ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
«БАРАБИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
КОМБИНИРОВАННОГО ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
ДИСЦИПЛИНА
«Информационные технологии в профессиональной деятельности»
Раздел 3. Основы медицинской информатики
Тема 3.4. Компьютерные коммуникации
Специальность
34.02.01 Сестринское дело
Курс – второй
2016
| Одобрена на заседании цикловой
методической комиссии _________________ Протокол №___от_______________________ Председатель___________________________
Разработчик: О.А. Потемкина
|
Оглавление
Выписка из рабочей программы дисциплины «Информационные технологии в профессиональной деятельности» 3
Методический лист 4
Примерная хронокарта занятия 5
Приложение 1 6
Мотивация 6
Информационно-справочный материал 6
Приложение 2 22
Закрепление (решение кроссворда по теме «Компьютерные коммуникации») 22
Выписка из рабочей программы дисциплины
«Информационные технологии в профессиональной деятельности»
для специальности 34.02.01 Сестринское дело
| Наименование разделов и тем | Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект) | Объем часов | Уровень освоения |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Раздел 3. | Основы медицинской информатики | 39 |
|
| Тема 3.4. Компьютерные
коммуникации | Содержание учебного материала | 2 |
|
|
| Состав, функции и возможности использования информационных и телекоммуникационных технологий в профессиональной деятельности. Применение компьютерных и телекоммуникационных средств. Основы компьютерных коммуникаций (техническое и программное обеспечение компьютерных сетей). Поиск информации в Интернете и ее сохранение | 1,2 |
| Лабораторные работы | - |
|
| Практические занятия 19) Использование информационных служб сети Интернет | 2 |
|
| Контрольные работы | - |
|
| Самостоятельная работа обучающихся Изучение теоретического материала, заполнение словаря терминов, подготовка ответа на контрольные вопросы | 2 |
|
Методический лист
Вид занятия – комбинированное занятие
Продолжительность – 90 мин.
Требования к результатам освоения темы в соответствии с ФГОС по специальности среднего профессионального образования 34.02.01 Сестринское дело:
В результате изучения темы обучающийся должен уметь:
В результате изучения темы обучающийся должен знать:
Цели занятия:
1. Учебные цели:
формировать знания о составе, функции и возможности использования информационных и телекоммуникационных технологий в профессиональной деятельности.
заложение основ применения компьютерных и телекоммуникационных средств.
2. Развивающие цели:
способствовать
3. Воспитательные цели:
способствовать
Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, мультимедийных технологий.
Место проведения занятия: аудитория колледжа.
Интегративные связи: дисциплины, требующие знания компьютерных технологий.
Список используемых источников:
Омельченко, В.П. Математика: компьютерные технологии в медицине: учебник [Текст] / В.П. Омельченко, А.А. Демидова. – Изд. 2-е, испр. – Ростов н/Д: Феникс, 2010. – 588 с.: ил. – (Среднее профессиональное образование)
Чернов, В.И. Медицинская информатика: Учеб. пособие [Текст] / В. И. Чернов [и др. ] – Ростов н/Дону: Феникс, 2007. – 320с.
Чернов, В.И. Основы практической информатики в медицине: Учеб. пособие [Текст] / В.И. Чернов, И.Э. Есауленко, С.Н. Семенов. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007. – 352 с. – (Высшее образование).
Оснащение занятия:
Мультимедиа
Проектор
Домашнее задание:
Заполнение словаря терминов
Подготовка ответа на контрольные вопросы
Примерная хронокарта занятия
| № | Наименование этапа | Время | Цель этапа | Деятельность | Оснащение |
| преподавателя | студентов |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
-
| Организационный этап | 1 | Организация начала занятия. Проверка посещаемости и внешнего вида студентов. Сообщение темы и плана занятия. | Отмечает отсутствующих студентов в журнале. Сообщает тему и план занятия. | Староста называет отсутствующих студентов. | Журнал |
-
| Мотивационный этап: | 1 | Развитие интереса к новой теме. Направление студентов на организацию эффективного ориентирования в условиях смены технологий в профессиональной деятельности и умению определять задачи профессионального и личностного развития (ОК 9). | Объясняет студентам важность изучения данной темы | Слушают, задают вопросы | МР Приложение 1 |
-
| Цели занятия | 1 | Установка приоритетов при изучении темы | Озвучивает цели занятия | Слушают, записывают в тетрадь тему занятия | Методический лист МР |
-
| Изложение нового материала | 70 | Формирование знания о составе, функции и возможности использования информационных и телекоммуникационных технологий в профессиональной деятельности.
| Излагает новый материал. | Слушают, читают материал на слайдах, записывают с опорой на раздаточный материал. | Приложение 1 + мультимедиа
|
-
| Закрепление
материала | 15 | Закрепление и осмысление полученных знаний. Заложение основ применения компьютерных и телекоммуникационных средств.
| Инструктирует и контролирует выполнение заданий, обсуждает правильность ответов | Выполняют задания, слушают правильные ответы после выполнения, вносят коррективы | Приложение 2 |
-
| Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов | 1 | Закрепление знаний. Развитие познавательной активности студентов в области использования информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности (ОК 5). | Дает задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов. | Записывают задание | Методический лист |
-
| Подведение итогов занятия | 1 | Подведение итога занятия | Подводит итоги занятия. | Слушают, анализируют. | Журнал |
Приложение 1 Мотивация
Слайд 1
Проблемы соединения компьютеров в сеть еще недавно волновали лишь узкий круг специалистов на крупных фирмах, предприятиях и в учебных заведениях. И это понятно, ведь любой сотрудник этих организаций работает во взаимодействии со своими коллегами. Следовательно, возникает необходимость совместного использования документов, программ и даже устройств.
Самая простая сеть (network) состоит, как минимум, из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем или другим средством передачи сигналов. Это позволяет использовать данные совместно. Все сети, независимо от их сложности, основываются именно на этом принципе.
Сейчас довольно популярно сетевое решение, когда группа пользователей, проживающих в одном доме или подъезде, решают создать локальную сеть, оснастив свои компьютеры сетевыми картами. Помимо связи друг с другом все пользователи такой сети могут подключаться к Интернету через один-единственный модем или выделенный канал связи.
Интернет – это тоже сеть, только очень большая – глобальная.
В России довольно интенсивно развиваются локальные медицинские информационные системы (МИС) и сети, поэтому современный специалист работающий в медицинский области, должен ориентироваться в условиях смены технологий в профессиональной деятельности и уметь определять задачи профессионального и личностного развития, а так же эффективно использовать информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности.
Слайд 2
Информационно-справочный материал
Компьютерные сети – это совокупность компьютеров, взаимосвязанных каналами передачи данных и необходимых для реализации этой взаимосвязи программного обеспечения и технических средств, предназначенных для организации распределенной обработки данных.
В такой системе любое из подключенных устройств может использовать сеть для передачи или получения информации.
Компьютерные сети передачи данных являются результатом информационной революции и в будущем смогут образовать основное средство коммуникации. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких, как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E-mail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а также обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей, работающих под разным программным обеспечением.
Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать данные, принтеры, факсимильные аппараты, модемы и другие устройства. Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.
Слайд 3
Понятие о компьютерной сети
Назначение компьютерной сети
Основное назначение компьютерных сетей – совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи.
Ресурсы – это данные, приложения и периферийные устройства, такие как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик.
Понятие интерактивной связи компьютеров подразумевает обмен сообщениями в реальном режиме времени.
Компьютеры, входящие в сеть выполняют следующие функции:
организацию доступа к сети
управление передачей информации
предоставление вычислительных ресурсов и услуг пользователям сети.
Слайд 4
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
территориальная распространенность;
масштаб производственного подразделения;
способ управления;
скорость передачи информации;
тип среды передачи;
структура (топология) связей
Слайд 5
По территориальной распространённости различают: локальные, региональные и глобальные сети.
Локальные сети (LAN –Local Area Network)– сети, действующие в пределах некоторой ограниченной территории, протяженностью от нескольких метров до нескольких километров. Обычно они охватывают какое-либо отделение предприятия и не ходят за пределы одного здания.
В настоящее время локальные вычислительные сети (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:
объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);
локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;
локальные сети, при наличии специального программного обеспечения, служат для организации совместного использования файлов.
Локальная сеть характеризуются высокими скоростями передачи данных. Для подключения компьютера к локальной сети используется сетевой адаптер (сетевая карта), обычно выполняемый виде платы расширения. В качестве физической линии связи в таких сетях применяются витая пара, коаксиальный кабель, оптико-волоконный кабель.
Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).
