2015-07-21
247
От описания основных компонентов перейдем к архитектуре взаимодействия программного обеспечения в системе World Wide Web. WWW построена по хорошо известной схеме "клиент-сервер". Программа-клиент выполняет функции интерфейса пользователя и обеспечивает доступ практически ко всем информационным ресурсам Internet. В этом смысле она выходит за обычные рамки работы клиента только с сервером определенного протокола, как это происходит в telnet, например. Отчасти, довольно широко распространенное мнение, что Mosaic или Netscape, которые безусловно являются WWW-клиентами, это просто графический интерфейс в Internet, является отчасти верным. Однако, как уже было отмечено, базовые компоненты WWW-технологии (HTML и URL) играют при доступе к другим ресурсам Mosaic не последнюю роль, и поэтому мультипротокольные клиенты должны быть отнесены именно к World Wide Web, а не к другим информационным технологиям Internet. Фактически, клиент - это интерпретатор HTML. И как типичный интерпретатор, клиент в зависимости от команд (разметки) выполняет различные функции. В круг этих функций входит не только размещение текста на экране, но обмен информацией с сервером по мере анализа полученного HTML-текста, что наиболее наглядно происходит при отображении встроенных в текст графических образов. При анализе URL-спецификации или по командам сервера клиент запускает дополнительные внешние программы для работы с документами в форматах, отличных от HTML, например GIF, JPEG, MPEG, Postscript и т. п. Вообще говоря для запуска клиентом программ независимо от типа документа была разработана программа Luncher, но в последнее время гораздо большее распространение получил механизм согласования запускаемых программ через MIME-типы.
Другую часть программного комплекса WWW составляет сервер протокола HTTP, базы данных документов в формате HTML, управляемые сервером, и программное обеспечение, разработанное в стандарте спецификации CGI. До самого последнего времени (до образования Netscape) реально использовалось два HTTP-сервера: сервер CERN и сервер NCSA. Но в настоящее время число базовых серверов расширилось. Появился очень неплохой сервер для MS-Windows и Apachie-сервер для Unix-платформ. Существуют и другие, но два последних можно выделить из соображений доступности использования. Сервер для Windows - это shareware, но без встроенного самоликвидатора, как в Netscape. Учитывая распространенность персоналок в нашей стране, такое программное обеспечение дает возможность попробовать, что такое WWW. Второй сервер -- это ответ на угрозу коммерциализации. Netscape уже не распространяет свой сервер Netsite свободно и прошел слух, что NCSA-сервер также будет распространяться на коммерческой основе. В результате был разработан Apachie, который по словам его авторов будет freeware, и реализует новые дополнения к протоколу HTTP, связанные с защитой от несанкционированного доступа, которые предложены группой по разработке этого протокола и реализуются практически во всех коммерческих серверах.
База данных HTML-документов - это часть файловой системы, которая содержит текстовые файлы в формате HTML и связанные с ними графику и другие ресурсы. Особое внимание хотелось бы обратить на документы, содержащие элементы экранных форм. Эти документы реально обеспечивают доступ к внешнему программному обеспечению.
Прикладное программное обеспечение, работающее с сервером, можно разделить на программы-шлюзы и прочие. Шлюзы - это программы, обеспечивающие взаимодействие сервера с серверами других протоколов, например ftp, или с распределенными на сети серверами Oracle. Прочие программы - это программы, принимающие данные от сервера и выполняющие какие-либо действия: получение текущей даты, реализацию графических ссылок, доступ к локальным базам данных или просто расчеты.
Завершая обсуждение архитектуры World Wide Web, хотелось бы еще раз подчеркнуть, что ее компоненты существуют практически для всех типов компьютерных платформ и свободно доступны в сети. Любой, кто имеет доступ в Internet, может создать свой WWW-сервер, или, по крайней мере, посмотреть информацию с других серверов.
Основные компоненты технологии Интернет. К 1989 году гипертекст представлял новую, многообещающую технологию, которая имела относительно большое число реализаций с одной стороны, а с другой стороны делались попытки построить формальные модели гипертекстовых систем, которые носили скорее описательный характер и были навеяны успехом реляционного подхода описания данных. Идея Т. Бернерс-Ли заключалась в том, чтобы применить гипертекстовую модель к информационным ресурсам, распределенным в сети, и сделать это максимально простым способом. Он заложил три краеугольных камня системы из четырех существующих ныне, разработав:
· язык гипертекстовой разметки документов HTML (HyperText Markup Lan-guage);
· универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Universal Resource Locator);
· протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).
Позже команда NCSA добавила к этим трем компонентам четвертый:
· универсальный интерфейс шлюзов CGI (Common Gateway Interface).
Идея HTML - пример чрезвычайно удачного решения проблемы построения гипертекстовой системы при помощи специального средства управления отображением. На разработку языка гипертекстовой разметки существенное влияние оказали два фактора: исследования в области интерфейсов гипертекстовых систем и желание обеспечить простой и быстрый способ создания гипертекстовой базы данных, распределенной на сети.
В 1989 году активно обсуждалась проблема интерфейса гипертекстовых систем, т.е. способов отображения гипертекстовой информации и навигации в гипертекстовой сети. Значение гипертекстовой технологии сравнивали со значением книгопечатания. Утверждалось, что лист бумаги и компьютерные средства отображения/воспроизведения серьезно отличаются друг от друга, и поэтому форма представления информации тоже должна отличаться. Наиболее эффективной формой организации гипертекста были признаны контекстные гипертекстовые ссылки, а кроме того было признано деление на ссылки, ассоциированные со всем документом в целом и отдельными его частями.
Самым простым способом создания любого документа является его набивка в текстовом редакторе. Опыт создания хорошо размеченных для последующего отображения документов в CERN€е был - трудно найти физика, который не пользовался бы системой TeX или LaTeX. Кроме того к тому времени существовал стандарт языка разметки -- Standard Generalised Markup Language (SGML).
Следует также принять во внимание, что согласно своим предложениям Т. Бернерс-Ли предполагал объединить в единую систему имеющиеся информационные ресурсы CERN, и первыми демонстрационными системами должны были стать системы для NeXT и VAX/VMS.
Обычно гипертекстовые системы имеют специальные программные средства построения гипертекстовых связей. Сами гипертекстовые ссылки хранятся в специальных форматах или даже составляют специальные файлы. Такой подход хорош для локальной системы, но не для распределенной на множестве различных компьютерных платформ. В HTML гипертекстовые ссылки встроены в тело документа и хранятся как его часть. Часто в системах применяют специальные форматы хранения данных для повышения эффективности доступа. В WWW документы - это обычные ASCII- файлы, которые можно подготовить в любом текстовом редакторе. Таким образом, проблема создания гипертекстовой базы данных была решена чрезвычайно просто.
В качестве базы для разработки языка гипертекстовой разметки был выбран SGML (Standard Generalised Markup Language). Следуя академическим традициям, Бернерс-Ли описал HTML в терминах SGML (как описывают язык программирования в терминах формы Бекуса-Наура). Естественно, что в HTML были реализованы все разметки, связанные с выделением параграфов, шрифтов, стилей и т. п., т.к. реализация для NeXT подразумевала графический интерфейс. Важным компонентом языка стало описание встроенных и ассоциированных гипертекстовых ссылок, встроенной графики и обеспечение возможности поиска по ключевым словам.
С момента разработки первой версии языка (HTML 1.0) прошло уже пять лет. За это время произошло довольно серьезное развитие языка. Почти вдвое увеличилось число элементов разметки, оформление документов все больше приближается к оформлению качественных печатных изданий, развиваются средства описания не текстовых информационных ресурсов и способы взаимодействия с прикладным программным обеспечением. Совершенствуется механизм разработки типовых стилей. Фактически, в настоящее время HTML развивается в сторону создания стандартного языка разработки интерфейсов как локальных, так и распределенных систем.
