Урок по информатике тема "Компьютерные сети. Топология сети"

Урок №   : Компьютерные сети. Топология сети Цели урока: 1) Познакомить учащихся с компьютерными сетями, рассказать о топологии сети                       2)  Развитие памяти и логического мышления, привитие интереса к предмету                       3)   Воспитание усидчивости. Ход урока: I.  Организационный момент II.  Устный опрос: Для чего нужна Всемирная Сеть? (интернет); Что такое интернет?  Расскажите об истории возникновения интернета III.  Новый материал: А. ­ По территориальной распространенности сети можно разделить на: ∙ локальные вычислительные сети может быть расположена как внутри одной комнаты, так и на площади  нескольких десятков квадратных километров.;  ∙ глобальные вычислительные сети охватывает значительные географические территории и связывает  между собой компьютеры и сети компьютеров, расположенные в разных городах и странах..  1 ­ Локальная сеть объединяет компьютеры (и другие устройства, например, принтеры, факсы,  накопители информации) на небольшой территории.  Небольшая территория позволяет прокладывать дорогие кабельные каналы связи, обладающие высокой  скоростью передачи информации: кабели “витая пара” (скорости передачи по разным стандартам: Ethernet  — 10 Мбит/с, Fast Ethernet — 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet —1000 Мбит/с), оптоволоконные кабели  (скорость передачи в стандарте 10G Ethernet достигает значения в 10 Гбит/с).  Эти скорости значительно превышают величину, необходимую для передачи звуковой информации без  компрессии (около 1,5 Мбит/c) и полноэкранного видео в формате MPEG2 (около 4,5 Мбит/c). И даже  скорость передачи данных современных винчестеров, которая не превышает 800 Мбит/c.  Таким образом, через локальную сеть можно комфортно (без задержек) работать с данными,  расположенными на другом компьютере, например, просматривать по сети видеоролики. Такой способ  работы называется режимом онлайн отключенной линией), при котором данные сначала копируются по сети на компьютер, а затем сеть  отключается, и данные используются автономно.  2 ­ Глобальная сеть  Прокладка дорогих скоростных каналов связи не всегда экономически оправданна, особенно на больших  расстояниях. Для связи между компьютерами часто используют телефонные линии (56 Кбит/с при  аналоговой передаче, несколько Мбит/с при цифровой) и спутниковую радиосвязь (до 5 Мбит/с).  Обычной является ситуация, когда локальная сеть входит в состав глобальной. В этом смысле граница  между локальными и глобальными сетями довольно условна.  К какой сети принадлежит компьютер школьной сети, которая подключена к Интернету? С одной стороны  — это компьютер локальной сети, а с другой — глобальной. По скорости передачи информации сети разделяют на: ∙ низкоскоростные (до 10 Мбит/с);  ∙ среднескоростные (до 100 Мбит/с); ∙ высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).  В качестве быстродействия сети указывают скорость передачи данных по каналам связи и измеряют ее в  килобитах в секунду (1 Кбит/с = 1000 бит/с) и более крупных единицах: мегабитах в секунду  (1 Мбит/с = 1000 Кбит/с), гигабитах в секунду  (1 Гбит/с = 1000 Мбит/с) и даже в терабитах в секунду (1 Тбит/с = 1000 Гбит/с).    (on­line, на линии), в отличие от режима офлайн (off­line, с Б. Топология сети — это способ соединения компьютеров. Локальные сети обычно строят на базе  топологий: общая шина, звезда, дерево, кольцо. Для глобальных сетей характерна ячеистая топология. 1 ­ Общая шина При таком соединении все компьютеры подсоединяются к общему кабелю.  Рабочие станции обмениваются данными друг с другом, сервер оказывает дополнительные услуги:  предлагает место на своем жестком диске, принтеры, сканеры, факсы, другие подключенные к нему  устройства, организует различные сетевые службы (почта, файловые архивы, тематические страницы,  доски объявлений, новостные группы, форумы, чаты, конференции…).  По протоколу Ethernet сигнал от одного сетевого узла (рабочей станции или сервера) передается по  общему кабелю, и его “слышат” все другие узлы. Передачу узел начинает лишь тогда, когда в сети “тихо”  — мешать чужой передаче запрещено.  Сеть с такой организацией называется Ethernet­сетью с разделяемой средой   Сети, имеющие топологию общая шина, требуют небольшого количества кабеля, но труднее поддаются  диагностике и ремонту по сравнению с сетями, построенными по схеме звезда.  2 ­ Звезда Все рабочие станции сети и сервер подсоединяются к портам (разъемам) специального устройства под  названием хаб (от англ. hub — концентратор).  Поступающий на порт хаба пакет транслируется на все остальные его порты, поэтому сеть с хабом  является сетью с разделяемой средой, как и сеть с общей шиной. Сети с топологией звезда надежны, ведь  разрыв кабеля на отдельном узле никак не влияет на работу остальной части сети.  3 ­ Дерево — иерархическое соединение узлов, исходящее из общего узла­корня. Между двумя любыми  узлами в такой сети существует только один маршрут.  Корневой хаб объединяет подсети подразделений  одного предприятия:  Иерархическая сеть, построенная на хабах, по­прежнему остается сетью с одной разделяемой средой, и  принцип ее работы такой же, как у сети с общей шиной: пакет от одного узла транслируется на все  остальные узлы этой сети.  Для больших сетей вместо хаба используют другое устройство —  коммутатор.  Коммутатор, как и хаб соединяет узлы сети своими портами. Но в отличие от хаба  устройство наделено “интеллектом” (программным обеспечением): коммутатор передает данные только в тот порт, на котором расположен получатель. Коммутатор делит сеть на отдельные разделяемые среды,  повышая скорость работы сети в целом.  На рисунке показан вариант сети предприятия. В ней корневой хаб заменен коммутатором. Теперь каждое  подразделение имеет свою разделяемую среду, независимую от разделяемых сред других подразделений: Дерево с коммутатором в корне Сообщение передается за пределы подразделения лишь тогда, когда это действительно необходимо  (серверу или пользователю другого подразделения).  4 ­ Кольцо — топология, в которой каждый узел сети соединен с двумя другими узлами, образуя кольцо  (петлю). Данные передаются от одного узла к другому в одном направлении (по кольцу). Каждый  компьютер работает как повторитель, ретранслируя сообщение к следующему компьютеру.  В такой сети одна разделяемая среда, но принцип  ее работы отличается от принципа работы  разделяемой среды Ethernet.  Изначально по кольцу передается специальное  сообщение­маркер (другое название: токен) —  признак свободной среды. Узел может начать  передачу лишь тогда, когда получает маркер.  Теперь вместо маркера по кольцу следует пакет с  данными. Получатель пакета выполняет обратную операцию: заменяет пакет маркером — сеть снова свободна.  5 ­ Ячеистая сеть Топология, которая более характерна для глобальных сетей. Ее отличительный признак: между парой  узлов существует более одного маршрута. Для выбора оптимального пути применяются специальные  устройства — маршрутизаторы (хабы и коммутаторы не работают, когда в сети есть петли).  Ячеистые сети — это сети с коммутацией пакетов, то есть такие, в которых пакеты не “разбрасываются”  по всем направлениям (как в сетях Ethernet с разделяемой средой), а целенаправленно “проталкиваются”  от узла к узлу по направлению к пункту назначения.  За продвижение пакетов в такой сети отвечают маршрутизаторы. Маршрутизатор — сетевое устройство  (отдельное или на обычном компьютере), которое подобно коммутатору соединяет (коммутирует) узлы  сети в том случае, когда это необходимо для передачи пакета. Но в отличие от коммутатора  маршрутизатор способен работать в ячеистых сетях и выбирать из разных вариантов наиболее  рациональный маршрут для продвижения пакета к пункту назначения. Вложения описанных топологий отражает следующая схема: Закрепление: Какая топология? При решении заданий нужно указывать минимальную топологию, расположенную на нижнем уровне  вложенности, считая при этом звезду и общую шину различными топологиями.  Для приведенного выше примера ответом будет: “звезда”.  Подведение итогов урока Домашнее задание: учить конспект Топология  сети 1 Шинная  топология Топология  «звезда» Кольцевая  топология Достоинства Недостатки 2 ­ упрощение логической и программ  мной архитектуры сети; ­ простота расширения; ­ простота методов управления; ­ минимальный расход кабеля; ­ отсутствие необходимости  централизованного управления; ­ надёжность(выход 1 компьютера из  строя не нарушит работу других) ­ надёжность(выход из строя 1 стан  ции или кабеля не повлияет на  работу других); ­ низкая стоимость; ­ высокая эффективность  использования моноканала; ­ простота расширения; ­ простота методов управления. 3 ­ кабель, соединяющий все станции – один.  Следовательно «общаться» компьютеры могут  только «по очереди», а это означает, что нужны  спецсредства для разрешения конфликтов; ­ затруднён поиск неисправностей кабеля, при  его разрыве нарушается работа всей сети. ­ требуется большое количество кабеля; ­ надёжность и производительность  определяется центральным узлом, который  может оказаться «узким местом»(поэтому часто  дублируется) ­ в случае выхода из строя хотя бы 1 компьютера вся сеть парализуется; ­ на каждой рабочей станции необходим буфер  для промежуточного хранения передаваемой  информации, что замедляет передачу данных; ­ подключение новой станции требует  отключения сети. Поэтому разрабатываются  спец устройства, позволяющие блокировать  разрывы цепи.