краткий курс лекций по компьютерным сетям. краткий консп лекц комп сети 2 курс (1). Общие сведения о компьютерной сети. (2ч)
 Скачать 2.65 Mb.
|
|
БПОУ РК «ЭПТК» ПЛАН ЗАНЯТИЯ №1 Группа _________ Дата ___________ Предмет: Компьютерные сети Тип занятия: лекция Тема: Общие сведения о компьютерной сети. (2ч). Программно-дидактическое оснащение: ПК, ОС Windows 10, Мультимедийный проектор (презентация на тему «Компьютерные сети»), Межпредметные связи: информатика, ООС. Цель занятия: Образовательная: познакомить учащихся с основными определениями и терминами компьютерной сети. Развивающая: активизация мысленной деятельности студентов, развитие логического мышления, развитие познавательных интересов, развитие способности выделять главное, сравнивать, обобщать, анализировать, развитие интереса к будущей профессии. Воспитательная: способствовать расширению кругозора студентов, воспитание внимательности, аккуратности, дисциплинированности. ХОД ЗАНЯТИЯ Организация группы: проверить явку студентов, объявить тему и цель занятия. Актуализация: Понятие о компьютерной сети? Формирование новых понятий и способов действия: Объяснение нового материала. Первичная проверка новых знаний и способов действия: Вопросы по новой теме: Дать определение понятиям: Компьютерная сеть, классификация компьютерных сетей. Информация о домашнем задании: Конспект лекция 1. Основная литература: Новожилов Е.О., «Компьютерные сети» Этап рефлексии: Обсуждение с группой соответствия достигнутых результатов урока с поставленными в начале урока задачами. Подведение итогов занятия: 3 мин. (домашнее задание) Компьютерные сети. Можно дать несколько определений компьютерной сети. Определение 1. Компьютерная сеть – это система распределенной обработки информации, состоящая как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи. Определение 2. Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен без использования каких-либо промежуточных носителей информации (гибких дисков, компакт дисков, флэш-карт и тому подобных). Определение 3. Компьютерная сеть – это объединение двух или более вычислительных машин специальными средствами связи, с помощью которых можно осуществлять обмен информацией между любыми включенными в сеть компьютерами. Следует различать компьютерные сети и сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные сети связывают компьютеры, каждый из которых может работать и автономно. Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры – майнфреймы (mainframes), а в отдельных случаях и персональные компьютеры с устройствами (терминалами), которые могут быть достаточно сложны, но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл. Например, сеть банкоматов или касс по продаже билетов. Строятся они на совершенно иных, чем компьютерные сети, принципах и даже на другой вычислительной технике. Достоинства объединения компьютеров в сеть: возможность оперативного, практически мгновенного, обмена информацией между пользователями, имеющими доступ к компьютерам сети; возможность совместного использования дорогостоящей и эффективной аппаратуры, включенной в состав сети (например, лазерных принтеров; устройств для записи на компакт-диски, dvd-диски; профессиональных сканеров; жесткого диска большой ёмкости); возможность совместного использования программного обеспечения и данных, хранящихся в компьютерах сети, что позволяет экономить дисковую память, не дублируя файлы на каждом из компьютеров; доступ к уникальной, то есть имеющейся в единичных экземплярах, информации для большого числа людей; возможность использования для обработки информации более мощных компьютеров; возможность объединения вычислительных мощностей для решения сложных задач. Однако работа в сети выдвигает и целый ряд проблем: сохранность ценной информации общего использования; обеспечение надежности работы сетевой аппаратуры; ограничение доступа к конфиденциальной информации; защита от вирусов; разрешение конфликтов, когда несколько пользователей одновременно пытаются использовать одну и ту же аппаратуру, одни и те же программы или данные. Любая компьютерная сеть характеризуется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами. Топология – это способ соединения компьютеров в сети Сетевые технические средства – это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть. Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. Протоколы (Protocol) представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети. Можно дать другие определения протокола, например: протокол - строго определенная процедура и формат сообщений, допустимые для коммуникаций между двумя или более системами через общую среду передачи данных; протокол - формализованный набор правил, используемый компьютерами для коммуникаций. Из-за сложности коммуникаций между системами и необходимости соблюдения различных коммуникационных требований протоколы разделяются на модульные уровни. Каждый уровень выполняет конкретную функцию для расположенного выше уровня. В настоящее время используется достаточно большое количество сетевых протоколов, причем в рамках одной и той же сети определяется сразу несколько из них. Интерфейсы – это средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные модули. Соответственно различают аппаратные и программные интерфейсы. Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения. Сегодня сложно представить себе жизнь современного человека без компьютера. Компьютеры используются в самых разнообразных сферах деятельности людей, они оказывают неоценимую помощь ученым, экономистам, менеджерам и людям многих других специальностей. Такое широкое распространение компьютеров можно объяснить в первую очередь активным развитием электронной вычислительной техники, постоянным её усовершенствованием и внедрением в разные сферы жизни и деятельности людей. Благодаря соединению компьютеров в сети люди получили возможность значительно повысить производительность труда. На сегодняшний день компьютеры используются не только в качестве рабочего инструмента, но и в качестве одного из важных обучающих инструментов. Сегодня очень большую популярность и распространение получили локальные вычислительные сети, которые сокращенно называются ЛВС. Подобную популярность локальных сетей можно объяснить несколькими факторами: благодаря объединению компьютеров в сеть достигается значительная экономия финансовых ресурсов за счет снижения затрат на содержание компьютеров, поскольку в данном случае вполне достаточно одного файл-сервера (главного компьютера сети), на котором и устанавливаются все рабочие программы, необходимые другим пользователям, это программное обеспечение могут использовать сразу несколько рабочих станций; достаточно установить необходимое программное обеспечение, и пользователи разных компьютеров одной локальной сети смогут одновременно работать с одним и тем же файлом, к примеру, сотрудники бухгалтерии смогут обрабатывать проводки, которые относятся к одной и той же бухгалтерской книге; с помощью локальной сети можно быстро и просто передавать файлы либо сообщения на другие компьютеры посредством электронного ящика, что значительно ускоряет процесс передачи документов от одного пользователя к другому. Список контрольных вопросов: Что вы можете рассказать о компьютерной сети? Какие есть достоинства объединения компьютеров в сети? Опишите обозначение протоколов и что они представляют из себя. Что такое интерфейсы? Почему так популярна локальная сеть? БПОУ РК «ЭПТК» ПЛАН ЗАНЯТИЯ №2 Группа _________ Дата ___________ Предмет: Компьютерные сети Тип занятия: лекция Тема: Классификация компьютерной сети. (2ч). Программно-дидактическое оснащение: ПК, ОС Windows 10, Мультимедийный проектор (презентация на тему «Классификация КС»), Межпредметные связи: информатика, ООС. Цель занятия: Образовательная: познакомить учащихся с основными определениями и терминами компьютерной сети. Развивающая: активизация мысленной деятельности студентов, развитие логического мышления, развитие познавательных интересов, развитие способности выделять главное, сравнивать, обобщать, анализировать, развитие интереса к будущей профессии. Воспитательная: способствовать расширению кругозора студентов, воспитание внимательности, аккуратности, дисциплинированности. ХОД ЗАНЯТИЯ Организация группы: проверить явку студентов, объявить тему и цель занятия. Актуализация: Общие сведения о компьютерной сети? Формирование новых понятий и способов действия: Объяснение нового материала. Первичная проверка новых знаний и способов действия: Вопросы по новой теме: Дать определение понятиям: Классификация компьютерных сетей. Закрепление новых знаний: Тест. Информация о домашнем задании: Конспект лекция 2. Основная литература: Новожилов Е.О., «Компьютерные сети» Этап рефлексии: Обсуждение с группой соответствия достигнутых результатов урока с поставленными в начале урока задачами. Подведение итогов занятия: 3 мин. (домашнее задание) Классификация компьютерных сетей. Традиционно выделяются компьютерные сети трех основных типов: локальная вычислительная сеть или ЛВС; региональная вычислительная сеть или РВС; глобальная вычислительная сеть или Internet. Любая из сетей, относящихся к одному из выше названных типов, может быть: односерверной, то есть эта сеть обслуживается одним файл-сервером; многосерверной, то есть обслуживание осуществляется несколькими файл-серверами; распределенной, в данном случае несколько локальных сетей объединяются либо внутренним, либо внешним мостами. Посредством моста осуществляется управление процессом обмена пакетами информации и данных из одной кабельной системы в другую кабельную систему. Пользователи распределенной сети могут пользоваться резервами всех объединенных локальных вычислительных сетей: файлами, принтерами и др.; многосерверной локальной, то есть это локальная сеть, обслуживание которой осуществляется двумя и более файл-серверами; многосерверной распределенной. Локальные сети (ЛС) в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (или, как еще говорят, архитектуру, или топологию).     В кольцевой ЛС информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети. В звездообразной (радиальной) ЛС в центре находится центральный управляющий компьютер, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом. В шинной конфигурации компьютеры подключены к общему для них каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями. В древовидной – существует «главный» компьютер, которому подчинены компьютеры следующего уровня и т.д. Кроме того, возможны конфигурации без отчетливого характера связей; пределом является полносвязная конфигурация, когда каждый компьютер в сети непосредственно связан с любым другим компьютером Передача данных может осуществляться последовательно или параллельно. При параллельной передаче биты данных передаются одновременно по нескольким проводникам (по шине). Напротив, последовательное соединение подразумевает передачу данных по очереди бит за битом. В сетях чаще всего используется именно этот способ. При передаче используют три различных метода, обозначаемых разными терминами: симплексный (simplex), дуплексный(duplex) и полудуплексный(half-duplex). При симплексном методе данные предаются только в одном направлении. При полудуплексном - в обоих направлениях, но в разное время, а в дуплексном - одновременно в обоих направлениях. Список контрольных вопросов: Какие существуют типы сетей? Сколько существуют конфигураций локальной сети? Как может происходить передача данных? Расскажите поподробнее о методах передачи. БПОУ РК «ЭПТК» ПЛАН ЗАНЯТИЯ №3 Группа _________ Дата ___________ Предмет: Компьютерные сети Тип занятия: лекция Тема: Методы доступа. (2ч). Программно-дидактическое оснащение: ПК, ОС Windows 10, Мультимедийный проектор (презентация на тему «Компьютерные сети»), Межпредметные связи: информатика, ООС. Цель занятия: Образовательная: познакомить учащихся с основными определениями и терминами компьютерной сети. Развивающая: активизация мысленной деятельности студентов, развитие логического мышления, развитие познавательных интересов, развитие способности выделять главное, сравнивать, обобщать, анализировать, развитие интереса к будущей профессии. Воспитательная: способствовать расширению кругозора студентов, воспитание внимательности, аккуратности, дисциплинированности. ХОД ЗАНЯТИЯ Организация группы: проверить явку студентов, объявить тему и цель занятия. Актуализация: Общие сведения о компьютерной сети? Формирование новых понятий и способов действия: Объяснение нового материала. Первичная проверка новых знаний и способов действия: Вопросы по новой теме: Дать определение понятиям: Классификация компьютерных сетей. Закрепление новых знаний: Тест. Информация о домашнем задании: Конспект лекция 1. Основная литература: Новожилов Е.О., «Компьютерные сети» Этап рефлексии: Обсуждение с группой соответствия достигнутых результатов урока с поставленными в начале урока задачами. Подведение итогов занятия: 3 мин. (домашнее задание) Методы доступа к среде передачи данных. При построении сетей необходимо определить методы или правила согласно которым рабочая станции, подключенные к сети смогут получать доступ к разделяемой среде передачи данных и соответственно праву на передачу. Методы доступа к среде делятся на централизованные и децентрализованные. В централ методах все управление дост Недостатки таких методов: неустойчивость к отказам центра, малая гибкость управления т к центр обычно не может оперативно реагировать на все события в сети. Достоинства центр методов: отсутствие конфликтов, т к центр всегда предоставляет право на передачу только одному абоненту, которому не с кем конфликтовать. В децентр методах центр управления отсутствует. Управление доступом в том числе предотвращение, обнаружение и разрешение конфликтов осуществляется всеми абонентами сети. Главные достоинства децентр методов: высокая устойчивость к отказам и большая гибкость. Однако в данном случае возможны конфликты которые необходимо разрешать. Децентр методы делятся на детерминированные и случайные. Детерминированные методы определяют четкие правила, по которым осуществляется порядок предоставления доступа абонентам сети. Абоненты имеют определенную систему приоритетов, причем приоритеты различны для всех абонентов. Конфликты при этом практически полностью исключены. Случайные методы подразумевают произвольный, случайный порядок получения доступа к среде передачи, при этом возможность возникновения конфликтов подразумевается, но определены и способы их разрешения. Случайные методы не гарантируют абоненту время доступа, но зато они обычно более устойчивы к отказам сетевого оборудования и более эффективно используют сеть при малой интенсивности обмена. Существуют три способа предотвратить одновременную попытку использовать кабель, другими словами, три осн метода доступа к нему: множественный доступ с контролем несущей: с обнаружением коллизий и с предотвращением коллизий; доступ с передачей маркера; доступ по приоритету запроса; Одним из самых распространенных методов к среде передачи является метод множественного доступа с контролем (прослушиванием) несущей и разрешением конфликтов. Метод заключается в том, что сетевой адаптер прослушивает среду передачи, будь то кабель или радио частота, чтобы определить, свободна ли она в данный момент времени. Если среда передачи данных свободна, то сетевой адаптер начинает передачу кадра. Если в среде передачи обнаруживается сигнал свидетельствующий об ведущейся передачи данных, то сетевой адаптер откладывает передачу своих кадров на некоторый интервал времени, по истечении которого попытка получить доступ к среде передачи и соответственно разрешение на передачу данных принимается вновь. После завершения передачи кадра любой узел должен выждать паузу –межкадровый интервал. В случае когда одновременно два сетевых адаптера прослушивают среду обнаруживают что она не занята передачей и начинают одновременно передавать свои кадры, происходит ошибка передачи – коллизия. Каждый сетевой адаптер должен постоянно прослушивать среду передачи данных в том числе и во время своей передачи. Это позволяет более быстро обнаружить коллизию в сети и принять меры по ее устранению. При обнаружении коллизии рабочие станции прерывают передачу данных и переходят в режим ожидания. Продолжительность режима ожидания у каждой станции выбирается случайным образом и может составлять от 0 до 52,4 микросекунд. После истечения режима ожидания производится попытка завладеть средой передачи данных и возобновить прерванную пересылку кадров. Т о метод доступа к среде передачи данных имеет случайный характер. Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA) не так популярен, как CSMA/CD. Используя CSMA/CA, каждый комп перед передачей данных в сеть сигнализирует о своем намерении, поэтому остальные компьютеры узнают о готовящейся передаче и могут избежать коллизий. Однако широковещательное оповещение увеличивает общий трафик сети и уменьшает ее пропускную способность, отсюда CSMA/CA работает медленней чем CSMA/CD. Другим методом к среде передачи является маркерный метод доступа. Этот метод применяется в сетях с топологией кольцо и имеет детерминированный характер. Суть этого метода заключается в поочередной пересылке права на пересылку кадров от одного компьютера сети к другому. Это право передается с помощью маркера - кадра специального формата. Сеть с маркерным доступом контролируется активным монитором – рабочей станцией сети которая выбирается при инициализации сети. Одной из функций активного монитора является генерация маркера, который передается следующей по кругу станции, кроме того, активный монитор осуществляет контроль над наличием маркера в сети. Если после генерации и посылки маркера он не возвращается к активному монитору, то по истечении определенного времени генерируется и запускается в кольцо новый маркер. При получении маркера станция проверяет наличие данных, которое требуется переслать. Если таковые отсутствуют, то маркер передается далее по кольцу. Если имеются данные для пересылки, то станция изымает маркер из кольца и начинает передачу кадров. Данные в сети с маркерным доступом передаются последовательно от одной рабочей станции к другой в одном направлении. Все станции в сети получив кадр ретранслируют его далее по кольцу. Если адресатом полученного кадра является данная станция, то она копирует этот кадр во внутренний буфер и добавляет в него признак подтверждения приема. Обойдя круг по кольцу, кадр возвращается с пометкой о подтвержденном приеме на породившую их станцию, которая изымает их из кольца, после этого передает маркер другой машине. Существует такое понятие как время удержания маркера – это время, в течение которого машина может передавать свои данные в сеть. По истечении этого времени должна быть завершена передача текущего кадра, после этого маркер передается далее по кольцу. Все кадры в такой сети имеют различные приоритеты от низшего 0 до высшего7. Если приоритет кадров для пересылки соответствует приоритету маркера или выше его, то только в этом случае станция может захватить переданный ее маркер иначе она должна его передать дальше по сети. Еще один метод доступа к разделяемой среде передачи данных называется приоритетным доступам по требованию (Demand Priority). Суть метода заключается в передаче концентратору функций арбитра сети, который разрешает порядок доступа к разрешаемой среде. Концентратор – это многопортовый повторитель. Повторитель – это устройство, дублирующее получаемые сигналы, т. е. информация, поступившая на один из портов, концентратора дублируется на всех остальных его портах. При работе по методу приоритетного доступа по требованию концентратор циклически опрашивает свои порты. Если раб станции необходимо передать данные, она передает на порт концентратора специальный сигнал, а также сообщает приоритет низкий или высокий кадра, который собирается передать. Если сеть свободна, то концентратор разрешает передачу. Получив от станции кадр, концентратор пересылает его по адресу назначения. Если сеть занята, то заявка на передачу данных ставится в очередь и далее обрабатывается в соответствии с порядком поступления заявок от др станций, а также приоритетов их кадров. Высокий приоритет соответствует данным чувствительным к временным задержкам (голос, видеоизображение, кадры приложений раб в режиме реального времени). Обычные данные, для которых фактор времени менее важен, имеют низкий приоритет. Кроме того, в методе приоритетного доступа по требованию учитывается частота получения доступа в среде передачи рабочими станциями. Т е если станция в течении продолжит времени не получала разрешения на передачу, то приоритет его кадров повышается. Список контрольных вопросов: Какие два метода доступа к среде бывают? Расскажите о достоинствах и недостатках этих методах. Сколько существует способов предотвратить одновременную попытку использования кабеля, или, другими словами, основные методы доступа к нему? Что такое генерация маркера? Что из себя представляет повторитель? |