Какие компьютерные сети окружают вас в школе и какие каналы связи они используют

Обновлено: 03.07.2024

Это занятие посвящено изучению основ компьютерных сетей. Вы узнаете, зачем нужны компьютерные сети, какие типы сетей существуют, чем они различаются.

Вопрос: "А зачем нам это надо?"
Ответ: "Вам - не надо!"

Не обижайтесь, это был маленький тест! Дело в том, что, если вы до сих пор задаете себе этот вопрос, то это занятие не для вас. Оно рассчитано на тех, кто уже понял, что развитие сегодняшнего компьютерного мира целиком базируется на технологиях компьютерных сетей. Между прочим, сети эти начали создаваться в глобальных масштабах, ни много ни мало, более тридцати лет назад. А маленькие локальные сети (сети внутри одной организации) имеют еще большую историю. Сегодня сетевые технологии активно развиваются как вширь (увеличением протяженности существующих каналов связи), так и вглубь (разработкой новых технологических решений, позволяющих радикально увеличить скорость и объемы передачи информации).

И всё же, "Зачем в школе нужна локальная сеть?"

1. Коллективный выход в Интернет. У каждой школы сегодня есть подключение к Интернету, поэтому возникает естественное желание воспользоваться услугами Интернета с любого компьютера школы. Обидно ведь, когда кабинет информатики получает такое заметное преимущество перед другими пользователями школьных компьютеров. Ну, например, у информатиков после уроков идет факультатив, а учителю необходимо найти информацию к уроку по его предмету. Будем ждать окончания факультатива или попросим учителя заняться поиском необходимой ему для учебного процесса информации из дома и за его, учителя, счет? Или попробуем предоставить выход в интернет с любого школьного компьютера?

2. Электронное представительство школы в Интернете.

3. Школьная почтовая служба.

4. Необходимость ведения школьных баз данных.

5. Разграничение доступа к информации.

6. Предоставление доступа к сетевым ресурсам.

7. Коллективный доступ к сетевому принтеру. Всем нужна качественная печать. Печатать документы нужно директору, секретарю, завучу, учителю-предметнику, ученику (доклады, рефераты по заданию учителей). Но вот иметь по одному принтеру на каждом рабочем месте - непозволительная роскошь, да и обслуживать-контролировать такое количество принтеров невозможно!

8. Антивирусная безопасность.

9. Упрощение обслуживания школьных компьютеров.

10. Масштабное и управляемое предоставление "компьютерных услуг" участникам образовательного процесса.

Этот список не окончательный. Но сказанного вполне достаточно, чтобы быть уверенным - школе нужна локальная сеть.

С точки зрения структуры, компьютеры могут работать и существовать изолировано друг от друга. "Компьютеры-одиночки" могут использоваться там и тогда, где и когда нет необходимости обмениваться информацией между ними, или когда обмен информацией носит разовый характер (домашний компьютер, например). Однако современный уровень применения компьютеров в школе не допускает изолированных компьютеров, поскольку ценность такого использования весьма незначительна.

Широкое внедрение персональных компьютеров в повседневную реальность привело к необходимости обмена информацией, обрабатываемой на разных компьютерах. Как перенести большой объем информации с одного компьютера на другой? Как распечатать информацию, если принтеров меньше, чем компьютеров? Как предоставить всем компьютерам выход в Интернет? Как бороться с вирусами, если не все пользователи соблюдают правила безопасной работы? Как защитить компьютеры от несанкционированного вмешательства пользователей? Как сделать доступными для всех пользователей большие объемы информации, измеряемые многими гигабайтами? Эти и многие другие проблемы решают объединенные компьютеры, поэтому всё чаще они соединяются между собой линиями связи, предназначенными для передачи информации. В таком случае говорят, что компьютеры объединены в компьютерную сеть.

Компьютерная сеть это соединение двух или более компьютеров для решения следующих задач:

  • обмен информацией;
  • общее использование программного обеспечения;
  • общее использование оборудования (принтеры, модемы, диски и т.п.).

Схема простейшей сети

Соединение, как правило, создается с помощью специального кабеля, но существуют и другие, более сложные средства.

В рамках одного учреждения довольно практично использовать кабельное соединение. Преобразование информации для передачи по кабелю осуществляют устройства, встраиваемые в компьютер сетевые адаптеры, ещё их называют сетевые карты. Такие местные сети получили название локальные сети. У современных компьютеров сетевые адаптеры встроены в материнскую плату, у более старых сетевой адаптер представляет отдельное устройство, которое может быть установлено на материнскую плату дополнительно.


Материнская плата с интегрированной сетевой картой

А если нам нужно соединить нашу локальную сеть с другой локальной сетью, то как протянуть кабель для подключения к сети, расположенной достаточно удаленно от данной, например, в другом здании или другом городе? Для этого используют уже существующие кабельные соединения, такие как телефонные линии, либо прокладываются дополнительные линии связи. Вопросами перекодировки информации для прохождения по телефонным линиям, занимаются специальные устройства, подключаемые к компьютеру - модемы. Можно использовать и другие способы соединения, например, радиосвязь. Устройства преобразования в этом случае будут другими.

