2. Компьютерные сети

1. Классификация компьютерных сетей. Локальные сети: характеристика, топология. Методика.

1. Компьютерная сеть – два и более компьютеров, соединенных линиями передачи информации.

По степени территориальной рассредоточенности основных элементов сети:

Локальные – небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации.

Региональные – сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона.

Глобальные – сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов и государств.

По типу среды передачи:

Проводные (с использованием медного коаксиального кабеля, витой пары, оптического волокна).

Беспроводные (с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне).

По скорости передачи информации сети:

Низкоскоростные – до 10 Мбит\с.

Среднескоростные – до 100 Мбит\с.

Высокоскоростные – свыше 100 Мбит\с.

С точки зрения распределения ролей между компьютерами:

1.Одноранговые (рабочая группа).

В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый из них может выступать как в роли сервера, т.е.предоставлять файлы и аппаратные ресурсы (накопители, принтеры и др.) другим компьютерам, так и в роли клиента, пользующегося ресурсами других компьютеров. Число компьютеров в одноранговой сети не превышает 10. (Пример: домашние сети, сети небольших офисов).

2.Сети с выделенным сервером (Клиент-серверные).

Сервер – специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим ПО. Централизированно управляющий работой сети и(или) предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер и тд.).

Клиентский компьютер (клиент, рабочая станция) – компьютер рядового пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера.

Администратор сети – человек, обладающий всеми полномочиями для управления компьютерами, пользователями и ресурсами в сети.

Администрирование сети – решение комплекса задач по управлению работой компьютеров, сетевого оборудования и пользователей, защите данных, обеспечению доступа к ресурсам, установке и модернизации системного и прикладного ПО.

2. Локальные сети (от англ. Local – местный) – это сети, состоящие из близко расположенных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном здании. Локальные компьютерные сети, охватывающие некое предприятие или фирму и объединяющие разнородные вычислительные ресурсы в единой среде, называют корпоративными. Примеры: банковская сеть, сеть учебного заведения.

Локальная сеть выполняет следующие функции: 1) совместное использование данных; 2) обмен данными, например, электронную почту — отправку сообщений в сети указанным адресатам. Электронная почта изначально появилась в локальных сетях; с развитием глобальных сетей глобальная электронная почта заняла лидирующее положение; 3) совместное использование программ; 4) совместное использование модемов, принтеров и других устройств.

Для организации локальной сети необходимо специальное оборудование и программное обеспечение. Из оборудования назовем: 1) сетевую карту, или сетевой контроллер, которая вставляется в компьютер в системную плату и позволяет компьютеру получать данные из локальной сети и передавать данные в сеть; 2) кабели с сетевыми разъемами для подключения к сетевым картам; 3) хабы, или концентраторы, к которым и подключаются непосредственно все компьютеры .

Когда все компьютеры в сети равноправны, одного ранга, такая сеть называется одноранговой. В качестве программного обеспечения в одноранговых сетях может использоваться Windows. Их основной недостаток — слабая или низкая защиты передаваемой по сети информации от другого пользователя, работающего за другим компьютером. Такие сети — для дружных коллективов.

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров­ серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

К основным характеристикам сетей относятся:

Пропускная способность – максимальный объем данных, передаваемых сетью в единицу времени. Пропускная способность измеряется в Мбит/с.

Время реакции сети – время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах.

Технические средства локальных сетей включают в себя следующие функциональные группы оборудования:

1) Средства линий передачи данных (кабель, витая пара, оптоволокно) – реализуют собственно перенос сигналов;

2) Средства увеличения дистанции передачи данных (репитер, усилитель, модемы) – осуществляют усиление сигнала или преобразование в форму, удобную для дальнейшей передачи;

3) Средства повышения ёмкости линий передачи (мульплексоры) – позволяют реализовывать несколько логических каналов в рамках одного физического соединения путём разделения частот передачи, чередования пакетов во времени и т.д.

4) Средства управления информационными потоками в сети (коммутация каналов, коммутация пакетов, разветвление линий передачи) – осуществляют адресацию сообщений;

5) Средства соединения линий передачи с сетевым оборудованием узлов (сетевые платы, адаптеры) – реализуют ввод/вывод данных с оконечного оборудования в сеть.

Топология локальных сетей:

Топология – это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть: «звезда», «общая шина» и «кольцо».

Соединение типа «звезда». Каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией «звезда», при этом конфигурация сети получается разветвленной.

Достоинства: При соединении типа «звезда» легко искать неисправность в сети.

Недостатки: Соединение не всегда надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

Соединение «общая шина». Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю; этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети.

Достоинства: в топологии «общая шина» выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке.

Недостатки: несколько труднее найти неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети.

Соединение типа «кольцо». Данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу).

Достоинства: балансировка нагрузки, возможность и удобство прокладки кабеля.

Недостатки: физические ограничения на общую протяженность сети.

Методика обучения данной теме в школьном курсе информатики.

1) Сравнение планируемых результатов обучения теме в основной школе: стандарт 2004 г

знать/понимать

- виды информационных процессов; примеры источников и приемников информации;

- единицы измерения количества и скорости передачи информации; принцип дискретного (цифрового) представления информации;

- назначение и функции используемых информационных и коммуникационных технологий;

- передачи информации по телекоммуникационным каналам в учебной и личной переписке

уметь

- искать информацию с применением правил поиска (построения запросов) в базах данных, компьютерных сетях, некомпьютерных источниках информации (справочниках и словарях, каталогах, библиотеках) при выполнении заданий и проектов по различным учебным дисциплинам;

- пользоваться персональным компьютером и его периферийным оборудованием (принтером, сканером, модемом, мультимедийным проектором, цифровой камерой, цифровым датчиком); следовать требованиям техники безопасности, гигиены, эргономики и ресурсосбережения при работе со средствами информационных и коммуникационных технологий;

ФГОС Выпускник получит возможность:

- познакомиться с принципами устройства Интернета и сетевого взаимодействия между компьютерами, методами поиска в Интернете;

- познакомиться с постановкой вопроса о том, насколько достоверна полученная информация, подкреплена ли она доказательствами; познакомиться с возможными подходами к оценке достоверности информации (оценка надёжности источника, сравнение данных из разных источников и в разные моменты времени и т. П.);

- узнать о том, что в сфере информатики и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) существуют международные и национальные стандарты;

- получить представление о тенденциях развития ИКТ.

2)Методика обучения теме в основной школе на основе анализа ряда УМК (Семакин, Угринович, Босова 2 часть):

Класс изучения: 8-9 класс.,1 час на теорию и практику.

Включение в более крупный раздел: В учебнике Босова Л.Л., Босова А.Ю. Информатика 9 класс тема «Локальные компьютерные сети» рассматривается в разделе «Коммуникационные технологии». В учебнике Семакин И. Г. Информатика 8 класс входит в раздел «Передача информации в компьютерных сетях». В учебнике Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ 8 класс рассматривается в разделе «Коммуникационные технологии и разработка web-сайтов».

Последовательность изложения материала: локальная сеть рассматривается с глобальной сетью. Сначала рассматриваются каналы связи, дается определение компьютерных сетей и скорость передачи информации. Далее переходим к видам компьютерных сетей, сначала рассматриваются локальные сети и её виды, а далее глобальные сети и её виды.

Типы задач/заданий: задачи на скорость передачи информации, задачи ОГЭ

ЦОР: презентации к уроку.

Варианты контроля знаний и умений: устный опрос, самостоятельные и контрольные работы, тесты

2. Глобальные компьютерные сети. История развития Интернета. Адресация в сети Интернет. Технология электронной почты. Технология обмена файлами (FTP). Технология WWW. Поиск информации в Интернете. Методика.

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

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.

Глобальная компьютерная сеть - компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС (Локально вычислительная сеть) с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС.

Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

2. История Интернета берёт свои истоки в конце 50-х 20 века, когда началась гонка ракетно-ядерных вооружений между СССР и США, американские военные решили создать надёжную систему связи и передачи информации на случай войны. 29 октября 1969 года она была создана. Сеть же получила название ARPANET.

Таким образом, в результате разработки сети с коммутацией пакетов была создана сеть быстрой и качественной цифровой связи, которая опиралась на отлично развитую сеть телефонных линий США. Сеть ARPANET стала не только отличным «проводником» военных кодограмм и файлов, но и послужила неким «трамплином» для других сетей.

В 1971 году Рэй Томлисон разрабатывает систему электронной почты и пишет программу с помощью которой стало возможно обмениваться почтовыми сообщениями по сети. Он же предложил использовать знак @, который и по сей день является неотъемлемой частью любого E-mail адреса. В 1972 году были проведены первые международные подключения к ARPANET. К сети подключились машины из Англии и Норвегии . Тогда же была запущена спутниковая линия связи с Гавайским университетом. В 1977 году число хостов достигло ста. Через спутниковые каналы сеть была связана с Западной Европой.

Следующее значимое событие в истории Интернета произошло в 1983 году, когда сеть ARPANET изменила протокол передачи данных NCP на TCP/IP.

Протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) — это один из протоколов приёма/передачи данных, используемый в настоящее время в компьютерных сетях. Название протокола состоит из двух частей:

TCP — протокол преобразует сообщения в поток пакетов на передающей стороне и собирает пакеты обратно в сообщения на принимающей стороне.

IP — протокол управляет адресацией пакетов, направляя их по различным маршрутам между узлами сети , и позволяет объединять различные сети.

С появлением протокола IP (Internet Protocol) слово internet стало использоваться для обозначения объединённых сетей и межсетевого обмена.

В России доступ к мировым сетям в начале 80-х годов впервые получил Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова (ИАЭ). В 1990 году в России создается сеть пользователей UNIX — РЕЛКОМ. Компания ДЕМОС была создана в феврале 1989 г. для разработки программного обеспечения и построения локальных компьютерных сетей. ДЕМОС стала первой коммерческой компанией в СССР, которой удалось наладить информационный обмен с системой западных компьютерных сетей.

Важным этапом в истории Интернета, безусловно является появление в 1991 г. новой службы — World Wide Web (в переводе Всемирная паутина) . В основе этой службы лежало использование гипертекста.

Гипертекстом называется текст (Web-страница), который содержит ссылку на другой фрагмент текста в этом же документе и даже на другой документ. При активации такой ссылки программа-браузер открывает тот фрагмент или тот документ, который ей соответствует.

Изобретателем Всемирной паутины является англичанин Тим Бернерс-Ли (совместно с Робертом Кайо). Тим Бернерс-Ли создал первый в истории интернета веб-сервер и первый браузер. Он догадался применить гипертекстовые ссылки для навигации в Сети. Создателем первого в истории сайта ( http://info.cern.ch/) также был Тим Бернерс-Ли в 1990 году.

С появлением службы WWW и программ-браузеров отображающих Web-страницы на компьютере пользователя начался бум в сети Интернет. Первым браузером с графическим интерфейсом, который появился в 1993 г. стал «NCSA Mosaic».

Наглядность и простота использования WWW привела к тому, что к Интернету  стал подключаться массовый пользователь. Отныне «гулять» по Интернету мог любой, умеющий щёлкать мышкой по экрану. Количество пользователей Интернет стало лавинообразно увеличиваться.