Методическая разработка урока по дисциплине информатика на тему «Топология локальных компьютерных сетей»

Методическая разработка урока
по дисциплине информатика
на тему «Топология локальных компьютерных сетей»
Тема урока: Топология локальных компьютерных сетей»
Тип урока: урок изучения нового материала
Объект изучения: локальная компьютерная сеть.
Предмет изучения: схемы организации локальной компьютерной сети.
Вид урока: комбинированный урок.
Методы, формы и приемы работы: словесный, наглядный, частичнопоисковый, объяснительно-демонстративный. Индивидуальная и групповая
форма познавательной деятельности студентов. Беседа, тестирование.
Цели урока:
Образовательные:
- познакомить с топологией локальных компьютерных сетей;
- сформировать представления об основных видах локальных сетей.
Развивающие:
- развивать логическое мышление, внимательность;
- развивать навыки самостоятельной работы;
- развивать смысловое восприятие текста;
Воспитательные:
- повышать мотивацию изучения дисциплины, формировать познавательный
интерес учащихся;
- воспитывать всесторонне развитую личность;
- воспитывать чувство ответственности за результат своего труда.
Обеспечение занятия:
 Наглядные пособия: слайды;
 Раздаточный материал: карточки с заданиями, распечатанные
экземпляры технологической карты урока (для каждого учащегося);
 Технические средства: ПК, проектор.
Требования к результатам усвоения учебного материала
Учащиеся должны:
Иметь представление:
- о топологии локальных компьютерных сетей;
Знать:
- определения следующих понятий: сеть, локальная сеть, топология;
- виды топологий сетей, их достоинства и недостатки;
Уметь:
1
- конструировать различные топологии сетей;
- составлять рекомендации по использованию топологии сетей.
Подготовка к уроку:
Учитель: продумать оформление кабинета, учебно-методическое
обеспечение.
Продолжительность занятия: 45 минут
План занятия
1. Организационный момент. Вступление.
2. Мотивация.
3. Входной контроль.
4. Изучение нового материала
1. Определение понятия «топологии».
2. Определение видов топологии компьютерной сети.
5. Закрепление изученного материала.
6. Подведение итогов.
7. Домашнее задание.
В качестве раздаточного материала каждый ученик получает экземпляр
технологической карты урока, в которой указаны учебные элементы (УЭ) с
целями, заданиями и рекомендациями по их выполнению.
Оформление доски.
Топология локальных компьютерных сетей
Торговая
«Кольцо»
«Шина»
«Звезда»
Рыболовная
Любовная
Достоинства
Недостатки
Достоинства
Недостатки
Достоинства
Недостатки
Паучья
…..
Основное содержание занятия.
1-2. Здравствуйте!
Прочитайте слова, записанные на доске, и попробуйте определить, о чем
идет речь.
(На доске написано: Торговая, рыболовная, любовная, паучья…)
Учащиеся высказывают свои предложения.
Правильно, речь идет о сети.
Учитель задает вопросы о локальной сети.
- Что такое компьютерная сеть? (группа соединенных компьютеров и
других устройств)
- Назовите два типа компьютерных сетей. (одноранговые и на основе
сервера).
- Назовите основные отличия локальной сети от других? (высокая
скорость передачи, низкий уровень ошибок, четко ограниченное количество
пользователей, эффективный обмен данными).
2
- Назовите некоторые недостатки сети. (материальные затраты на
прокладку сети, требует приема специалиста (администратора) и др.).
Мы с Вами сегодня поговорим не просто о локальной сети, а том, как
можно организовать локальную сеть. Запишите в тетрадях дату и тему урока.
(Работа с УЭ № 0.)
3. Входной контроль.
Прежде чем мы перейдем к изучению новой темы, давайте посмотрим, с
какими знаниями вы сегодня пришли на урок.
(Учащиеся выполняют тест и ответы проверяют по ключу).
Ключ у УЭ №1.
1- б, 2 – а, 3- а, 4 –а, 5 - г.
4-5. Изучение нового материала
Какое слово из названия темы урока вам непонятно?(Топология).
Попробуем дать определение этому понятию.
(Работа с УЭ №2).
После выполнения задания учащиеся читают получившиеся
определение, выбирается правильное:
Топология – это усредненная геометрическая схема соединения узлов
сети.
С понятием «топология» мы определились. Теперь давайте посмотрим,
какие виды топологии бывают.
(Работа с УЭ № 3).
Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные
сети. Различают три основных вида топологии:
1) Звезда;
2) Кольцо;
3) Шина.
ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ
Шинная топология – одна из наиболее простых. При построении сети по
шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на
концах которого устанавливаются терминаторы.
3
Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных
терминаторов, но сообщение принимает только тот узел, которому оно
адресовано. Данная топология применима в компьютерных сетях,
использующих коаксиальный кабель в качестве носителя и подключенных
к этому кабелю рабочих станций. В этом случае шиной будет являться
отрезок коаксиального кабеля, к которому подключены компьютеры.
Передаваемая информация может распространяться в обе стороны.
Дисциплина обслуживания параллельная, что обеспечивает высокое
быстродействие сети. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а
также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии
устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов, но выход из
строя шины нарушает работоспособность всей сети. Следует отметить, что
сети шинной топологии имеют малую протяженность и не позволяют
использовать различные типы кабеля в пределах одной сети. Это
наиболее простая и дешевая схема подключения, но она же и менее
надежная.
Достоинства
1) Отказ любой из рабочих станций не
влияет на работу всей сети.
2) Простота и гибкость соединений.
3) Недорогой кабель и разъемы.
4) Необходимо небольшое количество
кабеля.
5) Прокладка кабеля не вызывает особых
сложностей.
Недостатки
1) Разрыв кабеля, или другие неполадки
в
соединении
может
исключить
нормальную работу всей сети.
2) Ограниченная длина кабеля и
количество рабочих станций.
3)
Трудно
обнаружить
дефекты
соединений.
4) Невысокая производительность.
5) При большом объеме передаваемых
данных главный кабель может не
справляться с потоком информации
КОЛЬЦЕВАЯ ТОПОЛОГИЯ
Кольцевая
топология
предусматривает
соединение узлов сети замкнутой кривой – кабелем
передающей среды. Выход одного узла сети
соединяется со входом другого. Информация по
кольцу передается от узла к узлу. Каждый
промежуточный узел между передатчиком и
приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел
распознает и получает только адресованное ему сообщение.
Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающихся
сравнительно небольшое пространство. Отсутствие центрального узла
повышает надежность сети. Для соединения можно использовать любые
типы кабелей. Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой
4
сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов
нарушает целостность кольца и требует принятия специальных мер для
сохранения тракта передачи информации.
Достоинства:



простота установки
практически полное отсутствие дополнительного
оборудования;
возможность устойчивой работы без
существенного падения скорости передачи
данных при интенсивной загрузке сети.
Недостатки:



выход из строя одной рабочей станции, и другие
неполадки (обрыв кабеля), отражаются
на работоспособности всей сети;
сложность конфигурирования и настройки;
сложность поиска неисправностей.
Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях.
ЗВЕЗДООБРАЗНАЯ ТОПОЛОГИЯ
Звездообразная топология базируется на концепции центрального узла
(концентратора), к которому подключаются периферийные узлы. Каждый
периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным
узлом. Вся информация передается через центральный узел, который
ретранслируется, переключает и маршрутизирует информационные потоки в
сети.
Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов
сети друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые
адаптеры. В то же время работоспособность сети со звездообразной
топологией целиком зависит от центрального узла. Плюсом является то,
что центральный узел (концентратор) может блокировать передачу
данных, запрещенных администратором. Повреждение кабеля или
периферийного устройства не влияет на работоспособность всей сети.
Устанавливать сеть топологии «Звезда» легко и недорого. Число узлов,
которые можно подключить к концентратору, определяется возможным
5
количеством портов самого концентратора, однако имеются ограничения по
числу узлов (максимум 1024). Рабочая группа, созданная по данной схеме
может функционировать независимо или может быть связана с другими
рабочими группами.
Достоинства:





выход из строя одной рабочей станции
не отражается на работе всей сети в целом;
хорошая масштабируемость сети;
лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
высокая производительность сети;
гибкие возможности администрирования.
Недостатки:



выход из строя центрального концентратора
обернётся неработоспособностью сети в целом;
для прокладки сети зачастую требуется больше
кабеля, чем для большинства других топологий;
>конечное число рабочих станций, т.е. число
рабочих станций ограничено количеством
портов в центральном концентраторе.
Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста
в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем
выступает кабель витая пара.
КОМБИНИРОВАННЫЕ ТОПОЛОГИИ
В настоящее время часто используются топологии, которые
комбинируют компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца.
1. «Звезда-Шина» - несколько сетей с топологией звезда объединяются при
помощи магистральной линейной шины. В этом случае выход из строя одного
компьютера не оказывает никакого влияния на сеть – остальные компьютеры по
– прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора
повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и
концентраторов.
2. «Звезда- кольцо» или Древовидная структура.
Кажется несколько похожей на звезду-шину. И в той, и в другой топологии
компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует
кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде – шине
соединены магистральной линейной шиной, а в звезде – кольце на основе
главного концентратора они образуют звезду.
6
3.
«Каждый
с
каждым».
Топология
«ЯЧЕИСТАЯ»
Ячеистая топология (в англ. mesh) — соединяет каждую рабочую станцию
сети со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Топология
относится к полносвязным, в отличие от других — неполносвязных.
Достоинства:

надёжность, при обрыве кабеля у компьютера
в сети остаётся достаточно путей соединения.
Недостатки:

большая стоимость установки, сложность
настройки и эксплуатации.
В проводных сетях данная топология используется редко, поскольку изза преизбыточного расхода кабеля становится слишком дорогой. Однако,
в беспроводных технологиях сети на основе ячеистой технологии
встречаются всё чаще, поскольку затраты на сетевой носитель
не увеличиваются и на первый план выходит надёжность сети.
4. Пересекающиеся кольца
5. «Снежинка»
6. Первичное закрепление изученного материала
После заполнения таблицы студентам предлагается вразброс
достоинства и недостатки каждого вида топологии и им нужно сказать, что
это за топология. Ответы вывешиваются на доску после определения
топологии.
Примеры называемых характеристик:
 выход из строя одного узла нарушает работоспособность всей
сети.(кольцевая)
 Низкое быстродействие.(кольцевая)
 Высокое быстродействие.(шинная)
 Использование для соединения кабеля только одного
вида.(шинная)
 Легко наращивать и конфигурировать.(шинная)
 Выход
из
строя
центрального
кабеля
нарушает
работоспособность всей сети.(звезда)
 Наличие центрального узла.(звезда)
 При выходе из строя центрального узла работоспособность
сети нарушается. (звезда)
7
7. Закрепление изученного материала
Учащиеся делятся на три группы. Каждая группа получает задание на
карточке на определение топологии сети.
Работа с УЭ №4.
Задание для первой группы.
Определите тип сети для данной фирмы:
Фирма «Атлант».
Наличие компьютеров: 8, все одинаковой мощности.
Сеть в одном помещении.
Имеется в наличии коаксиальный кабель.
Быстро и дешево.
Возможность в дальнейшем сеть расширять.
(Ответ: шинная)
Задание для второй группы.
Определите тип сети для данной фирмы:
Фирма «Кардинал».
Наличие компьютеров: 10 одинаковой производительности и 1 более
мощный.
Сеть в одном помещении.
Деньги роли не играют.
Возможность полного контроля со стороны администрации фирмы.
Надежность сети.
(Ответ: звезда)
Задание для третьей группы.
Определите тип сети для данной фирмы:
Фирма «Жизнь».
Наличие компьютеров: 4, все одинаковой мощности.
Сеть в одном помещении, площадь помещения маленькая.
Имеется в наличие оптоволоконный кабель.
Быстродействие сети роли не играет.
(Ответ: кольцо)
8. Презентация результатов выполнения задания.
После того как задание выполнено, проводится его защита – один из
членов группы представляет работу.
9. Выходной контроль
Учащиеся выполняет тест и ответы проверяют по ключу.
Работа с УЭ №5
Ключ к УЭ №5. 1-б, 2-а, 3-в, 4-б, 5-а.
8
10. Рефлексия
Работа с УЭ № 6.
11. Домашнее задание
Составьте рекомендации для пользователей по выбору топологии локальной
сети (не менее трех пунктов).
12. Подведение итогов урока
Учащимся предлагается с помощью веревок сконструировать различные
топологии сети, показать и объяснить преимущества и недостатки каждой из
них.
Урок заканчивается словами персидского и таджикского поэта Фирдуоси:
Какую б науку твой ум ни постиг,
Покоя в ученье не знай ни на миг,
Но, ветви увидев, поймешь все равно,
Что знанью до корня дойти не дано.
9
Технологическая карта урока
Тема урока: Топология локальных компьютерных сетей
Фамилия, имя учащегося______________________________________
№
УЭ
0
1
Рекомендации по
выполнению
топологии Запишите тему урока в
тетрадь
Работайте
индивидуально.
Учебный материал с указанием заданий
Цель: сформировать представление о
локальных компьютерных сетей
Цель: входной контроль
Выполните тест:
1. Локальная сеть…
А) не предназначена для передачи больших файлов
Б) предназначена для объединения компьютеров,
установленных в одном помещении, в одном здании или
в нескольких близко расположенных зданиях
В) служит для объединения компьютеров в пределах
одного континента
Г) служит для объединения компьютеров только в
пределах одной комнаты
2. В каких сетях все компьютеры равноправны?
А) в одноранговых сетях
Б) в сетях с выделенным сервером
В) в электрических сетях
Г) в глобальных сетях
Выполните тест.
Проверьте ответы по
ключу.
За каждый правильный
ответ поставьте себе 1
балл.
Посчитайте
общее
количество баллов за
тест.
3. Как называется компьютер в локальной сети, на
котором хранится основная часть программного
обеспечения,
как
правило,
установлен
самый
производительный процессор, большая оперативная и
дисковая память?
А) сервер
Б) рабочая станция
В) концентратор
Г) персональный компьютер
2
4. Какое устройство изображено на рисунке?
А) сетевая плата
Б) модем
В) концентратор
Г) коннектор
5. Скорость передачи по какому кабелю будет
наибольшей?
А) по тонкому коаксиальному кабелю
Б) по толстому коаксиальному кабелю
В) по витой паре
Г) по оптоволоконному кабелю
Цель: дать определение топологии компьютерной сети.
Из предложенных слов составьте определение
понятия «топология»:
Соединений, схема, усредненная, узлов, геометрическая,
сети
Работайте в паре.
Определение запишите
в тетради:
Топология – это…
10
3
4
5
6
7
Цель: определение видов топологии компьютерной сети.
Внимательно слушайте материал и на его основе
заполните таблицу:
Вид
Рисунок
Достоинства Недостатки
топологии
Работайте
индивидуально.
Цель: закрепление первичных знаний о топологии
локальных компьютерных сетей.
Выполните задание, предложенное преподавателем:
Определите, какой вид топологии локальной сети
подойдет для фирмы.
Цель: определение уровня усвоения новой темы.
Выполните тест:
1. Какой вид топологии представлен на рисунке?
А) шинная
--------
Б) кольцевая
В) звездообразная
--------
2. В каком виде топологии в качестве соединения
используется коаксиальный кабель?
А) в шинной
Б) в кольцевой
В) в звездообразной
3. В каком виде топологии работоспособность зависит от
центрального узла?
А) в шинной
Б) в кольцевой
В) в звездообразной
4. В каком виде топологии выход одного из узлов сети
нарушает работоспособность всей сети?
А) в шинной
Б) в кольцевой
В) в звездообразной
5. Какой вид топологии представлен на рисунке?
А) шинная
Б) кольцевая
В) звездообразная
Цель: подведения итогов урока.
Ответьте на вопросы:
 Достигли ли вы цели урока?
 Что помогало и что мешало успешному освоению
материала?
 Что осталось непонятным?
Оцените свою работу на уроке:
«5» - 10 баллов;
«4» - 8-9 баллов;
«3» - 6-7 баллов.
«2» - менее 6 баллов.
Запишите домашнее задание:
Составьте рекомендации для пользователей по выбору
топологии локальной сети (не менее трех пунктов)
Работайте в группе.
Заполните таблицу в
рабочей тетради
Работайте
индивидуально.
За каждый правильный
ответ поставьте себе 1
балл.
Посчитайте
общее
количество баллов за
тест.
Работайте
индивидуально
Запишите
домашнее
задание в тетрадь.
11