Удаленные локальные сети, объединяются друг с другом, создавая глобальные сети. Примером глобальной сети является сеть Интернет.

Каждый компьютер в сети может иметь один из двух статусов:

Сервер предоставляет свои ресурсы (диски, папки с файлами, принтеры, устройство для чтения CD/DVD и т.п.) другим компьютерам сети. Как правило, это специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный специальной серверной операционной системой, централизованно управляющий сетью.

Рабочая станция (клиентский компьютер) - это компьютер рядового пользователя, получающий доступ к ресурсам сервера.

По типу организации работы компьютеров в сети различают

  • Одноранговые сети
  • Сети с выделенным сервером

Выбор типа локальной сети в значительной степени зависит от требований к безопасности работы с информацией, уровня подготовки администратора сети, необходимостью обеспечения эффективного использования компьютера несколькими пользователями.

Одноранговые сети

В одноранговой сети все компьютеры имеют одинаковый приоритет и независимое администрирование.

Каждый компьютер имеет установленную операционную систему платформы Microsoft Windows любой версии или совместимую с ней. Эта операционная система поддерживает работу клиента сети Microsoft.

Пользователь каждого компьютера самостоятельно решает вопрос о предоставлении доступа к своим ресурсам другим пользователям сети. Это наиболее простой вариант сети, не требующий особых профессиональных знаний. Установка такой сети не занимает много времени.

Для построения одноранговой локальной сети достаточно объединить компьютеры при помощи сетевого кабеля (смонтировать кабельную систему) и установить на компьютеры, например, ОС Windows XP Professional. Мастер подключения к сети операционной системы поможет осуществить все необходимые настройки операционной системы.

Простейшая сеть на базе Windows XP


Пример одноранговой сети на базе Windows XP Professional

Рабочие группы

Рабочая группа это средство поддержки сетевого окружения одноранговой сети, входящее в состав Microsoft Windows XP.

Рабочая группа (workgroup) это логическая группа сетевых компьютеров одноранговой сети.

Компьютеры рабочей группы совместно используют общие ресурсы, такие как файлы и принтеры. При администрировании каждого компьютера определяют:

  • какие ресурсы этого компьютера будут разделяемыми (общими),
  • какие пользователи сети будут иметь доступ к этим ресурсам, с какими правами.

При этом, на каждом компьютере рабочей группы создаются собственные базы данных пользователей и политики безопасности локального компьютера.

Рабочая группа является удобной сетевой средой для небольшого числа компьютеров, расположенных недалеко друг от друга.

Рабочая группа на базе Windows XP


Рабочая группа Windows XP Professional

  • Легко настроить
  • Не требует серверного ПО
  • Не нужен квалифицированный системный администратор
  • Меньшая стоимость проекта.
  • Меньшая безопасность
  • Сложность администрирования каждого компьютера в отдельности
  • Ухудшение производительности при совместном использовании ресурсов.

Сети с выделенным сервером

В сети с выделенным сервером управление ресурсами сервера и рабочих станций централизовано и осуществляется с сервера. Отпадает необходимость обходить все компьютеры сети и настраивать доступ к разделяемым ресурсам. Включение новых компьютеров и пользователей в сеть также упрощается. Повышается безопасность использования информации в сети. Это удобно для сетей, в которых работают различные категории пользователей и много разделяемых ресурсов.

Для создания сети с выделенным сервером:

1. Необходимо установить и настроить на одном из компьютеров серверную операционную систему (ОС), например Microsoft Windows Server 2003. На этом сервере создается общая база учетных записей всех пользователей, назначаются общие ресурсы и определяется доступ к каждому из них для категорий или отдельных пользователей.

Сеть с выделенным сервером на базе Windows 2003 Server


Пример сети с выделенным сервером на базе Windows Server 2003 и Windows XP Professional

Изменения в учетных записях пользователей делаются администратором сети централизованно, на сервере. К тому же пользователей можно объединять в группы и создавать отдельную политику работы в сети для каждой группы. Это значительно облегчает работу администратора при назначении доступа к общим ресурсам.

В небольших локальных сетях, как правило, устанавливают один сервер, объединяющий в себе несколько серверных функций (ролей). Этого вполне достаточно и экономически оправдано.

Домены

В сетях с выделенными серверами администрирование осуществляется централизованно. Для упрощения администрирования, любые компьютеры сети и разделяемые ресурсы можно объединять в группы, называемые доменами.

Домен это логическая группировка любых компьютеров сети под одним именем.

Для домена создается общая база данных. В Windows Server 2003 эта база данных называется каталогом и входит в службу каталога Active Directory.

