Лекция: Internet/lntranet-технологии

Internet и реализующие его технологии являются неотъемлемым атрибутом информационного общества и его базовым основанием. Эти технологии, о которых не слышали в конце прошлого века, работают практически во всех областях экономики, науки, культуры, социальных преобразований. В настоящее время Internet объединяет десятки тысяч компьютерных локальных, региональных, федеральных сетей и миллионы пользователей во всем мире. При этом сетью объединены компьютеры тысяч различных типов, оснащенных самым разным программным обеспечением.

Существует много толкований термина «Internet», однако он имеет два основных значения: глобальное сообщество произвольно объединяемых мировых сетей, которые используются для свободного обмена данными; совокупность технологий, реализующих обмен данными на основе использования семейства протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internt Protocol), называемых internet-технологиями или технологиями Internet.

В основе создания Internet лежит история развития сети ARPAnet — первой экспериментальной компьютерной сети национального масштаба. Она была создана в конце 1960-х гт. в целях поддержки научных исследований Министерства обороны США (Advanced Research Project Agency — ARPA) и объединила сотни компьютеров нескольких крупных научных и университетских центров. Узлы сети были связаны физическими выделенными линиями, а передачи и прием данных обеспечивались специальными программами, работающими на узловых компьютерах. Сеть изначально предполагалась ненадежной — исследовалась возможность передачи данных в сети, отдельные фрагменты которой могут перестать функционировать в любой произвольный момент. Программные системы, в которые были заложены принципы искусственного интеллекта, должны были отыскивать работающие сегменты сети и «прокладывать» новые маршруты передачи данных. Выход из строя любого канала связи не должен был вывести такую сеть из строя. При этом общий алгоритм был основан на допущении, что любой компьютер мог связаться с любым «ответившим» компьютером как «равный с равным». Реально сеть стала использоваться для обмена сообщениями (E-mail) и файлового обмена (File-oriented Interchange).

Примерно в это же время появились ЛВС и компьютеры с операционной системой UNIX, которые помимо чисто вычислительных задач стали обслуживать эти сети. Они получили название рабочих станций. Операционная система UNIX была выбрана потому, что в нее была заложена возможность работать с IP-протоколами, которые содержали: правила инициализации и поддержания работы в сети, описание информационных сетевых пакетов (пактов данных) семейства IP, правила обращения с IP-пакетами (идентификация, проверка целостности, обработка, пересылка, прием и т.д.).

Эти решения оказались успешными, стандартизация протоколов позволила подключать к сети компьютеры с различным базовым программным обеспечением. Появилось понятие «трафик», трактуемое в единицах обмена информацией, которым стали измерять реальную загрузку сети. Технология передачи данных IP-пакетами оказалась чрезвычайно перспективной в техническом отношении, однако в чисто пользовательском плане ее необходимо было дорабатывать, так как скорость передачи данных не могла компенсировать значительные затраты времени на поиск нужной информации в огромных массивах данных.

В марте 1989 г. Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee, Conseil Europ- een pour la Recherche Nucleaire — CERN, Женева) предложил концепцию распределенной ИС с целью «объединения знаний человечества», которую он назвал «всемирной паутиной» (World Wide Web — WWW). Для ее создания он объединил две существующие технологии: технологию применения IP-протоколов для передачи данных и технологию гипертекста (Hypertext Technology). Эта технология основана на реализации быстрого перехода от одного фрагмента текста к другому по выделенным ссылкам (Dedicated Links), при этом указанные фрагменты могут располагаться на физически разделенных компьютерных носителях. Информационная система, построенная на этих принципах, могла объединить множество ИР, разбросанных по многочисленным открытым базам данных. Основная метафора Web-гипертекста — это электронная книга с автоматически поддерживаемыми мгновенными переходами по ссылкам. Сам же термин «гипертекст» был впервые предложен Тедом Нельсоном в 1965 г., а первую работающую гипертекстовую систему создал в 1968 г. Дуг Энгельбард.

В 1991 г. был создан первый браузер (Browser) — компьютерная программа просмотра гипертекста, работающая в режиме командной строки. Его применение позволило уже в 1992 г. успешно реализовать предложенный проект, направленный в конечном итоге на создание бесшовного информационного пространства (Seamless Informational Area), охватывающего всю планету.

С точки зрения пользователя информационное пространство «всемирной паутины» состоит из документов различного формата (документов мультемедиа), предметных указателей и ссылок. Для перехода по ссылке или поиска по указателю пользователь применяет соответствующий браузер, «понимающий» язык разметки гипертекста. Поисковая система отыскивает по ссылке или ключевым словам в «паутине» нужный каталог, читает его структуру, считывает нужный документ и пересылает его пользователю. Затем Web-сервер автоматически генерирует гипертекстовое представление требуемых файлов по запросам пользователя.

В сентябре 1994 г. Оливер Мак-Брайан (Oliver McBryan) из Колорадского университета (США) разработал одно из первых автоматических средств составления предметного указателя для WWW, названное WWW Worm. За несколько минут Worm формировал базу данных из 300 000 мультимедийных объектов, которые можно было находить по ключевым словам. С этого момента информационное пространство World Wide Web было, в принципе, сформировано (рис. 2.27). Дальнейшие развитие шло по линии совершенствования технологий поиска, передачи, обеспечения безопасности, разработки и стандартизации различных Web-интерфейсов, повышающих комфорт использования Web-технологий. С середины 1990-х гг. эти технологии стали находить все более широкое применение во многих сферах человеческой деятельности.

Рис. 2.27. Информационное пространство World Wide Web

Основными элементами технологии WWW являются:

• язык гипертекстовой разметки документов (Hyper Text Markup Language — HTML);

• протокол обмена гипертекстовой информацией (Hypertext Transfer Protocol — HTTP);

• универсальный способ адресации ресурсов в сети (Universal Resource Identifier — URI, и Universal Resource Locator — URL);

• система доменных имен (Domain Name System);

• универсальный интерфейс шлюзов (Common Gateway Interface — CGI), добавленный позже сотрудниками Национального центра суперкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing Applications — NCSA).

Язык гипертекстовой разметки HTML создан на опыте использования редактора ТеХ и системно и аппаратно независимых методов представления текста в электронной форме (Standard Generalized Mark-up Language — SGML, стандарт ISO 8879). Основная идея гипертекста заключается в присутствии внутри ASC П-текста форматирующих полей и ссылок как на части внутри документа, так и на другие документы. Благодаря этому можно просматривать документы в том порядке, в каком требуется, а не последовательно, как при чтении книг. База данных гипертекста является частью файловой системы, которая содержит текстовые файлы в формате HTML и связанные с ними графику, мультимедиа и другие ресурсы.

Для получения файла из internet-браузера нужно знать, где находится файл и как общаться с компьютером, на котором этот файл находится. Программа-клиент WWW передает имя необходимого файла, его местоположение в Internet (адрес хоста) и метод доступа (обычно протокол HTTP или FTP). Комбинация этих элементов формирует универсальный идентификатор ресурса (URI), который определяет способ записи адресов различных ИР. В основу URI были заложены идеи расширяемости, полноты и читаемости. Реализация URI для WWW является способом адресации в сети (URL) Общий формат ссылки URL: протокол://узел/путь/файл [#метка].

Internet является совокупностью эффективных методов коммуникации (на базе современных стандартизированных протоколов связи) и работы с информацией, находящейся на удаленных носителях.

Кроме непосредственных функций по транзиту данных любых типов технологии Internet обеспечивают широкий спектр разнообразных информационных услуг, реализуемых службами:

• пересылки и приема сообщений (E-mail);

• гипертекстовой среды (WWW);

• передачи файлов (File Transfer Protocol — FTP);

• удаленного управления компьютером (Teletype Network — Telnet);

• имен доменов (Domain Name System);

• телеконференций (Users Network — Usenet) и чат-конференций (Internet Relay Chat — IRC).

Для быстрого поиска информации в Internet разработаны специальные программы, которые по заданным адресам и ссылкам мгновенно отыскивают нужную информацию. При этом число обработанных информационных ресурсов может достигать сотен тысяч. Совокупность поисковых и сервисных программ образуют мощные общедоступные и коммерческие поисковые службы. В зарубежном секторе Internet это: AltaVista, Excite, Google, HotBot, Infoseek (Go) Light, Lycos, Magellan, Norbern, Yahoo!, Open Text, Web Crawler. В русскоязычном секторе основными полнотекстовыми поисковыми системами считаются «Апорт», «Иван Сусанин», «Кирилл и Мефодий», «Россия-Он-Лайн», Rambler, List.ru, Russia on the Net, FTP-Search, Яndex.

Программная индустрия для Web испытывает сейчас настоящий бум: сотни компаний — разработчиков программного обеспечения для Web создают новые технологии и инструментальные средства для навигации, работы в Internet и разработки пользовательских приложений. К их числу можно отнести:

• программы просмотра и навигации (браузеры);

• средства поиска и доставки информации (поисковые машины);

• программное обеспечение Internet и Web-серверов, серверные приложения и расширения;

• средства администрирования в сетях;

• клиентские приложения и расширения (Web-сервисы);

• инструментальные средства разработки;

• средства обеспечения безопасности.

Инструментальные средства разработки internet-приложений разнообразны и включают в себя:

• редакторы гипертекста и графические редакторы;

• средства разметки карт изображений и конверторы изображений;

• средства мультимедиа (аудио, анимация, видео);

• средства генерации виртуальной реальности;

• средства и языки программирования серверных и клиентских приложений и расширений.

Редакторы гипертекста формируют HTML-файлы в режимах программирования или WYSIWYG (What You See Is What You Get). Можно использовать и обычные текстовые редакторы, а также средства, встроенные в браузеры. К этой же группе относятся конверторы, «перегоняющие» офисные документы в гипертекст. Графические редакторы служат для создания изображений, включаемых в гипертекст.

Средства разметки карт изображений позволяют разбить изображение на участки и связать гиперссылки с каждым из них. Такие средства могут быть встроены в графический редактор. Конверторы изображений обеспечивают преобразование форматов, размеров и цветов, создание специальных эффектов.

Средства мультимедиа предназначены для создания звукового и музыкального сопровождения, анимационных и видеороликов. Часто воспроизведение файлов мультимедиа осуществляется клиентскими расширениями или специальными Helper-программами.

Средства генерации виртуальной реальности позволяют запрограммировать трехмерные сцены и управление ими на языке VRML (Virtual Reality Modeling Language). Ввиду того что процесс воспроизведения виртуальной реальности достаточно сложен, могут потребоваться дополнительные средства автоматизированного проектирования и анимации. Для просмотра Web-страниц с VRML-изображениями необходимо использовать соответствующие браузеры, например WebSpace от Silicon Graphics или VRML-расширения для Internet Explorer или Netscape Navigator.

Системы программирования клиентских приложений предназначены для разработки и отладки сценариев (на языках VBScript или JavaScript) и мобильных приложений (на языке Java), выполняемых на стороне клиента. Наибольшие удобство и производительность разработки дают средства визуального программирования. В качестве средств программирования серверных приложений могут использоваться как обычные системы программирования (VisualBasic, C/C++, Java), так и интерпретаторы команд (UNIX-shell, REXX и др.), интерпретаторы и компиляторы сценариев на JavaScript, VBScript и Perl.

Для создания клиентских и серверных расширений используются системы программирования, позволяющие создавать компоненты с использованием механизмов ActiveX или Plug-in, представленных в виде встроенных или дополнительных библиотек интерфейсов.

Средства администрирования, как правило, поставляются в составе программного обеспечения Web-сервера и служат для конфигурирования, активации и мониторинга Web-сервисов, контроля актуальности гиперссылок и связности гипертекстовой структуры, учета и протоколирования использования серверов, настройки и сопровождения системы безопасности.

Средства безопасности могут быть встроены в программное обеспечение internet-cepBepop или представлены в виде дополнительных компонентов: комплексов Firewall и Ргоху-серверов, выполняющих фильтрацию данных на различных уровнях.

До недавнего времени сеть Internet был «улицей с односторонним движением», так как информация с Web-страниц поступала к пользователю от Web-сервера только при наличии запроса пользователя. С появлением в языке HTML диалоговых свойств пользователь получил обратную связь с Web-сервером. Обмен параметров при этом осуществляется через специальный графический интерфейс (Computer Graphical Interface — CGI). В последнее время все большее распространение получает механизм согласования запускаемых программ через многоцелевые расширения почтовой службы Internet (Multipurpose Internet Mail Extensions — MIME). Современные браузеры помимо взаимодействия с Web-серверами через протокол HTTP могут взаимодействовать с различными типами серверов и служб с использованием протоколов FTP, File, Gopher, Mail to, NNTP, Telnet, WAIS (рис. 2.28). В состав URL входит информация о методе доступа, требующаяся браузеру, чтобы использовать любой из этих протоколов.

Рис. 2.28. Взаимодействие современных браузеров с различными типами серверов и служб

Intranet — это внутреннее информационное пространство организации, реализуемое в ЛВС, но обладающее всеми возможностями Internet, ориентированное, как правило, на применение в рамках одной организации. Отличается высокой безопасностью и скоростью работы. Используется для решения задач по автоматизации документооборота, информационному сопровождению бизнес-процессов, поиска и совместного доступа к данным и документам организации и имеет шлюзы для подключения в Internet. Для примера можно привести intranet-сети, реализованные на основе технологии Dashboard от Microsoft. Рабочие места в сети на базе Dashboard строятся с помощью Microsoft Office, очень тесно интегрируясь с ним. Пользователь ищет и работает с данными в привычном интерфейсе, пользуясь Microsoft Outlook для доступа к сетевым данным. Об этом красноречиво говорит высказывание главы корпорации «Microsoft» Б. Гейтса: «Меня убедил опыт собственной компании. В Microsoft мы опубликовали в своей сети Intranet тысячи документов для использования внутри корпорации, но я с удивлением обнаружил, что с вводом у нас сети Intranet число обращений к данным возросло в несколько раз. Это весьма примечательный факт, если учесть, что и раньше ко многим из таких файлов добраться было нетрудно, а пользующиеся ими сотрудники неплохо владеют компьютером и весьма заинтересованы в изучении хранящейся в них информации».

Отметим, что сеть Intranet — отличная платформа для работы с информацией внутри предприятия. Современный Web-браузер доступен для любой клиентской системы, Web-серверы не требуют аппаратных средств такой большой мощности, которая необходима, например, для классических пакетов групповой работы типа Lotus Notes Domino. Рынок программного обеспечения для Web-серверов весьма разнообразен — пользователи не привязаны к одному поставщику. Большинство приложений разработано на базе принципа открытых систем и прекрасно взаимодействуют. Технология Web обладает свойством наращиваемости и может использоваться в любых вычислительных сетях. Средства разработки приложений в комплексах прикладных программ для пользовательских ПК облегчают создание HTML-страниц для Web-серверов.

Многообразие протоколов, служб, клиентских приложений, возможностей работы практически с любыми серверными платформами (Linux, Windows, Solaris, BSD и др.) и операционными системами превратили Internet в мощный инструмент, широко использующийся в бизнесе. Распределенные ИС, построенные на internet-технологиях,

стали обычным явлением (рис. 2.29).

Многие сферы бизнеса получили приставку «е» — e-Business, что означает «электронный бизнес». Некоторые примеры такого бизнеса будут рассмотрены далее. В настоящее время сеть Internet является базовой основой перехода к информационному обществу, а сам он становится глобальной индустрией в информационном, экономическом и социальном пространствах. По оценкам различных международных аналитических служб общий оборот в internet-индустрии к 2010 г. может составить более 12 трлн долл.

Рис. 2.29. Пример распределения ИС, построиной на Internet-технологиях