2.1. Компьютерные сети и их классификация

Информатика, 7 класс. Учебник: Кадыркулов Р. А., Рыскулбекова А. Д., Нурмуханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 2: Сети и безопасность. Страницы 24–29.

Чему научишься

• Объяснять, что такое компьютерная сеть и зачем она нужна.
• Делить сети по размеру, по владельцу, по скорости и по среде передачи.
• Различать кабели (витая пара, коаксиал, оптоволокно) и беспроводную связь.
• Называть плюсы и минусы Wi-Fi.
• Узнавать топологии «шина», «кольцо», «звезда» и «иерархическая» и знать, что будет, если сеть порвётся.

Разминка

• Почему пользователю важно обмениваться информацией между компьютерами? Чтобы не бегать с флешкой: можно отправить файл, вместе работать над документом, печатать на общем принтере и выходить в интернет.
• Назови сети, которыми ты пользуешься каждый день. Wi-Fi дома или в школе, мобильный интернет в телефоне, Bluetooth-наушники, банкомат, который связывается с банком.

Разбираемся

Что такое компьютерная сеть

Сеть — это несколько компьютеров (и телефонов, принтеров, телевизоров), которые соединены между собой и делятся ресурсами: файлами, дисками, принтерами, выходом в интернет.

💡 Представь класс, где один принтер на всех. Без сети ты бегаешь с флешкой к компьютеру, к которому он подключён. В сети печатаешь прямо со своего места.

Сети делят по четырём признакам: по размеру территории, по владельцу, по скорости и по среде передачи (кабель или радио).

1. По территории: от комнаты до всей планеты

• Локальная сеть — в одном здании: квартира, школа, офис, завод. Каждый компьютер подключается через сетевой адаптер (сетевую карту или Wi-Fi-модуль).
• Региональная сеть — на территории города или области. Обычно её строят крупные компании и банки: у них есть свои серверы для почты, видеозвонков и обмена документами.
• Глобальная сеть — на территории страны или целого мира. Главный пример — интернет. Компьютеры в ней общаются по общим правилам, которые называются протоколом.

📌 Протокол — это общий «язык» и правила общения компьютеров в сети. Если один компьютер говорит на другом протоколе, он друга просто не поймёт.

2. По владельцу

• Ведомственные сети принадлежат одной организации и работают на её территории. Например, сеть билетных касс вокзала или сеть банкоматов одного банка.
• Государственные сети работают в госструктурах: например, в министерстве иностранных дел, комитете национальной безопасности, на таможне.

3. По скорости

Скорость передачи измеряют в Мбит/с (мегабит в секунду) и Гбит/с (гигабит в секунду). Помнишь, что 1 Гбит = 1000 Мбит? Тогда ступеньки такие:

⚠️ Частая ошибка. Скорость сети в битах в секунду, а размер файла — в байтах. 100 Мбит/с — это не 100 Мб в секунду, а в 8 раз меньше: примерно 12,5 Мб/с.

4. По среде передачи: кабель или радио

Проводные сети используют кабели:

Беспроводные сети передают данные по радио, без проводов. Самая известная технология — Wi-Fi. Радиус одной точки доступа — до 100 метров на открытом месте и примерно 10 метров в квартире и офисе: стены мешают сигналу.

Беспроводные каналы бывают разные:

1. Радиосети в свободном диапазоне частот (около 100 м, скорость 11–54 Мбит/с).
2. Микроволновые (скорость 5–10 Мбит/с, к ним относят и спутниковую связь).
3. Инфракрасные лазеры (до 100 Мбит/с, передаются узкими пучками света).

Плюсы Wi-Fi: удобно с ноутбуком и телефоном (никаких проводов), можно связать устройства там, где кабель не протянешь (старое здание, выставка, кафе, аэропорт). Минусы Wi-Fi: помехи от других радиоустройств, слабая защита от посторонних помех и низкая безопасность обмена данными: подслушать радиосигнал легче, чем кабель.

🌟 Wi-Fi расшифровывают как Wireless Fidelity, и в книге переводят как «беспроводная точность». На самом деле это скорее торговое название, чем точный термин, но на экзамене пиши так, как в учебнике.

⚠️ Частая ошибка. Wi-Fi и интернет — это не одно и то же. Wi-Fi — способ дойти до роутера без провода. А интернет — это уже сеть, в которую роутер выходит.

Топология: как соединены компьютеры

Топология — способ, которым компьютеры соединены в сеть. Представь четыре друга-футболиста и разные способы передать мяч.

💡 Дома у тебя почти наверняка «звезда»: роутер в центре, а телефон, телевизор и ноутбук подключаются к нему.

