Каталог статей

9  клас  № 18  ( тема 5 )

ТЕМА УРОКУ:  Апаратне і програмне забезпечення комп’ютерних мереж.

МЕТА УРОКУ:

Навчальна. Ознайомити з поняттям комп’ютерної мережі. Розповісти про класифікацію комп’ютерних мереж. Ознайомити з принципами організації локальних та глобальних мереж. Розглянути різноманітні топології комп’ютерних мереж. Сформувати поняття мережного протоколу. Надати загальні відомості про апаратне та програмне забезпечення мереж. Розповісти про доступ до мережі.

Розвиваюча. Розвивати інформатичну компетентність учнів, пам’ять.

Виховна. Виховувати ціннісне ставлення до праці, самостійність та відповідальність.

ОБЛАДНАННЯ: Комп’ютери класу, обладнання для проведення презентації (проектор, дошка)

НАГЛЯДНІСТЬ:  Презентації вчителя. "Інформаційно-комунікаційні технології" та "Побудова та організація комп'ютерних мереж"

ХІД УРОКУ.

І. Вступна частина.

1. Оголошення теми та мети уроку, його ролі в даній темі та курсі інформатики в цілому.

2. Постановка перед дітьми цілі та розкриття методів її досягнення на уроці

ІІ. Актуалізація теми уроку.

Як ви знаєте, комп’ютерна мережа – це система зв’язку між двома та більшою кількістю комп’ютерів. Неважко здогадатися, що для її побудови передусім слід з’єднати ці комп’ютери. Але чи достатньо цього? Можливо, для створення мережі потрібне ще якесь додаткове обладнання та програмне забезпечення? Як організовано мережні ресурси (сервери, ПК, принтери тощо) та як користувачі отримають доступ до них і до мережі? Відповіді на ці питання ми будемо шукати на цьому уроці.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

1.  Апаратне забезпечення мереж.
2.  Програмне забезпечення мереж.
3.  Доступ до мережі.

Спочатку з'ясуємо, як комп'ютери фізично з'єднують у мережу, яке додаткове обладнання для цього застосовується і які функції воно виконує.

Середовища передавання

Передавати інформацію можна за допомогою фізичних сигналів різної природи. Це можуть бути електричні сигнали, електромагнітне випромінювання, оптичні сигнали. Залежно від виду сигналу використовують різні середовища передавання — проводові чи безпроводові.

Середовище передавання — це фізичне середовище, у якому можливе передавання інформаційних сигналів у вигляді електричних, світлових та інших імпульсів.

У проводових середовищах комп'ютери та інші пристрої мережі з'єднано кабелями.

·         вита пара, яка забезпечує швидкість передавання даних 0,25-1 Мбіт/с та є найдешевшим типом кабелю. Це два ізольовані проводи, звиті між собою. Скручування проводів зменшує вплив зовнішніх електромагнітних полів на сигнали, що передаються;

·         коаксіальний кабель, що відрізняється більшою механічною міцністю, завадостійкістю та забезпечує швидкість передавання інформації10-50 Мбіт/с;

·         оптоволоконий кабель, що є ідеальним середовищем передавання, оскільки на нього невпливають електромагнітні поля, здатним забезпечити швидкість передавання даних понад 60 Мбіт/с. Він складається із напівпрозорих скляних чи пластикових волокон, кожне з яких тонше за людську волосину. Цифрові дані передаються цим кабелем у вигляді світлових імпульсів, які генеруються лазером. Швидкість передавання при цьому сягає мегабітів за секунду, а кількість волокон у кабелі може становити декілька сотень. Оптоволоконні кабелі використовують для передавання великих обсягів даних на значні відстані. Наприклад якщо для передавання однієї сторінки відомої енциклопедії «Британіка» традиційним міжконтинентальним кабелем потрібно кілька секунд, то в разі використання оптоволоконного кабелю за долі секунди можна передати всі 15 томів цієї енциклопедії.

У безпроводових середовищах кабелі не використовують, а дані передають через ефір, зазвичай у вигляді радіосигналів. Одна з основних характеристик середовища передавання — швидкість передавання даних, яку вимірюють у бітах за секунду (біт/с), кілобітах за секунду (кбіт/с), мегабітах за секунду (Мбіт/с) та гігабітах за секунду (Гбіт/с).

Швидкість передавання даних в комп'ютерних мережах визначається як кількість двійкових розрядів, що передаються через певне середовище за одиницю часу.

Мережні інтерфейси

Для того щоб комп'ютер або інший пристрій можна було підключити до локальної мережі, необхідно, щоб його було оснащено мережним інтерфейсом (мережною картою), до якого підключатиметься мережний кабель або який забезпечить зв'язок через радіоканал. Звичайно, тип мережного інтерфейсу має відповідати типу середовища передавання. Мережні інтерфейси виготовляють у вигляді плат

Мережний інтерфейс — це обладнання, призначене для підключення комп'ютера або іншого пристрою до локальної мережі.

Модеми

Для підключення окремих комп'ютерів і локальних мереж до всесвітньої глобальної мережі Інтернет можна застосовувати телефонний зв'язок, кабельні телевізійні мережі, а також супутниковий та мобільний зв'язок. Параметри сигналів, які передаються цими каналами зв'язку, та сигналів, що застосовуються в локальних мережах і в самому комп'ютері, відрізняються. Тому для підключення до глобальної мережі потрібен спеціальний пристрій — модем.

Модем — це пристрій, що застосовується для підключення комп'ютерів до глобальних мереж.

Залежно від того, для якого каналу зв'язку призначено модем, розрізняють модеми для телефонних ліній, телевізійних кабельних ліній, супутникові модеми, модеми для мобільного зв'язку. Модеми виготовляють у вигляді окремих пристроїв та у вигляді плат, які вставляються у слоти на материнській платі.

Концентратори, комутатори та точки безпроводового доступу

Згадаймо матеріал з попереднього уроку, а саме топологію «зірка». Для її реалізації потрібен пристрій, до якого підключатимуться всі комп'ютери мережі та який забезпечуватиме обмін даними між ними.

Функцію таких «центральних» пристроїв можуть виконувати концентратори та комутатори.

Концентратор — не дуже «розумний» пристрій, він передає одержані дані всім підключеним до нього пристроям.

Звичайно, це не досить ефективно, і тому тепер концентратори майже не використовують. Комутатор здатен визначити, кому саме адресовано отримані дані, а тому надсилає їх не всім пристроям, а лише одержувачу. Для створення безпроводових мереж (зокрема, мереж Wi-Fi) використовують точки безпроводового доступу, які функціонують так само, як концентратори.

Мости та маршрутизатори

Для з'єднання двох мереж або окремих сегментів однієї мережі використовують спеціальні пристрої, які називають шлюзами. Найпоширеніші представники пристроїв цього типу — мости та маршрутизатори. На підставі інформації про топологію мережі та заданих правил обробки пакетів вони самостійно приймають рішення щодо передавання пакетів з однієї мережі до іншої. Зазначені мережні пристрої створюються як окреме устаткування або комбіновані пристрої багатоцільового призначення.

Програмне забезпечення мереж

Мережа без відповідних програмних засобів так само недієздатна, як комп'ютер без програмного забезпечення. Щоб упевнитися в цьому, розглянемо підключений до мережі комп'ютер.

Припустимо, що кілька користувачів з інших комп'ютерів намагатимуться записати файли на його диск або друкувати на підключеному до нього принтері. У результаті виникне черга із запитів користувачів. Щоб вони могли виконати свої завдання, операційна система комп'ютера має «вміти» керувати цією чергою. А коли, навпаки, користувач комп'ютера звернеться до мережного ресурсу (наприклад, бажаючи відкрити файл на іншому комп'ютері), то операційна система має визначити, що мова йде про «чужий» ресурс і спрямувати запит до мережі.

Таким чином, для роботи комп'ютера в мережі необхідно, щоб його операційна система мала у своєму складі засоби, що забезпечують можливість надавати його ресурси у спільне користування та надсилати запити на використання віддалених ресурсів.

