Конспект урока по информатике на тему Компьютерные сети. Топология сетей

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Компьютерные сети. Топология сетей.

ТИП ЗАНЯТИЯ: Урок ознакомления с новым материалом.

ВИД ЗАНЯТИЯ: Лекция.

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Образовательные:

• сформировать знания о назначении, принципах построения и функционирования компьютерных сетей;

• научить осмысливать информацию и делать выводы.

Развивающие:

• дружеское и деловое общение студентов в совместной работе, выбирать рациональное решение задач.

• развивать интерес к занятию, дисциплине;

• развивать логическое мышление по средствам сравнения, анализа, синтеза и сопоставления.

Воспитательные:

• воспитывать дисциплинированность, прививать интерес к предмету, формировать творческий подход и самостоятельность,

• воспитывать чувство коллективизма;

• формирование познавательной потребности, дисциплинированности, умения конспектировать, работать в коллективе.

ЗАДАЧИ:

1. Рассмотреть понятия «компьютерная сеть», «топология сети».

2. Поиск оптимального решения при построении локальной компьютерной сети.

ОБОРУДОВАНИЕ: ПК, мультимедийный проектор; экран; раздаточный материал; презентация, информационные карточки.

Основные термины и понятия для изучения:

• Назначение компьютерных сетей.

• Принципы построения локальных компьютерных сетей.

• Аппаратное обеспечение проводных и беспроводных сетей.

• Скорость передачи данных по локальным компьютерным сетям.

Формы работы: фронтальная, но ведущей формой работы на занятии является групповая.

Методические приемы мотивации обучения: используются различные приемы - определение темы занятия по ключевым словам, перепутанные логические цепочки, зиг-заг (работа в группах); методические приемы «подведем итоги» и «выбери задание»; исследовательский метод.

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Организационный момент:

• приветствие;

• проверка отсутствующих.

2. Актуализация знаний:

Определение темы занятия (агентурная, паучья, торговая, рыболовная, вязаная, глобальная, обширная - СЕТЬ).

Используется прием «ключевые слова».

Топор село ГиЯ

Тема занятия «Компьютерные сети. Топология сетей»

Подготовка студентов к усвоению нового материала, актуализация опорных знаний:

В настоящее время персональные компьютеры, находящиеся чуть ли не в каждом доме и практически в каждой организации, достигли огромных мощностей в переработке информации. Но вся эта мощь в наше время сводится на нет без наличия современных средств коммуникации, то есть связи.

И сегодня каждый день множество людей открывает для себя существование глобальных компьютерных сетей, объединяющих компьютеры во всем мире в едином информационном пространстве, имя которому - Интернет. И мы с вами с сегодняшнего урока начнем постигать премудрости работы в этой сети.

Студентам раздаются карточки, где необходимо исправить ошибки.

Используется приём «Перепутанные логические цепочки».

ТЕКСТ:

Компьютерная сеть - это совокупность устройств и различных компьютеров, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Корпоративная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении или одном здании. Глобальная сеть объединяет компьютеры внутри одного города или республики. Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые локальные сети. Беспроводная сеть объединяет все континенты. Для подключения портативных компьютеров (ноутбуков) часто используют глобальную сеть, при которой передача данных осуществляется с помощью электромагнитных волн.

Самой простой топологией является «кольцо»; в одном направлении передается информация в топологии «звезда»; «шина» имеет центральный компонент.

Коаксиальный кабель представляет собой стеклянный цилиндр, покрытый оболочкой с другим коэффициентом преломления. Скорость передачи информации от 100 Мбит/с. Витая пара - самый дешевый и доступный тип кабеля, но с низкой скоростью передачи информации до 10 Мбит/c. Оптоволоконный кабель содержит пары проводников, скрученных одним с другим. Скорость передачи информации от 10 Мбит/с до 100 Мбит/с.

3. Объяснение новой темы:

Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов.

Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Самая простая сеть состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом. Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной организации, так и за ее пределами.

Ресурсы - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер или модем.

Интерактивная связь компьютеров означает обмен сообщениями в реальном масштабе времени.

При помощи компьютерных сетей можно решить множество проблем.
Рассмотрим некоторые из них:

• объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров;

• 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 служат для организации совместного использования при наличии специального программного обеспечения (ПО).

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
• Территориальная распространенность;
• Ведомственная принадлежность;
• Скорость передачи информации;
• Тип среды передачи.

