Тема 4. Основные сведения о компьютерных сетях и гипертекстовых технологиях
Основные сетевые технологии и среды передачи данных
Основным физическим способом реализации операции передачи информации является использование компьютерных сетей. Компьютерная сеть представляет собой систему взаимосвязанных и распределенных компьютеров, ориентированных на коллективное использование ресурсов сети, в качестве которых используются аппаратные, программные и информационные ресурсы. Назначение компьютерных сетей: обеспечить надежный и быстрый доступ пользователей к ресурсам сети и возможность оперативного перемещения информации на любые расстояния с целью своевременного получения данных для принятия управленческих решений. Компьютерные сети позволяют организовать параллельную обработку данных несколькими ПК; создавать распределенные базы данных; автоматизировать обмен информацией и программами между отдельными компьютерами и пользователями сети; резервировать отдельные мощности на случай выхода из строя отдельных ресурсов. Аппаратные ресурсы сети составляют компьютеры различных типов, средства территориальных систем связи, аппаратура связи и согласования работы сетей. Программные ресурсы сети представляют собой комплекс программ для планирования, организации и осуществления коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам, автоматизации процессов обработки информации, динамического распределения и перераспределения общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователя. Информационные ресурсы сети представляют собой базы данных общего и индивидуального применения, ориентированные на решаемые в сети задачи. Сети подразделяются на локальные, региональные и глобальные
Глобальные сети — это сети, имеющие всемирный, международный характер и соединяющие пользователей независимо от их географического положения. Связь осуществляется посредством спутниковых каналов связи и телефонных линий.
Региональные сети объединяют пользователей города, области и в качестве каналов связи чаще всего используют телефонные линии.
Локальные сети связывают абонентов одной организации, расположенных в одном или нескольких близлежащих зданиях с помощью канала передачи данных. Основное отличие локальной сети от территориально распределенных сетей заключается в использовании коммуникационного оборудования, не требующего специальных мер коррекции ошибок и сжатия информации. Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — программно-аппаратный комплекс, включающий в себя несколько взаимодействующих компьютеров (обычно от нескольких штук до нескольких сотен), соединенных между собой каналами связи. Локальные вычислительные сети организовывают в виде сети Intranet, то есть внутренней сети, построенной на основе тех же протоколов, программного обеспечения, средств доступа и защиты информации, что и глобальная сеть Internet. Топология локальных сетей представляет собой шину с ответвлениями. Данные, пересылаемые по кабельной системе, передаются всем машинам в широковещательном режиме.
Развитие сетевых технологий происходит по следующим направлениям: повышение пропускной способности сетей и увеличение скорости передачи информации; интеллектуализация телекоммуникационных сетей; внедрение беспроводных сетевых технологий. Повышение скорости передачи информации и пропускной способности сетей необходимо для высококачественной передачи изображений, в том числе телевизионных; передачи мультимедиа-информации; организации взаимосвязи сетей различных уровней. Интеллектуализация сетей предусматривает упрощение доступа к услугам связи; помощь в принятии решения по управлению ресурсами сети; преодоление языкового барьера. Эффективность функционирования сети характеризуется производительностью, надежностью, расширяемостью, управляемостью, совместимостью.
Вычислительная сеть включает в себя следующие аппаратные средства:
рабочие станции — персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к сетевым ресурсам;
сетевой адаптер (сетевая карта) — периферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных.
концентратор (Hub) — выполняет функцию повторения сигнала, поступающего на порт, на все остальные порты, что позволяет объединить несколько компьютеров в сеть, усиливая сигнал;
коммутатор (Switch) — позволяет увеличить полосу пропускания и уменьшить время задержки обработки информации. При поступлении пакета информации на какой-либо из портов, коммутатор повторяет этот пакет, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер адресат;
мост — это сетевое устройство, предназначенное для соединения различных сегментов сети;
маршрутизатор (router) — это устройство, предназначенное для объединения отдельных сетей и для доступа к Интернет с помощью информации сетевого уровня;
шлюз — ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействие сетей с различными наборами протоколов;
каналы связи — физическая среда передачи данных между узлами сети, например, рабочими станциями. Выделяют следующие виды каналов связи: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, радиосвязь, микроволновая связь, инфракрасная связь. При выборе типа кабеля учитываются следующие показатели: стоимость монтажа и обслуживания; ограничение на длину коммуникаций без дополнительных усилителей; безопасность передачи информации.
сервер — это один из включенных в сеть компьютеров, располагающий программными и аппаратными мощностями, достаточными для предоставления сервисов по запросам клиентов.
Классификация серверов: сервер приложений; сервер баз данных для управления БД; файловый сервер для работы с файлами; архивационный сервер для резервного копирования информации; почтовый сервер для организации электронной почты; сервер печати для эффективного использования сетевых принтеров; сервер телеконференций для обработки видеоизображений и организации работы в глобальной сети.
