มาตรฐาน Standards-based model ต่างๆที่ถูกกำหนดออกมาก็เพื่อให้อุปกรณ์รวมทั้งการทำงานต่างๆของอุปกรณ์เป็นมาตรฐาน สามารถทำงานร่วมกันเข้ากันได้ และพยายามที่จะลดความเป็น Proprietary ลงให้มากที่สุด
องค์กรกลาง IEEE ได้กำหนดมาตรฐานเป็นแบบจำลองการทำงานของเครือข่ายไว้ เรียกว่า Open Systems Interconnection model หรือ OSI Model ซึ่งแบ่งเป็น 7 layers จะทำให้เราทราบว่าอุปกรณ์ทำงานอยู่ใน Layer อะไร และทำให้มองภาพเครือข่ายแบบกว้างๆได้เข้าใจง่ายขึ้น เหมาะสำหรับการเรียนรู้การทำงานของเครือข่าย อย่างไรก็ตามในระบบเครือข่ายในปัจจุบันจริงๆแล้วเราจะใช้อีกมาตรฐานหนึ่ง นั่นก็คือ TCP/IP (4-5 Layer) ที่ถูกกำหนดโดย IETF (Internet Engineering Task Force) ใช้สำหรับเป็นแบบจำลอง Protocol ในระบบเครือข่าย ระบบ Internet IETF จะทำการตีพิมพ์ข้อกำหนดมาตรฐานในชื่อ RFCs (Request for Comments)
ทำไมต้องสร้าง Standards-based model ขึ้นมา
หากไม่มีการสร้าง Standards-based model ขึ้นมาเลยในระบบเครือข่าย ปัญหาที่เกิดขึ้นบ่อยๆก็คือ อุปกรณ์แต่ละตัวจะไม่สามารถทำงานร่วมกันได้ ถ้าเราเลือกอุปกรณ์ยี่ห้อไหน ก็ใช้ของยี่ห้อนั้นทั้งหมด เพราะอุปกรณ์ หรือ Protocol ต่างๆจะมีความเป็น Proprietary หรือ เป็นของเจ้าใดเจ้าหนึ่งนั่นเอง เวลาจะติดตั้ง Application หรือ Software ต่างๆก็ต้องซื้อจาก Vendor หรือ ผู้ผลิตของยี่ห้อนั้นทั้งหมด เพราะไม่สามารถทำงานร่วมกับยี่ห้ออื่นๆได้ แน่นอนผู้ใช้งานจะเสียเปรียบในหลายๆด้าน
หมายเหตุ : โปรโตคอล คือ ข้อกำหนด ข้อตกลง หรือภาษาที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ Network เข้าด้วยกัน
จากภาพตัวอย่าง หากอุปกรณ์ Router หรือ Switch มีความเป็น Proprietary หาก Router ฝั่งขวามีปัญหา เสีย ไม่สามารถใช้งานได้ ก็ต้องไปซื้อยี่ห้อเดิมมาเชื่อมต่อเท่านั้น จึงจะสามารถใช้งานได้ แต่หากอุปกรณ์ที่เราใช้มีความเป็น Standards model เราก็สามารถเอายี่ห้ออื่นๆมาเชื่อมต่อแทนก็ได้
ในการส่งข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ตันทางไปยังคอมพิวเตอร์ปลายทาง จะสามารถสรุปขั้นตอนการทำงานคร่าวๆสั้นๆได้ดังนี้
1.คอมพิวเตอร์ต้นทางจะทำการตรวจสอบว่า IP(Layer3) ต้นทางและปลายทางว่าอยู่ Network หรือ Subnet เดียวกันหรือไม่ (เรื่อง IP จะต้องศึกษาในบทต่อไปนะครับ) หากอยู่ Subnet เดียวกันก็จะส่งข้อมูลนี้ไปยัง IP ของคอมพิวเตอร์ปลายทางโดยตรง แต่ถ้าหากอยู่คนละ Subnet ก็จะส่งไปยัง Gateway ของตัวเองที่ถูกตั้งค่าไว้
2.ในกรณีที่คอมพิวเตอร์ส่งข้อมูลไปยัง Gateway ของตัวเองก่อน คอมพิวเตอร์ร์ก็จะตรวจสอบ ARP Table หรือ ARP cahe table ว่า MAC Address ของ Gateway คืออะไร จากนั้นจึงทำการ Encapsulation ข้อมูลด้วย MAC Address(Layer2) ซึ่งจะเกิด Frame ใหม่ขึ้นมา
3.หาก Frame ถูกส่งต่อ หรือถูก Forward ผ่านไปยัง Switch (Layer2) ตัว Switch ก็จะอ่านหรือ lookup ในส่วนของ MAC Address ว่าจะต้องส่ง Frame ไป Interface ใด ซึ่ง Frame ก็จะถูกส่งต่อไปยัง Gateway ซึ่งเป็นอุปกรณ์ Layer 3 (อาจจะเป็น Router, Layer3 Switch หรือ Firewall เป็นต้น)
4.เมื่อ Routerมีการรับ Frame เข้ามาจะมีการตรวจสอบในส่วนของ Checksum มีการ De-Encapsulation หรือถอดในส่วนของ MAC Address เดิมออก และก่อนส่งข้อมูลข้ามระดับ Layer 3 ก็จะมีการสร้าง Frame ขึ้นมาใหม่ โดยมีการเปลี่ยนแปลง MAC Address ต้นทางและปลายทาง ในระดับ Layer 2 ซึ่งในส่วนของ Layer 3 ก็จะมีการสร้าง Packet ขึ้นมาใหม่เช่นกัน โดยจะมีการปรับค่า TTLลดลงมา 1 และคำนวณค่า Checksum ใหม่ ก่อนที่จะ forward หรือ ส่งต่ออกไป
5.หากข้อมูลมาถึงคอมพิวเตอร์ปลายทางก็จะมีการ De-Encapsulation หรือ ถอดในส่วนของ MAC Address และ IP Address ออก และส่งต่อไปยัง Layer บนต่อๆไป จนทำให้เราได้เห็นข้อมูลที่ส่งมาจากคอมพิวเตอร์ต้นทาง
OSI 7 Layer (Open System Interconnection)
OSI Model ซึ่งแบ่งเป็น 7 layers ตามภาพที่แสดง
Layer 1 : Physical Layer
จะเป็นการกล่าวถึงมาตรฐานของ Media Type เช่น สายคู่ตีเกลียว (LAN), Fiber Optic (LAN&WAN), อุปกรณ์ HUB, Repeater อุปกรณ์ที่เป็น Connector Type ต่างๆ เป็นต้น
สำหรับ Layer 1 จะครอบครุมไปยังสัญญาณดิจิตอลที่เป็น bit 1 และ 0 ด้วยเช่นกัน จึงทำให้หน่วยหรือ PDU ของ Layer 1 เราจะเรียกว่า bit
Layer 2 : Data Link Layer
จะเป็นการกล่าวถึงมาตรฐานของการ Encapsulation ต่างๆ เช่น Ethernet, HDLC, PPP, มาตรฐานของ MAC Address อุปกรณ์ Switch, Bridge, Access Point เป็นต้น
จากภาพจะเป็นตัวอย่างแสดง Layer 2 ที่เป็น MAC Address ด้วยโปรแกรม Wireshark ซึ่งจะประกอบไปด้วย Src หรือ Source MAC (MAC ต้นทาง), Dst หรือ Destination MAC (MAC ปลายทาง) เป็นต้น
Layer 3 : Network Layer
จะเป็นการกล่าวถึงมาตรฐานของ Routing protocol, IPv4, IPv6 กล่าวถึงอุปกรณ์ Router, L3 Switch หรือ Multilayer Switch เป็นต้น
จากภาพจะเป็นตัวอย่างแสดง Layer 3 ที่เป็น Protocol IP (Internet Protocol) ด้วยโปรแกรม Wireshark ซึ่งจะประกอบไปด้วย Src หรือ Source IP (IP ต้นทาง), Dst หรือ Destination IP (IP ปลายทาง) เป็นต้น
Layer 4 : Transport Layer
จะกล่าวถึง Protocol TCP/UDP เป็นหลัก ซึ่งจะสัมพันธ์กับในส่วนของ Application Layer
จากภาพจะเป็นตัวอย่างแสดง Layer 4 ที่เป็น Protocol TCP ด้วยโปรแกรม Wireshark สำหรับ Layer นี้จะทำหน้าที่จัดแบ่งข้อมูลที่มาจาก Application ก่อนที่จะส่งออกไป, มีการสร้าง Connection ก่อนที่จะส่งข้อมูล (Connection Oriented), ใช้ Sequence number เพื่อจัดเรียงลำดับข้อมูล, มีการตรวจสอบว่าปลายทางได้รับข้อมูลหรือไม่
Layer 7 : Application Layer
สำหรับ Layerนี้จะเป็นการกำหนดอินเตอร์เฟชระหว่าง Application ที่ทำงานบนเครื่องคอมพิวเตอร์ กับ ซอฟต์แวร์ที่ทำงานบนเครื่อง เช่น Application http จะต้องถูกเรียกใช้งานโดย ซอฟต์แวร์ Firefox, IE, หรือ Chrome เป็นต้น
จากภาพจะเป็นการแสดง Layer 7 ที่เป็น Application HTTP ด้วยโปรแกรม Wireshark สำหรับ Layerนี้จะเป็นการกำหนดอินเตอร์เฟชระหว่าง Application ที่ทำงานบนเครื่องคอมพิวเตอร์ กับ ซอฟต์แวร์ที่ทำงานบนเครื่อง จากตัวอย่างถ้าเป็น http จะต้องถูกเรียกใช้งานโดย ซอฟต์แวร์ Firefox, IE, หรือ Chrome เป็นต้น
TCP/IP Model
TCP/IP Model ซึ่งแบ่งเป็น 5 layers ตามภาพที่แสดง
TCP/IP จะมี 5 Layer ซึ่งที่ถูกกำหนดโดย IETF (Internet Engineering Task Force) ใช้สำหรับเป็นแบบจำลอง Protocol ในระบบ Internet