Компьютерные сети как средства связи для доступа к информации и получения информационных услуг

Лекция 6.

1.Понятие Всемирной Паутины WWW

Общение компьютеров между собой через глобальные мировые сети с помощью разнообразных средств коммуникаций - это стремительно развивающееся направление компьютерной технологии.

Крупнейшей глобальной информационной системой является сеть Интернет, которая в действительности не имеет определенной организационной структуры и представляет собой некий конгломерат самостоятельных компьютерных сетей, созданных усилиями различных правительств, научных, коммерческих и некоммерческих организаций.

Интернет был создан для облегчения взаимодействия между организациями, выполняющими правительственные заказы. В 80-е годы к нему подключились учебные заведения, правительственные агентства, коммерческие фирмы и международные организации. В 90-е годы Интернет пережил феноменальный рост. Сейчас к Интернету присоединены миллионы пользователей, приблизительно половина из которых - коммерческие пользователи. Никто конкретно не является её владельцем. Управляет сетью “Совет по архитектуре Интернет”.

В основе Интернет лежит система высокоскоростных магистральных сетей, называемых опорными. Сети среднего уровня и региональные сети подсоединяются к опорной сети.

Каждая из сетей отвечает за поток сообщений, циркулирующих внутри нее, - трафик и маршрутизирует его по своему усмотрению. Кроме того, сеть несет ответственность за соединение с сетью более высокого уровня. Любая сеть сама отвечает за свое финансирование и может устанавливать собственные административные процедуры.

1.1.Служба WWW

World Wide Web (WWW - Всемирная Паутина) - одна из служб Интернет, это информационная гипертекстовая система, обеспечивающая доступ к документам с указанием пути передвижения от документа к документу в пределах конечного их множества.

Гипертекст - это обычный текст, содержащий ссылки как на собственные фрагменты, так и на другие тексты. Концепция гипертекста предложена Теодором Хольмом Нельсоном. Простой пример гипертекста - книга, оглавление которой содержит ссылки на главы и разделы книги (здесь ссылка - это номер страницы, с которой начинается соответствующие глава или раздел). По оглавлению человек узнает номер страницы нужной ему главы и открывает книгу на искомой странице. При наличии сети тексты, связанные друг с другом ссылками, можно размещать на различных, территориально удаленных компьютерах, а создавать и редактировать тексты могут разные люди.

Дальнейшим развитием идеи гипертекста является гипермедиа. Гипермедиа - это синтез гипертекста и мультимедиа. То есть гипермедиа - документ может включать не только гипертекст, но и графику, а также звук и видео.

1.2.Историческая справка по WWW

История Всемирной Паутины началась в марте 1989, когда Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee) из Европейской лаборатории физики элементарных частиц в Женеве (фр. аббревиатура - CERN) распространил предложение разработать "гипертекстовую систему" для возможности легкого обмена информацией между географически разделенными командами физиков из сообщества Физики Высоких Энергий. В предложении были три важных компонента:

Полноценный пользовательский интерфейс.

Возможность включать в себя широкий диапазон технологий и типов документов

Универсальная программа просмотра: т.е. любой человек в сети, в не зависимости от типа компьютера и терминала, мог бы прочитать опубликованный документ, и смог бы сделать это легко.

В октябре 1990 проект был представлен снова, и двумя месяцами позже проект "Всемирная Паутина" начал обретать очертания. Началась работа над первым текстовым броузером (названным WWW), в конце 1990 этот броузер и броузер для операционной системы NeXTStep были выпущены. Был реализован главный принцип - гипертекстовый доступ и возможность использования документов различных типов.

1.2.Историческая справка по WWW

Вмарте 1991 текстовый броузер WWW был испытан в сети. Еще двумя месяцами позже WWW был распространен по всему CERN'у. Летом были проведены семинары и была разослана информация в телеконференции. В октябре был создан шлюз для поискового средства WAIS и

всамом конце 1991 года CERN анонсировал Паутину во всем сообществе Физики Высоких

Энергий.

1992 год стал годом разработки. Броузер WWW стал доступен через CERN'овский FTP и Паутина была представлена в Интернете. В январе 1993, уже было 50 Web-серверов и был представлен первый полноценный броузер Viola для XWindow, в котором воплотились все составляющие первоначального проекта - графическая гипертекстовая система с использованием мыши.

Вначале 1993 появились еще 2 броузера: для Macintosh'а и альфа версия Mosaic для XWindow, разработанная в NCSA (National Center for Supercomputing Applications в университете штата Иллинойс) командой Марка Андрисена (Mark Andreesen).

Вмарте 1993 трафик Паутины составил 0.1% от полного трафика магистралей Интернет. Шесть месяцев спустя, демонстрируя свои аппетиты, он составил 1% от полного трафика Интернет. Этот десятикратный рост продолжился и 1994 году. Этот же десятикратный рост наблюдался и в числе Web-серверов, в октябре 1993 их было около 500. В конце 1993 проект Паутины стал получать технические награды и появились публикации в престижных The Guardian и The New York Times. Был разработан первый браузер для Microsoft Windows - Cello.

В1994 произошло 2 важных события. Первое, это разработка средств защиты доступа для Паутины, а второе, лицензирование броузера Mosaic открыло дорогу коммерческим разработкам. Джеймс Кларк (James Clark - основатель компании Silicon Graphics) основал в апреле 1994 компанию Mosaic Communication Corporation (преобразовавшуюся в Netscape Communication Corporation), в которую пригласил разработчика Mosaic Марка Андрисена и часть его команды из NCSA.

Виюле 1994 CERN создал группу W3 Organization (совместное предприятие CERN и MIT - Massachusetts Institute of Technology) для далънейшего развития Паутины. К началу 1995 эта группа трансформировалась в The World Wide Web Consortium. CERN продолжает оставаться одним из ведущих разработчиков Паутины. Консорциум W3 (http://www.w3.org) выпускает основные материалы по Всемирной Паутине.

2. Принцип работы WWW

WWW функционирует по принципу "клиент-сервер".

Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который получает информацию из разных источников, а потом однородным образом предоставляет ее пользователю.

WWW-клиенты существуют для различных типов компьютеров и операционных систем и свободно распространяются в Интернет.

Программа - для просмотра гипертекстов - навигатор

2. Принцип работы WWW

Все WWW-серверы используют общий протокол для общения с клиентами, который получил название HTTP (HyperText Transfer Protocol) - протокол передачи гипертекста.

Это протокол прикладного уровня, разработанный для обмена гипертекстовой информацией в сети Интернет. Используя этот протокол, можно передавать все типы данных, включая HTML- документы, графику, звук и видео.

HTTP позволяет реализовать в рамках обмена данными набор методов доступа, базирующихся на спецификации универсального идентификатора ресурсов URI (Universal Resource Identnfier), применяемого в форме универсального локатора ресурсов URL (Universal Resource Locator) или универсального имени ресурса (Universal Resource Name).

Сообщения по сети при использовании протокола HTTP передаются в формате, схожем с форматом почтового сообщения Интернет (RFC-822) или форматом сообщений MIME (Multiperposal Internet Mail Exchange).

HTTP используется для взаимодействия программ- клиентов с программами-шлюзами, разрешающими доступ к ресурсам электронной почты Internet (SMTP), спискам новостей (NNTP), файловым архивам (FTP).

Протокол разработан для доступа к этим ресурсам посредством промежуточных программ-серверов (proxy-серверов), которые позволяют передавать информацию между различными информационными службами без потерь.

Рис. 6.3. Стандартное взаимодействие навигатор(клиент)-сервер для просмотра страниц (документов) в Интернет

3. Протоколы сети Интернет

Глобальная сеть Интернет опирается на семейство протоколов Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - промышленный стандартный набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной (неоднородной) среде, то есть обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов и определяют порядок взаимодействия компьютеров в сети Интернет.

Протоколы TCP/IP были введены и использовались до создания модели OSI, но имеется приблизительное соответствие между этими уровнями:

Архитектура TCP/IP может быть представлена 4-мя уровнями:

Схема передачи информации по протоколу TCP/IP

Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Данные передаются вниз по стеку протокола, причем каждый уровень добавляет перед ними информацию управления (заголовок), чтобы обеспечить правильную доставку. При приеме для извлечения данных все выполняется в обратном порядке с отбрасыванием заголовков.

Размер сообщения в протоколе IP от 1 до 1500 байтов. Передачей данных управляет протокол TCP. Согласно протоколу TCP, информация, превышающая максимальный размер, разбивается на отдельные пакеты, каждый из которых передается отдельно и затем собирается в одно сообщение в пункте назначения.

Рис. 6.4. Формирование пакета данных

4. Адресация в сети

4.1.IP-адресация

Данные в сети передаются по частям, пакетами, между компьютерами - маршрутизаторами. За доставку пакетов и адресацию отвечает межсетевой протокол IP, лежащий в основе Интернет. Компьютер, являющийся частью Интернет, имеет уникальный 32-х разрядный IP-адрес, который состоит из четырех 8-ми разрядных чисел (октетов) от 0 до 255, например, 128.250.33.190.

Каждый IP-адрес состоит из 2-х частей: сетевого адреса и адреса главного компьютера сети. Старшие разряды первого октета имеют специальное значение - они делят адрес на пять классов A, B, C, D, E (см. таблицу 4) по числу (от 1 до 5) отводимых для них старших разрядов первого октета (при этом младший среди них равен 0, а остальные 1). В адресе A в первом октете первый разряд равен 0, а следующие 7 разрядов идентифицируют сеть, а последние 3 октета (24 разряда) определяют главный компьютер (host) сети (224-2). В итоге в классе A может быть 126 сетей (номера 0 и 127 носят специальный характер, поэтому получается 27- 2=126). В классе B уже 16 разрядов (первых 2-х октетов) идентифицируют сеть, а в C - 21 разряд (первых 3-х октетов).

Этим обеспечивается 2-х ярусная модель сеть/главный компьютер. Однако внутри организации необходимо иметь свое собственное внутреннее (корпоративное) межсетевое пространство, т.е. разветвленный набор локальных сетей. Это обеспечивается разделением всей сети на составляющие ее подсети с помощью маски подсети с образованием 3-х ярусной модели сеть/подсеть/главный компьютер.

4.2.Доменная адресация

В настоящее время принята доменная система имен (DNS), согласно которой ответственность за назначение имен возлагается на различные группы пользователей, отвечающих за определенную область сети - домен. DNS является распределенной иерархической системой для обозначения и преобразования символических имен host-компьютеров в IP-адреса.

Самым первым слева в имени стоит имя реального компьютера, имеющего IP- адрес, далее следует имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, затем имя более крупной группы и так далее до верхнего уровня (его имя находится первым слева); все имена разделяются точками (.). Например, в адресе www.eltech.ru официального узла СПбГЭТУ www - имя компьютера в сети eltech, имя которой в общем случае может обозначать название организации, региона или города, а ru - код страны (Россия-Russia). Последний, самый общий элемент имени называется доменом первого (верхнего) уровня, eltech - доменом второго и т.д.

Домены верхнего уровня делятся на домены организаций и географические. Географические устанавливаются для каждой страны и состоят из 2-х букв (uk - Великобритания, jp - Япония, no - Норвегия и др.). В США есть следующие домены для организаций: com - коммерческие организации, edu - учебные заведения, gov -правительственные учреждения , mil - военные организации и др.