New attack cracks common Wi-Fi encryption in a minute

การโจมตีแบบใหม่ที่เจาะการเข้ารหัส Wi-Fi ทั่วไปภายใน 1 นาที

นักวิทยาการคอมพิวเตอร์ในประเทศญี่ปุ่นกล่าวว่า พวกเขาได้พัฒนาหนทางที่จะบุกรุกระบบการเข้ารหัส WAP ที่ใช้ใน wireless router ในเวลาประมาณ 1 นาที

การโจมตีทำให้แฮกเกอร์มีช่องทางที่จะอ่านสิ่งที่ถูกเข้ารหัสไว้ เพื่อส่งไปแลกเปลี่ยนระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์และชนิดของ router ที่แน่ใจ สิ่งนั้นใช้ระบบการเข้ารหัส WAP การโจมตีนี้ถูกพัฒนาโดย Toshihiro Ohigashi ของมหาลัย Hiroshima University และ Masakatu Morii ของมหาลัย Kobe University ผู้ที่เป็นคนวางแผนเพื่ออธิบายรายละเอียดความก้าวหน้า “การประชุมด้านเทคนิค” ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในวันที่ 25 เดือนกันยายนในจังหวัด Hiroshima

เมื่อเดือนพฤศจิกายนที่แล้ว นักวิจัยด้านความปลอดภัยได้แสดงให้เห็นว่า WAP สามารถถูกเจาะได้อย่างไร แต่นักวิจัยชาวญี่ปุ่นได้นำการโจมตีไปสู่อีกระดับหนึ่ง ตามที่ Dragos Ruiu ผู้ก่อตั้ง “การประชุมด้านความปลอดภัย PacSec” ซึ่งมีการแสดงการ hack WPA เขาพูดไว้ว่า “พวกแฮกเกอร์ นำสิ่งที่เป็นแค่ทฤษฎีมาใช้กับการใช้งานจริง”

นักวิจัยชาวญี่ปุ่นอธิบายไว้ว่าการโจมตีของพวกเขาที่แสดงไว้ในเอกสาร ที่ Joint Workshop on Information Security ใน Kaohsiung ประเทศ Taiwan เมื่อตอนต้นเดือน

การโจมตีเมื่อเร็วๆนี้ ถูกพัฒนาโดยนักวิจัย Martin Beck กับ Erik Tews ซึ่งได้ผ่านการทำงานบนขอบเขตเล็กๆของอุปกรณ์ WPA มาแล้ว และทำในระยะเวลา 12 ถึง 15 นาที การโจมตีทั้งสองอย่างใช้ได้เฉพาะระบบ WPA ที่ใช้อัลกอริธึม Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) พวกมันไม่ทำงานบนอุปกรณ์ WPA2 ที่ใหม่กว่าหรือ บนระบบ WPA ที่ใช้วิธีการเข้ารหัสขั้นสูงที่เป็นมาตรฐาน (Advanced Encryption Standard (AES)) ที่เข้มงวดกว่า

ระบบการเข้ารหัสที่ถูกใช้ใน router ไร้สาย มีปัญหาด้านความปลอดภัยมานานแล้ว ระบบ Wired Equivalent Privacy (WEP) ถูกนำมาใช้ในปี 1997 และถูกเจาะได้ในไม่กี่ปีต่อมา และในปัจจุบันได้เป็นที่รับรองแล้วโดยผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยว่าไม่มีปลอดภัยอย่างสิ้นเชิง

Kelly Davis-Felner กรรมการทางด้านการตลาดของ Wi-Fi Alliance กล่าวว่า “WPA กับ TKIP ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อเป็นตัวเข้ารหัสแบบชั่วคราว ในขณะที่ความปลอดภัยของ Wi-Fi มีการเปลี่ยนแปลงเมื่อหลายปีก่อน” ดังนั้นคนควรจะหันมาใช้ WPA2

การรับรองผลิตภัณฑ์ Wi-Fi ได้สนับสนุน WPA2 มาตั้งแต่เดือนมีนาคมปี 2006 Davis-Felner พูดไว้ว่า ทุกวันนี้มีจำนวน WPA ที่ติดตั้ง TKIP ไว้มากพอสมควร แต่ทั้งหมดนี้ได้ขาดการเปลี่ยนแปลงที่ดีขึ้นในระยะเวลาที่ค่อนข้างนานมาแล้ว

เครือข่าย Wi-Fi ที่ปกติได้รวมซอฟต์แวร์ที่ตรวจจับการเจาะของคนกลาง ถูกบอกเล่าโดยนักวิจัยชาวญี่ปุ่น Robert Graham CEO ของ Errata Security กล่าวไว้ แต่การพัฒนาระดับแรกนั้นขัดกับความเป็นจริง ที่ว่าคนมีเหตุผลที่จะเลิกใช้ WPA ที่มี TKIP เขาพูดว่า “WPA ไม่ได้แย่เท่า WEP แต่มันก็ยังแย่อยู่ดี”

ผู้ใช้สามารถเปลี่ยนจาก TKIP ไปเป็นการเข้ารหัสแบบ ASE โดยใช้ตัวช่วยการจัดการที่มีใน WPA router หลายชนิด

Week 11: Data Communications

"CHAPTER 23" (con’t)
Network Layer:

• Middleware > เป็นเทคนิคที่ใช้ในการซ่อน socket programming เพื่อทำให้ไม่รู้ว่ามีการใช้งานอยู่
• Network layer connection and connection-less service > แบ่งเป็น
  - Datagram network > ไม่จำเป็นต้องทำการติดตั้งการเชื่อมต่อ การส่งข้อมูลเป็นแบบ packet โดยใช้จุดหมายเป็นที่อยู่ในการส่งข้อมูล เป็นเทคนิคที่ใช้กับ network-layer connectionless service
  - Virtual circuits network > ต้องมีที่อยู่ในการส่งข้อมูล และเมื่อมีการรับ-ส่งข้อมูล ข้อมูลจะส่งในเส้นทางเดิมเสมอ ซึ่งสามารถแบ่งจุดเชื่อมต่อกันได้ และมีการหาเส้นทางที่ถูกต้องในการส่งข้อมูล เป็นเทคนิคที่ใช้กับ network-layer connection service

"CHAPTER 19"
Network Layer:
Logical Addressing:

• Assignment of Addresses > แบ่งเป็น

1. Application Layer Address(URL) > ใช้สำหรับ server เท่านั้น ถูกกำหนดโดย network managers และต้องอยู่ในไฟล์ที่ปรับแต่งแล้ว บาง server อาจมีหลาย application layer address
2. Network Layer Address(IP address) > ถูกกำหนดโดย network managers หรือ โดยโปรแกรม DHCP และต้องอยู่ในไฟล์ที่ปรับแต่งแล้ว ทุกเครือข่ายบน Internet จะถูกกำหนดค่าให้อยู่ในขอบเขตที่ IP Address ใช้ได้
3. Data Link Layer Address(MAC address) > เป็นที่อยู่ของ hardware ที่กำหนดโดยแหล่งที่ผลิต ซึ่งมี IEEE เป็นตัวควบคุม

• Internet Addresses > แบ่งเป็น 2 แบบ ได้แก่

1. IPv4 Addresses > คือ IP Addresses ที่ใช้พื้นที่ 4 byte (32 bit) ในการเก็บที่อยู่ ใช้ตัวเลขฐาน 10 ในการแสดงผล โดยมีจุดคั่นในแต่ล่ะ byte
2. IPv6 Addresses > สามารถแบ่งออกเป็น class ได้ ดังนี้
   - Class A > เป็น class ที่ใหญ่ที่สุด สามารถตรวจสอบว่าเป็น class A ได้ โดยการดูที่ byte แรก ซึ่งจะมี IP ตั้งแต่ 0-127
   - Class B > สามารถตรวจสอบว่าเป็น class B ได้ โดยการดูที่ byte แรก ซึ่งจะมี IP ตั้งแต่ 128-191
   - Class C > สามารถตรวจสอบว่าเป็น class C ได้ โดยการดูที่ byte แรก ซึ่งจะมี IP ตั้งแต่ 192-223

Maximum number of IP Addresses: 2 power 8 or 255 ;(start at zero)

Ex. Specification of IPv4 Addresses:

1. IP Addresses ต้องมีจุดคั่นอยู่ระหว่าง byte
2. ตัวเลขของ IP Addresses ห้ามขึ้นต้นด้วยศูนย์
3. IP Addresses ต้องมี 4 byte (ห้ามมากหรือน้อยกว่านั้น)
4. ตัวเลข IP Addresses มากที่สุดต้องไม่เกิน 255 (IP Addresses <= 255)
5. IP Addresses เป็นตัวเลขฐาน 10 หรือฐาน 2 ก็ได้ แต่นำมาใช้รวมกันทั้ง 2 อย่าง ใน 1 IP Addresses ไม่ได้ (ต้องใช้อย่างใดอย่างหนึ่ง)

Week 10: Data Communications

Network and Transport Layer (1)
"CHAPTER 23"

• Transport layer > มีหน้าที่ส่งข้อมูลจาก process-to-process และถ้าข้อมูลมีขนาดใหญ่เกินไป Transport layer จะแบ่ง Segmentation ให้เล็กลง แล้วจึงส่ง
• Internet transport-layer protocols > ก่อนที่จะส่งข้อมูล มีการ establish connection (เหมือนกับโทรศัพท์) แบ่งเป็น
  - TCP > มีการควบคุมความเร็วและลำดับในการส่งข้อมูล
  - UDP > เป็น Protocol ที่ใช้กับ Internet และมีความเร็วสูง
• Network Layer > มีหน้าที่ส่งข้อมูลจากโปรแกรมสู่โปรแกรม โดยใช้ IP Protocol และมีการหาเส้นทางที่ดีที่สุดในการส่งข้อมูล
• Linking to Application Layer > การที่ TCP link to Application layer protocol จำเป็นต้องใช้ Port numbers เป็นตัวเลขในการกำกับ เพื่อที่จะได้รู้ว่าต้องส่ง application layer ไปที่โปรแกรมไหน

TCP Connection Management:

• Three way handshake >

1. Client host จะส่ง TCP SYN segment ไปยัง Server แต่ยังไม่มีข้อมูล จะมีแต่ seq # เริ่มต้น
2. Server host จะรับ SYN และส่ง SYNACK segment กลับไป
3. Client จะรับ SYNACK และส่ง ACK segment กลับไปพร้อมกับข้อมูล

• Closing a connection >

1. Client host ส่ง FIN Control segment ไปยัง Server
2. Server host รับค่า FIN และส่ง ACK กับ FIN กลับไปพร้อมกับทำการตัดการเชื่อมต่อ
3. Client รับค่า FIN และส่ง ACK กลับไป
4. Server รับค่า ACK และทำการตัดการเชื่อมต่อ

• Fast retransmit > เป็นการส่งข้อมูลแบบที่ไม่ต้องมีการรอ time-out
• Quality of Service > เป็นการรับรองว่าข้อมูลจะส่งไปถึงผู้รับและมีความถูกต้องแน่นอน และยังมีการบอกระยะเวลาในการส่งอีกด้วย
• Protocols Supporting QoS > เป็น Protocol ที่สนับสนุนการทำงานของ QoS ได้แก่ Asynchronous Transfer Mode และ TCP/IP protocol suite
• Socket programming > คือ ประตูที่อยู่ระหว่าง application process กับ end-end-transport protocol(UCP or TCP)
• Socket programming with TCP > เมื่อ client ติดต่อกับ server, server process จะ run ก่อน client และ server จะสร้าง socket ขึ้น เพื่อติดต่อกับ client

Week 9: Data Communications

Data Link Protocols: Bit-oriented protocols (con’t)

• HDLC > คล้ายกับ SDLC แต่มี address และ control fields ยากกว่า มี window size ใหญ่กว่า และเป็นพื้นฐานสำหรับ Data Link Protocols อื่นๆ

1. NRM > แบ่งเป็น point-to-point คือ การส่งข้อมูลแบบ เครื่องที่ 2 จะส่งข้อมูลมาให้ ก็ต่อเมื่อ เครื่องที่ 1 ขอให้ส่งมา และแบบที่ 2 คือ Multipoint ทำงานเหมือนแบบ point-to-point แต่มีเครื่องที่ 2 หลายเครื่อง
2. ABM > เป็นการส่งข้อมูลแบบสนับสนุนการทำงานแบบ point-to-point เท่านั้น ไม่มีการแบ่งเป็นเครื่องที่ 1 หรือ 2
   HDLC frame types:
   - I-frame > คือ frame ที่ผู้ส่งใช้ส่งข้อมูล การจะตรวจสอบว่าเป็น I-frame สามารถทำได้โดยการดู bit แรกในช่อง control ว่าเริ่มต้นด้วยเลข 0 หรือไม่
   - S-frame > คือ frame ที่ไม่มีข้อมูลบรรจุไว้ ใช้สำหรับร้องขอข้อมูลจากเครื่องอื่น การจะตรวจสอบว่าเป็น S-frame สามารถทำได้โดยการดู bit แรกในช่อง control ว่าเริ่มต้นด้วยเลข 1 0 หรือไม่
   - U-frame > คือ frame ที่ใช้สำหรับ establish และ terminate การจะตรวจสอบว่าเป็น U-frame สามารถทำได้โดยการดู bit แรกในช่อง control ว่าเริ่มต้นด้วยเลข 1 1 หรือไม่

• Ethernet > เป็นที่นิยมใน LAN protocol ใช้ contention based media access control เป็นตัวควบคุมการเข้า-ออกของข้อมูล
• PPP > ใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ที่บ้านกับ ISP
  - LCP > เป็น protocol ตัวแรกที่ PPP ใช้ด้านการเชื่อมต่อแต่ยังไม่สามารถรับ-ส่งได้
  - PAP > เป็นตัวอย่างของการเชื่อมต่อแบบ Authentication protocol ซึ่งใช้ในการยืนยันผู้ใช้ แต่มีปัญหาที่ว่า password ถูกส่งไปที่ network เป็นเวลานาน ทำให้บางคนสามารถขโมย password และนำไปใช้ในทางไม่ดีได้
  - CHAP > เป็น protocol ที่พัฒนามาจาก PAP โดยมีหลักการทำงานคือ ISP จะส่งตัวเลขมาให้ผู้ใช้ เพื่อให้ผู้ใช้นำไปคำนวณกับรหัสของตัวเองและส่งกลับเพื่อเป็นการยืนยัน
  - IPCP > เป็น protocol ที่ใช้ในการสร้างหรือตัดการเชื่อมต่อใน Network Layer
  - IP > เป็น protocol ที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลภายใน Network Layer
• Transmission Efficiency > คือ ประสิทธิภาพในการรับ-ส่งข้อมูล ซึ่งขึ้นอยู่กับเป้าหมายหรือผลกระทบของเครือข่าย

Transmission Efficiency = Total number of info bits to be transmitted/ Total number of bits to be transmitted

Ex. Async Transmission:
7 bit ASCII (info bits),1 parity bit, 1 stop bit, 1 start bit
Transmission Efficiency = 7 / 10 => 70%
Ex. SDLC Transmission:
Assume 100 info characters (800 bits), 2 flags (16 bits), Address (8 bits), Control (8 bits), CRC (32 bits)
Transmission Efficiency = 800 / 864 => 92.6%
Maximum of Message length: 1,500 byte

Week 8: Data Communications

Data Link Layer (2)
“CHAPTER 11”
Data Link Control:

• ARQ > กระบวนการที่ผู้รับเรียกร้องให้ส่งข้อมูลซ้ำ เมื่อไม่ได้รับข้อมูล

1. Stop and Wait ARQ (half duplex) > การส่งข้อมูลแบบหนึ่งต่อหนึ่ง โดยผู้ส่งจะส่งข้อมูลไปและรอ acknowledge จากผู้รับ ส่วนผู้รับจะยืนยันข้อมูลและส่ง acknowledge กลับมา
   1.1 Piggybanking > ผู้ส่งและผู้รับสามารถส่งและยืนยันข้อมูลได้ด้วย
2. Continuous ARQ (full duplex) > การส่งข้อมูลแบบมากกว่าหนึ่ง คือ ผู้ส่งจะส่งข้อมูลแบบต่อเนื่องโดยที่ไม่ต้องรอ acknowledge จากผู้รับ
   2.1 Go-Back-N ARQ > เทคนิคที่ผู้ส่งจะมีของเขตในการส่งที่เรียกว่า window size คือ เมื่อ ผู้ส่งจะส่งข้อมูลไปและมีการยืนยันข้อมูลกลับมา window size จะเลื่อน เพื่อทำให้สามารถส่งข้อมูลถัดไปได้ การส่งข้อมูลจะส่งได้เฉพาะตามขนาดของ window size ของผู้ส่ง และ window size ของผู้รับจะมีได้แค่ 1
   Maximum window size[sender] = (2 power n) – 1 ; n = number of bits
   
   2.2 Selective-Repeat ARQ > คล้ายกับ Go-Back-N ARQ แต่ window size ของผู้รับจะมีมากกว่า 1 และ window size ของผู้ส่งจะมีค่าได้มากที่สุดคือ 1/2(2 power n)

• Data Link Protocols > แบ่งเป็น

1. Asynchronous Transmission > การส่งข้อมูลคราวล่ะ 1 bit โดยมี start bit และ stop bit เป็นตัวกั้นระหว่างข้อมูล
2. Synchronous Transmission > การส่งข้อมูลคราวล่ะมากๆ โดยรวมข้อมูลเป็น frame หรือ packet แล้วจึงส่ง
   2.1 Bit-oriented protocols > ผู้ส่งและผู้รับใช้ bit ในการส่งข้อมูล
   - SDLC > เป็น protocol ตัวแรก ที่ IBM เป็นผู้พัฒนา และใช้ controlled media access protocol เป็นตัวควบคุมข้อผิดพลาดและเส้นทางของข้อมูล โดยมี flag เป็นจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของข้อมูล แต่ SDLC ยังมีปัญหาที่ว่า บางครั้งข้อมูลที่ส่งไปซ้ำกับ bit ของจุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุดของข้อมูล ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยใช้เทคนิค Bit stuffing คือ ผู้ส่งจะเพิ่มเลข 0 เข้าไปด้านหลังข้อมูลที่มีเลข 1 ติดกัน 5 ตัว และผู้รับจะเอาเลข 0 ออกจากด้านหลังข้อมูลที่มีเลข 1 ติดกัน 5 ตัว
   2.2 Byte-count protocols > การส่งที่มี field พิเศษ ใช้ในการเก็บข้อมูล และมีการนับจำนวน byte เมื่อส่งข้อมูลเสร็จ
   2.3 Byte-oriented protocol > การส่งแบบมีตัวอักษรพิเศษมากกว่า 1ตัว และมี code พิเศษที่ทำให้ code บางอย่างไม่สามารถทำงานได้ ใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ที่บ้านกับ ISP

Week 7: Data Communications

“CHAPTER 8” (con't.)
Data Link Layer: มีหน้าที่ในการส่งข้อมูลจาก node-to-node และควบคุมเส้นทางของข้อมูล

• Media Access Control > การควบคุมคอมพิวเตอร์ว่าจะส่งอะไรและเมื่อไหร่
• Controlled Access > การควบคุมข้อมูลตามลำดับว่าเข้าก่อนหรือเข้าหลัง
• Polling > กระบวนการในการส่งข้อมูลไปยังผู้รับ เมื่อผู้รับต้องการหรืออนุญาติเท่านั้น
• Roll Call Polling > กระบวนการในการตรวจสอบผู้รับว่าต้องการข้อมูลนั้นหรือไม่
• Hub Polling > การใช้ Token ในการส่งข้อมูล
• Contention > การใช้งานคอมพิวเตอร์มากกว่า 1 เครื่อง และไม่สามารถรู้ว่าเครื่องไหนใช้งานอยู่ ทำให้มีการส่งข้อมูลพร้อมกัน จึงเกิดปัญหาขึ้น ทำให้ต้องแก้ปัญหาโดยการ random number และเครื่องไหนที่ได้ number น้อยที่สุดจะได้ส่งก่อน

“CHAPTER 10”
Error Detection and Correction:

• Error Control > การควบคุมข้อผิดพลาด ซึ่งอาจเกิดได้จาก network error กับ human error

Type of error:
- Single-bit error > ข้อผิดพลาดที่เกิดเพียง 1 bit
- Bust error > ข้อผิดพลาดที่เกิด 2 bits หรือมากกว่านั้น

Major functions:
- Preventing errors > การหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด
- Detecting errors > การตรวจสอบข้อผิดพลาด
- Correcting errors > การรวบรวมข้อผิดพลาด

• Error Detection > เทคนิคการตรวจข้อผิดพลาด
  - Parity checks > เทคนิคที่เพิ่มเลข 0 เข้าไปต่อท้าย bit เมื่อจำนวนเลข 1 ใน bit ของข้อมูลเป็นเลขคี่ และจะเพิ่มเลข 1 เข้าไป เมื่อจำนวนเลข 1 ใน bit ของข้อมูลเป็นเลขคู่
  - Longitudinal Redundancy Checking > การเพิ่ม block check character เข้าไปใน bit ข้อมูล
  - Polynomial checking > มี 2 แบบคือ

1. Check Sum > การนำผลลัพธ์จากการคำนวน bit มาสลับจากเลข 1 เป็น 0 และ 0 เป็น 1 และเมื่อสลับเรียบร้อยแล้ว ผลลัพธ์สุดท้ายได้ออกมาเป็น 0 ทั้งหมด ก็คือไม่ error
2. Cyclic Redundancy Check > ถ้า remainder of bit = 0 หมายถึงข้อมูลถูกต้อง ถ้า remainder of bit = 1 หมายถึงข้อมูลผิด

CRC: n bits = number of zero
Divisor: n + 1 bits

• Error Correction > เทคนิคการรวบรวมข้อผิดพลาด
  - Retransmission > ผู้รับจะตรวจสอบข้อผิดพลาด และถามผู้ส่งเพื่อส่งข้อมูลซ้ำอีกครั้ง
  - Forward Error Correction > เทคนิคการตรวจสอบและรวบรวม burst error ซึ่งตัวรับข้อมูลสามารถรวบรวมข้อมูลที่กำลังส่งมา ได้ด้วยตัวของมันเอง (ออกจากการส่งข้อมูลซ้ำ)

Number of redundancy bits: 2 power r >= m + r + 1 ; m = number of data bits

Week 6: Data Communications

Digital subscriber line:

• ADSL > เทคโนโลยีที่ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม โดยอัตราการรับส่งข้อมูลจะขึ้นอยู่กับสภาพของสายนำสัญญาณ (อัตราการ download ไม่เท่ากับ การ upload )
• ADSL modem จะมี Splitter เป็นตัวแบ่งสัญญาณ internet ออกจากโทรศัพท์

Multiplexing:

• FDM > เทคนิคในการส่งสัญญาณ analog แบบหลายช่องทาง
• Filter จะรับความถี่เฉพาะที่ผู้รับได้ตั้งค่าไว้
• Guard band มีไว้เพื่อใช้ป้องกันไม่ให้คลื่นมาซ้อนทับกัน ทำให้เวลาฟังไม่มีคลื่นแทรก
• WDM > เทคนิคที่เอาความยาวคลื่นมาต่อกัน แล้วจึงส่งเป็นสัญญาณ analog
• TDM > เทคนิคในการส่งสัญญาณ digital โดยแต่ล่ะเครื่องจะมีช่องในการส่งเป็นของตัวเอง
• STDM > เทคนิคการส่งสัญญาณที่ไม่จำเป็นต้องส่งสัญญาณเต็ม time slots ทำให้เครื่องอื่นสามารถใช้ช่องสัญญาณที่ว่างอยู่ร่วมกันได้

Physical Layer (3)
“CHAPTER 8”
Switching:

• Switching network > การส่งข้อมูลในแบบที่สามารถเลือกเส้นทางได้
• Circuit Switching > การส่งข้อมูลที่ต้องเชื่อมต่อกันก่อน ถึงจะส่งข้อมูลได้ ถ้าเส้นทางที่จะส่งเชื่อมต่อระหว่างผู้ส่งและผู้รับแล้ว คนอื่นจะไม่สามารถใช้เส้นทางนั้นได้
• Packet Switching > การส่งข้อมูลแบบแบ่งข้อมูลเป็นส่วนย่อยๆ

Week 5: Data Communications

"CHAPTER 4"
Digital Transmission:

• Digital transmission of Digital data > การส่งข้อมูล digital แบบ binary code (คือ 0 กับ 1) โดยมีมาตรฐานเดียวกันเพื่อให้ผู้รับและผู้ส่งมีความเข้าใจที่ตรงกัน
• Digital transmission of Analog data > การส่งข้อมูล analog ผ่านเครือข่าย digital ทำให้ต้องมีการแปลงสัญญาณจาก analog เป็น digital

- Sampling rate > การเลือกค่าบางส่วนจาก analog data มาแปลงเป็น digital data ซึ่ง sampling rate จะต้องมีค่าอย่างน้อยเป็น 2 เท่าของค่าความถี่สูงสุด

Transmission Modes:

• Parallel mode > การส่งข้อมูลแบบขนาน สามารถส่งได้มากกว่า 1 bit ในเวลาเดียวกัน แต่ต้องใช้สาย 1 สายต่อการส่ง 1 bit มีข้อดี คือ สามารส่งได้รวดเร็ว แต่ราคาแพง เพราะต้องใช้สายจำนวนมาก
• Serial mode > การส่งข้อมูลแบบใช้สาย 1 สายต่อการส่ง 1 bit และส่งในเวลาเดียวกันไม่ได้

Digital to Analog conversion:

• Analog transmission of Digital data > การสส่งสัญญาณ analog โดยขึ้นอยู่กับข้อมูล digital

- Bit rate > จำนวน bit ต่อวินาที

- Baud rate > จำนวนส่วนประกอบของสัญญาณต่อวินาที

ใน analog transmission of digital data : Bit rate >= Baud rate ; ถ้า n = 1

Bit rate = n * Baud rate ; n = จำนวน bit ที่สามารถส่งได้ใน 1 สัญญาณ

n = log2L ; L = level of bit

Bandwidth = fC1 - fC2 + baud rate (ถ้าเป็น full-duplex: bandwidth ต้องหาร 2)

Week 4: Data Communications

"CHAPTER 3" (con't)

• A sin wave > คือ คลื่นที่มีความสัมพันธ์ระหว่าง เวลา กับ ความถี่ของสัญญาณคงที่

อัตราการเปลี่ยนแปลงความถี่จะมีความสัมพันธ์กับเวลา > f(Hz) = 1/T(s)

- ถ้าเวลามีการเปลี่ยนแปลงในระยะสั้น ความถี่จะสูง

- ถ้าเวลามีการเปลี่ยนแปลงในระยะยาว ความถี่จะต่ำ

- ถ้าสัญญาณไม่มีการเปลี่ยนแปลง ความถี่ = 0

- ถ้าสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ความถี่จะ infinite

• Signal bandwidth > คือ อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูล ซึ่งมาจากความแตกต่างระหว่างความถี่สูงสุดและความถี่ต่ำสุดในสัญญาณ(ระดับความถี่ของการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า)

8 Kbps = 8 kilo bits per sec

8 KBps = 8 kilo byte per sec

1 byte = 8 bits

-Signal levels > ถ้าจำนวนสัญญาณเพิ่ม จำนวน bit ก็จะเพิ่มตามไปด้วย,

ถ่าสัญญาณใกล้กันมากเกินไป จะไม่สามารถแยกแยะสัญญาณได้

• Digital signal > คือ ตัวประกอบของสัญญาณ analog ที่มี bandwidth ไม่จำกัด

-Baseband transmission > คือ การส่งแบบใช้ความถี่ตั้งต้น หรือ ศูนย์

-Bandwidths of two low-pass channels > การส่งแบบใช้ความถี่เริ่มต้นเป็นศูนย์

-Baseband transmission using a dedicated medium > การส่งแบบมี wide-bandwidth ทำให้สัญญาณที่ออกมา(output)ไม่ต่างจากเดิมมาก และถ้ามีช่องทางการส่งหลายช่องก็จะส่งได้เร็ว

- Bandpass channel > ใช้สัญญาณ analog ในการส่ง เพราะส่งเป็นสัญญาณ digital ไม่ได้ ถ้าจะส่งเป็นสัญญาณ digital จะต้องแปลงสัญญาณก่อนที่จะส่ง

• Medium bandwidth

- Analog bandwidth - hertz

- Digital bandwidth - bits per second

• Physical Layer (2)

- Bitrate = 2 * bandwidth * log2L ; L = number of signal levels

- Capacity = bandwidth * log2L (1+SNR) ; SNR = ความแรงของสัญญาณ / ความแรงของสัญญาณรบกวน

Week 3: Data Communications

"CHAPTER 2" (con't)

• Physical Layer มีส่วนประกอบคือ

- Bits > เป็นตัวกลางระหว่างผู้ส่งและผู้รับ

- Physical link > เป็นตัวเชื่อมระหว่างผู้ส่งและผู้รับ

• Physical Media แบ่งเป็นประเภทได้ ดังนี้

- Guided media > การส่งผ่านตัวกลางแบบของแข็ง ได้แก่ copper, fiber, coax ซึ่งตัวกลางของแข็งสามารถแบ่งเป็นประเภทได้ ดังนี้

1. Twisted Pair (TP) คือสายที่ใช้ทองแดง 2 เส้น พันกันเป็นเกลียว การที่ต้องพันเป็นเกลียวก็เพื่อที่จะลดสัญญาณรบกวนระหว่างเส้น ซึ่ง TP นี้ จะใช้ระบบสัญญาณไฟฟ้าเป็นตัวนำสัญญาณ
2. Coaxial cable คือสายที่ใช้ทองแดง 2 เส้น เส้นหนึ่งเป็นเส้นตรงใช้เป็นแกน อีกเส้นพันอยู่รอบๆเส้นแรก แบ่งเป็น baseband ที่มีช่องต่อแค่ช่องเดียว ใช้ในสมัยก่อน และ broadband ที่มีช่องต่อหลายช่อง ใช้อยู่กันในปัจจุบัน ซึ่ง coaxial cable ก็ใช้ระบบสัญญาณไฟฟ้าเป็นตัวนำสัญญาณ
3. Fiber optic cable คือสายใยแก้วนำแสง ที่ใช้แสงเป็นตัวนำสัญญาณ ทำให้ไม่มีสัญญาณรบกวน แต่มีราคาแพงทำให้ใช้กันเฉพาะระบบเครือข่ายขนาดใหญ่

- Unguided media > การส่งผ่านตัวกลางแบบอิสระ radio link types สามารถแบ่งเป็นประเภทได้ ดังนี้

1. Terrestrial microwave เป็นคลื่นไมโครเวฟ เดินทางเป็นเส้นตรง และห้ามมีสิ่งขีดขวางการส่งสัญญาณ มีความเร็วสูงสุด 45Mbps
2. LAN เช่น Wifi มีความปลอดภัยต่ำ และถูกรบกวนด้วยสภาพแวดล้อมได้ มีความเร็ว 2Mbps, 11Mbps, 54Mbps
3. Wide-area เช่น สัญญาณโทรศัพท์มือถือ (GPRs, 3G) มีความเร็ว 100kbps
4. Satellite จะเหมือนกับ คลื่นไมโครเวฟ มีอัตรความล่าช้า 270 msec

• Decimal and Binary

1. Binary System
   - การแปลงเลขฐาน 2 เป็น ฐาน 10 > นำเลขฐาน 2 ที่มี มาคูณตั้งแต่ 2ยกกำลัง0 ถึง 2ยกกำลัง7 ตามลำดับ โดยเริ่มทำจากตัวเลขที่อยู่หลังสุดก่อน แล้วจึงนำมาบวกกัน
   - การแปลงเลขฐาน 10 เป็น ฐาน 2 > นำเลขฐาน 10 ที่มี มาหาร 2 แล้วเศษที่ได้ก็คือ เลขฐาน 2 โดยหารไปจนกระทั่งเหลือ 0 เศษที่ได้จากการหารครั้งสุดท้ายจะเป็นตัวแรกสุดของเลขฐาน 2 แล้วไล่ไปจนถึงเศษที่ได้จากการหารครั้งแรก ตามลำดับ
2. Hexadecimal Notation
   - การแปลงเลขฐาน 2 เป็น ฐาน 16 > นำเลขฐาน 2 ที่มี มาแบ่งเป็นชุด ชุดหนึ่งมี 4 ตัว แล้วนำมาคูณตั้งแต่ 2ยกกำลัง0 ถึง 2ยกกำลัง3 ตามลำดับ โดยเริ่มทำจากตัวเลขที่อยู่หลังสุดก่อน แล้วจึงนำมาบวกกัน ก็จะได้เลขฐาน 16 หนึ่งตัว
   - การแปลงเลขฐาน 16 เป็น ฐาน 2 > นำเลขฐาน 16 ที่มี มาหาร 2 แล้วเศษที่ได้ก็คือ เลขฐาน 2 โดยหารไปจนกระทั่งเหลือ 0 เศษที่ได้จากการหารครั้งสุดท้ายจะเป็นตัวแรกสุดของเลขฐาน 2 แล้วไล่ไปจนถึงเศษที่ได้จากการหารครั้งแรก ตามลำดับ เลขฐาน 16 หนึ่งตัวจะได้เลขฐาน 2 สี่ตัว(4 bits)
3. Octal Notation
   - การแปลงเลขฐาน 2 เป็น ฐาน 8 > นำเลขฐาน 2 ที่มี มาแบ่งเป็นชุด ชุดหนึ่งมี 3 ตัว แล้วนำมาคูณตั้งแต่ 2ยกกำลัง0 ถึง 2ยกกำลัง2 ตามลำดับ โดยเริ่มทำจากตัวเลขที่อยู่หลังสุดก่อน แล้วจึงนำมาบวกกัน ก็จะได้เลขฐาน 8 หนึ่งตัว
   - การแปลงเลขฐาน 8 เป็น ฐาน 2 > นำเลขฐาน 8 ที่มี มาหาร 2 แล้วเศษที่ได้ก็คือ เลขฐาน 2 โดยหารไปจนกระทั่งเหลือ 0 เศษที่ได้จากการหารครั้งสุดท้ายจะเป็นตัวแรกสุดของเลขฐาน 2 แล้วไล่ไปจนถึงเศษที่ได้จากการหารครั้งแรก ตามลำดับ เลขฐาน 8 หนึ่งตัวจะได้เลขฐาน 2 สามตัว(3 bits)

"CHAPTER 3"

Data:

• Data > ข้อมูล สามารถเป็นแบบ analog หรือ digital ก็ได้ ซึ่งการส่งข้อมูลเป็นการส่งแบบสัญญาณไฟฟ้า
• Analog data > ข้อมูลที่มีค่าต่อเนื่องกัน
• Digital data > ข้อมูลที่ค่าไม่ต่อเนื่องกัน

Signals:

• Signals > สัญญาณ สามารถเป็น analog หรือ digital ก็ได้
• Analog signals > สามารถมีค่าตัวแปรได้ไม่จำกัดภายในขอบเขต
• Digital signals > มีค่าตัวแปรที่จำกัด

ใน data communication จะใช้สัญญาณ analog แบบคงที่ และ ใช้สัญญาณ digital แบบไม่คงที่

Week 2: Data Communications

"CHAPTER 1" (con't)

• Protocols คือ การตั้งกฎ ที่ทำให้ผู้ส่งกับผู้รับ มีความเข้าใจในรายละเอียดของข้อมูลที่ตรงกัน ซึ่งมีส่วนประกอบดังนี้

- Syntax คือ โครงสร้างหรือชนิดของข้อมูล

- Semantics คือ ความหมายของหน่วยของข้อมูล(bits)

- Timing คือ เวลาในการส่งข้อมูล

• Standards คือ มาตรฐานของการติดต่อสื่อสารสำหรับ hardware and/or software system สามารถแยกประเภทได้ดังนี้

- Formal standards คือ มาตรฐานที่พัฒนาโดย ภาครัฐบาล หรือ ภาคอุตสาหกรรม

- De-facto standards คือ มาตรฐานที่พัฒนาโดย บริษัทใหญ่ หรือ จากความนิยมในด้านการตลาด (De-facto standards อาจกลายเป็น Formal standards ได้)

• Major Standards BOdies

- ISO เป็นผู้พัฒนาและกำหนดมาตรฐาน OSI (Open Systems Interconnection)

- ITU-T (formal name is CCITT) เป็นผู้กำหนดความต้องการพื้นฐาน ด้านการสื่อสาร เช่น โทรศัพท์ modem

- ANSI คือ องค์กรในการให้มาตรฐานของสหรัฐอเมริกา

- IEEE คือ ผู้กำหนดมาตรฐานของ networks เช่น LANs

- IETF เป็นผู้พัฒนามาตรฐานของ internet

- W3C เป็นผู้กำหนดมาตรฐานของ website

"CHAPTER 2"

Network Models:

• Implementation of Communications Functions

- Single layer implementation คือ การส่งข้อมูลระหว่างเครื่อง(เครื่องที่ใช้ต้องยี่ห้อและรุ่นเดียวกัน) แบบ one layer ข้อดีคือ สามารถทำงานได้รวดเร็วแต่ก็มีข้อเสียคือ หากเกิดข้อผิดพลาด จะต้องแก้ไขทั้งหมด

- Multi layer implementation คือ การส่งข้อมูลระหว่างเครื่อง(เครื่องที่ใช้ไม่จำเป็นต้องยี่ห้อและรุ่นเดียวกัน) แบบ กำหนดหลาย layers การทำงานจะช้ากว่าแบบ Single layer และหากเกิดข้อผิดพลาด สามรถแก้ไขที่ layer นั้นๆได้

• Seven layers of the OSI model

1. Physical layer > ใช้ส่งข้อมูลเพียงอย่างเดียว(ไม่ตรวจสอบข้อมูล) ส่งเป็นสัญญาณไฟฟ้า ไม่ได้ใช้ส่งข้อมูลระหว่าง computer-computer เพียงอย่างเดียว สามารถใช้ส่งระหว่าง computer-router หรือ router-router ได้ด้วย
2. Data link layer > ใช้ตรวจสอบข้อมูล และมีหน้าที่ส่ง frames(ข้อมูลหลายๆ bits มารวมกัน) จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
3. Network layer > มีหน้าที่รวมข้อมูลแบบเป็น packet แล้วจึงส่งข้อมูล การส่งข้อมูลแบบ network layer เป็นการส่งข้อมูลระหว่างเครื่องกับเครื่อง (about machine)
4. Transport layer > มีหน้าที่ใช้ program เพื่อส่งข้อมูล เป็นการส่งข้อมูลแบบกระบวนการหนึ่งไปยังอีกกระบวนการหนึ่ง (about program)
5. Session layer > เป็นการกำหนดจุดเริ่มและจุดสิ้นสุดของการส่งข้อมูล และมีการบันทึกการส่งข้อมูลด้วย หากการส่งข้อมูลเกิดการผิดพลาด ก็ไม่ต้องเริ่มส่งข้อมูลใหม่ตั้งแต่ต้น
6. Presentation layer > มีหน้าที่แปลง, บีบอัด, เข้ารหัสข้อมูล แล้วจึงส่งไปยังเป้าหมาย และเมื่อเป้าหมายได้รับ ก็จะแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปที่สามารถเข้าใจและใช้งานได้
7. Application layer > ทำหน้าที่บริการข้อมูลให้กับ user (ไม่ใช่ web browser) โดยการเรียก HTTP ที่ถูกต้องมาที่ web browser และแสดงให้ user

• TCP/IP Protocol suite คือ การเอาการส่งข้อมูลแบบ Seven layers of the OSI model มาทำให้เหลือ 5 layers ได้แก่ Physical, Data link, Network, Transport, and Application

Week 1: Data Communications

"CHAPTER 1"

Data Communications มีหัวข้อหลัก 3 หัวข้อ ได้แก่

• Fundamental concepts of networking
• Technologies in use today
• Management of networking technologies

Fundamental concepts of networking:

• Datacom Basics แบ่งเป็น

- Telecommunications คือ การส่งข้อมูลจำพวก video, voice, data แบบระยะทางไกล

- Data Communications คือ การส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมกับเครื่องคอมแบบระยะทางใกล้

เมื่อนำทั้ง 2 อย่างมารวมกันจะเรียกว่า Broadband Communications ซึ่งคล้ายกับระบบ ADSL

• Data flow แบ่งเป็น

- Simplex คือ การส่งข้อมูลทางเดียว เช่น TV

- Half-duplex คือ การส่งข้อมูลที่สามารถโต้ตอบได้ แต่ไม่สามารถส่งข้อมูลพร้อมกันได้ เช่น วิทยุสื่อสาร

- Full-duplex คือ การส่งข้อมูลที่สามารถโต้ตอบได้ และส่งข้อมูลพร้อมกันได้ เช่น โทรศัพท์

• Selection of Data Flow Method แบ่งเป็น Main factor: Application (การใช้ข้อมูล) กับ Capacity may be a factor too (ปริมาณข้อมูล)

• Network Types (ขึ้นอยู่กับขนาด) สามารถแบ่งได้ ดังนี้

- Local Area Networks (LANs) คือ ระบบที่ใช้เชื่อมต่อภายในตึกหรืออาคาร

- Backbone Networks (BNs) คือ ระบบที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างอาคาร แต่มีขอบเขตไม่เกิน 1 กิโลเมตร

- Metropolitan Area Networks (MAN) คือ ระบบที่ใช้เชื่อมต่อภายในเมือง

- Wide Area Networks (WANs) คือ ระบบที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างเมืองหรือระหว่างประเทศ

• Components of a Local Area Network ได้แก่

- Server แบ่งเป็น File Server, Web Server, Print Server

- Circuits

- Client computer

• Types of connections แบ่งเป็น Point-to-point และ Multipoint
• Categories of topology (รูปแบบของการเชื่อมต่อ) แบ่งเป็น 4 แบบ ได้แก่

- Mesh คือ การส่งข้อมูลแบบที่ station ทุก station เชื่อมต่อกันหมด ข้อดี คือ การส่งข้อมูลจะรวดเร็ว และหากมีส่วนเชื่อมต่ออันใดอันหนึ่งเสีย ก็ยังสามารถใช้งานต่อได้

- Star คือ การส่งข้อมูลแบบที่มี hub เป็นตัวกลาง แต่ถ้า hub เสียจะทำให้ station ไม่สามารถใช้งานได้เลย

- Bus คือ การส่งข้อมูลแบบครั้งล่ะ 1 ข้อมูล เช่น ถ้ามีการส่งข้อมูลอยู่ จะทำให้ station อื่นส่งข้อมูลไม่ได้ ต้องรอให้ station ที่ส่งก่อนหน้านี้ทำการส่งข้อมูลเสร็จก่อน

- Ring คือ การส่งข้อมูลแบบที่มี TOKEN (กล่องใส่ข้อมูล) การส่งจะนำข้อมูลเข้าทุก station และถ้าส่งข้อมูลถึง station ปลายทาง ก็จะมีการตอบกลับไปที่ station ต้นทางด้วย

• A hybrid topology จะคล้ายกับแบบ star รวมกับ bus คือมี hub เป็นตัวกลาง และมี three bus networks
• WANs แบ่งเป็น 2 แบบ คือ

- Switched WAN คือ การส่งข้อมูลแบบต้องผ่านตัวกลาง (= internet)

- Point-to-point WAN คือ การส่งข้อมูลแบบเชื่อมต่อโดยตรง (= LANs)