- •1. Базовые понятия и термины
- •17 16
- •19 18
- •7. Аппаратное обеспечение сетей
- •8. Основные сетевые службы
- •10. Управление сетями
- •11. Сетевые операционные системы
- •13. Сетевая печать
- •15. Ориентация на корпоративные сети
- •16. Интранет в корпоративной сети
- •65 64
- •68 69 Заключение
- •71 Терминологическая справка
- •73 Литература
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-
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
В ходе лабораторной работы предполагается выполнение следующих
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.