Вторым краеугольным камнем WWW стала универсальная форма адресации информационных ресурсов. Universal Resource Identification (URI) представляет собой довольно стройную систему, учитывающую опыт адресации и идентификации e-mail, Gopher, WAIS, telnet, ftp и т. п. Но реально из всего, что описано в URI, для организации баз данных в WWW требуется только Universal Resource Locator (URL). Без наличия этой спецификации вся мощь HTML оказалась бы бесполезной. URL используется в гипертекстовых ссылках и обеспечивает доступ к распределенным ресурсам сети. В URL можно адресовать как другие гипертекстовые документы формата HTML, так и ресурсы e-mail, telnet, ftp, Gopher, WAIS, например. Различные интерфейсные программы по разному осуществляют доступ к этим ресурсам. Одни, как например Netscape, сами способны поддерживать взаимодействие по протоколам, отличным от протокола HTTP, базового для WWW, другие, как например Chimera, вызывают для этой цели внешние программы. Однако, даже в первом случае, базовой формой представления отображаемой информации является HTML, а ссылки на другие ресурсы имеют форму URL. Следует отметить, что программы обработки электронной почты в формате MIME также имеют возможность отображать документы, представленные в формате HTML. Для этой цели в MIME зарезервирован тип "text/html".
Третьим в нашем списке стоит протокол обмена данными в World Wide Web - HyperText Transfer Protocol. Данный протокол предназначен для обмена гипертекстовыми документами и учитывает специфику такого обмена. Так в процессе взаимодействия, клиент может получить новый адрес ресурса на сети (relocation), запросить встроенную графику, принять и передать параметры и т. п. Управление в HTTP реализовано в виде ASCII-команд. Реально разработчик гипертекстовой базы данных сталкивается с элементами протокола только при использовании внешних расчетных программ или при доступе к внешним относительно WWW информационным ресурсам, например базам данных.
Последняя составляющая технологии WWW - это уже плод работы группы NCSA - спецификация Common Gateway Interface. CGI была специально разработана для расширения возможностей WWW за счет подключения всевозможного внешнего программного обеспечения. Такой подход логично продолжал принцип публичности и простоты разработки и наращивания возможностей WWW. Если команда CERN предложила простой и быстрый способ разработки баз данных, то NCSA развила этот принцип на разработку программных средств. Надо заметить, что в общедоступной библиотеке CERN были модули, позволяющие программистам подключать свои программы к серверу HTTP, но это требовало использования этой библиотеки. Предложенный и описанный в CGI способ подключения не требовал дополнительных библиотек и буквально ошеломлял своей простотой. Сервер взаимодействовал с программами через стандартные потоки ввода/вывода, что упрощает программирование до предела. При реализации CGI чрезвычайно важное место заняли методы доступа, описанные в HTTP. И хотя реально используются только два из них (GET и POST), опыт развития HTML показывает, что сообщество WWW ждет развития и CGI по мере усложнения задач, в которых будет использоваться WWW-технология.
Протоколы семейства TCP/IP. Межсетевой протокол IP. Протоколы Интернет (TCP/IP) существуют уже около 30 лет. Требования к телекоммуникационным каналам и услугам выросли, и этот набор протоколов не удовлетворяет современным требованиям. Появляются новые протоколы Delta-t (для управления соединением), NetBLT (для передачи больших объемов данных), VMTP (для транзакций; RFC-1045) и XTP для повышения эффективности передачи данных (замена TCP), блоки протоколов для работы с мультимедиа (RTP, RSVP, PIM, ST-II и пр.), но, безусловно, наиболее революционные преобразования вызовет внедрение IPv6.
Модуль IP является базовым элементом технологии Internet. Его центральной частью является таблица маршрутов. Таблица маршрутов заполняется администратором сети и обычно инициализируется в момент загрузки системы. Когда речь идет о простой локальной IP-сети, то протокол IP мало что добавляет к услугам Ethernet, за исключением того, что в сети будут работать все прикладные программы, реализованные для IP-технологии. Однако ситуация меняется, если речь идет о сетях, сопряженных шлюзом.
Протокол RIP (Routing Information Protocol). Протокол предназначен для автоматического обновления таблицы маршрутов. При этом используется информация о состоянии сети, которая рассылается маршрутизаторами (routers). В соответствии с протоколом RIP любая машина может быть маршрутизатором. При этом все маршрутизаторы делятся на активные и пассивные. Активные маршрутизаторы сообщают о маршрутах, которые они поддерживают в сети. Пассивные маршрутизаторы читают эти широковещательные сообщения и исправляют свои таблицы маршрутов, но при этом сами информации в сеть не предоставляют. Обычно в качестве активных маршрутизаторов выступают шлюзы, а в качестве пассивных - обычные машины (hosts).
