Цели занятия:
- помочь учащимся получить представление о логической топологии, познакомиться с работой в сети.
- воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
- развитие познавательных интересов, навыков работы с мышью и клавиатурой, самоконтроля, умения конспектировать.
Цели:
Обучающие
- познакомить учащихся с логической топологией сети.
- познакомить с методами контроля доступа к среде передачи.
Развивающие
- развивать у учащихся умение обмена файлами в локальной компьютерной сети.
- прививать учащимся основные приемы работы в сети.
- формировать навыки выделения топологии сети.
Воспитательные
- прививать интерес к предмету.
- формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности.
Знания и умения:
- Знать понятие компьютерных сетей, их виды.
- Знать понятие локальной сети, её назначение и организацию.
- Уметь грамотно определять топологию локальной сети, выявлять недостатки каждой топологии.
План занятия:
- Организационный момент – 2 мин.
- Закрепление пройденного материала (кроссворд) – 5 мин.
- Объяснение новой темы (игра) – 25 мин.
- Закрепление нового материала – 8 мин.
- Подведение итогов урока и домашнее задание – 5 мин
Ход урока
Учитель приветствует учеников. Ученики встают, приветствуя учителя.
Учитель: Здравствуйте, ребята, садитесь!
Учитель отмечает присутствующих, после чего начинает занятие.
Учитель: Сегодня мы рассмотрим новую и интересную тему, название которой вы видите на доске. Логическая топология сети. Доступ к среде передачи. На прошлом занятии мы говорили о физической топологии, т.е. способа размещения компьютеров, сетевого оборудования и их соединения с помощью кабельной инфраструктуры. Давайте ответим на вопросы кроссворда “Компьютерные сети”.
Используя компьютерный проектор, учащиеся отвечают на вопросы кроссворда (приложение 1). Лучше использовать полноэкранный режим.
А теперь давайте поиграем. Построим “компьютерную сеть” как показано на рисунке. Физическая топология-шина.
1 вариант игры (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений)
На “стульях-компьютерах” сидят “ученики-сигналы”, имитируя роль компьютеров в сети. На полу прочерчен мелом импровизированный сетевой кабель. На каждом стуле есть заготовленные заранее листки, на одной стороне которого написан адрес компьютера, которому предназначена информация, написанная на обороте. Тишина, никто не имеет права говорить. Учитель подал соответствующий знак, и началась передача в сети. Например, 1-й компьютер берет листок, на котором указан адрес 5-го компьютера. Если путь свободен, то ученик встает со стула под номером 1, и продвигается по кабелю к пятому, поочередно показывая свой листок всем встреченным по пути “компьютерам”. Листок возьмет только 5-й “компьютер”, т.к. информация предназначена для него. Сам же ученик-сигнал продвигается к последнему стулу-терминатору. Стул-терминатор, для поглощения сигналов в сети, на нем никто не сидит. После прохождения через терминатор, ученик может вернуться за свой “компьютер”, а можно запустить в игру другого ученика.
Если же передачу начали одновременно два компьютера, то непременно ученики столкнутся на пути, т.е. возникнет искажение сигнала, приводящее к повреждению информации. Тогда ученики вынуждены вернуться на свои места и приостановить передачу на разные промежутки времени. Затем заново начать “ретранслировать” передачу. Игра заканчивается, когда все “компьютеры” передали и получили данные. Чем больше “компьютеров” в сети тем больше столкновений. Можно засечь время, которое было потрачено на передачу информации по сети.
2 вариант (множественный доступ с контролем несущей и предотвращением столкновений)
Отличается от первого варианта тем, что перед передачей данных “компьютер” посылает в сеть специальный сигнал. В нашем случае это будет просто голосовое сообщение “компьютера” о своем намерении начать трансляцию: “Передаю пакет!”. Так как другие компьютеры “узнают” о готовящейся передаче, это позволяет избежать столкновений. Конечно, эти уведомления увеличивают общую нагрузку на сеть и снижают ее пропускную способность. Можно также засечь время и сравнить с результатом 1-го варианта (данные, которые передаются по сети одни и те же, что в первом варианте).
