Виды компьютерных сетей.
методическая разработка по информатике и икт на тему

Тема урока: Виды компьютерных сетей.

Класс:8

Цель урока: 
Изучить виды компьютерных сетей и их назначение, дать характеристику каналов связи в компьютерных коммуникациях. 
Развивать умения поиска информации в сети Интернет. 
Воспитывать культуру обмена информацией. 

Тип урока: Комбинированный урок. 

Содержание комплекса знаний: 
классификация компьютерных сетей, их назначение: локальная сеть, региональная сеть, корпоративная сеть, глобальная сеть; 
каналы связи: коаксиальный, на витой паре, оптоволоконный, по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне; 
характеристики каналов связи: тип связи, пропускная способность, надежность, возможность расширения. 

Оснащение урока: 
Мультимедийный проектор, нелинейная мультимедийная презентация (pril_1), рабочие станции с выходом в Интернет, Карты урока (pril_2), карточки с заданиями №1 (pril_3) и №2 (pril_4), поисковые задания (pril_5). 

ХОД УРОКА

I. Организация начала урока. 

УЧИТЕЛЬ: - Здравствуйте! Садитесь. Мы начинаем урок по теме «Виды компьютерных сетей. Каналы связи для обмена информацией между компьютерами». На уроке вам понадобятся: ручки; рабочие тетради; учебники; черновики; Карты урока (далее с показом); Карточка №1, Карточка №2. Будьте внимательны и максимально активны. 

II. Подготовка учащихся к активной учебно-познавательной деятельности на основном этапе урока. 

1. Сообщение темы урока, формулировка целей и задач урока в действиях учащихся. 

УЧИТЕЛЬ: - Сегодняшняя тема относится к более общей: «Аппаратное обеспечение компьютерных сетей», изучать которую мы будем в пределах двух уроков. 

На уроке вы познакомитесь с видами сетей и физическими передающими средами. На следующем занятии мы поговорим о технических средствах, обеспечивающих работу компьютерных сетей. 
Откройте тетради и, согласно правилам оформления, запишите тему нашего урока «Виды компьютерных сетей. Каналы связи для обмена информацией между компьютерами» (показ на доске). Давайте подумаем, какие же цели мы поставим перед собой на сегодняшнем занятии, согласно темы? 
УЧЕНИКИ: - Изучить виды компьютерных сетей. Познакомиться с каналами связей для обмена информацией между компьютерами. 
УЧИТЕЛЬ: - Хорошо. Я немного скорректирую цели нашего урока: 
Изучить виды компьютерных сетей и их назначение. 
Дать характеристику каналов связи в компьютерных коммуникациях. 

2. Ознакомление учащихся со структурно-логической схемой темы и конечными результатами ее изучения. 

УЧИТЕЛЬ: - Схема нашего урока будет выглядеть следующим образом (на доске): 
1. Актуализация опорных знаний. 
2. Изучение видов компьютерных сетей и их назначения. 
3. Характеристика каналов связи в компьютерных коммуникациях. 
4. Первичная проверка понимания изученного. 
5. Закрепление знаний. 
6. Применение знаний. 
7. Обобщение и систематизация. 
8. Контроль и самопроверка. 
9. Коррекция. 
10. Подведение итогов. 
А теперь возьмите Карты урока. 
Карта вам необходима на протяжении всего урока. В ней вы будете фиксировать ваше эмоциональное состояние в начале и в конце урока, а также количество набранных баллов за выполненные задания. Оценочных этапов – 3 (показ на доске). По набранным баллам за задания выставляется оценка за урок. 
Впишите свою фамилию и имя, проставьте дату и отметьте флажком то изображение, которое максимально передает ваше эмоциональное состояние на данный момент. 

3. Актуализация опорных зна¬ний и способов действий, обеспечивающих достижение поставленных целей урока. 

УЧИТЕЛЬ: - Одной из важных потребностей человека является общение. Что собой формально представляет общение между людьми? 
УЧЕНИКИ: - Обмен информацией, обмен данными. 
УЧИТЕЛЬ: - Какой специаль¬ный термин существует для обозначения этого обмена? 
УЧЕНИКИ: - Коммуникация. 
УЧИТЕЛЬ: - Приведите примеры передачи информации и обмена данными на расстоянии. 
УЧЕНИКИ: - Обмен устной информацией между людьми, удаленными друг от друга, можно организовать, пользуясь услугами телефонной сети, или системой телефонных коммуникаций. Для передачи рукописного или печатного текстового сообщения на расстояние пользуются услугами почтовой сети, или системы почтовых коммуникаций. 
УЧИТЕЛЬ: - Скажите, с какими современными компьютерными видами коммуникаций вы уже знакомы? 
УЧЕНИКИ: - Электронная почта. Всемирная информацион¬ная паутина (World Wide Web). 
УЧИТЕЛЬ: - В плане подготовки к сегодняшнему уроку вам было предложено повторить материал по теме «Возможности Интернета». 
Возьмите карточки №1 и выполните задания, занося выбранные ответы в Карту урока. 
Проверьте ваши ответы (демонстрация ответов). За каждый правильный ответ вы получаете 1 балл. Проставьте в Картах урока баллы за выполнение задания 1. 
УЧИТЕЛЬ: - Ответы: 
1. – г). 2. – в). 3. – в). 4. – в). 5. – б). 

