Методика изучения темы «Коммуникационные технологии»

Компьютерные телекоммуникации - одна из наиболее дина­мично развивающихся областей информационных технологий. По сравнению с другими разделами информационных технологий ее технологическая составляющая значительно превосходит теоре­тическую. Поэтому эффективность изучения данной темы сильно зависит от возможности организовать практическую работу уча­щихся с компьютерными сетями.

В рамках данного раздела базового курса реализуется следующий перечень педагогических целей: дать представление о назначении и структуре локальных и глобальных сетей; познакомить учащихся с основными информационными услугами сетей, с возможностями Internet; обучить способам обмена файлами в компьютерной сети компьютерного класса; познакомить со способами поиска информации в Internet (при наличии технических возможностей).

Содержание данного подраздела базового курса делится на две части по принципу деления компьютерных сетей на два типа:

- локальные сети;

- глобальные сети.

Тема компьютерных сетей обширна по числу понятий и может излагаться с разной степенью подробности. Раскрытие этой темы в школьных учебниках, как правило, носит краткий характер.

Изложение материала по теме можно наглядно проиллюстрировать с использованием следующей логико-структурной модели:

 

Цели изучения темы в базовом курсе информатики:

Дать ученикам представление о назначении и структуре локальных и глобальных сетей. Познакомить учащихся с основными информационными услугами сетей, с возможностями Интернета. Обучить детей способам обмена файлами в локальной сети компьютерного класса. Познакомить со способами поиска информации в Интернете (при наличии технических возможностей).

Изучаемые вопросы:

♦ Локальная сеть (ЛС), организация и назначение.

♦ Локальные сети школьных кабинетов.

♦ Организация глобальных сетей (ГС).

♦ Информационные услуги ГС.

♦ Аппаратные средства сетей.

♦ Что такое Internet.

♦ Информационные услуги Internet и World Wide Web.

Если компьютеры в школьном кабинете информатики объединены в локальную сеть, то это обстоятельство существенно облегчает изучение данной темы. Именно школьный компьютерный класс должен стать отправной точкой в разговоре о передаче информации в компьютерных сетях. Определив компьютерную сеть как систему компьютеров, связанных каналами передачи информации, учитель демонстрирует такую систему на оборудовании компьютерного класса и сообщает, что такая сеть называется локальной.

Локальные компьютерные сети небольшие по масштабам и ра­ботают в пределах одного помещения, здания, предприятия.

Локальные сети, в зависимости от назначения и технических решений, могут иметь различные структуры объединения компь­ютеров. Их еще называют конфигурациями, архитектурой, топологией сети.

Бывают ситуации в ЛС, когда топология не имеет какой-либо регулярной структуры. Например, компьютеры могут соединять по принципу «каждый с каждым».

Использование локальных сетей отвечает двум основным требованиям:

1) обмену файлами между пользователями сети;

2) использованию общедоступных ресурсов: большого пространства дисковой памяти, принтеров, централизованной системы данных, программного обеспечения.

Кольцевая топология Радиальная топология (Звезда)

Шинная топология Древовидная топология

 

Пользователей общей локальной сети принято называть рабочей группой, а компьютеры, за которыми они работают, - рабочими станциями. Если все компьютеры в сети равноправны, т.е. сеть состоит только из рабочих станций пользователей, то ее называют одноранговой сетью. Одноранговые сети используются для осуществления первой из отмеченных целей: для обмена файлами. У каждого компьютера в такой сети есть свое имя. Члены рабочей группы могут обращаться по этим именам к дисковой памяти ПК своих коллег и копировать файлы на свой компьютер или копировать свои файлы на другие компьютеры.

Другой способ организации локальной сети - сеть с выделенным (главным) компьютером. Его называют файл-сервером. К файл-серверу имеет доступ учитель, а ученики работают за рабочими станциями. Все рабочие станции соединены с главной машиной (схема соединения «звезда»). Поэтому непосредственный обмен информацией происходит между сервером и каждой рабочей станцией.

Работой сети управляет сетевая операционная система. Операционная система поддерживает стандарты (протоколы) обмена информацией в сети, устанавливает очередность при обращении различных пользователей к одним и тем же ресурсам и пр. Основное назначение сетевой ОС - дать возможность пользователям работать в локальной сети, не мешая друг другу.

Учебный план не позволяет долго задерживаться на теме ло­кальных сетей. Учитель, прежде всего, должен дать представление ученикам об организации сети, работающей в компьютерном клас­се, а также общешкольной сети (если такая имеется). В качестве практической работы на данную тему следует организовать обмен посланиями между учениками в виде текстовых файлов, переда­ваемых через сеть.

Глобальные компьютерные сети объединяют между собой ЭВМ, расположенные на больших расстояниях (в масштабах региона, страны, мира). Если локальную сеть ученики могут увидеть своими глазами, то знакомство с глобальными сетями будет носить более описательный характер. Здесь, как и во многих других темах, приходит на помощь метод аналогий. Устройство глобальной сети можно сравнить с устройством системы телефонной связи - телефонной сети.

На примере электронной почты хорошо иллюстрируется суть технологии клиент-сервер, принятой в современных сетях. Эта технология основана на разделении функций программного обеспечения, обслуживающего каждую информационную услугу, между компьютером клиента и сервером. Соответствующее ПО называется клиент-программой и сервер-программой (часто говорят короче: клиент и сервер). Популярными клиент-программами электронной почты являются: MAIL для MS-DOS и Outlook Express для Windows.

Наряду с электронной почтой в глобальных сетях существуют и другие виды информационных услуг для пользователей.

Telnet. Эта услуга позволяет пользователю работать в режиме терминала удаленного компьютера, т. е. использовать установленные на нем программы так же, как программы на собственном компьютере.

FTP. Так называется сетевой протокол и программы, которые обслуживают работу с каталогами и файлами удаленной машины. Клиент FTP имеет возможность просматривать каталоги FTP-серверов, копировать интересующие его файлы.

Archie. Так называются специальные серверы, выполняющие роль поисковых программ в системе FTP-серверов. Они помогают быстро найти нужные вам файлы.

Gopher. Система поиска и извлечения информации из сети с развитыми средствами многоуровневых меню, справочных книг, индексных ссылок и пр.

WAIS. Сетевая информационно-поисковая система, основан­ная на распределенных базах данных и библиотеках.

Usenet. Система телеконференций. Другое название — группы новостей. Обслуживает подписчиков определенных тематических конференций, рассылая им материалы по электронной почте.

Сервер имеет собственный уникальный адрес в сети и выпол­няет роль узловой машины, обслуживающей абонентов. В качестве сервера используются разные типы машин: от мощных ПК до мини-ЭВМ и даже мэйнфреймов (больших ЭВМ). Основные требования - высокоскоростной процессор и большой объем дисковой памяти (десятки и сотни Гбайт). На хост-компьютерах в сети Internet используется операционная система Unix. Все сервер-программы, обслуживающие приложения, работают под управлением Unix.

Линии связи. Основные типы линий связи между компьютерами сети: телефонные линии, электрические кабели, оптоволоконный кабель и радиосвязь. Главными параметрами линий связи являются пропускная способность (максимальная скорость передачи информации), помехоустойчивость, стоимость. По параметру стоимости самыми дорогими являются оптоволоконные линии, самыми дешевыми - телефонные.

Обычно абоненты (клиенты) подключаются к узлу своего провайдера через телефонную линию. Все чаще для этих целей начинает применяться радиосвязь.

Для передачи информации по каналам связи необходимо преобразовывать ее из той формы, в которой она существует в компьютере, в сигналы, передаваемые по линиям связи. Такие преобразования осуществляют специальные устройства, которые называются сетевыми адаптерами. Существуют адаптеры для кабельной, для оптоволоконной связи. Адаптер вставляется в свободное гнездо материнской платы и соединяется кабелем с адаптером другого компьютера. Так обычно делается в локальных сетях.

В глобальных сетях, связанных по телефонным линиям, в качестве устройства сопряжения используются модемы. Назначение модема состоит в преобразовании информации из двоичного компьютерного кода в телефонный сигнал и обратно. Помимо этого, модем выполняет еще ряд функций. Например, модем клиента сети должен дозваниваться до узла, к которому он подключается.

Интернет - это суперсеть, охватывающая весь мир, представляющая из себя совокупность многих (более 2000) сетей, поддерживающих единый протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

Протокол - это стандарт на представление, преобразование и ссылку информации в компьютерной сети. Образно можно сказать так: протокол - это определенный сетевой язык. Протокол поддерживается как программными, так и аппаратными средствами сети. Сводится он к стандартизации следующих процедур:

• разбиение передаваемых данных на пакеты (части);

• адресация пакетов и передача их по определенным маршрутам в пункт назначения;

• сборка пакетов в форму исходных данных.

При этом происходит контроль правильности приема-передачи пакета, правильности сборки всех переданных пакетов в нужном месте.

На базе протокола TCP/IP реализованы другие прикладные протоколы Интернет, составляющие основу сервиса в сети.

Основой Интернет является система так называемых IP-адресов. Каждый хост-компьютер, включенный в Интернет, получает уникальный в рамках всей сети адрес. IP-адрес - это последовательность из четырех целых десятичных чисел, разделенных точками. Например: 195.205.31.47. Поскольку Интернет - это сеть сетей, то первое число определяет сеть, к которой принадлежит компьютер, следующие числа уточняют координаты компьютера в этой сети.

С точки зрения пользователя, Интернет - это определенное множество информационных услуг, которые он может получать от сети. В число услуг входят: электронная почта, телеконференции (списки рассылки), архивы файлов, справочники и базы данных, Всемирная паутина - WWW. Интернет - это неограниченные информационные ресурсы. Влияние, которое окажет Интернет на развитие человеческого общества, еще до конца не осознано.