К объектам, хранимым в каталоге, относятся как пользователи, так и ресурсы сети.

Домены могут объединять любые компьютеры, расположенные в локальной сети.

Служба каталога Active Directory разворачивается на любом сервере, входящем в состав сети. Такой сервер получает дополнительно статус контроллера домена. Администрирование сети и управление политиками безопасности осуществляется на контроллере домена.

Для школьной локальной сети вполне достаточно иметь домен и один контроллер домена, что упрощает администрирование сети до уровня компетенции школьного учителя информатики.

Домен на базе Windows 2003 Server


Домен сети на базе Windows Server 2003 и Windows XP Professional

  • Большая безопасность
  • Легче управлять, т.к. администрирование централизовано
  • Возможность организации перемещаемых профилей пользователей

О перемещаемых профилях пользователей необходимо сказать особо, на мой взгляд это одно из главных преимуществ сети с выделенным сервером, поскольку в школьных условиях невозможно обеспечить работу конкретного учащегося на одном и том же рабочем месте длительное время.

  • Сложность настройки, администрирования системы, клиентов, разделяемых ресурсов
  • Отсутствие доступа к сети при выходе из строя сервера.

Преувеличивать значение недостатков не стоит. Настройка производится, как правило, один раз, при установке серверного ПО, поэтому к этой разовой работе можно привлечь специалиста.

Выход из строя сервера - возможен, но это скорее исключение, чем правило. На практике, если не использовать сервер ещё и как рабочую станцию (что возможно), серверы работают годами, не требуя особого вмешательства, кроме чисто механической уборки пыли из корпуса один-два раза в год.

Как страховой вариант, при организации локальной сети с выделенным сервером, можно приобрести два абсолютно одинаковых системных блока, что позволит восстановить работу сети за полчаса-час. Как это сделать - на следующем занятии. На роль сервера сети годится обычный системный блок с ОЗУ 2Гб и с двумя винчестерами - 80Гб для операционной системы и 1000Гб - для организации файлового хранилища, общешкольной базы данных. Если же средства позволяют, то лучше приобрести специальный серверный системный блок начального уровня, который, в совокупности с организационными мерами по сохранности информации, обеспечит многолетнюю устойчивую работу школьной сети.

Топология - это способ физического соединения компьютеров в локальную сеть. Существует несколько стандартных топологий. Наиболее распространенный тип соединения «звезда» объединяет каждый компьютер с центральным устройством (коммутатором). Такое соединение напоминает подключение бытовой техники в удлинитель с несколькими розетками. Если компьютеров больше, чем соединительных гнезд (портов) в коммутаторе, то используют несколько коммутаторов, объединенных между собой.

Все соединения производятся кабелем типа «витая пара». По принципам передачи пакетов информации такая сеть относится к типу Ethernet. В настоящее время широко используется Fast Ethernet с пропускной способностью 100 Мбит/с и Gigabit Ethernet с ограничением по скорости 1 Гбит/с.

Тип соединения «звезда»

Топология типа «звезда» очень удобна, т.к. легко меняется конфигурация сети. Добавление в сеть нового компьютера или удаление компьютера из сети состоит всего лишь в подсоединении или отсоединении разъема кабеля от коммутатора.

При организации сети могут быть два варианта кабельной системы:

  • централизованная
  • децентрализованная.

Централизованная

При создании централизованной подсистемы коммутатор, сервер, основные разделяемые устройства, например, принтер, устанавливаются в одном помещении. Кабельная система сводится от каждого компьютера в эту точку. Администрирование осуществляется централизовано. Это позволяет:

  • значительно упростить управление локальной сетью;
  • увеличивается защищенность от несанкционированного доступа к разделяемым ресурсам, коммутатору, т.к. все сосредоточено в одном месте;

Централизованная сеть


Организация централизованной сети

Требует повышенного расхода сетевого кабеля, но увеличивает надежность функционирования и значительно упрощает администрирование сети. Является предпочтительным вариантом школьной сети.

Децентрализованная

При создании децентрализованной подсистемы, коммутаторы ставятся в разных помещениях одного этажа, объединяя компьютеры в небольшие группы. Затем все коммутаторы объединяются. Применение децентрализованного администрирования позволяет:

  • удобно соединять в локальную сеть группы компьютеров, находящиеся на разных этажах;
  • значительно сократить общий метраж кабельной системы;
  • сократить расходы на монтажные работы по прокладке кабеля.

Часть компьютеров, входящих в локальную сеть, может быть расположена в другом помещении. Тогда такие группы можно объединить по следующей схеме:

Децентрализованная сеть


Соединение нескольких компьютерных групп в децентрализованной сети

Не следует последовательно включать более двух, максимум трех коммутаторов.

Есть два типа сетевых технологий:

1. Проводные - с передачей данных по кабелю.

2. Беспроводные - известные также под названием Wi-Fi (Wireless Fidelity - приблизительный перевод "беспроводная точность"). Беспроводные сети используют для подключения не кабели, а радиоволны, так же, как и мобильные телефоны.

Достоинства проводных сетей.

1. Проводные сети окружают нас уже на протяжении десятилетий и доказали свою жизнеспособность в самых сложных условиях эксплуатации.

2. Проводные сети обеспечиваю очень высокую скорость передачи информации, они являются наилучшим выбором, когда необходимо перемещать большие объемы данных с высокими скоростями.

3. Сравнительно низкая стоимость.

4. Обладают высокой надежностью и стабильностью. Работают по принципу - один раз решил проблему (проложил провода) - и забыл о ней.

Недостатки проводных сетей.

1. Трудоемкость при прокладке кабелей.

2. "Привязанность" компьютера к сетевому кабелю.

Достоинства беспроводных сетей.

1. Мобильность и свобода - работай в любом месте.

2. Быстрая и простая установка.

3. Легкость расширения.

Недостатки беспроводных сетей.

1. Небольшой радиус зоны действия внутри помещений.

2. Низкая скорость передачи информации.

3. Сложность администрирования сети.

4. Неустойчивый характер приема в зонах перекрытия двух и более точек доступа.

Выводы.
Не существует однозначных решений, в каждой конкретной ситуации соотношение достоинств и недостатков может быть различным. Тем не менее, стратегически правильным, основным решением можно считать устройство школьной локальной сети с выделенным сервером, с централизованной структорой ("чистая звезда"), выполненной по проводной технологии. Отдельные участки сети могут быть и беспроводными, могут включаться и через вторичные коммутаторы. Например, если учительская находится далеко от центрального коммутатора и в ней есть 5-8 сетевых устройств, то установка дополнительного коммутатора на 8 портов вполне оправдана.

Проанализируйте и изобразите существующую локальную сеть Вашей школы любым доступным Вам способом, однако конечный вариант схемы должен быть представлен в виде, допускающем пересылку по электронной почте.

1. Понятие компьютерная сеть Компьютерная сеть – группа компьютеров, объединенных между собой для обеспечения совместного доступа к ресурсам и обмена информацией. К аппаратной составляющей компьютерной сети относится также коммуникационное оборудование, позволяющее объединять отдельные сегменты сети и организовывать информационные потоки. На сегодняшний день для соединения компьютеров в сети используются самые разнообразные линии связи: всевозможные кабели (коаксиальный, витая пара), телефонные линии связи, оптоволоконные линии, радиосвязь, в том числе и спутниковая связь

Классификация компьютерных сетей Компьютерные сети в самом общем случае можно разделить на локальные и глобальные. Локальная компьютерная сеть – компьютерная сеть для ограниченного круга пользователей, объединяющая компьютеры в одном помещении или в рамках одного предприятия. Для выхода в мировое информационное пространство необходимо подключиться к глобальной компьютерной сети, самой известной из которых является Internet . Интернет ( Internet ) – всемирная информационная компьютерная сеть.

Значение в современном мире Локальная компьютерная сеть позволяет эффективно организовать обмен информацией внутри отдельной организации. Локальные сети предоставляют своим пользователям прежде всего такие услуги, как совместное хранение файлов для коллективной работы, и совместное использование ресурсов сети (например, принтеров ). Internet можно использовать в различных областях: - профессиональная деятельность; - коммерческая деятельность; - получение образовательных услуг; - отдых и развлечения.

2. Структура топологии школьной сети Любая компьютерная сеть характеризуется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами. Топология – это способ соединения компьютеров в сети. Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить пять базовых топологий: шина, кольцо, звезда, ячеистая топология и решётка. Остальные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными (здесь по гиперссылке можно уйти к теории, которая будет в конце)

Схема локальной сети в школе - пользователь; - Wifi точка; -беспроводное соединение(wifi); - модем; - проводное соединение (витая пара);

1)Задайте Ethernet — адаптеру своего компьютера статический IP — адрес в подсети 192.168.1.x (для Windows7 путь: Панель управления\Сеть и Интернет\Сетевые подключения, в свойствах локальной сети в свойствах протокола Интернета версии 4 (TCP/IPv4) использовать статические настройки: например, IP — адрес 192.168.1.100 и маска подсети 255.255.255.0).

2)Запустите Web-браузер. Введите в адресной строке IP-адрес своего устройства по умолчанию(192.168.1.20). В появившемся поле введите логин и пароль, по уполномочию ubnt/ubnt.

Этап 1: Настройка базовой станции 1)Во вклакдке Network, выставляем пункт Network Mode в режим Bridge 2)В пункте Management IP Address, указываем DHCP, если настройки выдаются автоматически DHCP сервером. В случае если настройки статичны, выбираем Static и прописываем в пункте IP Address, адрес нашего устройства. В Gateway IP указываем шлюз по умолчанию. В Primary DNS IP адреса DNS сервера или адрес шлюза.

