การส่งข้อมูลระหว่างชั้น

ทำความรู้จักและแก้ปัญหา Data Link Layer ตอนที่ 2

2. Data Link Layer เป็นชั้นที่ทำหน้ากำหนดรูปแบบของการส่งข้อมูลข้าม Physical Network โดยใช้ Physical Address อ้างอิงที่อยู่ต้นทางและปลายทาง ซึ่งก็คือ MAC Address นั่นเอง รวมถึงทำการตรวจสอบและจัดการกับ error ในการรับส่งข้อมูล ข้อมูลที่ถูกส่งบน Layer 2 เราจะเรียกว่า Frame

หลักการทำงาน การส่งข้อมูลใน Layer นี้ จะส่งข้อมูลกระจาย (Broadcast) ไปบนเครือข่าย แล้วเครื่องที่ได้รับ ก็ดูว่าข้อมูลที่ได้นั้นระบุ Destination Address ตรงกับ Hardware Address ของตัวมันเองหรือเปล่า ถ้าตรงก็รับข้อมูลไว้ ถ้าไม่ตรงก็ทิ้งข้อมูลไป

ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับระดับชั้น Data Link

- ปัญหาจากแลนการ์ด (LAN Card) ติดตั้งไม่เรียบร้อย เช่น ติดตั้งซอร์ฟแวร์ (Driver LAN Card) ไม่ถูกต้องหรือความไม่เข้ากันของซอร์ฟแวร์ (Driver LAN Card)

- ปัญหาเกี่ยวกับการทำงานของอุปกรณ์กระจายสัญญาณ (Switch) ไม่ทำงาน เช่น อาการค้างจากไฟฟ้าดับบ่อยหรือความร้อนสะสมจากการใช้งานเป็นระยะเวลานาน

- ปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ (Transceiver) รวมทั้งอุปกรณ์แปลงสายสัญญาณ (Media Converter)
   - ปัญหาเกี่ยวกับการกระจายสัญญาณ ซึ่งเกิดจากปัญหาของพอร์ตสวิตช์ที่ใช้เชื่อมต่อ และการจัดตั้งค่า (Configuration Switch) ไม่ถูกต้อง
   - ปัญหาเกี่ยวกับการจัดตั้ง Duplex ของอุปกรณ์กระจายสัญญาณที่ไม่ Match กันระหว่าง Station กับ Switch หรือระหว่าง Switch ด้วยกัน
   - ปัญหาการเชื่อมต่ออุปกรณ์กระจายสัญญาณ (Switch) เกิน 3ชั้น

มาตราฐาน OSI ถูกพัฒนาโดย ISO (International Standards Organization) โดยมาตราฐาน OSI เริ่มมีการประกาศใช้ตั้งแต่ปี 1984 ถูกนำมาใช้เพื่อเป็นต้นแบบ(Blueprint)สำหรับบริษัทผู้ผลิตที่จะใช้ในการผลิตอุปกรณ์สื่อสาร โดยมีการแบ่งโปรโตคอลสำหรับการสื่อสารเป็น 7 ระดับชั้น โดยในแต่ละระดับชั้นจะมีการกำหนดโดยเฉพาะก่อนที่จะส่งต่อไปให้กับระดับชั้นถัดไปด้วยเพื่อที่ผู้ผลิตที่ต้องการผลิตสินค้าให้สามารถทำงานในแต่ละระดับชั้นได้ถูกต้อง

จุดมุ่งหมายของการกำหนดมาตราฐาน รูปแบบ ขึ้นมานั้นก็เพื่อเป็ฯการกำหนดการแบ่งโครงสร้างของสถาปัตยกรรมเครือข่ายออกเป็นระดับชั้น และกำหนดหน้าที่การทำงานในแต่ละระดับชั้น รวมถึงกำหนดรูปแบบการเชือ่มต่อระหว่างระดับชั้นด้วย ดดยมีหลักเกณฑ์ในการกำหนดดังต่อไปนี้

1.ไม่แบ่งโครงสร้างออกเป็นหลายระดับชั้นมากจนเกินไป

2.แต่ละระดับชั้นจะต้องมีปน้าที่การทำงานแตกต่างกัน ทั้งขบวนการและเทคโนโลยี

3.จัดกลุ่มหน้าที่การทำงานที่คล้ายกันให้อยู่ในระดับชั้นเดียวกัน

4.แต่ละชั้นสื่อสารจะต้องทำหน้าที่ตามที่ได้รับมอบหมาย

5.เลือกเฉพาะการทำงานที่เคยใช้ได้ผลประสบความสำเร็จมาแล้ว

6.กำหนดหน้าที่การทำงานง่ายๆแก่แต่ละระดับชั้น เผื่อว่าต่อไปถ้ามีการออกแบบระดับชั้นใหม่ หรือมีการเปลี่ยนแปลงโปรโตคอลใหม่เพื่อที่จะทำให้สถาปัตยกรรมมีประสิทธภาพดียิ่งขึ้น จะไม่มีผลทำให้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่เคยใช้ได้ผลอยู่เิดิมจะต้องเปลี่ยนแปลงตาม

7.กำหนดอินเตอร์เฟซมาตราฐาน

8.ให้มีความยืดหยุ่นในการเปลี่ยนแปลงโปรโตคอลในแต่ละระดับชั้น

ระบบย่อยการสื่อสารข้อมูลภายในเครื่องคอมพิวเตอร์จุถูกแบ่งออกเป็นลำดับชั้นเหล่านี้จะทำหน้าที่โดยทั่วๆ ไป 2 ประการ คือ

1. การติดต่อในระดับของเครือข่าย

2.การติดต่อในระดับโปรแกรมด้วยกัน

ISO Reference Model ถูกออกแบบมาให้ประกอบด้วย 7 ลำดับชั้น

แต่ละชั้นของแบบการสื่อสารข้อมูลเรียกว่า Layer ประกอบด้วย Layer ย่อยๆทั้งหมด7 Layerแต่ละชั้นทำหน้าที่รับส่งข้อมูลกับชั้นที่อยู่ติดกับตัวเองเท่านั้นจะไม่ติดต่อกระโดดข้ามไปยังชั้นอื่นๆเช่น Layer 6จะติดต่อกับ Layer5 และ Layer7 เท่านั้นและการส่งข้อมูลจะทำไล่จาก Layer7 ลงมาจนถึง Layer1 ซึ่งเป็นชั้นที่มีการเชื่อมต่อทางกายภาพ จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งไปยังเครื่องผู้รับปลายทางโดยเริ่มจาก Layer1 ข้อมูลก็จะถูกถอดรหัส และส่งขึ้นไปตาม Layer จนถึง Layer7 ก็จะประกอบกลับมาเป็นข้อมูล นำไปส่งให้ application นำไปใช้แสดงผลต่อไป

7 Layer ของ OSI Model สามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม คือ upper layers และ lower layers
Upper layers โดยทั่วไปจะเป็นส่วนที่พัฒนาใน Software Application โดยประกอบด้วย Application Layer, Presentation Layer และ Session Layer
Lower Layer จะเป็นส่วนที่ทำหน้าที่ในการสื่อสารข้อมูลซึ่งอาจจะพัฒนาได้ทั้งแบบเป็น Software และ Hardware

รายละเอียดของแต่ละลำดับชั้น

1.Physical Layer
ชั้น Physical เป็นระดับชั้นล่างสุดของมาตราฐาน OSI และจะเป็นระดับชั้นเดียวที่มีการเชื่อมต่อทางกายดภาพระหว่างคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกันในระบบเครือข่ายในระดับชั้นนี้จะกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น คุณสมบัติทางไฟฟ้า และกลไกต่างๆ ของวัสุที่ใช้เป็นสื่อกลาง ตลอดจนสัญญาณที่ใช้ในการส่งข้อมูล คุณสมบัติที่กำหนดไว้ในชั้นนี้ประกอบด้วยคุณลักษณะทางกายภาพของสาย, อุปกรณ์เชื่อมต่อ (Connector), ระดับความตางศักย์ของไฟฟ้า (Voltage) และอื่นๆ เช่น อธิบายถึงคุณสมบัติของสาย Unshield Twisted Pair (UTP) รวมถึงประเภทของการเชื่อมต่อสายสัญญาน,การเชื่อมต่อลักษณะต่างๆ(Topology) รวมทั้งประเภทของการเชื่อมต่อด้วย โดยขั้นตอนหรือกลไกที่จำเป็นในการส่งสัญญานข้อมูลไปบนสายสัญญานและการรับสัญญานข้อมุูลจากสายสัญญาน

สรุปหน้าที่และบริการของระดับชั้น Physical Layer

1.เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติพื้นฐานของการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ

2.ทำหน้าที่แปลงสัญญาน เช่น (0011001110)

3.การวิ่งของสัญญาน(Transmission Mode) (Full-Duplex, Half-Duplex)

4.ตรวจสอบลักษณะการเดินสายสัญญาน(Topology),(Tree, Bus, Star)

2.Datalink Layer
ชั้น Datalink เป็นชั้นที่อธิบายถึงการส่งข้อมูลไปบนสื่อกลาง ชั้นนี้ยังได้ถูกแบ่งออกเป็นชั้นย่อย (SubLayer) คือ Logical Link Control (LLC) และ Media Access Control (MAC) การแบ่งแยกเช่นนี้จะทำให้ชั้น LLC ชั้นเดียวสามารถจะใช้ชั้น MAC ที่แตกต่างกันออกไปได้หลายชั้น ชั้น MAC นั้นเป็นการดำเนินการเกี่ยวกับแอดเดรสทางกายภาพอย่างที่ใช้ในมาตรฐานอีเทอร์เน็ตและโทเคนริง แอดเดรสทางกายภาพนี้จะถูกฝังมาในการ์ดเครือข่ายโดยบริษัทผู้ผลิตการ์ดนั้น แอดเดรสทางกายภาพนั้นเป็นคนละอย่างกับแอดเดรสทางตรรกะ เช่น IP Address ที่จะถูกใช้งานในชั้น Network เพื่อความชัดเจนครบถ้วนสมบูรณ์ของการใช้ชั้น Data-Link นี้