III. Изучение новых знаний и способов действий. 

УЧИТЕЛЬ: - Как мы знаем, виды удаленных коммуникаций реализуются в сетях. 
По одному из определений толкового словаря Ожегова Сергея Ивановича «Сеть – система коммуникаций, расположенных на каком-нибудь пространстве». 
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, соединенных с помощью каналов связи в единую систему. 

Существует ряд веских причин для объединения компьютеров в сети. 
Во-первых, совместное использование ресурсов позволяет нескольким компьютерам осуществлять совместный доступ к отдельному диску, дисководу CD-ROM, принтерам, сканерам и другому оборудованию, что существенно снижает финансовые затраты на каждого отдельного пользователя. 
Во-вторых, кроме совместного использования дорогостоящих периферийных устройств имеется возможность аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. 
В-третьих, компьютерные сети обеспечивают новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например при работе над общим проектом. 
В-четвертых, появляется возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи). 
Существует несколько подходов к классификации компьютерных сетей. 
По территориальной распространенности: 
локальные; 
региональные; 
корпоративные; 
глобальные. 
По принадлежности: 
ведомственные; 
государственные. 
По скорости передачи информации: 
низкоскоростные (до 10 Мбит/с); 
среднескоростные (до 100 Мбит/с); 
высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с). 
По типу среды передачи: 
коаксиальные; 
на витой паре; 
оптоволоконные; 
по радиоканалам; 
в инфракрасном диапазоне. 
Однако такого рода классификации сетей является довольно условными. Наибольшее распространение на сегодня получило, разделение компьютерных сетей по признаку территориального размещения. 

1. Виды компьютерных сетей и их назначение. 

Локальная сеть в основном объединяет компьютеры, установленные в пределах одного помещения или одного здания (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах). 

Локальная сеть – соединение компьютеров, расположенных в пределах одного помещения или одного здания. 
Территории, охватываемые ЛС, могут существенно различаться. 
Длина линий связи для некоторых сетей может быть не более 1000 м, другие же ЛС в состоянии обслужить целый город. Обслуживаемыми территориями могут быть как заводы, суда, самолеты, так и учреждения, университеты, колледжи. 
Региональные компьютерные сети 
Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, области, страны, континента). 
Региональная сеть – объединение компьютеров и локальных сетей для решения общих проблем регионального масштаба. 
Корпоративные компьютерные сети 
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 (например, сеть корпорации Microsoft) 
Корпоративная сеть – объединение локальных сетей в пределах одной корпорации. 
Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций. 
Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в разных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений. 
Региональные и корпоративные сети централизованы. Т.е. обработка информации проходит через центральный компьютер. 
Глобальные сети 

Централизованная обработка данных не всегда надежна, так как выход из строя центрального компьютера может привести к потере важной информации или вообще парализовать на некоторое время работу сети. Поэтому возникла необходимость децентрализованной обработки информации в сети. Разработка средств и методов передачи информации на большие расстояния сделала возможным появление глобальных сетей. Идея их построения заключается в том, что мощ¬ные компьютеры связаны между собой и могут обмениваться инфор¬мацией в трансконтинентальных масштабах. 
Серверы глобальных сетей предоставляют другим компьютерам, зарегистрированным на них, доступ не только к своим ресурсам (ин¬формационным и программным, электронной почте, компьютерным конференциям), но и других серверов сети и обеспечивают их поль¬зователям возможность работы с информацией за пределами своего компьютера, открывая доступ к ресурсам удаленных машин. 
За последние годы глобальные сети объединились между собой, и такое объединение носит название Интернет (Internet). Пользователи Интернета могут найти в этой сети файлы, изображения, звуки, созданные в различных компьютерных средах и хранящиеся в файловых архивах серверов. Их можно копировать на свой компьютер и открывать с помощью приложений, в которых они созданы. Из Интернета можно получать ежедневно меняющуюся информацию: прогнозы погоды, курсы валют, статистические сводки, репертуар театров и меню ресторанов, любые программы и т. д. 
Удаленный доступ (доступ к информации с большого расстояния по сети) позволяет организовать обучение на любом расстоянии (дистанционное обучение). Связь на расстоянии делает реальными консультации крупных специалистов при проведении хирургических операций, консилиумов, демонстраций этих операций для обучения медицинского персонала.
Особенно привлекательным стало использование глобальных сетей в связи с развитием мультимедийных средств, то есть графики, видео и звукового сопровождения. 
Глобальная сеть – объединения компьютеров, расположенных на удаленном расстоянии, для общего использования мировых ин¬формационных ресурсов. 

