรษทตางๆ สามารถท างานรวมกนได ชดโปรโตคอลนสวนใหญจะเรยกวา “แบบอางอง

OSI (OSI Reference Model)” เนองจากโปรโตคอลนไมไดถกใชงานอยางแพรหลายเหมอนโปรโตคอล

อนๆ เชน โปรโตคอล TCP/IP ทใชอยางแพรหลายในระบบเครอขายอนเตอรเนต

แบบอางองนจะแบงขนตอนการสอสารระหวางคอมพวเตอรออกเปน 7 ขนตอน หรอเลเยอร (Layer) ดง

แสดงในรป

112

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

รปท 5.1.1 เลเยอรของการสอสาร 7 ขนตอน

ทมา : http://bfindarto.files.wordpress.com/2008/03/osi3.gif

ชนท 7 แอพพลเคชนเลเยอร (Application Layer)

โปรโตคอลชนทอยบนสดของแบบอางอง OSI คอชนท 7 แอพพลเคชนเลเยอร (Application Layer)

ถงแมชอจะเปนแอพพลเคชนเลเยอร แตกไมไดรวมถงแอพพลเคชนของผ ใชดวย (User Application ) แต

โปรโตคอลในชนนจะเปนจดเชอมตอระหวางแอพพลเคชนของผใชกบกระบวนการการสอสารผานเครอขาย

ชนนอาจถอไดวาเปนชนทเรมกระบวนการตดตอสอสาร เชน เมอผ ใชตองการสงอเมลล โปรแกรมทผ ใชใช

สงอเมลลจะตดตอกบโปรโตคอลในชนประยกตเพอเรมกระบวนการทงหมด ตวอยางของโปรโตคอลท

ท างานในเลเยอรน เชน

File Transfer, Access and Management (FTAM) : ใหบรการเกยวกบการถายโอนไฟลระหวาง

คอมพวเตอร และการอาน การเขยน หรอแมกระทงการลบไฟลทอยในอกเครองหนงได

Virtual Terminal Protocol (VTP) : ใหบรการเกยวกบการเขาใชแอพพลเคชนทอยอกเครองหนง

โดยการจ าลองเทอรมนอลของเครองทอยหางไกลใหกบผใช

113

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

Message Handling Service (MHS) : ใหบรการเกยวกบการรบสงอเมลลล

Directory Service (DS) : ใหบรการเกยวกบการจบคระหวางชอและทอยของคอมพวเตอร

Common Management Information Protocol (CMIP) : ใหบรการขอมลเกยวกบการจดการ

เครอขาย

ชนท 6 พรเซนเตชนเลเยอร (Presentation Layer)

โปรโตคอลในชนนจะรบผดชอบเรองเกยวกบรปแบบของขอมลทรบสงผานเครอขายเนองจาก

คอมพวเตอรทตองการแลกเปลยนขอมลกนนนอาจมวธการเขารหส (Encoding) ทตางกน เชน

คอมพวเตอรบางเครองอาจใชการเขารหสแบบ ASCII (American Code for Information Interchange)

หรอบางเครองอาจใชการเขารหสแบบ EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange

Code) ดงนนกอนการสงขอมลโปรโตคอลในเลเยอรนกจะแปลงขอมลใหอยในรปแบบทเปนมาตรฐาน สวน

ทางดานฝายรบกจะท าการแปลงกลบไปเปนรปแบบทคอมพวเตอรเครองนนเขาใจ

ชนท 5 เซสชนเลเยอร (Session Layer)

ชนเซสชน (Session Layer) ท าหนาทควบคมการสอสารผานเครอขายทก าลงเกดขนระหวางสองฝง

การสอสารทก าลงเปนไปในชวงขณะใดขณะหนงจะเรยกวา “เซสชน (Session)” แอพพลเคชนทงสองฝง

สามารถแลกเปลยนขอมลหรอรบสงแพกเกตถงกนและกนไดในชวงเวลาทเซสชนยงอย โดยเซสชน เลเยอร

จะรบผดชอบเกยวกบการสรางเซสชน ควบคมการแลกเปลยนขอมล และยกเลกเซสชนเมอการสอสาร

สนสด

อกฟงกชนหนงของเซสชนเลเยอรคอ การควบคมจงหวะการรบสงขอมล (Synchronization) ฟงกชนนม

ประโยชนในกรณอยางเชน สมมตวาก าลงมการถายโอนไฟลระหวางสองเครอง แลวเครองใดเครองหนงเกด

ลมเหลวกระทนหน การถายโอนไฟลนนอาจตองเรมใหม แตเซสชนเลเยอรมฟงกชนทก าหนดจดเรมตนของ

กระบวนการถายโอนไฟลได โดยเมอเปดเครองใหมกเรมกระบวนการถายโอนไฟลตอจากเมอคราวกอน

หนานได

114

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

ชนท 4 ทรานสปอรตเลเยอร (Transport Layer)

ชนเคลอนยายขอมล หรอทรานสปอรตเลเยอร (Transport Layer) รบผดชอบในการเคลอนยายขอมล

ระหวางโพรเซสของผ รบและโพรเซสของผสง โพรเซสสในทนจะหมายถงโปรแกรมทก าลงรนบนเครอง

คอมพวเตอร ซงในขณะใดขณะหนงอาจจะมหลายโพรเซสทก าลงรนอย ดงนนชนนจะรบผดชอบในการ

รบสงขอมลใหถงโพรเซสสทตองการ หนาทอกอยางของโปรโตคอลในชนนคอ การตรวจเชคแพกเกตทละทง

โดยเราทเตอร และท าการสงขอมลใหมอกครง

หนาททส าคญอกอยางหนงของชนนคอ การจดเรยงแพกเกตขอมลทอาจเดนทางถงฝายรบโดยไมเปน

ล าดบ เนองจากแพกเกตแตละแพกเกตเดนทางคนละเสนทาง หรอบางแพกเกตอาจสญหายระหวางทาง

แลวมการสงใหมอกครง

โปรโตคอลในชนนแบงออกเปน 2 ประเภทคอ

คอนเนกชนโอเรยนเตด (Connection-Oriented)

คอนเนกชนเลส (Connectionless)

โปรโตคอลในเลเยอรนสามารถใหบรการไดหลายๆ แอพพลเคชนในเวลาเดยวกน เพอการก าหนดทอย

เพอใชตดตอกบแอพพลเคชนทอยอกฝงหนง โดยทอยในทนสวนใหญจะเรยกวา “พอรต (Port)” แตการ

เชอมตอเขากบพอรตเรยกวา “ชอกเกต (Socket)”

ชนท 3 เนตเวรคเลเยอร (Network Layer)

ชนเครอขาย (Network Layer) จะรบผดชอบในการจดเสนทางใหกบขอมลระหวางสถานสงและสถาน

รบ ถามเสนทางเดยว เชน ถามคอมพวเตอรแคสองเครองเชอมตอกนโดยตรง การจดเสนทางคงไมยาก

เพราะมแคเสนทางเดยว แตถาเปนเครอขายทซบซอนการจดเสนทางกไมใชเรองงายนก ในชนนจะไมม

กลไกใดๆ ในการตรวจสอบขอผดพลาดของขอมล ดงนนฟงกชนนจงเปนหนาทของชนเชอมโยงขอมล

115

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

การใหบรการในเลเยอรนจะแบงออกเปน 2 ประเภทคอ

Connectionless Network Service : การสงขอมลแบบไมมการสรางการเชอมตอกอนโปรโตคอลท

ใหบรการแบบนเชน CLNP (Connectionless Network Protocol) และ CLNS (Connectionless

Network Service)

Connection-Oriented Network Service : กอนทจะมการสงขอมลทกครง จะมการสรางเสนทาง

การเชอมตอระหวางสองสถานกอน ละเมอรบสงขอมลเสรจกจะมการยกเลกเสนทางการเชอมตอ

ดงกลาว โปรโตคอลทใหบรการแบบน เชน CONP (Connection-Oriented Network Protocol)

และ CMNS (Connection-Mode Network Service)

ชนท 2 ดาตาลงคเลเยอร (Data Link Layer)

ชนนกมหนาทเหมอนกนชนอนๆ คอรบและสงขอมล ซงชนนจะรบผดชอบในการรบสงขอมลและมการ

ตรวจสอบความถกตองขอมลดวย ทางดานสถานทสงขอมลจะจดขอมลใหเปนเฟรม (Frame) ซงในเฟรม

จะมขอมลทท าใหเฟรมสามารถสงไปยงสถานรบผานเครอขายทองถน (LAN) อยางถกตองและส าเรจ การ

สงขอมลส าเรจในทนหมายถงการทเฟรมขอมลสงถงปลายทางทสถานสงตองการโดยทเฟรมขอมลไมม

ขอผดพลาด ดงนนในเฟรมตองมขอมลทใชในการตรวจสอบขอผดพลาดของเฟรมขอมลนนๆ ดวย การสง

ขอมลส าเรจนนเหตการณตอไปนตองเกดขน

สถานรบ เมอไดรบเฟรมแลวตองตรวจสอบขอผดพลาดของขอมลแลวแจงใหสถานสงทราบ

สถานสง ตองไดรบการตอบรบจากสถานรบวาไดรบเฟรมขอมลถกตองแลว

โปรโตคอลมาตรฐานทท างานในชนน กเหมอนกบชนกายภาพคอ ม IEEE 802.2LLC, IEEE 802.3

Ethernet, IEEE 802.5 Token ring, FDDI และ X.25

ชนท 1 ฟสคอลเลเยอร (Physical Layer)