🌟 До аудитории в 50 миллионов пользователей радио шло 38 лет, телевидение 13 лет, а интернет всего 4 года. Вот насколько быстро всё развивается.

👨‍👩‍👧 Родителю. Попросите ребёнка нарисовать схему вашей домашней сети: где роутер, какие устройства подключены кабелем, а какие по Wi-Fi. Так тема «топология» из абстрактной станет понятной, а заодно вы вспомните, у кого какой пароль от Wi-Fi.

Проверь себя

• Что такое компьютерная сеть? Компьютеры, соединённые между собой для общего использования файлов, дисков, принтеров и других устройств.
• По каким четырём признакам делят сети? По территории, по принадлежности организациям, по скорости, по среде передачи.
• Чем Wi-Fi отличается от кабеля? Wi-Fi передаёт данные по радио, провода не нужны, но защита слабее и мешают другие радиоустройства.
• Почему при обрыве кабеля в «шине» плохо? Общий кабель один на всех: обрыв оставляет без связи все компьютеры.
• Что общего у «звезды» и «иерархической» топологии? В обеих есть центральный узел (концентратор), а иерархическая получается из нескольких звёзд.

Решаем упражнения

Вопросы для размышления

№ 1 · «Вопросы для размышления», вопрос 1

Как связаться с компьютером в соседнем кабинете или другом здании?

Как думать. Подумай, какие каналы связи были в уроке.

Решение. Компьютеры нужно объединить в сеть. В пределах кабинета и здания это локальная сеть: кабель витая пара до коммутатора или роутера либо Wi-Fi. Между зданиями можно протянуть оптоволокно или настроить беспроводной канал.

Ответ: объединить компьютеры в сеть (локальную), проводную или беспроводную.

№ 2 · «Вопросы для размышления», вопрос 2

Как охарактеризовать компьютерную сеть?

Как думать. Сначала определение, потом признаки.

Пример ответа. Компьютерная сеть — это компьютеры, соединённые между собой каналами связи и работающие по общим правилам (протоколу). Они обмениваются данными и вместе используют диски, файлы, принтеры. Сеть можно описать по размеру, владельцу, скорости и среде передачи.

Ответ: совокупность соединённых компьютеров, которые делятся ресурсами по общим правилам.

№ 3 · «Вопросы для размышления», вопрос 3

Какие устройства нужны, чтобы подключить компьютер к сети?

Как думать. Подумай о том, что именно соединяет и что передаёт.

Решение.

1. Сетевой адаптер (сетевая карта или Wi-Fi-модуль) в самом компьютере.
2. Канал связи: кабель (витая пара, коаксиал, оптоволокно) или радио (Wi-Fi).
3. Центральное устройство: роутер, коммутатор или концентратор (для «звезды»), чтобы все компьютеры связать между собой.

Ответ: сетевой адаптер, кабель или радиоканал, концентратор (роутер) для соединения компьютеров.

№ 4 · «Вопросы для размышления», вопрос 4

Как оценить важность компьютерной сети?

Как думать. Представь, что сети исчезли: что перестанет работать?

Пример ответа. Сети очень важны. Через них работают банки, медицина, образование, торговля и связь между странами. Без сети нельзя оплатить покупку картой, посмотреть видео или сдать задание онлайн. Поэтому сеть — основа современной жизни.

Ответ: сеть нужна во всех сферах жизни (банки, образование, медицина, связь), без неё современное общество не работало бы.

№ 5 · «Вопросы для размышления», вопрос 5

По каким признакам различаются типы компьютерных сетей?

Как думать. Вспомни четыре признака.

Решение. 1) по территории (локальная, региональная, глобальная); 2) по принадлежности организациям (ведомственные, государственные); 3) по скорости (низко-, средне-, высоко- и сверхвысокоскоростные); 4) по типу среды (проводные и беспроводные).

Ответ: территория, принадлежность организациям, скорость, среда передачи.

№ 6 · «Вопросы для размышления», вопрос 6

Что такое топология компьютерных сетей?

Как думать. Это про «рисунок» соединений.

Решение. Топология — способ, которым компьютеры соединены в сеть. Основные виды: шина, кольцо, звезда и иерархическая.

Ответ: способ соединения компьютеров в сеть; виды: шина, кольцо, звезда, иерархическая.

№ 7 · «Вопросы для размышления», вопрос 7

На какие группы делится среда передачи данных?

Как думать. Вспомни, чем передают сигнал.

Решение. Среда делится на две группы: проводная (кабельная: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно) и беспроводная (радио, Wi-Fi, инфракрасный и лазерный каналы).

Ответ: проводная (кабельная) и беспроводная.

Анализ, синтез, оценка

№ 8 · «Анализ»

Изучи локальную сеть в твоём кабинете информатики и начерти её схему в тетради.

Как думать. Сначала найди центр сети (коммутатор или роутер), потом посмотри, как к нему подключены компьютеры.

Как сделать.

1. Найди, куда уходят провода от компьютеров (часто — в коммутатор или роутер на стене или на столе учителя).
2. Нарисуй центр в виде квадрата, а компьютеры в виде маленьких прямоугольников вокруг.
3. Соедини их линиями, подпиши: «компьютер 1», «компьютер 2», «принтер», «роутер».
4. Подпиши тип топологии. В большинстве кабинетов это «звезда».
5. Отметь, какие устройства подключены кабелем, а какие по Wi-Fi.

Пример ответа. Схема «звезда»: в центре коммутатор, от него идут кабели «витая пара» к десяти компьютерам, принтеру и точке доступа Wi-Fi.

Ответ: схема в тетради; в школьном кабинете, как правило, это «звезда» на витой паре.

№ 9 · «Синтез»

Сделай проект корпоративной (региональной) сети для твоей школы: определи основные элементы и оформи в виде презентации.

Как думать. Подумай, что в школе должно быть связано: кабинеты, учительская, библиотека, принтеры.

Пример ответа. Основные элементы: сервер, главный коммутатор, этажные коммутаторы, кабели (витая пара и оптоволокно), точки доступа Wi-Fi, роутер для выхода в интернет, компьютеры и принтеры.

Ответ: презентация со схемой (иерархическая топология), списком оборудования, средой передачи и мерами безопасности.

№ 10 · «Оценка»

Обсуди тему: как сетевые технологии влияют на формирование информационной культуры в современном обществе.

Как думать. Информационная культура — это умение правильно искать, получать, проверять и безопасно передавать информацию. Подумай, где сеть помогает, а где мешает.

Пример ответа.

• Плюсы: быстрый доступ к знаниям, онлайн-учёба, общение с людьми из других стран, госуслуги без очередей.
• Минусы: много ложной информации, зависимость от соцсетей, риск взлома и мошенничества.
• Вывод: сеть даёт огромные возможности, но человеку нужно уметь проверять источники и беречь личные данные.

Ответ: сети ускорили доступ к информации и общение, но требуют умения проверять сведения и соблюдать безопасность.

Домашнее задание

№ 11 · «Домашнее задание», задание 1

Найди в интернете, какие устройства нужны для создания сети. Запиши в тетрадь перечень оборудования для локальной сети.

Как думать. Вспомни, что нужно, чтобы связать компьютеры: адаптер, канал, центральное устройство.

Как сделать. Впиши в тетрадь список и коротко напиши, зачем нужно каждое устройство.

Ответ: сетевые адаптеры, кабели, коммутатор, роутер, точка доступа Wi-Fi, при необходимости сервер.

№ 12 · «Домашнее задание», задание 2

Дополнительный исследовательский проект: напиши проектную работу о типе сети, которую используют у тебя дома.

Как думать. Выясни, что подключено дома, как и к чему.

Как сделать. Составь короткий план:

1. Какое устройство даёт интернет (роутер провайдера)?
2. Какие устройства подключены кабелем, какие по Wi-Fi?
3. Какая это сеть по территории (локальная), по владельцу (твоя семья), по среде (проводная и беспроводная вместе)?
4. Какая топология (почти всегда «звезда»)?
5. Нарисуй схему и сделай вывод: что хорошо, что можно улучшить (например, поставить сложный пароль).

Пример ответа. Дома у нас локальная сеть типа «звезда»: роутер в центре, телевизор подключён кабелем, а два телефона и ноутбук по Wi-Fi. Скорость около 100 Мбит/с, пароль надо усложнить.

Ответ: проект по плану выше; у большинства домашняя сеть — локальная, смешанная (кабель и Wi-Fi), топология «звезда».

№ 13 · «Домашнее задание», задание 3

Составь список устройств и примерную сумму денег, нужных, чтобы создать локальную сеть дома.

Как думать. Посчитай, что нужно докупить. Часть уже есть: компьютеры и телефоны.

Решение. Примерный расчёт для квартиры с тремя устройствами (цены в тенге условные, проверь в магазине):

Ответ: около 23 000 тенге (при условных ценах). Если роутер уже есть, нужно меньше.

Шпаргалка

Термины: компьютерная сеть, локальная сеть, региональная сеть, глобальная сеть, протокол, витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно, Wi-Fi, топология.

Мини-тест