Слайд 6
Региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network) – это сети, существующие обычно в пределах города, района, области, страны. Они связывают абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки-сотни километров. Они являются объединением нескольких локальных сетей и частью некоторой глобальной. Особой спецификой по отношению к глобальной не отличаются.
Региональные вычислительные сети имеют много общего с локальными, но они, по многим параметрам, сложнее их. Например, помимо обмена данными и голосового обмена, региональные вычислительные сети могут передавать видео- и аудиоинформацию.
Эти сети разработаны для поддержки больших расстояний, чем локальные вычислительные сети. Они могут использоваться для связывания нескольких локальных вычислительных сетей в высокоскоростные интегрированные сетевые системы. Региональные вычислительные сети сочетают лучшие характеристики локальной (низкий уровень ошибок, высокая скорость передачи) с большей географической протяженностью.
В последнее время стали еще выделять класс корпоративных сетей. Они охватывают обычно крупные корпорации. Их масштаб и структура определяются потребностями предприятий-владельцев.
Слайд 7
Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.
Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего мира и организации доступа к этим ресурсам.
Глобальные вычислительные сети создаются путем объединения локальных и региональных вычислительных сетей. Они представляют собой конгломерат различных технологий.
По сравнению с локальной вычислительной сетью большинство глобальных отличают медленная скорость передачи и более высокий уровень ошибок. Новые технологии в области глобальных вычислительных сетей нацелены на разрешение этих проблем.
Глобальные сети, кроме того, что они охватывают очень большие территории, имеют и ряд других особенностей по сравнению с локальной сетью.
1. Глобальные сети, в основном, используют в качестве каналов связи телефонные линии - это медленные каналы с высоким уровнем ошибок. Однако в настоящее время все более внедряются высокоскоростные оптоволоконные и радиоспутниковые каналы связи.
2. ЭВМ подключаются к каналам связи с помощью специальных устройств, называемых модемами.
3. Конфигурация таких сетей может быть различна и в отличие от локальных сетей - нерегулярна.
4. Различные по охвату территории: для локальных примерно
5. В глобальной сети между ее узлами существует множество путей доставки информации, а для локальных - всегда один.
6. Скорость передачи информации в локальных сетях выше, чем в глобальных.
Примером глобальной сети является сеть Internet. Эта сеть отличается от локальной более протяженными коммуникациями и может включать в себя несколько локальных. Глобальная сеть обычно состоит из разнородных вычислительных систем и технических средств. Поэтому частота ошибок в них более высока и протоколы обмена более сложны по сравнению с локальными сетями. В глобальных сетях ЭВМ располагаются друг от друга на расстояниях от нескольких сот до нескольких десятков тысяч километров.
Слайд 8
По масштабу производственного подразделения различают:
• сети отделов;
• сети кампусов;
• корпоративные сети
Слайд 9
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.
низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
среднескоростные (до 100 Мбит/с),
высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
Слайд 10
Линии связи и каналы передачи данных
Для построения компьютерных сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду. В качестве физической среды в коммуникациях используются: металлы (в основном медь), сверхпрозрачное стекло (кварц) или пластик и эфир. Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель "витая пара", коаксиальные кабель, волоконно-оптический кабель и окружающее пространство.
Линии связи или линии передачи данных – это промежуточная аппаратура и физическая среда, по которой передаются информационные сигналы (данные).
В одной линии связи можно образовать несколько каналов связи (виртуальных или логических каналов), например путем частотного или временного разделения каналов. Канал связи - это средство односторонней передачи данных. Если линия связи монопольно используется каналом связи, то в этом случае линию связи называют каналом связи.
Канал передачи данных – это средства двухстороннего обмена данными, которые включают в себя линии связи и аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы передачи данных связывают между собой источники информации и приемники информации.
Слайд 11
В зависимости от физической среды передачи данных линии связи можно разделить на:
проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток;
кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи как кабели "витая пара", коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели;
беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.
Проводные линии связи
Проводные (воздушные) линии связи используются для передачи телефонных и телеграфных сигналом, а также для передачи компьютерных данных. Эти линии связи применяются в качестве магистральных линий связи.
По проводным линиям связи могут быть организованы аналоговые и цифровые каналы передачи данных. Скорость передачи по проводным линиям "простой старой телефонной линии" (POST - Primitive Old Telephone System) является очень низкой. Кроме того, к недостаткам этих линий относятся помехозащищенность и возможность простого несанкционированного подключения к сети.
Слайд 12
Кабельные линии связи
Кабельные линии связи имеют довольно сложную структуру. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции. В компьютерных сетях используются три типа кабелей.
Витая пара (twisted pair) – кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку. Пары проводов скручиваются между собой с целью уменьшения наводок. Витая пара является достаточно помехоустойчивой. Существует два типа этого кабеля: неэкранированная витая пара UTP и экранированная витая пара STP.
Характерным для этого кабеля является простота монтажа. Данный кабель является самым дешевым и распространенным видом связи, который нашел широкое применение в самых распространенных локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “звезда”. Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45.
Кабель используется для передачи данных на скорости 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Витая пара обычно используется для связи на расстояние не более нескольких сот метров. К недостаткам кабеля "витая пара" можно отнести возможность простого несанкционированного подключения к сети.
Слайд 13
Коаксиальный кабель (coaxial cable) - это кабель с центральным медным проводом, который окружен слоем изолирующего материала для того, чтобы отделить центральный проводник от внешнего проводящего экрана (медной оплетки или слой алюминиевой фольги). Внешний проводящий экран кабеля покрывается изоляцией.
Существует два типа коаксиального кабеля: тонкий коаксиальный кабель диаметром 5 мм и толстый коаксиальный кабель диаметром 10 мм. У толстого коаксиального кабеля затухание меньше, чем у тонкого. Стоимость коаксиального кабеля выше стоимости витой пары и выполнение монтажа сети сложнее, чем витой парой.
Коаксиальный кабель применяется, например, в локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “общая шина”.
Коаксиальный кабель более помехозащищенный, чем витая пара и снижает собственное излучение. Пропускная способность – 50-100 Мбит/с. Допустимая длина линии связи – несколько километров. Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю сложнее, чем к витой паре.
Слайд 14
Кабельные оптоволоконные каналы связи. Оптоволоконный кабель (fiber optic) – это оптическое волокно на кремниевой или пластмассовой основе, заключенное в материал с низким коэффициентом преломления света, который закрыт внешней оболочкой.
Оптическое волокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон. На передающем конце оптоволоконного кабеля требуется преобразование электрического сигнала в световой, а на приемном конце обратное преобразование.
Основное преимущество этого типа кабеля – чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно. Скорость передачи данных 3Гбит/c. Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям.
Слайд 15
Беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи) каналы передачи данных
Радиоканалы наземной (радиорелейной и сотовой) и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных.
Радиорелейные каналы передачи данных
Радиорелейные каналы связи состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами. Связь осуществляется в пределах прямой видимости, дальности между соседними станциями - до 50 км. Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРС) применяются в качестве региональных и местных систем связи и передачи данных, а также для связи между базовыми станциями сотовой связи.
Спутниковые каналы передачи данных
В спутниковых системах используются антенны СВЧ-диапазона частот для приема радиосигналов от наземных станций и ретрансляции этих сигналов обратно на наземные станции. В спутниковых сетях используются три основных типа спутников, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. Спутники запускаются, как правило, группами. Разнесенные друг от друга они могут обеспечить охват почти всей поверхности Земли. Работа спутникового канала передачи данных представлена на рисунке
Целесообразнее использовать спутниковую связь для организации канала связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможности обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках. Пропускная способность высокая – несколько десятков Мбит/c.
Сотовые каналы передачи данных
Радиоканалы сотовой связи строятся по тем же принципам, что и сотовые телефонные сети. Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из сети наземных базовых приемо-передающих станций и сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи).
Базовые станции подключаются к центру коммутации, который обеспечивает связь, как между базовыми станциями, так и с другими телефонными сетями и с глобальной сетью Интернет. По выполняемым функциям центр коммутации аналогичен обычной АТС проводной связи.
LMDS (Local Multipoint Distribution System) - это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами. Скорость передачи данных до 45 Мбит/c.
Радиоканалы передачи данных WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) аналогичны Wi-Fi. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.
Радиоканалы передачи данных MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Эти системы способна обслуживать территорию в радиусе 50–60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с – 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал.
Радиоканалы передачи данных для локальных сетей. Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении.
Радиоканалы передачи данных Bluetooht - это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с.
Слайд 16
Типы сетей по способу управления
Компьютерные сети разделяются на два типа:
• одноранговые (peer-to-peer);
• на основе сервера (server based).
