Network Models
แบบจำลองเครือข่าย
แบบจำลองเครือข่ายช่วยแยกหน้าที่ของแต่ละขั้น ใช้ตามรอยข้อมูล ไม่ต้องคิดว่าทุกระบบแบ่งเหมือนภาพทุกจุด
หัวข้อในบทนี้
ศัพท์ในบทนี้ · กดคำที่ขีดเส้นใต้ในเนื้อหาเพื่อดูความหมายได้ด้วย
- IP
- ที่อยู่และโปรโตคอลส่ง packet ระหว่างเครือข่าย รุ่น IPv4 และ IPv6 มีรูปแบบต่างกัน
- MAC
- ที่อยู่ชั้นลิงก์ เช่น Ethernet ใช้ระบุผู้ส่งและผู้รับใน frame
- TCP
- โปรโตคอลขนส่ง byte stream แบบมี connection ตรวจลำดับและส่งซ้ำตามกลไก
- HTTP
- กฎคำขอกับคำตอบที่ใช้ในการสื่อสารเว็บ
- NAT
- การแปลงที่อยู่หรือพอร์ตใน packet ตามกฎ
- FCS
- field ท้าย frame สำหรับตรวจความเสียหายตาม CRC
- TTL
- ค่าใน IPv4 ลดเมื่อผ่าน router เพื่อจำกัดอายุการเดินทางของ packet
OSI จากฐานสัญญาณ
ไปถึงงานของแอป
เริ่มจากสิ่งที่จับต้องได้ก่อน: สื่อส่งสัญญาณ → การส่งในลิงก์ → การหาเส้นทาง → การส่งถึงโปรแกรม แล้วค่อยเข้าใจหน้าที่ระดับแอป OSI แบ่งภาพนี้เป็น 7 ชั้น เพื่อใช้ถามว่าการสื่อสารติดอยู่ตรงไหน
ฐาน: สัญญาณและสื่อจริง
L1 · Physicalกายภาพ
เปลี่ยนบิตเป็นสัญญาณและส่งผ่านสื่อ เช่นไฟฟ้าบนทองแดง แสงบนใยแก้ว หรือคลื่นวิทยุ ต้องมีจังหวะและคุณภาพสัญญาณที่ผู้รับอ่านได้
- สิ่งที่ใช้มองหน้าที่
- สาย ใยแก้ว วิทยุ และการส่งสัญญาณ
- หน่วยข้อมูลในตัวอย่าง
- Bits / signals (บิตและสัญญาณ)
เสียบสายแล้ว link ไม่ขึ้น ให้ดูสาย หัวต่อ พอร์ต ไฟเลี้ยง และสถานะลิงก์ก่อน การต่อสายติดยังไม่พิสูจน์ว่าได้ IP หรือเปิดเว็บได้
ฝั่งส่ง: งานแอปจาก L7 ลงไป L1 จนออกเป็นสัญญาณ ส่วน header หรือ trailer เพิ่มตามโปรโตคอลที่ใช้ ไม่ใช่ทุกชั้น OSI ต้องมีส่วนห่อแยกเสมอ
พีระมิดแสดงชั้นหน้าที่ ความกว้างไม่ได้แทนขนาดข้อมูล หน่วย frame / packet / segment ในที่นี้เป็นตัวอย่าง TCP/IP บน Ethernet ระบบจริงอาจรวมหลายหน้าที่เข้าด้วยกัน
แต่ละชั้นใช้บริการของชั้นด้านล่าง การที่ชั้นหนึ่งทำงานไม่ได้รับรองว่าชั้นถัดไปทำงาน เช่นไฟ link ติดแต่ไม่ได้ IP หรือเชื่อม TCP ได้แต่เว็บตอบผิด แบบจำลองช่วยจัดคำถาม ส่วนสาเหตุยังต้องยืนยันด้วยผลตรวจจริง
- Application data
ข้อความของงาน เช่น HTTP request ยังไม่บอกว่าจะส่งผ่านลิงก์ไหน
- TCP segment
TCP header + ข้อมูลแอป มีพอร์ตและข้อมูลลำดับให้ฝั่งรับจัดข้อมูล
- IP packet
IP header + TCP segment มีที่อยู่ต้นทางและปลายทางสำหรับ routing
- Ethernet frame
ส่วนหัว Ethernet + IP packet + FCS ใช้ MAC ของช่วงลิงก์นี้
- Physical signal
เข้ารหัสบิตเป็นสัญญาณที่สื่อและอุปกรณ์อ่านได้
ภาพนี้ไม่มี NAT, proxy หรือ tunnel: MAC เปลี่ยนตามลิงก์ TTL ลด ส่วน IP endpoints และ TCP ports คงเดิมตามสมมติฐาน ภาพแถบแสดงขอบเขตข้อมูล ไม่ได้วาดตาม byte count ของ frame จริง
Router อ่าน เพื่อเลือก next hop แล้วใช้ส่วนห่อลิงก์ของช่วงถัดไป ที่อยู่ จึงเปลี่ยนตามช่วง IP ต้นทางและปลายทางอาจคงเดิมถ้าไม่มีการแปลที่อยู่ แต่ หรือ hop limit ลดลงตาม routing ตอนรับปลายทางจึงอ่านส่วนกำกับแล้วส่ง payload ขึ้นไปให้แอป ไม่ใช่เอาเลขชั้นแทนผลตรวจ
ชั้นของโอเอสไอOSI Layers · 05.3.1
OSI แบ่งหน้าที่เป็น 7 ชั้นเพื่ออธิบายและวิเคราะห์ปัญหาการสื่อสาร
OSI แบ่งเป็น physical data link network transport session presentation application เพื่อมองหน้าที่ การใช้งานจริงไม่ได้มีโปรโตคอลแยกครบทุกช่องตามรูปเดียว แต่ใช้แบบจำลองแยกปัญหาได้
- L1 · Physical (กายภาพ)
เปลี่ยนบิตเป็นสัญญาณและส่งผ่านสื่อ เช่นไฟฟ้าบนทองแดง แสงบนใยแก้ว หรือคลื่นวิทยุ ต้องมีจังหวะและคุณภาพสัญญาณที่ผู้รับอ่านได้
- L2 · Data Link (ลิงก์ข้อมูล)
จัดข้อมูลเป็น frame เพื่อส่งในลิงก์หรือเครือข่ายท้องถิ่น ใน Ethernet มี MAC ของผู้ส่งและผู้รับ พร้อม FCS ตรวจความเสียหาย Switch ใช้ข้อมูลที่อยู่เพื่อส่งต่อภายในขอบเขตที่เกี่ยวข้อง
- L3 · Network (เครือข่าย)
ใช้ที่อยู่เชิงตรรกะและการเลือกเส้นทางเพื่อส่ง packet ข้ามเครือข่าย ในชุด TCP/IP ใช้ IP และ router เลือก next hop จาก route ไม่ต้องรู้รูปแบบสายทุกช่วงเหมือนกัน
- L4 · Transport (ขนส่งข้อมูล)
จัดการการสื่อสารระหว่างจุดรับส่งของโปรแกรม ใน TCP/IP ใช้พอร์ตแยกบริการ TCP มีลำดับ การยืนยันรับและส่งซ้ำ ส่วน UDP ไม่สร้างความรับรองแบบ TCP ให้เอง
- L5 · Session (ประสานการสนทนา)
ในแบบจำลอง OSI เป็นหน้าที่ประสานบทสนทนา เช่นการควบคุมการโต้ตอบและจุดซิงโครไนซ์ตามบริการที่ใช้ ไม่ใช่เพียงหมายถึง cookie ที่เว็บเก็บ
- L6 · Presentation (รูปแบบและการแทนข้อมูล)
ทำให้สองฝั่งตีความ representation ของข้อมูลสอดคล้องกัน เช่นรูปแบบอักขระ โครงสร้าง การแปลงหรือบีบอัด และการปกป้องข้อมูลตามการออกแบบของระบบ
- L7 · Application (บริการเครือข่ายให้แอป)
กำหนดความหมายและกฎของงานที่โปรแกรมขอผ่านเครือข่าย เช่นคำขอเว็บ การค้นชื่อ และการส่งอีเมล เป็นบริการสื่อสารให้โปรแกรม ไม่ใช่ทุกอย่างที่อยู่ใน browser เป็น layer นี้ทั้งหมด
เว็บใช้ไม่ได้แม้ไฟ link ติดให้ตรวจที่อยู่ ชื่อ การขนส่ง และแอปต่อ ไม่ใช้เลขชั้นแทนผลตรวจ เพราะแต่ละส่วนผ่านได้โดยส่วนถัดไปยังผิด
ที่มาของหัวข้อนี้ · 2 รายการ
คำอธิบายและภาพในหน้านี้เรียบเรียงใหม่ ชื่อบทต้นทางด้านล่างใช้ตรวจที่มา ไม่ได้แทนเนื้อหาที่คุณต้องไปอ่านเพิ่มเพื่อเข้าใจหน้านี้ และไม่ยืนยันว่าทุกประโยคมีอยู่ในคอร์ส
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingReading: Learn About the OSI Networking ModelIT2.M1.R3
- Connect and Protect: Networks and Network Security · Module 1: Network architectureReading: The OSI modelCY3.M1.R6
เอกสารหลักที่ใช้ตรวจแนวคิดเพิ่มเติม
มุมมองทีซีพีไอพีสี่และห้าชั้นTCP/IP Four- and Five-Layer Views · 05.3.2
มุมมอง TCP/IP สี่หรือห้าชั้นรวมหน้าที่บางส่วนต่างกัน แต่ยังตามการเดินทางของข้อมูลได้
มุมมอง / สี่ชั้นรวม network access ส่วนแบบห้าชั้นแยก physical กับ data link ออก ทั้งสองจัดหน้าที่ของระบบเดียวกันด้วยขอบเขตต่าง ไม่ใช่โปรโตคอลคนละชุด
| OSI | TCP/IP · 5 ชั้น | TCP/IP · 4 ชั้น |
|---|---|---|
| L7 Application L6 Presentation L5 Session | Application รวมงานระดับแอป | Application |
| L4 Transport | Transport | Transport |
| L3 Network | Network / Internet | Internet |
| L2 Data Link | Data Link | Link / Network Access รวมงานลิงก์และสื่อ |
| L1 Physical | Physical |
นี่เป็นการเทียบหน้าที่โดยประมาณ ไม่ใช่ข้อบังคับว่าโปรโตคอลต้องอยู่ช่องเดียวทุกระบบ แบบ 5 ชั้นที่ใช้ในบทเรียน Google แยก Physical กับ Data Link ส่วนแบบ 4 ชั้นรวมสองส่วนนี้ ชื่อต่างกันได้ แต่ต้องอ่านว่ากำลังอธิบายหน้าที่ใด
เมื่อคู่มือหนึ่งเรียก Ethernet ว่า network access และอีกแผนผังเรียก data link ต้องอ่านหน้าที่ที่อ้าง ไม่สรุปจากเลขชั้นว่าขัดกันทันที
ที่มาของหัวข้อนี้ · 2 รายการ
คำอธิบายและภาพในหน้านี้เรียบเรียงใหม่ ชื่อบทต้นทางด้านล่างใช้ตรวจที่มา ไม่ได้แทนเนื้อหาที่คุณต้องไปอ่านเพิ่มเพื่อเข้าใจหน้านี้ และไม่ยืนยันว่าทุกประโยคมีอยู่ในคอร์ส
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: The TCP/IP Five-Layer Network ModelIT2.M1.V2
- Connect and Protect: Networks and Network Security · Module 1: Network architectureVideo: The four layers of the TCP/IP modelCY3.M1.V11
เอกสารหลักที่ใช้ตรวจแนวคิดเพิ่มเติม
การห่อหุ้มข้อมูลEncapsulation · 05.3.3
Encapsulation เพิ่มข้อมูลควบคุมของแต่ละชั้น เช่น segment อยู่ใน packet และ packet อยู่ใน frame
Encapsulation เพิ่ม header ของแต่ละชั้นห่อข้อมูลที่ได้รับจากชั้นบน ในตัวอย่าง / บน Ethernet ข้อมูลแอปอยู่ใน TCP segment ซึ่งอยู่ใน IP packet และอยู่ใน frame ตอนรับจะอ่านส่วนห่อตามหน้าที่
เนื้อหาของงาน
ข้อมูลขนส่งและที่อยู่เครือข่าย
ส่วนส่งต่อบนลิงก์ปัจจุบัน
Router ใช้ หาเส้นทางแล้วสร้างส่วนห่อลิงก์ถัดไป จึงเปลี่ยนไปตามช่วง โดย IP ปลายทางอาจคงเดิมถ้าไม่มี หรือกลไกอื่นมาเปลี่ยน
ที่มาของหัวข้อนี้ · 1 รายการ
คำอธิบายและภาพในหน้านี้เรียบเรียงใหม่ ชื่อบทต้นทางด้านล่างใช้ตรวจที่มา ไม่ได้แทนเนื้อหาที่คุณต้องไปอ่านเพิ่มเพื่อเข้าใจหน้านี้ และไม่ยืนยันว่าทุกประโยคมีอยู่ในคอร์ส
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 2: The Network LayerVideo: IPv4 Datagram and EncapsulationIT2.M2.V4
นำศัพท์มาเชื่อมกับงาน
แอปส่งข้อความ TCP จัดการการส่ง IP ระบุที่อยู่ และ Ethernet ส่งในลิงก์ใกล้ตัว
สิ่งที่บทนี้เชื่อมไว้
แบบจำลองเครือข่ายช่วยแยกหน้าที่ของแต่ละขั้น ใช้ตามรอยข้อมูล ไม่ต้องคิดว่าทุกระบบแบ่งเหมือนภาพทุกจุด
ใช้ภาพกับตัวอย่างด้านบนเชื่อมหน้าที่ของแต่ละส่วน แล้วตรวจความเข้าใจด้วยการอธิบายเหตุผลของผลที่เห็น ก่อนเปิดบทถัดไป
บทเรียนที่เกี่ยวข้องและที่มาของบทอ่าน
transcript ที่เคยใช้ตรวจแนวคิดพื้นฐานและตัวอย่างบางส่วน: T0392 · 2.The Bits and Bytes of Computer Networking · T0413 · 2.The Bits and Bytes of Computer Networking คำอธิบายเป็นการเขียนใหม่ ไม่ใช่การแปลครบทุกประโยค ภาพและตัวอย่างเป็นการเรียบเรียงเพื่อเชื่อมความเข้าใจ
คำอธิบายหน้านี้เขียนใหม่ตามหัวข้อใน Atlas รายการด้านล่างเป็นชื่อ Video/Reading ที่เคยจับคู่ไว้ แสดงไว้ให้ตรวจที่มาของชื่อหัวข้อ และไม่รับรองว่าคอร์สสอนทุกส่วนของคำอธิบายนี้