ทำความรู้จัก TCP/IP: รากฐานสำคัญที่ทำให้โลกออนไลน์สื่อสารกันได้

ในยุคที่เราใช้งานอินเทอร์เน็ตกันเป็นเรื่องปกติ ไม่ว่าจะเป็นการส่งอีเมล ท่องเว็บไซต์ หรือเล่นเกมออนไลน์ เคยสงสัยไหมครับว่าข้อมูลเหล่านั้นเดินทางจากเครื่องหนึ่งไปอีกเครื่องหนึ่งได้อย่างไร? คำตอบคือ TCP/IP Modelครับ

TCP/IP คืออะไร?

TCP/IP ย่อมาจาก Transmission Control Protocol/Internet Protocol เป็นกลุ่มของโปรโตคอลการสื่อสาร (Communication Protocols) ที่ใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์เครือข่ายเข้าด้วยกันบนอินเทอร์เน็ต หรือแม้แต่ในเครือข่ายส่วนตัวอย่าง Intranet โดยทำหน้าที่เป็นกฎเกณฑ์ที่กำหนดว่าข้อมูลควรจะถูกแบ่งเป็นส่วนๆ อย่างไร มีการระบุที่อยู่อย่างไร และส่งผ่านเส้นทางไหนเพื่อให้ถึงปลายทางอย่างถูกต้อง

ย้อนรอยประวัติศาสตร์

โมเดลนี้ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงปี 1970 โดยหน่วยงาน DARPA ภายใต้กระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกา เพื่อใช้ในเครือข่าย ARPANET ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของอินเทอร์เน็ตในปัจจุบัน เดิมทีมันถูกออกแบบมาสำหรับระบบปฏิบัติการ Unix และต่อมาได้กลายเป็นมาตรฐานเปิดที่ทุกระบบปฏิบัติการยอมรับ

กลไกเบื้องหลังการส่งข้อมูล: Encapsulation และ Decapsulation

วิธีการที่ข้อมูลถูกจัดเตรียมเพื่อส่งออกไป และถูกแกะออกเมื่อถึงปลายทาง ซึ่งในทางเทคนิคเราเรียกว่ากระบวนการ Encapsulation และ Decapsulation ครับ,

1. Encapsulation (ฝั่งผู้ส่ง – การห่อข้อมูล)
เมื่อคุณส่งข้อมูล (เช่น พิมพ์ข้อความแชท) ข้อมูลจะเดินทางจากชั้นบนสุดลงสู่ชั้นล่างสุด ในแต่ละชั้นที่ข้อมูลไหลผ่าน จะมีการ "ห่อหุ้ม" ข้อมูลจะถูกห่อเพิ่ม Header ในแต่ละชั้นจากบนลงล่าง

• Application → Transport: เติม TCP/UDP Header → Segment
• Transport → Internet: เติม IP Header → Packet
• Internet → Network Access: เติม MAC Address → Frame
• Network สุดท้ายพร้อมส่งออกผ่านสาย/สัญญาณ

2. Decapsulation (ฝั่งผู้รับ – การแกะข้อมูล)
เมื่อข้อมูลเดินทางถึงคอมพิวเตอร์ปลายทาง กระบวนการจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม คือจากล่างขึ้นบน เพื่อนำข้อมูลดั้งเดิมออกมา

• Network Access: ตรวจ MAC → แกะ Frame
• Internet: ตรวจ IP → แกะ Packet
• Transport: ตรวจความถูกต้อง+เรียงข้อมูล → Segment
• Application: ได้ข้อมูลต้นทางส่งให้แอปใช้งาน

การทำงานแบบแบ่งชั้น (Layers of TCP/IP)

เพื่อให้การจัดการเครือข่ายที่ซับซ้อนทำได้ง่ายขึ้น TCP/IP จึงแบ่งการทำงานออกเป็นชั้นๆ (Layers) ตามมาตรฐานดั้งเดิมจะมี 4 ชั้นหลัก แต่ในการเรียนการสอนมักจะแยกเป็น 5 ชั้นเพื่อให้เห็นภาพการทำงานของฮาร์ดแวร์ที่ชัดเจนขึ้น

