Лекция по информатике на тему: Объединение компьютеров в локальную сеть. Организация работы пользователей в локальных компьютерных сетях. (СПО)
Качество работы сети характеризуют следующие свойства:
— расширяемость и масштабируемость.
К основным характеристикам производительности сети относятся:
— время реакции — характеристика, которая определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него;
— пропускная способность — характеристика, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени;
— задержка передачи — интервал между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.
Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе:
— коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована;
— безопасность, способность системы защитить данные от несанкционированного доступа;
— отказоустойчивость — способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.
Расширяемость — означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
— Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
— Прозрачность свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.
— Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
— Совместимость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.
Сетевое оборудование и программные компоненты управления сетью
Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование.
Рабочими станциями называются компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи.
Серверы сети — это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами локальной сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры.
Сетевые карты — это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети.
Сетевая карта преобразует информацию, которая предназначена для отправки, в специальные пакеты. Пакет — логическая совокупность данных, в которую входят заголовок с адресными сведениями и непосредственно информация. В заголовке присутствуют поля адреса, где находится информация о месте отправления и пункте назначения данных.
Сетевая плата анализирует адрес назначения полученного пакета и определяет, действительно ли пакет направлялся данному компьютеру. Если вывод будет положительным, то плата передаст пакет операционной системе, В противном случае пакет обрабатываться не будет.
Терминаторы — это резисторы номиналом 50 Ом, которые производят затухание сигнала на концах сегмента сети.
Концентраторы — это центральные устройства кабельной системы, которые при получении пакета на один из своих портов пересылают его на все остальные. В результате получается сеть с логической структурой общей шины. Пакеты данных при передаче через концентратор будут доставлены на все компьютеры, подключенные к локальной сети.
Существует два вида концентраторов: активные и пассивные концентраторы (многопортовые повторители). Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его.
Повторители — устройства сети, которые передают электрические сигналы от одного кабеля к другому (от одного сегмента сети к другому). Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители не распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика.
Коммутаторы — управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему. Использование коммутаторов является более дорогим.
Маршрутизаторы — стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющие переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую, а также фильтровать широковещательные сообщения. Маршрутизатор по принципу работы напоминает коммутатор, однако имеет больший набор функциональных возможностей. Он изучает не только МАС-, но и I Р-адрес c а обоих компьютеров, участвующих в передаче данных. Транспортируя информацию между различными сегментами сети, маршрутизаторы анализируют заголовок пакета и стараются вычислить оптимальный путь перемещения данного пакета. Маршрутизатор способен определить путь к произвольному сегменту сети, используя информацию из таблицы маршрутов, что позволяет создавать общее подключение к Интернету или другой глобальной сети. Маршрутизаторы обеспечивают доставку пакета наиболее быстрым путем, что позволяет повысить пропускную способность больших сетей. Если какой-то сегмент сети перегружен, поток данных пойдет по другому пути.
Мосты — устройства сети, которые соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной, и передают трафик между ними. Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети, одновременно не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля, количество подключенных устройств или количество повторителей на сетевой сегмент.
Шлюзы — программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер (шлюзовый сервер), а может быть и компьютерная программа.
Межсетевые экраны — это сетевые устройства, реализующие контроль за поступающей в локальную сеть и выходящей из нее информацией и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации. Большинство межсетевых экранов построено на классических моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому паксту) разрешается или запрещается
доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль.
Таким образом, межсетевой экран — это программный и (или) аппаратный барьер между двумя сетями, позволяющий устанавливать только авторизованные межсетевые соединения. Обычно межсетевые экраны защищают соединяемую с Интернетом корпоративную сеть от проникновения извне и исключают возможность доступа к конфиденциальной информации.
Контрольные вопросы и задания
1) Перечислить основные характеристики современных компьютерных сетей.
2) Перечислить основные характеристики производительности сети. Описать их.
3) Что называют рабочими станциями?
4) Дать определение сервера, сетевой карте, маршрутизатора.
5) Какое назначение у межсетевого экрана?
6) Описать функции работы сетевой карты, маршрутизатора.
7) Какое назначение у активных концентраторов?
Конспект урока «Объединение компьютеров в локальную сеть»..docx
1) Образовательная: дать определение компьютерной сети, локальной и глобальной сети.
2) Развивающая: развить у обучающихся устойчивый интерес к изучению информатики, развивать память, логику, мышление.
3) Воспитательная: воспитывать информационную культуру обучающихся.
Оборудование: презентация, проектор, компьютер.
Здравствуйте! Тема сегодняшнего урока «Объединение компьютеров в локальную сеть. Организация работы пользователей в локальных компьютерных сетях».
Вы уже знаете, что при работе компьютера непрерывно происходит информационный обмен между составляющими его устройствами. Передача информации между ЭВМ и пользователем осуществляется через клавиатуру, дисплей, принтер и другие устройства ввода-вывода. А как компьютеры обмениваются информацией между собой?
А что такое компьютерная сеть?
Система компьютеров, связанных каналами передачи информации, называется компьютерной сетью. А вы знаете какие сети существуют?
Теперь остановимся на локальной компьютерной сети. Небольшие компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, одного предприятия, называются локальными сетями (ЛС). Обычно компьютеры одной локальной сети удалены друг от друга на расстояние не более одного километра.
Локальная сеть дает возможность пользователям не только быстрее обмениваться данными друг с другом, но и более эффективно использовать ресурсы объединенных в сеть компьютеров. Такими ресурсами могут быть дисковая память, устройство печати, сканер и другие технические средства, а также программное обеспечение и любая информация в файлах.
С точки зрения организации взаимодействия отдельных элементов ЛС
выделяют два типа таких систем:
Одноранговая сеть; в ней все объединенные компьютеры равноправны;
Сеть с выделенным сервером.
Пользователю одноранговой сети могут быть доступны ресурсы всех подключенных к ней компьютеров (в том случае, если эти ресурсы не защищены от постороннего доступа).
В школьных компьютерных классах чаще всего используется ЛС с выделенным сервером, организованная по следующему принципу: имеется одна центральная машина, которая называется сервером, и множество подключенных к ней компьютеров – рабочих станций. Центральная машина обычно имеет большую дисковую память, к ней подключены устройства, которых нет на рабочих станциях: принтер, сканер, модем для выхода в глобальную сеть и пр. На сервере хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети. Название «сервер» происходит от английского «server» и переводится как «обслуживающее устройство».
Пользователи обращаются к серверу за нужными им файлами, пересылают их на свои рабочие станции и работают с ними. Если пользователю требуется сохранить созданный им документ, программу или другую информацию, то он может записать ее не только на свой диск, но и на диск сервера. Таким образом, сервер играет роль коллективного хранилища файлов. Для выполнения распечатки документа пользователь со своего компьютера может обратиться к принтеру, подключенному к серверу локальной сети, может использовать и другое оборудование сервера.
Основой программного обеспечения ЛС является сетевая операционная система. Важнейшая задача сетевой ЛС – поддержка такого режима работы ЛС, чтобы работающие в ней пользователи могли использовать общие ресурсы сети и при этом не мешали бы друг другу.
Другой разновидностью компьютерных сетей являются глобальные сети. Поговорим о них.
Глобальная сеть объединяет в себе многие локальные сети, а также отдельные компьютеры, не входящие в локальные сети. Масштабы глобальных сетей неограниченны: от региональных до всемирных.
Глобальную компьютерную сеть называют телекоммуникационной сетью, а процесс обмена информацией по такой сети называют телекоммуникацией (от греч. «tele» — вдаль, далеко и лат. «comunicato» — связь).
Организация связи в глобальных сетях похожа на организацию телефонной связи. Телефон каждого абонента подключен к определенному узлу-коммутатору. Связь между коммутаторами организована таким образом, чтобы любые два абонента, где бы они ни находились, могли бы поговорить друг с другом. И такая телефонная сеть «покрывает» весь мир. Аналогично работают компьютерные сети. Персональный компьютер пользователя сети (его также можно назвать абонентом) подключается к определенному узлу коммутации. Узлы связаны между собой, и эта связь действует постоянно.
Сети, обслуживающие какую-то отрасль государства (образование, науку, оборону и т.п.), называются отраслевыми (корпоративными) сетями. Если сеть существует в пределах определенного региона, то она называется региональной.
Каждая региональная или отраслевая компьютерная сеть обычно имеет связь с другими сетями. Для этого один из узлов сети выполняет функцию шлюза. Он соединяется линией связи с аналогичными узлами других сетей.
Существует мировая система компьютерных сетей, через которую можно установить связь с самыми далекими уголками планеты. Эта система называется Интернет (по-английски «net» — сеть; «Internet» — объединение сетей).
III. Закрепление нового материала. Подведение итогов урока.
С какими видами сетей вы познакомились сегодня?
Назовите средства передачи информации. Какие основные характеристики вы запомнили?
В чём разница между сервером и рабочей станцией?
Какое оборудование необходимо, чтобы организовать локальную сеть в классе?
Назовите с какими видами топологий вы познакомились на уроке?