Цель: знакомство с оборудованием локальных компьютерных сетей, их видами и характеристиками.
Задачи урока
Обучающие:
- познакомить студентов со структурой локальных сетей;
- познакомить с оборудованием локальных сетей.
Развивающие:
- формировать навыки выделения топологии сети;
- расширение кругозора;
- умение слушать объяснение преподавателя, вести конспект.
Воспитательные
- прививать интерес к предмету.
- формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности, основ коммуникативного общения.
Оборудование: ЛВС класса, компьютер, проектор, презентация по теме.
Ход урока:
1. Введение
Занятие сопровождается демонстрацией презентации (Приложение 1).
Преподаватель: Здравствуйте! Тема сегодняшнего занятия «Оборудование локальных сетей» (Слайд1 ). Записать тему в тетрадь
2. Изучение нового материала
Преподаватель: Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации. В зависимости от расстояния между компьютерами сети бывают: локальные, региональные и глобальные (слайд 2). Сегодня поговорим более подробно о локальных сетях.
Локальная компьютерная сеть — это сеть, объединяющая компьютеры, расположенные на небольших расстояниях – внутри одного здания или в нескольких зданиях, расположенных недалеко друг от друга. (слайд 3)
Локальную сеть еще называют ЛВС - локальная вычислительная сеть, но это название скорее относится к временам, когда компьютеры называли вычислительными машинами, но иногда эта аббревиатура еще используется.
Обычно локальные сети устраиваются внутри какой-либо организации, предприятия или учебного заведения. Например, если в компьютерном классе компьютеры объединены в сеть, то эта сеть будет называться локальной.
Состав сети:
- компьютеры,
- сетевые кабели (каналы связи),
- сетевое оборудование (записать в тетрадь).
Преподаватель: для чего нужны каналы связи?
Студенты: каналы связи - это физическая среда (кабели или окружающее пространство), по которой передается информация между компьютерами.
Преподаватель: Рассмотрим подробнее, какие каналы связи существуют. (слайд 6 -нарисовать схему в тетради).
(В процессе объяснения следующего материала преподавателем студенты кратко записывают в тетрадь основную информацию)
В настоящее время распространение получили два основных типа сетей с использование проводных и беспроводных каналов связи.
1. Локальные сети, коммутация в которых выполняется посредством проводного или, (редко), оптоволоконного кабеля. Такой тип сетей сочетает в себе надежность и высокую скорость работы, позволяет связывать между собой даже довольно удаленные компьютеры.
Витая пара – вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников (слайды 7, 8, 9).
Коаксиальный кабель – вид электрического кабеля. Состоит из двух цилиндрических проводников, соосно вставленных один в другой. Чаще всего используется центральный медный проводник, покрытый пластиковым изолирующим материалом, поверх которого идёт второй проводник — медная оплётка или алюминиевая фольга с оплёткой из медных лужёных проволок.
Коаксиальный кабель обеспечивает передачу данных на большие расстояния, использовался при построении компьютерных сетей (пока не был вытеснен витой парой).
Используется в сетях кабельного телевидения, для систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д.
Благодаря совпадению центров обоих проводников потери на излучение практически отсутствуют; одновременно обеспечивается хорошая защита от внешних электромагнитных помех. (слайды 10, 11, 12)
Оптоволоконный кабель – это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.
Оптоволокно может быть использовано как средство для дальней связи и построения компьютерной сети, вследствие своей гибкости, позволяющей даже завязывать кабель в узел. Основное преимущество этого типа кабеля – чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно.
Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям. (слайд 13, 14, 15)
2. Беспроводные локальные сети.
Этот тип сетей, чаще всего, организуется с использованием технологии WI-FI. Преимуществом таких сетей является сравнительная простота их развертывания, для радиосигнала не нужно вести провода, сверлить стены и перекрытия. Не всем может понравиться сплетение проводов на полу или короба с проводкой идущие по стенам, как это бывает в случае применения кабеля. Но у беспроводной технологии есть и свои минусы. Например, радиосигнал чувствителен к помехам, может плохо работать во время осадков. Скорость передачи данных в беспроводных сетях обычно ниже, чем в сетях с использованием кабеля.
Стандартом беспроводной связи для
локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi –
(аббревиатура от "Wireless Fidelity" – беспроводная высокая точность)
– это набирающий обороты формат передачи цифровых данных по радиоканалам.
Технология Wi-Fi постоянно совершенствуется, что позволяет передавать больший
поток данных, обеспечивает более надежную связь и защиту.
Последнее время Wi-Fi технологиями снабжаются ноутбуки, сотовые телефоны, КПК,
игровые приставки и даже компьютерные мыши.
Применения Wi-Fi достаточно универсальны, она может быть использована там,
где нежелательно или нет возможности сделать проводную сеть. Wi-Fi
обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК)
и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке
доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до
54 Мбит/с при инфраструктурном соединении. Скорость зависит от количества
подключенных компьютеров и от расстояния до точки доступа.