2. Каналы связи для обмена информацией между каналами. 

УЧИТЕЛЬ: - Очевидно, что для обмена информацией между объ¬ектами сети необ¬ходимо осуществить связь компьютеров между собой. Поэтому обя¬зательными компонентами любой сети являются всевозможные ка¬налы связи (проводные и беспроводные), для которых используют различные физические среды. 
Среды, в которых происходит связь компьюте¬ров сети, определяют средства соединения компьютеров. Если это среда, требующая телефонной связи, то соединение осуществляется через телефонный кабель. 

Среда передачи – это физическая среда, по которой возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. В настоящее время выделяют два основных типа физических соединений: соединения с помощью кабеля (коаксиальный, «витая пара», оптоволоконный) 

и беспроводные соединения (радиоканалы, связь в инфракрасном диапазоне). 
Эффективность связи в компь¬ютерных сетях существенно зависит от следующих основных харак¬теристик (параметров) каналов связи: 
• пропускной способности (скорости передачи данных), измеря¬емой количеством бит информации, переданных по сети в се¬кунду; 
• надежности — способности передавать информацию без искаже¬ний и потерь; 
• стоимости; 
• возможности расширения (подключения новых компьютеров и устройств). 
У вас есть опыт работы в сети Интернет. Сейчас вы выполните поисковые задания. (Выбор задания – случайным образом.) Но прежде давайте вспомним некоторые положения безопасной организации труда. 

Правила безопасной работы за видеотерминалами 
• Монитор должен быть установлен прямо перед тобой, на расстоянии 60-70 см. 
• На мониторе не должно быть бликов, сильного контраста с внешним освещением. 
• Уровень глаз должен находиться на уровне или чуть выше центра монитора. 
• По окончании работы необходимо выполнить комплекс упражнений для глаз. 

Правила безопасной работы в Интернет 
• Не допускать посещения сайтов с потенциально вредоносным содержанием. 
• При появлении признаков нестандартной работы компьютера («тормозит», на экране появляются и исчезают окна, сообщения, изображения, самостоятельно запускаются программы и т.п.) немедленно отключить компьютер от сети. 
За выполнение задания вы можете получить 3 балла за максимально собранную информацию по пунктам плана, 2 балла – за 3 пункта, 1 балл за 2 пункта плана. 

3. Выполнение поисковых заданий. 

Ученики получают задания, находят информацию в Интернет, выполняют гимнастику для глаз, объединяются в 3 группы по номерам заданий, обсуждают найденную информацию по характеристикам, выбирают выступающего. 
Подведем итоги ваших исследований. 
Выбранные от групп выступающие делятся характеристиками кабельных соединений: 
В локальных сетях в качестве передающей среды, как правило, используются коаксиальные кабели, хотя все большее распространение получают сети на витой паре и оптоволокне, а в последнее время также стремительно развивается технология беспроводных локальных сетей, в которых используется один из трех видов излучений: широкополосные радиосигналы, маломощное излучение сверхвысоких частот (СВЧ излучение) и инфракрасные лучи. 
Небольшие расстояния между узлами сети, используемая передающая среда и связанная с этим малая вероятность появления ошибок в передаваемых данных позволяют поддерживать высокие скорости обмена - от 10 Мбит/с до 100 Мбит/с (в настоящее время уже есть промышленные образцы ЛС со скоростями порядка 1 Гбит/с). 
Региональные сети, как правило, реализуются на оптоволоконных или широкополосных кабелях. По своим характеристикам они являются промежуточными между локальными и глобальными сетями. 
В настоящее время в качестве передающей среды в глобальных сетях используются аналоговые или цифровые проводные каналы, а также спутниковые каналы связи (обычно для связи между континентами). Ограничения по скорости передачи (до 28,8 Кбит/с на аналоговых каналах и до 64 Кбит/с - на пользовательских участках цифровых каналов) и относительно низкая надежность аналоговых каналов существенно снижают скорость обмена данными в глобальных сетях по сравнению с локальными. 

