Компьютерные сети

Тема урока: Компьютерные сети.

Цели и задачи:

образовательные: ознакомить учащихся с понятием компьютерные коммуникации и сети, их назначением.

развивающие: развивать общие знания по данной теме, логику, мышление.

воспитательные: воспитывать любовь к предмету, внимание.

Тип урока: изучение нового материала

Форма урока: синтетическая.

Место урока в учебной теме: первичный

Методы и методические приемы:

1 Информационно - рецептивный:
а) словесный: рассказ - объяснение, описание, беседа,

б) наглядный: иллюстрации, демонстрация, ТСО.
Приемы обучения: изложение информации, объяснение, активизация внимания и мышления, получение из текста и иллюстраций новых знаний, работа с раздаточным материалом.
2. Репродуктивный.
Приемы обучения: подача материала в готовом виде, конкретизация и закрепление уже приобретенных знаний.
3. Визуальный: составление логических цепочек.
4. Суггестивный: применение различных видов искусства.

5. Перцептивный (восприятие и связь с жизнью):
6. Релаксопедический: психологическая разгрузка.
Межпредметные связи: математика, экономика

Материалы и оборудование: флипчарт, проектор, ноутбук, видеофрагмент

Основные понятия и термины: сеть, топология

Ход урока:

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний

Фронтальный опрос

1. Что такое файл? Файловая система?

2. Основные виды вирусов?

3. Что такое дефрагментация диска?

1. Изучение нового материала

Сегодня одним из ключевых направлений развития человечества является построение общества знания, основанного на принципах свободы слова, сво­бодного доступа к информации и содействия культурному многообразию. Говорить о воплощении этой идеи в жизнь стало возможным благодаря бурному развитию информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), с помощью которых производится обмен информацией и ее распростране­ние.

Информационная коммуникация и телекоммуникация

Вероятно, все слышали слова «коммуникация» и «коммуникации», в част­ности в таких словосочетаниях, как «широкие возможности для комму­никации», «транспортные коммуникации». В первом случае речь идет об обмене информационными сообщениями разного типа, во втором — о свя­зях между объектами.

Вообще «коммуникация» — это слово латинского происхождения, означаю­щее «сообщение», «соединение», «передача». Употребляя его, обычно име­ют в виду или материальные коммуникации (транспортные пути, водопро­воды, нефтепроводы и т. п.), или информационные коммуникации. Спектр последних довольно широк: от общения на бытовом уровне и во время учебного или производственного процесса до распространения информации посредством телевидения, печатных и электронных изданий.

Термин «телекоммуникация» образован от греческого слова tele («далеко», «вдаль») и уже упоминавшегося нами слова «коммуникация». Он означает передачу информации на большое расстояние. Сегодня телекоммуникация осуществляется с помощью телевизионной, телефонной, телеграфной, те­летайпной, спутниковой и радиосвязи.

В качестве примера радиосвязи рассмотрим знакомую всем мобильную связь. Сотовая сеть, используемая для ее поддержки, создается так: общая зона покрытия делится на частично перекрывающиеся ячейки (соты), ко­торые, собственно, и образуют сеть.

Размеры сот зависят от зон покрытия отдельных базовых станций (БС). Базовые станции — это расположенные на крышах зданий и вышках прие­мопередатчики, работающие в одном диапазоне частот. Кроме них в состав сети входит оборудование, определяющее текущее расположение абонентов и обеспечивающее непрерывность связи во время перемещения абонента из зоны действия одного приемопередатчика в зону действия другого.

Мобильный телефон абонента «прослушивает» эфир в поисках сигнала ближайшей БС. После этого он посылает ей свой уникальный идентифи­кационный код. Телефон и БС поддерживают радиосвязь, периодически обмениваясь небольшими порциями специальных данных. Выйдя из зоны действия одной БС, телефон устанавливает связь с другой. Сотовые сети операторов связи соединены между собой и со стационарной телефонной сетью. Благодаря этому вы можете звонить по телефону або­нентам другого мобильного оператора, а также с мобильного телефона на стационарный и, наоборот, со стационарного на мобильный.

Возможности мобильной связи постоянно расширяются, и сегодня с по­мощью мобильного телефона можно получить доступ к Интернету. Мо­бильные телефоны превратились в универсальные устройства, содержащие цифровую камеру, приемник, календарь и другие средства (в частности, прикладные программы для обработки текста и выполнения расчетов).

Для передачи сигналов между пунктами, распо­ложенными вне зоны прямой видимости, при­меняют спутниковую связь. Она осуществляет­ся с помощью искусственных спутников Земли, которые принимают сигналы с наземных стан­ций, усиливают их и направляют назад на Землю.

Телефонная связь между материками обеспечивается и с помощью трансатлантических телефонных кабелей. Современные кабели создают на основе оптоволокна. В водах океанов и морей проложены сотни тысяч километров оптоволоконного кабеля. С помощью этой сети поддерживается также работа Интернета.