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.

Локальные компьютерные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8-12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.

Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть - сетью с выделенным сервером.

Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей.

Региональные компьютерные сети.

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).

Корпоративные компьютерные сети.

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN). Подключение корпоративных сетей (например, банковских) к Интернету осуществляется со строгим соблюдением мер безопасности: Такие меры должны препятствовать несанкционированному доступу к секретной или служебной информации.

Глобальная компьютерная сеть Интернет.

Разработка средств и методов передачи информации на большие расстояния сделала возможным появление глобальных сетей.

Глобальная сеть - это объединение компьютеров, расположенных на большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.

Надежность и устойчивость функционирования глобальной компьютерной сети обеспечивает большое количество линий связи между различными сегментами сети. Внутри региональных сетей и между региональными сетями информация передается по многочисленным оптоволоконным и спутниковым каналам.

Интернет - это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая сотни миллионов серверов, постоянно подключенных к сети.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Виды кабелей

• Коаксиальный - самый дешевый и доступный тип кабеля, но с низкой скоростью передачи информации до 10 Мбит/c.

• Витая пара, содержит пары проводников, скрученных одним с другим. Скорость передачи информации от 10 Мбит/с до 100 Мбит/с.

• Оптоволоконный кабель представляет собой стеклянный цилиндр, покрытый оболочкой с другим коэффициентом преломления. Скорость передачи информации от 100 Мбит/с.

Витая пара - в топологиях «звезда», «кольцо».

Коаксиальный - в топологии «шина».

Оптоволоконный - в топологиях «звезда» и «кольцо», передает данные только в одном направлении.

Беспроводные сети

Появление переносных компьютеров, используемых в автомобилях, самолетах, в гостиницах делают актуальной возможность соединения с LAN по беспроводной линии связи. Потребность в беспроводных системах связи возникает также там, где прокладка кабеля сопряжена с большими трудностями.

Беспроводные локальные сети используют четыре способа передачи данных:

• инфракрасное излучение;

• лазер;

• радиопередачу в узком спектре (одночастотная передача);

• радиопередачу в рассеянном спектре.

Основной недостаток беспроводных сетей - относительно низкая скорость, составляющая 54 Мб/с.

Топология сети

Для того чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу.

Топология сети - пространственное расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Топология сети определяется:

• составом необходимого сетевого оборудования;

• характеристиками сетевого оборудования;

• возможностями расширения сети;

• способами расширения сети.

Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонен­тами требуют различного взаимного расположения компьютеров, то есть различной топологии сети.

Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий соответствуют раз­личные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть. Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

• «шина» (bus);

• «звезда» (star);

• «кольцо» (ring).

Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности сети представляют собой довольно сложные комбинации, объеди­няющие свойства нескольких топологий.

Возможные топологии сети: а - «звезда»; b - «кольцо»; с - «дерево»; d-f- «комплексные»

Название

Достоинства

Недостатки

«Звезда»

-Каждый пользователь может работать независимо от остальных пользователей;
-Легкое обнаружение неисправности в кабельной сети;

-Выход из строя центрального устройства ведет к остановке всей сети;
-Уменьшение производительности сети с увеличением числа компьютеров, подключенных к сети.

«Шина»

-Простота построения сети;
-Сеть легко расширяется;
-Эффективно используется пропускная способность канала;
-Надежность выше, т.к. выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом.

- Ограниченная длина шины;
-Возможность возникновения столкновений (коллизий) на шине, когда пытаются передать информацию сразу несколько станций;
-Выход из строя какого-либо отрезка кабеля ведет к нарушению работоспособности сети;

«Кольцо»

-Отсутствие дорогого центрального устройства;
-Легкий поиск неисправных узлов;
-Пропускная способность сети разделяется между всеми пользователями, поэтому все пользователи гарантированно последовательно получают доступ к сети;

-Трудно включить в сеть новые компьютеры;
-Каждый компьютер должен активно участвовать в пересылке информации;
-Чем больше подключенных станций, тем длительнее задержка передаваемых данных;

Топология сети - это общая схема соединения компьютеров в сеть.

Предлагаю задание: допустим у вас 4 ПК. Рассмотрим возможные варианты соединения их в сеть.

1. топология «шина»

Такая схема называется одноранговая локальная сеть с топологией линейная шина. Нарисуйте её в тетради и запишите название. Одноранговая - это значит, что все компьютеры в сети равноправны. Нет главного.

2) топология «кольцо»

Такая схема называется одноранговая локальная сеть с топологией кольцо. Нарисуйте её в тетради и запишите название.

2. топология «звезда»

При выходе из строя сетевого кабеля у одного из компьютеров локальная сеть не работает. Чтобы избежать этого строят локальную сеть с топологией звезда.

Давайте выясним: какое устройство нам необходимо купить, чтобы разместить его на схеме вместо знака «?». Предлагаю варианты:

• Концентратор

• Коммутатор

• Маршрутизатор

Что выберите?

Концентратор - это устройство, к которому подключаются сетевые объекты при звездообразной топологии. Концентратор играет роль разделителя сигналов. Он принимает сигнал, поступивший в него из одного порта, и распределяет его по всем остальным своим портам. Некоторые концентраторы перед тем, как передать поступивший слабый сигнал, усиливают его.

Коммутатор (Switch) - это оборудование, которое используется для соединения хостов в компьютерной сети. Такое оборудование снижает энергопотребление сети и повышает ее производительность.

Маршрутиза́тор (от англ. router, ро́утер, ра́утер или ру́тер, ру́тэр) - специализированный сетевой компьютер, это устройство, обеспечивающее обмен информацией между различными сетями.

Выясняют, что им необходим концентратор (коммутатор), оба эти устройства обеспечивают передачу данных между компьютерами. А маршрутизатор используется в беспроводных сетях.

Если к локальной сети подключено более 10 компьютеров, одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности хранения информации в сети выделяется мощный компьютер для хранения файлов и программ. Такой компьютер называется сервер, а локальная сеть - сетью с выделенным сервером.

По такому принципу построена локальная сеть у нас в компьютерном кабинете?

Для подключения портативных компьютеров (ноутбуков) часто используют беспроводное подключение, при котором передача данных осуществляется с помощью электромагнитных волн. В беспроводных локальных сетях в качестве центрального устройства используется точка доступа.

Итак, каждый компьютер или принтер, подключённый к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Основной функцией сетевого адаптера является передача и приём информации из сети. В проводных локальных сетях соединение компьютеров производится с помощью кабеля. Кабели подключаются к сетевым адаптерам, которые могут обеспечить скорость передачи данных 10 Мбит/с, 100 Мбит/с или 1000 Мбит/с.

Беспроводные сети типа Wi-Fi могут обеспечить скорость передачи данных до 54 Мбит/с, однако скорость зависит от количества подключенных компьютеров и от расстояния до точки доступа.

Современные версии ОС обладают встроенными сетевыми возможностями, которые делают подключение к локальной сети простым и быстрым.

4. Первичная проверка усвоения знаний

(время на реализацию этапа - 12 мин.)

Используется исследовательский метод.

Предлагаю вам поработать в группах по 6-7 человек. Каждой группе необходимо описать свой вариант построения локальной сети в нашей фирме, с обоснование всех её недостатков и достоинств и с расчётом стоимости её построения. Группам раздаются карточки с заданиями и информационные карточки.

Публичное выступление студентов (время на реализацию этапа - 4 мин.) с обоснованием оптимального решения проблемы. После выполнения задания каждая группа отчитывается о проделанной работе. Выслушав выводы каждой группы, совместно определяем, какой тип локальной сети будет наиболее оптимальным для нашей фирмы.

5. Закрепление новой темы.

Проведение фронтального опроса по изученному материалу

1. Что такое компьютерные сети и какие основные задачи они решают?

2. Перечислите известные вам типы компьютерных сетей.

3. Что нужно для подключения по локальной сети?

4. Какие виды соединений вам известны, для образования локальной сети?

5. Можно ли в наше время обойтись без компьютерных сетей?

6. Каковы перспективы развития компьютерных сетей?

6. Подведение итогов: оценить работу групп и отдельных студентов. Обсуждение ответов, выставление оценок.

7. Домашнее задание:

Информация о домашнем задании

(время на реализацию этапа - 1 мин.)

Используемые приёмы и методы: методический приём «Выбери задание».

Домашнее задание даю 2-х уровней: обязательное и творческое.

• Обязательное: подготовиться к решению тестовых заданий по теме.

• Творческое: предлагается сконструировать поделки - различные топологии сети.