ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Институт развития образования»

 

 

 

 

 

 

Кафедра педагогики и развития образования

 

 

 

 

 

 

ВЫПУСКНАЯ ИТОГОВАЯ РАБОТА

Использование программы Cisco Packet Tracer для обучения школьников IT технологиям на уроках информатики

 

 

 

Выполнена слушателями дополнительной

Профессиональной программы

«Информатика и информационные технологии в образовании»

Казакова Ивана Анатольевича

и

Рыжковой Анны Викторовны

 

Научный руководитель:

к.т.н.  

Киселев Александр Александрович

 

Дата рецензирования:________________

Дата защиты:_______________________

Оценка:____________________________

 

 

 

 

 

 

 

Астрахань - 2016 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1 Значимость предмета Информатика и ИКТ в ФГОС6

         1.1 Структура и планируемые результаты в рамках ФГОС. 6

         1.2 Важность коммуникационных технологий в современном обществе 11

         1.3 Место отведенное коммуникационным технологиям в предмете Информатика и ИКТ14

Глава 2 Внедрение программы Cisco Packet Traсer в процесс изучения коммуникационных технологий..17

         2.1  Преимущества и возможности программы Cisco Packet Traсer17

         2.2  Интерфейс и принцип работы Cisco Packet Traсer 21

         2.2.1 Главное окно программы Cisco Packet Traсer..................................22

         2.2.2 Оборудование и линии связи в программе Cisco Packet Traсer.....23

         2.2.3 Физическая комплектация оборудования........................................26

         2.2.4 Командный режим операционной системы IOS.............................31

         2.2.5 Настройка маршрутизатора через консольное соединение...........43

         2.2.6 Диагностика работы смоделированных сетей  45

Заключение48

Литература49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

         Актуальность темы: Современное общество неразрывно связано с процессом информатизации. Сама жизнь заставляет нас активно использовать информационные технологии в учебно-воспитательном процессе. При этом одно из приоритетных направлений процесса информатизации современного общества – внедрение средств новых информационных технологий в систему образования. Отличительной особенностью современной системы образования является резкое возрастание прямых и обратных потоков информации по всем направлениям. Хранение, обработка, получение, передача, анализ информации, уменьшение бумажного потока посредством компьютерных сетей ускоряет процесс обучения и его эффективность. Сегодня трудно представить работу учителя  без использования информационных технологий, позволяющих с помощью компьютера, различных информационных программ строить уроки, проводить внеклассные и внеурочные мероприятия. Ранее информацию по любой теме учащийся мог получить по разным источникам: учебник, справочная литература, лекция учителя, конспект урока. Сейчас школьники зачастую больше времени проводят в поиске нужной информации в глобальной сети, в сетевых сообществах, а не в традиционных учебниках.     Мозг ребёнка, настроенный на получение знаний в форме развлекательных программ по телевидению, гораздо легче воспринимает предложенную учителем информацию с помощью ИКТ. Следовательно, учителю необходимо владеть не только современными методиками, но и новыми образовательными технологиями, чтобы общаться на одном языке с ребёнком и непрерывно развивающимися ИКТ[1].
         В настоящее время существуют два направления компьютеризации обучения. Первое направление предполагает усвоение знаний, умений и навыков, которые позволяют успешно использовать компьютер при решении разнообразных задач. Второе направление рассматривает компьютерные технологии как мощное средство обучения, которое способно значительно повысить его эффективность.

         Основная задача педагога, в процессе информатизации образования, сводится к поддержанию и направлению процесса развития личности учащихся, их творческого поиска, организации совместной работы. В этих условиях неизбежен пересмотр сложившихся сегодня организационных форм учебной работы: увеличение самостоятельности, индивидуальной и групповой работы, отход от традиционного обучения, рост объёма практических, лабораторных работ поискового и исследовательского характера.[2]
         Однако, как показал анализ литературы и педагогической практики,  в настоящее время возникла проблема: современные дети мотивированны на использовании ИКТ, но педагоги воспринимают проблему узко. В большинстве случаев использование ИКТ ограничивается только демонстрация Презентации, в лучшем случае. Практически нет связи с другими предметами, не используются более глубокие и обширные возможности ИКТ.

          Цель данной  работы стала: повысить эффективность изучения сетевых технологий на уроках информатики с помощью программы Cisco Packet Traсer .

Основными задачами стали:

·        Анализ содержания, структуры и планируемых результатов в рамках ФГОС. Установление значимости предмета Информатика и ИКТ.

·        Определение количества учебных часов отведенных на изучение коммуникационных технологий в курсе предмета.

·        Изучение программы Cisco Packet Traсer .

·        Выделение преимуществ и возможностей программы для работы по предмету Информатика и ИКТ.

·        Внедрение в курс предмета Информатика и ИКТ программы Cisco Packet Traсer и разработанных с ее помощью задач для повышения получаемых знаний и формирования ИКТ - компетенций.

Объект – Внедрение программы Cisco Packet Traсer в курс предмета Информатика и ИКТ.

Предмет – Возможности программы Cisco Packet Traсer нацеленные на повышения уровня знаний, формирования универсальных учебных действий и формирования ИКТ - компетенций (на примере решения задач по сетевому моделированию).

Методологическая основа:

- теоретические,  изучение психолого-педагогической и методической литературы по проблеме;

- эмпирические, анализ продуктов деятельности детей, анализ документации и др.

- математические , ранжирование, статистическая обработка данных и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1 Значимость предмета Информатика и ИКТ в ФГОС

 1.1 Содержание, структура и планируемые результаты в рамках ФГОС

            Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) представляют собой совокупность требований, обязательных при реализации основных образовательных программ начального общего, основного общего, среднего (полного) общего, начального профессионального, среднего профессионального и высшего профессионального образования образовательными учреждениями, имеющими государственную аккредитацию.[3]

       Федеральные государственные образовательные стандарты обеспечивают:

1.     единство образовательного пространства Российской Федерации;

2.     преемственность основных образовательных программ начального общего, основного общего, среднего (полного) общего, начального профессионального, среднего профессионального и высшего профессионального образования.

         Федеральным законом от 1 декабря 2007 года N 309-ФЗ была утверждена новая структура государственного образовательного стандарта. Теперь каждый стандарт включает 3 вида требований:

1.     требования к структуре основных образовательных программ, в том числе требования к соотношению частей основной образовательной программы и их объёму, а также к соотношению обязательной части основной образовательной программы и части, формируемой участниками образовательного процесса;

2.     требования к условиям реализации основных образовательных программ, в том числе кадровым, финансовым, материально-техническим и иным условиям;

3.     требования к результатам освоения основных образовательных программ.

        Социализация ребенка в настоящее время признается в качестве одной из главных задач российского образования. А это означает, что важно вовремя сориентировать ребенка в современной социокультурной среде, духовном и культурном наследии. Такая возможность общеобразовательным учреждениям предоставляется Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС) нового поколения.[4]

Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (ФГОС), государственная программа Российской Федерации "Развитие образования" на 2013 - 2020 годы и другие нормативные  документы предъявляют высокие требования к образовательным результатам, и в частности к результатам  освоения основной образовательной программы. Прежде всего, изменения вносятся в название самого предмета. Предмету «Информатика и ИКТ» вновь возвращено название «Информатика».  ИКТ-компетентность в соответствии с ФГОС ООО отнесена к метапредметным умениям. Это означает, что значимость ИКТ - компетентности рассматривается в ряду таких умений как чтение и письмо. ИКТ - компетентность формируется на всех предметах школьного курса, а не только в разделе курса «Информатика и ИКТ».

В современных условиях возрастает роль фундаментального образования, обеспечивающего профессиональную мобильность человека, готовность человека к освоению новых технологий, в том числе информационных. Тенденции развития общественного устройства обусловили появление новых образовательных стандартов (ФГОС), которые определили необходимость разработки новых подходов в обучении информатике.

В  требованиях, вступающего в действие ФГОС указывается, что материально-техническое оснащение образовательного процесса должно обеспечивать возможность:

●                  реализации индивидуальных образовательных планов обучающихся, осуществления их самостоятельной образовательной деятельности;

●                  включения обучающихся в проектную и учебно-исследовательскую деятельность, проведения наблюдений и экспериментов, в том числе с использованием: учебного лабораторного оборудования; цифрового (электронного) и традиционного измерения, включая определение местонахождения; виртуальных лабораторий, вещественных и виртуально-наглядных моделей;

●                  проектирования и конструирования, в том числе моделей с цифровым управлением и обратной связью, с использованием конструкторов; управления объектами; программирования;

●                  исполнения, сочинения и аранжировки музыкальных произведений, в том числе и  с применением цифровых технологий.

