Сетевой сервис и сетевые стандарты. Программы для работы в сети Интернет

Интернет – единая глобальная сеть, соединяющая между собой огромное ко­­личество сетей по всему миру (от англ. InterNet - "межсеть", "сеть се­тей"). Интернет возник в 60-е годы в США в результате экспериментов по созданию жиз­неспособной сети, которую нельзя было бы вывести из строя, уничтожив один или несколько командных пунктов с центральными компьютерами.

Интернет – децентрализованная сеть, не имеющая собственника или органа уп­­равления (хотя у каждой входящей в нее сети есть собственник и системный ад­министратор), функционирующая и развивающаяся путем добровольного (в том числе коммерческого) сотрудничества различных организаций и поль­зо­ва­телей на основе общих соглашений и стандартов (протоколов). Заре­гис­три­ро­ван­ные и пронумерованные стандарты, протоколы, спецификации Интернета образуют систему элек­тронных документов RFC (Request For Comments – запрос для пояснений).

Организации обеспечивающие подключение и предоставление услуг Ин­тер­нета – провайдеры (англ. Internet Service Providers, поставщики услуг Интернет) связаны высокоскоростными ма­ги­с­тральными каналами (кабельными, волоконно-оптическими, спут­ни­ко­вы­ми, радиорелейными). Отдельный компьютер или локальная сеть могут под­клю­чать­ся к провайдеру по выделенной линии (постоянное соединение) или по ком­му­тируемой линии (временное подключение через модем и обычную теле­фон­ную сеть). Первый способ более дорог, но обеспечивает более высокую ско­рость передачи данных.

Сигнал модема может передаваться:

· по обычному телефонному каналу – ком­му­тируемой линии;

· по выделенной телефонной линии;

· на базе техно­ло­гии ADSL (англ. Asymmetric Di­gital Subscriber Line – асимметричная цифровая або­нентская линия) по обыч­но­му те­лефонному каналу, не занимая его и позволяя неза­ви­си­­мо и одно­вре­мен­но вес­ти телефонные переговоры.

Скорость передачи данных через коммутируемую телефонную ли­нию – око­ло 30 Кбит/сек для аналоговых телефонных линий и 60–120 Кбит/сек для циф­ро­­вых. Для выделенных телефонных линий скорость передачи до 2 Мбит/сек, для волоконно-оптических и спутниковых линий связи – сотни Мбит/сек.

Постоянные соединения, в зависимости от используемого сетевого оборудования и вида кабельного канала, обеспечивают скорости передачи данных до 20-40 Мбит/сек и выше.

Работа Интернета основана на базовом протоколе TCP/IP, внедренном в 1983 г. На самом деле TCP/IP представляет из себя набор протоколов и состоит из нескольких основных уровней. Так, транспортный протокол TCP (Transmission Control Protocol – протокол уп­­рав­ления передачей) обеспечивает разбиение данных на небольшие па­кеты (сегменты) перед отправкой и сборку после доставки, а протокол маршрутизации IP (Internet Protocol – меж­сетевой протокол) отвечает за выбор маршрутов по раз­лич­ным узлам и сетям между от­пра­ви­­те­­лем и получателем (возможно, раз­лич­ных для разных пакетов из од­но­го со­­общения). Пакеты данных, под­го­­товленные по этому протоколу, называют дейта­грам­ма­ми IP (или IP-па­кетами). Они вклю­ча­ют сегменты, подготовленные по протоколу TCP, к которым до­бавлены адреса отправителя и полу­ча­теля.

Эти протоколы выполняют и другие задачи, например, протокол TCP включает фун­к­ции не только транспортного, но и сеансового уровня, не укладываясь полностью в разделение по уровням модели OSI, так как были разработаны до ее появ­ле­ния.

Каждая из информационных служб (информационных сервисов) Интернета ре­­шает свои задачи, используя свои прикладные протоколы, опирающиеся на ба­зовые протоколы TCP/IP. Наиболее известные из них:

· "Всемирная паутина" www (от англ. World Wide Web) дает возможность перемещения в ин­формационном пространстве документов, книг, новостей, фотографий, ри­сунков, учебных курсов, справочных материалов и т.д.; в настоящее время WWW, фактически, претендует на роль основного носителя "коллективной памяти" человечества. Служба www ис­поль­зует протокол http и подробнее рассмотрена далее.

