Принципы работы компьютерных сетей урок 2
Обновлено: 07.07.2024
Цели урока: дать представление о назначении и структуре локальных и глобальных сетей.
Ход урока
I. Введение.
Компьютерная сеть – это объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.
Сети начали появляться в 1964 году и назывались терминальные сети. С одной ЭВМ работали несколько пользователей одновременно. К одной большой ЭВМ подключалось несколько других.
Основной целью компьютерной сети было: – максимальное увеличение вычислительной мощности,
– максимизация машинного времени.
- В классе школы.
- В кассах продаж билетов дальнего следования.
- Базы и банк данных.
II. Аппаратные средства локальной сети.
Локальная сеть объединяет несколько компьютеров и позволяет пользователям совместно использовать ресурсы компьютеров, а также периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков) подключенных к сети.
Компьютерная сеть – комплекс программ и аппаратных средств, обеспечивающих передачу данных от одного компьютера к другому.
Первая локальная сеть появилась в 1965 году в США и называлась Arpanet.
В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т.е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.
Для увеличения производительности сети с > 10 компьютерами используют сеть с сервером. Сервер – это компьютер или программа, выполняющий функции координации работы отдельных станций и контроля передачи данных в компьютерных сетях. Задачей сервера является обеспечение доступа и разделение данных и аппаратуры в сети.
Для подключения компьютера в сеть, он должен обладать сетевой платой (адаптером типа EtherNet). Соединение компьютеров между собой производится с помощью кабелей различного типа (коаксиальный, витая пара, оптоволоконный).
III. Топология сети.
IV. Принципы работы локальной сети:
Упражнение: Привести примеры протоколов из жизни. Какой протокол надо изменить при изменении скорости передачи данных.
- Какие виды сетей существуют.
- Назовите основные виды каналов связи.
- Что учитывается при организации сети.
- Как соединяются компьютеры внутри одного помещения.
- Что такое сетевая карта.
- Что такое модем. Какие виды модемов бывают.
- Что называют протоколом.
Конспект урока № 2, 3 раздела: “Компьютерные сети”.
Тема урока: “Глобальная сеть”.
- познакомить учащихся с основными информационными услугами сетей,
- дать представление об истории развития сети Интернет.
- показать основные принципы работы сети и организации сети.
Ход урока
I. Введение.
Глобальная сеть – это объединение компьютеров на далеком расстояние. Региональная сеть – это объединение компьютеров в пределах одного региона (города, страны). Корпоративные сети – это объединение компьютеров внутри одной организации.
Интернет – это глобальная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая многие десятки миллионов компьютеров.
В 1965 году Министерство обороны США разработало сеть ARPANet, предназначенную для помощи военным специалистам в обмене информацией. К 1986 году была создана опорная сеть для соединения шести суперкомпьютерных центров.
II. Аппаратные средства.
Работу глобальной сети можно сравнить с работой обычной почты:
Письмо с 2 адресами (отправителя и получателя) – почтовый ящик – почтовое отделение – сортировочный узел (принимает решение по какому направлению оно должно быть отправлено) – промежуточное почтовое отделение – адресат.
У компьютерной сети:
Пакет – узловой компьютер (хост – комп, сервер, свич) – промежуточные узловые компы – компьютер получатель.
Необходимо для создания сети:
– узловой хост – компьютер,
– Пк абонентской сети,
– линии связи.
III. Адресация в Интернете.
Адрес ком-ра в сети имеет два формата: IP-адрес и DNS-адрес.
Адрес компьютера в сети уникален и представляется в двоичном виде, всего выделено 32 бита, для удобства используют десятичную запись в виде 4– х целых чисел разделенных точкой и назыв. IP-адрес. Пример: 195.46.140.6, где 195 – адрес сети, а ост. уточнение адреса ком-ра в подсети. Адреса разделяются на три класса А,В,С (учитывая, что Интернет сеть сетей).
DNS-адрес доменная система имен имеет иерархическую структуру и выражается буквами: домены верхнего уровня: географические (ru – росия) и административные (edu – образовательные), второй уровень указывает на сеть, третий уровень на сервера.
IV. Принципы работы сети (показаны в фильме про интернет):
- Прикладной – пользовательская программа (почта).
- Транспортный – деление информации на пакеты, контроль их отправления и приема.
- Сетевой – определение маршрута следования пакетов, т. е. их распределение.