4. Сравнение характеристик кабельных каналов связи. 

Вывод: 
Двужильный кабель (или витая пара) дешевле и имеет более высокую скорость передачи дан¬ных, однако не обладает защищенностью от помех. 
Коаксиальный (экранированный) кабель имеет лучшую помехоза¬щищенность, и это одна из его важнейших характеристик. Защита от помех требует затрат, поэтому стоимость таких кабелей выше. 
Использование электрических кабелей обходится гораздо дороже, чем обычных телефонных каналов. Поэтому электрические кабели применяются в качестве каналов связи на небольших расстояниях, то есть в локальных сетях. В глобальных же сетях наиболее дешевым является телефонный канал. Однако к его основным недостаткам относится низкая помехозащищенность и пропускная способность. Из таблицы видно, что на¬илучшим каналом связи является оптоволоконный кабель, но его стоимость очень высока. 

IV. Первичная проверка понимания изученного. 

УЧИТЕЛЬ: - Ответьте на вопросы: 
• Какие виды сетей существуют? 
• Каковы причины объединения компьютеров в сети? 
• Каковы основные виды каналов связи? 
• Как соединять компьютеры в одном помещении? 
• Почему в компьютерных сетях используются телефонные линии? 

V. Закрепление знаний и способов действий учащихся. 

УЧИТЕЛЬ: - Из новостей по Белгородской области: 
В учебных заведениях области создана единая образовательная сеть Интранет. Эта сеть позволяет обмениваться данными, не выходя в Интернет. 
Внедрение Интрасети позволит создать систему рассылки новостей, приказов и распоряжений сотрудникам, единое хранилище документов, удобный расширенный поиск необходимой информации внутри сети. 
К какому виду сети вы могли бы отнести данную сеть? 
Далее … 
Целью проводимых работ является создание единого информационного и телекоммуникационного пространства в сфере образования и науки Белгородской области, представляющего собой интеграцию информационных инфраструктур учебных заведений, научных учреждений, библиотек, органов управления в общую виртуальную информационно-образовательную среду Белгородской области. 
Будут ли уточнения по виду сети? 
Проверим ваше предположение. Далее … 
С организационной точки зрения, возможна только мягкая интеграция создаваемых и существующих корпоративных сетей субъектов-участников пространства в единую корпоративную сеть в сфере образования и науки в масштабах области … 
К какому виду по территориальному признаку относится сеть? 
Далее … 
В рамках реализации проекта отрабатываются научно-методологические аспекты создания региональных информационных сетей и распределенных информационных ресурсов в масштабе области. 
… что позволит доводить до абонентов информационные потоки со скоростями от 128 Кбит/с до 2-7 Мбит/с (в частности, локальные сети БелГТАСМ и Белгородского университета потребительской кооперации объединены скоростным каналом 2 Мбит/с). 
Предположите, какие каналы связи будут использоваться в сети Интранет? 

VI. Применение знаний и способов действий учащимися. 

Задача 
Определите минимальное время, за которое будет передан файл размером 6 Мбайт по витой паре в локальной сети. 
За правильно выполненное задание вы получите 1 балл. 

VII. Обобщение и систематизация знаний и спо¬собов действий учащихся. 

Вопросы: 
С какой целью создаются компьютерные сети? 
Каково общее назначение компьютерных сетей? 

VIII. Контроль и самопроверка знаний и способов действий. 

УЧИТЕЛЬ: - Возьмите карточки №2 и выполните задания, занося выбранные ответы в Карту урока. За каждое правильно выполненное задание 1 балл. 

IX. Коррекция знаний и способов действий учащихся. 

УЧИТЕЛЬ: - Как рассчитать пропускную способность сети, если известно среднее время передачи пакета данных (например, 600 мс) в 30 бит? 

X. Информация о домашнем задании. 

Задание на дом 
Составить конспект урока, опираясь на материал § 22.1, 22.2, подготовить сообщения о беспроводных каналах соединения сетей. 

XI. Подведение итогов учебного урока. 

УЧИТЕЛЬ: - Посчитайте общее количество баллов за урок. Оценке «5» соответствует 12 баллов, оценке «4» - 10-11 баллов, оценке «3» - 6-9 баллов, оценке «2» - 5 баллов и меньше. 

XII. Рефлексия деятельности. 

УЧИТЕЛЬ: - Отметьте флажком то изображение, которое максимально передает ваше эмоциональное состояние на конец урока.