Компьютерная коммуникация и компьютерные сети

С появлением компьютеров возникла потребность в обмене данными между ними, то есть в компьютерной коммуникации. Сначала она осуществлялась с использованием съемных носителей данных. Информацию копировали на такой носитель, переносили к другому компьютеру и переписывали на его устройство хранения. Конечно, такой способ был неудобным и мед­ленным, а объемы данных, которые можно было разместить на съемных носителях, — сравнительно небольшими. Сегодня же компьютерные ком­муникации осуществляются с помощью компьютерных сетей.

Компьютерная сеть — это система связи между двумя или большим ко­личеством компьютеров.

Благодаря потребности в компьютерных сетях они развивались очень быстро. Лишь за 30 последних лет на основе этих сетей созданы целые информа­ционные системы, обеспечивающие почти мгновенную передачу данных на огромные расстояния.

Компьютерные сети разворачивают на предприятиях, в учебных заведе­ниях, государственных учреждениях и даже в квартирах. С помощью этих сетей пользователи обмениваются сообщениями, получают доступ к файлам на других компьютерах, совместно используют принтеры и иное оборудование.

Где бы вы ни работали или учились в дальнейшем, используемые вами компьютеры наверняка будут подключены к компьютерной сети. Вот по­чему очень важно изучить основные понятия, связанные с этими сетями, и получить общее представление о принципах их функционирования.

Локальные и глобальные сети

Компьютерная сеть может состоять как из двух, так и из многих (сотен, ты­сяч, миллионов) компьютеров и охватывать разные по площади территории. В зависимости от размера охватываемой территории различают такие виды сетей.

Персональная сеть. Строится «вокруг» пользователя и объединяет его персональные электронные устройства (телефон, карманный компью­тер, смартфон, ноутбук, гарнитуру и т. п.).

Локальная сеть. Как правило, охватывает сравнительно небольшую территорию или группу зданий (предприятие, школу, институт).

Городская сеть. Работает в нескольких районах города или во всем городе.

Глобальная сеть. Охватывая значительные территории, может вклю­чать десятки и сотни тысяч компьютеров. Глобальные сети объединяют отдельные сети, благодаря чему пользователи и компьютеры, где бы они ни размещались, могут взаимодействовать с другими объектами глобальной сети. Примером такой сети является Интернет.

Представленная классификация сетей не единственная и учитывает лишь одну характеристику сети — расстояние, на которое могут передаваться данные.

Понятие архитектуры сети

Компьютерные сети — это сложные системы, которые могут включать раз­ные компоненты, соединенные и взаимодействующие между собой различ­ными способами. Набор основных компонентов сети, характер их взаимо­действия и способ соединения (топология) зависят от архитектуры сети.

Архитектура сети — это способ логической, функциональной и физичес­кой организации ее технических и программных средств.

Различают несколько сетевых архитектур. Наибольшее распространение получили две из них:

• одноранговая;

• клиент-серверная.

Рассмотрим эти архитектуры подробнее, обратив особое внимание на процесс коммуникации объектов сети. Одни из них предоставляют опре­деленные ресурсы (данные, программу, диск, принтер, модем, сканер), а другие — потребляют их (читают данные, запускают программу, запи­сывают информацию на диск, печатают на принтере). Потребителя ресурса традиционно называют клиентом, а поставщика — сервером (от англ. server — тот, кто обслуживает). Одноранговая и клиент-серверная сети различаются, прежде всего, тем, как в них распределяются роли.

Одноранговая сеть

Одноранговой называют сеть, в которой все компьютеры равноправны: каждый из них имеет возможность использовать определенные ресурсы других подключенных к сети компьютеров или устройств и предоставлять им доступ к своим ресурсам. Пользователи самостоятельно опре­деляют, кто и как сможет воспользоваться ресурсами их компьютеров и хра­нящейся на них информацией.

Централизованно управлять одноранговой сетью и ее ресурсами невозможно — все параметры управления доступом устанав­ливают на каждом компьютере отдельно. Одноранговые сети обычно используют дома и в небольших офисах, где компью­теров немного (в пределах десятка).

Клиент-серверная сеть

В клиент-серверной сети одни устройства выполняют только функции кли­ентов, а другие — только серверов. Клиенты совместно используют определенные ресурсы (принтер, файлы на сервере, модем), а сервер руководит доступом к этим ресурсам.

Оба термина, «клиент» и «сервер», приме­нимы как к устройствам, так и к програм­мному обеспечению, то есть клиент-серверная архитектура предполагает наличие программ-клиентов и программ-серверов. Примерами клиентских программ могут быть браузер, программа обработки электронной почты, текстовый и табличный процессоры, а приме­рами серверных программ — система управ­ления базой данных, программное обеспече­ние веб-сервера и почтового сервера.

Клиент-серверная сеть — это сеть, в которой устройства являются или клиентами, или серверами.

оличество компьютеров в клиент-серверных сетях может быть разным — от нескольких единиц до тысяч. Руководят такими сетями администрато­ры, имеющие значительно больше прав, чем обычные пользователи. Сеть на основе сервера может предоставлять широкий спектр услуг, многие из которых трудно или невозможно получить в одноранговой сети. Кроме того, клиент-серверная сеть лучше защищена и удобнее в управлении.