Впервые  с введением ФГОС определены требования к условиям реализации стандарта, среди них – наличие специализированного кабинета информатики, который становится центром информационной культуры и информационных сервисов школы  и центром формирования ИКТ - компетентности участников образовательного процесса.

В формировании личности гражданина информационного общества значимыми положениями являются: знания и умения применять методы анализа и оценки информации, обеспечивающие принятие эффективных решений. Значимым видом учебной деятельности является овладение умениями применять, анализировать, преобразовывать, исследовать и проектировать информационные модели реальных объектов и процессов, используя при этом информационные и коммуникационные технологии (ИКТ). Овладение моделированием как методом познания объектов, явлений и процессов окружающего мира, в том числе при изучении других школьных дисциплин. В новом стандарте усиливается направленность, не только в курсе информатики, но в  курсе математики на формирование и развитие  алгоритмического мышления, навыков алгоритмизации и программирования.

Эти изменения позволят в  полной мере реализовать потенциал курса информатики, как фундаментальной науки, включающей теорию формальных языков и автоматов, теории вычислимости и сложности, теорию графов, криптологию, логику (включая логику высказываний и логику предикатов) и формальную семантику.[5] 

Предмет «Информатика» на базовом уровне в ФГОС среднего (полного) общего образования призван сформировать:

-​ представление о роли информации и информационных процессов в социальных, биологических и технических системах;

-​ владение алгоритмическим мышлением, понимание необходимости формального описания алгоритмов;

-​ владение умением понимать программы, написанные на выбранном для изучения универсальном алгоритмическом языке высокого уровня; знание основных конструкций программирования (ветвление, цикл, подпрограмма); умение анализировать алгоритмы с использованием таблиц;

-​ владение стандартными приемами написания на алгоритмическом языке программы для решения стандартной задачи с использованием основных конструкций программирования; отладки таких программ; использование готовых прикладных компьютерных программ по выбранной специализации;

-​ представление о компьютерных математических моделях и необходимости анализа соответствия модели и моделируемого объекта (процесса), о способах хранения и простейшей обработке данных; понятие о базах данных и средствах доступа к ним; умение просматривать, создавать, редактировать, сохранять записи в базах данных, получать необходимую информацию по запросу пользователя;

-​ владение компьютерными средствами представления и анализа данных (электронные таблицы, средства построения графиков и диаграмм, гипертекст, мультимедиа);

-​ навыки и умения по соблюдению требований техники безопасности, гигиены, эргономики и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации; понимание основ правовых аспектов использования компьютерных программ и работы в сети Интернет.

Требования к предметным результатам освоения курса информатики на профильном уровне должны включать требования к результатам освоения курса на базовом уровне и дополнительно отражать:

-​ владение системой базовых знаний, показывающих вклад информатики в формирование современной научной картины мира;

-​ овладение понятием сложности алгоритма; знание избранных алгоритмов обработки числовой и текстовой информации, алгоритмов поиска и сортировки;

-​ владение универсальным языком программирования высокого уровня (по выбору), представлениями о базовых типах данных (целые, вещественные, символьные, строковые, логические) и структурах данных; умение использовать основные управляющие конструкции;

-​ владение навыками и опытом разработки программ в выбранной среде программирования, включая тестирование и отладку программ; владение элементарными навыками формализации прикладной задачи и документирования программ;

-​ сформированность представлений о важнейших видах дискретных объектов (графы, деревья, списки и т.п.), знание их простейших свойств и алгоритмов анализа этих объектов; представление о кодировании и декодировании данных, о причинах искажения данных при передаче; систематизацию знаний, относящихся к математическим объектам информатики; умение строить математические объекты информатики, в том числе логические формулы;

-​ сформированность представлений о тенденциях развития компьютерных технологий, об операционной системе и основных функциях операционных систем, об общих принципах разработки и функционирования интернет - приложений;

-​ сформированность представлений о компьютерных сетях и их роли в современном мире; знание базовых принципов организации и функционирования компьютерных сетей, норм информационной этики и права, принципов обеспечения информационной безопасности, способов и средств обеспечения надежного функционирования средств ИКТ;

-​ владение основными сведениями о базах данных, их структуре, средствах создания и работу с ними;

-​ владение опытом построения и использования моделей, проведения экспериментов и статистической обработки данных с помощью компьютера, интерпретации результатов, получаемых в ходе моделирования реальных процессов; умение оценивать числовые параметры моделируемых объектов и процессов, пользоваться базами данных и справочными системами.

1.2 Важность коммуникационных технологий в современном обществе.

         "Если бы компьютер не был изобретен как универсальное техническое устройство, его следовало бы изобрести специально для целей образования".[6]

         Компьютерные сети передачи данных представляют собой результат эволюции компьютерных технологий и в настоящее время образуют основное средство коммуникации. Создание компьютерных сетей вызвано потребностью совместного использования информации на удаленных друг от друга компьютерах.

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или глобальных сетей, могут включать в себя: серверы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, компьютеры, средства связи между устройствами. Таким образом, компьютерная сеть представляет собой комплекс распределенной компьютерной техники, соединенной между собой системой передачи данных, содержащей коммуникационное оборудование и каналы связи.

В процессе обучения технологиям компьютерных сетей вызывает затруднения практическая часть исследования телекоммуникационных систем: построение топологии сети, настройка интерфейсов, взаимодействие сетевых протоколов. Причинами этому являются высокая стоимость оборудования, организация рабочих мест для учащихся, размещение сетевых устройств.

В связи с этим появилось программное обеспечение, позволяющее проводить моделирование телекоммуникационных систем. Благодаря симуляторам компьютерных сетей эксперименты в этой области можно проводить гораздо удобнее и экономнее, чем на реальном оборудовании.

          Информационно- коммуникационные технологии занимают ключевое место в системе наукоемких технологий, а их основная продукция – информация – становится одним из самых мощных и решающих факторов общественного развития. Традиционные информационные технологии, к которым относятся письменность, книгопечатание, телефон, телеграф, радио, телевидение, ориентируются лишь на способы фиксации, тиражирования и распространения информации. Все эти технологии не затрагивают самого процесса создания, переработки и смысловой трансформации знания: собственно интеллектуальная деятельность до недавнего времени осуществляется исключительно «вручную

Современные информационно-коммуникационные технологии порождают интеллектуальную технологию, представляющую собой совокупность артефактов, программных продуктов и систем знаний, обеспечивающих рождение принципиально нового феномена в истории техногенной цивилизации. Этот феномен состоит в возможности продуцирования, трансформации, сверхскоростной передачи и реализации информации не только с помощью человеческою мозга и средств связи, но с помощью совершенно новых технических устройств, воплощающих идею искусственного интеллекта. Следовательно, роль современных информационно-коммуникационных технологий не сводится к чисто количественным показателям, как, например, освобождение от рутинных и громоздких операций. Наиболее значимый результат их внедрения - радикальное изменение всей системы духовно-практической деятельности и культурного творчества.

 В XX веке кардинально меняется роль информационно – коммуникативных процессов в жизни социума, интенсифицируются и наращиваются потоки информации в связи с формированием новых научных направлений.

Возрастание роли информации в социуме в последние полвека определяется тем, что она становится реальным ресурсом в развитии общества нового типа, благодаря возникновению в данный исторический период новых технологий. Интенсификация потоков информации с использованием этих новых информационно- коммуникационных технологий служит началом нового процесса развития техногенной цивилизации, который получает название информатизации.

Информация и знания, легкодоступные для непосредственного использования и образуют информационный ресурс современного общества. В отличие от материальных, в том числе и технических, ресурсов, информационный ресурс практически неисчерпаем, его запасы по мере развития общества и степени потребления только возрастают. Этот ресурс формируется как результат творческого умственного труда субъектов и выступает формой включения научного знания в состав производительных сил общества.

Информатизация общества – это глобальный социальный процесс производства и повсеместного использования информации как общественного ресурса, особое внимание при этом уделяется комплексу мер, направленных на обеспечение полного использования современного знания во всех видах человеческой деятельности. Процесс информатизации общества предусматривает массовое внедрение методов и средств производства, обработки, хранения и передачи информации, которые функционируют как средство преобразования социальных отношений. Процесс информатизации общества выступает в качестве важнейшего условия формирования новой социальной реальности. Уже изобретение микропроцессорной технологии и персональных компьютеров приводит к появлению качественно новых средств и форм общественных отношений.

