Лекция "Основы построение сетей"
план-конспект урока
Предназначена для первого курса колледжей на базе основного общего образования по дисциплине ОУД.11 Информатика
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 228.13 КБ |
Предварительный просмотр:
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:
- 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.
- 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.
- 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:
- 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.
- Босова Л.Л. Информатика : учебник для 10 класса (базовый уровень) / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2022. – 288 с.
- 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
Преимущества | Недостатки |
● легкость в установке и настройке; ● независимость отдельных компьютеров и их ресурсов друг от друга; ● возможность для пользователя контролировать ресурсы своего собственного компьютера; ● сравнительно низкая стоимость развертывания и поддержки; ● отсутствие необходимости в дополнительном программном обеспечении (кроме операционной системы); ● отсутствие необходимости в постоянном присутствии администратора сети | ● необходимость помнить столько паролей, сколько имеется разделенных ресурсов (для сетей на основе Windows 95/98), либо имен и паролей для входа (для сетей на основе Windows NT/2000 /XP); ● необходимость производить резервное копирование отдельно на каждом компьютере, чтобы защитить все совместно используемые данные; ● отсутствие возможности централизованного управления сетью и доступом к данным; ● как результат — низкая общая защищенность сети и данных |
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
Преимущества | Недостатки |
● использование мощного серверного оборудования обеспечивает быстрый доступ к ресурсам и эффективную обработку запросов клиентов: один сервер может обслуживать тысячи пользователей; ● централизация данных и ресурсов позволяет наладить четкое управление информацией и пользовательскими данными; ● размещение данных на сервере существенно упрощает процедуры резервного копирования; ● повышается общая защищенность сети и сохранность данных | ● неисправность сервера может сделать всю сеть практически неработоспособной, а ресурсы — недоступными; ● сложность развертывания и поддержки требует наличия квалифицированного персонала, что увеличивает общую стоимость сопровождения сети; ● стоимость сопровождения сети также увеличивается из-за потребности в выделенном оборудовании и специализированном программном обеспечении; ● требуется один (а чаще всего — несколько) постоянно присутствующих на рабочем месте администраторов |
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.
Рис 3. Сеть с топологией «шина» | «Шина» (Bus). В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем. Посланные в такую сеть данные передаются всем компьютерам, но обрабатывает их только тот компьютер, аппаратный МАС-адрес сетевого адаптера которого записан в как адрес получателя. |
Преимущества | Недостатки |
| Такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сегментов — отдельных отрезков кабеля, их соединяющих). ● Поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров. ● «Шина» является пассивной топологией — компьютеры только «слушают» кабель и не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы. Чтобы удлинить сеть, нужно использовать повторители (репитеры), усиливающие сигнал перед его передачей в следующий сегмент. ● Надежность сети с топологией «шина» невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети. Чтобы предотвратить такое отражение сигналов, на концах кабеля устанавливаются специальные резисторы (терминаторы), поглощающие сигналы. |
Рис. 4. Сеть с топологией «кольцо» | «Кольцо» (Ring). В данной топологии каждый из компьютеров соединяется с двумя другими так, чтобы от одного он получал информацию, а второму — передавал ее. Последний компьютер подключается к первому, и кольцо замыкается |
Преимущества | Недостатки |
● поскольку у кабелей в этой сети нет свободных концов, терминаторы здесь не нужны; ● каждый из компьютеров выступает в роли повторителя, усиливая сигнал, что позволяет строить сети большой протяженности; ● из-за отсутствия столкновений топология обладает высокой устойчивостью к перегрузкам, обеспечивая эффективную работу с большими потоками передаваемой по сети информации | ● сигнал в «кольце» должен пройти последовательно (и только в одном направлении) через все компьютеры, каждый из которых проверяет, не ему ли адресована информация, поэтому время передачи может быть достаточно большим; ● подключение к сети нового компьютера зачастую требует ее остановки, что нарушает работу всех других компьютеров; ● выход из строя хотя бы одного из компьютеров или устройств может нарушить работу всей сети; ● обрыв или короткое замыкание в любом из кабелей кольца делает работу всей сети невозможной; ● чтобы избежать остановки работы сети при отказе компьютеров или обрыве кабеля, обычно прокладывают два кольца, что существенно удорожает сеть |
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»
Рис. 5. Сеть с топологией «звезда-шина» | «Пассивная звезда». Периферийные компьютеры подключаются не к центральному компьютеру, а к пассивному концентратору, или хабу (hub). Данная топология, хотя физически и выглядит как «звезда», логически является топологией «шина» (что и отражено в ее названии). |
Преимущества | Недостатки |
Надежность — подключение к центральному концентратору и отключение компьютеров от него никак не отражается на работе остальной сети; обрывы кабеля влияют только на единичные компьютеры; терминаторы не требуются. ● Легкость при обслуживании и устранении проблем — все компьютеры и сетевые устройства подключаются к центральному соединительному устройству, что существенно упрощает диагностику, обслуживание и ремонт сети. ● Защищенность — концентрация точек подключения в одном месте позволяет легко ограничить доступ к жизненно важным объектам сети. | Больший расход кабеля |
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».
Рис. 6. Сеть с топологией «дерево» | Топология «дерево» (tree), которую можно рассматривать как объединение нескольких «звезд». Именно эта топология сегодня является наиболее популярной при построении локальных сетей. |
Рис. 7. Сеть с сетчатой топологией | сетчатая, или сеточная (mesh) топология, в которой все либо многие компьютеры и другие устройства соединены друг с другом напрямую. |
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:
- Что такое локальные сети?
- Какие способы соединения устройств существуют?
- Плюсы и минусы топологии «звезда»
- Плюсы и минусы топологии «шина»
- Плюсы и минусы топологии «кольцо»
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2016/04/29/picture-782326-1461893082.jpg)
Электронный тест-экзамен по междисциплинарному курсу "Организация, принципы построения и функционирования компьютерных сетей"
Электронный тест-экзамен по междисциплинарному курсу "Организация, принципы построения и функционирования компьютерных сетей"...
![](/sites/default/files/pictures/2021/11/08/picture-833368-1636387911.jpg)
Рабочая программа учебной дисциплины Компьютерные сети и основы построения защищенных компьютерных сетей
Программа учебной дисциплины Компьютерные сети и основы построения защищенных компьютерных сетей является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специально...
![](/sites/default/files/pictures/2016/10/30/picture-839674-1477837997.jpg)
Методические рекомендации по самостоятельной работе студентов мдк 01.02. математический аппарат для построения компьютерных сетей
Методические рекомендации по самостоятельной работе студентов мдк 01.02. математический аппарат для построения компьютерных сетей ПМ. 01 Участие в проектировании сетевой инфраструктуры для ...
![](/sites/default/files/pictures/2016/10/30/picture-839674-1477837997.jpg)
Методические указания по проведению практических занятий для специальности 230111 Компьютерные сети (по программе углубленной подготовки) по МДК 01.02. Математический аппарат для построения компьютерных сетей
Методические указания по проведению практических занятий для специальности 230111 Компьютерные сети (по программе углубленной подготовки) по МДК 01.02. Математический аппарат для построения компьютерн...
![](/sites/default/files/pictures/2013/02/05/picture-189269-1360008206.jpg)
Практическая работа №5. Построение схемы сети
Практическая работа №5. Построение схемы сетиЗадание 1. Создайте схемы сети...
Методические указания для выполнения курсового проекта по МДК 01.01 "Организация принципы построения и функционирования компьютерных сетей"
Методические указания к выполнению курсового проекта составлены в соответствии ФГОС , по направлению подготовки специальности 09.02.02 «Компьютерные сети».Данные методические указани...
Презентация к лекции "Основы построение сетей"
Предназначена для первого курса колледжей на базе основного общего образования по дисциплине ОУД.11 Информатика...