Методическая разработка открытого урока по теме "Топология информационной сети и способы объединения сегментов в единую ведомственную информационную сеть МЧС"

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Чувашской Республики 

«Чебоксарский экономико-технологический колледж»

Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики

Методическая разработка

открытого урока на тему:

Топология информационной сети и способы объединения сегментов в единую ведомственную информационную сеть МЧС

Дисциплина: ОП.09 Автоматизированные системы управления и связь

Специальность: 20.02.04 Пожарная безопасность

                                                                  Выполнил: преподаватель

                                                                  спец. дисциплин Чебоксарского

                                                                  экономико-технологического колледжа

                                                                  Николаев Алексей Александрович

                                                                  8-937-386-11-34

Чебоксары, 2019

РАССМОТРЕНО на заседании ЦК__Технических дисциплин___ Протокол № __ от ____________ г. Председатель ЦК: _________/О.Г. Карсаков /

РЕКОМЕНДОВАНО Экспертным советом колледжа Протокол №____ от "___" __________2019 г. Председатель Экспертного совета: зам. директора по УР__________ /Л.Г. Николаева/

Автор:

Николаев Алексей Александрович,

Преподаватель спец. дисциплин

Аннотация

Методическая разработка содержит материалы для проведения открытого урока по теме: “Топология информационной сети и способы объединения сегментов в единую ведомственную информационную сеть МЧС”.

Материалы разработки предназначены для педагогических работников профессиональных образовательных учреждений.

Содержание

1.Введение......................................................................................... 4

2.План урока..................................................................................... 5

3.Техническая карта занятия............................................................. 7

4.Конспект занятия........................................................................... 10

5.Список источников........................................................................ 19

Приложения...................................................................................... 20

Введение

Вашему вниманию предлагается методическая разработка открытого урока по теме: “Топология информационной сети и способы объединения сегментов в единую ведомственную информационную сеть МЧС”.

Целью проведения представляемого занятия является ознакомление с видами топологий сетей.

К данному уроку разработана презентация, доступная по ссылке.

Материалы разработки будут интересны педагогическим работникам профессиональных образовательных учреждений.

План урока

Преподаватель: Николаев Алексей Александрович

Специальность: 20.02.04. Пожарная безопасность

Дисциплина: ОП.09 Автоматизированные системы управления и связь

Тема: Топология информационной сети и способы объединения сегментов в единую ведомственную информационную сеть МЧС

Цели урока:

1. Образовательная – ознакомление с топологией информационных сетей;

2. Развивающая – развитие информационной компетенции студентов;

3. Воспитательная – формирование коммуникативной компетенции, компетенции социального взаимодействия.

Задачи:

ü    Заинтересовать студентов к изучению дисциплины.

ü    Формировать у студентов умение излагать научный материал.

ü    Формировать профессиональный кругозор и общую культуру.

Развивающие: Развивать информационную компетенцию студентов.

Задачи:

ü     Формировать способность осознанно воспринимать информацию.

ü     Развивать самостоятельность при изучении нового материала.

Воспитательные: формировать коммуникативную компетенцию, компетенцию социального взаимодействия.

Задачи:

·                     Воспитывать способность давать ответы на поставленные вопросы.

·                     Формировать способность работать в команде.

·                     Воспитывать активность в обсуждении вопросов урока.

·                     Развивать культуру речи, организацию своего рабочего места.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Вид урока: урок смешанного типа.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный (объяснение, показ).

Методы контроля: фронтальный опрос.

Материально-техническое оснащение занятия:

1.                 Компьютер.

2.                 Проектор.

Межпредметные связи: МДК 03.01 Пожарная спасательная техника и оборудование.

Внутрипредметные связи: Компьютерные сети.

Студент должен знать виды топологий компьютерных сетей.

Студент должен уметь создавать и корректировать топологии сетей.

Структура урока:

I. Организация начала урока. Заинтересовать студентов, привлечь их внимание к уроку, сообщить тему и цель урока (проговаривают сами студенты).

II. Объяснение материала студентам (презентация).

III. Контроль и самопроверка знаний учащихся.

IV. Домашнее задание.

V. Рефлексия.

VI. Подведение итогов урока.

Технологическая карта занятия

№ п/п	Структура занятия	Время, мин.	Деятельность
			преподавателя	обучающихся
1.                  Организационный момент	Подготовка к проведению занятия. Приветствие.	1-2	Приветствуют. Подготовка обучающихся к работе, взаимное приветствие преподавателя и обучающихся. Проверка наличия студентов. Оформление журнала. Организация внимания.	Приветствуют преподавателя
2.                  Мотивация учебной деятельности обучающихся. Постановка цели и задач занятия	Побудить познавательный интерес к теме. Подготовка к проведению занятия, настройка на осознанное восприятие и осмысление темы.	1-2	Объявление темы занятия. Выдвигает цели и задачи, которые представлены в презентации.	Слушают, поддерживают диалог, настраиваются на достижение целей.
3.                  Основная часть занятия	Изучение и усвоение нового материала	30	Объясняет обучающимся новый материал	Слушают, смотрят презентацию
4.                  Проверка усвоения материала	Контроль и самопроверка знаний учащихся	5	Фронтальный опрос	Отвечают на вопросы
5.                  Домашнее задание	Обеспечение понимания цели, содержания и способов выполнения домашнего задания. Окончания занятия	1-2	Озвучивает домашнее задание. Прощается	Записывают домашнее задание.
6.                  Рефлексия	Мобилизация учащихся на рефлексию своего поведения. Усвоение принципов саморегуляции и сотрудничества. Открытость учащихся в осмыслении своих действий и самооценке. Прогнозирование способов саморегуляции и сотрудничества.	5	Подводит общие итоги занятия. Проводит рефлексию. Оценивает результаты рефлексии.	Проводят самоанализ полученных знаний.
7.                  Подведение итогов занятия	Осмысление результатов лекционного занятия	1-2	Подводит результаты. Выставляет оценки Благодарит за работу.	Внимательно слушают
Итого		45

Конспект занятия

В математике топология это область геометрии для изучения фигур, которые непрерывно изменяясь сохраняют основное свойство. Раньше её называли «Теорией точечных множеств» или «Анализом положения». Компьютерщики заимствовали название и охарактеризовали им размещение компьютеров и периферийных устройств, и системы взаимодействия между ними.

Что понимается под топологией локальной сети

Программирование и построение компьютерных сетей выросли из математики и поэтому унаследовали математические расчеты и схематику построения устройств и связей. А самим термином топология сети охарактеризовали расположение и схему связей между устройствами. Устройствами выступают компьютеры, концентраторы, роутеры, серверы, принтеры и прочая вспомогательная электроника. Кроме расположения устройств, топология обуславливает компоновку кабелей, варианты размещения коммутирующего оборудования, систему обмена сигналами и прочие запросы потребителей компьютерных технологий.

Соединение в сети вызвано необходимостью объединения ресурсов компьютеров, экономией на периферийных устройствах, и как следствие решением комплексных задач. Исходя из конкретных предполагаемых задач и выстраивается топология компьютерной сети. Существуют семь основных видов соединений.

Виды и примеры топологий компьютерных сетей

Первоначально использовали три базовых вида топологий это шина, кольцо и звезда. С развитием технологий прибавились ещё четыре – полносвязная, ячеистая, дерево и смешанная.

Топология шина

Пожалуй наиболее простая и старая топология локальных сетей. Простота обусловлена наличием всего одной магистрали (кабеля) к которой соединены все устройства. Сигналы передаваемые одним, могут получать все. При этом отдельный компьютер отфильтровывает и принимает необходимую только ему информацию.

Рисунок 1 – Топология шина

Достоинства такой схемы:

- простое моделирование;

- дешевизна конструкции, при условии, что все устройства располагаются недалеко друг от друга;

- поломка одного или даже нескольких устройств не влияет на работоспособность остальных элементов сети.

Недостатки шины:

- неполадки на любом участке, а это обрыв шины или поломка сетевого коннектора нарушают работы всей системы;

- сложность ремонтных работ, прежде всего определения места неисправности;

- очень низкая производительность – в каждый момент только одно устройство передаёт данные остальным, увеличение числа приборов ведёт к существенному снижению производительности;

- сложность расширения сети, для этого приходится полностью заменять участки кабеля.

Именно из-за этих недостатков такие сети морально устарели, не обеспечивают современных требований обмена данными и фактически не применяются. По такой топологии создавались первые локальные сети. Роль шины в таких схемах выполнял коаксиальный кабель. Его прокладывали ко всем компьютерам и возле каждого соединяли т-образным штекером (тройником).

Топология кольцо

В «кольце» устройства подключены последовательно по кругу и по эстафете передают информацию. Четко выделенного центра нет и все приборы практически равнозначны. Если сигнал не предназначен компьютеру, он его транслирует следующему и так до конечного потребителя.

Рисунок 2 – Топология кольцо

Достоинства соединения кольцом:

- простота компоновки;

- возможность построения длинных сетей;

- не возникает необходимости в дополнительных устройствах;

- устойчивая работа с хорошей скоростью даже при интенсивной передаче данных.

Но кольцевое соединение имеет и ряд недостатков:

- каждый компьютер должен быть в рабочем состоянии и участвовать в трансляции, при обрыве кабеля или поломки одного устройства – сеть не работает;

- на время подсоединения нового прибора схема полностью размыкается, поэтому требуется полное отключение сети;

- сложное моделирование и настройка соединений;

- сложный поиск неисправностей и их устранение.

Основное применение кольца получили при создании соединений для удаленных друг от друга компьютеров, установленных в противоположных концах и на разных этажах зданий. Работают такие сети по специально разработанному стандарту Token Ring (802.5). Для надёжности и повышения объёмов обмена информацией монтируют вторую линию. Она используется либо как аварийная, либо по ней передаются данные в противоположном направлении.

Топология звезда

Самая распространённая и технологичная система создания сетей. Командует всем сервер, контроллер или коммутатор. Все компьютеры как лучи подсоединены к нему. Общение между ними происходит только через центральное устройство. Топология сети в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу стала основой для построения современных офисных локальных сетей.

Рисунок 3 – Топология звезда

В качестве узла используются активные или пассивные коммутаторы. Пассивный, это просто коробка соединения проводов не требующая питания. Активный коммутатор соединяет схему проводной или беспроводной технологией и требует подключения к питанию. Он может усиливать и распределять сигналы. Топология сети звезда обрела популярность благодаря множеству достоинств:

- высокая скорость и большой объём обмена данными;

- повреждение передающего кабеля или поломка одного элемента (кроме центрального) не снижает работоспособность сети;

- широкие возможности для расширения, достаточно смонтировать новый кабель или настроить доступ на коммутаторе;

- простая диагностика и ремонт;

- легкий монтаж и сопровождение.

Как и большинство сетей, соединение звезда имеет ряд недостатков, все они связаны с необходимостью использования центрального коммутатора:

- дополнительные затраты;

- он же — слабое звено, поломка приводит к неработоспособности всего оборудования;

- число подключаемых устройств и объём передаваемой информации зависит от его характеристик.

Несмотря на недостатки звезда широко используется при создании сетей на больших и маленьких предприятиях. А соединяя между собой коммутаторы получают комбинированные топологии.

Полносвязная или сеточная топология

В полносвязной системе все устройства соединены между собой отдельным кабелями, образующими сетку. Это очень надёжная схема коммуникации. Но целесообразна только при малом количестве соединяемых приборов, работающих с максимальной загрузкой. С ростом количества оборудования резко возрастает число прокладываемых коммуникаций. Поэтому широкого распространения не получила, в отличие от своей производной – частичной сетки.

Рисунок 4 –  Полносвязная топология

Ячеистая топология

Частичная сетка или ячеистая топология напрямую связывает только обменивающиеся самыми большими объёмами данных и самые активные компьютеры. Остальные общаются посредством узловых коммутаторов. Сетка соединяющая ячейки, выбирает маршруты для доставки данных, обходя загруженные и разорванные участки.

Рисунок 5 –  Ячеистая топология

Преимущества частичной сети:

- надежность, при отказе отдельных каналов коммутации будет найден альтернативный путь передачи данных;

- высокое быстродействие, так как основной поток данных передается по прямым линиям.

Недостатки ячеистой технологии:

- стоимость монтажа и поддержания достаточно высока, т.к. несмотря на частичность сетки всё равно требуется большое количество коммутационных линий;

- трудность построения и коммутирования сети при большом количестве соединяемых устройств.

Из-за дороговизны и сложности построения применяется в основном для построения глобальных сетей.

Топология дерево

Эта топология является комбинацией нескольких звёзд. Архитектура построения предусматривает прямое соединение пассивных или активных коммутаторов.

Рисунок 6 –  Топология дерево

Такой тип топологии чаще всего используют при монтаже локальных сетей с небольшим количеством приборов, в основном при создании корпоративных коммутаторов. Совмещает довольно низкую стоимость и очень хорошее быстродействие. Особенно при комбинировании различных линий передач — сочетании медных и волоконных кабельных систем, и применении управляемых коммутаторов.

Смешанная топология

Чистое применение какой-то одной топологии редкое явление. Очень часто с целью экономии на коммутационных линиях применяют смешанные схемы. Самыми распространенными из которых являются:

Звёздно — кольцевая.

Звёздно — шинная.

В первом случае компьютеры объединены в звёзды посредством коммутаторов, а они уже закольцованы. По сути все без исключения компьютеры заключены в круг. Такое соединение умножает достоинства обеих сетей, так как коммутаторы собирают в одну точку все подключенные устройства. Они могут просто передавать или усиливать сигнал. Если рассмотреть систему технологии распространения данных, то такая топология подобна обычному кольцу.

В звёздно — шинной сети комбинируется топология шин и звёзд. К центральному устройству соединяют единичные компьютеры и сегменты шин. При такой топологической схеме можно использовать несколько центральных устройств, из которых собирают магистральную шину. В конечном результате собирается звёздно — шинная схема. Пользователи могут одновременно использовать звёздную и шинную топологии, и легко дополнять компьютеры.

Смешанные соединяют в себе все плюсы и минусы составляющих их видов топологий локальных сетей.

Топология является самым важным фактором быстродействия и надёжности коммуникаций. При этом всегда можно комбинировать основными схемами топологий для того, чтобы добиться наилучшего результата. Важно знать и помнить, как преимущества и недостатки каждого соединения влияют на проектируемую или эксплуатируемую топологическую сеть. Поэтому схему нужно заранее тщательно планировать.

Список источников

1. Основы компьютерных сетей: Методическое пособие для учителя. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 55 с.: ил.

2. Основы компьютерных сетей: Учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 167 с.: ил.

Приложения

Приложение 1

Ссылка материала на сайте ИНФОУРОК:

https://infourok.ru/otkritiy-urok-topologiya-informacionnoy-seti-i-sposobi-obedineniya-segmentov-v-edinuyu-vedomstvennuyu-informacionnuyu-set-mchs-3936231.html

Краткое описание документа:

Методическая разработка к открытому уроку по теме - Топология информационной сети и способы объединения сегментов в единую ведомственную информационную сеть МЧС

Ссылка на основной материал - https://infourok.ru/otkritiy-urok-topologiya-informacionnoy-seti-i-sposobi-obedineniya-segmentov-v-edinuyu-vedomstvennuyu-informacionnuyu-set-mchs-3936231.html

Автор:

Николаев Алексей Александрович,

Преподаватель спец. дисциплин

Аннотация

Методическая разработка содержит материалы для проведения открытого урока по теме: “Топология информационной сети и способы объединения сегментов в единую ведомственную информационную сеть МЧС”.

Материалы разработки предназначены для педагогических работников профессиональных образовательных учреждений.