บทที่ 7 พื้นฐาน TCP/IP และระบบอินเตอร์เน็ต · บทที่ 7 พื้นฐาน TCP/IP ... หน้าที่

บทที่ 7 พื้นฐาน TCP/IP และระบบอินเตอร์เน็ต

Fundamental of TCP/IP

and Internet System

หนา้ที่ 2

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

บอกหลักการท างานของโปรโตคอล TCP/IP

อธิบายประวัติโดยย่อของอินเตอร์เน็ตได้

เปรียบเทียบล าดับชั้นระหว่าง TCP/IP และ OSI ได้

บอกหน้าที่ของโปรโตคอลชนิดต่างๆได้

บอกหลักการท างานของโปรโตคอลชนิดต่างๆได้

บอกคลาสของไอพีแอดเดรสได้

ออกแบบเครือข่ายและแบ่งซับเน็ตเวิร์คได้


ประวัติเครือข่ายอินเตอร์เน็ต (โดยย่อ)

อินเทอร์เน็ต (Internet) เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ซึ่งเริ่มก่อตั้งโดยโครงการของ ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) ซึ่งเป็นหน่วยงานที่สังกัดกระทรวง กลาโหม ของสหรัฐ (U.S.Department of Defense - DoD) ถูกก่อตั้งเมื่อประมาณปี พ.ศ.2503 อินเทอร์เน็ตในยุคแรกๆ เป็นเพียงการน าคอมพิวเตอร์จ านวนไม่กี่เครื่องมาเชื่อมต่อกัน โดยสายส่งสัญญาณ เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์



โครงการ ARPANET มีวัตถุประสงค์เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างนักวิทยาศาสตร์

เครือข่ายจะยังคงสามารถใช้งานได้ต่อไป ถึงแม้จะถูกโจมตีด้วยนิวเคลียร์ก็ตาม



ในปี พ.ศ.2512 ARPANET ได้เปลี่ยนชื่อเป็น DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) พร้อมเปลี่ยนแปลงนโยบายบางอย่าง เช่น ได้ทดลองการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ต่างเพลตฟอร์มกัน จาก 4 แห่งเข้าหากันเป็นครั้งแรก คือ มหาวิ ทยาลั ยแคลิ ฟอร์ เ นี ยแห่ งนครลอสแอง เ จลลิ ส สถาบันวิจัยสแตนฟอร์ด มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียแห่งนครซานตาบาร์บารา และมหาวิทยาลัยยูทาห์ เครือข่ายทดลองประสบความส าเร็จอย่างมาก ดังนั้น ในปี พ .ศ.2518 จึงได้เปลี่ยนจากเครือข่ายทดลองเป็นเครือข่ายที่ใช้งานจริง



คอมพิวเตอร์ทั้ง 4 เครื่องท าหน้าที่เป็นโฮสต์ให้คอมพิวเตอร์ลูกข่ายที่ เชื่อมโยงเข้ามาสามารถกับเครือข่ายสามารถสื่อสารแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้ ท าให้นักวิทยาศาสตร์สื่อสารกันได้ด้วยอีเมล์และการแลกเปลี่ยนข้อมูลสารสนเทศทางการวิจัยระหว่างกันได้ เครือข่ายทดลองประสบความส าเร็จอย่างมาก ดังนั้น ในปี พ.ศ.2518 จึงได้เปลี่ยนจากเครือข่ายทดลองเป็นเครือข่ายที่ใช้งานจริง



พ.ศ.2526 DARPA ตัดสินใจน า TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)มาใช้กับคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง ท าให้เป็นมาตรฐานของวิธีการติดต่อในระบบเครือข่าย อินเทอร์เน็ต ดังนั้น TCP/IP คือข้อก าหนดที่ท าให้คอมพิวเตอร์ทั่วโลกทุก platform คุยกันรู้เรื่อง และสื่อสารกันได้อย่างถูกต้อง



พ.ศ.2529 ได้มีการก าหนดชื่อโดเมน (Domain Name System) ขึ้ น เพื่ อสร้ า งฐานข้ อมู ล แบบกระจาย (Distribution database) อยู่ในแต่ละเครือข่าย โดยให้ ISP(Internet Service Provider) ช่วยจัดท าฐานข้อมูลของตนเอง จึงไม่จ าเป็นต้องมีฐานข้อมูลแบบรวมศูนย์เหมือนแต่ก่อน เช่น การเรียกเว็บ www.manager.co.th จะไปที่ตรวจสอบว่ามีชื่อนี้ หรือไม่ที่ www.thnic.co.th ซึ่งมีฐานข้อมูลของเว็บทั้งหมด เป็นต้น



พ.ศ.2533 DARPA ได้ให้มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (National Science Foundation - NSF) เข้ามาดูแลแทนร่วมกับอีกหลายหน่วยงาน ในความเป็นจริง ไม่มีใครเป็นเจ้าของ internet และไม่มีใครมีสิทธิขาดแต่เพียงผู้เดียว ในการก าหนดมาตรฐานใหม่ต่าง ๆ ผู้ติดสินว่าสิ่งไหนดี มาตรฐานไหนจะได้รับการยอมรับ คือ ผู้ใช้ที่กระจายอยู่ทั่วทุกมุมโลก ที่ได้ทดลองใช้มาตรฐาน เหล่านั้น และจะใช้ต่อไปหรือไม่เท่านั้น



ส่วนมาตรฐานเดิมที่เป็นพื้นฐานของระบบ เช่น TCP/IP หรือ Domain name ก็จะต้องยึดตามนั้นต่อไป ต่อมาอาร์ปาเนตไม่สามารถที่จะรองรับภาระที่ เป็นหลัก (Backbone) ของระบบได้ อาร์ปาเน็ตจึงได้ยุติลง และเปลี่ยนไปใช้ NSFNET และเครือข่ายอื่นๆ แทนมาจนเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่จนกระทั่งถึงทุกวันนี้โดยเรียกเครือข่ายว่าอินเทอร์เน็ตโดยเครือข่าย ส่วนใหญ่จะอยู่ในอเมริกาและปัจจุบันนี้มีเครือข่ายย่อยมากมายทั่วโลก