Переходим на вкладку WIRELESS 1)В пункте Wireless Mode, выбираем Acess Point и ставим галочку WDS (Wireless Distribution Protocol). 2)В пункте SSID, вводим идентификатор беспроводной сети. 3)В пункте Channel Width, указываем ширину канала (мобильные устройства работают только в полосе 20МГц)

4)В пункте Security, выбираем тип шифрования, и вводим пароль аутентификации

Этап 2: Настройка станции повторителя 1)Во вклакдке Network, выставляем пунккт Network Mode в режим Bridge 2)В пункте Management IP Address, указываем DHCP, если настройки выдаются автоматически DHCP сервером. В случае если настройки статичны, выбираем Static и прописываем в пункте IP Address, адрес нашего устройства. В Gateway IP указываем шлюз по умолчанию. В Primary DNS IP адреса DNS сервера или адрес шлюза. 3)Нажимаем change, сохраняем настройки.

Переходим на вкладку WIRELESS 1)В пункте Wireless Mode, выбираем Ap-Repeater и ставим галочку WDS. В пункте WDS Peers, прописываем MAC - адрес первой станции

Минусы школьной локальной сети и сети интернет Отсутствие собственного сервера . Отсутствие серверной или хотя бы лаборантской с серверной вместе Плохой сигнал беспроводного соединения из-за толстых стен . Нет средств для хорошего сетевого оборудования

Схема возможной будущей локальной сети 2 этаж -Точка доступа(роутер); -Проводная соединение(витая пара); - беспроводное соединение; - Возможное место сервера 2 или 3 этаж; - Пользователь; - модем(коммутатор);

Развитие проекта в будущем Камеры, хороший сервер, FTP-сервер, файлообменник, (эл.учебник)

Настройка подключения к сети

Настройки точки Как войти в настройки точки (набрали в адресной строке браузера ip-адрес точки)

Установка IP- адреса точки доступа

Настройка свойств сети (выбор режима работы точки (вида раздачи сигнала) выбор mac-адресов подключаемых устройств (другая точка, модем, …) к данной точке и пароль для подключения к Wi-Fi).

Настройка 2-х канальной Wi-Fi

Установка пароля для входа на точку

Использование командной строки Ping и др.(3-4 слайда со скриншотами, может демонстрацией)

ping PING.EXE - это, наверно, наиболее часто используемая сетевая утилита командной строки. Существует во всех версиях всех операционных систем с поддержкой сети и является простым и удобным средством опроса узла по имени или его IP-адресу.

Ipconfig/all Команда IPCONFIG используется для отображения текущих настроек протокола TCP/IP и для обновления некоторых параметров, задаваемых при автоматическом конфигурировании сетевых интерфейсов при использовании протокола Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP).

Netstat Используется для отображения TCP и UDP -соединений, слушаемых портов, таблицы маршрутизации, статистических данных для различных протоколов.

Команда Getmac Утилита командной строки GETMAC присутствует в версиях Windows XP и старше. Используется для получения аппаратных адресов сетевых адаптеров (MAC-адресов) как на локальном, так и на удаленном компьютере.

Перспективы будущего Скачивать по 30 фильмов в секунду можно будет с 2020 года. Группа исследователей из британского Университета Суррея сумела добиться рекордного показателя скорости передачи данных для беспроводных сетей. Работая над стандартом связи 5G, ученым удалось достичь скорости 1 Тб/сек, что позволит скачать, к примеру, 100 фильмов за 3 секунды. © « Коммерсантъ-Online » Группа исследователей британского Университета Суррея установила рекорд скорости для передачи данных по беспроводным сетям. Занимаясь разработкой стандарта связи нового поколения 5G, ученые сумели достичь скорости 1 Тб/сек (или 125 ГБ/сек). Таким образом, было перекрыто предыдущее достижение, установленное южнокорейским производителем Samsung в октябре прошлого года. Тогда южнокорейская компания усовершенствовала технологию Wi-Fi , что позволило передавать данные на скорости до 575 МБ/сек. То есть нынешнее достижение британских разработчиков позволило превысить максимальные показатели скорости Samsung более чем в 200 раз, а среднюю скорость передачи данных в сетях 4G — в 65 тыс. раз . ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ Предчувствие квантового скачка Коммерческий запуск сетей стандарта 5G прогнозируется на 2020 год. Но ученые Университета Суррея хотят начать их тестирование в общественных местах уже с 2018 года. Введение нового стандарта позволит, к примеру, скачивать по 100 фильмов за 3 секунды. Кроме того, такая скорость передачи данных поможет значительно сократить временные задержки при совершении финансовых сделок или сделает возможным поддержку совместных игр с высоким графическим разрешением между пользователями смартфонов. Помимо собственно скорости передачи данных сети 5G будут отличаться от нынешних и рабочими частотами, диапазон которых будет выше 6 ГГц. Кроме того, в них будет использоваться технология MIMO, суть которой заключается в использовании сразу нескольких антенн как на принимающей, так и на передающей сигнал сторонах.

Вывод Проектирование компьютерной сети школы – это очень важная задача. Здесь нужно иметь не только материальные ресурсы и наличие нужных помещений для администрирования, но и знания самого администрирования и умение проектировать с учетом данной обстановки. Также надо следить за новинками в сетевом оборудовании.

Администрирование Администрирование сети и серверов представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению нормальной работы программных и аппаратных компонентов локальной сети и серверных мощностей, оказанию помощи в устранении возникающих неисправностей и организации эффективной защиты сети от возможных угроз. Инструменты администрирования –программные и аппаратные средства, обеспечивающие выполнение политики безопасности. Системный администратор (он же IT-администратор) — это специалист, который поддерживает правильную работу компьютерной техники и программного обеспечения, а также отвечает за информационную безопасность организации. В связи с активной технологизацией и компьютеризацией всех коммерческих компаний и государственных учреждений, профессия системного администратора сейчас очень востребована.

Шинная топология Шинная топология (см. рис.1.) соответствует соединению всех сетевых узлов в одноранговую сеть с помощью единственного открытого (open-ended) кабеля. Кабель должен оканчиваться резистивной нагрузкой - так называемыми оконечными резисторами (terminating resistors). Единственный кабель в состоянии поддерживать только один канал. В данной топологии кабель называют шиной (bus). Строится на основе коаксиального кабеля. Данную топологию целесообразно применять только в небольших локальных сетях.

Рисунок 1. - Пример шинной топологии Шина проводит сигнал из одного конца сети к другому, при этом каждая рабочая станция проверяет адрес послания, и, если он совпадает с адресом рабочей станции, она его принимает. Если же адрес не совпадает, сигнал уходит по линии дальше.

Кольцевая топология Кольцевая топология впервые была реализована в простых одноранговых локальных сетях. Общая схема соединения напоминала замкнутое кольцо. Данные передавались только в одном направлении. Каждая рабочая станция работала как ретранслятор, принимая и отвечая на адресованные ей пакеты и передавая остальные пакеты следующей рабочей станции, расположенной «ниже по течению». В первоначальном варианте кольцевой топологии локальных сетей использовалось одноранговое соединение между рабочими станциями. Поскольку соединения такого типа имели форму кольца, они назывались замкнутыми (closed).

Рисунок 2. – Кольцевая топология Преимуществом локальных сетей этого типа является предсказуемое время передачи пакета адресату. Чем больше устройств подключено к кольцу, тем дольше интервал задержки. Недостаток кольцевой топологии в том, что при выходе из строя одной рабочей станции прекращает функционировать вся сеть.

Топология типа «звезда» Локальные сети звездообразной топологии объединяют устройства, которые расходятся из общей точки. В отличие от кольцевых топологий, физических или виртуальных каждому сетевому устройству предоставлено право независимого доступа к среде передачи. Любое устройство в состоянии обратиться с запросом на доступ к среде передачи независимо от других устройств.

Рисунок 3. – Топология типа звезда Звездообразные топологии широко используются в современных локальных сетях. Причиной такой популярности является гибкость, возможность расширения и относительно низкая стоимость развертывания по сравнению с более сложными топологиями локальных сетей со строгими методами доступа к среде передачи данных.

Рисунок 4. – Ячеистая топология Ячеистая топология — базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и преизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Топология решетка Решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. Одномерная «решётка» — это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа — слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология «кольцо». Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

На сегодняшний день в мире существует более 140 миллионов компьютеров. Более 85 % из них объединены в различные компьютерные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе компьютерная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение учебных и других информационных процессов не дают право игнорировать и не применять их в учебном процессе на практике.

Актуальными задачами учебных заведений на сегодняшний день являются:

создание единой информационной среды образовательного учреждения;

разработка принципов и методик использования современных информационно-коммуникативных технологий, их интеграцию в образовательный процесс с целью повышения качества образования.

анализ и экспертиза, организация распространения педагогической информации через издательскую деятельность, аудиовизуальные программы, электронную почту; организация информационных потоков;

формирование и развитие информационной культуры учащихся, педагогических и руководящих кадров.

подготовка пользователей единой информационной системы.

Телепроекты, телеконференции, дистанционное обучение – виды компьютерных телекоммуникаций, получившие распространение в последние годы.

Телекоммуникации – передача произвольной информации на расстояние с помощью технических средств (телефона, телеграфа, радио, телевидения, компьютера и т.п.)

Компьютерные телекоммуникации внедряются в образование, например, для координации научных исследований, оперативного обмена информацией между участниками проектов, обучения на расстоянии, проведения консультаций.

Электронная почта используется для следующих целей:

- пересылка различных файлов;

- передача по сети новостей и объявлений;

Телеконференции – это обмен мнениями с помощью электронных писем по поводу тех или иных тем. Каждый пользователь персонально компьютера может подписаться на интересующие его телеконференции. Телеконференции проводятся в реальном времени или отсроченные по времени.

Файловые серверы – хранилища файлов (программ, документов, книг и т.д.)

Службы поиска позволяют найти необходимую информацию по любой интересующей теме.

Организовать совместную работу над документами участников некоторой группы можно с помощью он-лайн сервисов, которые получили название «он-лайн офисы». Их использование дает возможность людям со всего мира в удобное для них время работать над общими документами (проектами), хранить их на удаленном компьютере в сети, и иметь доступ к своим материалам, где бы эти лица не находились.

В Интернет на украинских и зарубежных сайтах можно найти много материалов, которые могут быть полезными для углубления и расширения знаний по разным предметам и выполнения разнообразных учебных заданий.

В помощь при изучении отдельных предметов разработаны сайты, содержащие подборки информационных материалов по предмету.

В Интернет представлено большое количество веб-энциклопедий и энциклопедических словарей, как по отдельным предметным отраслям, так и универсальных, охватывающих различные отрасли знаний.

Дистанционное обучение – это форма организации обучения с использованием компьютерных сетей. Это обучение обеспечивает интерактивное взаимодействие преподавателей и учеников на разных этапах обучения и самостоятельную работу учащихся с материалами, размещенными в сети.

Такая форма обучения обеспечивает возможность выбора места, времени и темпа обучения, получение им учебных материалов и консультаций от преподавателя, осуществление контроля над уровнем усвоения знаний.

Компьютерная сеть может предоставить неограниченные возможности, чтобы решить проблемы дистанционного обучения не только отдаленных регионов, городских, сельских учебных заведений, но и для больных детей, детей-инвалидов, не имеющих возможности посещать учебные заведения.

Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.

Компьютерные сети обеспечивают:

— быстрый обмен данными;

— 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:

  1. Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
  2. 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:

  1. Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
  2. Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
  3. Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
  4. 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

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

Информатика. Учебник для 9 класса (по учебнику К. Ю. Полякова, Е.А. Еремина, базовый уровень)

§ 1. Как работает компьютерная сеть?

Что такое компьютерная сеть?

Ключевые слова:

Компьютерная сеть — это группа компьютеров, объединённых линиями связи.

Все устройства, которые соединены в сеть, называются узлами сети (по аналогии с узлами рыболовной сети).

Кроме компьютеров к ним относятся вспомогательные устройства, участвующие в передаче данных.

Для связи узлов между собой используются различные каналы связи:

• электрические кабели (данные передаются с помощью электрических сигналов);
• оптические кабели (данные передаются с помощью световых лучей);
• радиоканалы (данные передаются с помощью радиоволн). Объединяя компьютеры в сеть, мы получаем следующие преимущества:
• быстрый обмен данными между компьютерами (не нужно использовать для переноса данных съёмные диски, флэш-диски);

• компьютеры в сети могут использовать общие ресурсы:

— общие данные могут быть размещены на одном компьютере;
— можно запускать программы с другого компьютера;
— все компьютеры могут использовать общие внешние устройства (например, принтер);

• электронную почту и другие способы сетевого общения (чаты, форумы и т. п.).

В то же время при организации сети:

• необходимы денежные затраты на сетевое оборудование (кабели, вспомогательные устройства) и программное обеспечение (например, операционную систему специального типа);
• снижается безопасность данных, поэтому компьютеры, на которых ведутся секретные разработки, не должны быть подключены к сети;
• необходим высококвалифицированный специалист — системный администратор, который занимается настройкой сети и обеспечивает её работу.

Системный администратор (на практике часто используют сокращения «сисадмин» или «админ») обычно решает следующие задачи:

• устанавливает и настраивает программное обеспечение (в том числе и несетевое);
• устанавливает права доступа пользователей к ресурсам сети;
• обеспечивает защиту информации;
• предотвращает потерю данных в случае сбоя электропитания;
• периодически делает резервные копии данных на DVD-дисках или съёмных жёстких дисках;
• устраняет неисправности в сети.

В некоторых крупных организациях кроме системных администраторов есть также сетевой администратор, который занимается только работой сети.

Типы компьютерных сетей

По «радиусу охвата» обычно выделяют следующие типы компьютерных сетей:

• персональные сети объединяют устройства одного человека (сотовые телефоны, карманные компьютеры, смартфоны, ноутбук и т. п.) в радиусе не более 30 м; самый известный стандарт таких сетей — Bluetooth;
• локальные сети (от англ. local — местный) связывают, как правило, компьютеры в пределах одного или нескольких соседних зданий; для создания беспроводных локальных сетей используется технология Wi-Fi;
• корпоративные сети — сети компьютеров одной организации (возможно, находящиеся в разных районах города или даже в разных городах);
• городские сети, объединяющие компьютеры в пределах города;
• глобальные сети, объединяющие компьютеры в разных странах (например, сеть Интернет).

Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.

— Что означает сокращение PAN?
— Откуда произошли обозначения Bluetooth и Wi-Fi?

Обмен данными

Для того чтобы люди могли полноценно общаться, нужно, чтобы они говорили на одном языке. Это правило действует и для компьютерных систем, где вместо слова «язык» используется термин « протокол ».

Протокол — это набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети.

В современных сетях пересылаемые данные делятся на части — пакеты. Дело в том, что чаще всего одна линия связи используется для обмена данными между несколькими узлами. Если передавать большие файлы целиком, то получится, что сеть будет заблокирована, пока не закончится передача очередного файла. Кроме того, в этом случае при сбое весь файл нужно передавать заново, это увеличивает нагрузку на сеть.

Если передавать отдельные пакеты, время ожидания сокращается до времени передачи одного пакета (это доли секунды), по сети одновременно передаются пакеты, принадлежащие нескольким файлам. На рисунке 1.1 по одной линии связи (между узлами 3 и 4) одновременно выполняется передача данных от узла 2 к узлу 5 (эти пакеты обозначены чёрными прямоугольниками) и от узла 1 к узлу 6 (белые прямоугольники).


Рис. 1.1

Вместе с каждым пакетом передаётся его контрольная сумма — число, найденное по специальному алгоритму и зависящее от всех данных пакета. Узел-приёмник рассчитывает контрольную сумму полученного блока данных, и если она не сходится с контрольной суммой, указанной в пакете, фиксируется ошибка, и этот пакет (а не весь файл!) передаётся ещё раз.

Казалось бы, чем меньше размер пакета, тем лучше. Однако это не так, потому что любой пакет кроме «полезных» данных содержит служебную информацию: адреса отправителя и получателя, контрольную сумму. Поэтому в каждом случае есть некоторый оптимальный (наилучший) размер пакета, который зависит от многих условий (например, от уровня помех, количества компьютеров в сети, передаваемых данных и т. д.). Чаще всего для обмена данными в локальных сетях и в Интернете используются пакеты размером не более 1,5 Кбайт.

Используя дополнительные источники, выясните, какое семейство протоколов используется для обмена данными в Интернете.


Серверы и клиенты

В любой сети одни компьютеры используют ресурсы других. Для описания роли компьютеров в обмене данными вводят два термина: сервер и клиент.

Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства и т. д.) в общее использование.

Клиент — это компьютер, использующий ресурсы сервера.

Обычно серверы — это специально выделенные мощные компьютеры, которые используются только для обработки запросов большого числа клиентских компьютеров (рабочих станций) и, как правило, включены постоянно. Чаще всего они находятся в отдельных помещениях, куда пользователи не имеют доступа; это повышает защищённость данных.

В крупных локальных сетях используют несколько серверов, каждый из которых решает свою задачу:

• файловый сервер хранит данные и обеспечивает доступ к ним;
• сервер печати обеспечивает доступ к общему принтеру;
• почтовый сервер управляет электронной почтой;
• серверы приложений (например, серверы баз данных) выполняют обработку информации по запросам клиентов.

Часто понятия «сервер» и «клиент» относятся не к компьютерам, а к программам. Программа-сервер получает запросы от клиентов, ставит их в очередь, и после выполнения посылает каждому клиенту ответ с результатами выполнения запроса. Задача программы-клиента — послать серверу запрос в определённом формате и после получения ответа вывести результаты на монитор пользователя. Такая технология называется клиент-сервер. Её используют, например, все веб-сайты в Интернете: программа-браузер (клиент) посылает запрос веб-серверу и выводит его ответ (вебстраницу) на экран. Как правило, при желании программу-сервер и программу-клиент можно запустить на одном компьютере.

В некоторых организациях применяют терминальные серверы — мощные компьютеры, которые предоставляют пользователям свои ресурсы (процессорное время, оперативную и дисковую память).

Рабочие станции (терминалы или «тонкие» клиенты) в таких системах выполняют только две задачи:

• передают серверу данные, введённые пользователем с помощью клавиатуры и мыши;
• выводят на экран изображение рабочего стола, полученное от сервера.

Поэтому в качестве терминалов можно использовать маломощные и устаревшие компьютеры.

Выводы
• Компьютерная сеть — это группа компьютеров, объединённых линиями связи.
• Протокол — это набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети.
• Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства и т. д.) в общее использование.
• Клиент — это компьютер, использующий ресурсы сервера.


Рис. 1.2

Вопросы и задания

1. Какие компьютерные сети окружают вас? Какие каналы связи они используют?
2. Зачем нужны протоколы?
3. Может ли один компьютер выполнять роли сервера и клиента?
4. Зачем данные, передаваемые по сети, делятся на пакеты?
5. Выполните по указанию учителя задания в рабочей тетради.

Читайте также: