Компьютерные сети типы компьютерных сетей. Топологии компьютерных сетей.
Дисциплина ОДП. Информатика
Группы 2 курс
Преподаватель: Домашкина А.С.
ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 52-53
Тема программы № 8.1: Компьютерные телекоммуникации.
Тема занятия 1-2: Компьютерные сети: типы компьютерных сетей. Топологии компьютерных сетей.
Цели занятия:
О: познакомить обучающихся с такими понятиями как компьютерная сеть, разобрать типы компьютерных сетей и их топологию.
В: воспитывать аккуратность при оформлении записей;
Р: развитие логического мышления, познавательного интереса, коммуникативных и творческих способностей.
Тип занятия: изучения новых знаний
Материально-техническое обеспечение занятия:
Дидактическое обеспечение: план занятия
Инструменты и оборудование: ПК, проектор, презентация.
Информационное обеспечение занятия:
Литература: Соловьев А. Р. «НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ»
Интернет-ресурсы: http://www.studfiles.ru/preview/1494745.
Формирование компетенций в соответствии с ФГОС:
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач
Ход занятия
1. Организационный момент: приветствие, проверка явки и готовности к занятию
2. Сообщение темы, цели занятия, критериев оценки.
3. Актуализация знаний (повторение изученного материала)
В 1961 году DefenceAdvancedResearchAgensy(DARPA) по заданию министерства обороны США приступило к проекту по созданию экспериментальной сети передачи пакетов. Эта сеть, названная ARPANET, предназначалась первоначально для изучения методов обеспечения надежной связи между компьютерами различных типов. Многие методы передачи данных через модемы были разработаны в ARPANET. Тогда же были разработаны и протоколы передачи данных в сети - TCP/IP.
TCP/IP - это множество коммуникационных протоколов, которые определяют, как компьютеры различных типов могут общаться между собой.
Эксперимент с ARPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее, с целью использования для ежедневной передачи данных. И в 1975 году ARPANET превратилась из экспериментальной сети в рабочую сеть. Именно потому, что сейчас для нас такое большое значение имеют компьютерные сети.
4. Объяснение нового материала
Компьютерная (вычислительная) сеть - совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.
Искусственные и реальные сети
По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.
Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются, когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и windows снабжены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения.
Основной недостаток - низкая скорость передачи данных и возможность соединения только двух компьютеров.
Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среды передачи данных.
Основной недостаток - необходимость в дополнительных устройствах.
В дальнейшем употребляя термин компьютерная сеть будем иметь в ввиду реальные сети.
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
1) Территориальная распространенность;
2) Ведомственная принадлежность;
3) Скорость передачи информации;
4) Тип среды передачи;
5) Топология;
6) Организация взаимодействия компьютеров.
1. По территориальной распространенности
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
глобальные сети(WAN - Wide Area Network);
региональные сети(MAN - Metropolitan Area Network);
локальные сети(LAN - Local Area Network).
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.
Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки - сотни километров.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т. д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2-2,5 км. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.
Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рис. 1 приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети - объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальной сети могут также образовывать сложные структуры.
Рис. 1 Иерархия компьютерных сетей
Пример 1. Компьютерная сеть Internet является наиболее популярной глобальной сетью. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в Internet, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри Internet структура и методы соединений между различными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения.
Персональные компьютеры, ставшие в настоящее время непременным элементом любой системы управления, привели к буму в области создания локальных вычислительных сетей. Это, в свою очередь, вызвало необходимость в разработки новых информационных технологий.
2. Ведомственная принадлежность
По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.
Государственные сети - сети, используемые в государственных структурах.
3. По скорости передачи
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.
Низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
среднескоростные (до 100 Мбит/с),
высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
Для определения скорости передачи данных в сети широко используется бод.
Baud (бод)
Единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой один бит, бод эквивалентен бит/сек (в реальных коммуникациях это зачастую не выполняется).
4. По типу среды передачи
По типу среды передачи сети разделяются на:
Проводные (коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные)
Беспроводные (с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.)
5. Топологии компьютерных сетей
Введем определения.
Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети.
Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией
Наиболее распространенные виды топологий сетей:
Кольцевая сеть
Сеть, в которой каждая рабочая станция соединяется с двумя другими рабочими станциями, образуя кольцо. Как правило, данные передаются в одном направлении.
Звездообразная сеть
Каждый компьютер при топологии «звезда» подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратор, который находятся в центре сети. В функцию концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем компьютерам сети
Общая шина
В этом случае компьютеры подключаются к единому кабелю. Передавая, информация может распространяться обе стороны. В такой топологии все станции прослушивают все сообщения в кабели.
Древовидная сеть
Топология «дерево» является более сложной реализацией топологии «звезда». Между двумя узлами существует только один маршрут. Для создания этой топологии необходим, чтобы концентраторы нижнего уровня подключались к концентраторам верхнего уровня.
Смешанная сеть
Характерна для крупных сетей. В таких сетях необходимо выделить отдельную произвольно связанную фрагменты, имеющие типовую топологию
6. Одноранговые и иерархические сети
С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые (Peer-to-Peer Network) и с выделенным сервером(Dedicated Server Network).
Одноранговые сети. Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.
Достоинства одноранговых сетей:
1.Наиболее просты в установке и эксплуатации.
2.Операционные системы DOS и windows обладают всеми необходимыми функциями, позволяющими строить одноранговую сеть.
Недостатки:
В условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.
Иерархические сети
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Такой компьютер называют сервером. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией.
Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером.
Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более).
Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы. Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных.
К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:
1.Необходимость дополнительной ОС для сервера.
2.Более высокая сложность установки и модернизации сети.
3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера.
Две технологии использования сервера
Различают две технологии использования сервера: технологию файл-сервера и архитектуру клиент-сервер.
В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом (front-end) и приложением-сервером(back-end). Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса. Разработчики приложений по обработке информации обычно используют эту технологию.
Использование больших по объему и сложных приложений привело к развитию многоуровневой, в первую очередь трехуровневой архитектуры с размещением данных на отдельном сервере базы данных (БД). Все обращения к базе данных идут через сервер приложений, где они объединяются.
5. Закрепление материала
На сегодняшний день в мире существует более 575 миллионов компьютеров и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet, а согласно прогнозу аналитиков из компании ForresterResearch, количество персональных компьютеров во всем мире к 2010 году удвоится и достигнет 1,3 миллиарда машин и более 90% из них объединяться в сети [1]. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E - Mail писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей, работающих под разным программным обеспечением.
Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.
6. Подведение итогов занятия:
Итак, какие типы компьютерных сетей вы можете назвать? Какие топологии существуют в компьютерных сетях?
7. Рефлексия:
- что запомнилось на занятии?
- что понравилось?
- в чем возникли трудности?
8. Домашнее задание: записи.
Преподаватель: Домашкина А.С.
Рисунок 6Описание: http://www.studfiles.ru/html/1611/166/html_C4WrxetKAC.t68s/htmlconvd-TtZhUF_html_407fe831.pngРисунок 4Описание: http://www.studfiles.ru/html/1611/166/html_C4WrxetKAC.t68s/htmlconvd-TtZhUF_html_m7ec01ff7.pngРисунок 3Описание: http://www.studfiles.ru/html/1611/166/html_C4WrxetKAC.t68s/htmlconvd-TtZhUF_html_3a44244.pngРисунок 2Описание: http://www.studfiles.ru/html/1611/166/html_C4WrxetKAC.t68s/htmlconvd-TtZhUF_html_1acc6d98.pngРисунок 1Описание: http://www.studfiles.ru/html/1611/166/html_C4WrxetKAC.t68s/htmlconvd-TtZhUF_html_m76a020a3.png15