1. Application Layer (ชั้นประยุกต์): เป็นชั้นที่อยู่ใกล้ชิดกับผู้ใช้มากที่สุด ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างซอฟต์แวร์ (เช่น Chrome, Gmail, WhatsApp) กับเครือข่าย โดยใช้โปรโตคอลอย่าง HTTP สำหรับเว็บ, SMTP สำหรับอีเมล และ DNS สำหรับการแปลงชื่อเว็บไซต์เป็นที่อยู่ IP

2. Transport Layer (ชั้นขนส่ง): รับผิดชอบการส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ให้มีความน่าเชื่อถือ โดยมี 2 โปรโตคอลหลักคือ:

   TCP: เน้นความถูกต้อง ข้อมูลต้องครบถ้วนและเรียงลำดับถูกต้อง (เช่น การโหลดเว็บหรือส่งไฟล์)

   UDP: เน้นความรวดเร็วแต่ไม่การันตีความครบถ้วน (เช่น การสตรีมวิดีโอสดหรือเล่นเกมออนไลน์)

3. Internet Layer (ชั้นอินเทอร์เน็ต): ทำหน้าที่เหมือน "พนักงานไปรษณีย์" ที่คัดแยกและกำหนดเส้นทาง (Routing) ให้กับแพ็กเก็ตข้อมูล โดยใช้ IP Addressing เพื่อระบุที่อยู่ของอุปกรณ์ทุกเครื่องในเครือข่าย

4. Network Access Layer (ชั้นการเข้าถึงเครือข่าย): จัดการเรื่องการส่งข้อมูลผ่านสื่อกลางทางกายภาพ เช่น สายเคเบิล, คลื่น Wi-Fi หรือไฟเบอร์ออปติก รวมถึงการระบุตำแหน่งด้วย MAC Address ในเครือข่ายท้องถิ่น

การเปรียบเทียบระหว่าง TCP/IP กับ OSI Model

แม้ว่าจะมีโมเดล OSI ที่มี 7 ชั้นเป็นแนวคิดเชิงทฤษฎี แต่ TCP/IP กลับถูกนำมาใช้จริงเพราะมีความเรียบง่ายกว่าและถูกออกแบบมาพร้อมกับโปรโตคอลที่ใช้งานได้จริง TCP/IP เป็นมาตรฐานเปิดที่ไม่ได้ถูกควบคุมโดยบริษัทใดบริษัทหนึ่ง ทำให้สามารถใช้งานร่วมกับฮาร์ดแวร์และระบบปฏิบัติการได้ทุกรูปแบบ

อย่างไรก็ตาม แม้ TCP/IP จะเป็นมาตรฐานที่ใช้งานจริง แต่ผู้เชี่ยวชาญด้านเครือข่ายยังคงใช้ OSI Model เป็นเครื่องมือในการ วินิจฉัยปัญหา (Troubleshooting) เนื่องจากความละเอียด 7 ชั้นช่วยให้ระบุจุดบกพร่องได้ง่ายขึ้น เช่น หากสายแลนขาด เราจะเรียกว่าเป็นปัญหาที่ 'Layer 1' (Physical) ของ OSI ซึ่งทำให้การสื่อสารระหว่างช่างเทคนิคเป็นไปอย่างเข้าใจตรงกัน

สรุปการเดินทางของข้อมูล

เมื่อคุณกดส่งข้อมูล ข้อมูลจะไหลจาก Application ลงไปถึงชั้น Physical เพื่อเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้าหรือแสง (เรียกว่าการส่ง) และเมื่อถึงปลายทาง ข้อมูลจะถูกรวบรวมจากสัญญาณเหล่านั้นย้อนกลับขึ้นไปจนกลายเป็นข้อมูลที่สมบูรณ์ในแอปพลิเคชันของผู้รับอีกครั้ง

Referent :

https://www.geeksforgeeks.org/computer-networks/tcp-ip-model https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/TCP-IP