Слайд 17
В одноранговой сети все компьютеры равноправны, нет иерархии компьютеров и нет выделенного сервера.
Компьютер, подключенный к локальной сети, в зависимости и от решаемых на нем задач называют рабочей станцией (workstation) или сервером (server).
Рабочая станция – это индивидуальное рабочее место пользователя. На рабочих станциях устанавливается обычная ОС, например Windows. Кроме того, на рабочих станциях устанавливается клиентская часть сетевой ОС. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь, тогда как ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации. Но, в конечном счете все зависит от тех приложений, которые этот компьютер выполняет.
Каждая рабочая станция одноранговой сети одновременно может быть и сервером. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Считается, что одноранговая архитектура эффективна в небольших локальных сетях (не более 25 компьютеров).
В одноранговой сети:
• для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система;
• компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;
• пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации.
Если к сети подключено более 10...15 пользователей, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы.
Слайд 18
Под сервером понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа. Он обслуживает другие станции, предоставляя общие ресурсы и услуги для совместного использования.
Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления зашитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом.
Круг задач, которые должны выполнять серверы, очень широкий. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными. Например, в сети Windows NT существуют различные типы серверов.
Файл-серверы и принт-серверы. Они управляют доступом пользователей соответственно к файлам и принтерам. Например, чтобы работать с текстовым процессором, вы прежде всего должны запустить его на своем компьютере. Документ текстового процессора, хранящийся на файл-сервере, загружается в память вашего компьютера, и, таким образом, вы можете работать с этим документом на своем компьютере. Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и данных.
Серверы приложений. На серверах приложений выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а также находятся данные, доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от файл- и принт-сернеров. В последних файлы или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер. А в сервере приложений на запрашивающий компьютер пересылаются только результаты запроса.
Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложений. Однако вместо всей базы данных на ваш компьютер с сервера загружаются только результаты запроса. Например, вы можете получить список работников, родившихся в ноябре.
Почтовые серверы. Эти серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.
Факс-серверы. Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.
Коммуникационные серверы. Такие серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и другими сетями, мэйнфреймами или удаленными пользователями через модем и телефонную линию.
Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Комбинированные сети – наиболее распространенный тип сетей, но для их правильной реализации и надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования.
Слайд 19
Топология сети
Термин «топология сети» характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. «Топология» – это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети.
Топология сети обусловливает её характеристики. Выбор той или иной топологии влияет на состав необходимого сетевого оборудования, характеристики сетевого оборудования, возможности расширения сети, способ управления сетью.
Базовые топологии. Все сети строятся на основе трех базовых топологий: «шина» (bus), «звезда» (star) и «кольцо» (ring).
Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, то топология называется «шина». Если компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки (концентратора), то топология называется «звезда». Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, то топология называете: «кольцо».
Слайд 20
Топологию «шина» часто называют линейной шиной (linear bus). Эта топология является наиболее простой и широко распространенной. В ней используется один кабель, называемый магистралью, или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.
В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру. Данные в виде электрических сигналов не передаются всем компьютерам сети, однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует зашифрованному в этих сигналах адресу получателя. При этом в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.
Производительность этой топологии сети зависит от числа компьютеров, подключенных к «шине»: чем больше компьютеров ожидающих передачи данных, тем медленнее работает сеть.
Для предотвращения отражения электрических сигналов на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators) поглощающие эти сигналы.
Разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.
Слайд 21
При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, называемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера вступают через концентратор ко всем остальным компьютерам.
В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованы. Недостатком сети является значительное увеличение расхода кабеля, так как все компьютеры подключены к центральной точке. Если центральный компонент выйдет из строя, то нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер или кабель, соединяющий его с концентратором, то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.
Слайд 22
При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор.
Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина» здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.
Один из принципов передачи данных в кольцевой сети называется передачей маркера. Он заключается в следующем: маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот компьютер, который хочет передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадаете адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему компьютеру сообщение, в котором подтверждает факт приема данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть.
Маркер передвигается практически со скоростью света: в кольце диаметром около 200 м маркер может циркулировать с частотой 10 000 об/с.
Слайд 23
Комбинированные топологии. В настоящее время часто используются топологии, которые комбинируют компоновку сети по принципу «шины», «звезды» и «кольца».
«Звезда»- «шина» (star–bus) – это комбинация топологии «шина» и «звезда». Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной «шины».
В этом случае выход из строя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть и остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. Выход из строя концентратора повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов.
«Звезда»-«кольцо» (star– ring) немного похожа на «звезду»-«шину». И в той и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует «кольцо» или «шину». Отличие заключается в том, что концентраторы в «звезде»– «шине» соединены магистральной линейной шиной, а в «звезде»-«кольце» они образуют звезду на основе главного концентратора.
Слайд 24
Коммуникационное оборудование вычислительных сетей
Сетевые адаптеры – это коммуникационное оборудование
Сетевой адаптер (сетевая карта) - это устройство двунаправленного обмена данными между ПК и средой передачи данных вычислительной сети. Кроме организации обмена данными между ПК и вычислительной сетью, сетевой адаптер выполняет буферизацию (временное хранение данных) и функцию сопряжения компьютера с сетевым кабелем. Сетевыми адаптерами реализуются функции физического уровня, а функции канального уровня семиуровневой модели ISO реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.
Адаптеры снабжены собственным процессором и памятью. Карты классифицируются по типу порта, через который они соединяются с компьютером: ISA, PCI, USB. Наиболее распространенные из них - это сетевые карты PCI. Карта, как правило, устанавливается в слот расширения PCI, расположенный на материнской плате ПК, и подключается к сетевому кабелю разъемами типа: RJ-45 или BNC.
Сетевые карты можно разделить на два типа:
В зависимости от применяемой технологии вычислительных сетей Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet, сетевые карты обеспечивают скорость передачи данных: 10, 100 или 1000 Мбит/с.
Слайд 25
Сетевые кабели вычислительных сетей
В качестве кабелей соединяющих отдельные ПК и коммуникационное оборудование в вычислительных сетях применяются: витая пара, коаксиальный кабель, оптический кабель, свойства которых изложены в разделе "Линии связи и каналы передачи данных"
Промежуточное коммуникационное оборудование вычислительных сетей
В качестве промежуточного коммуникационного оборудования применяются: трансиверы (transceivers), повторители (repeaters), концентраторы (hubs), коммутаторы (switches), мосты (bridges), маршрутизаторы (routers) и шлюзы (gateways).
Промежуточное коммуникационное оборудования вычислительных сетей используется для усиления и преобразования сигналов, для объединения ПК в физические сегменты, для разделения вычислительных сетей на подсети (логические сегменты) с целью увеличения производительности сети, а также для объединения подсетей (сегментов) и сетей в единую вычислительную сеть.
Физическая структуризация вычислительных сетей объединяет ПК в общую среду передачи данных, т.е. образует физические сегменты сети, но при этом не изменяет направление потоков данных. Физические сегменты упрощают подключение к сети большого числа ПК.
Логическая структуризация разделяет общую среду передачи данных на логические сегменты и тем самым устраняет столкновения (коллизии) данных в вычислительных сетях. Логические сегменты или подсети могут работать автономно и по мере необходимости компьютеры из разных сегментов могут обмениваться данными между собой. Протоколы управления в вычислительных сетях остаются теми же, какие применяются и в неразделяемых сетях.
Трансиверы и повторители обеспечивают усиление и преобразование сигналов в вычислительных сетях. Концентраторы и коммутаторы служат для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию локальной вычислительной сети.
Концентраторы являются средством физической структуризации вычислительной сети, так как разбивают сеть на сегменты. Коммутаторы предназначены для логической структуризации вычислительной сети, так как разделяют общую среду передачи данных на логические сегменты и тем самым устраняют столкновения.
Для соединения подсетей (логических сегментов) и различных вычислительных сетей между собой в качестве межсетевого интерфейса применяются коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.
Слайд 26
Повторители – это аппаратные устройства, предназначенные для восстановления и усиления сигналов в вычислительных сетях с целью увеличения их длины.
Трансиверы или приемопередатчики – это аппаратные устройства, служащие для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или двумя сегментами кабеля. Основной функцией трансивера является усиление сигналов. Трансиверы применяются и в качестве конверторов для преобразование электрических сигналов в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования других сред передачи информации.
Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяют в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети.
Слайд 27
Коммутаторы – это программно-аппаратные устройства, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора.
Мосты – это программно- аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой или несколько частей одной и той же сети, работающих с разными протоколами. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия. Мост изолирует трафик одной части сети от трафика другой части, повышая общую производительность передачи данных.
