เมือคอมพิวเตอร์ของเรามีการรับส่งข้อมูลกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ การเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หลายๆเครื่องเข้าด้วยกันเป็นระบบเครือข่ายก็เกิดขึ้น อย่างไรก็ตามการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์คนละระบบหรือคนละยี่ห้อเป็นสิ่งที่ทำได้ยากในยุคแรกๆของการสื่อสารข้อมูล เนื่องจากขาดมาตรฐานส่วนกลางที่จำเป็นต้องใช้ในการรับส่งข้อมูล ส่วนมากแต่ละยี่ห้าก็จะมีมาตรฐานของตนเองซุ่งเข้ากันไม่ได้กับยี่ห้ออื่น ทำให้ผู้ใช้ต้องผูกติดอยู่กับผู้ลิตแต่ละยี่ห้อ และเป็นขีดจำกัดในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์คนละชนิดไม่ให้รับส่งข้อมูลกันได้ ระบบคอมพิวเตอร์ในยุคนั้นจึงเป็น "ระบบปิด (Close System)" นั่นเอง
ปัญหานี้ทำให้หน่วยงานกำหนดมาตรฐานสากล คือ International Standards Organization หรือ ISO จัดการกำหนดโครงสร้างทั้งหมดที่จำเป็นต้องใช้ในการสื่อสารข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ระบบหนึ่งไปยังคอมพิวเตอร์อีกระบบหนึ่งขั้น จุดมุ่งหมายก็เพื่อเปิดช่องทางให้ข้อมูลที่เก็บอยู่ในระบบคอมพิวเตอร์หนึ่งๆ รับส่งไปยังคอมพิวเตอร์ที่เป็นระบบเดียวกันหรือต่างระบบได้อย่างอิสระ โดยไม่ขึ้นกับผู้ผลิตอย่างที่เป็นอยู่ในอดีตซึ่งเป็นการทำงานแบบที่เรียกว่า "ระบบเปิด (Open System)" เราเรียกโครงสร้างของมาตรฐานการรับส่งข้อมูลนี้ว่า Open System Interconnection หรือ OSI ซึ่งจัดทำขึ้นราวกลางปี ค.ศ.1970 และใช้อ้างอิงกันมาจนถึงปัจจุบัน
OSI กำหนดให้การสื่อสารข้อมูลจากระบบคอมพิวเตอร์หนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่งแบ่งออกเป็น 7 ขั้นตอนย่อยๆ ซึ่งคอมพิวเตอร์ทั้งสองระบบจะมีขั้นตอนทั้ง 7 นี้เหมือนกันทั้งสองฝั่ง เราเรียกการสื่อสารข้อมูลนี้ว่า OSI 7-Layer Reference Model ดังแสดงในรูปด้านล่าง โดยมีโครงสร้างสื่อสารข้อมูลที่กำหนดขึ้นมามีคุณสมบัติดังนี้ คือ
แต่ละขั้นตอนของการสื่อสารข้อมูลเราเรียกว่า Layer หรือ "ชั้น" ในการสื่อสารข้อมูล จะประกอบไปด้วยชั้นย่อยๆ 7 ชั้น ในแต่ละชั้นหรือแต่ละ Layer จะเสมือนเชื่อมต่อยู่กับชั้นที่เทียบเท่ากันของคอมพิวเตอร์อีกด้านหนึ่ง ส่วนการเชื่อมต่อกันจริงๆ จะมีเพียงชั้นที่ 1 หรือ Layer 1 ซึ่งเป็นชั้นล่างสุดเท่านั้นที่มีการรับส่งข้อมูลเกิดขึ้นผ่านสายส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์สองระบบ ส่วนชั้นอื่นๆจะไม่ได้เชื่อมต่อกันจริง เพียงแต่ทำงาานเสมือนกับว่ามีการติดต่อสื่อสารข้อมูลกับกลไกในชั้นเดียวกันของคอมพิวเตอร์อีกด้านหนึ่งเท่านั้น