Сети с передачей маркера.
В игру вводится ученик-маркер, который постоянно курсирует от одного “компьютера” к другому по порядку. Если у “компьютера”, нет данных для отправки в сеть, то он просто отсылает его к следующему “компьютеру”. Если у “компьютера”, к которому подошел “маркер” есть информация, которую нужно отослать, то он прицепляет ее к “маркеру” и отсылает его к следующему “компьютеру”. После передачи информации компьютера с максимальным номером маркер передается к станции с первым порядковым номером. При таком способе передачи невозможны ни столкновения, ни временные задержки.
Учитель использует презентацию “Топология сети” Приложение 2.
При организации компьютерной сети исключительно важным является выбор топологии. Нужно выбрать такую топологию, которая обеспечила бы надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Это не простая задача! Чтобы ее решить, необходимо различать понятия физической топологии, т.е. способа размещения компьютеров, сетевого оборудования и их соединения с помощью кабельной инфраструктуры, и логической топологии – структуры взаимодействия компьютеров и характера распространения сигналов по сети.
Ответим теперь на вопрос и запишем в тетрадь: что же такое логическая топология?
Логическая топология определяет реальные пути движения сигналов при передаче данных по используемой физической топологии. Таким образом, логическая топология описывает пути передачи потоков данных между сетевыми устройствами.
Поскольку логическая топология описывает путь и направление передачи данных, то она тесно связана с уровнем MAC (Media Access Control) модели OSI (подуровень канального уровня). Для каждой из существующих логических топологий существуют методы контроля доступа к среде передачи данных (MAC) позволяющие осуществлять мониторинг и контроль процесса передачи данных.
Всегда помните, что логическая топология определяет направление и способ передачи, а не схему соединения физических проводников и устройств.
В топологии "логическая шина" последовательности данных, называемые "кадрами" (frames), в виде сигналов распространяются одновременно во всех направлениях по существующей среде передачи. Каждая станция в сети проверяет каждый кадр данных для определения того, кому адресованы эти данные. Когда сигнал достигает конца среды передачи, он автоматически гасится (удаляется из среды передачи) соответствующими устройствами, называемыми "терминаторами" (terminators). Такое уничтожение сигнала на концах среды передачи данных предотвращает отражение сигнала и его обратное поступление в среду передачи. Если бы терминаторов не существовало, то отраженный сигнал накладывался бы на полезный и искажал его.
В топологии "логическая шина" среда передачи совместно и одновременно используется всеми устройствами передачи данных. Для предотвращения помех при попытках одновременной передачи данных несколькими станциями, только одна станция в любой момент времени имеет право передавать данные. Таким образом, должен существовать метод определения того, какая станция имеет право передавать данные в каждый конкретный момент времени. В соответствии с этими требованиями были созданы методы контроля доступа к среде передачи.
Запишем в тетрадь используемые при организации топологии логической шины методы контроля доступа к среде передачи:
- CSMA/CD – “метод прослушивания несущей, с организацией множественного доступа и обнаружением коллизий” – 1 вариант нашей игры
- множественный доступ с контролем несущей и предотвращением столкновений CSMA/CА – 2 вариант;
- с передачей маркера – 3 вариант
Учитель подводит итоги урока, задает домашнее задание (конспект).
Выполнение таких заданий способствует лучшему и прочному усвоению новой информации, и что не мало важно развивает творчество, фантазию наших детей и интерес к изучению информатики!
Литература
1. “Основы компьютерных сетей”: Учебное пособие. 2-е изд. – М.;БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. Издание осуществлено при участии и финансовой поддержке Майкрософт.
2. Симонович С.В., Евсеев Г.А., Алексеев А.Г. Общая информатика: Учебное пособие для средней школы. – М.: Аст-пресс, Информком-пресс, 2001. – 592 с.
3. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер; Под общей ред. М.П. Лапчика. – М.: Издательский центр "Академия", 2001. – 624 с.