เครือข่ายอินเตอร์เน็ตในประเทศไทย

เข้ามาในไทยครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2530 พ.ศ. 2534 เป็นปีที่มีการน าอินเทอร์เน็ตเข้ามาอยู่ในประเทศ

ไทยอย่างสมบูรณ์แบบ โดย จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยได้เช่าสายเป็นสายความเร็วสูงต่อเชื่อมกับเครือข่าย UUNET ของ บริษัทเอกชนที่รัฐเวอร์จิเนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา ต่อมามหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า และมหาวิทยาลัยอัสสัมชัญบริหารธุรกิจ ได้ขอเชื่อมต่อผ่าน จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และเรียกเครือข่ายนี้ว่า"ไทยเน็ต" (THAInet) นับเป็นเกตเวย์ (Gateway) แรกสู่เครือข่ายอินเทอร์เน็ตสากลของประเทศไทย


เครือข่ายอินเตอร์เน็ตในประเทศไทย

ในปี พ.ศ. 2535 ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิ ว เ ต อ ร์ แ ห่ ง ช าติ (NECTEC: National Electronic and Computer Technology Centre) ได้จัดตั้งกลุ่มเครือข่าย ประกอบด้วยมหาวิทยาลัยอีกหลายแห่ง เรียกว่า เครือข่าย "ไทยสาร" ต่อเชื่อมกับเครือข่าย UUNET ด้วยนับเป็นเกตเวย์สู่เครือข่ายอินเทอร์เน็ตแห่งที่สอง (จักรพงษ์ เจือจันทร์.2543)


ความหมายของ TCP/IP

TCP/IP หรือ Transmission Control Protocol/ Internet Protocol คือ ชุดของโปรโตคอล(Protocol Suit) ที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้ส าหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ต โดยมีการแบ่งหน้าที่ความรับผิดชอบออกเป็นชั้น เรียกว่า “Protocol Stack” แม้จะออกแบบมาเพื่อใช้งานบนเครือข่ายระยะไกล แต่ก็ยังสามารถใช้ได้ดีกับเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) ด้วยและยังสามา รถ เ ชื่ อ ม โ ย งกั บ เ ค รื อ ข่ า ยภ ายนอกหรื ออินเตอร์เน็ตได้ด้วย


TCP/IP และอินเตอร์เน็ต

การสื่อสารบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตที่สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้ระยะทางไกลๆนั้นอาจจ าเป็นต้องใช้เทคโนโลยีเฟรมลีเรย์ (Frame Relay)ซึ่งจะท าการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดระหว่างฝั่งส่งและฝั่งรับ มีความเร็วสูงถึง 1.544 Mbps และ 44.376 Mbps มีค่าใช้จ่ายต่ าเมื่อเทียบกับเครือข่ายระดับประเทศอื่นๆ


เครือข่ายอินเตอร์เน็ต


เครือข่ายอินเตอร์เน็ต



สถาปัตยกรรมชุดโปรโตคอล TCP/IP

TCP/IP ถูกพัฒนาขึ้นมาก่อน OSI Model แต่มีหลักการท างานคล้ายคลึงกัน โดย TCP/IP มี 5 ล าดับชั้น คือ

1.ฟิสิคัล (Physical) และดาต้าลิงค์ (Data Link) (Host-to-Host)

2.เน็ตเวิร์ค (Network)

3.ทรานสปอร์ต (Transport)

4.แอปพลิเคชัน (Application)


เปรียบเทยีบ OSI Model กับ TCP/IP


เปรียบเทยีบ OSI Model กับ TCP/IP



Encapsulation




TCP/IP ล าดับชั้น Physical และ Data Link

หน้าที่ในการควบคุมฮาร์ดแวร์และการรับส่งข้อมูลผ่านเครือข่าย TCP/IP จะสนับสนุนมาตรฐานโปรโตคอลทั้งหมดบนระดับดาต้าลิงค์ ทั้ง Ethernet และ Token Ring ดังนั้นเครือข่ายหลายประเภทจึงสามารถสื่อสารกันได้ด้วยโปรโตคอล TCP/IP


TCP/IP ล าดับชั้น Network

หน้าที่ ในการเลือกเส้นทางเพื่อจัดส่งข้อมูลในรูปแบบของแพ็กเก็ต โดยจะมีอัลกอริทึมในการก าหนดเส้นทาง (Routing Algorithm) เพื่อให้ข้อมูลเดินทางไปถึงปลายทาง โปรโตคอลที่รับผิดชอบในชั้นเครือข่ายเรียกว่า IP (Internet Protocol) ก าหนดด้วย IP Address “การท างานของชั้นเครือข่าย (Network) จะท าการตัดสินใจว่าจะส่งแพ็กเก็ตไปยังเส้นทางใด โดยไม่ได้รับประกันว่าแพ็กเก็ตจะถึงปลายทางหรือไม่”


TCP/IP ล าดับชั้น Transport

ท าการจัดเตรียมข้อมูลเพื่อส่งจากต้นทางไปยังปลายทาง หรือรับข้อมูลระหว่างโฮสต์ที่อยู่ห่างไกลกันในลักษณะ End-to-End ซึ่งมีชุดโปรโตคอล 2 ชุดไว้คอยบริการคือ TCP (Transmission Control Protocol) ซึ่งเป็นโปรโตคอลแบบรับประกันการส่งข้อมูล (Connection-Oriented) และ UDP (User Datagram Protocol) ซึ่งเป็นโปรโตคอลแบบที่ไม่มีการรับประกันการส่งข้อมูล (Connectionless)


3 Ways Handchecked


Connection Oriented (Establish)


Connection Oriented (Terminate)



TCP/IP ล าดับชั้น Application

เป็นส่วนของที่ติดต่อกันระหว่างผู้ใช้ (User)กับระบบ ซึ่งจะท าให้ผู้ใช้ (User) สามารถใช้งานโปรแกรม (Software) แอปพลิเคชันต่างๆเพื่อสื่อสารข้อมูลบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ต


TCP/IP Addressing

ชุดโปรโตคอล TCP/IP แบ่ง Address เป็น 3 ระดับ คือ: physical (link) address, logical (IP) address, and port address.