คุณสมบัติข้อที่สองของ OSI 7-Layer Model ก็คือ แต่ละชั้นที่ทำหน้าที่รับส่งข้อมูลจะมีการติดต่อรับส่งข้อมูลกับชั้นที่ติดกับตัวเองเท่านั้น จะติดต่อรับส่งข้อมูลข้ามกระโดดไปชั้นอื่นๆในคอมพิวเตอร์ของตัวเองไม่ได้ เช่น คอมพิวเตอร์ด้านที่ส่งข้อมูลออกไปให้ผู้รับ ชั้นที่ 7 ซึ่งอยู่บนสุดของด้านส่งข้อมูล จะมีการเชื่อมต่อเข้ากับชั้นที่ 6 เท่านั้น ซึ่งชั้นที่ 6 นี้ก็จะมีการเชื่อมต่อรับส่งข้อมูลกับชั้นที่ 7 และชั้นที่ 5 ของคอมพิวเตอร์ด้านส่งข้อมูลเท่านั้น ส่วนชั้นที่ 7 จะกระโดดไปทำการรับส่งข้อมูลกับชั้นที่ 4 หรือ 5 ไม่ได้ การส่งข้อมูลจะไล่ลำดับชั้นลงมาจนถึงชั้นที่ 1 ซึ่งเป็นชั้นเดียวที่เชื่อมต่อจริงเข้ากับคอมพิวเตอร์ด้านรับข้อมูลผ่านสายส่งข้อมูล และจะทำการรับข้อมูลจากชั้นที่ 1 ไล่ขึ้นไปจนถึงชั้นที่ 7 ตามลำดับ ลำดับชั้นของการส่งข้อมูลชั้นที่ 7 จะเสมือนเชื่อมต่อเข้ากับลำดับชั้นการรับข้อมูลในชั้นที่ 7 ของคอมพิวเตอร์อีกด้านหนึ่ง ดังแสดงในรูปด้านล่างนี้
ผู้ใช้ หรือ User จะติดต่อรับส่งข้อมูลผ่านทางชั้นที่ 7 ซึ่งอยู่ด้านบนสุดของ OSI 7-Layer Model เท่านั้น ในทางทฤษฎีแล้วแต่ละชั้นของการรับส่งข้อมูลจะมีฟังก์ชันการทำงานที่แน่นอน และแยกเด็ดขาดออกจากกัน สามรถที่จะนำแต่ละชั้นของแต่ละบริษัทมาเชื่อต่อกันได้อย่างไม่มีขีดจำกัด แต่ในทางปฏิบัตินั้น OSI 7-Layer Model จะแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ กลุ่มแรกได้ก่ 4 ชั้นด้านบน คือชั้นที่ 7, 6, 5 และ 4 ทำหน้าที่เชื่อมต่อรับส่งข้อมูลระหว่างผู้ใช้กับซอฟต์แวร์โปรแกรมประยุกต์ ให้รับส่งข้อมูลกับฮาร์ดแวร์ที่อยู่ชั้นล่างได้ถูกต้อง เรียกว่า Application-oriented layers ซึ่งจะเกียวข้องกับซอฟต์แวร์เป็นหลัก โดย 4 ชั้นด้านบนนี้มักจะเป็นซอฟต์แวร์ของบริษัทใดบริษัทหนึ่งรวมอยู่อย่างเบ็ดเสร็จในโปรแกรมเดียว จะแยกออกจากกันเป็นชั้นๆ เพื่อใช้โปรแกรมของบริษัทอื่นได้ลำบาก หรือในบางกรณีก็อาจทำไม่ได้เลย
กลุ่มที่สองจะเป็นชั้นล่าง ได้แก่ชั้นที่ 3, 2 และ 1 ทำหน้าที่เกี่ยวกับการรับส่งข้อมูลผ่านสายส่ง และควบคุมการรับส่งข้อมูล ตรวจสอบความผิดพลาด รวมทั้งเลือกเส้นทางที่ใช้ในการรับส่งข้อมูล ซึ่งจะเกียวข้องกับฮาร์ดแวร์เป็นหลักเรียกว่า Network dependent layer ดังแสดงในรูปด้านล่าง
ซึ่งในส่วนของ 3 ชั้นล่างสุด หรือชั้นที่ 1, 2 ,3 นั้นเนื่องจากเกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์และโปรแกรมควบคุมฮาร์ดแวร์เป็นหลัก ทำให้สามารถแยกแต่ละชั้นออกจากกันได้ง่าย และใช้ผลิตภัณฑ์ของต่างบริษัทกันในแต่ลชั้นได้อย่างไม่มีปัญหา
OSI 7-Layer Model ที่แบ่งการรับส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์สองระบบออกเป็น 7 ชั้นนั้น แต่ละชั้นมีชื่อเรียกและหน้าที่การทำงานดังนี้ คือ
ชั้นที่ 7 Application Layer
เป็นชั้นที่อยู่บนสุดของขบวนการรับส่งข้อมูล ทำหน้าที่เชื่อมต่อกับผู้ใช้เข้ากับระบบคอมพิวเตอร์ โดยรับคำสั่งต่างๆจากผู้ใช้ให้ระบบคอมพิวเตอร์แปลความหมาย และทำงานตามคำสั่งที่ได้รับในรัดับโปแกรมประยุกต์ เช่น แปลความหมายของการกดปุ่มบนเมาส์ให้เป็นคำสั่งในการก็อปปี้ไฟล์ หรือดึงข้อมูลมาแสดงผลบนจอภาพ เป็นต้น ซึ่งการแปลคำสั่งจากผู้ใช้ส่งให้กับคอมพิวเตอร์รับไปทำงานนี้ จะต้องแปลออกมาตามกฎ (Syntax) ที่ใช้ในระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์นั้นๆ ตัวอย่างเช่น ถ้ามีการก๊อปปี้ไฟล์เกิดขึ้นในระบบ คำสั่งที่ใช้จะต้องสร้างไฟล์ได้ถูกต้อง มีชื่อไฟล์ยาวไม่เกินจำนวนที่ระบบปฏิบัติการใช้อยู่และชื่อไฟล์ต้องประกอบด้วยตัวอักษรตามที่กำหนด ไม่มีตัวอักษรต้องหามามาตั้งเป็นชื่อไฟล์ เป็นต้น สิ่งต่างๆเหล่านี้จะเกิดขึ้นในชั้นที่ 7 ของการสื่อสารข้อมูล รวมทั้งฟังก์ชันในการเชื่อมต่อรับส่งข้อมูลระหว่างชั้นที่ 7 กับ 6 ด้วย
ชั้นที่ 6 Presentation Layer
เป็นชั้นที่ทำหน้าที่ตกลงกับคอมพิวเตอร์อีกด้านหนึ่งว่า การรับส่งข้อมูลในระดับโปรแกรมประยุกต์จะมีขั้นตอนและข้อบังคับอย่างไร ข้อมูลที่ทำการรับส่งกันในชั้นที่ 6 นี้จะอยู่ในรูปแบบของข้อมูลชั้นสูง ซึ่งอยู่ในรูปแบบของคำสั่งที่มีกฏ(Syntax) บังคับอย่างแน่นอน เช่น ในการก็อปปี้ไฟล์ก็จะมีขั้นตอนย่อยประกอบกัน คือสร้างไฟล์ที่กำหนดขึ้นมาเสียก่อน จากนั้นจึงเปิดไฟล์ แล้วทำการรับข้อมูลจากปลายทางมาเก็บลงในไฟล์ที่สร้างขึ้นใหม่นี้โดยเนื้อหาของข้อมูลที่ทำการรับส่งระหว่างกัน ก็คือคำสั่งของขั้นตอนย่อยๆข้างต้นนั่นเอง คำสั่งเหล่านี้จะต้องหมายถึงว่าจะให้ทำอะไรบ้างและถูกต้องตามกฏด้วย นอกจากนี้ในชั้นที่ 6 ยังทำหน้าที่แปลความหมายของคำสั่งที่ได้รับจากชั้นที่ 7 ให้เป็นคำสั่งระดับปฏิบัติการส่งให้ชั้นที่ 5 ต่อไปอีกด้วย
ชั้นที่ 5 Session Layer
ทำหน้าที่ควบคุม "จังหวะ" ในการรับส่งข้อมูลของคอมพิวเตอร์ทั้งสองด้านที่รับส่งแลกเปลี่ยนข้อมูลกันให้มีความสอดคล้องกัน (Synchronization) และกำหนดวิธีที่ใช้รับส่งข้อมูล เช่น อาจจะเป็นในลักษณะสลับกันส่ง (Half Duplex) หรือรับส่งข้อมูลพร้อมกันทั้งสองด้าน (Full Duplex) ซึ่งในชั้นที่ 5 นี้จะเป็นชั้นที่ไช้ควบคุมการรับส่งข้อมูลในลักษณะดังกล่าว ข้อมูลที่รับส่งกันในชั้นที่ 5 จะอยู่ในรูปของ Dialog หรือประโยคของข้อมูลที่สนทนาโต้ตอบกันระหว่างด้านรับและด้านที่ส่งข้อมูล ไม่ได้มองคำสั่งอย่างในชั้นที่ 6 เช่น เมื่อผู้รับได้รับข้อมูลส่วนแรกจากผู้ส่ง ก็จะโต้ตอบกลับไปให้ผู้ส่งรู้ว่าได้รับข้อมูลส่วนแรกเรียบร้อยแล้ว และพร้อมที่จะรับข้อมูลส่วนที่สองต่อไป คล้ายกับการสนทนาโต้ตอบกันระหว่างผู้รับและผู้ส่งนั่นเอง
ชั้นที่ 4 Transport Layer
ทำหน้าที่เชื่อมต่อการรับส่งข้อมูลระดับสูงของชั้นที่ 5 (ซึ่งมองข้อมูลอยู่ในรูปที่เรียกว่า Dialog หรือประโยคของข้อมูลที่โต้ตอบกัน) มาเป็นข้อมูลที่รับส่งในระดับฮาร์ดแวร์ เช่น แปลงค่าหรือชื่อของคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายให้เป็น network address พร้อมทั้งเป็นชั้นที่ควบคุมการรับส่งข้อมูลจากปลายด้านส่งถึงปลายด้านรับข้อมูล ให้ข้อมูลมีการไหลลื่นตลอดเส้นทางตามจะงหวะที่ควบคุมจากชั้นที่ 5 โดยในชั้นที่ 4 นี้จะเป็นรอยต่อระหว่างการรับส่งข้อมูลของซอฟต์แวร์กับฮาร์ดแวร์ การรับส่งข้อมูลของระดับสูงจะถูกแยกจากฮาร์ดแวร์ที่ใช้รับส่งข้อมูลชั้นที่ 4 นี้ และจะไม่มีส่วนใดผูกติดกับฮาร์ดแวร์ทีใช้รับส่งข้อมูลในระดับล่าง ดังนั้นฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ใช้ควบคุมการรับส่งข้อมูลในระดับล่างลงไปจากชั้นที่ 4 จึงสามารถสับเปลี่ยนและใช้ข้ามไปมากับซอฟต์แวร์รับส่งข้อมูลในระดับสูงที่อยู่ข้างบน(ตั้งแต่ชั้น 4 ไปถึงชั้น 7 ) ได้ง่าย หน้าที่อีกประการหนึ่งของชั้นที่ 4 คือการควบคุมคุณภาพของการรับส่งข้อมูลให้มีมาตรฐานในระดับที่ตกลงกันของทั้งสองฝ่าย และการตัดข้อมูลออกเป็นส่วนย่อยๆให้เหมาะกับลักษณะการทำงานของฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในเน็ตเวิร์ก เช่น หากชั้นที่ 5 ต้องการส่งข้อมูลที่มีความยาวมากเกินกว่าที่ระบบเครือข่ายจะส่งได้ ชั้นที่ 4 ก็จะทำหน้าที่ตัดข้อมูลออกเป็นส่วนย่อยๆแล้วส่งไปให้ผู้รับ ข้อมูลที่ได้รับปลายทางก็จะถูกนำมาต่อกันที่ชั้นที่ 4 ของด้านผู้รับ ข้อมูลที่ได้รับปลายทางก็จะถูกนำมาต่อกันที่ชั้นที่ 4 ของด้านผู้รับ และส่งให้ชั้นที่ 5 ต่อไป
ชั้นที่ 3 Network Layer
ทำหน้าที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ของด้านรับและด้านส่งเข้าหากันผ่านระบบเครือข่าย พร้อมทั้งเลือกหรือกำหนดเส้นทางที่จะใช้ในการรับส่งข้อมูลระหว่างกัน และส่งผ่านข้อมูลที่ได้รับไปยังอุปกรณ์ในเครือข่ายต่างๆ จนกระทั่งถึงปลายทาง ในชั้นที่ 3 นี้ข้อมูลที่รับส่งกันจะอยู่ในรูปแบบของกลู่มข้อมูลที่เรียกว่า Packet หรือ Frame ข้อมูลที่ชั้น 4, 5, 6 และ 7 มองเห็นเป็นคำสั่งและ Dialog ต่างๆนั้น จะถูกแปลงและผนึกรวมอยู่ในรูปของ Packet หรือ Frame ที่มีเพียงแอดเดรสผู้รับ ผู้ส่ง ลำดับการส่งและส่วนของข้อมูลเท่านั้น ตัวเนื้อหาของข้อมูลจะไม่มีผลใดๆในการรับส่งข้อมูลเลย ไม่ว่าจะเป็น วีดีโอ ภาพ หรือเสียง แต่ในชั้นที่ 3 จะมองข้อมูลทั้งหมดออกเป็น Packet หรือ Frame เท่านั้น หน้าที่อีกประการของชั้นที่ 3 นี้คือการทำ Call Setup หรือเรียกติดต่อคอมพิวเตอร์ปลายทางก่อนการรับส่งข้อมูล และการทำ Call Clearing หรือยกเลิกการติดต่อเมื่อการรับส่งข้อมูลจบลงแล้ว ในกรณีที่การรับส่งข้อมูลนั้นต้องมีการติดต่อกันก่อน
ชั้นที่ 2 Datalink Layer
เป็นชั้นที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อการรับส่งข้อมูลในระดับฮาร์ดแวร์ โดยเมื่อมีการสั่งให้รับข้อมูลจากในชั้นที่ 3 ลงมาชั้นที่ 2 จะทำหน้าที่แปลคำสั่งนั้นให้เป็นคำสั่งควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ใช้รับส่งข้อมูล ทำการตรวจสอบข้อผิดพลาดที่ตรวจพบนั้น ข้อมูลที่อยู่ในชั้นที่ 2 นี้จะอยู่ในรูปของ Frame คือกลุ่มของข้อมูลที่มีรูปร่างตามข้อบังคับของฮาร์ดแวร์ที่ใข้ในการรับส่งข้อมูล เช่น ถ้าฮาร์ดแวร์ที่ใช้เป็น Ethernet LAN ข้อมูลก็จะมีรูปร่างของ Frame ตามที่ระบุไว้ในมาตรฐานของ Ether หากว่าฮาร์ดแวร์ทีใช้ในการรับส่งข้อมูลเป็นชนิดอื่น เช่น Token Ring LAN หรือ Fiber Distributed Data Interface (FDDI) รูปร่างของ Frame ที่ใช้ในการรับส่งข้อมูลก็จะเปลี่ยนไปตามมาตรฐานนั้นๆ
ชั้นที่ 1 Physical Layer
เป็นชั้นล่างสุดของขั้นตอนในการรับส่งข้อมูลของ OSI 7-Layer Reference Model ซึ่งเป็นชั้นเดียวที่มีการเชื่อมต่อกันทางกายภาพระหว่างคอมพิวเตอร์สองระบบที่ทำการรับส่งข้อมูลกัน ในชั้นที่ 1 นี้จะกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของฮาร์ดแวร์ที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์สองระบบ เช่น สายที่ใช้รับส่งข้อมูลเป็นแบบไหน ข้อต่อหรือปลั๊กที่ใช้ในการรับส่งข้อมูลมีมาตรฐานอย่างไร ใช้ไฟกี่โวลต์ ความเร็วในการรับส่งข้อมูลเป็นเท่าได สัญญาณที่ใช้รับส่งข้อมูลในสายมีรูปร่างอย่างไร ข้อมูลในชั้นที่ 1 นี้จะมองเห็นเป็นการรับส่งข้อมูลทีละบิตเรียงต่อกันไป โดยไม่มีการพิจารณาเรื่องความหมายของข้อมูลเลย การรับส่งจะส่งข้อมูล "0" หรือ "1" ไปให้คอมพิวเตอร์ด้านรับข้อมูลในระดับฮาร์ดแวร์เท่านั้น หากการรับส่งข้อมูลมีปัญหาเนื่องจากฮาร์ดแวร์ เช่น สายสัญญาณที่ใช้รับส่งข้อมูลขาด อุปกรณ์เสียหาย ก็เป็นหน้าที่ของชั้นที่ 1 นี้เช่นกันที่ตรวจสอบและแจ้งข้อผิดพลาดนั้นให้ชั้นอื่นๆที่อยู่เหนือขึ้นไปทราบ
ในการรับส่งข้อมูลใน OSI 7-Layer Model นั้น ขั้นมูลจากชั้นบนสุดคือชั้นที่ 7 เมื่อถูกส่งลงไปในชั้นถัดลงไป ข้อมูลเดิมก็จะถูกผนึกรวมกับข้อมูลที่ใช้ควบคุมของแต่ละชั้นซ้อนๆกันเป็นลำดับเท่ากับจำนวนชั้นที่ผ่านลงไป ตัวอย่างเช่น Application Data เมื่อถูกส่งลงไปยังชั้นถัดไปก็จะถูกผนึกด้วย Application Header และทั้ง Application Header และ Application Data จะรวมกันเป็นข้อมูลของชั้นที่อยู่ถัดลงไปอีก ซึ่งชั้นที่อยู่ถัดลงไปอีกก็จะถูกผนึกด้วย Header ของมันเองอีกครั้งหนึ่ง และทั้ง Header แล้วข้อมูลเดิมนี้ก็กลายเป็นข้อมูลในชั้นถัดลงไปอีกเรื่อยๆ เป็นเช่นนี้จนกระทั่งถึงชั้นล่างสุดซึ่งเป็น Physical Layer ซึ่งเมื่อข้อมูลถูกส่งไปยังปลายทาง ข้อมูลที่ได้รับจะถูกแยก Header ที่เพิ่มเข้ามานี้ออกทีละชั้น ซึ่งเป็นขบวนการย้อนกลับกับด้านส่ง จนกระทั่งถึงชั้นบนสุด จึงจะเป้นข้อมูลของ Application Data ให้ผู้รับตามต้องการดังแสดงในรูปด้านล่างนี้
หน้าถัดไป : 04 โครงสร้างของโปรโตคอล TCP/IP
ก่อนหน้า : 02 อุปกรณ์ในระบบ Network
ความคิดเห็น