Вопрос 22.Методика изложения раздела «Коммуникационные технологии» в школьном курсе.

План ответа

Предложите технологию проведения занятий по этой теме, содержание которых включает:

• понятие компьютерной сети; локальные, региональные, корпоративные и глобальные компьютерные сети;

• локальные сети, организация и назначение;

• глобальные компьютерные сети; организация глобальных сетей;

• аппаратные средства глобальных сетей;

• интернет, основные понятия: WWW, web – сайт, web – страница, браузер; адресация в Интернет;

• протоколы передачи данных: TCP/IP, HTTP, .SMTP/POPЗ, FTP;

• информационные услуги глобальных компьютерных сетей: Всемирная паутина, файловые архивы, интерактивное общение, интернет-телефония; электронная почта как средство связи;

• поиск информации в сети.

Необходимость использования коммуникационных технологий (КТ) возникла в процессе информатизации общества, когда возникли задачи, которые невозможно решить без организации информационной связи между компьютерами: 1) перенос информации на большие расстояния; 2) совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных; 3) программных и информационных ресурсов; 4) необходимость анализа большого количества информации; 5) совместная работа над большим проектом.

В связи с этим возникла потребность выделения отдельного раздела «КТ» в рамках школьного курса информатики. Данная тема относится к линии «ИТ» и широко представлена в современных учебниках по информатике.

Кузнецов. Раздел представлен очень кратко. Основные понятия; модем, компьютерные телекоммуникационные сети, услуги КС.

Кушниренко. Тема излагается в рамках раздела «Мировые ИС». Последовательность изложения: развитие ИС, передача цифровой информации по телефонной линии, история возникновения Интернета и его информационные возможности. Большой плюс: изучение протоколов передачи данных (FTP, HTTP). Знакомство с языком HTML.

Семакин. Тема раскрывается в рамках главы «Передача информации в КС». Отличительной особенностью является наличие материала про аппаратное обеспечение сети и ПО сети.

Макарова. Практикум. Содержание лабораторных работ: знакомство с InternetExplorer, язык HTML, веб-страницы с графическими объектами и гиперссылками, электронная почта.

Угринович. Вопросы: 1) общение в Интернете (чаты); 2) звук и видео в Интернете; 3) разработка веб-сайты с использованием языка HTML.

Должны знать:1) понятия «компьютерная сеть», «сервер», «клиент», «Internet», «ресурсы Internet», «WorldWideWeb», «Web-страница», «гипертекст», «гиперссылка»; 2) «электронная почта», «почтовый сервер», «почтовый клиент», «адрес электронной почты»; 3) аппаратное и программное обеспечение сети; 4) порядок подключения к компьютерной сети; 5) историю возникновения и развития сети Internet; 6) принципы адресации в Internet;7) службы Internet; назначение, основные возможности браузеров, почтовых программ и порядок работы с ними; 8) правовые и этические нормы работы в Internet.

Должны уметь: 1) использовать программы для навигации в Internet и для работы с электронной почтой; 2) осуществлять поиск информации в Internet.

Основной характеристикой каналов передачи информа­ции является их пропускная способность (скорость передачи информации). Пропускная способность канала равна коли­честву информации, которое может передаваться по нему в единицу времени.

Обычно пропускная способность измеряется в битах в се­кунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с. Однако иногда в качестве единицы измерения используется байт в секунду (байт/с) и кратные ему единицы Кбайт/с и Мбайт/с.

Соотношения между единицами пропускной способности канала передачи информации такие же, как между едини­цами измерения количества информации:

1 байт/с = 2³ бит/с = 8 бит/с;

1 Кбит/с = 2¹⁰ бит/с = 1024 бит/с;

1 Мбит/с = 2¹⁰ Кбит/с = 1024 Кбит/с;

1 Гбит/с = 2¹⁰ Мбит/с = 1024 Мбит/с.