Addresses in TCP/IP


Relationship of layers and addresses in TCP/IP


การส่งข้อมูลในล าดับชั้น Physical และ Data Link

07:01:02:01:2C:4B

A 6-byte (12 hexadecimal digits) physical address.

การส่งข้อมูลภายในใช้หมายเลข MAC ในการอ้างอิง Destination Address และ Source Address


การส่งข้อมูลในล าดับชั้น Network


ตัวอย่างหมายเลข IP Address รุ่นที่ 4

IPv4 ใช้ในการอ้างอิงหมายเลขที่อยู่ของโฮสต์ขนาด 32 บิต

132.24.75.9

An internet address in IPv4 in decimal numbers


การส่งข้อมูลในล าดับชั้น Transport


ตัวอย่างหมายเลขพอร์ต Port Address

IPv4 ใช้ในการอ้างอิงหมายเลขที่อยู่ของโฮสต์ขนาด 32 บิต

132.24.75.9

An internet address in IPv4 in decimal numbers


443

A 16-bit port address represented as one single number.

หมายเลขพอร์ตถูกก าหนดด้วยตัวเลขขนาด 16 บิต เขียนอยู่ในรูปแบบเลขฐาน 10



โปรโตคอลในล าดบัชั้นเน็ตเวิร์ค

ในชั้นเน็ตเวิร์คนอกจากโปรโตคอลหลักคือ IP แล้วยังมีโปรโตคอลที่สนับสนุนอีก 4 โปรโตคอลคือ ARP (Address Resolution Protocol), RARP (Reverse Address Resolution Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol) , IGMP (Internet Group Message Protocol)


โปรโตคอล IP (Internet Protocol)

หน้าที่ของโปรโตคอล IP คือ น าส่งข้อมูลให้ถึงปลายทางได้ด้วยหมายเลข IP (IP Address) ซึ่งเป็นหมายเลขที่ไม่ซ้ ากันที่ใช้ในการระบุต าแหน่งที่อยู่ของเครื่อง


IP Datagram



IP Datagram (ต่อ)

Version หมายเลขเวอร์ชั่นของไอพี ถ้าเป็นเวอร์ชัน 4 ค่าจะเป็น 0100

HLEN (Header Length) บรรจุขนาดของเฮดเดอร์มีขนาด 4 บิต มีหน่วยเป็น 4 เท่าของตัวเลขที่ระบุดังนั้นจึงสามารถระบุได้ขนาดสูงสุดคือ 60 Byte

Service Type ฟิลด์ขนาด 8 บิตใช้ระบุรูปแบบการบริการให้กับฝ่ายส่ง เช่น ระดับทรูพุต ค่าหน่วงเวลา



Total Length ฟิลด์ขนาด 16 บิต (2 ไบต์) ใช้ระบุความยาวทั้งหมด (รวมเฮดเดอร์) ของไอพีดาต้าแกรมซึ่งความยาวสูงสุดเท่า 64 กิโลไบต์

Identification ฟิลด์ขนาด 16 บิต ใช้ส าหรับการท าแฟร็กเมนต์ (Fragmentation) ในการส่งข้อมูลไปยังเครือข่ายที่ต่างชนิดกันจ าเป็นต้องมีการแบ่งข้อมูลเป็นเฟรมให้มีขนาดเท่ากับขนาดเฟรมของเครือข่ายนั้นๆแต่ละแฟร็กเมนต์จะมีการใส่หมายเลขล าดับไว้ที่ฟิลด์นี้



Flags ขนาด 3 บิต ใช้ส าหรับก าหนดดาต้าแกรมว่าสามารถท าแฟร็กเมนต์ได้หรือไม่ และใช้ระบุว่าเป็นแฟร็กเมนต์แรก กลาง หรือ แฟร็กเมนต์สุดท้าย

Fragment Offset ขนาด 13 บิตใช้ส าหรับเป็นตัวชี้ต าแหน่งออฟเซตของข้อมูล


Fragment Offset



Time to Live ขนาด 8 บิต ใช้ส าหรับก าหนดอายุของดาต้าแกรมที่จะวิ่งวนอยู่ในเครือข่ายได้ซึ่งถูกก าหนดค่าเริ่มต้นโดยโฮสต์ฝ่ังส่ง โดยทั่วไปมีค่า 32 หรือ 64 เมื่อดาต้าแกรมเดินทางในเครือข่ายจากเร้าเตอร์ไปยังเร้าเตอร์ เร้าเตอร์แต่ละตัวจะท าการลดค่าของ TTL ลงที่ละหนึ่งเสมอ และหากค่า TTL ถูกลดลง เป็นศูนย์ แล้ วยั ง เดินทางไปไม่ถึ งปลายทางดาต้าแกรมนั้นจะถูกละทิ้งทันที



Protocol ขนาด 8 บิตใช้ระบุว่าจะส่งดาต้าแกรมให้กับโปรโตคอลใดในล าดับชั้นทรานสปอร์ต (Transport Layer) เพื่อก าหนดว่าจะใช้ TCP หรือ UDP

Header Checksum ขนาด 16 บิตใช้ส าหรับตรวจสอบความถูกต้องของเฮดเดอร์

Source Address ขนาด 32 บิต IP Address ต้นทาง Destination Address ขนาด 32 บิต IP Address ปลายทาง



Options เป็นส่วนเพิ่มเติม ในกรณีที่ต้องการให้ก าหนดหน้าที่เพิ่มเติมให้กับ IP Datagram โดยอาจมีหน้าที่เกี่ยวกับการควบคุมเส้นทาง เวลา การจัดการและวงแนวทาง เป็นต้น


การก าหนดหมาย IP Address

MAC Address หรือ Physical Address คือ หมายเลขประจ าโฮสต์ที่บรรจุอยู่ในฮาร์ดแวร์ เช่น การ์ดเครือข่าย ใช้ส าหรับอ้างอิงถึงโหนดนั้นๆบนเครือข่าย

IP Address หรือ Logical Address ใช้ส าหรับอ้างอิงต าแหน่งที่ตั้ งของโฮสต์บนเครือข่ายอินเตอร์เน็ต


การก าหนดหมาย IP Address

ทุกๆโฮสต์รวมถึงอุปกรณ์ในระบบสื่อสารข้อมูล จะต้องมีหมายเลขไอพี เพื่อใช้ในการอ้างอิงในเครือข่ายอินเตอร์เน็ต

หมายเลขไอพีในเครือข่ายอินเตอร์ เน็ตเป็นหมายเลขที่ไม่ซ้ ากัน

ปัจจุบันที่นิยมใช้งานเป็นเวอร์ชั่น 4 (IPv4) แต่ก าลังมีการเปลี่ยนไปใช้เป็นเวอร์ชั่น 6 (IPv6)


หมายเลขไอพี (IPv4)

IP Address ใช้ส าหรับการอ้างอิงโฮสต์ในเครือข่ายอินเตอร์เน็ตนั้น ใช้ตัวเลขขนาด 32 บิต (4 Byte หรือ 4 Octet) ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ ส่วนแรกเป็นหมายเลขของเครือข่าย (Net ID) และส่วนหลังเป็นหมายเลขโฮสต์ (Host ID)


Note:

An IP address is a 32-bit address.

The address space of IPv4 is

232 or 4,294,967,296.

The IP addresses are unique.


IP Address Format


หมายเลขไอพีแตล่ะคลาส

เนื่องจากหมายเลขเครือข่ายที่ลงท้ายด้วย 0 และ 255 ถูกสงวนไว้ส าหรับก าหนดเป็นหมายเลขเครือข่าย เช่น 158.108.0.0 และส าหรับการส่งข้อมูลบรอดคาสต์ (Broadcast) เช่น 158.108.0.255 จึงไม่สามารถก าหนดให้เป็นหมายเลข IP ให้กับโฮสต์ได้ดังนั้นแต่ละเครือข่ายหมายเลขโฮสต์จึงหายไป 2 หมายเลข


คลาส A (ไบต์แรก)

27 26 25 24 23 22 21 20

128 64 32 16 8 4 2 1

0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 1 1 1 1 1 1

ค่าประจ าหลักฐานสิบ

ค่าประจ าแต่ละบิต

DEC.=0

DEC.=127

0.0.0.0 127.255.255.255ถึงNet ID ขนาด 7 บิต จึงก าหนดหมายเลขเครือข่าย (27-2)= 126 Network

Host ID ขนาด 24 บิต จึงก าหนดหมายเลขเครือข่าย (224-2)= 16,777,214 Host

00000000. 00000000. 00000000. 00000000 ถึง 011111111.11111111.11111111.11111111


คลาส B (ไบต์แรก)

27 26 25 24 23 22 21 20

128 64 32 16 8 4 2 1

1 0 0 0 0 0 0 0

1 0 1 1 1 1 1 1



DEC.= 128

DEC.=191

128.0.0.0 191.255.255.255ถึงNet ID ขนาด 14 บิต จึงก าหนดหมายเลขเครือข่าย (214-2)= 16,382 Network

Host ID ขนาด 24 บิต จึงก าหนดหมายเลขเครือข่าย (216-2)= 65,534 Host

10000000. 00000000. 00000000. 00000000 ถึง 101111111.11111111.11111111.11111111


คลาส C (ไบต์แรก)

27 26 25 24 23 22 21 20

128 64 32 16 8 4 2 1

1 1 0 0 0 0 0 0

1 1 0 1 1 1 1 1



DEC.=192

DEC.=223

192.0.0.0 223.255.255.255ถึง

Net ID ขนาด 21 บิต จึงก าหนดหมายเลขเครือข่าย (221-2)= 2,097,150 Network

Host ID ขนาด 8 บิต จึงก าหนดหมายเลขเครือข่าย (28-2)= 254 Host

11000000. 00000000. 00000000. 00000000 ถึง 110111111.11111111.11111111.11111111


คลาส D (ไบต์แรก)

27 26 25 24 23 22 21 20

128 64 32 16 8 4 2 1

1 1 1 0 0 0 0 0

1 1 1 0 1 1 1 1



DEC.=224

DEC.=239

224.0.0.0 239.255.255.255ถึง11100000. 00000000. 00000000. 00000000 ถึง 111011111.11111111.11111111.11111111

For Broadcast Data


คลาส E (ไบต์แรก)

27 26 25 24 23 22 21 20

128 64 32 16 8 4 2 1

1 1 1 1 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1



DEC.=240

DEC.=255

240.0.0.0 255.255.255.255ถึง

11110000. 00000000. 00000000. 00000000 ถึง 111111111.11111111.11111111.11111111

(Reserved for the Future)


การเร้าเส้นทางของแพ็กเก็ต

เร้าเตอร์จะค้นหาเส้นทางให้กับแพ็กเก็ต โดยพิจารณาเฉพาะส่วนของหมายเลขเครือข่ายเท่านั้น กล่าวคือ โฮสต์หรืออุปกรณ์สื่อสารข้อมูลที่มีหมายเลขเครือข่ายชุดเดียวกัน จะหมายถึงโฮสต์หรืออุปกรณ์นั้นๆเชื่อมต่ออยู่ในเครือข่ายเดียวกัน จากนั้นเร้าเตอร์ก็จะส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังเครือข่ายนั้น



การแบ่งเครือข่ายเป็นเครือข่ายย่อย (Sub netting)




การท าซบัเน็ต (Sub Netting)

1st Net ID ส าหรับระบุหมายเลขเครือข่าย

2sd Sub Net ID ส าหรับระบุหมายเลขซับเน็ต

3th Host ID ส าหรับระบุหมายเลขโฮสต์


Subnet Mask

Subnet Mask กระบวนการที่ใช้ส าหรับการแบ่งซับเน็ตคือกระบวนการที่น าหมายเลขไอพีกับหมายเลขซับเน็ตมาสก์มาท าลอจิคอลแอน (Logical AND) หมายเลข Mask จะเป็นหมายเลขที่บ่งบอกว่าเครือข่ายได้มีการแบ่งเป็นเครือข่ายย่อยหรือไม่ ใช้จ านวนบิตกี่บิตในการก าหนดหมายเลขเครือข่าย ใช้บิตต าแหน่งใดในการระบุหมายเลขเครือข่ายย่อย (Subnet)


Subnet Mask

ค่าปกติของหมายเลข Mask นั้นมีการก าหนดไว้แล้วเรียกว่าค่า Default Subnet Mask



การก าหนดหมายเลขซับเน็ต

ซับเน็ตมาสก์ใช้ตัวเลขขนาด 32 บิตเท่ากับหมายเลขไอพีซึ่งสามารถก าหนดหมายเลขซับเน็ตได้โดยการก าหนดให้บิตนั้นเป็นค่า 1 โดยค่าที่เป็น1 จะหมายถึงเป็นต าแหน่งของหมายเลขเครือข่าย ส่วนหมายเลข 0 จะตรงกับหมายเลขโฮสต์ เช่น 255.255.0.0

HostIDNetID11111111.11111111.00000000.00000000


หมายเลขไอพีและหมายเลขซับเน็ต จะท าให้เร้าเตอร์สามารถรับรู้ได้ว่า หมายเลขไอพีนั้นอยู่บนเครือข่ายใดและมีหมายเลขโฮสต์เป็นอะไร เร้าเตอร์จะรู้ ว่ าหมายเลขไอพี อยู่บนเครือข่ายเดียวกันหรือไม่ โดยพิจารณาจากหมายเลขเครือข่าย(Net ID) หรือหมายเลขเครือข่ายย่อย(Subnet ID) โดยน าหมายเลขไอพีกับหมายเลขมาสก์มาท าการแอน (AND) กัน



CIDR Notation (Classless Inter-domain Routing)

CIDR อ่านว่า ไซเดอร์ (Ci-Der)เป็นรูปแบบการอ้างอิงหมายเลขไอพี ด้วยการเพิ่มเครื่องหมาย / (Slash) ตามด้วยจ านวนบิตที่ใช้ก าหนดเป็นหมายเลขเน็ตมาสก์ ส่วนของหมายเลขเครือข่ายเรียกว่า Prefix ส่วนของหมายเลขโฮสต์เรียกว่า Suffix เช่น 129.10.0.0 ซึ่ง 16 บิตแรกเป็น Prefix และ 16 บิตหลังเป็น Suffix ถ้าอ้างอิงตามมาตรฐาน CIDR จะได้ 129.10.0.0/16


CIDR

ตัวอย่าง ISP มีหมายเลข IP คลาส B คือ 128.211.0.0 ไว้บริการให้ลูกค้า 2 ราย ซึ่งต้องการหมายเลขไอพีรายละ 12 โฮสต์ ISP จึงแบ่งซับเน็ตโดยก าหนด Suffix = 4 บิตจะได้จ านวนโฮสต์ เท่ากับ 24-2 = 14 โฮสต์ ซึ่งเพียงพอกับความต้องการของลูกค้าเพราะฉะนั้นจะเหลืออีก 28 บิตที่เป็น Prefix ซึ่งก็คือจ านวนบิตที่ก าหนดเป็นหมายเลขมาสก์


กลุ่มหมายเลขเครือขา่ย 128.211.0.0

1000000000. 11010011.00000000.00000000 Original IP Network

Net ID Subnet ID Host IDClass IP1000000000.11010011.00000000.00010001 1000000000.11010011.00000000.00011110-

1000000000.11010011.00000000.00011111128.211.0.17 – 128.211.0.30 IP Rang

Broadcast IP128.211.0.31

Subnet ที่ 1 128.211.0.16


กลุ่มหมายเลขเครือขา่ย 128.211.0.0

1000000000. 11010011.00000000.00000000 Original IP Network

Net ID Subnet ID Host IDClass IP1000000000.11010011.00000000.00100001 1000000000.11010011.00000000.00101110-

1000000000.11010011.00000000.00101111128.211.0.33 – 128.211.0. 46 IP Rang

Broadcast IP128.211.0.47

Subnet ที่ 2 128.211.0.32


เพราะฉะนั้นเมื่อก าหนดหมายเลขไอพีในรูปแบบของ CIDR จะได้ดังนี้

128.211.0.32/28 (128.211.0.33 ถึง 128.211.0.46)

128.211.0.16/28 (128.211.0.16 ถึง 128.211.0.30)



การหาแอดเดรสซับเน็ต

การหาแอดเดรสซับเน็ต หาได้ด้วยการใช้ลอจิกแอน ในการค านวณหาซับเน็ต

Boundary-Level Masking ปกติการก าหนดซับเน็ตมาตรฐาน จะก าหนดบิตเป็น 1 หรือ 0 จนครบ 8 บิต แล้วจะได้ตัวเลข 255 หรือ 0 ซึ่งเป็นการก าหนดอยู่ในขอบเขตและเรียกวิธีการดังกล่าว Boundary-Level Masking ท าให้ค านวณหาซับเน็ตได้ง่ายมาก


ตัวอย่าง

IP Addr. 45 .23 .21 .8

Mask 255 .255 .0 .0

Subnet Addr. 45 .23 .0 .0

IP Addr. 173 .23 .21 .8

Mask 255 .255 .255 .0

Subnet Addr. 173 .23 .21 .0

and

and


การหาแอดเดรสซับเน็ต

Nonboundary-Level Masking เป็นกรณีที่ไม่ได้ก าหนดหมายเลขซับเน็ตเป็น 255 หรือ 0 ซึ่งถือว่าไม่อยู่ในขอบเขต หรือ Nonboundary-Level Masking ซึ่งวิธีนี้จะใช้ค่าของซับเน็ตมาสก์เป็นตัวก าหนดจ านวนซับเน็ตและจ านวนโฮสต์ขึ้นเองตามความเหมาะสม ดังนั้น ในการหาหมายเลขซับเน็ตจะใช้วิธีการเปรียบเทียบบิตด้วยลอจิก AND โดยน าต าแหน่งของมาสก์ที่มีค่านอกเหนือจาก 0 หรือ 255 ไปเทียบกับหมายเลขไอพี



IP Addr. 45 .123 .21 .8

Mask 255 .192 .0 .0

Subnet Addr. 45 .64 .0 .0

123 = 01111011

192 = 11000000

64 = 01000000

AND



IP Addr. 213 .23 .47 .37

Mask 255 .255 .255 .240

Subnet Addr. 213 .23 .47 .32

37 = 00100101

240 = 11110000

32 = 00100000

AND


ตัวอย่าง ซับเน็ตของคลาส B

255.255.0.0 /16 (11111111.11111111.00000000.00000000)1 เครือข่าย 65534 (216-2)โฮสต์ (ใช้ดีฟอลต์ซับเน็ต)

255.255.192.0 /18 (11111111.11111111.11000000.00000000)2 (22 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 16382 (214-2)โฮสต์

255.255.252.0 /22 (11111111.11111111.11111100.00000000)62 (26 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 1022 (210-2)โฮสต์

255.255.255.0 /24 (11111111.11111111.11111111.00000000)254 (28 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 254(28-2)โฮสต์


ตัวอย่าง ซับเน็ตของคลาส B (ต่อ)

255.255.255.240/28 (11111111.11111111.11111111.11110000)

4096 (212 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 14 (24-2)โฮสต์



จงหาว่าหมายเลขไอพีต่อไปนี้อยู่ในซับเน็ตใด หมายเลขบรอดคาสต์คือหมายเลขใด และหมายเลขไอพีเร่ิมต้นคือหมายเลขใด 150.50.32.78/ 26 วิธีท า หมายเลขซับเน็ต คือ

11111111.11111111.11111111.11000000 หรือ 255.255.255.192ท าการ And หมายเลขไอพีกับหมายเลขซับเน็ต จะได้IP 10010110.00110010.00100000.01001110Subnet Mask 11111111.11111111.11111111.11000000Net ID 10010110.00110010.00100000.01000000

150.50.32.64Broadcast คือ 10010110.00110010.00100000.01111111

150.50.32.127 หมายเลขเร่ิมต้นคือ 10010110.00110010.00100000.01000001 หรือ 150.50.32.65

AND


ตัวอย่าง ซับเน็ตของคลาส C

255.255.255.0 /24 (11111111.11111111.11111111.00000000)

1 เครือข่าย 254 (28-2)โฮสต์ (ใช้ดีฟอลต์ซับเน็ต)

255.255.255.192 /26 (11111111.11111111. 11111111.11000000)

2 (22 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 62 (26-2)โฮสต์

255.255.255.224 /27 (11111111.11111111.11111111.11100000)

6 (23 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 30 (25-2)โฮสต์

255.255.255.240 /28 (11111111.11111111.11111111.11110000)

14 (24 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 14(24-2)โฮสต์


ตัวอย่าง ซับเน็ตของคลาส C (ต่อ)

255.255.255.248/29 (11111111.11111111.11111111.11111000)

30 (25 - 2) ซับเน็ต ๆ ละ 6 (23-2)โฮสต์



จงหาว่าหมายเลขไอพีต่อไปนี้อยู่ในซับเน็ตใด หมายเลขบรอดคาสต์คือหมายเลขใดและหมายเลขไอพีเร่ิมต้นคือเลขใด 220.70.32.178/ 26 วิธีท า หมายเลขซับเน็ต คือ11111111.11111111.11111111.1100000 หรือ 255.255.255.192ท าการ And หมายเลขไอพีกับหมายเลขซับเน็ต จะได้IP 11011100.01000110.00100000.10110010Subnet Mask 11111111.11111111.11111111.11000000Net ID 11011100.01000110.00100000.10000000 หรือ220.70.32.128Broadcastคือ 11011100.01000110.00100000.10111111หรือ 220.70.32.191หมายเลขไอพีเริ่มต้นคือ 220.70.32.129

AND



หมายเลขเครือขา่ยภายใน Private IP Address

คือ หมายเลขไอพีที่ถูกสงวนไว้ใช้งานส าหรับเครือข่ายภายใน โดยไม่ยุ่งเกี่ยวกับเครือข่ายภายนอก หากต้องการเชื่อมต่อกับ Internet ต้องมีกระบวนการท างานที่เรียกว่า NAT (Network Address Translation)

127.x.x.x/8 Loop Back IP Address


ตัวอย่างการแบ่งซับเน็ต

ส านักงานแห่งหนึ่งต้องการติดตั้งระบบเครือข่ายโดยต้องแบ่งแต่ละแผนกเป็นเครือข่ายย่อยเพื่อไม่ให้มีการจราจรข้อมูลคับคั่ง (Traffic) ในส านักงานมี 5 แผนก แต่ละแผนกมีเครื่องคอมพิวเตอร์ไม่เกิน 25 เครื่อง และต้องการใช้หมายเลขในคลาส C ซึ่งมีการท า NAT เพื่อต่อใช้งานอินเตอร์เน็ต


ขั้นตอนการแบ่งซับเน็ต

พิจารณาว่าใช้ IP Class ใด กรณีน้ี Class C

ก าหนดจ านวนบิตที่จะใช้ส าหรับการแบ่งซับเน็ต(Subnet ID) กรณีนี้ ต้องการ 5 subnet ต้องการจ านวนบิต (2m-2 x) 23-2 = 6 ก าหนดจ านวนบิตที่จะใช้ส าหรับก าหนดให้กับโฮสต์ (Host ID)(2n-2 y) 25-2 = 30


ตัวอย่างการแบ่งซับเน็ต

ก าหนดหมายเลขซับเน็ตมาสต์

ก าหนดหมายเลขเครือข่ายหมายเลขโฮสต์และหมายเลขบรอดคาสต์ของแต่ละซับเน็ตจากโจทย์ก าหนดว่ามีการท า NAT ดังนั้นจึงต้องใช้หมายเลข Private IP ในคลาส C คือ 192.168.xxx.yyy

11111111.11111111.11111111.11100000NetID SubnetID HostID


ก าหนดหมายเลขเครือข่าย192.168.10.0 (11000000.10101000.00001010.00000000)

หมายเลขเครือข่าย 192.168.10.0 ถูกจองไว้ส าหรับเป็นหมายเลขเครือข่ายและ 192.168.10.255 ถูกจองไว้ส าหรับเป็นหมายเลขส าหรับบรอดคาสต์ดังนั้นหมายเลขซับเน็ตจึงเริ่มที่

192.168.10.32 (11000000.10101000.00001010.00100000) Subnet Addr.


ก าหนดหมายเลขโฮสต์ในแต่ละซับเน็ตซับเน็ต 192.168.10.32 หมายเลขโฮสต์เร่ิมต้น192.168.10.32 (11000000.10101000.00001010.00100000) Subnet IP Addr.192.168.10.33 (11000000.10101000.00001010.00100001)192.168.10.34 (11000000.10101000.00001010.00100010)192.168.10.35 (11000000.10101000.00001010.00100011)192.168.10.36 (11000000.10101000.00001010.00100100)

192.168.10.62 (11000000.10101000.00001010.00111110) Last IP Addr.192.168.10.63 (11000000.10101000.00001010.00111111) Broadcast Addr.


ก าหนดหมายเลขซับเน็ตและหมายเลขโฮสต์192.168.10.64 (11000000.10101000.00001010.01000000) Subnet ID

192.168.10.65 (11000000.10101000.00001010.01000001) First IP Address

192.168.10.66 (11000000.10101000.00001010.01000010)

192.168.10.67 (11000000.10101000.00001010.01000011)

192.168.10.94 (11000000.10101000.00001010.01011110) Last IP Address

192.168.10.95 (11000000.10101000.00001010.01011111) Broadcast Addr.



192.168.10.97 (11000000.10101000.00001010.01100001) First IP Addr.

192.168.10.98 (11000000.10101000.00001010.01100010)

192.168.10.99 (11000000.10101000.00001010.01100011)

192.168.10.126(11000000.10101000.00001010.01111110)Last IP Addr.

192.168.10.127(11000000.10101000.00001010.01111111)Broadcast Addr.



192.168.10.129 (11000000.10101000.00001010.10000001) First IP Addr.

192.168.10.130 (11000000.10101000.00001010.10000010)

192.168.10.131 (11000000.10101000.00001010.10000011)

192.168.10.158(11000000.10101000.00001010.10011110) Last IP Addr.

192.168.10.159(11000000.10101000.00001010.10011111)Broadcast Addr.



192.168.10.161 (11000000.10101000.00001010.10100001) First IP Addr.

192.168.10.162 (11000000.10101000.00001010.10100010)

192.168.10.163 (11000000.10101000.00001010.10100011)

192.168.10.190(11000000.10101000.00001010.10111110) Last IP Addr.

192.168.10.191(11000000.10101000.00001010.10111111)Broadcast Addr.


สรุปซับเน็ตที่แบ่งได้ทั้งหมด 5 ซับเน็ต

หมายเลขซับเน็ต หมายเลขไอพี หมายเลขบรอดคาสต์

192.168.10.32 192.168.10.33 ถึง 192.168.10.62 192.168.10.63

192.168.10.64 192.168.10.65 ถึง 192.168.10.94 192.168.10.95

192.168.10.96 192.168.10.97 ถึง 192.168.10.126 192.168.10.127

192.168.10.128 192.168.10.129 ถึง 192.168.10.158 192.168.10.159

192.168.10.160 192.168.10.161 ถึง 192.168.10.190 192.168.10.191

ตัวอย่างเมื่อเขียนหมายเลขไอพีให้อยู่ในรูปแบบ CIDR จะได้ 192.168.10.34/27 , 192.168.10.140/27


`

`

` `

`

` `

`

`

192.168.10.32/27

SERVER

`

`

``

`

`

192.168.10.64/27 192.168.10.96/27 192.168.10.128/27 192.168.10.160/27

Internet

NAT System


โปรโตคอลอื่นในล าดับชั้นเน็ตเวิร์ค

โปรโตคอล ARP (Address Resolution Protocol) ท าหน้าที่เปลี่ยนหมายเลข ไอพี เป็น หมายเลขแมค (Convert IP Address to MAC Address )

ARP Request เมื่อต้องการทราบหมายเลขแมคของปลายทาง

ARP Response เมื่อหมายเลข IP ปลายทางตรงก็จะส่ง MAC Address กลับไปให้




โปรโตคอล RARP (Reverse Address Resolution Protocol) ท าหน้าที่เปลี่ยนหมายเลข แมคเป็น หมายเลขไอพี (Convert MAC Address to IP Address )

การท างานตรงกันข้ามกับ ARP ถูกออกแบบมส าหรับคอมพิวเตอร์ที่ไม่มีฮาร์ดดิสก์ในขณะที่เริ่มบูตเข้าระบบ



โปรโตคอล ICMP (Internet Message Control Protocol) เป็นกลไกที่ท าหน้าที่ในการรายงานความผิดปกติของการเชื่อมต่อเครือข่ายของโฮสต์



โปรโตคอล IGMP (Internet Group Message Protocol)

ยูนิคาสต์ (Unicast) เป็นการสื่อสารกันเพียง 1 ต่อ 1

มัลติคาสต์ (Multicast) เป็นการสื่อสารแบบ 1 ต่อ กลุ่ม


โปรโตคอลในล าดบัชั้น Transport

ประกอบด้วย 2 โปรโตคอลหลักคือ TCP (Transmission Control Protocol) และ UDP (User Data Gram) ทั้ง TCP UDP มีการก าหนดหมายเลข Port Address ลักษณะเป็นการน าส่งข้อมูลจากพอร์ตไปยังพอร์ตใช้ Socket ในการติดต่อระหว่างต้นทาง-ปลายทาง

[IP, Protocol, Port]



Well know Port





โปรโตคอล UDP

เป็นโปรโตคอลแบบ Connectionless ซึ่งไม่มีการรับประกันการส่งข้อมูลไปยังปลายทาง


Source Port Address หมายเลขพอร์ตต้นทางDestination Port Address หมายเลขพอร์ตปลายทางTotal Length ระบุความยาวของทั้งหมดของ UDP

Packet หน่วยเป็นไบต์Checksum ส าหรับตรวจสอบความผิดพลาดใช้

CRC-16


โปรโตคอล TCP

TCP หรือ Transmission Control Protocol เป็นโปรโตคอลแบบ Connection Oriented ซึ่งมีความน่าเชื่อถือในการน าส่งข้อมูล



Source Port Address

Destination Port Address

Sequence Number หมายเลขล าดับของเฟรมที่มีการท า Fragment

Acknowledgement Number ขนาด 32 บิต หมายเลขของสัญญาณ Acknowledge


HLEN ขนาด 4 บิต บอกความยาวของเฮดเดอร์ Reserve จองไว้ใช้ในอนาคต Control 6 บิต ส าหรับควบคุมการท างานแต่ละบิตเป็นอิสระต่อกัน URG แสดงให้โฮสต์หยุดอ่านข้อมูลก่อนหน้าชั่วคราวแล้วให้มาอ่านข้อมูลแพ็คเกตที่บิต URG ถูกเซ็ต

ACK ตรวจดูหมายเลข Acknowledge PSH บอกให้โฮสต์ส่งแพ็กเก็ตต่อไปยังชั้นถัดไปทันที


RST Reset การเชื่อมต่อกรณีที่การส่งข้อมูลเกิดข้อผิดพลาดแล้วจึงเชื่อมต่อใหม่

SYN ขอเริ่มการติดต่อ เมื่อเชื่อมต่อได้แล้วจึงเริ่มส่งข้อมูล

FIN ส่งข้อมูลเสร็จสิ้นแล้วจึงข้อปิดการติดต่อ




Window Size ขนาด 16 บิตที่โฮสต์ปลายทางใช้ก าหนดขนาดของหน้าต่าง (Window size) เพื่อเลื่อนหน้าต่าง

Checksum 16 บิต ตรวจจับข้อผิดพลาด

Urgent Pointer ใช้ร่วมกับบิต URG เพื่อชี้ไปยังต าแหน่งสุดท้ายของข้อมูลที่ต้องการส่งเร่งด่วน

Option and Padding เพิ่มเติมกรณีที่ข้อมูลมีความยาวไม่เพียงพอ


โปรโตคอลในล าดบัชั้น Application

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ใช้ส าหรับ Assign หมายเลขไอพีให้กับโฮสต์โดยอัตโนมัติ

DNS (Domain Name System) แปลงชื่อเครื่องเป็น

หมายเลขไอพี เช่น www.hotmail.com เป็น 211.206.123.219, www.chula.ac.th เป็น 161.200.192.27




TELNET (Telecommunication Network) โปรโตคอลส าหรับการล็อกอินเข้าระบบจากระยะไกล (Remote Login)

FTP (File Transfer Protocol) โอนย้ายไฟล์ข้อมูล SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) บริการส่งเมล์ (Mail Agent) อีเมล์บนระบบอินเตอร์เน็ต

POP (Post Office Protocol) โปรโตคอลส าหรับอ่านอีเมล์



SNMP (Simple Network Management Protocol) โปรโตคอลส าหรับจัดการและตรวจสอบระบบเครือข่าย



HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) โปรโตคอลส าหรับการสื่อสารของเว็ปบราวเซอร์และเว็ปเซิร์ฟเวอร์



URL Uniform Resource Locator รูปแบบการเรียกที่อยู่ของโฮสต์


ท าแบบทดสอบ

ส่งภายในเวลา 40 นาที


หัวข้อที่จะออกข้อสอบอย่างคร่าวๆ ปลายภาค

- การควบคุมการไหลและการควบคุมความผิดพลาด- รูปแบบการเชื่อมต่อและส่วนประกอบเครือข่าย- TCP/IP เปรียบเทียบกับ OSI- Network Topology เปรียบเทียบข้อดี-ข้อเสีย มาตรฐาน 802.xx , CSMA/CD, CSMA/CA, หมายเลขฟิสิคัลแอดเดรส, หมายเลขลอจิคัลแอดเดรส


หัวข้อที่จะออกข้อสอบอย่างคร่าวๆ ปลายภาค

การแบ่งซับเน็ต

การค านวณหมายเลขไอพี

โปรโตคอลที่อยู่บนชั้น เน็ตเวิร์ค ชั้น ทรานสปอร์ต

ชั้นแอปพลิเคชั่น

ข้อสอบประมาณ 60-70 ข้อ + ข้อเขียน 1 ข้อ ออกแบบเครือข่ายแบ่งซับเน็ต


Question / Answer

Documents

บทที่ 7 พื้นฐาน TCP/IP และระบบอินเตอร์เน็ต · บทที่ 7 พื้นฐาน TCP/IP ... หน้าที่