เลเยอรทอยลางสดคอ ชนกายภาพ (Physical Layer) เลเยอรนจะรบผดชอบเกยวกบการสงขอมลทเปน

บต หรอ 0 กบ 1 ในระบบเลขฐานสอง (Binary) ชนนจะรบขอมลจากเลเยอรท 2 หรอชนเชอมโยงขอมล

(Data Link Layer) ซงขอมลชดหนงจะเรยกวา “เฟรม (Frame)” และท าการสงเฟรมของขอมลนทละบต

แบบเรยงตามล าดบ เหตการณนจะเกดขนทางฝงสถานทสงขอมล สวนทางฝงสถานรบขอมลชนกายภาพก

116

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

จะท าการรบขอมลทสงมาทละบตและจดสงผานขอมลเปนบตนตอไปยงชนเชอมโยงขอมลเพอท าการโพร

เซสสตอไป

สรปแบบอางอง OSI

Application Layer - ชนทเจดเปนชนทอยใกลผใชมากทสดและเปนชนทท างานสงและรบขอมลโดยตรง

กบผใช ตวอยางเชน ซอรฟแวรโปรแกรม ตางๆ ทอาศยอยบนเลเยอรน เชน DNS, HTTP, Browser เปนตน

Presentation Layer - ชนทหกเปนชนทรบผดชอบเรองรปแบบของการแสดงผลเพอโปรแกรมตางๆ ทใช

งานระบบเครอขายท าใหทราบวาขอมลทไดเปนประเภทใด เชน รปภาพเอกสาร ไฟลวดโอ

Session Layer - ชนทหานท าหนาทในการจดการกบเซสชนของโปรแกรม ชนนเองทท าใหในหนง

โปรแกรม ยกตวอยางเชน โปรแกรมคนดเวบ (Web browser) สามารถท างานตดตออนเทอรเนตไดพรอมๆ

กนหลายหนาตาง

Transport Layer - ชนนท าหนาทดแลจดการเรองของความผดพลาดทเกดขนจากการสอสาร ซงการ

ตรวจสอบความผดพลาดนนจะพจารณาจากขอมลสวนทเรยกวา checksum และอาจมการแกไข

ขอผดพลาดนนๆ โดยพจารณาจาก ฝงตนทางกบฝงปลายทาง (End-to-end) โดยหลกๆแลวชนนจะอาศย

การพจารณาจาก พอรต (Port) ของเครองตนทางและปลายทาง Network Layer - ชนทสามจะจดการการ

ตดตอสอสารขามเนตเวรค ซงจะเปนการท างานตดตอขามเนตเวรคแทนชนอนๆ ทอยขางบน

Data Link Layer - ชนนจดเตรยมขอมลทจะสงผานไปบนสอตวกลาง

Physical Layer - ชนสดทายเปนชนของสอทใชในการตดตอสอสาร ซงอาจจะเปนทงแบบทใชสาย

หรอไมใชสาย ตวอยางของสอทใชไดแก Shield Twisted Pair (STP), Unshield Twisted Pair (UTP),

Fibre Optic และอนๆ

โปรโตคอล TCP/IP

ชดโปรโตคอล TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ไดถกพฒนามานานแลว

กวา 20 ปซงเรมจากการวจยทสนบสนนโดยกระทรวงกลาโหมสหรฐฯ จดประสงคของการวจยนกเพอ

เชอมตอคอมพวเตอรทตางแพลตฟอรมกนใหสามารถสอสารกนผานเครอขายได ซงสามารถท าไดโดยการ

117

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

แบงโปรโตคอลเปนชนและเปนการแยกการท างานของแอพพลเคชน ของผ ใชออกจากฮารดแวรทใชรบสง

ขอมลผานเครอขาย ชดโปรโตคอลนจะมการจดรปแบบทแตกตางจากแบบอางอง OSI เลกนอย

การออกแบบชดโปรโตคอล TCP/IP จะมงเนนไปทการเชอมตอระหวางระบบทตางกนในขณะทแบบ

อางอง OSI จะเนนไปทการแบงการท างานของโปรโตคอลออกเปนชนๆ การออกแบบ TCP/IP ยงคงเปน

แบบชนๆ เหมอนกน แตเมอถงตอนท าจรงๆ กใหขนอยกบการตดสนใจของผออกแบบ ซงเปนผลใหชด

โปรโตคอล OSI เหมาะส าหรบใชอธบายการสอสารระหวางคอมพวเตอรในเครอขายไดดกวา ในขณะทชด

โปรโตคอล TCP/IP เปนทนยมมากกวาการน าไปใชจรง

รปท 5.1.2 เลเยอรของการสอสาร 7 ขนตอน

ทมา : http://bit.kuas.edu.tw/~csshieh/teach/np/tcpip/dod.gif

แอพพลเคชนเลเยอร (Application Layer) จะเปน Application protocol ทท าหนาทเชอมตอกบผ ใช

และใหบรการตางๆ เชน FTP, Telnet, SNMP ฯลฯ

โฮสตทโฮสตเลเยอร (Host-to-Host Layer)