Радиоканалы Bluetooht - Bluetooth - название, данное новому стандарту современной технологии беспроводной передачи данных, использующему радиоволны на близком расстоянии, заменяющему кабель для соединения мобильных и/или установленных электронных устройств. Этот стандарт позволяет соединять друг с другом при минимальном пользовательском участии практически любые устройства: мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты и даже холодильники, микроволновые печи, кондиционеры. Соединить можно все, что соединяется, то есть имеет встроенный микрочип Bluetooth. Изначально технология Bluetooth создавалась лишь для радиосвязи, и никаких планов по созданию беспроводных локальных сетей на ее основе не было. Но такие проекты вскоре появились, и теперь существует понятие Bluetooth-сети. это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с. (слайд 17)
Каналы связи обладают следующими характеристиками (слайды 18, 19 - записать в тетрадь).
- Пропускная способность (скорость передачи данных): Мбит, Кбит в секунду
- Надежность ( способность передавать информацию без искажения и потерь)
- Стоимость
Сравнительная характеристика представлена в таблице (Приложение 2).
Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной. (слайд 20).
Топология Шина (слайд 21). При построении сети по шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы.
Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов.
Преимущества сетей шинной топологии:
- отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;
- сеть легко настраивать и конфигурировать;
- сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.
Недостатки сетей шинной топологии:
- разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;
- ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;
- трудно определить дефекты соединений
Топология Кольцо (слайд 22). Эта топология представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым.
Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше.
Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.
Топология Звезда (слайд 23). Каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля.
Преимущества сетей топологии звезда:
- легко подключить новый ПК;
- имеется возможность централизованного управления;
- сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.
Недостатки сетей топологии звезда:
- отказ хаба влияет на работу всей сети;
- большой расход кабеля.
Для соединения компьютеров в локальную сеть используется коммуникационное оборудование.
Сетевые платы (адаптер, сетевой адаптер)- это платы расширения, вставляемые в порты расширения на системной плате компьютера. Основная функция - передача и прием информации по сети. (слайд 24 )
Коцентратор (Hub) — сетевое устройство, предназначенное для объединения компьютеров (устройств) в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. устройство, соединяющее параллельно компьютеры в локальной сети. Также оно играет роль повторителя, препятствующего затуханию сигнала, что позволяет увеличить максимальную общую длину кабеля между компьютерами Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети. (слайд 25)
Мост (dridge) — устройство сопряжения локальных сетей. Позволяет всем компьютерам одной локальной сети свободно работать с компьютерами другой локальной сети. (слайд 26)
Маршрутизатор (router) — устройство, используемое для организации крупных локальных сетей. Обеспечивает трафик между локальными сетями, имеющими разные сетевые адреса. Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана. (слайд 27 )
Повторитель (repeater) — устройство, позволяющее избежать затухания сигнала при очень большой длине соединительных кабелей. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети станциями. Обычно это устройство устанавливается в середине линии связи, что бы обеспечить устойчивую двустороннюю связь. Бывают как пассивные, так и активные повторители, а также преобразующие повторите ли, которые применяются для соединения, например, "витой пары" с оптоволокном. Роль повторителя может играть специально настроенный компьютер. (слайд 28)
Переключатель (switch) — устройство, переключающее линию связи между всеми компьютерами, причем этот делается в реальном времени, что позволяет устранить снижение производительности из-за встречных потоков данных. Также оно играет роль повторителя, препятствующего затуханию сигнала.
При построении локальных сетей самыми распространенными являются две технологии - Ethernet и Token Ring.
Технология Ethernet была разработана Робертом Меткалфом (Bob Metcalfe) и Дэвидом Боггсом (David Boggs) в Исследовательском центре Palo Alto (PARC) американской корпорации XEROX в начале 70-х.
Первая локальная сеть, созданная по этой технологии объединила компьютеры Xerox Alto и лазерный принтер. Скорость передачи данных была 2.94 Мбит/с
В июле 1976 года Меткалф и Боггс опубликовали в журнале "Communications of the Association for Computing Machinery" (ACM) статью "Ethernet: Распределение пакетов в локальной компьютерной сети" .13 декабря 1977 года корпорация XEROX получила патент на технологию, а также название Ethernet.
В 1995 году на основе Ethernet была реализована технология, позволяющая обмениваться данными по локальной сети со скоростью 100 Мбит/с Эту технологию назвали Fast Ethernet (Быстрый Ethernet).
В 1998 году была реализована технология Gigabit Ethernet со скоростью передачи информации 1000 Мбит/с.
Технология Token Ring была разработана корпорацией IBM в 70-х годах. В настоящее время эта технология по популярности уступает только Ethernet.
Самостоятельная работа студентов по группам.
Преподаватель: Вам предлагается сравнить различные технологии локальных сетей (Ethernet, Token Ring, FDDI, ArcNet). Для этого вся группа разбивается на команды. Каждая команда занимается поиском информации об отдельной технологии. Результат представить в виде презентаций.
Студенты выполняют самостоятельную работу и затем показывают результат на проекторе.
В ходе показа презентаций все студенты заполняют таблицу.
Примерный вид таблицы (Приложение 3).
Используемые материалы
1. Е.И.Гребенюк, Н.А.Гребенюк «Технические средства информатизации» - М.: Изд. центр «Академия», 2007
2. Л.З. Шауцукова «Информатика 10-11» - М.: «Просвещение», 2004
3. http://lessons-tva.info/ - Обучение в Интернет