Маршрутизаторы. Это коммуникационное оборудование, которое обеспечивает выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей и в разветвленных сетях, имеющих несколько параллельных маршрутов. Маршрутизаторами и программными модулями сетевой операционной системы реализуются функции сетевого уровня.
Шлюзы – это коммуникационное оборудование (например, компьютер), служащее для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы полностью преобразовывают весь поток данных, включая коды, форматы, методы управления и т.д.
Коммуникационное оборудование: мосты, маршрутизаторы и шлюзы в локальной вычислительной сети - это, как правило, выделенные компьютеры со специальным программным обеспечением.
Слайд 28
Организация работы в сети
Чтобы информацию, переданную одним компьютером, понял другой компьютер, необходимо было разработать единые правила передачи данных, называемые протоколами.
Протокол передачи устанавливает соглашение между взаимодействующими компьютерами. Чтобы процесс коммуникации состоялся, надо снабдить компьютеры адресами. Они определяются сетевыми адаптерами, номерами телефонов и программами связи. Правила образования адресов компьютеров в сети должны быть абсолютно одинаковыми, несмотря на то, что компьютеры в сети могут быть разнородными и использовать различные операционные системы.
Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому данные разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины, каждый такой пакет сопровождается служебным уведомлением, включая опознавательные знаки его начала и конца. Протоколы передачи распознают начало пакета и его конец, управляют потоками данных, распределяют их, выстраивают их в очереди. На другом конце приемник информации должен работать по тем же правилам, т.е. протоколам. Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу. Каждый пакет имеет номер, чтобы было можно заново запросить утерянную или ошибочно переданную информацию.
Существует несколько протоколов передачи данных, коррекции и исправления ошибок. В сети Интернет действует международный протокол ТСР/IР, принятый в 70-е годы. Сеть устроена так, что при гибели любого узла сохраняется функционирование всех остальных компьютеров. Пакеты данных переме-щаются по сети и при возникновении аварии одного из компьютеров автоматически направляются по другому маршруту. На месте назначения пакеты соединятся в единое целое.
Протокол работы сети – это стандарт, определяющий формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования.
Протокол передачи данных – набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.
Стандартизированный протокол передачи данных также позволяет разрабатывать интерфейсы (уже на физическом уровне), не привязанные к конкретной аппаратной платформе и производителю (например, USB, Bluetooth).
В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.
Международный институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers - IEEE) разработал стандарты для протоколов передачи данных в локальных сетях. Это стандарты IEEE802 . Для нас представляют практический интерес стандарты IEEE802.3 , IEEE802.4 и IEEE802.5 , которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных.
Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа: Ethernet , ArcNet и Token Ring. Эти реализации основаны соответственно на стандартах IEEE802 .3, IEEE802.4 и IEEE802.5 . Для простоты мы будем использовать названия реализаций методов доступа, а не названия самих стандартов, хотя между стандартами и конкретными реализациями имеются некоторые различия.
Слайд 29
Протокол TCP/IP
Протокол TCP/IP на самом деле подразумевает два протокола: протокол TCP и протокол IP.
Протокол IP (Internet Protocol ) был создан в конце 70-х годов и предназначен для объединения сетей, прежде всего удаленных. Его основная задача – адресация и передача пакетов данных.
Протокол TCP (Transmission Control Protocol ) создан как надстройка над IP . В настоящее время этот протокол считается наиболее функционально полным и поддерживается практически любой современной операционной системой.
Слайд 30
Сетевой протокол – набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.
Разные протоколы, зачастую, описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.
Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению – от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).
Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection – взаимодействие открытых систем, ВОС).
Модель OSI – это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней:
на физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи;
на канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети;
сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений;
транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения;
задача сеансового уровня – координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях;
уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи;
прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями – обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.
Слайд 31
Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.
FTP (File Transfer Protocol) – это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.
POP (Post Office Protocol) – это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.
uucp (Unix to Unix Copy Protocol) – это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в том числе для электронной почты. Этот протокол предполагает использование пакетного способа передачи информации, при котором сначала устанавливается соединение клиент-сервер и передается пакет данных, а затем автономно происходит его обработка, просмотр или подготовка писем.
telnet – это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и так далее. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.
DTN – протокол, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.
Протоколы семейства TCP/IP реализуют всевозможные сервисы (услуги) Интернет.
Итак, Интернет – это множество компьютеров и различных компьютерных сетей, объединенных сетью, которые взаимодействуют при помощи протоколов связи TCP/IP. Вся информация в Интернет хранится на Web-серверах.
Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями или каналами общественных телекоммуникаций, составляют базовую часть сети Интернет.
Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и выполнять другие задачи. Доступ отдельных пользователей к информационным ресурсам Internet обычно осуществляется через Internet - провайдеров или корпоративную сеть.
Провайдеры располагают компьютерной сетью, которая имеет постоянное соединение с Интернет. Компьютеры, входящие в сеть провайдера и служащие для подключения абонентов к Интернету, называются серверами доступа или маршрутизаторами.
Провайдер - организация, которая владеет сервером и предоставляет услуги по работе в сети.
Приложение 2 Закрепление
(решение кроссворда по теме «Компьютерные коммуникации»)
| | | | | | | | 18 | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | 16 |
|
|
|
|
|
|
| | | | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | 1 | | | | | | | | | | |
| | | | | | | 2 |
|
|
|
|
| | | | 10 | | | | | | |
| | | | 9 | | | |
| | | |
| | | |
| | | | | | |
| | | |
| | | |
| | 5 | |
| | | 21 |
|
|
|
|
| | |
| | | |
| | | | | |
| |
| | | |
| | 8 | | | | |
| | | |
| | | | | |
| |
| | | |
| |
| | | | |
| | | |
| | | 15 | | |
| |
| | | 7 |
| |
| | | | |
| | | |
| | 12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| | 19 | | |
| | 14 | |
| | |
| | |
| |
| | |
| | |
| |
| | |
| |
| |
| | |
| | |
| |
| 4 |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 6 |
|
|
|
|
|
|
| |
| |
| | |
| | |
| |
| | |
| |
| | | | |
| | |
| |
| 11 |
|
|
| |
| |
| | |
| |
| | | 3 | |
| | | | |
| | |
| | |
| |
| | |
| |
| | |
| |
| | | | |
| | | | | |
| |
| | |
| |
| | |
| |
| | | | | | | | | | |
| |
| | |
| |
| | |
| 13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| | |
| |
| | |
| | | | |
| |
| | | | | | | | | | |
| |
| | |
| | | | 17 |
|
|
|
|
|
|
| | | | | | | | |
| | |
| | | | |
| | | | | | | | | | | | | | |
| | |
| | | | |
| | | | | | | | | | | | | | |
| | |
| | | | |
| | | 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| | |
| | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
Вопросы
1.Устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему.
2. Устройство, производящее модуляцию и демодуляцию.
3. Способ присвоения имени компьютеру.
4. Правило передачи сообщений.
5. Всемирная компьютерная сеть.
6. Программа, служащая для просмотра Web-страниц.
7. Компьютер, на котором установлено специальное программное обеспечение.
8. Сеть, объединяющая компьютеры в пределах региона.
9. Наименьшая единица Всемирной Паутины.
10. Задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
11. Инструкция браузеру, указывающие способ отображения текста.
12. Документ, содержащий ссылки на другие документы.
13. Сеть, при которой системы компьютеров находятся недалеко друг от друга и соединены между собой при помощи специального кабеля.
14. Объект, генерирующий или потребляющий информацию.
15. Выделенный объект, связанный с другим файлом и реагирующий на щелчок мыши.
16. Техническое устройство, выполняющее функции сопряжения компьютеров с каналами связи.
17. Аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации.
18. Зона, сообщество, участок сети, к которому принадлежит данный сайт.
19. Сеть, которая соединяет компьютеры находящиеся на большом расстоянии друг от друга в пределах корпорации.
20. Общение между людьми, или взаимная передача и восприятие информации.
21. Регистрационное имя пользователя.
Эталоны ответов
1. Маршрутизатор
2. Модем
3. Адресация
4. Протокол
5. Интернет
6. Браузер
7. Сервер
8. Региональная
9. Страница
10. Клиент
11. Тег
12. Гипертекст
13. Локальная
14. Абонент
15. Гиперссылка
16. Адаптер
17. Станция
18. Домен
19. Корпоративная
20. Коммуникация
21. Логин
Критерии оценки
«5» – дано 18 верных ответов;
«4» – дано 16 верных ответов;
«3» – дано 14 верных ответов;
«2» – дано 14 верных ответов.
6 327
8 113 