จะเปน TCP หรอ UDP ทท าหนาทคลายกบ Layer ท 4 ของ OSI Model คอ ควบคมการรบสงขอมล

จากปลายดาน สงถงปลายดานรบขอมลและตดขอมลออกเปนสวนยอยใหเหมาะสมกบเครอขายทใชรบสง

118

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

ขอมล รวมทงประกอบขอมลสวนยอยๆ นเขาดวยกนเมอถงปลายทาง ซงในชนนจะม 2 โปรโตคอลคอ TCP

(Transmission Control Protocol) และ UDP (User Datagram Protocol) ซงมลกษณะการรบสงขอมลท

แตกตางกน

โปรโตคอล TCP จะใชการรบสงขอมลแบบ Connection-Oriented คอสรางการเชอมตอจะสงขอมล

เพอใหแนใจวาจะสงขอมลถงปลายทางแนนอน

สวนโปรโตคอล UDP จะใชการรบสงขอมลแบบ Connectionless คอไมมการสรางการเชอมตอ

ปลายทางกอน ขอมลจะถกสงออกไปทนท ซงมการคาดหวงวาเครองปลายทางจะไดรบขอมลทสงไป

อนเทอรเนตเลเยอร (Internet Layer)

การท างานในชนนจะเทยบเทากบการท างานในชนเนตเวรคเลเยอร (Network Layer) ของแบบอางอง

OSI ซงในชนนจะท าหนาทในการสงขอมลผานเครอขายตางๆ ตามเสนทางใหถงจดหมาย ชดขอมลทอยใน

ชนนจะเรยกวา “แพกเกต (Packet)” ซงหนาทของโปรโตคอลในชนนก คอ สงแพกเกตขอมลนใหถง

ปลายทางโดยการจดเสนทางทเหมาะสมใหกบแพกเกต โปรโตคอลหลกทท างานในชนนคอ IP (Internet

protocol)

นอกจากโปรโตคอล IP แลว ยงมโปรโตคอลอนๆ ทชวยใหการท างานของโปรโตคอล IP เปนไปดวยด

เชน

ICMP ( Internet Control Message Protocol) : ใชส าหรบการรายงานขอผดพลาดในระหวางการ

รบสงแพกเกต IP

IGMP ( Internet Group Message Protocol) : ใชส าหรบการรายงานโฮสตทเปนสมาชกในกลม

ของมลตคาสต (Multicast)

ARP ( Address Resolution Protocol) : ใชส าหรบการแปลงหมายเลข IP เปนทอยในเลเยอรท 2

(MAC Address)

RARP ( Address Resolution Protocol) : ท างานในทางตรงกนขามกบ ARP

ปจจบนโปรโตคอล IP ทใชงานอยในเครอขายอนเตอรเนตจะเปนเวอรชน 4 หรอเรยกสนๆ วา

“IPV4”

119

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

เนตเวรคแอกเซสเลเยอร (Network Access Layer)

โปรโตคอล TCP/IP สามารถใชไดกบเนตเวรคหลายประเภท โดยเนตเวรคทนยมใชงานมากทสดคอ อ

เธอรเนตนนเอง นอกจากนแพกเกตของ TCP/IP ยงสามารถสงผานเนตเวรคอนๆ ได เชน FDDI, ATM,

X.25, FRAME Relay, PPP, SLIP และ ISDN เปนตน

ชดโปรโตคอล IPX/SPX

บรษทโนเวลล ไดพฒนาชดโปรโตคอล IPX/SPX (Internet Packet Exchange/Sequenced Packet

Exchange) โปรโตคอลชดนไดพฒนามาจากโปรโตคอล XNS (Xerox’s Network System) ซงเปน

โปรโตคอลทใชในอเธอรเนตในชวงเรมแรก ชดโปรโตคอล IPX/SPX เปนทนยมมากในชวงทศวรรษ 1980

โดยโปรโตคอล นเปนสวนหนงของระบบปฏฏบตการเนตแวร (NetWare) ของบรษท โนเวลล เนตแวร ถอได

วาเปนระบบปฏบตการเครอขายมาตรฐานในชวงแรกๆ ของการใชงานเครอขาย

ชดโปรโตคอล Apple Talk

ความนยมในการใชคอมพวเตอรของบรษท แอปเปล (Apple) ไดเพมขนเรอยๆ ดงนนความตองการทจะ

เชอมตอคอมพวเตอรเหลานใหเปนเครอขายกเปนสงทหลกเลยงไมได บรษทแอปเปลจงไดพฒนา

โปรโตคอลแอปเปลทอลค (Apple Talk) ขนมา ซงโปรโตคอลชดนรวมทงฮารดแวรทจ าเปนจะถกตดตงกบ

คอมพวเตอรของบรษท แอปเปลทกเครองกอนทจะขาย แนวคดของบรษท แอปเปลในการผลต

คอมพวเตอรกคอ จะผลตคอมพวเตอรใหผ ใชสามารถใชงานไดงายทสด (User Friendly) การออกแบบ

เครอขายกเชนกน การเชอมตอคอมพวเตอรเขากบเครอขายงายขนาดเสยบสายสญญาณเครอขายและเปด

เครองกสามารถใชไดเลย

โปรโตคอลแอปเปลทอลคเปนโปรโตคอลทใชสรางเครอขายแบบเพยรทเพยร และจะใหบรการเกยวกบ

การแชรไฟลและเครองพมพ ดงนนคอมพวเตอรแตละเครองจะเปนไดทงเซรฟเวอรและไคลเอนทในเวลา

เดยวกน มหลายบรษททไดน าเอาโปรโตคอลนไปใชในระบบปฏบตการของตวเอง ซงเปนผลใหคอมพวเตอร

แอปเปลสามารถเชอมตอเขากบเครอขายคอมพวเตอรทใชระบบปฏบตการอนไดดวย

120

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

ชดโปรโตคอล NetBUEI

โปรโตคอล NetBUEI (ยอมาจาก NetBIOS Extended User Interface สวน NetBIOS ยอมาจาก

Network Basic Input/Output System) ซงเปนชดโปรโตคอลทพฒนาโดย IBM และเรมใชเมอป 1985

โปรโตคอลนมขนาดเลกเมอเทยบกบโปรโตคอลอนๆ แตมประสทธภาพสง และเหมาะส าหรบเครอขาย

ขนาดเลก

โปรโตคอล NetBUEI จะเทยบไดกบชนเครอขายและชนเคลอนยายขอมลของแบบอางอง OSI

โปรโตคอลนจะสรางการเชอมตอระหวางคอมพวเตอรสองเครอง แลวท าใหสองเครองนสามารถแลกเปลยน

ขอมลกนได

IP ADDRESS

หมายเลข IPADDRES เปนแอดเดรสทผ ตดตงระบบเครอขายจ าเปนตองก าหนดใหกบเครอง

คอมพวเตอร เพอใชบงบอกต าแหนงทอยของเครองคอมพวเตอรในระบบ

มาตรฐานของ IP ADDRESS ปจจบนเปนมาตรฐานเวอรชน 4.0 ซงไดก าหนด IP ADDRESS มทงหมด

32 บต หรอ 4 ไบต แตละไบตจะถกคนดวจด (.) ตวอยางเชน 192.168.5.11 แตอยางไรกด ภายใน

หมายเลขทเราเหนนยงถกแบงออกเปน 2 สวน ดงน

สวนแรกเราเรยกวา หมายเลข Network Address หรอ Subnet Address

สวนทสองเราเรยกวา หมายเลข Host Address

Subnet Mask

เปนพารามเตอรอกตวหนงทตองระบควบคกบหมายเลข IP Address หนาทของ Subnet Mask กคอ

การชวยในการแยกแยะวาสวนใดภายในหมายเลข IP Address เปน Network Address และสวนใดเปน

หมายเลข Host Address

121

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

ขอก าหนดเกยวกบการก าหนดเนตเวรคแอดเอรส

เครองคอมพวเตอรทกเครองทเชอมตออยในเนตเวรคเซกเมนตเดยวกน จะตองไดรบการก าหนดใหม

หมายเลข Network Address เหมอนกน และหมายเลข Network Address ดงกลาวจะตองไมซ ากบเครอง

คอมพวเตอรในเซกเมนตอน

IP ADDRESS ในคลาสตางๆ

เพอความเปนระเบยบ ทางองคกรกลางทดแลเรองของ IP Address จงไดมการจดคลาส (Class) หรอ

หมวดหมของหมายเลข IP Address ไวทงหมด 5 คลาส โดยคลาสของแอดเดรสจะเปนตวก าหนดวาบต

ใดบางในหมายเลข IP Address ทจะตองถกใชเพอเปน Network Address และบตใดบางทตองถกใชเพอ

เปน Host Address นอกจากนนคลาสยงเปนตวก าหนดอกดวยวา จ านวนของเนตเวรคเซกเมนตทมไดใน

คลาสนนๆ มเทาไร และจ านวนของเครองคอมพวเตอรทสามารถมไดภายในเนตเวรคเซกเมนตนนๆ มเทาไร

ตารางตอไปนจะแสดงใหเหนถงต าแหนงของไบตทถกน ามาใชเปน Network Address และ Host

Address ของหมายเลข IP Address ในคลาส A, B และ C

คลาส (Class) IP Address Network Address Host Address A w.x.y.z w x.y.z B w.x.y.z w.x y.z C w.x.y.z w.x.y z

คลาส A

แอดเดรสในคลาส A จะถกน าไปก าหนดใหกบระบบเครอขายขนาดใหญมากทมจ านวนเครอง

คอมพวเตอรอยเปนจ านวนมาก ขอก าหนดของคลาส A มอยวา

ไบตแรกทอยดานซายสด (8 บต) จะถกกนไวเปน Network Address และสามไบตสดทายทเหลอ

(อก 24 บต) จะถกใชเปน Host Address

บตซายสดในไบตแรกดานซายสดจะตองมคาเปนศนยเสมอ สวนอก 7 บตทเหลอในไบตแรก

ดานซายสดจะถกใชค านวณเปน Network Address

122

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

คลาส B

แอดเดรสในคลาส B มกถกน าไปก าหนดใหกบระบบเครอขายขนาดปานกลางไปจนถงขนาดใหญทม

จ านวนเครองคอมพวเตอรอยมากพอสมควร ขอก าหนดของคลาส B มอยวา

สองไบตแรกทอยดานซายสด (16 บต) จะถกกนไวเปน Network Address และสองไบตสดทายถด

มา (อก 16 บต) จะถกใชเปน Host Address

บตซายสดสองบตแรกในไบตแรกดานซายสดจะตองมคาเปน 1 0 เสมอ สวนอก 14 บตทเหลอใน

สองไบตแรกดานซายสดจะถกใชค านวณเปน Network Address

คลาส C

แอดเดรสในคลาส C มกถกน าไปก าหนดใหกบระบบเครอขายขนาดเลกทมจ านวนเครองคอมพวเตอร

อยไมมากนก ขอก าหนดของคลาส C มอยวา

สามไบตแรกทอยดานซายสด (24 บต) จะถกกนไวเปน Network Address สวนอก 1 ไบตสดทาย

ทเหลอ (8 บต) จะถกใชเปน Host Address

3 บตซายสดในไบตแรกทอยดานซายสดจะตองมคาเปน 1 1 0 ตามล าดบ สวนอก 21 บตทเหลอ

จะถกใชค านวณเปน Network Address

คลาส D

แอดเดรสในคลาส D จะไมถกน ามาใชก าหนดใหกบเครองคอมพวเตอรทวไป แตจะถกใชส าหรบการสง

ขอมลแบบมลตคาสก (Multicast) ของบางแอพพลเคชน

ขอก าหนดของคลาส D มอยวา บตซายสด 4 บตแรกในไบตซายสดจะตองมคาเปน 1 1 1 0 เสมอ สวน

อก 28 บตทเหลอจะถกใชก าหนด “แอดเดรสของกลมเครอง” ทตองการเขามาอยในกลมมลตคาสก

เดยวกน (Multicast Group)

แอดเดรสในคลาสนจะไมมการแบงแยกวาบตไหนเปน Network Address หรอ Host Address เราจะ

สงเกตไดวา ไบตซายสดของแอดเดรสในคลาส D จะตองมคาเปน 224 เสมอ

123

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

คลาส E

คลาส E เปนแอดเดรสทถกสงวนเอาไวกอน ยงไมไดถกใชงานจรง แตอาจถกใชในอนาคต ขอก าหนดม

อยวา 4 บตซายสดในไบตแรกดานซายจะตองมคาเปน 1 1 1 1 วธการสงเกตอยางรวดเรววา IP Address

ทไดมาอยคลาสอะไร

ถาไบตแรกดานซายสดเปนตวเลข 1-126 แสดงวาเปนหมายเลข IP Address ทอยในคลาส A

ถาไบตแรกดานซายสดเปนตวเลข 128-191 แสดงวาเปนหมายเลข IP Address ทอยในคลาส B

ถาไบตแรกดานซายสดเปนตวเลข 192-223 แสดงวาเปนหมายเลข IP Address ทอยในคลาส C

Default Subnet Mask ของแตละคลาส

IP Address แตละคลาสจะมคา Subnet Mask เปนของตนเอง ดงน

คลาส A จะม Subnet Mask เปน 255.0.0.0

หรอในเลขฐานสองคอ 11111111.00000000.00000000.00000000

คลาส B จะม Subnet Mask เปน 255.255.0.0

หรอในเลขฐานสองคอ 11111111. 11111111.00000000.00000000

คลาส C จะม Subnet Mask เปน 255.255.255.0

หรอในเลขฐานสองคอ 11111111. 11111111. 11111111.00000000

การท า Subnetting

การท า Subnetting เปนการน าเอา Network Address ทมอย 1 Address มาแบงซอยออกเปนหลายๆ

Sub-Network Address เพอใหสามารถน าไปก าหนดใหกบเนตเวรคแตละเซกเมนตได เราไดทราบแลววา

เนตเวรคแตละเซกเมนตทใชโปรโตคอล TCP/IP ตองการหมายเลข Network Address เปนของตนเอง ซง

ตองเปนคาเฉพาะตวทไมซ ากนกบ Network Address ของเซกเมนตอนดงนนเราจงกลาวไดวาการท า

Subnetting คอการน าเอา Network Address ทมอยมาแบงซอยยอยออกเปนหลายๆ Subnet Address

โดยใหจ านวนของ Subnet Address มากกวาหรอเทากบจ านวนของเนตเวรกเซกเมนตทมอย

124

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

ตวอยางเชน เราตงใจออกแบบใหหมายเลข IP Address ในเนตเวรกภายในมการใชงาน Private

Address ทขนตนดวย 10.0.0.0/8 โดยเนตเวรคภายในมการแบงออกเปนหลายๆ เซกเมนตเราสามารถ

น าเอา 10.0.0.0/8 มาค านวณแตกออกเปนซบเนตแอดเดรสยอยๆ เพอก าหนดใหกบเครองคอมพวเตอรใน

แตละซบเนตได

หลกพนฐานของการท า Subnet

หลกการของการท า Subnet มอยวา ตองขอยมเอาบต (bit) ในต าแหนงทแตเดมเคยเปน Host

Address มาใชเปน Sub-network Address ดวยการแกไขคา Subnet Mask ใหเปนคาใหมทเหมาะสม

เมอมการขอยมเอาต าแหนงบตทเคยเปน Host Address มาใชเปน Sub-network Address กจะลดลง

ดวย นอกจากนน ต าแหนงทเปน Network Address กจะเปลยนไป โดยจ านวนบตทถกกนไวใหเปน

Network Address กจะเพมมากขนดวย เพราะไดไปขอยมต าแหนงบตจากฝงของ Host Address มาใช

ดงนน ในเมอต าแหนงของ Host Address และ Network Address เปลยนไป คาของ Subnet Mask ก

จะตองเปลยนตามไปดวยเพอใหสอดคลองกน

ปญหาของการออกแบบใหมคาของ Subnet Mask เพยงคาเดยวทวทงเนตเวรค

การออกแบบใหเนตเวรคทกๆ เซกเมนตมคาของ Subnet Mask ทเทากนตลอดนเราเรยกวา Fixed

Length Subnet Mask (FLSM) ซงเปนหลกการในการออกแบบแอดเดรสแบบเกาทใชกนมาแตดงเดมใน

สมยแรกของการถอก าเนดของระบบเนตเวรค ในทางปฏบตปจจบน เราพบวาหากยดถอตามแนวทางการ

ออกแบบแบบ FLSM นในทกๆ สถานการณ ผดแลเนตเวรคอาจพบกบ “ความไมคลองตว” บางอยางได

เชน คาของ Subnet Mask ทค านวณไดสามารถใหจ านวนของซบเนตแอดเดรสเพยงพอ แตไมสามารถให

จ านวนของโฮสตตอหนงซบเนตไดอยางเพยงพอ หรอในทางกลบกนคาของ Subnet Mask ทค านวณได

สามารถใหจ านวนของโฮสตตอหนงซบเนตไดเพยงพอ แตไมสามารถใหจ านวนของซบเนตแอดเดรสท

ตองการได ในอกกรณหนงกคอ การทจ านวนเครองคอมพวเตอรหรอเครองโฮสตในแตละเซกเมนตมคา

ตางกนมาก การออกแบบโดยใหคาของ Subnet Mask คงทเทากนหมดทกๆ เซกเมนต อาจเปนการ

สนเปลองหมายเลขแอดเดรสในบางซบเนตไปโดยไมจ าเปน

125

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

“ความไมคลองตว” ขางตนสามารถถกขจดลงไปไดดวยการใชเทคนคการออกแบบSubnet mask แบบ

ทเรยกวา “Variable Subnet Mask(VLSM)” ซงเปนการออกแบบโดยไมจ าเปนตองใหคาของ Subnet

Mask มคาเทากนทกๆ ซบเนต ในแตละซบเนต เราสามารถออกแบบใหคาของ Subnet mask มคา

แตกตางกนได

Private Address

เนตเวรคเซกเมนตขององคกรทตองตดตอกบอนเตอรเนตภายนอก จะตองใชหมายเลข Network

Address ทเปนหมายเลข Public IP Address ทไดรบการจดสรรจาก ISP หรอจากหนวยงานทมหนาท

รบผดชอบเรองแอดเดรสบนอนเตอรเนต

ส าหรบเนตเวรคภายในทไมไดเชอมตอกบอนเตอรเนตโดยตรง เราสามารถใชหมายเลขแอดเดรสท

ขนตนดวย IP Address ตอไปนได แอดเดรสดงกลาวจะถกสงวน (Reserved) ไวส าหรบใชในเนตเวรค

ภายในเทานน โดยบนเครอขายอนเตอรเนตสวนใหญนนจะไมมการใชงานแอดเดรสทถกสงวนไวเปน

Private Address ดงกลาวน

ชวงของ IP Address คลาสของเนตเวรค จ านวนของเนตเวรคทเปนไปได 10.0.0.0 – 10.255.255.255 A 1 คลาส A

172.16.0.0 – 172.31.255.255 B 16 คลาส B 192.168.0.0 – 192.168.255.255 C 256 คลาส C Private Address ขางตนไดรบการก าหนดไวในมาตรฐาน RFC หมายเลข 1918

ในการเลอกวาจะใชงานแอดเดรสกลมไหนขนกบปรมาณของเนตเวรคเซกเมนต และปรมาณโฮสตตอ

หนงเซกเมนตทอยภายในเปนหลก เราสามารถน าเอาหลกการของการท า Subnetมาใชงานกบแอดเดรส

ภายในกลมตางๆทกลาวมาขางตนนไดเชนกน ตวอยางเชน เนตเวรคภายในองคกรเปนเนตเวรคทมขนาด

ใหญ มกนยมใชงานแอดเดรส 10.0.0.0/8 แลวใชการแบง Subnet เขามาชวยแบงแอดเดรส 10 ออกเปน

ซบเนตยอยๆ เพอก าหนดใหกบแตละเซกมนตอกครงฃ

อยางไรกดเนองจากแอดเดรสทกลาวมาขางตนนถกก าหนดไวใหภายในองคกรของตนเทานน ไม

สามารถตดตอสอสารกบเนตเวรคอนๆ บนอนเตอรเนตจรงได ดงนน ในการท าใหเครองคอมพวเตอรบน

เนตเวรคภายในสามารถตดตอกบอนเตอรเนตได เราตองใชเทคนควธการท า Network Address

126

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

Translation (NAT) เขามาชวยแปลงหมายเลข IP Address ตนทางใหกลายเปน Public IP Address จรงๆ

เสยกอน กอนถกเราทตอไปยงเครอขายอนเตอรเนตได

Network Address Translation (NAT)

เทคนดการท า NAT เปนการแทนทหมายเลข IP Address ตนทางของแพกเกต IP ทวงผานอปกรณ

ออกไปใหเปนหมายเลข IP Address ทก าหนด

มอปกรณอยดวยกนหลายประเภททสามารถท า NAT ได ไดแก เราทเตอร และไฟลวอลลเปนตน โดยม

ลกษณะการท า NAT กวางๆ เหมอนกนคอ

Static NAT : เปนการท า NAT แบบหนงตอหนง (One to One) ความหมายกคอ ก าหนดให

หมายเลข Private Address เบอรน จะถกแทนท (Translate) ออกไปเปนหมายเลข Public

Address เบอรอะไร

Dynamic NAT : เปนการท า NAT แบบหลายๆ แอดเดรสตอหนงแอดเดรส (Many to One)

ความหมายกคอ มการสราง NAT Pool ขนมาหนง Pool แชรรวมกน ซงภายใน Pool นน

ประกอบดวยหลายๆ IP Address เมอแพกเกต IP ทม Private Address ตางๆ วงผานอปกรณท

ท า NAT เขามา แพกเกต IP แรกจะถกแทนทดวยแอดเดรสใน Pool แอดเดรสหนง แพกเกต Ip ท

สองกจะถกแทนทดวยอกแอดเดรสหนงทอยใน Pool ไปเรอยๆ

Port Address Translation (PAT) หรอ NAT Overloading : เปนการท า NAT โดยอาศย IP

Address เพยงแอดเดรสเดยวแชรรวมกนส าหรบทกๆ Private Addressโดยอปกรณทท า NAT ใน

ลกษณะนจะใชหมายเลข TCP Port เปนตวแบงแยก Private Address แตละแอดเดรสเอง

127

สถาปตยกรรมคอมพวเตอร นายสมนท พลพทกษ

หลกการท างานของ Static NAT

รปท 11.1 หลกการพนฐานของ NAT

ทมา : หนงสอเรยนรระบบเนตเวรกจากอปกรณของ Cisco, 2548 : 498

จากรปแสดงหลกการพนฐานของ NAT โดยแพกเกตทวงออกจากเนตเวรคภายในซงใชงาน Private

Address (192.168.x.x) จะถกแทนทหรอ Translate หมายเลข Source IP Address จาก 192.168.x.x ให

กลายเปนหมายเลข Public Address (ขนตนดวย 203.155.155.x) ซงทาง ISP จดสรรมาให

ส าหรบกรณของ Static Nat จะเหนไดวาบนเราทเตอรตวรมขาออก (เราทเตอร HQ) ไดถกเซต

คอนฟกเรชนไวใหมการแมปแบบหนงตอหนงคอ ถาหมายเลข Source Address เปน 192.168.30.2 กให

แทนทดวย Source Address เปน 203.155.155.12 และถาหมายเลข Source Address เปน

192.168.30.3 กใหแทนทดวย Source Address เปน 203.155.155.13

เมอแพกเกตถกสงกลบมาจากอนเตอรเนต เราทเตอรตวรมกจะเชคดในตาราง NAT Table และแทนท

Destination Address 203.155.155.12 ดวย Private Address จรงคอ 192.168.30.2 ใหโดยอตโนมต

และสงกลบเขาไปยงเนตเวรคภายในใหถงเครองโฮสตนนๆ

Static NAT นมกนยมใชกบเซรฟเวอรทตองการเปดใหบรการตอสาธารณะภายนอกซงตองการ

หมายเลข Public Address เปนของตนเองทแนนอน