Загалом операційні системи поділяють на локальні та мережні (до локальних належать системи, призначені лише для керування окремими комп'ютерами). На ранніх стадіях розвитку комп'ютерних технологій локальних операційних систем було досить багато (MS-DOS, перші версії Windows). Сьогодні ж майже всі операційні системи підтримують роботу у мережі.  

Досі йшлося про мережні функції «нижнього рівня» — керування чергою доступу до локальних ресурсів, спрямування запитів у мережу тощо. Тепер «піднімемося вгору» та розглянемо мережу з позиції користувачів.

Будь-яка мережа має певний набір ресурсів і надає користувачам певні послуги: можливість обмінюватися файлами та електронними повідомленнями, працювати в Інтернеті, користуватися спеціалізованими прикладними програмами (наприклад, програмами для обробки замовлень у торгівлі, бухгалтерськими програмами, програмами для замовлення квитків).

Отже, можна говорити, що в мережі е певний набір мережних служб, які вона підтримує та надає в користування.

Програмне забезпечення однорангових мереж

В однорангових мережах, як ви вже знаєте, усі комп'ютери рівноправні і кожен користувач самостійно визначає, до яких ресурсів його комп'ютера матимуть доступ інші користувачі. Інакше кажучи, у комп'ютерів немає чіткої спеціалізації щодо підтримки тої чи іншої мережної служби.

В однорангових мережах у комп'ютерів немає чіткої спеціалізації щодо підтримки певної мережної служби.

Для створення однорангових мереж не потрібне спеціальне мережне програмне забезпечення, оскільки для їх роботи достатньо набору мережних функцій, який мають усі сучасні операційні системи, призначені для встановлення на персональних комп'ютерах.

Програмне забезпечення клієнт-серверних мереж

У клієнт-серверних мережах одні, потужніші комп'ютери відіграють роль серверів та забезпечують надання певних послуг (служб), а інші, робочі станції, є клієнтами, тобто споживачами цих послуг.

На серверах установлюють серверні операційні системи, які, на відміну від операційних систем для ПК, здатні обробляти запити більшої кількості користувачів і містять спеціальні програмні засоби, необхідні для функціонування клієнт-серверних мереж. Окрім того, на серверах уста¬новлюють спеціалізоване прикладне програмне забезпечення, потрібне для підтримки роботи певної служби або кількох служб.

У кліент-серверних мережах підтримку мережних служб здійснюють сервери. Для цього на них установлюють серверні операційні системи та спеціалізоване прикладне програмне забезпечення.

Сервери поділяють:

1.   Файловий сервер. Призначений насамперед для зберігання даних. Зазвичай на ньому розташовують особисті папки користувачів, доступ до яких мають лише вони (чи інші користувачі, яким надано на це право), а також папки для спільного доступу.
2. Поштовий сервер. Здійснює підтримку електронної пошти (приймання, передавання, зберігання електронних листів).
3. Сервер баз даних. Містить базу даних та забезпечує швидку обробку запитів користувачів до неї.
4. Сервер друку. Забезпечує доступ до мережних принтерів та керує ними.

На клієнтах (робочих станціях) установлюють настільні операційні системи та прикладне програмне забезпечення, необхідне користувачеві для виконання завдань і доступу до серверних служб.

Доступ до мережі

Після того як ви натиснете кнопку увімкнення комп'ютера, він, перевіривши свої апаратні засоби, завантажить операційну систему. Здавалося б, можна працювати — викликати потрібні прикладні програми та виконувати в них певні дії (вводити й редагувати текст, виконувати розрахунки, створювати презентації, обробляти фотографії тощо). Але в більшості випадків ви не зможете розпочати роботу, доки не введете ім'я та пароль користувача. Чому це так?

Уявімо, що цього етапу немає. Тоді можлива така ситуація: ви настроїли робоче середовище згідно зі своїми потребами й уподобаннями, а користувач, який працював після вас, змінив його. У такому разі вам доведеться все встановлювати спочатку, і ви робитимете це дуже часто. Заборонити деяким користувачам доступ до певних папок також буде неможливо, бо як вказати комп'ютеру, які саме це мають бути користувачі?

Як захистити загальнодоступний комп'ютер від того, щоб будь-хто міг виконувати на ньому будь-які операції (наприклад, видалення файлів)? Навіть із цих простих прикладів зрозуміло, що використання об'єкта «користувач» дає змогу уникнути багатьох проблем і значно покращує зручність роботи.  

Якими ж мають бути властивості такого об'єкта? Звичайно, йому слід дати унікальне в межах системи ім'я; украй бажаний також пароль, який гарантуватиме, що користувачем є саме та особа, яка себе за нього видає. До того ж цей об'єкт має зберігати настройки робочого середовища користувача (зокрема, тло робочого стола та стиль інтерфейсу). У системі Windows такий об'єкт називають обліковим записом користувача.

Обліковий запис користувача — це об'єкт, що містить відомості, необхідні для ідентифікації користувача під час його входу до системи.

Щоб зареєструватися у системі, зазвичай користувач вводить ім'я та пароль. У системі Windows може бути багато облікових записів із різними можливостями (правами). Найбільші права має адміністратор, який може створювати й видаляти облікові записи користувачів.

Коли мова йде про непідключений до локальної мережі комп'ютер, то все більш-менш зрозуміло — на ньому можна створити облікові записи для кожного користувача, й інформація цих записів зберігатиметься на цьому ж комп'ютері.

Якщо ж комп'ютер підключено до мережі, то залежно від її архітектури виникають додаткові можливості для організації облікових записів користувачів.

В одноранговій мережі облікові записи зберігаються на кожному комп'ютері. Маючи на віддаленому комп'ютері обліковий запис із такими самими іменем та паролем, як і на локальному, можна звертатися до ресурсу цього комп'ютера, наданого в спільне користування, не зазначаючи ім'я та пароль. В іншому разі доведеться вводити ім'я та пароль облікового запису, якому надано право мережного доступу до ресурсу. Такий обліковий запис створюється та зберігається на комп'ютері, що надає ресурс у спільне мережне користування.

В одноранговій мережі облікові записи зберігаються на кожному комп'ютері.

Для підтримки середовища однорангових мереж та керування ним в операційних системах Windows застосовують робочі групи.  

Робоча група — це логічна група комп'ютерів однорангової мережі.

Комп'ютери робочої групи спільно використовують загальнодоступні ресурси (файли та принтери). Адміністратор комп'ютера визначає, які його ресурси будуть спільними, які користувачі мережі матимуть доступ до цих ресурсів і з якими правами.

У клієнт-серверних мережах облікові записи користувачів, а також інформація про інші об'єкти мережі можуть зберігатися централізовано. Це дає змогу централізовано керувати користувачами, а тим — працювати на різних комп'ютерах під одним обліковим записом. Водночас користувачі можуть мати окремі облікові записи на локальних комп'ютерах.

У клієнт-серверній мережі облікові записи користувачів, а також інформація про інші об'єкти мережі можуть зберігатися централізовано.

Отже, зареєструвавшись у клієнт-серверній мережі, ви фактично увійдете в мережу й отримаєте права доступу до мережних ресурсів, надані вашому обліковому запису (тобто вам) адміністратором.

Щоб спростити адміністрування клієнт-серверної мережі, комп'ютери мережі та спільні ресурси можна об'єднувати в групи, які називають доменами.

Домен — це логічне об'єднання комп'ютерів і ресурсів клієнт-серверної мережі під одним іменем.

Для домену створюється спільна база даних. У середовищі Windows вона називається каталогом і є частиною служби каталогів Active Directory. У каталозі можуть зберігатися облікові записи користувачів, а також інформація про об'єкти мережі (комп'ютери, принтери). Домен може об'єднувати комп'ютери, розміщені не лише в локальній мережі, а й навіть у різних містах та країнах. Спосіб з'єднання комп'ютерів такого домену може бути довільним (за допомогою телефонних ліній, оптоволоконних каналів, супутникового зв'язку тощо).

ІV. Підведення підсумків уроку

Підводяться підсумки та робиться аналіз вивченого матеріалу

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ.

Вивчити § 5.1, опрацювати конспект.