ตัวอย่าง เช่น คำสั่งในการตรวจสอบข้อผิดพลาดหรือถ้ามีข้อผิดพลาดแล้วต้องส่งข้อมูลใหม่ก็จะมีคำสั่งข้อมูลซ้ำ โดยปกติจะมีบริการ 2 รูปแบบ ได้แก่

2.1 ถ้าหากการตรวจสอบและพบข้อผิดพลาดก็จะแจ้งให้ผู้ส่งทราบ เพื่อทำการส่งใหม่ต่อไป

2.2ถ้าหากมีการตรวจสอบและพบว่าข้อมูลถูกต้องก็จะแจ้งให้ผู้ส่งทราบว่าได้รับข้อมูลถูกต้อง

สรุปหน้าที่และบริการของระดับชั้น Data Link Layer

1.ตรวจสอบที่อยู่ของเครื่องต่างๆตามหลักกายภาพ (Physical Addressing)

2.ควบคุมการเข้าถึงสื่อกลาง(Access Control)

3.ควบคุมข้อผิดพลาดของ Frame ข้อมูล (Error Control)

3.Network Layer

ในระดับนี้มีหน้าที่ในการควบคุมวิธีการส่งผ่านข้อมูลระหว่างเครือข่ายให้ถูกต้องและเป็นไปตามเส้นทางที่กำหนดโดยจะจัดเตรียมคำสั่งการทำงานเกี่ยวกับการหาที่หมายปลายทาง

(Addressing)และควบคุมการไหลของข้อมูลในการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพืวเตอร์กับเครือข่าย

ในปัจจุบันเมื่อมีการใช้เครือข่ายมากขึ้น ขนาดใหญ่ขึ้น ซับซ้อนมากขึ้นและแน่นอนว่าในการสื่อสารจะต้องการเส้นทางการรับส่งขอ้มูลมากกว่า 1 เส้นทาง ดังนั้นในระดับชั้นนี้จึงมีหน้าที่เลือเส้นทางที่ใช้เวลาในการสืื่อสารน้อยที่สุดระยะทางที่สั้นที่สุดด้วย และกั้นหรือกรอง Packet ข้อมูลที่ส่งไปยังที่หมายภายในเครือข่ายย่อยเดียวกันไม่ให้ข้ามไปยังเครือข่ายย่อยอื่นซึ่งจะช่วยละปริมาณข้อมูลที่จะวิ่งบนเครือข่ายได้ส่วนหนึ่ง โปรโตคอลIP,TCP/IPและIPX เป็นโปรโตคอลที่ทำงานอยู่ในระดับชั้นนี้ ข้อมูลที่รับมาจากระดับชั้นที่ 4 จะถูกแบ่งออกเป็นแพ็กเก็ตๆในระดับชั้นที่ 3 นี้ ( Packetคือ ข้อมุลที่ถูกจัดให้อยู่ในรูปที่กำหนดไว้แล้วนั่นเอง)

สรุปหน้าที่และบริการของระดับชั้น Network Layer

1.ตรวจสอบที่อยู่ของเครื่องต่างๆตามหลักตรรกะ(Logical Addressing)

2.ค้นหาเส้นทางที่ดีที่สุด (Routing)

4.Transport Layer
ในชั้นนี้มีบางโปรดตคอลจะให้บริการที่ค่อนข้างคล้ายกับที่มีในชั้น Network โดยมีบริการด้านคุณภาพที่ทำให้เกิดความน่าเชื่อถือ แต่ในบางโปรโตคอลที่ไม่มีการดูแลเรื่องคุณภาพดังกล่าวจะอาศัยการทำงานในชั้น Transport นี้เพื่อเข้ามาช่วยดูแลในเรื่องการควบคุมปริมาณแลรายละเอียดวิะีการรับส่งข้อมูลให้เป็นไปตามกำหนดที่ได้ัตั้งไว้และการจัดการให้การเชื่อมโยงเครือข่ายเป็นไปอย่างราบรื่นคุณภาพแทน เหตุผลที่สนับสนุนการใช้งานชั้นนี้ก็คือ ในบางสถานการณ์ของชั้นในระดับล่างทั้งสาม (คือชั้น Physical, Data-Link และ Network) ดำเนินการโดยผู้ให้บริการโทรคมนาคม การจะเพิ่มความมั่นใจในคุณภาพให้กับผู้ใช้บริการก็ด้วยการใช้ชั้น Transport นี้
"Transmission Control Protocol (TCP) เป็นโปรโตคอลในชั้น Transport ที่มีการใช้งานกันมากที่สุด"

สรุปหน้าที่และบริการของระดับชั้น Trasport Layer

1.ควบคุมการติดต่อกับปลายทาง(Port Number)

2.ทำการแตกข้อมูลและรวมข้อมูล(Segmentation and Assembly)

3.ควบคุมการไหลและข้อผิดพลาของข้อมูล(Flow and Error Control)