- Доступ – отправляет сигнал на другую машину, доступ получает сигнал и отдает их сетевой – транспортной – прикладной.
Проток передачи данных TCP/ IP.
Компьютеры, подключ. к Интернету, несмотря на различие платформ, ОС, прикладных программ, хорошо общаются друг с другом благодаря тому, что все используют одни правила передачи данных – TCP/ IP.
Включает два протокола:
– TCP – транспортный протокол,
– IP – протокол маршрутизации.
IP обеспечивает маршрутизацию IP – пакетов, т.е. доставляет информацию от компьютера – отправителя к компьютеру – получателю.
TCP – обеспечивает разбиение файлов на IP – пакеты в процессе передачи и сборку файлов в процессе получения.
(ТCP/ IP: – разбиение данных на пакеты,
– адресация пакетов и передача их по определен. маршрутам,
– сборка пакетов в форму исх. данных.)
Используя этот протокол, можно передавать информацию с помощью модема, сетевой платы или прямого соединения.
Модем – устройство, преобразователь аналоговых сигналов(есть ток, нет) в цифровые (1,0) и обратно.
- Что такое глобальная сеть.
- Как можно подсоединиться к Интернету.
- Что такое протокол.
- TCP/ IP – что это такое.
- Принципы работы сети Интернет.
Конспект урока № 4 по теме: “Типы сервиса в Интернете”.
Цель урока: обучить способам обмена файлами в электронной почте.
Упражнения: Привести примеры передачи информации на расстоянии. Когда на Руси появилась первая почта и как она выглядела. Приведите примеры известных Вам адресов в Интернете.
Ход урока
I. Введение.
-
Электронная почта.
- Телеконференция.
- WWW – всемирная паутина.
- FTP.
Почтовый ящик – это раздел внешней памяти почтового сервера, отведенный для абонента, он имеет свое имя и пароль.
- Письмо может содержать вложенные файлы (рисунок, таблицу…).
- Быстрая передача письма.
- Письмо можно послать сразу нескольким абонентам.
II. Адресация.
Адрес электронной почты записывается по определенной форме и состоит из двух частей, разделенных символом @:
Первая часть почтового адреса (Petrov) имеет произвольный характер и задается самим пользователем при регистрации почтового ящика.
Адрес электронной почты не должен содержать пробелов и записывается только латинскими буквами.
III. Функционирование электронной почты.
Важное отличие писем от других видов передачи информации на расстоянии (телефона, телевидения) состоит в том, что получатель письма не обязательно должен присутствовать в тот момент, когда письмо доставляется по назначению. Письмо обычно сохраняется в почтовом ящике до тех пор, пока получатель не заберет его оттуда.
Таким образом, письмо – это передача данных не только на расстоянии, но еще и во времени.
Любой пользователь Интернета может зарегистрировать почтовый ящик на одном из серверов Интернета, в котором будут накапливаться передаваемые и получаемые электронные письма.
- формировать у учащихся познавательную активность, ответственность и дисциплинированность.
развивать умения анализировать, сравнивать и находить различия в топологиях ЛС.
Тип урока: Формирование ЗУН
Элементы содержания образования: Назначение и принципы функ¬ционирования компьютерных сетей
Требования к уровню подготовки обучающихся: Уметь работать в локальной сети кабинета информатики и ИКТ
ТБ Находясь в компьютерном классе, вы должны соблюдать правила техники безопасности. Повторим их сейчас.
С точки зрения организации взаимодействия ЛС делят на два вида:
одноранговая сеть (особенности - не более 10 ПК, не нуждается в специальном программном обеспечении),
сеть с выделенным сервером (архитектура клиент - сервер).
Сервер - центральная мощная машина, которая играет роль коллективного хранилища данных. К нему подключают принтер, сканер, модем. Клиент - рабочая станция. Работой такой сети управляет сетевая операционная система. Ее назначение - дать работать пользователям ЛС, не мешая друг другу.
Основные понятия ЛС :
канал связи - среда, по которой ПК обмениваются данными,
протокол - правила, регламентирующие порядок и формат передачи данных,
узел - ПК или любое устройство, подключенное к сети,
пропускная способность - объем информации, которую можно предать за единицу времени. Это главный параметр канала связи (максимальная скорость передачи данных, помехоустойчивость).