Локальные компьютерные сети

При работе на персональном компьютере в автономном режиме пользователи могут обмениваться информацией (программами, документами и так далее), лишь копируя ее на дискеты. Однако перемещение дискеты между компьюте­рами не всегда возможно и может занимать достаточно про­должительное время.

Создание компьютерных сетей вызвано практической по­требностью совместного использования информации пользо­вателями, работающими на удаленных друг от друга компь­ютерах. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместного ис­пользования принтеров и других периферийных устройств и даже одновременной работы с документами.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8-12 компьютеров) или в одном зда­нии (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установ­ленных в различных предметных кабинетах).

Локальная сеть объединяет несколько компьютеров и дает возможность пользователям совместно ис­пользовать ресурсы компьютеров, а также подклю­ченных к сети периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков, модемов и др.).

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, то есть пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются од­норанговыми.

Если к локальной сети подключено более 10 компьюте­ров, одноранговая сеть может оказаться недостаточно произ­водительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении ин­формации в сети некоторые компьютеры специально выде­ляются для хранения файлов и программных приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе сервера.

Аппаратное обеспечение сети. Каждый компьютер, под­ключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер — рис. 12.2).

Рис.12.2. Сетевой адаптер

Основной функцией сетевого адаптера является передача и прием информации из сети. В настоящее время наиболее часто используются сетевые адаптеры типа EtherNet, ко­торые могут объединять в сеть компьютеры различных аппаратных и программных платформ (IBM-со­вместимые, Macintosh, Unix-компь-ютеры).

Соединение компьютеров (сете­вых адаптеров) между собой произ­водится с помощью кабелей различных типов (коаксиаль­ного, витой пары, оптоволоконного). Для подключения к локальной сети портативных компьютеров часто исполь­зуется беспроводное подключение, при котором передача данных осуществляется с помощью электромагнитных волн.

Важнейшей характеристикой локальных сетей, которая определяется типом используемых сетевых адаптеров и ка­белей, является скорость передачи информации по сети. Скорость передачи информации по локальной сети обычно находится в диапазоне от 10 до 100 Мбит/с.

Топология сети. Общая схема соединения компьютеров в локальной сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными.

Вариант соединения компью­теров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно сое­диняя компьютеры и перифе­рийные устройства между собой, называется линейной шиной (рис. 12.3).

Рис. 12.4. Локальная сеть типа «звезда»

Рис. 12.3. Локальная сеть типа «линейная шина»

Если к каждому компьютеру подходит отдельный кабель из одного центрального узла, то ре­ализуется локальная сеть типа «звезда».

Обычно при такой схеме сое­динения центральным узлом яв­ляется более мощный компью­тер.

Преимущество локальной сети типа «звезда» перед локаль­ной сетью типа «линейная шина» состоит в том, что при выхо­де из строя сетевого кабеля у одного компьютера локальная сеть в целом продолжает нормально функционировать.

Предоставление доступа к ресурсам компьютера. В опера­ционной системе Windows пользователь любого компьютера, подключенного к сети, может предоставить доступ к своим дискам, папкам или файлам. Пользователи, работающие за другими компьютерами, могут после этого пользоваться пре­доставленными ресурсами.

Глобальная компьютерная сеть Интернет

Локальные сети обычно объединяют несколько десятков компьютеров, размещенных в одном здании, однако они не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных час­тях города. На помощь приходят региональные сети, объе­диняющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Многие организации, заинтересованные в защите информа­ции от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые кор­поративные сети. Корпоративная сеть может объединять ты­сячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различ­ных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft — MicroSoftNetwork (MSN)).

Потребности формирования единого мирового информа­ционного пространства привели к созданию глобальной компьютерной сети Интернет. В настоящее время на более чем 150 миллионах компьютеров, подключенных к Интер­нету, хранится громадный объем информации (сотни мил­лионов файлов, документов и так далее). Глобальная сеть Интернет привлекает пользователей своими информацион­ными ресурсами и сервисами (услугами), которыми пользу­ется около миллиарда человек во всех странах мира.

Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая сотни мил­лионов компьютеров.

В каждой такой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, кото­рый имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета). В качестве таких «магистральных» линий свя­зи обычно используются оптоволоконные линии с пропуск­ной способностью до 20 Гбит/с и более.

Надежность функционирования глобальной сети обеспе­чивает большое количество линий связи между региональ­ными сегментами сети. Например, российский региональ­ный сегмент Интернета имеет несколько магистральных линий связи, соединяющих его с североамериканским, евро­пейским и японским сегментами.

Основу, «каркас» Интернета составляют более 150 мил­лионов серверов, постоянно подключенных к сети, из кото­рых в России насчитывается около 400 тысяч (на начало 2002 г.).

К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей Интернета (рис. 12.5).

Рис. 12.5. Структура глобальной сети Интернет

1. Адресация в Интернете

IP-адрес. Для того чтобы в процессе обмена информацией компьютеры могли найти друг друга, в Интернете существу­ет единая система адресации, основанная на использовании 1Р-адреса.

Каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой уникальный 32-битный (в двоичной си­стеме) 1Р-адрес.

По формуле (2.1) легко подсчитать, что общее количество различных IP-адресов составляет более 4 миллиардов:

N = 2³² = 4 294 967 296.

Система IP-адресации учитывает структуру Интернета, то есть то, что Интернет является сетью сетей, а не объеди­нением отдельных компьютеров. IP-адрес содержит адрес сети и адрес компьютера в данной сети.

Для обеспечения максимальной гибкости в процессе рас­пределения IP-адресов, в зависимости от количества компь­ютеров в сети, адреса разделяются на три класса А, В, С. Первые биты адреса отводятся для идентификации класса, а остальные разделяются на адрес сети и адрес компьютера (табл. 12.1).

Таблица 12.1. IP-адресация в сетях различных классов

Например, адрес сети класса А имеет только 7 битов для адреса сети и 24 бита для адреса компьютера, то есть может существовать лишь 2⁷ = 128 сетей этого класса, зато в каж­дой сети может содержаться 2²⁴ = 16 777 216 компьютеров.

В десятичной записи IP-адрес состоит из 4 чисел, разде­ленных точками, каждое из которых лежит в диапазоне от О до 255. Например, IP-адрес сервера компании МТУ-Интел записывается как 195.34.32.11.

Достаточно просто определить по первому числу IP-адре­са компьютера его принадлежность к сети того или иного класса:

• адреса класса А — число от 0 до 127;

• адреса класса В — число от 128 до 191;

• адреса класса С — число от 192 до 223.

Так, сервер компании МТУ-Интел относится к сети клас­са С, адрес которой 195, а адрес компьютера в сети 34.32.11.

Провайдеры часто предоставляют пользователям доступ в Интернет не с постоянным, а с динамическим 1Р-адресом, который может меняться при каждом подключении к сети. В процессе сеанса работы в Интернете можно определить свой текущий 1Р-адрес.

.

Доменная система имен. Компьютеры легко могут най­ти друг друга по числовому IP-адресу, однако человеку за­помнить числовой адрес нелегко, и для удобства была вве­дена Доменная Система Имен (DNS — DomainNameSystem).

/Доменная система имен ставит в соответствиечисловомуIP-адресу компьютера уникальное до­менное имя.

Доменные имена и IP-адреса распределяются междуна­родным координационным центром доменных имен и IP-ад­ресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента (адрес в Интернете www.icann.org).

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня — домены второго уровня и так далее. Домены верхнего уровня бывают двух типов: геогра­фические (двухбуквенные — каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные) , (табл. 12.2).

России принадлежит географический домен ru. Интересно, что давно существующие серверы могут относиться к домену su (СССР). Обозначение административного домена позволяет определить профиль организации, владельца домена.

Таблица 12.2. Некоторые имена доменов верхнего уровня

Админист­ ративные	Тип организации	Г еографические	Страна
сот	Коммерческая	са	Канада
edu	Образовательная	de	Г ермания
gov	Правительственная США	jP	Япония
int	Международная	ru	Россия
mil	Военная США	su	бывший СССР
net	Компьютерная сеть	uk	Англия /Ирландия
org	Некоммерческая	us	США

Так, компания Microsoft зарегистрировала домен второ­го уровня microsoft в административном домене верхнего уровня сот, а Московский институт открытого образова­ния (МИОО) — домен второго уровня metodist в географиче­ском домене верхнего уровня ru.

Имена компьютеров, которые являются серверами Интер­нета, включают в себя полное доменное имя и собственно имя компьютера. Так, основной сервер компании Microsoft имеет имя www.microsoft.com, а сервер компании МИОО — iit.metodist.ru (рис. 12.6).

Рис. 12.6. Доменная система имен

Всемирная паутина

Технология WorldWideWeb

Всемирная паутина — это вольный перевод английского словосочетания WorldWideWeb, которое часто обозначает- , ся как WWW или Web. Бурное развитие сети Интернет, ко­торое происходило на протяжении 90-х годов, в первую оче­редь обусловлено появлением новой технологии WWW.

Гипертекст

Технология WWW. Технология WWW позволяет созда­вать ссылки (их также называют гиперссылками), которые реализуют переходы не только внутри исходного документа, но и на любой другой документ, находящийся на данном компьютере и, что самое главное, на любой документ любого компьютера, подключенного в данный момент к Интернету (рис. 12.13).

Рис. 12.13. Технология WWW

В качестве указателей ссылок, то есть объектов, активи­зация которых вызывает переход на другой документ, могут использоваться не только фрагменты текста, но и графиче­ские изображения.

Серверы Интернета, реализующие WWW-технологию, называются Web-серверами, а документы, реализованные по технологии WWW, называются Web-страницами.

Всемирная паутина — это десятки миллионов Web-серверов Интернета, содержащих Web-стра­ницы, в которых используется технология гипер­текста.

Создание Web-страниц осуществляется с помощью языка разметки гипертекста (HyperTextMarkupLanguage — HTML). Основа используемой в HTML технологии состоит в том, что в обычный текстовый документ вставляются управ­ляющие символы (тэги), и в результате мы получаем тексто­вый документ, который при просмотре в браузере мы видим в форме Web-страницы. С помощью тэгов можно изменять раз­мер, начертание и цвет символов, фон, определять положе­ние текста на странице, вставлять гиперссылки и так далее.

Web-страница может быть мультимедийной, то есть мо­жет содержать ссылки на различные мультимедийные объ­екты: графические изображения, анимацию, звук и видео.

Интерактивные Web-страницы содержат формы, которые может заполнять посетитель. Динамический HTML исполь­зует объектную модель документа, то есть рассматривает до­кумент как совокупность объектов, свойства которых можно изменять. Это позволяет создавать динамические Web-стра­ницы, то есть страницы, которые могут меняться уже после загрузки в браузер. Например, текст может менять цвет, когда к нему подводится курсор, заголовок — перемещаться и так далее. Кроме того, пользователь может активизиро­вать ссылки на выполняемые сценарии на языках JavaScriptи VBScript, а также элементы управления ActiveX.

Тематически связанные Web-страницы обычно бывают представлены в форме Web-сайта, то есть целостной систе­мы документов, связанных между собой в единое целое с по­мощью гиперссылок.

Универсальный указатель ресурсов. Найти Web-страни­цу или файл в Интернете можно с помощью универсального указателя ресурсов (адреса Web-страницы).

Универсальный указатель ресурсов (URL — Uni­versalResourceLocator) включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или 1Р-адрес сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и собственно имя файла: protocol://domain_name/path/file_name

Протокол доступа к документу определяет способ переда­чи информации. Для доступа к Web-страницам использует­ся протокол передачи гипертекста HTTP (HyperTextTrans­ferProtocol). При записи протокола после его имени следует двоеточие и два прямых слэша: http:// .

Запишем URL-адрес титульной страницы Web-сайта «Ин­форматика и информационные технологии». Страница рас­положена на сервере schools.keldysh.ru, в каталоге info2000 в файле index.htm. Следовательно, универсальный указатель ресурсов принимает вид:

http://schools.keldysh.ru/info2000/index.htm .

Он состоит из трех частей: http:// — протокол доступа; schools.keldysh.ru— доменное имя сервера; /info2000/index.htm— путь к файлу и имя файла Web-стра-ницы.

Браузеры — средство доступа к информационным ресурсам Всемирной паутины

Просмотр Web-страниц осуществляется с помощью спе­циальных программ просмотра — браузеров. В настоящее время наиболее распространенными браузерами являются InternetExplorer(его русскоязычная версия часто называется Обозреватель) и NetscapeCommunicator (Коммуникатор).

Если компьютер подключен к Интернету, то можно запу­стить один из браузеров и отправиться в виртуальное путе­шествие по Всемирной паутине.

Настройка браузера. По­сле запуска откроется окно Обозревателя, в которое бу­дет загружена начальная Web-страница.

ГДГЖЗыЛ

ч Й-j***" W0

■

Рис. 12.14. Окно браузера Internet Explorer

По умолчанию в русско­язычной версии InternetEx­plorer такой страницей яв­ляется страница Web-серве­ра фирмы Microsoft.

Окно браузера содержит меню, панель инструментов, ок­но Адрес:,а также рабочую область, в которой и просматри­ваются Web-страницы.

Окно Адрес позволяет ввести с клавиатуры или выбрать из списка URL нужной Web-страницы.

Панель инструментов позволяет переходить с одной Web-страницы на другую (кнопкиВперед, Назад, Домой), управлять процессом загрузки (кнопки Остановить, Обно­вить) и др.

Внешний вид и местоположение панелей инструментов можно изменять, перетаскивая компоненты панели инстру­ментов с помощью мыши или используя меню Вид.

Параметры просмотра Web-страниц в браузере можно из­менять с помощью многочисленных настроек. Так, можно изменить адрес начальной страницы, загружаемой в Обозре­ватель.

Протокол передачи данных TCP/IP

Сеть Интернет, являющаяся сетью сетей и объединяющая громадное количество различных локальных, региональных и корпоративных сетей, функционирует и развивается бла­годаря использованию единого протокола передачи данных TCP/IP. Термин TCP/IP включает название двух протоко­лов:

• Transmission Control Protocol (TCP) — транспортныйпро­токол;

• InternetProtocol (IP) — протокол маршрутизации. Протокол маршрутизации. Протокол IP обеспечивает пе­редачу информации между компьютерами сети. Рассмотримработу данного протокола по аналогии с передачей информа­ции с помощью обычной почты. Для того чтобы письмо до­шло по назначению, на конверте указывается адрес получа­теля (кому письмо) и адрес отправителя (от кого письмо).

Аналогично передаваемая по сети информация «упаковы­вается в конверт», на котором «пишутся» IP-адреса компь­ютеров получателя и отправителя, например «Кому: 198.78.213.185», «От кого: 193.124.5.33». Содержимое кон­верта на компьютерном языке называется IP-пакетом и представляет собой набор байтов.

В процессе пересылки обыкновенных писем они сначала доставляются на ближайшее к отправителю почтовое отде­ление, а затем передаются по цепочкепочтовых отделений на ближайшее к получателю почтовое отделение. На проме­жуточных почтовых отделениях письма сортируются, то есть определяется, на какое следующее почтовое отделе­ние необходимо отправить то или иное письмо.

IP-пакеты на пути к компьютеру-получателю также про­ходят через многочисленные промежуточные серверы Ин­тернета, на которых производится операция маршрутиза­ции. В результате маршрутизации IP-пакеты направляются от одного сервера Интернета к другому, постепенно прибли­жаясь к компьютеру-получателю.