Эталонная модель OSI (Open System Interconnection — связь открытых систем), иногда называемая стеком OSI, представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию, разработанную Международной организацией по стандартам ISO (International Standardization Organization). Открытой системой называется система, которая построена в соответствии с открытыми спецификациями. Главная идея модели состоит в том, что вся процедура сетевого взаимодействия разбивается на некоторое количество стандартных шагов, последовательно выполняющихся программным и аппаратным обеспечением компьютера для передачи и при приеме информации. Для описания действий, выполняемых на каждом таком шаге, вводится понятие уровня. Чем ниже уровень (ближе к физической среде передачи), тем больше доля аппаратной части в его реализации. Модель построена так, что объекты одного уровня двух взаимодействующих компьютеров сообщаются непосредственно друг с другом с помощью соответствующих протоколов. Задача объектов — предоставить определенный сервис вышестоящему уровню, используя сервис, который предоставляет нижележащий уровень.
Физический уровень определяет физические, электрические, функциональные и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают: тип кабелей и разъемов; разводку контактов в разъемах; схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.
Канальный уровень обеспечивает надежный обмен пакетами данных, абстрагируясь от физической среды передачи данных. При этом осуществляется создание, прием и передача пакетов, обнаружение и исправление ошибок, адресация сообщений, проверка доступности среды передачи (определение правил совместного использования аппаратных средств сети).
Сетевой уровень обеспечивает перенаправление данных от одной системы к другой, позволяет выполнять адресацию при межсетевом взаимодействии. На уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов (физический адрес сетевой платы) в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.
Транспортный уровень определяет сквозное взаимодействие приложений на двух компьютерах сети, делит потоки информации на достаточно малые фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень. Транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать от различных приложений) между двумя системами. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую систему отправлять подтверждения передающей о приеме данных.
Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами. Он позволяет двум приложениям синхронизировать связь и обмениваться данными. Сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы между приложениями. Управление обменом данными осуществляется с помощью маркера, наличие которого обеспечивает право на выполнение передачи данных. На этом уровне обмен между двумя системами делится на диалоговые блоки и обеспечиваются основные и вспомогательные точки синхронизации этого обмена.
Уровень представлений обеспечивает механизм для передачи данных между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, сжатие и распаковка) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.
Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является перенос файлов, организация доступа к общим сетевым ресурсам (информации, дисковой памяти, программным приложениям, внешним устройствам), обмен почтовыми сообщениями, управление сетью (управление конфигурацией, разграничение доступа, восстановление работоспособности после сбоев и отказов, управление производительностью), организация электронных конференций.
Протокол является стандартом сетевого программного обеспечения и определяет совокупность функциональных и эксплуатационных требований к какому-либо его компоненту.
Локальные сети
Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов. Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней. Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны. Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP). Иногда в локальной сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.
Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.
Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда (общая шина), кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.
Конфликт IP адресов — распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP-подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP-адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP.
Глобальные сети
Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом у них в принципе не может быть гарантированно быстрым. В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт ее существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается одним из ресурсов для пользователей локальной сети.
Службы Интернет
Когда говорят о работе в Интернете или об использовании Интернета, то на самом деле речь идет не об Интернете в целом, а только об одной или нескольких из его многочисленных служб. В зависимости от конкретных целей и задач клиенты Сети используют те службы, которые им необходимы. Разные службы имеют разные протоколы и называются прикладными протоколами. Их соблюдение обеспечивается и поддерживается работой специальных программ. Чтобы воспользоваться какой-то из служб Интернета, необходимо установить на компьютере программу, способную работать по протоколу данной службы. Такие программы называют клиентскими или просто клиентами. Например, для передачи файлов в Интернете используется специальный прикладной протокол FTP (File Transfer Protocol). Соответственно, чтобы получить из Интернета файл, необходимо: иметь на компьютере программу, являющуюся клиентом FTP (FTP-клиент); установить связь с сервером, предоставляющим услуги FTP (FTP-сервером). Другой пример: чтобы воспользоваться электронной почтой, необходимо соблюсти протоколы отправки и получения сообщений. Для этого надо: иметь программу почтовый клиент; установить связь с почтовым сервером. Основные службы Интернет представлены на рисунке.
Основные службы сети Интернет
Исторически одной из ранних является служба удаленного управления компьютером Telnet. Подключившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой. Такое управление еще называют консольным или терминальным. Часто протоколы Telnet применяют для дистанционного управления техническими объектами, например телескопами, видеокамерами, роботами. Каждый сервер, предоставляющий Telnet-услуги, обычно предлагает свое клиентское приложение. Его надо получить по сети, установить на своем компьютере, подключиться к серверу и работать с удаленным оборудованием. Простейший клиент Telnet входит в состав операционной системы Windows (файл telnet.exe).
