Рабочая программа занятия на тему «Компьютерные сети. Локальные и глобальные»

Дисциплина: Информационные технологии

Специальность: 09.02.07 Информационные системы и программирование

Курс: 2 курс

Тема занятия: Компьютерные сети. Локальные и глобальные

Продолжительность: 2 академических часа (90 минут)

Тип занятия: комбинированное (изучение нового материала + практическое закрепление в форме беседы)

1. Цели занятия

Образовательная: сформировать у студентов базовые понятия о компьютерных сетях, их классификации, назначении, топологиях, аппаратном и программном обеспечении; научить различать локальные и глобальные сети, понимать принципы их работы.

Развивающая: развивать логическое и аналитическое мышление, умение сравнивать, обобщать, работать с терминологией, применять теоретические знания к практическим ситуациям.

Воспитательная: формировать информационную культуру, понимание роли сетей в современном обществе, профессиональный интерес к специальности.

2. Планируемые результаты

Студент должен знать:

·                     определение компьютерной сети, её назначение;

·                     классификацию сетей по масштабу (LAN, MAN, WAN), по типу среды, по способу управления;

·                     понятия «сервер», «клиент», «рабочая станция», «протокол», «топология»;

·                     основные топологии локальных сетей (шина, звезда, кольцо, дерево, смешанная);

·                     отличия локальной сети от глобальной;

·                     понятие Интернет, IP-адрес, доменное имя, провайдер;

·                     аппаратное обеспечение сетей: сетевые карты, коммутаторы, маршрутизаторы, кабели.

Студент должен уметь:

·                     различать типы сетей по описанию;

·                     определять топологию сети по схеме;

·                     объяснять назначение сетевого оборудования;

·                     приводить примеры локальных и глобальных сетей.

3. Ход занятия (90 минут)

4. Теоретический материал

4.1. Основные понятия

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и других устройств, соединённых между собой каналами связи для обмена информацией и совместного использования ресурсов (данных, программ, оборудования).

Назначение сетей:

·                     обмен данными между пользователями;

·                     совместное использование файлов и программ;

·                     совместное использование периферийных устройств (принтеры, сканеры, дисковые массивы);

·                     централизованное управление и администрирование;

·                     организация распределённых вычислений;

·                     доступ к глобальным информационным ресурсам.

Ключевые термины:

·                     Абонент сети — устройство, подключённое к сети (компьютер, телефон, сервер).

·                     Сервер — мощный компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим участникам сети.

·                     Клиент (рабочая станция) — компьютер, использующий ресурсы сервера.

·                     Протокол — набор правил и соглашений для передачи данных в сети.

·                     Канал связи — среда и технические средства для передачи сигналов.

·                     Пропускная способность — максимальный объём данных, передаваемый за единицу времени (бит/с, Мбит/с, Гбит/с).

4.2. Классификация сетей

По масштабу (территории охвата):

По способу управления:

·                     Одноранговые (peer-to-peer) — все компьютеры равноправны, нет выделенного сервера.

·                     Клиент-серверные — есть выделенный сервер, управляющий ресурсами.

По типу среды передачи:

·                     Проводные: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно.

·                     Беспроводные: Wi-Fi, Bluetooth, радиоканалы, спутниковые.

По скорости передачи: низкоскоростные (< 10 Мбит/с), среднескоростные (10–100 Мбит/с), высокоскоростные (> 100 Мбит/с).

4.3. Топологии локальных сетей

Топология — физическая или логическая схема соединения узлов сети.

Шина (bus):

text

[ПК1]---[ПК2]---[ПК3]---[ПК4]

   |       |       |       |

===+=======+=======+=======+===  (общий кабель)

Плюсы: простота, малый расход кабеля. Минусы: обрыв кабеля останавливает всю сеть, низкая скорость при большой нагрузке.

Звезда (star):

text

        [ПК1]

          |

[ПК2]--[Коммутатор]--[ПК3]

          |

        [ПК4]

Плюсы: выход из строя одного ПК не влияет на других, легко добавлять устройства. Минусы: зависит от центрального устройства, большой расход кабеля.

Кольцо (ring):

text

[ПК1] → [ПК2]

  ↑         ↓

[ПК4] ← [ПК3]

Плюсы: упорядоченная передача, нет коллизий. Минусы: выход одного узла разрывает кольцо.

Дерево (иерархическая): комбинация звезды и шины, используется в крупных сетях.

Смешанная: сочетание разных топологий.

4.4. Аппаратное обеспечение сетей

·                     Сетевая карта (NIC) — адаптер для подключения ПК к сети.

·                     Концентратор (хаб) — устаревшее устройство, передаёт сигнал всем портам.

·                     Коммутатор (switch) — передаёт данные только адресату, работает на канальном уровне.

·                     Маршрутизатор (router) — соединяет разные сети, выбирает маршрут передачи.

·                     Модем — преобразует сигналы для передачи по телефонным/кабельным линиям.

·                     Точка доступа (Access Point) — обеспечивает беспроводное подключение.

·                     Кабели: витая пара (UTP/STP), коаксиальный, оптоволоконный.

4.5. Глобальные сети. Интернет

Глобальная сеть — сеть, объединяющая компьютеры в разных странах и на разных континентах.

Интернет — крупнейшая глобальная сеть, объединяющая миллионы локальных, региональных и корпоративных сетей на основе единого стека протоколов TCP/IP.

Основные понятия Интернета:

·                     IP-адрес — уникальный числовой адрес устройства в сети (например, 192.168.1.1).

·                     Доменное имя — символьный адрес (например, example.ru).

·                     DNS — система доменных имён, преобразующая имя в IP-адрес.

·                     Провайдер — организация, предоставляющая доступ к Интернету.

·                     WWW (World Wide Web) — всемирная паутина, служба доступа к гипертекстовым документам.

·                     URL — адрес конкретного ресурса в Интернете.

Сравнение локальной и глобальной сети:

5. Практическая часть (беседа «вопрос — ответ»)

Задание 1. Преподаватель: «Что такое компьютерная сеть и зачем она нужна?»

Пример ответа студента: «Компьютерная сеть — это совокупность устройств, соединённых каналами связи для обмена информацией и совместного использования ресурсов. Она нужна для передачи файлов, совместной работы, доступа к принтерам и Интернету, централизованного управления.»

Задание 2. Преподаватель: «Чем локальная сеть отличается от глобальной?»

Пример ответа: «Локальная сеть охватывает небольшое пространство — здание или кампус, принадлежит одной организации, имеет высокую скорость. Глобальная сеть объединяет устройства по всему миру, принадлежит множеству организаций, скорость зависит от канала. Пример локальной — сеть колледжа, глобальной — Интернет.»

Задание 3. Преподаватель показывает схему звезды: «Определите топологию и назовите её преимущества и недостатки.»

Пример ответа: «Это топология "звезда". Преимущества: выход из строя одного компьютера не нарушает работу сети, легко добавлять новые устройства. Недостатки: при выходе из строя коммутатора сеть перестаёт работать, большой расход кабеля.»

Задание 4. Преподаватель: «Для чего нужен маршрутизатор и чем он отличается от коммутатора?»

Пример ответа: «Маршрутизатор соединяет разные сети и выбирает оптимальный маршрут передачи данных, работает на сетевом уровне. Коммутатор соединяет устройства внутри одной сети и передаёт данные только конкретному адресату, работает на канальном уровне.»

Задание 5. Преподаватель: «Что такое IP-адрес и доменное имя? Приведите примеры.»

Пример ответа: «IP-адрес — уникальный числовой адрес устройства в сети, например 192.168.1.1. Доменное имя — символьный адрес, удобный для человека, например yandex.ru. DNS преобразует доменное имя в IP-адрес.»

Задание 6. Преподаватель: «Какое сетевое оборудование нужно, чтобы объединить 10 компьютеров в одном кабинете?»

Пример ответа: «Нужны сетевые карты в каждом компьютере, коммутатор на 10–16 портов, кабель "витая пара" с коннекторами RJ-45. Если нужен выход в Интернет — маршрутизатор.»

Задание 7. Преподаватель: «Какие сети называют одноранговыми, а какие — клиент-серверными?»

Пример ответа: «В одноранговой сети все компьютеры равноправны и могут использовать ресурсы друг друга. В клиент-серверной есть выделенный сервер, который предоставляет ресурсы клиентам и управляет сетью.»

Задание 8. Преподаватель (проблемный вопрос): «В офисе пропал Интернет, но локальная сеть работает. Какие причины возможны?»

Пример ответа: «Возможные причины: неисправен маршрутизатор, проблема у провайдера, сбиты настройки IP или DNS, повреждён кабель от провайдера. Локальная сеть работает, потому что коммутатор и кабели внутри офиса исправны.»

6. Закрепление и рефлексия

Вопросы для обобщения:

·                     Что нового узнали на занятии?

·                     Какие топологии сетей запомнили?

·                     Где в будущей профессии пригодятся знания о сетях?

Вывод: компьютерные сети — основа современной информационной инфраструктуры. Знание их типов, топологий и оборудования необходимо программисту и специалисту по информационным системам для разработки, сопровождения и администрирования программных решений.

7. Домашнее задание

1.                Выучить определения: компьютерная сеть, LAN, WAN, сервер, клиент, протокол, топология, IP-адрес, DNS.

2.                Составить таблицу сравнения локальной и глобальной сети (не менее 5 признаков).

3.                Нарисовать схему топологии «звезда» и подписать элементы.

4.                Подготовить краткое сообщение (5–7 предложений) об истории создания Интернета.

Литература:

1.                Цветкова М.С., Великович Л.С. Информатика и ИКТ: учебник для СПО.

2.                Михеева Е.В. Информационные технологии в профессиональной деятельности.

3.                Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы.