Компьютерные сети. История создания сети Интернет. Каналы связи

Продолжительность 45 минут.

Цели урока:

• образовательные: познакомить обучающихся с основными составляющими построения Интернета: техническими средствами, технологией передачи; способствовать формированию у обучающихся в целостного представления о работе Интернета, взаимодействии технических и программных средств; освоение основных понятий из области сетевых технологий; освоение основных характеристик передачи информации с использованием технических средств;
• развивающие: формирование и закрепление навыков систематизации и структуризации информации; формирование навыков ориентирования в информационной среде; развивать познавательный интерес, речь и внимание школьников, формировать у них информационную культуру и потребность в приобретении знаний; формирование общеучебных умений и навыков; расширение кругозора; развитие коммуникативных качеств личности; развитие навыков самообразования с использованием информационных и коммуникационных технологий;
• воспитательные: воспитание интереса к изучаемому предмету, воспитание положительного отношения к знаниям.

Тип урока: комбинированный – объяснение нового материала с элементами теста.

Оборудование: компьютер, проектор.

Программное обеспечение: презентация в PowerPoint по теме урока

План урока:

1. Организационная часть – 1 мин.

2. Сообщение темы и постановка целей урока – 2 мин.

3. Изложение нового материала – 30 мин.

4. Тестовый контроль – 5 мин.

5. Домашнее задание – 2 мин.

6. Подведение итогов урока – 5 мин.

2. Сообщение темы и постановка целей урока

Демонстрируется слайд 1(Презентация)

Сегодня на уроке мы познакомимся с новым понятием – компьютерная сеть, узнаем как, зачем и где появился Интернет, узнаем о его возможностях. Чтобы успешно пользоваться Интернетом, совсем необязательно знать в деталях, как он устроен. Тем не менее, общее представление о работе Интернета и используемых терминах позволит освоить Интернет значительно быстрее и избежать большого количества ошибок. Для вас сегодня приоткроются двери в новый, виртуальный мир, мир, в котором нет границ и где есть все (в виртуальном смысле).

3. Изложение нового материала

Начнем с того, что выясним – а зачем нужны компьютерные сети. Как вы думаете? Обучающиеся отвечают на вопрос учителя.

При использовании компьютеров часто возникает проблема передачи данных с одного компьютера на другой. Передать данные можно при помощи внешних носителей. А если компьютеров много и расположены они в разных комнатах 20-этажного здания.

Демонстрируется слайд 2

Простейший способ решения этой проблемы – связать компьютеры в сеть, соединив их через параллельные или последовательные порты кабелем, и при помощи специальных программ обеспечить передачу данных.

Вопрос: Каковы особенности такого соединения: скорость передачи информации; расстояние, на которое можно протянуть кабель от одного компьютера к другому?

Обучающиеся отвечают на вопрос учителя.

Особенности такого соединения:

• Низкая скорость соединения
• Соединение компьютеров возможно только в пределах одного помещения

Если необходимо обмениваться данными между компьютерами, находящимися в разных кабинетах, как у нас в школе или на разных этажах одного здания, то лучше всего связать компьютеры в сеть, подключив их с помощью кабелей через специальные сетевые адаптеры.

Такие сети называются локальными. При этом скорость обмена данными будет значительно выше.

А сейчас давайте поиграем: Вы видите на доске картинки с изображением компьютеров, предложите ваш вариант локальной сети. Пригашаются к доске двое желающих. Достоинства и недостатки мы посмотрим позже.

Демонстрируется слайд 3

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными. Вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой, называется линейной шиной.

Демонстрируется слайд 4

Если к каждому компьютеру подходит отдельный кабель из одного центрального узла, то реализуется локальная сеть типа “звезда”. Преимущество локальной сети типа “звезда” состоит в том, что при выходе из строя сетевого кабеля у одного компьютера локальная сеть в целом продолжает нормально функционировать.

Теперь зная о топологии сетей, давайте сравним то, что получилось на доске с тем, что есть на самом деле. (Идет обсуждение)

Локальные сети не позволяют обеспечить, совместный доступ пользователям, находящимся, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах.

Демонстрируется слайд 5

Крупные локальнее сети в свою очередь объединяются в глобальные сети. Глобальные сети связывают компьютеры в пределах страны, континента, планеты.

Вопрос: Как можно классифицировать компьютерные сети?

Демонстрируется слайд 6

Таким образом, существуют два вида сетей: локальные и глобальные.

Вопрос: Какие функции являются общими для всех компьютерных сетей?

Демонстрируется слайд 7

Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя их функциями:

• Обеспечение совместного пользования аппаратными и программными ресурсами сети
• Обеспечение совместного доступа к ресурсам данных

(Ученики заранее подготовили мини-доклады и выступают с ними перед одноклассниками.)

Демонстрируется слайд 8

История создания сети Интернет

Толчком создания Интернет явился запуск в Советском Союзе в 1957 году первого искусственного спутника, в котором США увидели для себя угрозу использования ракет для нанесения ядерного удара по Штатам. В этом же году при департаменте обороны США было создано Агентство по научно-исследовательским проектам - (Defense Advanced Research Project Agency - DARPA). Перед учеными была поставлена задача создания компьютерной сети, которой могли бы пользоваться военные при ядерном нападении на страну. Сеть должна была использоваться для осуществления связи между командными пунктами системы обороны.

Главным критерием при создании сети считалась неуязвимость сети во время ядерной атаки. Основная концепция сети, базируется на двух основных идеях:

• Отсутствие центрального компьютера – все компьютеры сети равноправны;
• Пакетный способ передачи файлов по сети.

Демонстрируется слайд 8

Эту концепцию в 1962 году предложил Пол Бэрен, использовавший теорию пакетной пересылки файлов, выдвинутую Леонардом Клейнроком в1961 году. Суть идеи П. Бэрена состоит в том, что файл, который требуется передать по сети, разбивается на несколько частей – пакетов. Каждый пакет передается независимо от остальных. На конечном пункте в компьютере все пакеты собираются в один файл. Так как пакеты передаются независимо, то каждый пакет может дойти до конечного компьютера по своему пути.

Еще одним теоретическим источником создания сети явилась концепция “Галактической сети” Джозефа Ликлайдера. Согласно этой концепции, при помощи сети любой человек из любой точки Земли может получать информацию и обмениваться файлами с любым другим человеком. Сегодня можно сказать, что эта концепция воплотилась в современной сети Интернет.

Демонстрируется слайд 9

В 1962 году в рамках Агентства ARPA были начаты работы по компьютерным проектам. Руководителем был назначен Джозеф Ликлайдер.

В 1966 году было начато создание компьютерной сети. По имени агентства она получила название ARPANet.

Именно для сети ARPANet был создан протокол IP, позволявший делить файлы на пакеты и передавать их от узла к узлу. Затем был создан протокол TCP, который обеспечивал передачу пакетов между компьютером-отправителем и компьютером-приемником, этот протокол позволял также досылать потерянные пакеты. Все эти свойства протокола TCP позволили использовать его для межсетевого обмена файлами.

Демонстрируется слайд 10

29 октября 1969 г. принято считать днем рождения Сети. В этот день была предпринята самая первая, правда, не вполне удавшаяся, попытка дистанционного подключения к компьютеру, находившемуся в исследовательском центре Стэндфордского Университета (SRI), с другого компьютера, который стоял в Калифорнийском Университете в Лос-Анджелесе (UCLA). Удалённые друг от друга на расстояние 500 км SRI и UCLA стали первыми узлами будущей сети ARPANet.

Затем к ним подключили ещё два узла: Калифорнийский Университет Санта-Барбары (UCSB) и Университет штата Юта (UTAH).

Демонстрируется 11

Именно эти 4 организации распределили между собой основные функции по созданию компонентов глобальной сети:

• UCLA – проведение измерительных испытаний;
• SRI – создание информационного центра;
• UCSB – разработка математического аппарата;
• UTAH – первые работы по трёхмерной графике.

Проведение испытаний стало возможно благодаря тому, что к 1 Сентября 1969 года компания BBN изготовила 1-вые экземпляры устройства IMP (Interface Message Processor), обеспечивающего связь между компьютерами по телефонным каналам.

Демонстрируется слайд 12

В 1972 году в Вашингтоне прошла первая Международная конференция по компьютерным коммуникациям. На конференции присутствовали ученые из 10 стран. Участникам конференции была представлена сеть ARPANet.

В 1972 году была создана общественная организация INWG – рабочая группа по международным сетям, под руководством Винсента Сёрфа. Она координировала работу по созданию возможности межсетевого обмена. Для объединения сетей, работающих по протоколу IP и сетей, работающих по другим протоколам, необходимо было создать специальный межсетевой протокол. Этот протокол был создан Винсентом Сёрфом и Робертом Каном в 1974 году и назван TCP.

После объединения в 1982 году двух протоколов TCP и IP в один, протокол TCP/IP стал стандартным протоколом объединенной сети – Интернет. В этом же году Сёрф и его коллеги ввели термин “Интернет”. Сегодня называют “Отцом Интернета”.

Россия впервые получила доступ к Интернету в начале 80-х годов. Доступ был осуществлен Институтом атомной энергии им. И. В. Курчатова. В 1990 году создается РЕЛКОМ – сеть пользователей UNIX.

20 марта 1998 впервые проводится Всемирный День Интернет.

Учитель:

Демонстрируется слайд 13

Сегодня Интернет – это объединение большого количества сетей. Каждая сеть состоит из десятков и сотен серверов. Серверы соединены между собой напрямую различными линиями связи: кабельными, наземной радиосвязью, спутниковой радиосвязью. К каждому серверу подключается большое количество компьютеров и локальных компьютерных сетей, которые являются клиентами сети. Клиенты могут соединяться с сервером не только по прямым линиям, но и по обычным телефонным каналам. Каналами связи называют технические средства, позволяющие осуществлять передачу данных на расстоянии. Основными характеристиками каналов связи являются пропускная способность и помехоустойчивость.

Демонстрируется слайд 14

Пропускная способность – максимальная скорость передачи информации по каналу связи (Кбит/с) без учета дополнительной служебной информации, например стартового и стопового битов, начальных конечных записей блоков и т.д. Зависит от физических свойств канала связи.

Помехоустойчивость задает параметр уровня искажения передаваемой информации. Для того чтобы избежать изменения или потери информации при ее передаче, используют специальные методы, позволяющие сократить влияние шумов.

Демонстрируется слайд 15

Классифицировать компьютерные каналы связи можно так:

• по способу кодирования: цифровые и аналоговые;
• по способу коммуникации: выделенные (постоянное соединение) и коммутируемые (временное соединение);

• по способу передачи сигнала:

1. Кабельные: витая пара, коаксиальные кабели, оптико-волоконные кабели; оптические (световоды), радиорелейные, беспроводные, спутниковые.

2. Телефонные;

3. Радио: радиорелейные, спутниковые.

Демонстрируется слайд 17

Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары - телефонный кабель. Основной недостаток витой пары - плохая помехозащищённость и низкая скорость передачи информации.

Демонстрируется слайд 18

Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищённостью.  Для промышленного использования выпускается два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и передаёт сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле. 

Демонстрируется слайд 19

Оптоволоконный кабель - идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Использование светового сигнала обеспечивает абсолютную независимость от электромагнитных помех природного происхождения и возникающих в результате функционирования самых разнообразных технических устройств на производствах, транспорте, в системах связи и в быту, а также отсутствие электромагнитного излучения от линии. Преимущество волоконной оптики несомненно: реализуемые в оптических каналах скорости передачи информации пока недостижимы для медных кабелей. 

Демонстрируется слайд 20

Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости. Ретрансляторы осуществляют прием сигнала, усиление его, обработку и передачу на следующий ретранслятор. Общая протяженность РРЛ может достигать тысяч километров. К недостаткам можно отнести: ограниченную дальность одного сегмента, не превышающую 100 км не только из-за энергетики, но и из-за влияния кривизны земли на обеспечение прямой видимости (исключение - ТРЛ), зависимость качества связи от времени года и времени суток.

Демонстрируется слайд 21

Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации (данных, телефонии, видео и др.) между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами. В последнее время все большую популярность приобретает идея построения городской опорной сети с беспроводным доступом.

Демонстрируется слайд 22

Спутниковые линии связи работают в 9-11 диапазонах частот и, в перспективе, в оптических диапазонах. В этих системах сигнал с земной станции посылается на спутник, содержащий приемопередающую аппаратуру, там усиливается, обрабатывается и посылается обратно на Землю, обеспечивая связь на большие расстояния и перекрывая большие площади. Существует множество разнообразных спутниковых систем, как коммерческого, так и специального назначения. Скорость передачи в спутниковом канале - до 45 Мбит/c. Традиционные системы спутниковой связи постоянно развиваются, и главная тенденция их развития - удешевление. Но основное препятствие к использованию широкополосного спутникового доступа для Интернета - это стоимость выделенных широкополосных каналов связи: обычно более эффективно использовать каналы связи с низкой полосой пропускания.

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм её хранения и передачи. А поэтому для развития каналов связи в сети Интернет необходимо совершенствовать имеющие и искать новые технологии. 

4. Тестовый контроль усвоения материала темы урока.

Если у вас нет вопросов, завершим наш урок небольшой проверочной тестовой работой. Удачи!

Демонстрируются слайды 23-27

Текст тестовой проверочной работы

1. Создание компьютерной сети ARPANet было начато:

1. в 1975 г.
2. в 1966 г.
3. в 1945 г.
4. в 1980 г.

2. Файл, который требуется передать по сети, разбивается на несколько частей – пакетов. Каждый пакет передается независимо от остальных. На конечном пункте в компьютере все пакеты собираются в один файл. Так как пакеты передаются независимо, то каждый пакет может дойти до конечного компьютера по своему пути. Укажите фамилию автора идеи.

1. Пол Бэрен
2. Джозеф Ликлайдер
3. Дональд Дэвис
4. Винсент Сёрф

3. В каком году протокол TCP/IP стал стандартным протоколом объединенной сети – Интернет?

1. 1975 г.
2. 1982 г.
3. 1984 г.
4. 1978 г.

4. Укажите серверы, которые находятся в России:

1. epson.au
2. ntv.ru

1. rnd.edu.runnet.ru
2. school.ua

5. Какой институт осуществил доступ к Интернету?

1. им. Н.В.Склифосовского
2. им. И.В.Курчатова
3. им. И.М.Сеченова

(Взаимопроверка в парах, слайд 28)

Демонстрируется слайд 29

5. Домашнее задание: Найти основные характеристики каналов связи и внести данные в предложенную таблицу. В качестве источников исходных данных можно использовать любые источники.

6. Подведение итогов урока.

Давайте подведём итоги урока. Что мы сегодня узнали? Обучающиеся отвечают на вопрос учителя. Если ответов нет или они не полные, то учитель резюмирует.

• Зачем и каким образом объединяются компьютеры в сеть.
• Какие сети бывают.
• Кого называют “отцом Интернета”.
• Что такое сетевой протокол и для чего он предназначен.
• Характеристики каналов связи и их классификацию.

На этом мы не заканчиваем знакомство с Интернетом. Нас ждут новые знания и открытия!

При подготовке урока использовалась литература.

1. Семакин И.Г, Хеннер Е.К. Информатика: 10-й класс. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2005.

2. Интернет с нуля! / Под ред. Н.А. Домина. М.: Лучшие книги, 2006.

3. Отаров С. К., Тарасенко М.Н. Виртуальное пространство Интернет. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2000

4. Угринович Н. Д. Информатика и информационные технологии: Учебное пособие для 10-11 классов. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2010.

5. Алферов А. П. Компьютерные сети. Интернет. М.: Информатика, 2005

6. Волчинская Е. К. Информационные технологии и право. М.: Информатика, 2003