Сетевые топологии

Как вы уже знаете, сети могут охватывать разные по площади террито­рии и содержать различное количество компьютеров. При создании сети, конечно, следует учитывать особенности зданий, расположение оборудова­ния, расстояния, на которые будут передаваться данные, и многие другие факторы. Каждая сеть в определенной степени уникальна, то есть в мире существует множество разных сетей. Описать их конфигурации помогает понятие сетевой топологии.

Сетевая топология — схема соединения устройств, входящих в состав сети.

Выделяют четыре основные топологии, которые различаются своими возможностями и стоимостью реализации:

• «звезда» — в сети используется специальное устройство, через которое к ней подключены все другие устройства;

• «шина» — все устройства последовательно под­ключены к одному кабелю — шине;

• «кольцо» — устройства последовательно со­единены друг с другом, последнее устройство подключено к первому;

• «сетка» — каждый компьютер или устройство соединены с одним или несколькими устрой­ствами сети, иногда — со всеми.

Передача данных по сети

Как же данные передаются по компьютерной сети? При этом применяется принцип почты, то есть предполагается наличие отправителя и получате­ля, имеющих адреса. Упрощенно этот процесс можно описать так. Под­лежащие передаче данные разбиваются на небольшие порции, к которым добавляется управляющая информация (в частности, адреса отправителя и получателя и порядковый номер порции). Порция данных вместе с управляющей информацией образует пакет.

Пакеты последовательно передаются по сети на компьютер-по­лучатель и собираются на нем в требуемом порядке.

На первый взгляд, все довольно просто, но на практике это не так. Обмен данными с использованием компьютерных сетей — сложный многоуров­невый процесс, в котором, в общем, выделяют семь уровней. Это, в частности, верхний уровень, прикладной, где действует прикладная программа, оперирующая данными и осуществляющая доступ к сетевой службе, сетевой уровень, на котором данные рассматриваются уже как па­кеты, и физический уровень (кабели, сигналы), где данные передаются в ви­де битов.

На компьютере-отправителе пересылаемые прикладной программой данные разбиваются на пакеты, а пакеты — на биты, которые затем передаются по сети. На компьютере-получателе все происходит в обратном порядке: биты собираются в пакеты, а пакеты — в данные, которые интерпретируются прикладной программой и предоставляются пользователю.

Коммуникационные протоколы и сетевые стандарты

В обмене данными принимают участие многие программные и аппаратные средства (от прикладных программ до средств управления каналами пере­дачи информации). Чтобы все участники процесса обмена данными могли четко взаимодействовать друг с другом, они должны работать согласованно и по правилам.

Правила, определяющие, как должны взаимодействовать устройства сети, называют коммуникационными или сетевыми протоколами.

В коммуникационных протоколах, в частности, определено, как данные должны разбиваться на пакеты, какими сигналами подтверждения пере­дачи будут обмениваться принимающее и передающее устройства, какой механизм обнаружения и обработки ошибок передачи будет использован. Разработаны также сетевые стандарты, в которых определены требования к оборудованию и программному обеспечению сети.

Следует отметить, что создают и утверждают протоколы и стандарты, спе­циальные международные организации.

Сетевых протоколов и стандартов существует много. Ознакомьтесь с крат­ким описанием некоторых из них.

Ethernet. Наиболее распространенный на сегодня протокол и стандарт для проводных локальных сетей.

TCP/IP. Набор протоколов, используемых для передачи данных через Интернет. Вы подробнее ознакомитесь с ним, когда будете изучать основы этой глобальной сети.

WAP (Wireless Application Protocol — протокол беспроводного до­ступа). Стандарт интернет-коммуникации. Применяется для доступа к Интернету с мобильных телефонов.

Wi-Fi (Wireless Fidelity — беспроводная точность). Стандарт обору­дования беспроводных сетей и торговая марка консорциума Wi-Fi Alliance, в который входят крупные производители компьютерного оборудования и оборудования Wi-Fi. Мобильные устройства (телефоны, смартфоны, ноутбуки), оборудованные приемопередатчиками Wi-Fi, можно подключать к локальной беспроводной сети и Интернету. Сеть Wi-Fi имеет ограниченный радиус действия (как правило, 45 метров в помещении и 90 метров вне его).

WiMAX, Mobile WiMAX и Mobile-Fi. Ряд технологий беспроводных сетей, которые используются вместе с технологией Wi-Fi или вместо нее с целью расширения беспроводных сетей. В частности, сеть WiMAX обеспечивает лучший доступ к Интернету, чем Wi-Fi, и имеет большую площадь покрытия.

Bluetooth. Стандарт беспроводных персональных сетей. Обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотокамеры, мыши, клавиатуры, джойстики, наушники. Связь поддерживается на расстоянии от 10 до 100 метров (расстояние зависит от наличия препятствий).

1. Итог урока

1. Что мы сегодня с вами узнали на уроке?

2. Что такое протокол?

3. Какие виды сетевой топологии существуют?

1. Домашнее задание

§ 1 стр. 10 – 13

Задание 5 стр.13