Локальные сети соединяются кабелем. Кабель может быть трех видов:
Вид кабеля коаксиальный
Характеристика скорость передачи данных до 10 Мбит/сек
им первоначально соединяли ПК в сеть
Изображение
витая пара
скорость от 10 до100 Мбит/сек
представляет собой одну или несколько пар изолированных, скрученных между собой проводов, последнее время стала популярной.
оптоволоконный
стеклянный цилиндр покрытый оболочкой с другим коэффициентом преломления, со снижением стоимости приобрел широкое распространение
Топология характеризует физическое расположение узлов сети и обуславливает ее характеристики. Различают три соединения (базовые топологии) - шина, кольцо и звезда .
Шина - компьютеры соединены последовательно и подключены к одному кабелю.
Кольцо - ПК физически присоединены к центральному узлу, а по кольцу циркулирует последовательно от одного ПК к другому пакет особого типа, маркер (token). ПК должен дождаться прихода свободного маркера и захватить его, "наполнить" своей информацией и послать по сетевому кабелю. Так как в каждый момент времени только один ПК будет использовать маркер, то в сети не возникает ни состязаний, ни коллизий. Смотрите видеоролик, там всё хорошо показано.
Звезда - все компьютеры сети присоединены к центральному узлу. В роли центрального узла выступает сетевой концентратор (хаб). Все компьютеры присоединены к концентратору посредством витой пары. Такая сеть более устойчива к повреждению кабеля. Выход из строя одного ПК не нарушает работу всей сети.
При выборе топологии руководствуются критериями: надёжность, помехоустойчивость, стоимость установки и обслуживания, скорость передачи данных
3. Практическое задание
1 . Создать папку с вашим именем
2 . Запустить программу Блокнот и набрать в нём указать данные о себе: фамилия, имя, школа, класс, дата рождения, домашний адрес, домашний телефон.
3 . Сохранить набранную информацию в папке
4 . Сделать к созданной вами папке полный доступ для всех пользователей.
5 . Используя сетевое окружение, зайти на один из соседних и сделать папку сетевым диском .
6 . Скопировать файл на созданный сетевой диск .
7 . Скопировать файл в папку на все остальные компьютеры ( без создания сетевых дисков ).
8 . Отключить сетевой диск.
9 . Удалить папку со своего компьютера (после разрешения преподавателя).
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:
- Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
- 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:
- Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
- Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
- Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
- 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
Краткая история развития компьютерных сетей
Компьютерные сети появились в результате развития телекоммуникационных технологий и компьютерной техники. То есть появились компьютеры. Они развивались. Были телекоммуникационные системы, телеграф, телефон, то есть связь. И вот люди думали, хорошо было бы если бы компьютеры могли обмениваться информацией между собой. Эта идея стала основополагающей идеей благодаря которой появились компьютерные сети.
50-е годы: мейнфреймы
Начало 60-х годов: многотерминальные системы
В дальнейшем к одному мейнфрейму стали подключать несколько устройств ввода-вывода, появился прообраз нынешних терминальных систем да и сетей в целом.
70-е годы: первые компьютерные сети
Середина 70-х годов: большие интегральные схемы
Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую
одной организации.Сетевая технология – согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.
В период с 80-х до начала 90-х годов появились и прочно вошли в нашу жизнь:
Общие принципы построения сетей
Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:
- Периферийных устройств: принтеры, сканеры и т. д.
- Данных хранящихся в оперативной памяти устройств.
- Вычислительных мощностей.
Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.
Сетевые интерфейсы разделяются на:
- Физические интерфейсы (порты).
- Логические интерфейсы (протоколы).
Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?
Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.
Протокол
Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:
Пара клиент—сервер
Начнем с определений.
При этом программа может быть установлена на Клиенте, а база данных программы на Сервере.
Топология физических сетей
Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационной оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – физические или информационные связи между вершинами.
- Полносвязная (а).
- Ячеистая (б).
- Кольцо (в).
- Звезда (г).
- Дерево (д).
- Шина (е).
Адресация узлов сети
Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством. Адресное пространство может
иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.Для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные вспомогательные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов.
Коммутация
Соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов называют коммутацией. Последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю, образует маршрут.
Обобщенные задачи коммутации
- Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать маршруты.
- Маршрутизация потоков.
- Продвижение потоков, то есть распознавание потоков и их локальная коммутация на каждом транзитном узле.
- Мультиплексирование и демультиплексирование потоков.
Уровни сетевой модели OSI и уровни TCP/IP
Для упрощения структуры большинство сетей организуются в наборы уровней, каждый последующий возводится над предыдущим.