В такой ситуации определяющими становятся не только последствия внедрения информационно- коммуникационных технологий, но и те принципиально новые возможности, которые появляются в обществе. Вместе с утверждением информационного общества идет поиск идей, ориентированных на установление ценностей и норм самосохранения цивилизации. Эти идеи находят свое выражение в перестройке человеческого общества в принципиально новый коммуникационный тип планетарного сообщества, в котором материальные ценности, наука и технология, законы, социальные институты и организации, должны служить человеку и быть инструментами для достижения его гуманистических целей.[7]

1.3 Место отведенное коммуникационным технологиям в предмете Информатика и ИКТ.

          Информатика - один из самых молодых и проблемных предметов в рамках школьного курса. Тема "Коммуникационные технологии" изучалась в программе информатики только в старших классах. Современные тенденции, происходящие в образовательном пространстве школы, в связи с увеличением скорости передачи, обработки информации, развитием коммуникационных технологий возникает потребность и необходимость планировать нестандартные учебные занятия, использовать коммуникационные технологии в не совсем обычных условиях, не обычных приемов и форм проведения занятий при освоении коммуникационных технологий. Поэтому при разработке курсов, учебных планов, уроков при изучении "Коммуникационных технологий" необходимо учитывать следующее:

1) информатика - молодая наука, в которой недостаточно разработаны формы, методики, приемы преподавания, особенно в 5-6 классах и среди детей с ограниченными возможностями, т. к эта тема изучалась только в старших классах,

2) в этой науке довольно долго отсутствовал Государственный образовательный стандарт, не было единых образовательных программ, не было единой терминологии и так как в России достаточно недавно возникла возможность использования коммуникационных технологий в образовательном процессе, то это повлияло на уровень подготовки всех обучающихся,

4) наука "Информатика" развивается очень высокими темпами, поэтому преподаватель должен постоянно повышать квалификацию, использовать новейшие материалы компьютерной периодической литературы, ресурсы Интернет, а значит, владение коммуникационными технологиями должно быть на очень высоком уровне,

5)  на занятиях по теме "Коммуникационные технологии" наиболее успешные обучающиеся могут выступать в роли помощников преподавателя.

Обычно занятия в компьютерном классе вызывают только положительные эмоции у обучающихся, а познание мира посредством коммуникационных технологий - хороший стимул для изучения предмета.[8]

         Все темы главы Коммуникационные технологии носят в большинстве своем ознакомительный характер, а времени на более глубокое изучение отведено крайне мало. Предмет Информатика в классах с 5 по 8 проводится только 1 раз в неделю и этого очень мало для полноценного формирования ИКТ - компетенций у учащихся. Нет единой направленности для обучения особенно для профильных классов с математически - техническим уклоном. Выхватываются только азы по разным направлениям, как передачи данным так и работа в интернете, создание сайтов и т.д.

         Анализируя нормативную, методическую литературу, различные рабочие программы я пришел к выводу что:

1.     Очень мало времени отведено предмету Информатика и ИКТ в учебном плане.

2.     Тема коммуникационные технологии рассматривается поверхностно и очень сжато.

3.     отсутствует элемент формирования более глубоких и практически значимых ИКТ - компетенций для учеников с техническим складом ума.

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2 Внедрение программы Cisco Packet Traсer в процесс изучения коммуникационных технологий.

2.1  Преимущества и возможности программы Cisco Packet Traсer

Компьютерные сети передачи данных представляют собой результат эволюции компьютерных технологий и в настоящее время образуют основное средство коммуникации. Создание компьютерных сетей вызвано потребностью совместного использования информации на удаленных друг от друга компьютерах. Основное назначение компьютерных сетей – совместное использование ресурсов и осуществление связи как внутри одной организации, так и за ее пределами. Разделяемыми ресурсами могут быть данные, приложения, периферийные устройства.[9]

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или глобальных сетей, могут включать в себя: серверы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, компьютеры, средства связи между устройствами. Таким образом, компьютерная сеть представляет собой комплекс распределенной компьютерной техники, соединенной между собой системой передачи данных, содержащей коммуникационное оборудование и каналы связи.

В процессе изучения компьютерных сетей многие учащиеся сталкиваются с проблемой отсутствия нужного оборудования для получения практических навыков, изученной теории. Например, изучение принципов работы межсетевых устройств (концентраторов, коммутаторов, маршрутизаторов) и сетевых протоколов, используя только теорию понять можно, но практически увидеть нельзя.

Одним из крупнейших камней преткновения в исследованиях телекоммуникационных систем является высокая стоимость оборудования. Далеко не каждая школа может позволить себе покупку набора беспроводных точек доступа, нескольких маршрутизаторов и прочего оборудования для проведения тестирования протоколов, решений по оптимизации архитектур, подбора определённых топологий для применения новых сетевых решений. В связи с этим были созданы программные продукты, позволяющие выполнять имитационное моделирование телекоммуникационных систем. Появление подобного программного обеспечения позволило проводить необходимые исследования и эксперименты гораздо экономнее и получать практически те же результаты, что и на реальном оборудовании.

Помимо явной экономии, подход с использованием симуляторов позволяет проводить эксперименты, не строя реальную сеть, что есть достаточно трудоёмкий и требовательный ко времени процесс. Преимуществом программных продуктов является также использование определенных модулей оборудования при построении сети. Есть возможность проводить эксперименты, направленные на изучение конкретных сетевых протоколов. На сегодняшний день существует ряд инструментов, позволяющих проводить моделирование компьютерных сетей.

Основной целью при разработке задач по технологиям компьютерных сетей является обучение. Для этого необходимо средство, которое не отвлекало бы от цели практического исследования, имело бы удобный и понятный интерфейс.

При разработке задач  должны учитываться возможности симулятора и режимы его работы. Действия, выполняемые на симуляторе, должны сопутствовать ходу практического исследования и наглядно демонстрировать весь процесс. В основе всех задач лежит изучение сетевых протоколов. Основная задача заключается в приобретении учащимися  знаний о современных технологиях построения компьютерных сетей. В соответствии с решением этой задачи предполагается формирование знаний и умений учащихся  об основных методах построения компьютерных сетей.

Задача компьютерного моделирования телекоммуникационных систем на сегодняшний день имеет достаточно много решений различного рода.

Компанией Cisco Systems, являющейся производителем сетевого оборудования, были предложено программное обеспечение для моделирования сетей, которое позволяет ученикам экспериментировать с различными топологиями сетей и их поведением внутри.

Изучение компьютерных сетей полезно начинать именно с технологий Cisco, потому что это один из самых распространенных производителей сетевого оборудования и существующие симуляторы Cisco удобны и позволяют быстро собрать лабораторный стенд для практических задач.

Данные программные продукты являются частью среды обучения Сетевой академии Cisco . Они разработаны для предоставления функций моделирования, визуализации, облегчают преподавание и изучение сложных технологических принципов. Симуляторы Cisco обеспечивают  школьникам возможность развивать практические навыки в работе с компьютерными сетями.

Cisco Packet Tracer  позволяет учащимся создавать виртуальные сети с практически неограниченным количеством устройств. Учебная среда на основе имитационных моделей развивает навыки устранения неисправностей в сети, позволяет применять творческий подход к решению задач.

Симулятор позволяет преподавателям легко демонстрировать сложные принципы и проекты сетевых систем. На основе Packet Tracer могут разрабатываться как индивидуальные лабораторные работы, так и групповые занятия и проекты. Учащиеся с помощью этой программы могут научиться создавать, настраивать, изучать сети и устранять неполадки, используя виртуальное оборудование и модели соединений.

Cisco Packet Tracer представляет собой программный симулятор работы сети, которым пользуются во всем мире. Пользовательский интерфейс этого продукта доступен и на русском языке.

Программное решение Packet Tracer позволяет моделировать работу различных сетевых устройств: маршрутизаторов, коммутаторов, точек беспроводного доступа, персональных компьютеров, сетевых принтеров и т.д. Интерактивное взаимодействие с симулятором дает весьма правдоподобное ощущение настройки реальной сети.

Среда Packet Tracer позволяет настраивать оборудование, используемое в сети, удобным для пользователя образом. Предусмотрено управление сетевыми устройствами с помощью команд операционной системы Cisco IOS, за счет графического интерфейса, так же используется интерфейс командной строки.

Cisco Packet Tracer поддерживает режим визуализации, с помощью которого пользователь может отследить перемещение данных по сети, появление и изменение параметров пакетов при прохождении данных через сетевые устройства, скорость и пути перемещения пакетов. Таким образом, анализ событий, происходящих в сети, позволяет понять механизм ее работы и обнаружить неисправности.

Packet Tracer может быть использован не только как симулятор для виртуальных сетей, но и как сетевое приложение для симулирования виртуальной сети через реальную сеть, в том числе Интернет. Пользователи на разных компьютерах, независимо от их местоположения, могут работать над одним проектом, производя его настройку или устраняя проблемы. Эта функция многопользовательского режима широко применяется для организации командной работы, а также для проведения групповых занятий.

На основе Cisco Packet Tracer пользователь может строить не только логическую, но и физическую модель сети и, следовательно, получать навыки проектирования. Созданную в учебной среде схему сети можно наложить на чертеж реально существующего здания. С учетом физических ограничений в тех или иных помещениях можно спроектировать размещение устройств, длину и тип прокладываемого кабеля или радиус зоны покрытия беспроводной сети.

Cisco Packet Tracer подходит для обучения сетевым технологиям. Симулятор наглядно имитирует поведение сетевого оборудования. Проводить эксперименты на реальном оборудовании в лабораторных и учебных целях сложно и неудобно, в то время как виртуальные возможности сетевого симулятора позволяют проводить такие исследования.

Разумеется, ни один симулятор не может полностью заменить опыт работы в реальной сети. Однако существующее программное обеспечение в этой сфере способствует эффективному обучению сетевым технологиям, доступному в любое время и в любом месте.

2.2  Интерфейс и принцип работы Cisco Packet Traсer

Данный программный продукт разработан компанией Cisco и рекомендован использоваться при изучении телекоммуникационных сетей и сетевого оборудования. На основе программного продукта Packet Tracer есть возможность создавать сетевые топологии из широкого множества маршрутизаторов и коммутаторов компании Cisco, рабочих станций и сетевых соединений типа Ethernet, Serial, ISDN, Frame Relay. Функции симулятора могут быть пригодны как для обучения, так и для работы, настройки сети еще на этапе планирования.

Packet Tracer включает следующие особенности:

·        Рабочее пространство для создания сети любого размера и сложности

·        Моделирование в режиме реального времени

·        Моделирование в режиме симуляции

·        Графический интерфейс для взаимодействия с пользователем при настройке сетевых устройств

·        Изображение сетевого оборудования с поддержкой добавления, удаления, перемещения различных компонентов

Данный симулятор позволяет школьникам  проектировать свои собственные сети, создавая и отправляя различные пакеты данных, сохранять и комментировать свою работу. Предоставляется возможность изучать и использовать такие сетевые устройства, как коммутаторы, маршрутизаторы, рабочие станции, определять типы связей между ними и соединять их.

Далее познакомимся с интерфейсом симулятора, изучим режим реального времени и основные операции c устройствами.

2.2.1 Главное окно Cisco Packet Tracer

         На рис.1  представлен интерфейс программы, разделенный на области:

 

·         Файл - содержит операции открытия/сохранения документов;

·         Правка - стандартные операции "копировать/вырезать, отменить/повторить";

·         Настройки - говорит само за себя;

·         Вид - масштаб рабочей области и панели инструментов;

·         Инструменты - цветовая палитра и кастомизация конечных устройств;

·         Расширения - мастер проектов, многопользовательский режим и несколько приблуд, которые из CPT (так я иногда буду ласково называть Cisco Packet Tracer) могут сделать целую лабораторию;

·         Помощь - ни за что не угадаете, что там содержится;

2.     Панель инструментов, часть которых просто дублирует пункты меню;

3.     Переключатель между логической и физической организацией;

4.     Ещё одна панель инструментов, содержит инструменты выделения, удаления, перемещения, масштабирования объектов, а так же формирование произвольных пакетов;

5.     Переключатель между реальным режимом (Real-Time) и режимом симуляции;

6.     Панель с группами конечных устройств и линий связи;

7.     Сами конечные устройства, здесь содержатся всевозможные коммутаторы, узлы, точки доступа, проводники.

8.     Панель создания пользовательских сценариев;

9.     Рабочее пространство.

         Пример размещения цветовых областей (рис. 2), позволяющий  например отделять визуально одну подсеть от другой.

Для установки цветных областей необходимо выполнить следующие действия:

1 - На панели инструментов выбираем соответствующий значок;

2 - Выбираем режим области "Заливка", например;

3 - Выбираем цвет и форму;

4 - Рисуем область на рабочем пространстве.

Можно также добавить подпись и перемещать/масштабировать эту область.[10]

2.2.2 Оборудование и линии связи в Cisco Packet Tracer

         Маршрутизаторы - используется для поиска оптимального маршрута передачи данных на основании специальных алгоритмов маршрутизации, например выбор маршрута (пути) с наименьшим числом транзитных узлов.

Коммутаторы - это устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и предназначенные для объединения нескольких узлов в пределах одного или нескольких сегментах сети. Передаёт пакеты коммутатор на основании внутренней таблицы - таблицы коммутации, следовательно, трафик идёт только на тот MAC-адрес, которому он предназначается, а не повторяется на всех портах (как на концентраторе).

 

Концентраторы - повторяет пакет, принятый на одном порту на всех остальных портах. Беспроводные устройства - технологии Wi-Fi и сети на их основе. Включает в себя точки доступа. Линии связи - с помощью этих компонентов создаются соединения узлов в единую схему.

Packet Tracer  поддерживает широкий диапазон сетевых соединений, которые представлены в таблице 1.

Каждый тип кабеля может быть соединен лишь с определенными типами интерфейсов.

Таблица 1  Типы кабелей.

Тип кабеля	Описание
Консоль	Консольное соединение может быть выполнено между ПК и маршрутизаторами или коммутаторами. Должны быть выполнены некоторые требования для работы  консольного сеанса с ПК: скорость соединения с обеих сторон должна быть одинаковая, должно быть 7 бит данных (или 8 бит) для обеих сторон, контроль четности должен быть одинаковый, должно быть 1 или 2 стоповых бита (но они не обязательно должны  быть одинаковыми), а  поток  данных может быть чем угодно для обеих сторон.
Медный прямой	Этот тип кабеля является стандартной средой передачи Ethernet для соединения устройств, который функционирует на разных уровнях OSI. Он должен быть соединен со следующими типами портов: медный 10 Мбит/с (Ethernet), медный 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и медный 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet).
Медный кроссовер	Этот тип кабеля является средой передачи Ethernet для соединения устройств, которые функционируют на одинаковых уровнях OSI. Он может быть соединен со следующими типами  портов: медный 10 Мбит/с (Ethernet), медный 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и медный 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet)
Оптика	Оптоволоконная среда используется для соединения между оптическими портами (100 Мбит/с или 1000 Мбит/с).
Телефонный	Соединение через телефонную линию может быть осуществлено только между устройствами, имеющими модемные порты. Стандартное представление модемного соединения - это конечное устройство (например, ПК), дозванивающееся в сетевое облако.
Коаксильный	Коаксиальная среда используется для соединения между коаксиальными портами, такие как кабельный модем, соединенный с облаком Packet Tracer.
Серийный DCE Серийный DTE	Соединения через последовательные порты, часто используются для связей WAN. Для настройки таких соединений необходимо установить синхронизацию на стороне DCE-устройства. Синхронизация DTE выполняется по выбору. Сторону DCE можно определить по маленькой иконке “часов” рядом с портом. При выборе типа соединения Serial DCE, первое устройство, к которому применяется соединение, становиться DCE-устройством, а второе - автоматически станет  стороной DTE. Возможно и обратное расположение сторон, если выбран тип соединения Serial DTE.

 

         Конечные устройства - здесь представлены конечные узлы, хосты, сервера, принтеры, телефоны и т.д.

         Эмуляция Интернета - пример эмуляция глобальной сети. Модем DSL, "облако" и т.д.

 

 

 

         Пользовательские устройства  и облако для многопользовательской работы - устройства можно комплектовать самостоятельно. Можно создавать произвольные подключения.[11]

 

2.2.3 Физическая комплектация оборудования

         Далее рассмотрим физическую комплектацию оборудования на примере роутера Cisco 1841. Установим в рабочем поле роутер Cisco 1841 В настройках на роутере откроем его физическую конфигурацию, представленную на рисунке 11.

         Слева, как мы видим, список модулей (цифра 2), которыми можно укомплектовать данный роутер. Сейчас в нем 2 пустоты (цифра 3). В них можно вложить эти модули. Разумеется, эту операцию нужно производить при выключенном питании (цифра 1).

         Модули WIC (HWIC, VWIC) это платы расширения, увеличивающие функционал устройства:

1.      WIC - WAN interface card. the first original models.

2.      HWIC- high-speed wan interface card- the evolution of wic that is now in use on the ISR routers.

3.      VIC - voice interface card, support voice only.

4.      VIC2 - evolution of the above

5.      VWIC - voice and wan interface card. An E1/T1 card that can be user for voice or data.

6.      VWIC2 - evolution of the above

         Например, для компьютера есть платы, подключаемые к PCI-шине (TV-тюнеры, звуковые карты, USB - разветвители, сетевые карты), так и здесь. Вообще, устройство Cisco - это тот же системный блок со своей операционной системой и многими сетевыми картами, который может делать что-то только с сетью.[12]

         Ниже представлена информация о каждом модуле:

• HWIC - 4ESW - высокопроизводительный модуль с 4-мя коммутационными портами Ethernet под разъем RJ-45. Позволяет сочетать в маршрутизаторе возможности коммутатора.
• HWIC-AP-AG-B - это высокоскоростная WAN-карта, обеспечивающая функционал встроенной точки доступа для роутеров линейки Cisco 1800 (модульных), Cisco 2800 и Cisco 3800. Данный модуль поддерживает радиоканалы Single Band 802.11b/g или Dual Band 802.11a/b/g.
• WIC-1AM включает в себя два разъема RJ-11 (телефоннка), используемых для подключения к базовой телефонной службе. Карта использует один порт для соединения с телефонной линией, другой может быть подключен к аналоговому телефону для звонков во время простоя модема.
• WIC-1ENET - это однопортовая 10 Мб/с Ethernet карта для 10BASE-T Ethernet LAN.
• WIC-1T предоставляет однопортовое последовательное подключение к удаленным офисам или устаревшим серийным сетевым устройствам, например SDLC концентраторам, системам сигнализации и устройствам packet over SONET (POS).
• WIC-2AM содержит два разъема RJ-11, используемых для подключения к базовой телефонной службе. В WIC-2AM два модемных порта, что позволяет использовать оба канала для соединения одновременно.
• WIC-2T - 2-портовый синхронный/асинхронный серийный сетевой модуль предоставляет гибкую поддержку многих протоколов с индивидуальной настройкой каждого порта в синхронный или асинхронный режим. Применения для синхронной/асинхронной поддержки представляют:
• низкоскоростную агрегацию (до 128 Кб/с);
• поддержку dial-up модемов;
• синхронные или асинхронные соединения с портами управления другого оборудования и передачу устаревших протоколов типа Bi-sync и SDLC.
• WIC-Cover - стенка для WIC слота, необходима для защиты электронных компонентов и для улучшения циркуляции охлаждающего воздушного потока.[13]

         Для изменения комплектации оборудования необходимо:

·        отключить питание, кликнув мышью на кнопке питания

·        перетащить мышью модуль 4ESW в свободный слот и включить питание.

·        подождать окончания загрузки роутера. В конфигурации GUI  появится  4 новых интерфейса (рис. 12).

         Остальные устройства комплектуются аналогично. Добавляются новые модули Ethernet (10/100/1000), оптоволоконные разъемы нескольких типов, адаптеры беспроводной сети. На рабочий компьютер есть возможность добавить например микрофон с наушниками, жесткий диск для хранения данных.

         Packet Tracer является удобным средством моделирования сетей передачи данных. Работа с симулятором дает весьма правдоподобное ощущение настройки реальной сети, состоящей из различных устройств. Настройку сетевого оборудования можно проводить как с помощью команд операционной системы Cisco IOS, так и посредством графического интерфейса. Благодаря режиму симуляции можно проследить перемещение данных по сети, появление и изменение параметров пакетов при прохождении данных через сетевые устройства, скорость и пути перемещения пакетов. Анализ событий, происходящих в сети, позволяет понять механизм ее работы и обнаружить неисправности.

На  вкладке Конфигурация (Config) , представленной на рисунке 13, можно  задавать  основные  параметры  сетевых  интерфейсов  (IP-адреса, маску подсети, параметры беспроводной сети и пр.) В сетевых устройствах также можно конфигурировать маршрутизацию – статическую и по протоколу RIP, у серверов — конфигурировать службы.

На рисунке 14 представлена вкладка  сетевых  устройств , которая  обеспечивает  доступ  к  командной  строке операционной  системы   IOS.

Вкладка рабочих станций и серверов содержит интерфейсы   доступа  к  различным  сетевым  параметрам,  а  также  несколько  клиентских  приложений.

Графический интерфейс в разделе ip-configuration позволяет рассмотреть присваивание ip-адреса, маски и шлюза компьютеру. Данный процесс представлен на рисунке 15.

 

 

 

 

Если всё сделано верно, то мы можем про пинговать компьютеры. Для этого необходимо войти во вкладку Command Promt и ввести команду ping. Должен появиться отчёт, представленный на рисунке 16.

Также с помощью графического интерфейса можно прописать статическую маршрутизацию. Для этого необходимо открыть вкладку  Config , далее раздел  Static. Данный процесс приведён на рисунке 17.

 

 

 

 

 

 

 

2.2.4 Командный режим операционной системы IOS

Маршрутизатор  конфигурируется в  командной  строке  операционной  системы  Cisco IOS. Подсоединение к маршрутизатору осуществляется  с  помощью  любой  терминальной  программы  через последовательный  порт  компьютера,  связанный  с  консольным  портом  маршрутизатора.

При работе в командной строке Cisco IOS существует несколько контекстов (режимов ввода команд). 

Контекст  пользователя  открывается  при  подсоединении  к  маршрутизатору. В  этот  же  контекст  командная  строка  автоматически  переходит  при  продолжительном отсутствии ввода в контексте администратора. В контексте пользователя  доступны  только  простые  команды (некоторые  базовые  операции  для  мониторинга),  не влияющие на конфигурацию маршрутизатора. Вид приглашения командной строки представлен на рисунке 18.

Вместо слова router выводится имя маршрутизатора, если оно установлено.

Контекст администратора (контекст "exec") открывается командой enable, поданной в контексте пользователя; при этом обычно требуется пароль администратора. В контексте администратора  доступны  команды,  позволяющие  получить  полную  информацию  о конфигурации  маршрутизатора  и  его  состоянии,  команды  перехода  в  режим конфигурирования,  команды  сохранения  и  загрузки  конфигурации.  Вид  приглашения командной строки представлен на рисунке 19.

Обратный переход в контекст пользователя производится по команде disable или по истечении  установленного  времени неактивности. Завершение  сеанса  работы - команда exit, представленная на рисунке 20.

Глобальный  контекст  конфигурирования  открывается  командой  config  terminal ("конфигурировать через терминал"), поданной в контексте администратора. Вид команды представлен на рисунке 21.

 

 

 

Глобальный  контекст  конфигурирования  содержит  как  непосредственно  команды  конфигурирования  маршрутизатора,  так  и  команды  перехода  в  контексты  конфигурирования  подсистем маршрутизатора.

Контекст  конфигурирования  интерфейса  открывается  командой  interface имя_интерфейса  (например,  interface  serial0),  поданной  в  глобальном  контексте конфигурирования. Вид команды представлен на рисунке 22.

 

 

Контекст  конфигурирования  процесса  динамической  маршрутизации  открывается командой router протокол номер_процесса (например, router ospf 1, поданной в глобальном  контексте конфигурирования).

Существует множество других контекстов конфигурирования. Некоторые контексты конфигурирования находятся внутри других контекстов конфигурирования.

Вид приглашения командной строки в контекстах конфигурирования, которые будут встречаться наиболее часто:

router(config)#   /глобальный/

router(config-if)#   /интерфейса/

rounter(config-router)#   /динамической маршрутизации/

rounter(config-line)#   /терминальной линии/

Выход  из  глобального  контекста  конфигурирования  в  контекст  администратора,  а также  выход  из  любого  подконтекста  конфигурирования  в  контекст  верхнего  уровня производится  командой  exit .   Кроме  того,  команда  end,  поданная  в  любом  из контекстов  конфигурирования  немедленно  завершает  процесс  конфигурирования  и возвращает оператора в контекст администратора. [14]

Любая  команда  конфигурации  вступает  в  действие  немедленно  после  ввода, а не после возврата в контекст администратора.

Ниже представлена упрощённая схема контекстов

Все  команды  и  параметры  могут  быть  сокращены  (например,  "enable" -  "en", "configure terminal" - "conf t"); если сокращение окажется неоднозначным, маршрутизатор сообщит об этом, а по нажатию табуляции выдаст варианты, соответствующие введенному фрагменту.

В  любом  месте  командной  строки  для  получения  помощи  может  быть  использован вопросительный знак.

router#?  /список всех команд данного контекста с комментариями/

router#co?  /список  всех  слов  в  этом  контексте  ввода,  начинающихся  на "co" - нет пробела перед "?"/

router#conf ?  /список  всех  параметров,  которые  могут  следовать  за  командой config - перед "?" есть пробел/

         Пример использования одной из команд данного контекста представлен на рисунке 23.

         Рассмотрим команды конфигурирования, которые необходимы  для решения  приведённых ниже задач.

 

 

 

 

 

Глобальный контекст конфигурирования[15]

Команда «Interface»

Команда  для  входа  в  режим  конфигурирования  интерфейсов  конфигурируемого устройства. Данный режим представляет собой одно из подмножеств режима глобального конфигурирования  и  позволяет  настраивать  один  из  доступных  сетевых  интерфейсов  (fa 0/0, s 2/0 и т.д.). Все изменения, вносимые в конфигурацию коммутатора в данном режиме относятся только к выбранному интерфейсу.

Формат команды (возможны 3 варианта):

interface тип порт

interface тип слот/порт

interface тип слот/подслот/порт

Примеры выполнения команды представлен на рисунке 24.

После  введения  данной  команды  с  указанным  интерфейсом  пользователь  имеет возможность приступить к его конфигурированию.

Необходимо заметить, что, находясь в режиме  конфигурирования  интерфейса,  вид  приглашения  командной  строки  не отображает имя данного интерфейса.

Команда «Ip route»

Статическая  маршрутизация  предполагает  фиксированную  структуру  сети:  каждый маршрутизатор в сети точно знает, куда нужно отправлять пакет, чтобы он был доставлен по  назначению.  Для  этого  можно  прописать  статические  маршруты,  используя  данную команду. Команда может быть записана в двух форматах:

Первый формат команды:

ip route A.B.C.D a.b.c.d A1.B1.C1.D1

где A.B.C.D и a.b.c.d – сетевой  адрес  и  маска  подсети,  куда  необходимо  доставить пакеты,  A1.B1.C1.D1 –  ip-адрес  следующего  маршрутизатора  в  пути  или  адрес  сети другого  маршрутизатора  из  таблицы  маршрутизации,  куда  должны  переадресовываться  пакеты;

Второй формат команды:

Ip route A.B.C.D a.b.c.d  выходной интерфейс текущего маршрутизатора

Примеры выполнения команды  представлен на рисунке 25.

Данной командой указывается маршрут, по которому пакеты из одной подсети будут доставляться  в  другую.  Маршрут  по  умолчанию  (Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 serial  2/0)  указывает,  что  пакеты,  предназначенные  узлам  в  другой  подсети  должны отправляться через данный шлюз.

Команда «Router rip»

RIP – Routing Information Protocol – протокол динамической маршрутизации. При его использовании  отпадает  необходимость  вручную  прописывать  все  маршруты  – необходимо лишь указать адреса сетей, с которыми нужно обмениваться данными. Данная команда позволяет включить rip-протокол.

Пример выполнения команды  Router(config-router)# и Router(config)#router rip представлен на рисунке 26.

 

 

 

Данная  команда  включает rip-протокол  на  данном  маршрутизаторе.  Дальнейшая настройка  производится  из  соответствующего  контекста  маршрутизации,  описанного отдельно.

Контекст конфигурирования  интерфейса[16]

Команда «Ip address»

Каждый  интерфейс  должен  обладать  своим  уникальным  ip-адресом  –  иначе взаимодействие устройств по данному интерфейсу не сможет быть осуществлено. Данная команда используется для задания ip-адреса выбранному интерфейсу.

Формат команды:

ip address A.B.C.D a.b.c.d ,

где A.B.C.D a.b.c.d – ip-адрес и маска подсети соответственно.

Пример выполнения команды представлен на рисунке 27.

         

Результат можно проверить командой  Router#show ip interface fast Ethernet 0/0. Пример представлен на рисунке 28.

Данной командой интерфейсу fast Ethernet 0/0 назначен ip-адрес 12.0.0.3 с маской подсети  255.0.0.0.

  

 

 

Контекст администратора

Команда «Configure terminal»

Для  конфигурирования  устройства,  работающего  под  управлением IOS,  следует использовать  привилегированную  команду configure.  Эта  команда  переводит  контекст пользователя в так называемый «режим глобальной конфигурации» и имеет три варианта:

•  конфигурирование с терминала;

•  конфигурирование из памяти;

•  конфигурирование через сеть.

Из  режима  глобальной  конфигурации  можно  делать  изменения,  который  касаются устройства в целом. Также данный режим позволяет входить в режим конфигурирования определенного интерфейса.

Пример выполнения команды Router#configure terminal представлен на рисунке 29.

О переходе  в  режим  глобальной  конфигурации  свидетельствует  изменившийся вид приглашения командной строки.[17]

Команда «Copy»

После настройки коммутатора рекомендуется сохранять его текущую конфигурацию. Информация  помещается  в  энергонезависимую  память  и  хранится  там  столько,  сколько нужно. При необходимости все настройки могу быть восстановлены или сброшены.

Формат команды:

copy running-config startup-config – команда для сохранения конфигурации

 

copy startup-config running-config – команда для загрузки конфигурации[18]

Пример выполнения команды представлен на рисунке 30.

В  данном  примере  текущая  конфигурация  маршрутизатора  была  сохранена  в энергонезависимую память.

Команда write

Команда Write - Сохраняет в энергонезависимой памяти все изменения, сделанные в конфигурации. Полный аналог команды write memory или copy running-config startup-config. [19]

Пример использования команды представлен на рисунке 31.

Команда «Ping»

Для проверки связи между устройствами сети можно использовать данную команду. Она отправляет эхо-запросы указанному узлу сети и фиксирует поступающие ответы. Формат команды:

ping A.B.C.D

Пример выполнения команды представлен на рисунке 32.

 

 

 

 

Каждый ICMP-пакет, на который был получен ответ, обозначается восклицательным знаком, каждый потерянный пакет – точкой.

Символы выводимые в консоль cisco при команде ping:

! — Каждый символ восклицательно знака показывает ответ (echo reply).

. — Каждый символ точки показывает потерю пакета, таймаут ожидания (echo reply).

U — Указанный хост недостижим (был получен destination unreachable error PDU).

Q — сдерживание источника (есть угроза перегрузки (destination too busy)).

M — Невозможность фрагментировать.

? — Неизвестный тип пакета.

& — Время жизни пакета истекло.[20]

Команда traceroute[21]

traceroute — это служебная компьютерная программа, предназначенная для определения маршрутов следования данных в сетях TCP/IP. Traceroute так же как и ping основана на протоколе ICMP.

Программа traceroute выполняет отправку данных указанному узлу сети, при этом отображая сведения о всех промежуточных маршрутизаторах, через которые прошли данные на пути к целевому узлу. В случае проблем при доставке данных до какого-либо узла программа позволяет определить, на каком именно участке сети возникли неполадки.

Для определения промежуточных маршрутизаторов traceroute отправляет серию пакетов данных целевому узлу, при этом каждый раз увеличивая на 1 значение поля TTL («время жизни»). Это поле обычно указывает максимальное количество маршрутизаторов, которое может быть пройдено пакетом. Первый пакет отправляется с TTL, равным 1, и поэтому первый же маршрутизатор возвращает обратно сообщение ICMP, указывающее на невозможность доставки данных. Traceroute фиксирует адрес маршрутизатора, а также время между отправкой пакета и получением ответа (эти сведения выводятся на монитор компьютера). Затем traceroute повторяет отправку пакета, но уже с TTL, равным 2, что позволяет первому маршрутизатору пропустить пакет дальше.  Процесс повторяется до тех пор, пока при определённом значении TTL пакет не достигнет целевого узла. При получении ответа от этого узла процесс трассировки считается завершённым.

Пример команды на оборудовании Cisco Systems представлен на рисунке 33.

В консоль так же могут выводиться специальные  символы:[22]

* — Таймаут ожидания ответа (timed out)

A — Административно запрещено (трафик запрещен администратором сети, например в access-list)

Q — сдерживание источника (есть угроза перегрузки (destination too busy)).

I — Пользователь прервал выполнение теста

U — Порт недостижим (закрыт)

H — Хост недоступен (unreachable), например отсутствует маршрут до сети хоста

N — Сеть недоступна (unreachable)

P — Протокол недоступен (unreachable)

T — Таймаут (timeout)

? — Неизвестный тип пакета

 

Контекст пользователя

Команда «Enable»

Выполнение  конфигурационных  или  управляющих  команд  требует  вхождения  в привилегированный режим, используя данную команду.

Пример выполнения команды представлен на рисунке 34.

При  вводе  команды  маршрутизатор  перешел  в  привилегированный  режим.  Для выхода из данного режима используется команда disable или exit. Пример выполнения выхода из данного режима представлен на рисунке 35.

Также следует отметить, что в данном контексте можно пользоваться командой show для просмотра некоторой служебной информации. 

Команда «Show»

Show (англ. - показывать) – одна из наиболее важных команд.  Она  применяется  для  просмотра  информации  любого  рода и применяется практически во всех контекстах. Эта команда имеет больше всех параметров.

Здесь будет рассмотрен только  один параметр, который  мы предлагаем для решения простейших задач.

Параметр «running-config» команды «Show»[23]

Для  просмотра  текущей  работающей  конфигурации  маршрутизатора  используется данная команда.Пример выполнения команды представлен на рисунке 36.

 

На экран выводятся текущие настройки маршрутизатора.

Контекст конфигурирования маршрутизации

Команда «Network»

Данной  командой  указывают  адреса  сетей,  которые  будут  доступны  данному маршрутизатору.

Формат команды:

network A.B.C.D , где A.B.C.D – адрес сети

Пример выполнения команды представлен на рисунке 37.

Данная  команда  означает,  что  пакеты,  направленные  в  подсеть  12.0.0.1  будут отправляться через данный шлюз.

2.2.5  Настройка маршрутизатора через консольное соединение.

Чтобы продемонстрировать некоторые из представленных команд, рассмотрим  настройку маршрутизатора через консольное соединение на примере построения топологии сети. Схема сети представлена на рисунке 38.

Рисунок 38. Схема   сети

Устанавливаем консольное соединение  через гипертерминал  со следующими настройками, представленными на рисунке 39.

         Далее появляется приглашение от роутера. По умолчанию оно будет выглядеть так: 

Router>
       Это значит, что мы находимся в пользовательском режиме. Из этого режима доступно совсем немного команд. Все эти команды позволяют лишь наблюдать за работой роутера, но не дают возможности вносить изменения в конфигурацию. Из этого режима можно выполнить, например, команду Ping или show ip interface.

Для того, чтобы изменять рабочую конфигурацию роутера, необходимо войти в привилегированный режим. Привилегированный режим может быть защищен паролем. Для того чтобы войти в привилегированный режим, нужно набрать команду enable. После этого приглашение командной строки изменится на Router#

Здесь уже доступно намного больше команд. В этом режиме можно вносить изменения в рабочую конфигурацию и сохранять измененную конфигурацию в ПЗУ.

Но основная настройка роутера ведется из режима глобальной конфигурации. В него можно попасть из привилегированного режима выполнением команды configure terminal. Приглашение изменится на Router(config)#.

Итак,

Router>enable// Входим в привилегированный режим.

Router#

Router#configure terminal//входим в режим глобальной конфигурации

R1(config)#interface fastethernet 0/0//заходим в режим конфигурации интерфейса

R1(config-if)#ip address 192.168.0.1 255.255.255.128//назначаем IP-адрес интерфейсу и маску 255.255.255.128

R1(config-if)#no shutdown//включаем интерфейс

R1(config)#interface fastethernet 0/1//заходим в режим конфигурации интерфейса

R1(config-if)#ip address 192.168.0.129 255.255.255.192//назначаем IP-адрес интерфейсу и маску 255.255.255.128

R1(config-if)#no shutdown//включаем интерфейс

R1(config)#interface serial 0/0/0//заходим в режим конфигурации интерфейса

R1(config-if)#ip address 192.168.0.193 255.255.255.252//назначаем IP-адрес интерфейсу и маску 255.255.255.128

R1(config-if)#no shutdown//включаем интерфейс

R1(config-line)#end//выходим в привилегированный режим EXEC Mode

R1#show running-config//Проверяем введенные данные.

R1#copy running-config startup-config//Сохраняем произведенную настройку в энерго-независимую память.

Теперь роутер может передавать пакеты из одной сети в другую и обратно.

2.2.6 Диагностика  работы  смоделированных  сетей

Когда сеть настроена, необходимо  провести диагностику  работы полученной сети. Рассмотрим данное действие на примере приведённой ниже модели сети, представленной на рисунке 38.

Для диагностики сети  можно использовать как режим реального времени, так и режим симуляции. Данные режимы представлены на рисунках 40 и 41 соответственно.

 

Чтобы диагностировать работу сети в реальном режиме, необходимо нажать на конверт (пакет передачи данных), а затем на те устройства в сети, работа которых диагностируется.  Примеры данных процессов  показаны на рисунках 42 и 43.

 

Статус данной операции отразиться в нижней панели, вид которой представлен на рисунке 44.

         Если передача данных прошла успешно, то на панели высветится successful. Если же сеть работает неправильно и процесс передачи данных выполнен неудачно, то высветится-failed. В этом случае необходимо найти неисправность в работе сети и ликвидировать её.

Чтобы отследить процесс передачи данных более подробно, необходимо перейти в режим симуляции и повторить все перечисленные выше действия. В результате вид рабочей области должен принять вид ( под номером 1), продемонстрированный на рисунке 45.

         В нижней части панели появится надпись in progress (под номером 2), что означает  « в процессе». Далее нажимаем кнопку capture/forward («вперёд»- номер 3) и подробно наблюдаем прохождение пакета. Данная операция продемонстрирована на рисунке 46.

 

В результате, также как и в режиме реального времени, на нижней панели отразится статус проведённой операции. Пример представлен на рисунке 47.

         Таким образом, рассмотрев основные принципы работы программы Cisco Packet Tracer, можно сделать вывод, что данный симулятор является удобным средством моделирования сетей передачи данных. Работа с симулятором дает весьма правдоподобное ощущение настройки реальной сети, состоящей из различных устройств. Настройку сетевого оборудования можно проводить как с помощью команд операционной системы Cisco IOS, так и посредством графического интерфейса. Благодаря режиму симуляции можно проследить перемещение данных по сети, появление и изменение параметров пакетов при прохождении данных через сетевые устройства, скорость и пути перемещения пакетов. Анализ событий, происходящих в сети, позволяет понять механизм ее работы и обнаружить неисправности.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

         Анализируя нормативную, методическую литературу по предмету Информатика и ИКТ, а так же использование учащимися ИКТ в рамках ФГОС.

         Были обозначены основные задачи педагога направленные на  применение эффективных форм ИКТ для развития компетенций учащегося в информационном направлении.

         Из многочисленных инструментов ИКТ был предложен к использованию наиболее  эффективный , а так же были внедрены в практику, системы мероприятий с использованием ИКТ, для формирования соответствующих универсальных учебных действий.

         Предложены коррективы для программы предмета Информатика и ИКТ инженерно-проектного характера с использованием ИКТ для учителя-практика, а так же методический и дидактический материал полезный для работы в будущем.

         Выполнение поставленных задач помогло достичь поставленной цели т.е. повысить эффективность изучения сетевых технологий на уроках информатики с помощью программы Cisco Packet Traсer и подобрать эффективные формы их внедрения и пролонгации в образовательный процесс.

Выполнение всего задуманного помогло в приобретение опыта создания рабочей атмосферы на занятиях в которой и ученикам и педагогу было бы легко и комфортно заниматься, привлечь их внимания к использованию ИКТ, как на урочных занятиях так и в повседневной деятельности. Сформировать компетенции владения компьютерными технологиями, развить внимание и память, интерес к изучаемым темам, расширить кругозор.

Именно постоянный поиск новых идей и возможностей смогут продвинуть качество образования на новый уровень.

 

Литература

1.            Решетников Т.Е. «Организация педагогической практики в старших классах». М.: Вентана-Граф, 2002

2.            http://nsportal.ru/npo-spo/estestvennye-nauki/library/

3.            https://sites.google.com/a/sch87.ru/vneurocnaa-deatelnost/

4.            Ключевые компетенции и образовательные стандарты. В.А. Хуторской. Интернет – журнал «Эйдос» http://www.eidos.ru/

5.            Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учебное пособие. – М.: Народное образование,1998.-256

6.            Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. Под редакцией Е.С. Полат. М.2001

7.            Филипов В.М. Модернизация Российского образования. –М.: Просвещение,2003.

8.            Атаян А.М. Дидактические основы формирования информационной культуры личности в условиях информатизации общества: Дис. ... канд. пед. наук. – Владикавказ, 2001 – 177 c.

9.             Бабанский, Ю.К. Оптимизация учебно-воспитательного процесса: Методические основы – М: Просвещение, 1982. – 192 с.

10.         Башмаков М.И., Поздняков С.Н., Резник Н.А. Процесс обучения в  информационной  среде // Школьные технологии. – 2000. – № 6. – С.126.

11.         Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. - М.: Педагогика, 1989. – 192 с.

12.         Борытко Н.М. Теория обучения. Учебник для студентов пед. вузов.— Волгоград: Изд-во ВГИПК РО, 2006.— 72 с.

13.         Буданцев Ю.П. Системность в изучении массовых информационных процессов – М.: Изд-во УДН, 1986.- 168с.

14.          Будникова Г.А. Информационные технологии как фактор социализации современной молодёжи [Электронный ресурс] // 6-я ежегодная международная конференция EVA 2003 Москва/Режим доступа: http://www.evarussia.ru/eva2003/russian/dok_825.html

15.         Будникова Г.А. Сетевое педагогическое взаимодействие как условие непрерывного образования. // Образование Астраханской области. Информационно-методический журнал. Астрахань, 2009. – №3(11).

16.         Бурмакина В.Ф., Фалина И.Н. Детализация понятия ИКТ–компетентности.– Режим доступа: http://ictest.ru/.

17.         Буняев М. Подготовка учителя – решение проблемы информатизации // Информатика и образование. – 1994. – №4. – С.93-95.

18.         Международная конференция «Информационные технологии в образовании» (Москва, 2002): Сборник трудов участников конференции. Часть II. - М.: МИФИ, 2002. - С. 143-145.

19.         Горбунова Л.Н., Семибратов А.М. Повышение квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий как развивающаяся система / Педагогическая информатика. – 2004. – № 3. – с. 3.

20.         Григорьев С.Г., Гриншкун В.В., Информатизация образования . Фундаментальные основы. // Учебник для студентов педагогических вузов и слушателей системы повышения квалификации педагогов. / Томск : Изд-во « ТМЛ-Пресс », – 2008, 286 с.

21.         Диканский Е.Ю. Комплексное использование средств информационных и коммуникационных технологий в системе непрерывного педагогического образования : Дис. ... канд. пед. наук. – Ставрополь,2003  – 193 c.

22.         Зотов Ю.Б. Организация современного урока. – М.: Просвещение, 1984. – С.35.

23.         Ильченко О.А. Организационно-педагогические условия разработки и применения сетевых курсов в учебном процессе (на примере подготовки специалистов с высшим образованием): Автореф. … канд. пед. наук. – Москва, 2002. – 20 с.

24.         Коджаспирова Г.М., Коджаспиров А.Ю. Педагогический словарь: Для студентов высш. и сред. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2001. – 176 с.

25.         Конюшенко С.М. Формирование информационной культуры педагога в системе непрерывного профессионального образования. - Калининград: Изд-во КГУ, 2004. - 248 с.

26.         Кулик Е. Ю. Система формирования готовности учителей к конструированию информационной образовательной среды предметного обучения: Дис. ... канд. пед. наук : 13.00.01 – Саратов, 2004. – 169 с.

27.         Лернер, И. Я. Внимание технологии обучения // Сов. педагогика. – 1990. – № 3.

28.         Макашов В.Я., Кулик Е.Ю. О роли личности учителя в организации обучения с использованием информационно-коммуникационных технологий // Актуальные проблемы региональной педагогики / Под ред. В.П. Корсунова, Г.Д. Турчина. – Саратов: Изд-во Сарат. гос. ун-та, 2003. – С.3-5.

29.         Мудрик А.В. Социальная педагогика Серия: Высшее образование. М.: Изд-во Академия, 2001 г.192 стр.

30.         Новиков A.M. Российское образование в новой эпохе. М.: Эгвес, 2000.-288с.

31.         Общая и профессиональная педагогика: Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности «Профессиональное обучение»: В 2-х книгах /Под ред. В.Д. Симоненко, М.В. Ретивых. - Брянск: Изд-во Брянского государственного университета, 2003. - Кн.1 - 174 с.

32.         Оспенникова Е.В. Информационно-образовательная среда и методы обучения // Школьные технологии. –  2002. –  №2. – С.31-43.

33.         Патаракин Е.Д., Ярмахов Б.Б. Формирование личного учебного пространства в сети электронных коммуникаций // Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). – 2008. – Т. 11. № 2. – С. 416-425.

34.         Полат Е.С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркина, М.В. Моисеева, А. Е. Петров; под ред. Е.С. Полат. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Издательский центр "Академия", 2008. - 272 с.

35.         Тодд Лэммл, Шон Одом, Кевин  Уоллес. CCNP. Маршрутизация. Учебное  руководство.-С.-П. Лори, 2015 .-с.146-154

36.        Вито Амато. Основы организации сетей  Cisco. Том  1. –С.-П.: Вильямс, 2002 .-с.85-92

37.        Вито Амато. Основы организации сетей  Cisco. Том  2. –С.-П.: Вильямс, 2002 .-с.118-122

38.        Лекции по сетевым технологиям Cisco. С.-П.: Компьютерная академия «Шаг»,2009.-с.89-91

39.        Шринивас  Вегешна    Качество обслуживания в сетях IP. С.-П.: Вилямс, 2003.-с.56-64

40.        Аллан  Леинванд, Брюс Пински Конфигурирование  маршрутизаторов Cisco. 2-е издание. С.-П.: Вильямс, 2001.- с.54-57

41.        Дисо Хабракен  Как работать с маршрутизаторами  Cisco. С.-П.: ДМК-Пресс, 2005.-с.190-215

42.        Кеннеди Кларк, Кевин Гамильтон Принципы коммутации  в локальных сетях Cisco. С.-П.: Вилямс, 2003.- с.182-184

43.        Виджей Боллапрагада, Кертис Мёрфи, Расс  Уайт  Структура операционной системы  Cisco IOS. С.-П.: Вилямс, 2002 г. С.11-113

44.        Иванов С.Ю. Маршрутизаторы Cisco. Пособие  для самостоятельного изучения. М.:Символ-Плюс, 2003.-с.92-96

45.        Белашова Е.С., Тахаутдинов  В.С., Тахаутдинова  С.Л. Вычислительные сети  и телекоммуникации. Казань: редакционно-издательский центр «Школа», 2014.-с.160-168

46.        Гизатуллин  М.Г. Использование  прогграммного продукта  Cisco Packet Tracer  в образовательном процессе  образовательной  организации высшего  образования  для осуществления проектирования  и конфигурирования  сетей передачи  данных.- Международный  научный  журнал  «Перспективы науки и образования» №2(14). Дата публикации 1.05.2015.- с.84-90

47.        Электронный ресурс « http://bibliofond.ru/view.aspx?id=657050#1»

48.        Электронный ресурс « http://www.studfiles.ru/preview/2165370/»

49.        Галкин В.А., Григорьев Ю.А. Телекоммуникации и сети. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 607 с.

50.        Cisco. Первый выпуск. Соединяем две сети. // http://habrahabr.ru/ Хабрахабр http://habrahabr.ru/blogs/cisconetworks/42986/

51.          Cisco. Второй выпуск. Используем Packet Tracer 5.0 для моделирования сети.  Скринкаст. // http://habrahabr.ru/ Хабрахабр   http://habrahabr.ru/blogs/cisconetworks/43566/

52.        Аксенов А. Н. «Проектирование и анализ вычислительных сетей в программном продукте Cisco Packet Tracer.». М.:-Бука, 2011.-с.85-89