Информационные сети и web-технологии 4. 4. 1 Структура информационной сети. Многоуровневые модели. Модель взаимосвязи открытых систем. Сеть — означает множество взаимосвязанных узлов: компьютеров и сетевого оборудования. Узлы, хотя и связаны, но работают самостоятельно, а не как единое целое. Преимущества: 1)возможность обеспечения высокой надежности за счет резервирования; 2)совместное использование дорогостоящих ресурсов; 3) возможность масштабирования ресурсов; 4)объединение людей в т. н. сетевые сообщества; 5)создание рабочих мест на месте проживания. Проблемы: 1)сложности в обеспечении защиты информации; 2)дополнительные расходы на сетевое оборудование, ПО и персонал сетевого администрирования. Протокол - правило, которое определяет формат, порядок передачи и приема сообщений элементами сети и действия выполняемые приеме или передачи этих сообщений. Элементы структуры сети передачи данных : узлы (конечные системы), коммуникационные средства, маршрутизаторы. DTE –Data Terminating Equipment (Оконечное Оборудование Данных, ООД) DCE -Data Circuit-terminating Equipment (Аппаратура Канала Данных, АКД) Конфигурация точка-точка и многоточечная конфигурация Потоки данных Дуплексный (полно-дуплексный) Полудуплексный Симплексный Топологии – конфигурации взаимосвязей узлов сети. Типы: Звезда, Кольцо, Дерево, Полносвязная топология, Частично-связная, Логическая топология. Концепция уровней сети: Физический; Канальный; Сетевой <--> Транспортный <-->Сеансовый<-->Представительный<-->Прикладной<-->Приложение конечного пользователя. Открытой является система, построенная в соответствии с открытыми спецификациями. Открытой спецификациями Спецификация представляет собой формализованное описание аппаратных(программных) компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, особых характеристик. Под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами. Результат работы по стандартизации воплощается в документах RFC (Request For Comments). формальными стандартами являются международные стандарты ISO (International Organization for Standardization - Международная организация стандартизации, http: //www. iso. ch/). , IEC (International Electrotechnical Commision - Международная электротехническая комиссия, http: //www. iec. ch/). и рекомендации ITU (International Telecommunication Union - Международный союз по телекоммуникациям (иногда используется аббревиатура МСЭ –международный союз по электросвязи), http: //www. itu. int/).
• OSI/ISO — модель взаимодействия открытых систем Функция каждого уровня –предоставлять сервис для вышестоящего уровня Сервис –набор действий, предоставляемый вышестоящему уровню, в формате и последовательности, определяемой Протоколом. Сервисы предоставляются через точки доступа ((SAP)), , каждая из который имеет уникальный идентификатор (адрес) Данные, передаваемые на уровень, (IDU) состоят из данных сервиса (SDU), управляющего заголовка(ICI). Передача SDU часто происходит с помощью фрагментации на несколько элементов данных протокола (PDU), например, пакетов. Проще всего объяснить модель OSI на примере телефонной связи. Прикладной уровень — это ваша звуковая информация (голос), которая на представительном уровне преобразуется из механических колебаний в электрические сигналы. Подняв трубку и набрав номер, вы инициируете сеанс связи. Транспортный уровень необходим для предоставления одновременного доступа к телефонной сети нескольких абонентов одной телефонной станции, потому что абоненты, как и приложения на компьютере, не имеют прямого доступа к сети. Непрерывный поток голосовой информации разбивается на сегменты, чтобы можно было передавать несколько разговоров по одному межстанционному каналу или даже отдельные сегменты по разным каналам. Телефонная станция маршрутизирует ваш звонок на станцию собеседника по подходящему маршруту: напрямую или через другие станции, или через междугородний маршрутизатор (шлюз, gateway, router) — это уже сетевой уровень. На канальном уровне работает коммутатор (switch), замыкающий электрическую цепь между телефонными портами собеседников; если вы звоните соседу, маршрутизация не требуется, и сигнал не уходит далее местного коммутатора — точно так же, как при работе в локальной сети. Что касается физического уровня, он здесь представлен способом кодирования сигнала, телефонными кабелями и соединительными элементами. Если в квартире несколько параллельных телефонных аппаратов, то место, где кабель разделяется — самый настоящий концентратор (hub), копирующий сигнал с одного «порта» на все остальные. Как видно из приведённого выше рисунка, при пересылке данных каждый протокол принимает информацию с более высокого уровня, помещает её в собственный блок данных (инкапсуляция обычно выражается в добавлении заголовка) и передаёт на следующую ступень, а при получении всё происходит в обратном порядке. Такой подход, «первым пришёл — последним ушёл» , называется стеком или магазином, а набор протоколов, реализующих модель OSI — стеком протоколов. Каждый уровень стека не зависит от остальных, что позволяет строить сети по модульной технологии, но в реальности многие протоколы соседних уровней создавались именно для совместного использования, поэтому нередко можно встретить такие устоявшиеся комбинации (сюиты протоколов),
4. 4. 2 Международные и региональные сети общего назначения. Региональные системы обмена трафиком в России • Московский Internet Exchange (MSK-IX, M 9, 1 Гбит/с)- это одна из систем обмена Интернет-трафиком, существующих в Европе. Проект начинался в 1995 году, когда московские Интернет провайдеры Демос, Релком, МГУ, НИИЯФ МГУ, FREEnet, Ассоциация RELARN, Роспринт пришли к соглашению о создании точки взаимного обмена IP-трафиком. MSK-IX позволяет российским провайдерам обмениваться трафиком напрямую, оптимизируя маршруты его прохождения, что существенно сокращает как время передачи сетевых пакетов данных, так и загрузку дорогостоящих международных каналов связи. Изначально, точкой обмена трафика была избрана международная телефонная станция ММТС-9 или М 9, в которой все Интернет провайдеры имели точки присутствия, т. к. на М 9 приходили все международные и междугородные каналы связи. Координация M 9 -IX была поручена Российскому НИИ развития общественных сетей (Рос. НИИРОС). В настоящее время структура Московского Internet Exchange является распределенной и включает в себя 5 географически разнесенных точек доступа, соединенных волоконно-оптическим кабелем. В четырех точках ранее уже были установлены гигабитные коммутаторы Cisco Catalyst 4000 и 5500 • СПб SPB-IX, Самара Samara-IX, Новосибирск NSK-IX, Екатеринбург EKT-IX Подобные системы обмена IP-трафиком существуют в большинстве развитых стран мира. При этом в Европе, как правило, на одну страну приходится одна точка обмена трафиком. В России из-за географических масштабов положение иное: в стране действует несколько Internet Exchange. Рос. НИИРОС выполняет функции Координатора "Соглашения по созданию точки взаимного обмена IPтрафиком" не только в Москве (M 9 -IX), но и в Санкт-Петербурге (SPB-IX), Самаре (Samara-IX) и Новосибирске (NSK-IX). Основные операторы магистральной цифровой связи: • Ростелеком - www. rt. ru; • Транс. Теле. Ком - www. transtk. ru/www/nsf/netmap. nsf/rus!open; • Синтерра -www. synterra. ru/company/net/. Ответственные организации Интернет IAB (Internet Architecture Board) http: //www. iab. org/; IETF (Internet Engineering Task Force) http: //www. ietf. org/; IRTF (Internet Research Task Force) http: //www. irtf. org/; ISOC (Internet Society, управление IE/RTF) http: //www. isoc. org/; ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) http: //www. icann. org/; IANA(Internet Assigned Numbers Authority) http: //www. iana. org/; ARIN (American Registry for Internet Numbers) http: //www. arin. net/; RIPE (Rйseaux IP Europйens) сообщество сторон (в основном ISP), заинтересованных в поддержке и развитии инфраструктуры Интернет в Европе и за ее пределами. В частности, RIPE поддерживает базу данных IP адресов и номеров AS. ; Сетевой центр RIPE NCC (Network Coordination Centre) выполняет функции официального IPрегистратора в Европе. Российские: Координационный центр национального домена сети Интернет, http: //www. cctld. ru/ru/; Рос. НИИРОС, http: //www. ripn. net/; Историческая справка о домене RU, http: //info. nic. ru/st/61/out_24. shtml
4. 4. 2 Протоколы и сетевые службы Internet. Протокол - правило, которое определяет формат, порядок передачи и приема сообщений элементами сети и действия выполняемые приеме или передачи этих сообщений. Типичные приложения Интернет построены на основе модели «клиент-сервер» : • клиент посылает команду, запрашивает сервис • сервер выполняет команду, возвращая результат Сокет - конечная точка сетевых коммуникаций -имеет тип и ассоциированный с ним процесс. - существуют внутри коммуникационных доменов: UNIX, Internet Услуги, предоставляемые транспортным уровнем Интернет TCP –Transmission Control Protocol протокол с установлением соединения; надежный транспорт между процессами; управление потоком, перегрузками; нет поддержки Qo. S; данные передаются в виде т. н. сегментов UDP –User Datagram Protocol ненадежный дейтаграммный транспорт между процессами; нет поддержки Qo. S, управление потоком, перегрузками, фазы установления соединения данные передаются в виде т. н. дейтаграмм Службы Интернет HTTP -Hyper. Text Transfer Protocol основывается на парадигме запросовответов. Клиент устанавливает связь с обслуживающей программойполучателем (сервером) и посылает запрос серверу в следующей форме: метод запроса URI версия протокола HTTP; telnet www. is. vsu. ru 80 ; GET / HTTP/1. 0; Для указания ресурса, к которому должен быть применен данный метод, используется универсальный идентификатор ресурсов (Universal Resource Identifier -URI), в виде местонахождения (URL) или имени (URN). FTP (англ. File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) — стандартный протокол, предназначенный для передачи файлов по TCPсетям (например, Интернет). FTP часто используется для загрузки сетевых страниц и других документов с частного устройства разработки на открытые сервера хостинга. ICMP: Internet Control Message Protocol протокол межсетевых управляющих сообщений [1]) — сетевой протокол, входящий в стек протоколов TCP/IP. В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, например, запрашиваемая услуга недоступна, или хост, или маршрутизатор не отвечают. PDU(Protocol Data Units) обобщённое название фрагмента данных на разных уровнях модели OSI: кадр Ethernet, IP-пакет, UDP-датаграмма, TCP-сегмент и т. д.
4. 4. 3 Маршрутизация в сетях передачи данных. Маршрутизаторы. служат для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица маршрутизации может составляться двумя способами: 1 статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную, 2 динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. Алгоритмы выбора маршрута можно разбить на два основных класса: адаптивные и неадаптивные. Неадаптивные алгоритмы не учитывают при выборе маршрута топологию и текущее состояние сети. Выбор маршрута для каждой пары станций производится заранее в автономном режиме, и список маршрутов загружается в маршрутизаторы во время загрузки сети. Адаптивные алгоритмы, напротив, изменяют решение о выборе маршрутов при изменении топологии и также часто в зависимости от загруженности линий. Алгоритм кратчайшего пути. Идея заключается в построении графа подсети, в котором узел будет соответствовать маршрутизатору, а каждая дуга – линии связи. При выборе кратчайшего пути между двумя маршрутизаторами, алгоритм просто находит кратчайший путь между ними на графе. Заливка. Каждый приходящий пакет посылается на все исходящие линии, кроме той, по которой пришел. Чтобы избежать дублирования пакетов, в заголовок пакета помещается счетчик преодоленных им транзитных участков, уменьшаемого при прохождении каждого маршрутизатора. Когда значение этого счетчика падает до нуля, пакет удаляется. Маршрутизация по вектору расстояний. Такие алгоритмы работают, опираясь на таблицы (т. е. векторы), поддерживаемые всеми маршрутизаторами и содержащие наилучшие известные пути к каждому из возможных адресатов. Для обновления данных этих таблиц производится обмен информации с соседними маршрутизаторами. Каждая запись таблицы состоит из двух частей: предпочитаемого номера линии для данного получателя и предполагаемого расстояния или времени прохождения пакета до этого получателя. Маршрутизация с учетом состояния линии. 1)Обнаружить своих соседей и узнать их сетевые адреса. 2)Измерять задержку или стоимость связи с каждым из своих соседей. 3)Создавать пакет, содержащий всю собранную информацию. 4)Посылать этот пакет всем маршрутизаторам. 5)Вычислять кратчайший путь ко всем маршрутизаторам. В результате каждому маршрутизатору высылается полная топология и все измеренные задержек. IP-адресация. IP-маршрутизация. Маршрутизация в глобальной сети Internet. Протоколы маршрутизации в Интернет. IP-адрес – это уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел, группу узлов или сеть. IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел (так называемых «октетов» ), разделенных точками – W. X. Y. Z , каждое из которых может принимать значения в диапазоне от 0 до 255, например, 213. 128. 193. 154. Существует 5 классов IP-адресов – A, B, C, D, E. Принадлежность IP-адреса к тому или иному классу определяется значением первого октета (W). IP-Маршрутизация – процесс выбора пути для передачи пакета в сети. Под путем (маршрутом) понимается последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет по пути к узлу-назначению. IP-маршрутизатор – это специальное устройство, предназначенное для объединения сетей и обеспечивающее определение пути прохождения пакетов в составной сети. Маршрутизатор должен иметь несколько IP-адресов с номерами сетей, соответствующими номерам объединяемых сетей. Существуют статические и динамические алгоритмы обновления таблицы маршрутизации: 1)Статический алгоритм есть способ маршрутизации, не изменяющийся при изменении топологии и состояния сети. Примерами являются алгоритмы случайной и лавинной маршрутизации. 2)Случайная маршрутизация — передача данных из узла в любом, случайным образом выбранном направлении, кроме направления, по которому данные поступили в узел. Данные, совершая «блуждания» по сети с конечной вероятностью когда-либо достигают адресата. 3)Лавинная маршрутизация — передача данных из узла во всех направлениях, кроме того, по которому поступили данные. Очевидно, что хотя бы одно направление обеспечит доставку пакета за минимальное время, т. е. лавинная маршрутизация гарантирует малое время доставки. Протоколы маршрутизации: IGP (Interior Gateway Protocols) - внутренние протоколы маршрутизации, распространяют маршрутную информацию внутри одной автономной системы. Примеры: RIP, OSPF, IGRP. RIP (Routing Information Protocol) - протокол передачи маршрутной информации, маршрутизаторы динамически создают маршрутные таблицы. OSPF (Open Shortest Path First) - протокол «Использовать кратчайший путь", является внутренним протоколом маршрутизации. Разработан после RIP, поддерживает маршрутизацию по нескольким путям, баланс их загрузки. EGP (Exterior Gateway Protocols) - внешние протоколы маршрутизации, распространяют маршрутную информацию между автономными системами. Примеры: EGP (Exterior Gateway Protocol, устарел), BGP (Border Gateway Protocol) - протокол граничных маршрутизаторов.
4. 4. 4 Технологии локальных, беспроводных, спутниковых сетей. Мультимедиа и компьютерные сети. Стандарты беспроводных сетей: 802. 11 WLAN; 802. 15 WPAN ; 802. 16 WMAN ; 802. 22 WRAN; Протоколы беспроводных сетей MACAW 1) Основой для серии стандартов для беспроводных сетей IEEE 802. 11 послужил протокол MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) 1990 2) CSMA/CA реализуется через т. н. «распределенную функцию координации» DCF (Distributed Coordination Function) 3) Дополнительно могут использоваться методы MAC: точечная функция координации PCF (Point Coordination Function); кадры готовности RTS/CTS Контроль несущей осуществляется с помощью двух методов: проверки уровня принимаемого сигнала и виртуальной функции контроля несущей, вектора распределения сети NAV (Network Allocation Vector) Протоколы локальных сетей института IEEE (802). Ethernet-сети. CSMA/CD. В 1980 году в институте IEEE был организован "Комитет 802 по стандартизации локальных сетей", в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802. х, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей - физического и канального. Позже результаты его работы легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802 -1. . . 5. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, Arc. Net и Token Ring. Стандарт IEEE 802 содержит несколько разделов: В разделе 802. 1 приводятся основные понятия и определения, общие характеристики и требования к локальным сетям. Раздел 802. 2 определяет подуровень управления логическим каналом LLC. Разделы 802. 3 - 802. 5 регламентируют спецификации различных протоколов подуровня доступа к среде MAC и их связь с уровнем LLC: стандарт 802. 3 описывает коллективный доступ с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов (Carrier sense multiple access with collision detection - CSMA/CD), прототипом которого является метод доступа стандарта Ethernet; стандарт 802. 4 определяет метод доступа к шине с передачей маркера (Token bus network), прототип - Arc. Net; стандарт 802. 5 описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера (Token ring network), прототип - Token Ring. Ethernet —пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами. IEEE группы 802. 3. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) — технология(802. 3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). Спутниковые сети, распределение ресурсов TDM Time Division Multiplexing (временные слоты) FDM Frequency Division Multiplexing (частотные поддиапазоны) CDMA Code Division Multiple Access (кодовое разделение в системах с множественным доступом)
Мультимедиа – возможность компьютера обрабатывать наряду с традиционными видами информации(текст, графика) видео, звук и анимацию, чаще всего с добавлением интерактивности. Мультимедиа позволяют использовать компьютер новым способом, превращая его, например, в удобный инструмент для работы с базами данных громадных размеров, содержащих не только текстовые данные, но и звук, высококачественные изображения и видеофильмы. Возможности мультимедиа, которые активно используются в представлении информации: • возможность хранения большого объема самой разной информации на одном носителе (до 20 томов авторского текста, около 2000 и более высококачественных изображений, 30 -45 минут видеозаписи, до 7 часов звука); • возможность увеличения (детализации) на экране изображения или его наиболее интересных фрагментов, иногда в двадцатикратном увеличении (режим "лупа") при сохранении качества изображения. Это особенно важно для презентации произведений искусства и уникальных исторических документов; • возможность сравнения изображения и обработки его разнообразными программными средствами с научно- исследовательскими или познавательными целями; • возможность выделения в сопровождающем изображение текстовом или другом визуальном материале "горячих слов (областей)", по которым осуществляется немедленное получение справочной или любой другой пояснительной (в том числе визуальной) информации (технологии гипертекста и гипермедиа); • возможность осуществления непрерывного музыкального или любого другого аудиосопровождения, соответствующего статичному или динамичному визуальному ряду; • возможность использования видеофрагментов из фильмов, видеозаписей и т. д. , функции "стоп-кадра", покадрового "пролистывания" видеозаписи; • возможность включения в содержание диска баз данных, методик обработки образов, анимации (к примеру, сопровождение рассказа о композиции картины графической анимационной демонстрацией геометрических построений ее композиции) и т. д. ; • возможность подключения к глобальной сети Internet; • возможность работы с различными приложениями (текстовыми, графическими и звуковыми редакторами, картографической информацией); • возможность создания собственных "галерей" (выборок) из представляемой в продукте информации (режим "карман" или "мои пометки"); • возможность "запоминания пройденного пути" и создания "закладок" на заинтересовавшей экранной "странице"; • возможность автоматического просмотра всего содержания продукта ("слайд-шоу") или создания анимированного и озвученного "путеводителя-гида" по продукту ("говорящей и показывающей инструкции пользователя"); включение в состав продукта игровых компонентов с информационными составляющими; • возможность "свободной" навигации по информации и выхода в основное меню (укрупненное содержание), на полное оглавление или вовсе из программы в любой точке продукта. Высокопроизводительные сети для мультимедиа-технологий и реализации магистралей • FDDI -Fiber Distributed Data Interface (разработка X 3 T 9. 5 ANSI 1987 г. ). Сети поддерживают две топологии: двойное кольцо; древовидную. • FDDI-II –разработан для передачи речевых ИКМ каналов. Максимальная загрузка – 16 синхронных кадров каждые 125 мкс по 96 ИКМ каналов позволяют передавать 1536 первичных речевых каналов (8000 однобайтных отсчетов в сек. ) или 64 T 1 или 48 E 1 цифровых каналов. • CDDI (Copper Distributed Data Interface) – вариант FDDI для среды «витая пара» UTP-5.
• 4. 4. 5 Базовые протоколы сети WWW. Гипертекст и языки разметки гипертекстовых документов. DNS. Всемирная сеть Интернет — глобальное информационное пространство, основанное на физической инфраструктуре Интернета и протоколе передачи данных HTTP. Зачастую, говоря об Интернете, подразумевают именно Всемирную паутину. Для обозначения Всемирной паутины также используют слово веб (от англ. web) или аббревиатуру «WWW» . Протоколы интернет: • DNS - распределённая система доменных имён, которая по запросу, содержащему доменное имя хоста сообщает IP адрес; DNS • HTTP - протокол передачи гипертекста в Интернет; HTTP • HTTPS - расширение протокола HTTP, поддерживающее шифрование; HTTPS • FTP - протокол, предназначенный для передачи файлов в компьютерных сетях; FTP • Telnet - сетевой протокол для реализации текстового интерфейса по сети; Telnet • SSH - протокол прикладного, позволяющий производить удалённое управление операционной системой и передачу файлов. В отличие SSH от Telnet шифрует весь трафик; • POP 3 – протокол почтового клиента, который используется почтовым клиентом для получения сообщений электронной почты с сервера; POP 3 • IMAP - протокол доступа к электронной почте в Интернет; IMAP • SMTP – протокол, который используется для отправки почты от пользователей к серверам и между серверами для дальнейшей SMTP пересылки к получателю; • LDAP - протокол для доступа к службе каталогов X. 500, является широко используемым стандартом доступа к службам каталогов; LDAP • XMPP (Jabber) - основанный на XML расширяемый протокол для мгновенного обмена сообщениями в почти реальном времени; XMPP • SNMP - базовый протокол управления сети Internet. SNMP Языки разметки: SGML, HTML, XML. Их связь между собой. Язык HTML первоначально был всего лишь одним из SGML-приложений. Он описывал правила, по которым должна быть подготовлена информация для World Wide Web. Таким образом, язык HTML - это набор предписаний SGML, сформулированных в виде определения типа документа (DTD), объясняющих, что именно обозначают тэги и элементы. Схема DTD для языка HTML хранится в веб-браузере. Таким образом, с одной стороны, язык HTML является очень удобным средством разметки документов для использования в веб, а с другой - документ, размеченный в HTML, имеет мало информации о своем содержании. Если тот или иной документ несет достаточно полную информацию о своем содержании, появляется возможность сравнительно легко провести автоматическую обобщенную обработку и поиск в файле, хранящем документ. Язык SGML позволяет сохранять информацию о содержании документа, однако вследствие особой сложности он никогда не использовался так широко, как HTML. Группа экспертов по языку SGML, возглавляемая Джоном Боузэком (Jon Bosak) из компании Sun Microsystems, приступила к работе по созданию подмножества языка SGML, которое могло бы быть принято Web-сообществом. Решено было удалить многие несущественные возможности SGML. Перестроенный таким образом язык назвали XML. Упрощенный вариант оказался значительно более доступным, чем оригинал, его спецификации занимали всего 26 страниц по сравнению с более чем 500 страницами спецификаций SGML.
4. 4. 6 Веб-клиент и веб-сервер, протокол взаимодействия веб-клиента и веб-сервера. Клиентские и серверные веб-приложения, языки разработки веб-приложений. Основой протокола HTTP является технология «клиент-сервер» , то есть предполагается, что: • потребитель-клиент инициировав соединение с поставщиком-сервером посылает ему запрос; • Поставщик-сервер, получив запрос, производит необходимые действия и возвращает обратно клиенту ответ с результатом. Существует 2 типа клиентов: Тонкий клиент — это компьютер-клиент, который переносит все задачи по обработке информации на сервер. Тонкий клиент Примером тонкого клиента может служить компьютер с браузером, использующийся для работы с веб-приложениями. Толстый клиент, Толстый клиент напротив, производит обработку информации независимо от сервера, использует последний в основном лишь для хранения данных. Центральным объектом в HTTP является ресурс, на который указывает URI в запросе клиента. Обычно такими ресурсами являются хранящиеся на сервере файлы. Особенностью протокола HTTP является возможность указать в запросе и ответе способ представления одного и того же ресурса по различным параметрам: формату, кодировке, языку и т. д. Именно благодаря возможности указания способа кодирования сообщения клиент и сервер могут обмениваться двоичными данными, хотя данный протокол является текстовым. В отличие от многих других протоколов, HTTP является протоколом без памяти. Это означает протокол не осведомлён о предыдущих запросах и ответах. Компоненты, использующие HTTP, могут самостоятельно осуществлять сохранение информации о состоянии, связанной с последними запросами и ответами. Клиентское веб-приложение, посылающее запросы, может отслеживать задержки ответов. Сервер может хранить IP-адреса и заголовки запросов последних клиентов. Всё программное обеспечение для работы с протоколом HTTP разделяется на три основные категории: Серверы - поставщики услуг хранения и обработки информации (обработка запросов). Клиенты — конечные потребители услуг сервера (отправка запросов). Прокси-серверы для поддержки работы транспортных служб. Основными клиентами являются браузеры например: Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox, Netscape Navigator и др. Наиболее известными реализациями веб-серверов являются: Internet Information Services (IIS), Apache, lighttpd, nginx. Наиболее известные реализации прокси-серверов: Squid, User. Gate, Multiproxy, Naviscope. Языки веб-программирования делятся на две группы: клиентские и серверные. Как следует из названия, программы на клиентских языках обрабатываются на стороне пользователя, как правило их выполняет браузер. Это и создает главную проблему клиентских языков — результат выполнения программы (скрипта) зависит от браузера пользователя. То есть если пользователь запретил выполнять клиентские программы, то они исполняться не будут, как бы ни желал этого программист. Кроме того, может произойти такое, что в разных браузерах или в разных версиях одного и того же браузера один и тот же скрипт будет выполняться по-разному. С другой стороны, если программист возлагает надежды на серверные программы, то он может упростить их работу и снизить нагрузку на сервер за счет программ, исполняемых на стороне клиента, поскольку они не всегда требуют перезагрузку (генерацию) страницы. Самыми распространенными клиентскими языками программирования являются: Java. Script; VBScript; Action. Script; Java Когда пользователь дает запрос на какую-либо страницу (переходит на неё по ссылке или вводит адрес в адресной строке своего браузера), то вызванная страница сначала обрабатывается на сервере, то есть выполняются все программы, связанные со страницей, и только потом возвращается к посетителю по сети в виде файла. Этот файл может иметь расширения: HTML, PHP, ASPX, Perl, SSI, XML, DHTML, XHTML. Работа программ уже полностью зависима от сервера, на котором расположен сайт, и от того, какая версия того или иного языка поддерживается. Список серверных языков программирования: PHP, Perl, Python, Ruby, любой. NET язык программирования (технология ASP. NET), Java, Groovy. Важной стороной работы серверных языков является возможность организации непосредственного взаимодействия с системой управления базами данных (или СУБД) — сервером, на котором упорядоченно хранится информация, которая может быть вызвана в любой момент. Популярными среди систем управления базами данных являются: Firebird; IBM DB 2 Express-C; Microsoft SQL Server Express; m. SQL; My. SQL; Oracle; Postgre. SQL; SQLite; Sybase Adaptive Server Enterprise.
Каждое HTTP-сообщение состоит из трёх частей, которые передаются в указанном порядке: Заголовок сообщения, который начинается со строки состояния, определяющей тип сообщения, и полей заголовка, сообщения состояния заголовка характеризующих тело сообщения, описывающих параметры передачи и прочие сведения; Пустая строка; строка Тело сообщения — непосредственно данные сообщения. Поля заголовка и тело сообщения могут отсутствовать, но строка состояния является обязательным элементом, так как указывает на тип запроса/ответа. URI (Uniform Resource Identifier) — единообразный идентификатор ресурса, представляющий собой короткую последовательность символов, идентифицирующую абстрактный или физический ресурс. Самые известные примеры URI — это URL и URN. URL (Uniform Resource Locator) - это URI, который, помимо идентификации ресурса, предоставляет ещё и информацию о URL местонахождении этого ресурса. URN (Uniform Resource Name) — это URI, который идентифицирует ресурс в определённом пространстве имён, но, в отличие от URN URL, URN не указывает на местонахождение этого ресурса. URI не указывает на то, как получить ресурс, а только идентифицирует его. Что даёт возможность описывать с помощью RDF (Resource Description Framework) ресурсы, которые не могут быть получены через Интернет (имена, названия и т. п. ) TCP/IP порт — целое число от 1 до 65535, позволяющие различным программам, выполняемым на одном хосте, получать порт данные независимо друг от друга. Каждая программа обрабатывает данные, поступающие на определённый порт ( «слушает» этот порт). Самые распространенные сетевые протоколы имеют стандартные номера портов, хотя в большинстве случаев программа может использовать любой порт. Для наиболее распространенных протоколов стандартные номера портов следующие: HTTP: 80 ; FTP: 21 (для команд), 20 (для данных) ; telnet: 23 ; POP 3: 110; IMAP: 143; SMTP: 25 ; SSH: 22; HTTPS — расширение протокола HTTP, поддерживающее шифрование. Данные, передаваемые по протоколу HTTP, HTTPS «упаковываются» в криптографический протокол SSL или TLS, тем самым обеспечивается защита этих данных. В отличие от HTTP, для HTTPS по умолчанию используется TCP-порт 443. Чтобы подготовить веб-сервер для обработки HTTPS соединений, администратор должен получить и установить в систему сертификат для этого веб-сервера. SSL (Secure Sockets Layer) — криптографический протокол, обеспечивающий безопасную передачу данных по сети Интернет. При его использовании создаётся защищённое соединение между клиентом и сервером. SSL изначально разработан компанией Netscape Communications. Впоследствии на основании протокола SSL 3. 0 был разработан и принят стандарт RFC, получивший название TLS. Протокол использует шифрование с открытым ключом для подтверждения подлинности передатчика и получателя. Поддерживает надёжность передачи данных за счёт использования корректирующих кодов и безопасных хэш-функций.
4. 4. 7 Веб-сайты и веб-порталы. Веб-сервисы. Портал предоставляет единую точку безопасного доступа часто в форме веб-интерфейса, и предназначен для аггрегирования и персонализации информации с помощью подходящих портлетов. Портлеты - подключаемые программные компоненты пользовательского интерфейса, управляемые и отображаемые в веб-портале. Портлеты генерируют фрагменты кода разметки, которые внедряются на страницу портала. Страница портала представляет собой набор непересекающихся окон портлетов. Например, окно электронной почты, окно погоды, окно форума или новостей. Стандартизация портлетов нацелена на предоставление в распоряжение программиста портлетов, которые могут быть встроены в любой портал, поддерживающий стандарты. WSRP (Web Services for Remote Portlets) – протокол, который можно рассматривать как стандарт для веб-сервисов, позволяющий автоматически встраивать удаленно запущенные портлеты из совершенно разных источников. Спецификация Java-портлетов (JSR 168, JSR 286) дает возможность для портлетов из разных веб-порталов взаимодействовать между собой. Эта спецификация определяет множество API для взаимодействия контейнера портлета с портлетом и рассматривает такие вопросы как персонализация, представление и безопасность. Веб-портал - это веб-сайт, предоставляющий пользователю различные интерактивные сервисы, работающие в рамках одного веб-сайта (веб-страницы). Веб-порталы зачастую выполняют роль единой точки доступа к информации в WWW. Порталы представляют информацию из разных источников единообразным способом. Наряду с стандартной функцией поиска, веб-порталы предлагают и другие сервисы такие как электронная почта, новости, форумы, голосования и другие. Первичная классификация порталов включает два основных класса: Горизонтальные порталы. Вертикальные порталы. Кроме того, можно рассматривать и другие классы порталов: Персональные. Академические. Правительственные. Корпоративные. Тематические. Общедоступные (или горизонтальные) порталы (называемые иногда мегапорталами), такие как Yahoo!, Lycos, Excite, Rambler и др. Эти порталы предназначены для самой широкой аудитории, что отражается на содержании предоставляемой ими информации и услуг — обычно они носят общий характер (например, новости о политических событиях и культурной жизни, электронная почта, новостные рассылки и т. д. ). Сфера деятельности таких порталов пересекается со сферой деятельности средств массовой информации, поэтому в последнее время наблюдаются процессы слияния общедоступных порталов и средств массовой информации в рамках одной компании. Вертикальные порталы предназначены для специфических видов рынка и обслуживают аудиторию, пользующуюся услугами этого рынка или работающую на нем. Примерами таких порталов могут служить приложения B 2 C (Business-to-consumer), например туристические агентства, предоставляющие услуги по бронированию мест в гостиницах, заказу и доставке билетов, доступу к картам и т. п. , либо порталы типа B 2 B (business-to-business), позволяющие своим клиентам реализовывать совместные бизнесоперации (например, выбирать поставщиков и осуществлять закупку товаров, проводить аукционы и т. п. ). Число подобных порталов в последнее время быстро растет, поскольку все новые рынки товаров и услуг перемещаются в Интернет. Корпоративные порталы предназначены для сотрудников, клиентов и партнеров одного предприятия (иногда они называются B 2 E-порталы - Business-to-employees). Пользователи такого портала получают доступ к предназначенным им сервисам и приложениям в зависимости от их роли и персонального профиля, и это наиболее интересная категория порталов в плане реализации корпоративной инфраструктуры и интеграции приложений. Корпоративный портал предназначен для: предоставления внешним и внутренним пользователям возможности персонифицированного доступа ко всем корпоративным данным и приложениям (включая неструктурированные и разнородные данные), объединения изолированных моделей бизнеса, интеграция различных корпоративных приложений (в том числе приложений бизнес-партнеров), обеспечения полноценного круглосуточного доступа всех пользователей (включая и мобильных) к ресурсам компании независимо от их места пребывания. Первое поколение корпоративных порталов имеет следующие характеристики: поиск и индексирование широкого набора информационных репозитариев; категоризация информационного наполнения; управление информационным наполнением и его агрегация; персонализация; высокоэффективная разработка приложений и возможности интеграции с другими приложениями. Для второго поколения корпоративных порталов, применяемых в качестве составляющей части электронного бизнеса, характерны: надежная среда реализации приложений; мощные и гибкие инструменты разработки приложений; широкие возможности в области интеграции приложений; соответствие требованиям к информационным системам масштаба предприятия; поддержка интеграции с другими приложениями и информационными системами партнеров; поддержка мобильного/беспроводного доступа к данным. В составе типичного корпоративного портала условно можно выделить три основных функциональных слоя: Слой базовой инфраструктуры, отвечающий за базовые сервисы, такие как управление транзакциями, система безопасности, управление порталом и др. Технически он содержит, как правило, сервер приложений, сервер баз данных и веб-сервер, либо несколько подобных серверов. Слой интеграции приложений, отвечающий за взаимодействие портала со всеми существующими в компании приложениями, такими как СУБД, CRM- и ERP-системы, унаследованные приложения и др. Слой интерфейсов, включающий в себя средства управления информационным наполнением (CMS – Content Management System), интерфейсы для обмена данными с информационными системами бизнес-партнеров, средства для работы с мобильными и беспроводными устройствами и др. К этому же слою относятся визуальные и невизуальные компоненты порталов, называемые обычно портлетами, но иногда имеющие и другие названия (Pagelets, Gadgets, i. Views и т. д. ). Из числа наиболее распространенных средства создания порталов можно назвать следующие: Microsoft Share. Point Server 2007. Web. Sphere Portal Server - компании IBM. Oracle 9 i. AS Portal - компании Oracle Corporation. Enterprise Portal - компании SAP Portals. i. Planet Portal Server - компании Sun Microsystems.
Веб-сервисы Веб-сервис (web service) — программная система, имеющая идентификатор URI, и общедоступные интерфейсы которой определены на языке XML. Описание этой программной системы может быть найдено другими приложениями, которые могут взаимодействовать с ней в соответствии с этим описанием посредством сообщений, основанных на XML, и передаваемых с помощью интернетпротоколов. Веб-служба является единицей модульности при использовании сервис-ориентированной архитектуры приложения. Сервис-ориентированная архитектура (SOA, service-oriented architecture) — модульный подход к разработке программного обеспечения, основанный на использовании сервисов со стандартизированными интерфейсами. В основе SOA лежат принципы многократного использования функциональных элементов ИТ, унификации типовых операционных процессов. Компоненты программы могут быть распределены по разным узлам сети, и предлагаются как независимые и слабо связанные, заменяемые сервисы-приложения. Интерфейс компонентов SОА-программы осуществляет инкапсуляцию деталей реализации конкретного компонента (ОС, языка программирования и т. п). Веб-сервисы. NET имеют следующие достоинства: Открытость стандартов. В веб-сервисах отсутствуют какие-либо скрытые или недоступные элементы. Каждый аспект технологии, от способа поиска веб-сервисы до ее описания и организации связи с ней, определен общедоступными стандартами. Межплатформенность. Язык программирования, который позволяет создавать XML-документы и отправлять информацию посредством HTTP, позволяет взаимодействовать с любым веб-сервисом. Можно получать веб-услугу из системы, отличной от. NET. Простота. Поддержка сообщений на понятном человеку языке. Переход от двоичных стандартов, применяемых в СОМ и CORBA, к XML-тексту позволил упростить исправление ошибок и обеспечил возможность осуществлять взаимодействие с веб-сервисами по обычным каналам HTTP. Реализация веб-сервисов. NET осуществляется так же просто, как и активизация удаленной веб-сервисы или вызов метода локального класса. Это достигается за счет применения инструментов, предоставляемых системой. NET Framework, которые позволяют создать полноценный веб-сервис, без необходимости изучения деталей работы таких стандартов, как SOAP, WSDL и UDDI. При этом выполняются следующие действия: Веб-сервис разрабатывается как. NET-класс с атрибутами, которые идентифицируют его как веб-сервис с некоторыми функциями. В среде. NET автоматически создается документ WSDL, где описывается, как клиент должен взаимодействовать с веб-сервисом. Потребитель находит созданный веб-сервис и может добавить соответствующую веб-ссылку в проект Visual Studio. NET. В среде. NET осуществляется автоматическая проверка документа WSDL и генерируется прокси-класс, который позволяет потребителю взаимодействовать с веб-сервисом. Потребитель вызывает один из методов вашего класса веб-сервиса. С его точки зрения этот вызов внешне ничем не отличается от вызова метода любого другого класса, хотя взаимодействие происходит на самом деле с прокси-классом, а не с веб-сервисом. Прокси-класс преобразует, переданные параметры в сообщение SOAP и отправляет его веб-сервису. Затем прокси-класс получает SOAP-ответ, преобразует его в соответствующий тип данных и возвращает его как обычный тип данных. NET. Потребитель использует полученные данные. При работе веб-сервисов. NET используется технология ASP. NET, являющаяся частью системы. NET Framework. Она также требует поддержки со стороны сервера Microsoft IIS. Главными недостатками веб-сервисов являются меньшая производительность и больший размер сетевого трафика по сравнению с такими технологиями как RMI, CORBA, DCOM за счет использования текстовых XML-сообщений. Стандарты для Web-сервисов. Спецификация WSDL Каждый веб-сервис предоставляет документ WSDL (Web Service Description Language - язык описания веб-сервиса), в котором описывается все, что клиенту необходимо для работы с этим сервисом. WSDL-документ предоставляет простой и последовательный способ задания разработчиком синтаксиса вызова любого веб-метода. Более того, этот документ позволяет использовать инструменты автоматического генерирования прокси-классов, подобные включенным в среды Visual Studio. NET и. NET Framework. Благодаря указанным средствам использование веб-сервиса является таким же простым, как и применение локального класса. WSDL-документ имеет основанный на XML формат, в соответствии с которым информация подразделяется на пять групп. Первые три группы представляют собой абстрактные определения, не зависящие от особенностей платформы, сети или языка, а оставшиеся две группы включают конкретные описания. Протокол SOAP Связь между веб-сервисами и их клиентами осуществляется посредством сообщений в формате XML. SOAP (Simple Object Access Protocol - простой протокол доступа к объектам) представляет собой протокол сообщений для выбора веб-сервисов. Основная идея стандарта SOAP заключается в том, что сообщения должны быть закодированы в стандартизированном XML-формате. Кроме сообщений SOAP, для обмена данными с сервисами. NET можно использовать методы GET и POST протокола HTTP. Преимущества применения формата SOAP перед другими форматами для передачи данных: Кодировать в XML структуры данных и наборы Data. Set с использованием SOAP так же легко, как и данные простых скалярных типов. При использовании SOAP-сообщений предоставляются дополнительные инструменты, позволяющие легко добавлять, например, функции обеспечения безопасности или трассировки. Имеются наборы инструментов SOAP для различных языков программирования (и даже для предыдущих версий Microsoft C++ и Visual Basic). Иначе, для того чтобы обеспечить связь с сервисом посредством методов GET и POST протокола HTTP, придется, очевидно, самостоятельно конструировать строку запроса, а затем проводить синтаксический анализ ответа. Стандарт DISCO предоставляет простейший способ получения доступа к файлам манифестов, позволяющий группировать ссылки на веб-сервисы. DISCO-файл может включать файлы различных веб-серверов и поддерживает "динамический поиск" - автоматический поиск каталога файлов веб-сервисов на сервере. Файлы манифеста полезны тем, что объединяют множество веб-сервисов в единственном списке, однако они не позволяют клиентам отыскивать веб-сервисы определенного типа без указания наименования компании-разработчика. Спецификация UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration - универсальное описание, поиск и интеграция) позволяет избежать указанных проблем посредством использования специального хранилища (репозитория), где предприятия и организации могут размещать данные о предоставляемых ими сервисах. Инициаторами создания технологии UDDI стали более 100 компаний (полный список можно найти по адресу http: //www. uddi. org/community. html), включая Sun и Microsoft. Объединив свои усилия, эти компании разработали проект спецификации UDDI, которая по истечении 18 месяцев была стандартизирована. Информация в этом репозитории должна обновляться вручную. С этой целью некоторые "узловые операторы" хранят идентичные копии репозитория UDDI. Эти компании обеспечивают хранение указанного репозитория и бесплатный доступ к нему для популяризации веб-серисов. Кроме того, Майкрософт включила версию UDDI в программное обеспечение сервера Windows. NET для использования в корпоративных сетях интранета. В хранилище UDDI содержатся сведения о предприятиях, предоставляющих веб-сервисы, о типе каждого сервиса и связях с информацией и спецификациями, относящимися к этим сервисам. Интерфейс UDDI сам по себе представляет собой веб-сервис. Для регистрации или поиска службы следует отправить SOAP-сообщение.
Скачать презентацию Информационные сети и web-технологии 4 4 1 Структура
Информационные сети и web-технологии.pptx