Урок 11. Компьютерные сети
Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.
Компьютерные сети обеспечивают:
— совместное использование ресурсов (сканеров, модемов, принтеров и т. д.);
— совместное использование программного обеспечения и баз данных;
— совместную работу пользователей над некоторым заданием и проектом;
— возможность удаленного управления компьютерами.
В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты:
- Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
- Клиент-компьютер, использующий ресурсы сервера.
По территориальному признаку сети разделяются на локальные и глобальные. Локальные сети — это сети, состоящие из близко расположенных компьютером (сеть здания, помещения и т. д.).
Глобальные сети — это сети, охватывающие большие территории и включающие большое число компьютеров.
По архитектуре различают: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.
Одноранговые сети — это сети, в которых каждый может представлять свои ресурсы другим компьютерам сети и использовать другие.
Сети с выделенным сервером — это сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все остальные — клиентами.
Компьютерные сети могут разделяться по скорости передачи данным. Пропускная способность сети — это максимальное количество бит, которые могут быть переданы за одну секунду.
Давайте рассмотрим локальные сети. Во многом большинство характеристик локальных сетей определяется конфигурацией или топологией сетей. Топология — это конфигурация сети, способ соединения ее элементов друг с другом.
Чаще всего используются следующие топологии сетей:
- Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
- Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
- Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
- Древовидная топология. Образуется соединением между собой несколькими звездообразных топологий.
Локальные сети ориентированы прежде всего на сравнительно небольшое количество компьютеров.
Что же касается глобальных сетей, то она ориентирована на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети — это ИНТЕРНЕТ.
Интернет — это глобальная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соединены между собой каналам передачи данных.
Основной аппаратной структурой сети Интернет можно считать мощные компьютеры (узлы) и связывающие их высокоскоростные магистральные каналы передачи данных. Организации, имеющие в собственности и обслуживающие такое оборудование, называются провайдерами.
За каждым компьютерным узлом в Интернете закреплён постоянный адрес, называемый IP-адресом. Давайте рассмотрим технологию IP- адресации.
Такие адреса получают и пользователи сети Интернет, но в отличии от адресов узлов они действуют только во время подключения пользователя к сети и изменяются при каждом новом сеансе.
IP-адрес представляет собой 32-битный идентификатор, например:
Так как человеку сложно воспринимать такую длинную строку, ее делят на 4 равные части:
Чтобы пользователи было еще удобнее работать с IP-адресом каждую часть переводят в 10-ую систему счисления:
Таким образом число в IP-адресе не может превышать 255.
Мы говорили уже о том, что Интернет представляет собой сеть сетей, поэтому технология IP-адресов учитывает этот факт следующим образом:
Любой IP адрес состоит из двух частей: IP-адрес сети и IP-адрес узла этой сети. При этом деление адреса на части происходит с помощью маски — 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, потом — нули. Первая часть IP- адреса, соответствующая единичным битам маски, относится к адресу сети, а вторая, соответствующая нулям маски, — определяет числовой адрес узла сети. Адрес сети получается в результате поразрядной конъюнкции к IP адреса узла и маски.
Напомним, Конъю́нкция — логическая операция, по своему применению максимально приближённая к союзу «и». Пример:
Пусть дан IP-адрес узла 217.9.142.131 и с помощью маски 255.255.192.0 надо получить IP-адрес сети.
Сначала переведем IP-адрес узла и маски в двоичный вид и произведен поразрядную конъюнкцию:
При этом часть IP-адреса сети, соответствующая единицам в маске, указывает на IP-адрес сети, к которой привязана сеть, а часть, соответствующая нулям, отдается на нумерацию компьютеров пользователей этой сети.
Желтым цветом выделена часть IP-адреса сети, указывающей на узел, а зеленым — на нумерацию пользователей.
Таким образом на нумерацию пользователей такой IP-адрес сети выделяет 14 бит, при этом два адреса из них не используется (адрес сети и широковещательный) А значит она позволяет пользоваться одновременно 16382 компьютера.
Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы
— Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. 11 класс. Базовый уровень. — М.: БИНОМ, 2016
— Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 7—9 классов/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005
— Семакин И. Г., Е. К. Хеннер. Информатика и ИКТ. 10—11 класс/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008
— К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин. Информатика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни: учебник в 2 ч. Ч. 1 / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016
Конспект урока на тему «Компьютерные сети»
образовательная — познакомить учащихся с основными понятиями по теме: Компьютерные сети; развитие познавательного интереса, логического мышления; развитие памяти, внимательности.
развивающая — воспитывать интерес к структуре компьютерных сетей.
воспитательная — воспитывать добросовестное отношение к труду, инициативность; уверенность в своих силах.
Оборудование : доска, презентация, компьютер.
2. Актуализация опорных знаний.
3. Изучение нового материала.
4. Закрепление изученного материала.
6. Вопросы учеников, подведение итогов урока.
I. Организационный момент: приветствие учащихся; проверка отсутствующих; сообщение темы урока.
II. Актуализация опорных знаний.
1. Для чего нам необходимы компьютеры?
3. Перечислите стандартные устройства внешней памяти.
4. Назовите наименьшую единицу измерения информации.
5. Перечислите более крупные единицы измерения информации.
III. Изучение нового материала.
На ЭВМ в автономном режиме пользователи могут обмениваться информацией, лишь копируя её на диски.
Компьютерная сеть – это система обмена информацией между компьютерами.
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, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования.
Компьютерные сети делятся на три основных типа:
· локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это группа компьютеров, которые могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т.д.) и обращаться к удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям. Локальная сеть может состоять из одного или более файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети могут совместно использовать одни и те же файлы (как файлы данных, так и файлы программ), посылать сообщения непосредственно между рабочими станциями и защищать файлы с помощью мощной системы защиты. Основными видами локальных вычислительных сетей являются Ethernet и ARCNET .
· региональная вычислительная сеть (РВС) — это города, объединенные в сеть посредством расположенных в них компьютеров.
· глобальная вычислительная сеть (Internet) – это сеть, объединяющая целые государства.
Рассмотрим более подробно определение и конфигурацию компьютерной сети каждого вида.
Локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, позволяющую пользователям совместно использовать ресурсы компьютеров, а также периферийных устройств. Соединения между компьютерами осуществляется посредством кабеля (коаксиальный витая пара, оптоволоконный) через порты (параллельные или последовательные).
Расположение компонентов компьютерной сети:
Имеется три основных топологии: звезда, кольцо и шина.
1. В сетях с топологией «звезда» рабочие станции подключаются непосредственно к файл-серверу, но не соединены друг с другом.
2. В сетях с топологией «кольцо» файл-сервер и рабочие станции соединены кабелем в кольцо. Сообщения рабочей станции могут проходить через несколько других рабочих станций до того, как они достигнут файл-сервера.
3. В сети с топологией «шина» все рабочие станции и файл-сервер подключаются к центральному кабелю, называемому шиной.
Все указанные схемы могут в свою очередь быть организованы двумя способами: 1) одноранговая сеть – построена так, что все компьютеры в сети равноправны. С каждого компьютера есть доступ к информации находящейся на любом компьютере в сети; 2) сеть с выделенным сервером. Это когда в сети существует центральный компьютер – сервер, с него происходит управление работой в сети. Остальные компьютеры сети называются рабочими станциями и их доступ к информации полностью зависит от сервера.
IV. Закрепление изученного материала.
Проведение фронтального опроса по изученному материалу:
1. Что такое компьютерные сети и какие основные задачи она решает?
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?
Игра «Компьютерная сеть». Учащиеся делятся на три группы. Каждая группа получает название своей топологии. Каждый ученик достает из коробки карточку, на которой написано «Файл-сервер»/ «Рабочая станция». После того, как дети определили, кем они будут являться, они должны обсудить, в какой последовательности будут строиться и как соединяться согласно своей топологии. На обсуждение дается 2-3 минуты. Каждая группа выступает отдельно.
Давайте попробуем применить наши знания на практике. Ответьте мне на следующие вопросы:
1) Какую же сеть вы бы сделали у нас в классе и почему? Как называется эта топология и почему именно она?
2) К какому виду сети: одноранговая или с выделенным сервером, мы отнесем нашу сеть?
V. Физкультминутка.
VI. Вопросы учеников, подведение итогов урока.
Итак, сегодня с вами узнали, что такое компьютерные сети и для чего они нужны, их два основных вида. Поподробнее познакомились с локальными сетями, их организациями и топологиями .
Впечатление детей от урока: на доске нарисованы смайлики, их количество равно количеству детей в группе. Дети в конце урока должны дорисовать соответствующую своему настроению эмоцию. По количеству смайликов того или иного вида можно сделать вывод о восприятии материала урока учащимися.
VII. Домашнее задание.
Читать конспект, знать основные понятия и характеристики.