Протокол UDP. Этот протокол является одним из двух основных транспортных протоколов, расположенных сразу над IP. К заголовку IP-пакета UDP добавляет два поля: порт и контрольная сумма. Поле “порт” позволяет мультиплексировать информацию между разными прикладными процессами. Поле "контрольная сумма" позволяет поддерживать целостность данных
Протокол TCP. Предоставляет другой способ доставки сообщений, отличный от UDP. Вместо "ненадежной" доставки датаграмм без установления соединения, TCP обеспечивает гарантированную доставку с установлением соединения в виде байтовых потоков.
Прикладные программы взаимодействуют с модулем TCP также через порты. Существуют определенные стандартом номера портов, которые отведены под обслуживание стандартных сервисов Internet. Так telnet обслуживается через 23 порт, почта (SMTP) - через 25 и т.п.
Когда два процесса начинают общаться через модули TCP, то эти модули поддерживают информацию о состоянии соединения, которое называется виртуальным каналом. Канал является дуплексным, т.е. информация может передаваться одновременно в двух направлениях.
Согласно протоколу TCP, поток байтов разбивается на пакеты. Любые данные для модуля TCP представляются в виде потока байтов. На другом конце виртуального канала данные снова собираются в поток. Модуль TCP не сохраняет разделения потоков данных на записи. Так можно записать в канал 5 записей по 80 байт, а прочитать одну в 400 байтов длиной
Принципы построения IP-адресов. При разработке структуры IP-адресов предполагалось, что они будут использоваться по разному назначению:
Адреса класса A предназначены для использования в больших сетях общего пользования. Адреса класса B предназначены для использования в сетях среднего размера (сети больших компаний, научно-исследовательских институтов, университетов). Адреса класса C предназначены для использования в сетях с небольшим числом компьютеров (сети небольших компаний и фирм). Адреса класса D используют для обращения к группам компьютеров, а адреса класса E - зарезервированы.
Особое внимание имеет адрес 127.0.0.1, который предназначен для тестирования программ и взаимодействия процессов в рамках одного компьютера. В большинстве случаев в файлах настройки этот адрес обязательно должен быть указан, иначе система при запуске может зависнуть (как это случается в SCO Unix). Наличие "петли" чрезвычайно удобно с точки зрения использования сетевых приложений в локальном режиме для их тестирования и при разработке интегрированных систем.
Средства электронных коммуникаций Интернет. Системы информационного обмена. Все системы информационного обмена Internet принято делить на системы индивидуальных коммуникаций и системы коллективных коммуникаций. Внутри этих групп вводят следующее деление на системы real-time и системы, "эпистолярного" типа. Для того, чтобы проиллюстрировать это деление, построим таблицу 1:
Таблица 1. Классификация информационных коммуникаций Internet
| Время\тип | Индивидуальные коммуникации | Коллективные коммуникации |
| Интерактивные системы real-time | Talk | IRC |
| Системы отложенного просмотра | Listserv Usenet BBS |
Talk - программа информационного обмена, реализующая принцип телефона;
IRC - система, реализующая принцип телемоста;
e-mail - электронная почта;
Listserv - система серверов почтовых списков BITNET;
Usenet - система телеконференций Internet;
BBS - электронные доски объявлений.
Первая строка этой таблицы определяет интерактивные системы коммуникаций пользователей. Работа с этими программами предполагает наличие быстрой связи с миром для того, чтобы общаться с другими пользователями в режиме реального времени. В случае программы Talk пользователи общаются по тому же принципу, как и абоненты телефонной сети, а в случае системы IRC пользователи уподобляются участникам телемоста, которые обсуждают какую-либо интересную для них тему. Во второй строке таблицы находятся программы, которые реализуют другой алгоритм взаимодействия пользователей. Посылка и просмотр сообщений разделены во времени. E-mail работает по принципу обычной почты, а программы из второго столбца аналогичны журналам, бюллетенями, доскам объявлений и т.п.
Приведенная выше классификация имеет своей целью несколько упорядочить представления о роли и месте таких хорошо известных информационных технологий, как e-mail и Usenet (Usenet - это система телеконференций Internet) среди прочих систем информационных коммуникаций Internet.
ТЕМА 3. КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ СЕТИ
Постановка задачи.Использование Internet в корпоративных сетях.Виртуальные сети передачи данных.Сети X.25.Сети Frame Relay.Структура корпоративной сети.
