Конспект по дисциплине Информатика на тему «Топология локальных сетей»
Компьютеры, входящие в состав ЛВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС.
Топология сети — это физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.
Топология — стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети.
Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет на:
• состав необходимого сетевого оборудования;
• характеристики сетевого оборудования;
• возможности расширения сети;
Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.
Иногда для упрощения используют термины — кольцо, шина и звезда. Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду.
Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов. Узел — любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.
Топология усредняет схему соединений узлов сети. Так, и эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая ломаная линия относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная линия — к шинной.
Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой — кабелем передающей среды. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.
Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.
Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие. Каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру, поэтому выход из строя одного из них нарушает целостность кольца и прекращает функционирование всей сети.
Шинная топология — одна из наиболее простых. Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией.
«Шина» — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях (например, кольцо) компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.
Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной сети.
Звездообразная топология базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый компьютер имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.
Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла (концентратора).
В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же если центральный компонент выйдет из строя, 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 работу остальных компьютеров это не повлияет.
В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания рассмотренных, например, топология «звезда — шина».
Выбор той или иной топологии определяется областью применения сети, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.
Компьютерные сети
Сформировать у учащихся представление о компьютерных сетях и научить обжимать провод витая пара коннектором RJ-45.
- Ввести новые определения по теме “Компьютерные сети”;
- Создать представление об актуальности использования компьютерных сетей в повседневной жизни;
- Рассмотреть топологии компьютерных сетей;
- Научить учеников обжимать провод витая пара коннектором RJ-45.
- Способствовать развитию мышления учащихся – научить учеников анализировать, проводить аналогии, сравнивать, приводить примеры, систематизировать;
- Способствовать развитию аккуратности и последовательности в выполнении заданий.
- Способствовать развитию нравственных качеств личности, ответственности, дисциплинированности, аккуратности, требовательности к себе, умению работать в коллективе.
Тип урока: комбинированный урок: лекция, практическое занятие.
Оборудование: мультимедийный проектор, презентация PowerPoint (Приложение 1), доска, сетевое оборудование: обжимной инструмент, отрезки провода витая пара, коннекторы, HUB, раздаточный материал (Приложение 2, Приложение 3).
- Организационный момент (3 мин).
- Домашнее задание (2 мин).
- Изложение нового материала (15 мин).
- Физкультминутка (2 мин).
- Практическая работа (15 мин).
- Подведение итогов урока, выставление оценок за урок (8 мин).
Тема нашего сегодняшнего урока: “Компьютерные сети”.
Сейчас я раздам Вам листочки, которые Вы вклеите себе в тетради. (Приложение 2)
С этими листочками Вам предстоит работать сегодня в течении урока.
Давайте запишем на этих листочках число.
Тема на листочках записана, и мы можем начинать.
Сегодня на уроке нам с Вами предстоит разобраться в самом понятии “Компьютерные сети”, узнать разновидности этих сетей и разобраться в способах соединения компьютеров в сеть.
Записывают число на листочках.
Предположительный ответ: Возможно, это объединенные воедино несколько компьютеров.
Итак, давайте запишем в наши листочки, что
Компьютерная сеть – это система компьютеров, связанная каналами передачи информации.
А теперь скажите, скорее всего, Вы знаете, какие два вида компьютерной сети бывают. Различаются они по охвату территории.
Итак, два вида компьютерной сети:
(Локальная и глобальная сети.)
Какой самый явный пример глобальной сети Вы можете мне привести? Все вы знаете эту глобальную сеть.
Таким образом, Интернет – это сеть сетей, то есть сеть, объединяющая в себя мировые сети.
А теперь сформулируйте мне, пожалуйста, определение локальной сети.
(Сеть, небольшая по масштабам, работающая в пределах одного помещения, здания, предприятия и объединяющая сравнительно небольшое количество компьютеров.)
А какие примеры локальной сети Вы можете привести?
(Районная сеть, сеть в офисе, школьная сеть.)
Самый наглядный пример локальной сети в школе – это локальная сеть в кабинете информатики, где все компьютеры связаны в одну сеть.
Теперь в своих листочках впишите вид сети в соответствии с определением.
Значит, мы получили, что Глобальная сеть – это объединение компьютеров, расположенных на большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.
А Локальные сети – это сети небольшие по масштабам, работающие в пределах одного помещения, здания, предприятия. Они объединяют относительно небольшое количество компьютеров (до 1000 штук).
А теперь самое интересное – топология компьютерной сети.
Топология компьютерной сети – это способ соединения компьютеров в сеть.
Запишите это, пожалуйста, в своих листочках.
Теперь выходите все вместе на свободное место, сейчас мы с Вами рассмотрим на примерах виды топологий:
1) Кольцевая топология.
Давайте все возьмем провод.
В кольцевой топологии все компьютеры расположены друг за другом и информация передается по кругу через все компьютеры.
А теперь попробуйте передать информацию от 1 компьютера к 5-му. Передача успешна, кроме того, информацию можно передать как одному компьютеру, так и всей сети, путем передачи информации по кругу.
А теперь представим, что третий компьютер сломан, таким образом информацию мы передать никак не сможем. И это является минусом такой топологии.
При этом наращивать (т.е. добавлять количество компьютеров) такую топологию мы можем, но будет увеличиваться время передачи информации.
Теперь рассмотрим другой вид топологии, который называется:
2) Топология “шина”.
Давайте все одной рукой возьмемся за провод – это наша шина. Информация здесь будет передаваться здесь не через соседние компьютеры, а по шине. То есть вы отдаете информацию на шину и она уходит до места назначения.
Ситуация опять та же, от 1-го компьютера мы передаем информацию 5-му. Передача получилась.
А теперь повторяем ситуацию, но в это время 6-ой передает информацию 3-му компьютеру. Таким образом, произошло столкновение и операцию приходится начинать заново. Какого же решение этой проблемы, как Вы думаете?
Передающий компьютер должен сообщить всем остальным о своем намерении передать информацию.
3) Существует еще и третий вид топологии.
Здесь все компьютеры подключены к концентратору, так называемому HUBу, что в переводе с английского означает “узел сети”. Вот посмотрите, это устройство и есть HUB.
Теперь давайте продемонстрируем эту топологию на примере. Представьте себе, что я HUB, и от меня к каждому из Вас тянется провод. Давайте Ваши руки.
В этом случае не существует очереди в передаче, информация передается быстро, а если повреждена одна из линий, к примеру, 5-ая линия, убираем руку, что происходит с сетью?
Сеть продолжает функционировать, а связь прерывается только с этим компьютером.
Как Вы думаете, какое название имеет такая топология? На что она похожа на рисунке?