Электронная почта (E-Mail) также является одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Интернете занимаются специальные почтовые серверы. Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата. Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах: SMTP и РОРЗ. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму — прием поступивших сообщений. Существует большое разнообразие клиентских почтовых программ. К ним относится, например, программа Microsoft Outlook Express, входящая в состав операционной системы Windows как стандартная. Более мощная программа, интегрирующая в себе кроме поддержки электронной почты и другие средства делопроизводства, Microsoft Outlook 2000, входит в состав известного пакета Microsoft Office 2000. Из специализированных почтовых программ популярность имеют программы The Bat! и Eudora Pro. Обычная электронная почта предполагает наличие двух партнеров по переписке. Если же партнеров нет, то достаточно большой поток почтовой информации в свой адрес можно обеспечить, подписавшись на списки рассылки. Это специальные тематические серверы, собирающие информацию по определенным темам и переправляющие ее подписчикам в виде сообщений электронной почты. Темами списков рассылки может быть что угодно, например вопросы, связанные с изучением иностранных языков, научно-технические обзоры, презентация новых программных и аппаратных средств вычислительной техники.
Служба телеконференций похожа на циркулярную рассылку электронной почты, в ходе которой одно сообщение отправляется не одному корреспонденту, а большой группе (такие группы называются телеконференциями или группами новостей). Сообщения, направленные на сервер группы новостей, отправляются с него на все серверы, с которыми он связан, если на них данного сообщения еще нет. Далее процесс повторяется. Регулярный мониторинг позволяет специалистам точно знать, что нового происходит в мире по их специальности, какие проблемы беспокоят большие массы людей и на что надо обратить особое внимание в своей работе. Огромный объем сообщений в группах новостей значительно затрудняет их целенаправленный мониторинг, поэтому в некоторых группах производится предварительный «отсев» бесполезной информации (в частности, рекламной), не относящейся к теме конференции. Такие конференции называют модерируемыми. В качестве модератора может выступать не только человек, но и программа, фильтрующая сообщения по определенным ключевым словам. В последнем случае говорят об автоматической модерации. Для работы со службой телеконференций существуют специальные клиентские программы. Так, например, приложение Microsoft Outlook Express, указанное выше как почтовый клиент, позволяет работать также и со службой телеконференций.
Необходимость в передаче файлов возникает, например, при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов (например, книг), а также при передаче архивных файлов, в которых запакованы большие объемы информации. Служба FTP имеет свои серверы в мировой сети, на которых хранятся архивы данных. Со стороны клиента для работы с серверами FTP может быть установлено специальное программное обеспечение, хотя в большинстве случаев броузеры WWW обладают встроенными возможностями для работы и по протоколу FTP. Протокол FTP работает одновременно с двумя TСР-соединениями между сервером и клиентом. По одному соединению идет передача данных, а второе соединение используется как управляющее. Протокол FTP также предоставляет серверу средства для идентификации обратившегося клиента. Этим часто пользуются коммерческие серверы и серверы ограниченного доступа, поставляющие информацию только зарегистрированным клиентам, — они выдают запрос на ввод имени пользователя и связанного с ним пароля. Однако существуют и десятки тысяч FTP-серверов с анонимным доступом для всех желающих.
Служба IRC (Internet Relay Chat) предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. Иногда службу IRC называют чат-конференциями или просто чатом. В отличие от системы телеконференций, в которой общение между участниками обсуждения темы открыто всему миру, в системе IRC общение происходит только в пределах одного канала, в работе которого принимают участие обычно лишь несколько человек. Каждый пользователь может создать собственный канал и пригласить в него участников «беседы» или присоединиться к одному из открытых в данный момент каналов. Существует несколько популярных клиентских программ для работы с серверами и сетями, поддерживающими сервис IRC. Одна из наиболее популярных — программа mtRC.exe. Служба ICQ предназначена для поиска сетевого IР-адреса человека, подключенного в данный момент к Интернету. Необходимость в подобной услуге связана с тем, что большинство пользователей не имеют постоянного IP-адреса. Название службы является акронимом выражения I seek you — я тебя ищу. Для пользования этой службой надо зарегистрироваться на ее центральном сервере (http://www.icq.com) и получить персональный идентификационный номер UIN (Universal Internet Number). Данный номер можно сообщить партнерам по контактам, и тогда служба ICQ приобретает характер Интернет-пейджера. Зная номер UIN партнера, но не зная его текущий IP-адрес, можно через центральный сервер службы отправить ему сообщение с предложением установить соединение. Каждый компьютер, подключенный к Интернету, должен иметь четырехзначный IP-адрес. Этот адрес может быть постоянным или динамически временным. Те компьютеры, которые включены в Интернет на постоянной основе, имеют постоянные IP-адреса. Большинство же пользователей подключаются к Интернету лишь на время сеанса. Им выдается динамический IP-адрес, действующий только в течение данного сеанса. Этот адрес выдает тот сервер, через который происходит подключение. В разных сеансах динамический IP-адрес может быть различным, причем заранее неизвестно каким.При каждом подключении к Интернету программа ICQ, установленная на компьютере, определяет текущий IР-адрес и сообщает его центральной службе, которая, в свою очередь, оповещает ваших партнеров по контактам. Далее ваши партнеры (если они тоже являются клиентами данной службы) могут установить с вами прямую связь. Программа предоставляет возможность выбора режима связи («готов к контакту»; «прошу не беспокоить, но готов принять срочное сообщение»; «закрыт для контакта» и т. п.). После установления контакта связь происходит в режиме, аналогичном сервису IRC.
World Wide Web — это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Отдельные документы, составляющие пространство Web, называют Web-страницами. Группы тематически объединенных Web-страниц называют Web-узлами (жаргонный термин — Web-сайт или просто сайт). Один физический Web-сервер может содержать достаточно много Web-узлов, каждому из которых, как правило, отводится отдельный каталог на жестком диске сервера. От обычных текстовых документов Web-страницы отличаются тем, что они оформлены без привязки к конкретному носителю. Например, оформление документа, напечатанного на бумаге, привязано к параметрам печатного листа, который имеет определенную ширину, высоту и размеры полей. Электронные Web-документы предназначены для просмотра на экране компьютера, причем заранее не известно на каком. Неизвестны ни размеры экрана, ни параметры цветового и графического разрешения, неизвестна даже операционная система, с которой работает компьютер клиента. Поэтому Web-документы не могут иметь «жесткого» форматирования. Оформление выполняется непосредственно во время их воспроизведения на компьютере клиента и происходит оно в соответствии с настройками программы, выполняющей просмотр.
Документы Интернета предназначены для отображения в электронной форме, причем автор документа не знает, каковы возможности компьютера, на котором документ будет отображаться. Поэтому язык HTML обеспечивает не столько форматирование документа, сколько описание его логической структуры. Форматирование и отображение документа на конкретном компьютере производится специальной программой — броузером (от английского слова browser). Основные функции броузеров следующие: установление связи с Web-сервером, на котором хранится документ, и загрузка всех компонентов комбинированного документа; интерпретация тегов языка HTML, форматирование и отображение Web-страницы в соответствии с возможностями компьютера, на котором броузер работает; предоставление средств для отображения мультимедийных и других объектов, входящих в состав Web-страниц, а также механизма расширения, позволяющего настраивать программу на работу с новыми типами объектов; обеспечение автоматизации поиска Web-страниц и упрощение доступа к Web-страницам, посещавшимся ранее. предоставление доступа к встроенным или автономным средствам для работы с другими службами Интернета. Программы для просмотра Web-страниц называют броузерами. В литературе также можно встретить «неустоявшиеся» термины браузер или обозреватель. Во всех случаях речь идет о некотором средстве просмотра Web-документов.
Броузер выполняет отображение документа на экране, руководствуясь командами, которые автор документа внедрил в его текст. Такие команды называются тегами. От обычного текста они отличаются тем, что заключены в угловые скобки. Большинство тегов используются парами: открывающий тег и закрывающий. Закрывающий тег начинается с символа «/». Сложные теги имеют кроме ключевого слова дополнительные атрибуты и параметры, детализирующие способ их применения. Правила записи тегов содержатся в спецификации особого языка разметки, близкого к языкам программирования. Он называется языком разметки гипертекста — HTML (HyperText Markup Language). Web-документ представляет собой обычный текстовый документ, размеченный тегами HTML. Такие документы также называют HTML-документами или документами в формате HTML. При отображении HTML-документа на экране с помощью броузера теги не показываются, и мы видим только текст, составляющий документ. Однако оформление этого текста (выравнивание, цвет, размер и начертание шрифта и прочее) выполняется в соответствии с тем, какие Теги имплантированы в текст документа. Существуют специальные теги для внедрения графических и мультимедийных объектов (звук, музыка, видеоклипы). Встретив такой тег, обозреватель делает запрос к Серверу на доставку файла, связанного с тегом, и воспроизводит его в соответствии с заданными атрибутами и параметрами тега — мы видим иллюстрацию или слышим звук. В последние годы в Web-документах находят широкое применение так называемые активные компоненты. Это тоже объекты, но они содержат не только текстовые, графические и мультимедийные данные, но и программный код, то есть могут не просто отображаться на компьютере клиента, но и выполнять на нем работу по заложенной в них программе. Наиболее важной чертой Web-страниц, реализуемой с помощью тегов HTML, являются гипертекстовые ссылки. С любым фрагментом текста или, например, с рисунком с помощью тегов можно связать иной Web-документ, то есть установить гиперссылку. В этом случае при щелчке левой кнопкой мыши на тексте или рисунке, являющемся гиперссылкой, отправляется запрос на доставку нового документа. Этот документ, в свою очередь, тоже может иметь гиперссылки на другие документы. Совокупность огромного числа гипертекстовых электронных документов, хранящихся на серверах WWW, образует гиперпространство документов, между которыми возможно перемещение. Произвольное перемещение между документами и Web-пространстве называют Web-серфингом (с целью ознакомления с информацией). Целенаправленное перемещение между Web-документами называют Web-навигацией (выполняется с целью поиска нужной информации). Гипертекстовая связь в пространстве WWW не могла бы существовать, если бы каждый документ в этом пространстве не обладал своим уникальным адресом.
Каждый файл одного локального компьютера обладает уникальным полным именем, в которое входит собственное имя файла (включая расширение имени) и путь доступа к файлу, начиная от имени устройства, на котором он хранится. Адрес любого файла во всемирной сети определяется унифицированным указателем ресурса — URL. Адрес URL состоит из трех частей.
Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу. Для службы WWW прикладным является протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста). После имени протокола ставится двоеточие (:) и два знака «/» (косая черта): http://...
Указание доменного имени компьютера, на котором хранится ресурс: http://wmw.abcde.com..
Указания полного пути доступа к файлу на данном компьютере. В качестве разделителя используется символ «/» (косая черта):http://www.abcde.com/Fllea/New/abcdefg.zip
При записи URL-адрeca, важно точно соблюдать регистр символов. В отличие от правил работы в MS-DOS и Windows, в Интернете строчные и прописные символы считаются разными. Именно в форме URL и связывают адрес ресурса с гипертекстовыми ссылками на Web-страницах. При щелчке на гиперссылке броузер посылает запрос для поиска и доставки ресурса, указанного в ссылке. Если по каким-то причинам он не найден, выдается сообщение о том, что ресурс недоступен (возможно, что сервер временно отключен или изменился адрес ресурса). Адрес любого компьютера или любой локальной сети в Интернете может быть выражен четырьмя байтами, например так: 195.28.132.97. Каждый компьютер имеет уникальное доменное имя, например такое: www.abcdef.com. Это просто две разных формы записи адреса одного и того же сетевого компьютера. Человеку неудобно работать с числовым представлением IP-адреса, зато доменное имя запоминается легко, особенно если учесть, что, как правило, это имя имеет содержание. С другой стороны, автоматическая работа серверов сети организована с использованием четырехзначного числового адреса. Благодаря ему промежуточные серверы могут осуществлять передачу запросов и ответов в нужном направлении. Поэтому необходим перевод доменных имен в связанные с ними IP-адреса. Этим и занимаются серверы службы имен доменов DNS. Запрос на получение одной из страниц сервера www.abcde.com сначала обрабатывается сервером DNS, и далее он направляется по IР-адресу, а не по доменному имени. База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имен, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены. Имя домена идентифицирует его положение в этой базе данных по отношению к родительскому домену, причем точки в имени отделяют части, соответствующие узлам домена. Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхнего уровня условно можно разделить на "организационные" и "географические". Пример "организационных" доменов:
| com | commercial (коммерческие) | gov | goverment (правительственные) |
| edu | educational (образовательные) | org | organization (некоммерческие организации) |
Каждая страна (государство) имеет свой географический домен из двух букв:
| Ru | Russia (Россия) | su | Soviet Union (Советский Союз - поддерживается, не распределяется) |
В доменах государств опять же имеются "организационные" и "географические". "Организационные" в большинстве своем повторяют структуру "организационных" доменов верхнего уровня. "Географические" выделяются городам, областям и т.п. территориальным образованиям. Непосредственно в тех и других размещаются домены организаций или домены персональных пользователей. Обычно это имя компании, торговая марка или что-нибудь столь же характерное. Для неанглоязычных стран используется транскрипция имен. Часто возникают конфликты, связанные с тем, что одно и то же имя используется несколькими фирмами (законодательство допускает это для фирм, работающих в разных отраслях); многие люди заранее резервируют имена, могущие стать популярными для последующей продажи их владельцу торговой марки; но это уже касается юридической стороны функционирования Internet. С левого конца доменного имени находятся имена машин. Имена бывают "собственные" и "функциональные". Имена "собственные" каждый придумывает в меру фантазии: машинам присваиваются имена членов семьи, животных, растений, музыкантов и артистов, литературных персонажей. Имена "функциональные" вытекают из функций, выполняемых машиной: www - HTTP (WWW) сервер; ftp - FTP сервер; ns, nss, dns - DNS (Name) сервер; mail - Mail сервер; relay - Mail Exchanger; proxy - соответствующий Proxy сервер.
Каждый домен (верхних уровней) DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. Имя домена может содержать до 63 символов. Каждый хост в сети Internet однозначно определяется своим полным доменным именем (fully qualified domain name, FQDN), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню. Пример полного DNS-имени — www.zsu.zp.ua
В Windows сетях используется еще WINS (Window Internet Name Service) - аналог DNS, но с динамическим отслеживанием и без какого-либо масштабирования, отслеживающий соответствие имен Windows Network и IP-номеров машин.
Для работы в Интернете необходимо: физически подключить компьютер к одному из узлов Всемирной сети; получить IP-адрес на постоянной или временной основе; установить и настроить программное обеспечение — программы-клиенты тех служб Интернета, услугами которых предполагается пользоваться. Организации, предоставляющие возможность подключения к своему узлу и выделяющие IP-адреса, называются поставщиками услуг Интернета (используется также термин сервис-провайдер). Они оказывают подобную услугу на договорной основе. Физическое подключение может быть выделенным или коммутируемым. Для выделенного соединения необходимо проложить новую или арендовать готовую физическую линию связи (кабельную, оптоволоконную, радиоканал, спутниковый канал и т. п.). Такое подключение используют организации и предприятия, нуждающиеся в передаче больших объемов данных. От типа линии связи зависит ее пропускная способность (измеряется в единицах бит в секунду). В настоящее время пропускная способность мощных линий связи (оптоволоконных и спутниковых) составляет сотни мегабит в секунду (Мбит/с). В противоположность выделенному соединению коммутируемое соединение — временное. Оно не требует специальной линии связи и может быть осуществлено, например, по телефонной линии. Коммутацию выполняет автоматическая телефонная станция (АТС) по сигналам, выданным в момент набора телефонного номера. Для телефонных линий связи характерна низкая пропускная способность. В зависимости от того, какое оборудование использовано на станциях АТС по пути следования сигнала, различают аналоговые и цифровые телефонные линии. Предельная пропускная способность аналоговых линий немногим более 30 Кбит/с (одна-две страницы текста в секунду или одна-две фотографии стандартного размера в минуту). Пропускная способность цифровых телефонных линий составляет 60-120 Кбит/с, то есть в 2-4 раза выше. По аналоговым телефонным линиям связи можно передавать и видеоинформацию, но размер окна, в котором отображаются видеоданные, обычно невелик (порядка 150х150 точек) и частота смены кадров мала для получения качественного видеоряда (1-2 кадра в секунду). Для сравнения: в обычном телевидении частота кадров — 25 кадров в секунду. Телефонные линии связи никогда не предназначались для передачи цифровых сигналов — их характеристики подходят только для передачи голоса, причем в достаточно узком диапазоне частот — 300-3 000 Гц. Поэтому для передачи цифровой информации несущие сигналы звуковой частоты модулируют по амплитуде, фазе и частоте. Такое преобразование выполняет специальное устройство — модем (название образовано от слов модулятор и демодулятор).
По способу подключения различают внешние и внутренние модемы. Внешние модемы подключают к разъему последовательного порта, выведенному на заднюю стенку системного блока. Внутренние модемы устанавливают в один из разъемов расширения материнской платы. Поток данных, проходящих через модем, очень мал по сравнению с потоками, проходящими через другие устройства компьютера. Как и другие устройства компьютера, модем требует не только аппаратной, но и программной установки. В операционной системе ее можно выполнить стандартными средствами Пуск > Настройка > Панель управления > Установка оборудования, хотя для модемов есть и специальное средство: Пуска > Настройка > Панель управления > Модемы. Модемы не всегда являются самоустанавливающимися, и операционная система может некорректно выполнять их автоматическую программную установку и настройку. Если при этом возникают аппаратные конфликты, они чаще всего приводят к неправильной работе самого модема или мыши. Для устранения конфликта изменяют назначение последовательного порта для мыши и/или модема и повторяют установку. Проверить правильность подключения модема можно командой Пуск > Настройка > Модемы > Диагностика > Дополнительно.
Для подключения к компьютеру поставщика услуг Интернета надо настроить программу «Удаленный доступ к сети» Мой компьютер > Удаленный доступ к сети > Новое соединение. При настройке программы необходимы данные, которые должен сообщить поставщик услуг: номер телефона, по которому производится соединение; имя пользователя (login); пароль (password); IP-адрес сервера DNS (на всякий случай вводят два адреса — основной и дополнительный, используемый, если основной сервер DNS по каким-то причинам временно не работает). Этих данных достаточно для подключения к Интернету, хотя при заключении договора с поставщиком услуг можно получить и дополнительную информацию, например, номера телефонов службы поддержки. Вводить собственный IP-адрес для настройки программы не надо. Сервер поставщика услуг выделит его автоматически на время проведения сеанса связи.
Гипертекстовые технологии
Гипертекст - текст, представленный в виде ассоциативно связанных автономных блоков. Гипертекст позволяет включать в страницы ссылки на другие части данного же или другого документа. Это позволяет организовать связь между различными страницами и объединить их в единую систему. Гипертекстовая технология дала возможность структурированного представления любого текста, в котором автор может выделить несколько уровней детализации сигнала. Гипертекст используется в обучающих системах и дистанционном обучении, во всемирной сети Интернет и в системах баз данных. Т.Бернерс-Ли заложил три элемента системы из четырех существующих: язык гипертекстовой разметки документов HTML (HyperText Markup Language); универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Universal Resource Locator); протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).
Современные гипертекстовые информационные системы условно можно представить в виде совокупности нескольких компонентов: системы хранения гипертекстовых объектов, системы отображения гипертекстовых объектов, системы подготовки гипертекстовых объектов и системы программирования просмотра совокупности гипертекстовых объектов (с этой точки зрения технология World Wide Web только к 1996 году получила законченный, функционально полный вид). Первыми были разработаны системы хранения и просмотра (1989-1991 гг.), которые продолжают развиваться и в настоящее время. После 1990 года стали появляться первые системы подготовки документов. Обобщенно гипертекстовая информационная система состоит из множества информационных узлов, множества гипертекстовых связей, определенных на этих узлах, и инструмента манипулирования узлами и связями. Гипертекст - технология на базе средств обработки больших, глубоко вложенных, структурированных, связанных семантически, понятийно текстов, информации, которые организованы в виде фрагментов (текста), относящихся к одной и той же системе объектов, расположенных в вершинах некоторой сети и выделяемых обычно цветом. Они позволяют при машинной реализации быстро, нажатием нескольких клавиш, вызывать и помещать в нужное место просматриваемого или организуемого нового текста нужные фрагменты гипертекста, "привязанные" к выделенным по цвету ключевым словам или словосочетаниям. Гипертекстовая технология позволяет определять, выбирать вариант актуализации информации гипертекста в зависимости от информационных потребностей пользователя и его возможностей, уровня подготовки. При работе с гипертекстовой системой, пользователь имеет возможность просматривать документы (страницы текста) в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно, как это принято при чтении книг. Достигается это путем создания специального механизма связи различных страниц текста при помощи гипертекстовых ссылок. В настоящее время наибольшее распространение гипертекст как принцип интерактивной обучающей среды получил при создании электронных обучающих средств. Представление учебного материала в гипертекстовой форме существенно изменяет структуру и расширяет возможности электронного текста. С развитием средств мультимедиа гипертекст начал превращаться в более наглядную информационную форму, получившую название "гипермедиа", т.е. структура, содержащая текст, аудио - и видеофрагменты, соединенные ссылками в соответствии с логикой сюжета. Технология гипермедиа позволяет с помощью программного обеспечения и технологических средств объединить на компьютере гипертекст, графические статические изображения, анимационные фрагменты, аудио- и видеозаписи.
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. 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. 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. Важным компонентом языка стало описание встроенных и ассоциированных гипертекстовых ссылок, встроенной графики и обеспечение возможности поиска по ключевым словам. Простота концепции гипертекста обуславливает и формальную простоту общепринятой, технологии создания гипертекстов. Имея простейшую систему построения гипертекстов можно быстро собрать из нескольких текстовых фрагментов гипертекст и формально получить самостоятельную гипертекстовую информационную систему, программный продукт или подсистему подсказки. Но в силу видимой простоты гипертекстовой технологии очень легко создать гипертекстовую информационную систему с низким качеством. Гипертексты обладают определенной семантической (смысловой) сетевой структурой. При многочисленном просмотре, если гипертекст используется как учебник, эта структура будет сильно влиять на структуру знаний пользователя по изучаемому вопросу. Гипертекстовая технология ориентирована на обработку информации не вместо человека, а вместе с человеком, т е. становится авторской. Удобство ее использования состоит в том, что пользователь сам определяет подход к изучению или созданию материала с учетом своих индивидуальных способностей, знаний, уровня квалификации и подготовки. Гипертекст содержит не только информацию, но и аппарат ее эффективного поиска. По глубине формализации информации гипертекстовая технология занимает промежуточное положение между документальными и фактографическими информационными системами. Структурно гипертекст состоит из информационного материала, тезауруса гипертекста, списка главных тем и алфавитного словаря. Информационный материал подразделяется на информационные статьи, состоящие из заголовка статьи и текста. Заголовок содержит тему или наименование описываемого объекта. Информационная статья содержит традиционные определения и понятия, должна занимать одну панель и быть легко обозримой, чтобы пользователь мог понять, стоит ли ее внимательно читать или перейти к другим, близким по смыслу статьям. Текст, включаемый в информационную статью, может сопровождаться пояснениями, примерами, документами, объектами реального мира. Беглый просмотр текста статьи упрощается, если эта вспомогательная информация визуально отличается от основной, например подсвечена или выделена другим шрифтом. Гипертекстовая технология - это новая технология представления неструктурированного свободно наращиваемого знания. Она ориентирована на обработку информации не вместо человека, а вместе с человеком. Удобство ее использования состоит в том, что пользователь сам определяет подход к изучению или созданию материала с учетом своих индивидуальных способностей, знаний, уровня подготовки. Технология гипертекста принадлежит к системам автоматизации деятельности по обработке информации и служит для облегчения поиска нужной информации. Гипертекстовые системы представляют собой реализацию средствами вычислительной техники ассоциативного подхода к представлению информации. Они имитируют способность человеческого интеллекта осуществлять хранение больших объемов информации и поиск в них посредством ассоциаций в процессах коммуникации и мышления. Наиболее популярным направлением применения гипертекстовых технологий в сетях Internet являются WEB - публикации (Word Wide Web), организованные в Локальные архивы, Сайты или Web – странички. Одним из самых популярных средств распространения электронных публикаций (наряду с CD-ROM) являются сети Internet. Эта глобальная сеть предоставляет пользователю ряд сервисных услуг, связанных с размещением, хранением, передачей электронных публикаций и доступом к ним. Услуги реализуются на базе серверов Internet. Такими серверами являются FTP, Gopher, почтовые серверы, серверы новостей, Web-серверы. Видимо, областью самого массового применения гипертекстовых технологий является сетевая служба World Wide Web (WWW) глобальной сети Internet. Эта служба обеспечивает интуитивно понятный доступ на основе технологии гипертекста к данным в глобальной сети. Для этих целей разработаны программы-браузеры и специальные программные средства автоматизации процесса создания Web-документов (локальных архивов, сайтов, Web-страниц). Относительная легкость создания Web-публикаций и доступа к ним способствовала развитию Intranet (Интранет) - частных сетей, основанных на Internet-технологиях. Intranet позволяет соединить офисы в одном здании или в разных частях земного шара, исключив доступ к данным посторонних лиц. До появления технологии WWW доступ к данным по Internet был возможен лишь в текстовом режиме и требовал хорошего знания различных аспектов работы этой сети. Поэтому пользователями Internet в то время были в основном научные учреждения и профессиональные программисты, которым требовался быстрый доступ к различным специальным материалам в локальных архивах и обмен информацией с коллегами. Технология WWW значительно расширила возможности Internet, обеспечив максимально простой доступ к информации непрофессиональным пользователям. Теперь доступ в Internet открыт не только компаниям, работающим на рынке информационных услуг и компьютерной техники, но и не имеющим никакого отношения к компьютерным технологиям. Многие фирмы и даже частные лица используют преимущества мгновенного распространения информации по Internet. Технология World Wide Web изначально основывалась на идее гипертекстовой связи узлов глобальной сети по всему миру. И в этом плане технологию WWW можно рассматривать как одну из форм реализации гипертекстовых технологий в специфичной среде, имеющей свои принципиальные особенности. С момента появления технология WWW непрерывно совершенствовалась. И если на начальной стадии развития она предоставляла лишь текстовую информацию со встроенными в нее статическими графическими элементами, то на сегодняшний момент World Wide Web предоставляет пользователю возможность работать с любыми данными и даже специализированными программными модулями, встроенными в фрагменты гипертекстовой сети. В WWW существуют мощные поисковые средства, позволяющие среди бесчисленного многообразия информации найти необходимую. Однако, несмотря на эти механизмы и преимущества гипертекста, поиск требуемой информации в огромном море локальных архивов, Web-страниц и сайтов остается непростым делом. Для этого в состав Internet включены специальные поисковые, справочные серверы и другие сервисные средства, облегчающие процесс поиска необходимой информации.
В настоящее время широкое распространение получили Web-публикации в виде гипертекстовых Web-документов. Web-публикации работают по технологии клиент - сервер. Web-сервер - это программа, запущенная на компьютере, предназначенном для предоставления документов другим компьютерам, которые посылают соответствующие запросы. Web-клиент - программа, которая позволяет пользователю запрашивать документы с сервера. Сервер задействован только тогда, когда запрашивается документ. Такая технология является эффективной, поскольку требует незначительных ресурсов сервера. Например, Web-сервер на Windows NT может предоставлять Web-документы приблизительно двумстам одновременно подключенным к нему пользователям. Для установления соединения с Web-сервером используется адрес компьютера, который называется универсальным указателем ресурса - URL (Uniform Resource Locator). Сервер в ответ на запрос посылает компьютеру клиента текст или другую информацию в виде фрагмента (звук, полутоновые или цветные изображения, анимация или цифровое видео), на который в документе установлены гиперссылки. Сервер передает информацию в формате HTML (HyperText Markup Language - язык разметки гипертекста).
Документы на языке HTML, также называемые Web-документами, предоставляют пользователю возможность, указав на ключевое слово или фразу, получить доступ к соответствующему файлу (фрагменту) или перейти в другой HTML-документ, который связан с указанным ключевым элементом текста гиперссылкой. Такие гипертекстовые связи между файлами и документами физически расположены на серверах по всему миру. Это является главным отличием Web-документов от обычных гипертекстовых документов. Таким образом, в роли среды для гипертекстовых Web-документов выступают сеть Internet и ее подсети (набор документов, которые тематически и логически связаны между собой).
Язык, на котором общаются между собой клиенты и серверы Web, называется HTTP (HyperText Transmission Protocol - протокол передачи гипертекста). Все Web-программы должны поддерживать HTTP для передачи и приема гипертекстовых и гиперграфических Web-документов и гипермедиа. Возможно взаимодействие пользователя с сервером WWW в интерактивном режиме. При этом пользователь может заполнить какую-либо форму, содержащую поля для ввода цифровой или символьной информации, и передать ее серверу, нажав на соответствующую кнопку в форме. Сервер, получив данные из полей формы, запустит созданную специально для этой формы программу, которая обработает полученные данные, динамически сформирует документ HTML и возвратит его пользователю.