Целью каждого уровня является предоставление неких сервисов для вышестоящих уровней. При этом от них скрываются детали реализации предоставляемого сервиса.
Протоколы, реализующие модель OSI никогда не применялись на практике, но имена и номера уровней используются по сей день.
- Физический.
- Канальный.
- Сетевой.
- Транспортный.
- Сеансовый.
- Представления.
- Прикладной.
Для лучшего понимания приведу пример. Вы открываете страницу сайта в интернете. Что происходит?
Канальный уровень. Канальный уровень это технология каким образом будут связаны узлы (передающий и принимающий), тут вспоминает топологию сетей: кольцо, шина, дерево. Данный уровень определяет порядок взаимодействия между большим количеством узлов.
- Сетевые протоколы (IPv4 и IPv6).
- Протоколы маршрутизации и построения маршрутов.
Сеансовый уровень. Отвечает за управление сеансами связи. Производит отслеживание: кто, в какой момент и куда передает информацию. На этом уровне происходит синхронизация передачи данных.
Прикладной уровень. Осуществляет взаимодействие приложения (например браузера) с сетью.
Уровни TCP/IP
Набор протоколов TSP/IP основан на собственной модели, которая базируется на модели OSI.
- Прикладной, представления, сеансовый = Прикладной.
- Транспортный = Транспортный.
- Сетевой = Интернет.
- Канальный, физический = Сетевой интерфейс.
Уровень сетевого интерфейса
Уровень сетевого интерфейса (называют уровнем 2 или канальным уровнем) описывает стандартный метод связи между устройствами которые находятся в одном сегменте сети.
Этот уровень предназначен для связи расположенных недалеко сетевых интерфейсов, которые определяются по фиксированным аппаратным адресам (например MAC-адресам).
Уровень сетевого интерфейса так же определяет физические требования для обмена сигналами интерфейсов, кабелей, концентраторов, коммутаторов и точек доступа. Это подмножество называют физическим уровнем (OSI), или уровнем 1.
Например, интерфейсы первого уровня это Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP) и Fiber Distributed Data Interface (FDDI).
Немного о Ethernet на примере кадра web-страницы
Пакеты Ethernet называют кадрами. Первая строка кадра состоит из слова Frame. Эта строка содержит общую информацию о кадре.
В полном заголовке Ethernet есть такие значения как DestinationAddress и SourceAddress которые содержат MAC-адреса сетевых интерфейсов.
Поле EthernetType указывает на следующий протокол более высокого уровня в кадре (IPv4).
Коммутаторы считывают адреса устройств локальной сети и ограничивают распространение сетевого трафика только этими адресами. Поэтому коммутаторы работают на уровне 2.
Уровень Интернета
Уровень интернета называют сетевым уровнем или уровнем 3. Он описывает схему адресации которая позволяет взаимодействовать устройствам в разных сетевых сегментах.
Если адрес в пакете относится к локальной сети или является широковещательным адресом в локальной сети, то по умолчанию такой пакет просто отбрасывается. Поэтому говорят, что маршрутизаторы блокируют широковещание.
Стек TCP/IP реализован корпорацией Microsoft ну уровне интернета (3). Изначально на этом уровне использовался только один протокол IPv4, позже появился протокол IPv6.
Протокол версии 4 отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов между узлами в десятках сегментах сети. IPv4 использует 32 разрядные адреса. 32 разрядные адреса имеют довольно ограниченное пространство, в связи с этим возникает дефицит адресов.
Протокол версии 6 использует 128 разрядные адреса. Поэтому он может определить намного больше адресов. В интернете не все маршрутизаторы поддерживают IPv6. Для поддержки IPv6 в интернете используются туннельные протоколы.
В Windows по умолчанию включены обе версии протоколов.
Транспортный уровень
Транспортный уровень модели TCP/IP представляет метод отправки и получения данных устройствами. Так же он создает отметку о предназначении данных для определенного приложения. В TCP/IP входят два протокола транспортного уровня:
- Протокол TCP. Протокол принимает данные у приложения и обрабатывает их как поток байт.Байты группируются, нумеруются и доставляются на сетевой хост. Получатель подтверждает получение этих данных. Если подтверждение не получено, то отправитель отправляет данные заново.
- Протокол UDP.Этот протокол не предусматривает гарантию и подтверждение доставки данных. Если вам необходимо надежное подключение, то стоит использовать протокол TCP.
Прикладной уровень
Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.
Читайте также: