Предисловие

Становление вузовского курса "Информатика", включенного в учебные планы для изучения в первых семестрах, связано с тенденцией усиления внимания к общеобразовательным функциям этой дисциплины, ее потенци­альным возможностям для решения общих задач обучения, воспитания и развития студентов.

Новые информационные технологии развиваются очень быстро. Значе­ние WEB-технологии во многом представлено тем, что, это прежде всего, интеграционная технология. Сегодня вряд ли можно найти более удачный пример того, как можно интегрировать различные источники информации и различные ее типы. Это свойство WEB-технологии представляется особенно важным для современных форм организации учебного процесса в вузе, когда студент получает возможность оперативного доступа к интересующим его разнообразным источникам информации. WEB-серверы и WEB-навигаторы могут и должны использоваться не только в мировом масштабе, но и при создании крупных распределенных информационных систем, таких как кор­поративная сеть университета.

Архитектура корпоративной сети ETUNet стала естественным заверше­нием очередного витка спирали эволюции информационных систем в ЛЭТИ - от компьютерных систем коллективного пользования с централизованной многоуровневой архитектурой через системы "клиент-сервер" в традицион­ном понимании к Интранет. Сегодня ETUNet развивается в направлении полнофункционального Интранета (FSI - Full Service Intranet). FSI - это спо­соб использования, стандартных технологий ИНТРАНЕТ для построения бо­гатых, полнофункциональных, всеобъемлющих сред для совместного ис­пользования информации, для коммуникаций и приложений, построенных на основе открытых сетевых технологий и открытой платформы приложений,

опирающейся на сеть.

Что же дает внедрение WEB-технологии в области образования? Преж­де всего - это возможность устанавливать контакт со сверстниками и колле­гами далеко за пределами университета, в большей степени индивидуальную форму получения дополнительного образования. Все чаще и чаще WEB-тех­нологии используются для проведения заочных туров олимпиад либо теле-

4

коммуникационных олимпиад. Они являются удобным средством рецензиро­вания различных конкурсных работ и проектов.

Тем не менее, несмотря на повышенный интерес к развитию WEB-тех-нологий в высшей школе, методической стороне их использования в учебном процессе уделяется недостаточное внимание.

Существенным фактором, влияющим на методику преподавания на 1-ом курсе дисциплины "Информатика", является значительная разница в базовом уровне знаний и имеющихся практических навыках у студентов: от отсутст­вия школьного минимума до успешного освоения и применения компьютер­ных технологий, наличия собственных проектов и разработок, побед на олимпиадах. В данной ситуации представляется разумным выделение фун­даментальной части в качестве лекционного курса и использование индиви­дуального подхода в рамках предметно-развивающей методики проведения практических и лабораторных работ. Мотивацией этого служит намерение начать обучение с примерно одинакового уровня для всех студентов - по­гружения в новую незнакомую для них среду корпоративной сети СП6ТЭТУ (ETUNet), и осуществить знакомство на ее примере с современными сетевы­ми технологиями, а также привить студентам практические навыки, которые будут использоваться ими на протяжении всего обучения в СПбГЭТУ.

Подобный подход должен позволить усвоить материал всем студентам в пределах обязательных требований, а также обеспечить возможность для их саморазвития и выполнения заданий по другим дисциплинам. Кроме того, не исключается возможность дополнительного обучения в рамках самостоя­тельной работы студентов, учитывая, что современные государственные об­разовательные стандарты подготовки специалистов отводят более половины учебного времени именно этому виду работы.

Введение

В данное издание включен краткий обзорный материал, связанный с лекционным курсом и общим подходом к рассмотрению сетевых технологий, организации локальной и корпоративной сетей.

Концепция предметно-развивающей методики (ПРМ) предполагает соз­дание специализированной информационно-образовательной среды (ИОС), позволяющей реализовать технологии открытого образования. В основу ИОС

5

может быть положена системно организованная совокупность средств пере­дачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппа­ратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориен­тированная на удовлетворение образовательных потребностей пользовате­лей. Технологии открытого образования и ПРМ могут быть с успехом ис­пользованы в традиционных формах образования: очной, очно-заочной (ве­черней), заочной и экстернате.

Реализация системы открытого инженерного образования в масштабе университета может быть выполнена на базе факультетских вычислительных лабораторий (ФВЛ) и компьютерных классов, подключенных к университет­ской сети ETUNet и дополненных соответствующим аппаратно-программ­ным и организационно-методическим обеспечением.

В основу функционирования ИОС должна быть положена технология интерактивных коммуникаций сетей Интернет/Интранет. Для внедрения этой технологии целесообразно создание в каждой ФВЛ образовательного WEB-сайта, используемого для размещения информационно-образовательной сре­ды. Таким образом, может быть осуществлен переход от, а точнее дополне­ние единого централизованного WEB-сайта университета системой распре­деленных факультетских образовательных WEB-сайтов. На этапе становле­ния такой структуры возможно разрешение доступа к факультетским WEB— сайтам только в сети Интранет университета. После отработки технологии на уровне университета и создания соответствующего методического обеспече­ния может быть осуществлен переход к использованию университетской системы открытого инженерного образования в сети Интернет.

Для организации учебного процесса в системе открытого инженерного образования необходимо создание методического обеспечения по отдельным дисциплинам, которое может включать следующие компоненты:

1. Электронные гипертекстовые учебники, конспекты лекций и учебные пособия.

2. Дистанционные лабораторные практикумы.

3. Тренажерные практикумы с системой рейтинговых оценок.

4. Тестовые системы дистанционного принятия зачетов и экзаменов.

Для обеспечения учебного процесса в системе открытого инженерного образования возможно использование всего спектра средств интерактивного общения в сети Интернет/Интранет, в частности:

6

1. Использование электронной библиотеки (WEB-сайтов) для публика­ции учебных материалов (конспектов лекций, учебных пособий, ме­тодических указаний и пр.) в формате HTML и Adobe Acrobat.

2. Использование электронной почты для обмена учебными материа­лами между студентами и преподавателями (выдача заданий, полу­чение решений и пояснительных записок, обмен вопросами и отве­тами, оказание консультаций).

3. Использование телеконференций (off-line) для индивидуального оп­роса студентов и формирования рейтинговых оценок.

4. Использование групповой работы в режиме телеконференции (on­line) для фронтального опроса студентов и принятия зачетов.

5. Использование аудио- и видеоконференций для проведения практи­ческих занятий и семинаров.

В результате изучения данной темы и выполнения лабораторных работ студент должен:

1. Знать:

- классификацию компьютерных сетей,

- компоненты (аппаратные устройства), необходимые для создания сети,

- основные сетевые сервисы,

- назначение используемого программного обеспечения (сетевых опера­ционных систем),

- терминологию, связанную с сетевыми технологиями,

- архитектуру компьютерной сети,

- назначение службы сетевых каталогов.

2. Уметь:

- работать в корпоративной сети ETUNet, использовать сетевые сервисы,

- решать задачи с использованием ресурсов сети ETUNet.

3. Иметь представление

- о логической структуре корпоративной сети на примере сети ETUNet,

- о ресурсах, доступных для использования в сети ETUNet. При подготовке материалов информационного характера по корпора­тивной сети СП6ТЭТУ учтены рекомендации сотрудников ЦНИТ СПбГЭТУ Исаева Ю.Н., Нисковского А.В., Татаринова Ю.С. На представленные ими документы в тексте пособия имеются соответствующие ссылки.

7

1. Базовые понятия и термины

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net - сеть, и work - работа) - это система взаимодействия и обмена информацией между компьютерами. Для обеспечения взаимодействия необходимо наличие трех компонент:

- двух и более компьютеров, один из них имеет ресурсы (технические, информационные и т. п.), которые могут быть использованы другими компьютерами при получении доступа через среду передачи данных;

- среды передачи данных (информации) для обеспечения взаимодействия технических устройств, включающей в себя каналы передачи данных (на основе кабельных и беспроводных технологий) и средства коммутации;

- описания способов взаимодействия сетевых устройств (например, сете­вых протоколов, модели передачи данных) и сетевого программного обеспечения.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьюте­ров, рабочих станций и пр.) и соединяющих их ветвей. Пользователи компь­ютерной сети получают возможность совместно использовать её программ­ные, технические, информационные и организационные ресурсы. Компью­терные сети обеспечивают:

- Разделение ресурсов - позволяет экономно их использовать, например, управлять периферийными устройствами (печатающие устройства, мо­демы, факс-модемы со всех присоединенных рабочих станций) или со­вместно использовать накопители на магнитных и лазерных дисках.

