Лекция "Основы построение сетей"
план-конспект урока

План занятия

Тип занятия: сообщение новых знаний

Вид занятия: лекция

Метод обучения: объяснение, дискуссия

Тема: Объединение компьютеров в локальную сеть

Результаты освоения:

личностные:

• умение использовать достижения современной информатики для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности, самостоятельно формировать новые для себя знания в профессиональной области, используя для этого доступные источники информации;
• умение выбирать грамотное поведение при использовании разнообразных средств информационно-коммуникационных технологий как в профессиональной деятельности, так и в быту;
• готовность к продолжению образования и повышению квалификации в избранной профессиональной деятельности на основе развития личных информационно-коммуникационных компетенций;

метапредметные:

• умение использовать средства информационно-коммуникационных технологий в решении когнитивных, коммуникативных и организационных задач с соблюдением требований эргономики, техники безопасности, гигиены, ресурсосбережения, правовых и этических норм, норм информационной безопасности;

предметных:

• сформированность представлений о роли информации и информационных процессов в окружающем мире;
• владение способами представления, хранения и обработки данных на компьютере;
• сформированность базовых навыков и умений по соблюдению требований техники безопасности, гигиены и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации;
• понимание основ правовых аспектов использования компьютерных программ и прав доступа к глобальным информационным сервисам;
• применение на практике средств защиты информации от вредоносных программ, соблюдение правил личной безопасности и этики в работе с информацией и средствами коммуникаций в Интернете.

личностные результаты реализации программы воспитания:

• ЛР 10 – Заботящийся о защите окружающей среды, собственной и чужой безопасности, в том числе цифровой.
• ЛР 13 – Способный в цифровой среде использовать различные цифровые средства, позволяющие во взаимодействии с другими людьми достигать поставленных целей; стремящийся к формированию в сетевой среде личностно и профессионального конструктивного «цифрового следа»
• ЛР 14 – Способный ставить перед собой цели под возникающие жизненные задачи, подбирать способы решения и средства развития, в том числе с использованием цифровых средств; содействующий поддержанию престижа своей профессии и образовательной организации

Количество часов: 2ч

Цель:

учебная: познакомить обучающихся с компьютерными сетями, их топологией и способами доступа к среде передачи данных;

развивающая: развитие профессионального мышления обучающихся, при изучении нового материала и осмысление его для дальнейшего использования в период учебной и производственной практики, дальнейшей профессиональной деятельности;

воспитательная: привитие умения формулировать профессиональную речь, апеллирование профессиональной терминологией.

Материально-техническое обеспечение и дидактические средства:

1. Опорный конспект

2. Визуальное сопровождение (презентация)

3. Ноутбук

4. Переносной проектор с экраном

5. Раздаточный материал

Информационно-методическое обеспечение:

Основные источники:

1. Информатика: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.В.Михеева, О.И.Титова. – 3-е изд., стер. – Москва: Издательский центр «Академия», 2019. – 400 с. – ISBN 978-5-4468-7881-9 – Текст : непосредственный.
2. Информатика. учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Цветкова М.С., Хлобыстова И.Ю. . – 6-е изд., стер. – Москва: Издательский центр «Академия», 2020. – 352 с. – ISBN 978-5-4468-8663-0 – Текст : непосредственный.
3. Информатика. Практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.В.Михеева, О.И.Титова. – 2-е изд., стер. – Москва: Издательский центр «Академия», 2018. – 224 с. – ISBN 978-5-4468-6279-5 – Текст : непосредственный.

Дополнительные источники:

1. Информатика. Практикум для профессий и специальностей естественно-научного и гуманитарного профилей: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / М.С.Цветкова, И.Ю.Хлобыстова. – 3-е изд., стер. – Москва: Издательский центр «Академия», 2017. – 240 с. – ISBN 978-5-4468-4865-2 – Текст : непосредственный.
2.  Босова Л.Л. Информатика : учебник для 10 класса (базовый уровень) / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2022. – 288 с.
3.  Босова Л.Л. Информатика : учебник для 11 класса (базовый уровень) / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2022. – 256 с.

Структура урока:

1. Организационный момент 

2. Сообщение темы, формирование целей и основных заданий

3. Актуализация опорных знаний, умений.

4. Мотивация учебной деятельности обучаемых:

5. План занятия 

1. Понятие компьютерной сети

2. Сетевые топологии

6. Подведение итогов:

- Закрепление изложенного материала

- Выдача задания для самостоятельной работы по теме: повторить конспект

Преподаватель: Донченко Я.А., к.пед.наук.

Обзор лекции:

В данной лекции рассматривается классификация компьютерных сетей на примере одноранговой сети и сети с выделенным сервером. Изучаются сетевые топологии и способы доступа к среде передачи данных

Вступление

Компьютеры — важная часть сегодняшнего мира, а компьютерные сети серьезно облегчают нашу жизнь, ускоряя работу и делая отдых более интересным. Сегодня мы узнаем, как устроены и работают компьютерные сети, научимся проектировать и создавать их, освоим работу с наиболее популярными сетевыми приложениями.

Из первой лекции мы помним, что 60-е гг. ХХ ст. – отправная точка развития ВС. Первые сети объединяли большие ЭВМ в крупных компьютерных центрах. Настоящий «сетевой бум» начался после появления персональных компьютеров, быстро ставших доступными широкому кругу пользователей.

Компьютеры стали объединять в локальные сети, а локальные сети — соединять друг с другом, подключать к региональным и глобальным сетям. В результате за последние 15-20 лет сотни миллионов компьютеров в мире были объединены в сети, и более миллиарда пользователей получили возможность взаимодействовать друг с другом.

Сегодня можно с уверенностью сказать, что компьютерные сети стали неотъемлемой частью нашей жизни, а область их применения охватывает буквально все сферы человеческой деятельности.

1. Понятие компьютерной сети

Запомним

Классификация компьютерных сетей

По расстоянию между связываемыми узлами 

• Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации.
• Региональная сеть — сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона.
• Глобальная сеть — сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов и государств.

Чкткого разграничения между региональными и глобальными сетями сейчас нет. Это объясняется созданием многоуровневых иерархий, которые предоставляют мощные средства для обработки огромных массивов данных и доступ к практически неограниченным информационным ресурсам.

Рис. 1. Пример иерархическихсетей

Самым большим объединением компьютерных сетей в масштабах планеты Земля на сегодня является «сеть сетей» — Интернет.

Отдельным примером связи локальных и глобальных сетей является виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN). Так называется сеть организации, получающаяся в результате объединения двух или нескольких территориально разделенных ЛВС с помощью общедоступных каналов глобальных сетей, например, через Интернет.

Рис. 2. Виртуальная частная сеть

• По типу среды передачи сети делятся на

проводные и беспроводные.

• По скорости передачи информации сети можно разделить на

низко-, средне- и высокоскоростные .

• С точки зрения распределения ролей между компьютерами сети бывают

одноранговые и клиент-серверные

Изучим последнюю классификацию подробно.

Запомним

Одноранговые сети

В одноранговой сети все компьютеры равноправны.

Каждый из них может выступать

- как в роли сервера, т. е. предоставлять файлы и аппаратные ресурсы (накопители, принтеры и пр.) другим компьютерам,

- так и в роли клиента, пользующегося ресурсами других компьютеров.

Например, если на вашем компьютере установлен принтер, то с его помощью смогут распечатывать свои документы все остальные пользователи сети, а вы, в свою очередь, сможете работать с Интернетом, подключение к которому осуществляется через соседний компьютер.

Преимущества и недостатки одноранговых сетей

Запомним

Число компьютеров в одноранговых сетях обычно не превышает 10, отсюда их другое название — рабочая группа. Типичными примерами рабочих групп являются домашние сети или сети небольших офисов.

Сети с выделенным сервером (сети типа «клиент-сервер»)

Как правило, сети создаются в учреждениях или крупных организациях. В таких сетях выделяются один или несколько компьютеров, называемых серверами, задача которых состоит в быстрой и эффективной обработке большого числа запросов других компьютеров — клиентов.

Серверы часто оснащают специализированным оборудованием, например емкими хранилищами данных (жесткими дисками и так называемыми «RAID-массивами» на их основе), накопителями на магнитной ленте для резервного копирования, высокоскоростными сетевыми адаптерами и т. д. Такие компьютеры работают постоянно, круглосуточно предоставляя пользователям свои ресурсы и обеспечивая доступ к своим службам.

Запомним

Преимущества и недостатки клиент-серверных сетей

Рассмотрим, как компьютеры взаимодействуют друг с другом в сети.

Чтобы такая работа стала возможной, сначала нужно каким-либо образом соединить между собой всех участников сети — серверы, стационарные рабочие станции пользователей, ноутбуки, карманные компьютеры (КПК), принтеры, сетевые хранилища данных и т. д.

Для этих целей применяются сетевые кабели различных типов, телефонные или спутниковые каналы, а в последнее время все более популярными становятся беспроводные решения (WLAN, Wi-Fi, Wi-МАХ).

При использовании кабелей обычно требуются специальные коннекторы, закрепленные на их концах. Затем кабель одним концом вставляется в сетевой адаптер — специальную печатную плату («карту расширения»), установленную в компьютер и позволяющую подключить его к сети, а другим — в какое-либо устройство связи (концентратор, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюз и т. д.).

В большинстве современных компьютеров сетевой адаптер является встроенным (соответствующий разъем имеется непосредственно на материнской плате). Если же используется беспроводной сетевой адаптер, то взаимодействие с сетью происходит за счет передачи радиосигналов между адаптером и точкой доступа, соединенной с локальной сетью.

Однако соединить компьютеры друг с другом недостаточно — нужно еще и «научить их разговаривать» друг с другом.

Для этого требуются сетевые операционные системы, поддерживающие один и тот же набор протоколов (стек), с помощью которых компьютеры общаются по сети.

И только после этого, запустив сетевое приложение, можно будет, например, пообщаться с другом, находящимся на другом конце земного шара.

2. Сетевые топологии.

При организации компьютерной сети исключительно важным является выбор топологии, т.е. компоновки сетевых устройств и кабельной инфраструктуры. Нужно выбрать такую топологию, которая обеспечила бы надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Желательно также, чтобы сеть по стоимости создания и сопровождения получилась недорогой, но в то же время оставались возможности для ее дальнейшего расширения и, желательно, для перехода к более высокоскоростным технологиям связи.

Чтобы решить эту задачу, необходимо знать, какие вообще бывают сетевые топологии. При этом следует различать понятия физической топологии, т. е. способа размещения ПК, сетевого оборудования и их соединения с помощью кабельной инфраструктуры, и логической топологии — структуры взаимодействия ПК и характера распространения сигналов по сети.

Существует три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей.

Активная топология «звезда» (Active Star). Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда к мощному центральному компьютеру подключались все остальные абоненты сети. В такой конфигурации все потоки данных шли исключительно через центральный компьютер; он же полностью отвечал за управление информационным обменом между всеми участниками сети. Конфликты при такой организации взаимодействия в сети были невозможны, однако нагрузка на центральный компьютер была столь велика, что ничем другим, кроме обслуживания сети, этот компьютер, как правило, не занимался. Выход его из строя приводил к отказу всей сети, тогда как отказ периферийного компьютера или обрыв связи с ним на работе остальной сети не сказывался. Сейчас такие сети встречаются довольно редко.

Гораздо более распространенной сегодня топологией является похожий вариант — «звезда-шина» (Star Bus), или «пассивная звезда»

Реальные компьютерные сети постоянно расширяются и модернизируются. Поэтому почти всегда такая сеть является гибридной, т. е. ее топология представляет собой комбинацию нескольких базовых топологий. Легко представить себе гибридные топологии, являющиеся комбинацией «звезды» и «шины», либо «кольца» и «звезды».

Выводы.

Таким образом, мы рассмотрели классификацию компьютерных сетей, их топологию. Познакомились со способами доступа к среде передачи данных.

Данная лекция должна помочь вам разобраться в особенностях подбора компьтерных сетей под определенные условия.

Рассмотрев наиболее часто используемые сегодня сетевые топологии и методы доступа, обсудим и другие факторы, определяющие выбор нужного типа сети.

При этом следует учитывать:

• уже имеющуюся кабельную систему и оборудование — есть ли в вашем доме, офисе сеть, которую нужно просто расширить, или у вас имеются только отдельные компьютеры;
• физическое месторасположение — важно учитывать, как расположены компьютеры и где вы собираетесь разместить сетевое оборудование. Объединить компьютеры в одной комнате довольно просто, однако если ваши компьютеры располагаются на разных этажах здания или даже в нескольких зданиях, наилучшую конфигурацию сети и ее топологию следует тщательно продумать;

• размеры планируемой сети — если у вас имеется лишь несколько компьютеров, структура сети будет довольно простой; если же компьютеров сотни или тысячи, то, скорее всего, придется остановить свой выбор на сложной гибридной топологии;
• объем и тип информации для совместного использования — эти параметры должны обязательно учитываться при выборе типа сети: если между компьютерами передаются большие файлы — музыкальные, видео- или графические, то вам потребуется высокоскоростная сеть, позволяющая быстро и без задержек передавать такие объемы информации.

Подавляющее большинство современных сетей используют топологию «звезда» или гибридную топологию, представляющую собой объединение нескольких «звезд» (например, топологию типа «дерево»), и метод доступа к среде передачи CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений).

Вопросы для закрепления материала:

1. Что такое локальные сети?
2. Какие способы соединения устройств существуют?
3. Плюсы и минусы топологии «звезда»
4. Плюсы и минусы топологии «шина»
5. Плюсы и минусы топологии «кольцо»