Глобальные сети компьютеров и Интернет

Глобальные  сети компьютеров и Интернет

Как мы уже говорили, локальные  сети позволяют объединять компьютеры, находящиеся в одной комнате  или в одном здании. Применяя специальное  сетевое оборудование, можно объединять локальные сети, расположенные в  разных зданиях, городах, странах и  на разных континентах в глобальные сети.

Потенциальные преимущества, получаемые от глобальных сетей, трудно переоценить. Например, такая сеть может  объединить филиалы компании, разбросанные по всему миру, обеспечив практически  мгновенную передачу любой информации, связанные с деятельностью компании. Появляется возможность создания информационных узлов, доступных из любого места  земного шара.

На сегодняшний день создано  много глобальных сетей, причем наиболее известное объединение таких  сетей называется Интернетом. Ее структурные  единицы — компьютеры — имеют  различную архитектуру и производительность и расположены в разных точках земного шара.

История Интернета насчитывает  более 35 лет. Учитывая, сколь стремительные  изменения произошли и происходят в области компьютерных технологий за это время, это значительный возраст.

Датой образования прототипа  современной Сети можно считать 1966 год. Именно тогда американское Агентство  перспективных исследовательских  проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Project Agency, DARPA), созданное немного раньше, в 1957 году, после запуска первого советского спутника, начало разработку глобальной компьютерной сети ARPANET (получившей название от Advanced Research Project Agency). Целью этого проекта было создание сети, способной надежно функционировать в случае ядерного конфликта. Предполагалось, что эта сеть соединит ведущие американские научно-исследовательские организации, а в случае войны будет использоваться для управления войсками.

Одно из главных требований, предъявляемых к такой сети, —  отсутствие критичных узлов, при  выходе из строя которых нарушалась бы работоспособность всей системы. Очевидно, в такой сети не может  быть главного узла (сервера) или главных  каналов связи — все системы должны дублироваться и легко изменять свою конфигурацию при отказе отдельных компонентов. Кроме того, ставилась задача, чтобы сеть оставалась работоспособной в условиях ненадежных и низкоскоростных каналов связи.

В результате исследований в 1969 году была создана сеть, охватывающая четыре научно-исследовательских центра, — именно на ее основе, как считается, в дальнейшем и развивалась сеть, названная впоследствии Интернетом. Для передачи данных в этой сети использовалась технология коммутации пакетов, когда данные передавались небольшими порциями. Потеря отдельных  пакетов при этом не сказывалась  на процессе передачи данных в целом.

Следующая дата, о которой  нельзя не упомянуть при рассказе об истории Интернета, — 1974 год —  год создания протокола передачи данных TCP/IP, который с успехом используется в Интернете до сих пор. Этот протокол позволяет динамически изменять конфигурацию сети при повреждении ее отдельных фрагментов. Его применение позволяет передавать большие объемы данных по ненадежным каналам глобальной сети. Главные разработчики протокола — Vint Cerf и Bob Kahn. В 1974 году они опубликовали статью «A Protocol for Packet Network Interconnection», в которой описали программу Transmission Control Program (TCP).

В 70-х годах уже существующие глобальные сети применялись главным  образом для передачи электронной  почты и сообщений электронных  новостей — телеконференций.

В 1976 году специалисты лаборатории AT&T Bell Labs (http://www.bell-labs.com) компании Lucent Technologies разработали программу копирования данных между компьютерами — UUCP (Unix-to-Unix CoPy). В 1997 году она вошла в состав операционной системы UNIX и до сих пор широко используется для передачи данных (в частности, посредством электронной почты).

В 1982 году возник термин «Internet», обозначающий объединение компьютерных сетей по протоколу TCP/IP. Таким образом, этот год можно считать датой рождения Интернета, каким мы его знаем сегодня, хотя нужно принять во внимание, что составляющие его сети и технологии были разработаны раньше. Сегодня Интернет объединяет огромное количество различных сетей.

Следующие несколько лет  продолжалось бурное развитие новых  компьютерных сетей и их слияние. В 1988 году в качестве базового для  сетей был рекомендован протокол TCP/IP, который стал стандартом в новой объединенной сети NSFNET. Эта сеть была создана в рамках инициатив американского Национального научного фонда (National Science Foundation) и получила свое имя по названию этого фонда (более подробную информацию о проектах фонда, истории создания сети NSFNET и статистические данные об ее использовании Вы найдете на странице http://www.merit.edu/merit/archive/nsfnet/final.report/intro.html).

В начале 90-х общее количество центров сети NSFNET исчислялось несколькими тысячами, а пропускная способность каналов многократно возрасла.

Еще одна знаменательная дата в истории Интернета — 1991 год. Именно тогда был обнародован проект «всемирной паутины» World Wide Web (WWW), который разработал Tim Berners-Lee — сотрудник Европейской лаборатории физики элементарных частиц (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN).

Европейская лаборатория  физики элементарных частиц (CERN)

Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN) была создана в 1951 году как совет ученых. В 1953 году совет CERN принял решение о создании центральной лаборатории недалеко от Женевы. Официальное название лаборатории — European Organization for Nuclear Research, однако, до сих пор используется французская аббревиатура — CERN. Это связано с тем, что слово Conseil, образующее первую букву аббревиатуры CERN, означает «совет», что наиболее точно отражает сущность данной организации.

В начале своей деятельности лаборатория CERN занималась исследованиями, имеющими отношение исключительно к ядерной физике и физике высоких энергий. Сегодня CERN представляет собой международную организацию, исследующую фундаментальные законы материи. В работе этой организации принимают участие ученые более чем из 80 стран.

Так как сложные исследования в области ядерной физики немыслимы  без автоматизированной обработки  данных, в лаборатории были созданы  крупные сети компьютеров. Локальная  сеть CERN подключена ко многим научным центрам, расположенным в различных странах Европы.

Острая необходимость  в высокотехнологичных системах передачи и обработки данных, связанных  с организацией и проведением  научных исследований, послужила  толчком к разработке проекта  WWW. Технологии, составляющие основу этого проекта, позволили ученым различных стран быстро обмениваться информацией. Как разработчик технологии WWW, именно CERN сыграла роль инициатора стремительного роста популярности Интернета.

Более подробную информацию о лаборатории CERN Вы найдете на сервере http://cern.web.cern.ch.

Создание проекта WWW можно отнести к одному из наиболее крупных достижений в области развития Интернета, так как только благодаря этому проекту Интернет получил такую популярность. Забегая вперед, скажем, что узлы Web, составляющие основу WWW, позволяют размещать в Интернете практически любую информацию — текст, графические изображения, звук и видео. Посредством гипертекстовых ссылок осуществляются логические связи отдельных документов, в результате чего поиск нужных материалов в сети становится относительно простым.

В 1991 году сотрудники CERN создали программу, позволяющую просматривать информацию, размещенную на узлах Web. Эта программа получила название браузер (browser). На рис. 1-4 мы показали внешний вид окна современного браузера Microsoft Internet Explorer версии 5.0.

В начале 1993 года в мире насчитывалось  около 50 Web-узлов, однако, к концу 1993 года их количество возросло до 500. 1994 год можно считать «годом Web»: тогда сотрудниками CERN была проведена самая первая международная конференция WWW.

К середине 90-х годов, когда  общее количество компьютеров в  Интернете превысило один миллион, на эту сеть обратили свою внимание бизнесмены. Использование такой  крупной сети сулило немалую прибыль, и потому наряду с научно-исследовательским  и военным Интернет получил коммерческое применение.

Хотя все основные события, связанные с развитием Интернета, происходили за океаном, некоторые  передовые организации в России обратили свое внимание на сеть и начали ее освоение. Одна из них — Российский научный центр «Курчатовский  Институт» (http://www.kiae.ru, рис. 1-4), занимающийся фундаментальными исследованиями в области ядерной физики. Эти организации создавали в Интернете свои серверы Web, серверы электронной почты и другие службы, подключали к Интернету сети российских организаций и отдельных пользователей.

Одной из первой российских сетей, подключенных к Интернету, стала  Relcom (Релком). Название ее происходит от слов Reliable Communications, то есть «надежные коммуникации».

Она была создана в августе 1990 года на базе сети Курчатовского  института. В работах по созданию сети принимали участие специалисты  кооператива «Демос» (сейчас это ООО «Компания Демос», ее узел Web показан на рис. 1-5) — в большинстве своем сотрудники Курчатовского института. Уже к концу года их стараниями к Интернету было подключено около 30 организаций, в том числе центры российской науки в Серпухове, Санкт-Петербурге, Новосибирске и Дубне.

В 1991 году в Релкоме появился первый сервер новостей (электронных конференций). И именно в этом году компьютерная сеть Релком объединила многие крупные города России — Екатеринбург, Барнаул и др., а также некоторых других стран СНГ и стран Балтии.

К 1994 году в этой сети насчитывалось  несколько сотен узлов и стони  тысяч пользователей.

Технология разработки web-приложений

Задачи, решаемые web-сервером, в основном сводятся к поддержке протокола HTTP и передаче клиенту запрашиваемых информационных ресурсов. Однако часто возникает необходимость выполнения каких-либо нестандартных действий, расширяющих возможности web-сервера. В этом случае используются специальные программ, выполняемые на WWW-сервере и взаимодействующие как с web-сервером, так и с клиентом. Эти программы принято называть расширениями web-сервера, или web-приложениями.

Существует  много различных типов приложений, использующихся в качестве расширений web-серверов. Одним из основных типов таких приложений являются CGI-сценарии, или CGI-приложенияI.

CGI - это общий  шлюзовой интерфейс для запуска  внешних программ под управлением  web-сервера. Соответственно CGI-приложением называется программа, которая, пользуясь этим интерфейсом, получает согласно протоколу HTTP информацию от пользователя (клиента), обрабатывает ее и возвращает результаты обратно в виде HTML-документа, созданного динамически, или в виде ссылки на уже существующий документ или другой объект (например, графическое изображение). Отображаемый на экране клиентского компьютера результат называется web-страницей.

CGI - это первый  и общепринятый интерфейс, считающийся  классическим, для создания расширений  web-серверов. CGI-приложение представляет собой обычное консольное приложение, обменивающееся данными с web-сервером через переменные окружения выполняющейся программы. Этим обусловлены все недостатки такого типа приложений:

1) приложение  выполняется в своем адресном  пространстве, поэтому скорость  его взаимодействия с web-сервером невысока;

2) осуществлять  обмен данными через переменные  окружения достаточно неудобно.

Тем не менее CGI-приложения до сих пор имеют большое распространение во Всемирной паутине, что объясняется их универсальностью - CGI поддерживается практически всеми существующими web-серверами, работающими на любых аппаратно-программных платформах.

Передача  информации от пользователя, работающего  на клиентском компьютере, CGI-приложению и обратно выполняется обычно так. В HTML-документе, который создается для ввода информации, предназначенной для обработки, размещается форма ввода. Эта форма содержит необходимые элементы управления (поля ввода текстовой информации, переключатели, списки и т.д.), подобные тем, которые используются в приложениях, разрабатываемых с помощью Delphi. Каждому элементу управления присваивается имя, используемое для ссылки на элемент управления и для идентификации значений атрибутов элемента. Кроме того, в этой форме предусматривается кнопка, которую следует нажать после заполнения формы.

Когда пользователь заполняет форму и нажимает указанную  кнопку, данные передаются CGI-приложению, местонахождение которого задается в теге формы <FORM>. Это приложение получает согласно протоколу HTTP данные из элементов формы в виде пар "имя элемента=значение".

После обработки  полученных данных CGI-приложение  создает HTML-документ и помещает его в стандартный поток вывода. Этот сформированный документ затем автоматически передается web-сервером пользователю и отображается как web-страница на клиентском компьютере.

Компоненты  сетевого приложения. Клиент-серверное  взаимодействие и  роли серверов.

Как правило компьютеры и программы, входящие в состав информационной системы, не являются равноправными. Некоторые из них владеют ресурсами (файловая система, процессор, принтер, база данных и т.д.), другие имеют возможность обращаться к этим ресурсам. Компьютер (или программу), управляющий ресурсом, называют сервером этого ресурса (файл-сервер, сервер базы данных, вычислительный сервер...). Клиент и сервер какого-либо ресурса могут находится как на одном компьютере, так и на различных компьютерах, связанных сетью.

В рамках многоуровневого  представления вычислительных систем можно выделить три группы функций, ориентированных  на решение различных  подзадач:

1. функции ввода и отображения данных (обеспечивают взаимодействие с пользователем);
2. прикладные функции, характерные для данной предметной области;
3. функции управления ресурсами (файловой системой, базой даных и т.д.)