- Разделение данных - предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест при необходимости по­лучения информации.

- Разделение программных средств - предоставляет возможность одно­временного использования установленных ранее в централизованном порядке программных средств.

По степени географического местонахождения сети делятся на локаль­ные (LAN), глобальные (WAN) и городские (MAN), а по принадлежности ор­ганизациям выделяют корпоративные сети.

Существует следующая классификация компьютерных сетей:

8

- LAN (Local Area NetWork, локальная сеть, ЛВС) - сетевое соединение, связывающее ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия. Характеризуется высокой скоро­стью передачи данных (10-100 Мбит в секунду) и небольшой протя­женностью (до десятков километров);

- WAN (Wide Area NetWork, глобальная сеть, ГВС) - объединение сетей, удалённых географически на большие расстояния друг от друга (в раз­ных странах и континентах) с низкой пропускной способностью (де­сятки Кбит в секунду);

- MAN (Metropolitan Area NetWork, внутри и междугородная сеть) - ре­гиональная сеть обслуживает информационные потребности города, а также обеспечивает междугороднее и областное объединение сетей.

Принципы функционирования различных сетей примерно одинаковы. Практически любая сеть строится на основе нескольких мощных компьюте­ров, называемых серверами. При организации связи между компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другими -роль пользователя этих ресурсов. Сервер (англ, serve - обслуживать) - это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти в сети, предоставляющий свои услуги другим, то есть выполняющий определенные функции по запросам других путем управ­ления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования). Сервером называется также программа для сетевого компьютера, обслуживающая множество кли­ентов сети. Клиент (иначе, рабочая станция) - любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

По способам взаимодействия, обмена и обработки информации с помощью компьютеров можно выделить следующие модели (только начиная с третьей можно говорить о наличии сетевого взаимодействия):

1) отдельный компьютер, позволяющий пользователям использовать при­соединенные к нему периферийные устройства и выполнять автоном­ные вычисления (stand-alone computing) с обеспечением хранения, вво­да и вывода информации;

9

2) терминал-хост (terminal-host), когда пользователи получают доступ к ресурсам (процессору, оперативной памяти, устройствам хранения ин­формации, периферийным устройствам и пр.) главного компьютера (host, mainframe), исполняющего все задания и обеспечивающим цен­трализованные вычисления (centralized computing), через присоединен­ное коммуникационное оборудование оконечного устройства (terminal) из монитора и клавиатуры, обеспечивающего операции ввода-вывода;

3) клиент/сервер (client/server) - сетевая архитектура, в которой все уст­ройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиент (компьютер пользователя - рабочая станция, workstation), осуществляя предвари­тельную обработку данных (front end), запрашивает сервис у сервера, который отвечает на запрос и выполняет обработку базы данных (back end). Оба термина (клиент и сервер) могут быть применены как к физи­ческим устройствам, так и к программному обеспечению. Возможна организация сети с выделенным сервером, выполняющим специализированные действия, или одноранговой сети (Peer-to-peer network - "равный с равным"), в которой рабочие станции имеют оди­наковый статус (ранг) и могут совместно использовать информацию и ресурсы друг друга без обращения к центральному (выделенному) сер­веру (например, сеть из нескольких компьютеров можно организовать так, чтобы файлы, находящиеся на каждом из них были доступны на каждом компьютере).

В модели клиент/сервер можно обеспечить обработку информации рас­пределенную (distributed computing), когда для выполнения задания осуществляется реализация подзадач на наиболее подходящих компью­терах с обменом результатами, или совместную (collaborative computing или cooperative processing), когда для достижения результата использу­ется суммарные вычислительные возможности и доступные ресурсы всех устройств с возможностью обеспечения дублирования.

4) клиент/сеть (client/network) - сетевая архитектура, в которой пользова­тель получает необходимое ему обслуживание при обращении к опре­деленному сервису или ресурсам по принятой системе обозначений (например, используя специальную службу каталога), а уже соответст­вующая служба определяет на каком сервере выполниться запрос кли­ента.

4) способствовать последовательному наращиванию знаний обучаемого об особенностях и возможностях по использованию и управлению ресурсами на рабочем месте на разных уровнях: - отдельном компьютере при коллективном его использовании (разделе-

10

2. Схема организации и выполнения лабораторных работ

Предлагаемый комплекс лабораторных работ положен в основу обеспе­чения системно-деятельностного подхода к организации учебного процесса, реализуемого в рамках предметно-развивающей среды корпоративной сети СПбГЭТУ ETUNet. Основной целью выполнения лабораторных работ явля­ется освоение сетевых технологий, обеспечивающих учебную и научную деятельность студентов в университете. Выполнение работ предполагает формирование у обучаемых конструктивного подхода к комплексным вариа-тивным способам реализации поставленной задачи с помощью функцио­нальных процессоров различного назначения на примере использования при­ложений графической ОС (операционной системы) MS Windows и сетевых сервисов сетевой ОС Novell NetWare на компьютере, находящемся в составе локальной сети учебного класса и ETUNet. Организация учебного места студента выполняется на технологической платформе - автоматизированном рабочем месте "АРМ Учебный процесс", имеющим выход в ETUNet.

Для первоначального освоения возможностей сетевых технологий в со­став комплекса (см. схему на рис.1) включены лабораторные работы "Ресур­сы и работа в локальной сети. Использование локальной сети СПбГЭТУ (ETUNet)", "Поиск информации в глобальной сети Internet с помощью серви­са WWW (World Wide Web)" и "Использование электронной почты - переда­ча и получение сообщений".

Последовательность и ход выполнения лабораторных работ обеспечива­ет планомерное формирование новых знаний и развитие навыков обучаемого по мере усложнения выполняемых заданий и позволяет:

1) сформировать у обучаемого понятие о компьютере как о рабочем месте и рабочем инструменте, позволяющем получить решение поставленных за­дач разными способами (с учетом минимизации затрачиваемых локальных и сетевых ресурсов и времени);

2) обеспечить первичное знакомство с архитектурой компьютера, логической структурой корпоративной сети, правилами их эксплуатации путем прове­дения компьютерного эксперимента по изучению доступных ресурсов;

3) дать представление какими средствами (аппаратными и программными) и за счет обращения к каким локальным и сетевым ресурсам (внешним уст-

11

ройствам, дисковой памяти и т.п.) происходит выполнение заданий по ме­ре их усложнения и требования получения интегрального решения;

12

ние общих ресурсов - локальных дисков, одного ПО с изменением его на­строек и параметров разными пользователями);

- в локальной сети учебного класса (разделение общих ресурсов - сетевых принтеров и других внешних устройств, ПО и т.п.; организация обмена информацией между пользователями, находящимися на разных компью­терах);

- в локальной сети ETUNet (получение доступа к ее ресурсам и другим лабораториям; использование материалов, размещенным на Интернет-уз­лах ЭТУ; предоставление услуг электронной почты для общения с любы­ми адресатами) - формирование навыков по обращению к разным инфор­мационным, программным и аппаратным ресурсам ЭТУ;

- в глобальной сети Интернет (доступ к материалам любых узлов);

5) освоить способы получения информации с помощью сетевых служб, ее анализа и обработки, представления результатов выполненной работы;

6) производить обращение обучаемого к новым сетевым программным и ап­паратным ресурсам по мере необходимости решения новых задач, при их изучении и использовании не в полном объеме, а поэтапно и только с це­лью освоения и определения путей достижения требуемого результата.

3. Проведение лабораторной работы по освоению сетевых технологий на примере корпоративной сети ETUNet

Для освоения и получения практических навыков по использованию возможностей корпоративной сети ETUNet и предоставляемых ею услуг вы­полняется лабораторная работа "Ресурсы и работа в локальной сети. Исполь­зование локальной сети СПбГЭТУ (ETUNet)".

Цель работы: изучение организации локальной сети (логическая струк­тура, сетевые ресурсы и внешние устройства, файловая система и т.д.), ос­воение последовательности действий по регистрации, определению доступ­ных сетевых ресурсов и их использованию в локальных сетях учебного клас­са и ETUNet (при использовании ОС Novell NetWare).

Основные понятия: локальная сеть, регистрация (вход в сеть), сервер-клиент, рабочая станция, дерево сети, служба сетевых каталогов, сетевое окру­жение, виды ресурсов (аппаратные, программные), служба печати (сетевые принтеры, очередь заданий на печать).

13

Задание: изучить принципы и специфику регистрации в разных локаль­ных сетях, функционирующих под управлением разных сетевых ОС (Win­dows и NetWare), изучить логическую структуру и усвоить правила исполь­зования корпоративной сети ETUNet, найти и сформировать перечень дос­тупных для использования ресурсов и сервисов локальной сети (класса, ETUNet), зафиксировать сведения о характеристике и свойствах ресурсов, доступных в сети ETUNet, изучить основные положения по работе с сетевы­ми принтерами и формированию очереди заданий на печать.

Чем обеспечивается: графической ОС MS Windows и сервисами сетевой ОС Novell NetWare - регистрация в сети, доступ к серверам и использование сетевых ресурсов, получение информации об их свойствах.

Результат: усвоение правил и формирование навыков работы в корпо­ративной сети, обнаружение полезных сетевых ресурсов (аппаратных, про­граммных, информационных).

Для выполнения лабораторной работы обучаемому предлагается при­мерный сценарий ее проведения. Сценарий содержит несколько уровней, рассчитанных на разную подготовленность студентов, что позволяет варьи­ровать последовательность ключевых этапов лабораторной работы и степень их детальной проработки в зависимости от понимаемости обучаемым сфор­мулированных заданий и знания способов их решения. Студенту предлагает­ся набор отдельных подзадач и детальное описание одного из возможных пу­тей достижения требуемого результата. Предписанный путь позволяет осво­ить изучаемые сетевые технологии и приобрести необходимые навыки, но не запрещает использовать другие способы решения, что позволяет обучаемому продемонстрировать имеющиеся у него знания и технологические приемы, а также проявить творческий подход при реализации как простых, так и слож­ных заданий.

Проведение лабораторной работы требует предварительного знакомства с понятийной базой и соответствующими теоретическими положениями, а также практическими рекомендациями в области сетевых технологий. Сте­пень подготовленности студентов и контроль усвоения ими материала (лек­ционного и полученного в ходе лабораторной работы) предполагается оцени­вать с помощью тестирования, включающего и возможные дистанционные формы его проведения.

15 4. Корпоративная сеть СП6ТЭТУ ETUNet

14

В ходе лабораторной работы предполагается выполнение следующих

этапов:

1) освоение способа реги­страции для получения доступа к корпоратив­ной сети ETUNetи одному из серверов по учетному имени поль­зователя ресурсов сети (рис. 2);

2) определение имеющих­ся и доступных для использования ресур­сов локальной сети

(класса, ETUNet) - приложений, сетевых принтеров, информационных ма­териалов, серверов сетиETUNet;

3) выполнение поиска по шаблону приложений и информационных материа­лов на серверах сети;

4) освоение сервисов и действий для получения и использования информа-

ционных материа­лов, размещенных в сети ETUNet; 5) изучение организа­ции работы с сете­вым принтером (рис. 3), правил фор­мирования очереди заданий, последова­тельности действий при использовании сетевого принтера.

Для выполнения рассматриваемой лабораторной работы, а также свя­занных с ней лабораторных работ по WEB-технологиям, необходимо формирование знаний на первоначальном уровне осмысленного использования информационных ресурсов локальной сети и сетиETUNet.