· Электронная почта или E-Mail (от англ. Electronic mail) позволяет обмениваться по сети электронными письмами, к ко­то­рым могут прилагаться дополнительные файлы. С помощью службы E-mail мож­но также пе­ре­давать сообщения на сотовый телефон, коммуникатор, факс, пейджер. Для от­прав­ки кор­респонденции используется протокол SMTP (англ. Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол передачи почты), для по­лучения ее из своего почтового ящика на почтовом сервере – про­то­кол POP (англ. Post Office Protocol – протокол почтового отделения). Про­токол IMAP (In­ternet Message Access Protocol – протокол доступа к сообщениям Ин­­тер­нета) позволяет хранить почту в своем почтовом ящи­ке на поч­то­вом сервере. Для вло­жения в письмо произвольных файлов при­меняется стан­­­дарт MIME (Mul­­tipurpose Internet Mail Extension – мно­го­целевое рас­ши­­рение почты Ин­тернета). Правила формирования адресов элек­трон­ной поч­ты рас­смат­ри­ваются далее. Для работы с элек­тронной почтой используются почтовые программы Out­look Ex­press (вхо­дит в Microsoft Internet Explorer), Microsoft Outlook (вхо­дит в Mic­ro­soft Office), Netscape Messenger (вхо­дила в браузер Netscape Com­mu­nicator), The Bat! и другие клиенты E-mail.

· Служба передачи файлов между удаленными компьютерами исполь­зу­ет­ся для передачи крупных файлов (ар­хи­вов, книг и т.п.) по протоколу FTP (англ. Fi­le Transfer Protocol – протокол пе­ре­дачи файлов). Для работы с FTP нужен FTP-клиент, который может быть встроен в интернет-обозреватель, файловый менеджер или поставляться отдельным приложением. FTP-клиенты отличаются между собой возможностью использования многопоточности (скачивания частей файлов в нескольких параллельных процессах), поддержкой "докачки" файла после обрыва связи, ограничениями на максимальный поддерживаемый размер файла.

· Служба телеконференций (новостей, новостных групп) UseNet News (News­groups) обес­пе­чи­вает про­­смотр материалов по выбранной тематике, при­­сылаемых на сер­­вер те­­ле­конференции са­ми­ми пользователями. Ис­поль­­­­зуются также списки рассылки, формируемые с учас­ти­ем адми­нис­т­ра­­тора (модератора) кон­фе­рен­ции и рассылаемые подпи­сав­шимся або­нен­­там.

· До повсеместного распространения Интернета функции телеконференций во мно­гом выполняли электронные доски объявлений BBS (англ. Bulletin Board System – сис­­тема электронных бюллетеней), наиболее известной системой которых яв­ля­ет­ся сеть Fi­doNet. Подключение к BBS осуществляется по малым компьютерным сетям с од­ним сервером с по­мощью модемов че­рез теле­фон­ные линии.

· Служба интерактивного общения IRC (Internet Relay Chat – дословно, Ин­­­тернет–трансляция болтовни), которую часто называют чат-кон­фе­рен­циями или просто чатом, поддерживает коллективный разговор, участ­ни­ки которого набирают свои реплики на клавиатуре и видят сказанное дру­ги­ми на мониторе.

· Система интернет-пейджинга ICQ (от англ. "I seek you" – я ищу тебя, "аська" на жаргоне отечественных интернет-пользователей) дает возможность обмениваться сообщениями и файлами в режиме реального времени. Эта система обеспечивает поиск сетевого ад­реса абонента (постоянного или временного), если он в данный момент под­ключен к сети, по его персональному идентификационному номеру UIN (англ. Universal Internet Number), получаемому при регистрации на цент­раль­ном сервере данной службы.

· Служба Telnet служит для удаленного управления (по протоколу Telnet) че­рез Интернет другими ком­пьютерами и установленными на них про­г­рам­мами, например, под­клю­ченными к аппаратуре для проведения эк­спе­риментов или вы­пол­ня­ю­щи­ми сложные математические расчеты.

· Важными направлениями использования Интернета являются Интернет-те­ле­фония (IP-телефония) – передача телефонных разговоров и факсов по Интер­не­ту в ко­ди­ровке, соответствующей протоколу IP, трансляция по Интернету ра­дио- и те­ле­визионных передач, беспроводное подключение к Интернету с мо­биль­ных те­ле­фонов: непосредственно по протоколу WAP (Wireless Application Protocol – про­токол бес­про­водных приложений), или через компьютер по протоколу GPRS (General Packet Ra­­dio Ser­vi­ce).

· Шифрование передаваемой по Интернету информации обеспечивается протоколом SSL (Se­cu­red Socket Layer).

Каждый компьютер, подключенный к Интернет, получает уникальный (не­по­в­то­ряющийся) IP-адрес (то есть адрес, соответствующий протоколу IP). При по­с­­тоянном подключении этот адрес закреплен за ним, при временном – вы­де­ля­ется временный (динамический) адрес на сеанс. При этом компьютер, который постоянно подключен к сети и через который подключаются временные по­ль­­зователи, называют хост-компьютером (от англ. host – хозяин).

Физический IP-адрес представляет собой 32-битное (4-х байтовое) двоичное чис­ло, которое принято записывать, переводя каждый байт в десятичное число, и разделяя их точками. Это число кодирует сеть, через которую компьютер вхо­дит в Интернет, и номер компьютера в сети. В зависимости от допустимого чис­ла компьютеров сети разделяются на три класса (табл. 3).

Таблица 3. Классы сетей A, B, C

Например, адрес 197.98.140.101 соответствует номеру узла 0.0.0.101 в сети 197.98.140.0 класса C.

Чтобы отделить адрес сети от адреса хоста, используется маска подсети, также представляющая собой 32-битное число. По умолчанию сетям класса A соответствует маска 255.0.0.0, класса B – 255.255.0.0, а сетям класса C – 255.255.255.0, то есть, в двоичном представлении маски, позиции, соответствующие адресу сети, закрыты единицами. Маска подсети может использоваться и для других целей, например, для логического разделения локальных сетей на подсети меньшего масштаба.

Несколько IP-адресов зарезервировано для специальных целей, например, ад­рес 127.0.0.1обеспечивает обращение пользователя к себе самому (ис­поль­зу­ет­ся для тестирования программ и отладки Web-приложений на локальном сервере). Номер сети с номером компьютера, равным 0, обозначает всю эту сеть, а с максимально возможным номером (255 для сети C) – используется для широковещательного сообщения, отправляемого всем компьютерам сети.

Пользователям удобнее работать не с физическими адресами, а с доменными име­нами сетей и компьютеров в Интернет. Такое имя состоит из разделенных точ­ками символьных обозначений доменов (от лат. dominium – владение.) – фрагментов сети. Справа налево ука­зываются самый обширный, старший домен (первый или верхний уровень), затем более млад­шие, вложенные один в другой домены, и так далее до самого ле­вого до­ме­на, соот­вет­ст­вующего конечному узлу сети. В начале доменного имени перед именем сервера может указываться служба Интернета, в ко­то­рой работает данный узел сети (например, www. – "всемирная паутина" или ftp. – служба пересылки файлов). Часто домены третьего и ниже уровней называют субдоменами или поддоменами.

Домены верхнего уровня обозначают чаще всего двумя (страна) или тремя (тип ор­га­ни­за­ции) буквами. Некоторые из них приведены в табл. 4.

Например, microsoft.com – доменный адрес компании Microsoft в до­ме­не ком­мер­ческих серверов, а домен cit.sibstrin.ru может означать адрес субдомена локальной сети центра информационных технологий cit, яв­ля­ющейся поддоменом сети НГАСУ (Сибстрин) в домене русскоязычных сер­ве­ров ru.

Однозначное соответствие между физическими и доменными именами обес­пе­чивается специальной системой доменных имен Интернета – DNS (англ. Do­­main Na­me System), состоящей из компьютеров, которые на­зы­ва­ют DNS-сер­ве­рами (у каж­­дого домена есть обслуживающий его DNS-сервер). Поль­зо­ва­тель име­ет де­ло с до­мен­ными именами, а передача данных между ком­пь­ю­те­ра­ми осу­­щест­вля­ет­ся по фи­зическим адресам, автоматически определяемым пу­тем об­ращения к со­от­вет­ст­вующим DNS-серверам.

Таблица 4. Некоторые домены верхнего уровня

На вершине иерархии DNS-серверов стоят серверы корневой зоны с именами a.root_servers.net, b.root_servers.net и т.д., дублирующие информацию друг друга. Локальный сервер, получив от машины-клиента запрос на соединение с некоторым адресом, передает его локальному DNS-серверу, который выделит из запроса доменное имя и либо найдет соответствующий IP у себя в базе данных, либо обратится к одному из серверов корневой зоны. Последний вернет указатель на DNS-сервер известного ему домена, в который входит запрошенный адрес, и полностью устранится из процесса. Такие вложенные запросы могут повторяться, причем каждый раз локальный DNS-сервер будет обращаться к серверу имен все более низкого уровня. Только после окончания этого многоступенчатого процесса DNS-сервер вернет преобразованный адрес компьютеру, сделавшему запрос, и пользователь сможет, наконец, увидеть на своем мониторе, что же за информация расположена по введенному им адресу.

Доменные имена и физические IP-адреса распределяются международным ко­ор­ди­на­ци­он­ным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каж­дого континента (адрес в Интернет www.icann.org).

Для доступа к файлу (программе, документу) в Интернете нужно указать URL-адрес (англ. Uniform Resource Locator – унифицированный указатель ресурсов), состоящий из:

· названия протокола, используемого для доступа к файлу и отделенного от по­следующей части дво­ето­чи­ем и двумя косыми чертами;

· доменного имени компьютера, отделяемого от последующего содержимого косой чер­той;

· полного имени файла на компьютере (без указания логического диска), вклю­чающего (возможно) путь доступа (перечень вложенных каталогов), соб­ст­­­венно имя и расширение файла.

В URL-адресе могут использоваться только латинские буквы (строчные и про­писные буквы считаются различными) без пробелов. Путь и имя файла мо­гут от­сутствовать, что соответствует обращению к самому компьютеру (сер­ве­ру).

Например, URL-адрес вида http://www.students.informatika.ru/library/txt/klassika.htm означает, что файл klassika с расширением htm расположен в подкаталоге txt ка­та­лога library на сервере students домена informatika.ru. Этот сервер относится к службе www, а для дос­ту­па к файлу используется протокол http.

Адрес ftp://ftp.netscape.com/books/history.doc используется при получении фай­­ла history.doc, расположенного на сервере netscape коммерческого домена Ин­­тернета с использованием протокола передачи файлов ftp (службы ftp).

Весьма часто Вам встретятся URL, не содержащие имени html-файла, тем не менее, при вводе такого URL, мы все же попадаем на конкретную Web-страницу. Это означает, что документ имеет имя по умолчанию, которое может назначаться при администрировании сервера. Чаще всего это имя index.html, так что URL http://www.host.ru может означать совершенно то же самое, что http://www.host.ru/index.html. Префикс протокола http://, используемого по умолчанию, при записи полного URL также обычно опускают.

Для работы с электронной почтой необходимо зарегистрировать на одном из почтовых сер­веров Интернета свой почтовый ящик, которому присваивается адрес элек­трон­­ной почты. Такой адрес состоит из доменного имени сервера и за­пи­сан­но­го перед ним логина (имени почтового ящика, его выбирает пользователь при ре­ги­с­тра­ции). Две эти части адреса разделяются символом @ (читается "эт", в России часто ис­поль­зу­ют жаргонное выражение "собака").

Например, [email protected] – почтовый ящик абонента, выбравшего имя director на сервере contora.ru.

Как указано выше, ведущей и на­и­бо­­лее широко используемой на сегодняшний день службой Интернета является "Всемирная паутина" World Wide Web (www), которая охватила большой объем информационных ресурсов. В этой системе легко найти но­вости, справочные и нормативные материалы, книги, статьи, рефераты, программное обеспечение, мне­ния и советы экспертов практически по любой теме. Также в www содержится огромное количество мультимедийного контента, такого как графика и анимация, видео- и аудиозаписи, онлайн-игры и т.д.

Служба www основана на представлении документов в виде гипертекста – тек­ста, позволяющего не только последовательное прочтение. Суть дела состоит в том, что элементы гипертекста, такие как фразы, отдельные слова, рисунки могут отсылать к другим фраг­ментам это­го же текста или другим документам, расположенным, воз­мож­но, в другом ком­пьютере на другом сервере. Физическое местоположение адресуемого ссылкой сервера не имеет при этом значения. Ссылки (гиперссылки, ги­пер­свя­зи) обыч­но помечаются осо­бым цве­том и шрифтом, а переход по ним вы­пол­ня­­ет­ся ав­то­ма­тически после щел­ч­ка мышью по метке. Таким об­ра­зом, раз­но­об­разная ин­фор­ма­ция оказывается связанной между собой пе­ре­пле­та­ющейся па­утиной ссылок, а введенные в систему коллективные знания че­ло­ве­чества в оп­ределенной мере уподобляются индивидуальной памяти, спле­та­е­мой в одно це­лое ассоциациями и смысловыми связями.

Концепция www на основе гипертекстов была разработана в 1989 г. английским ученым Тимоти Бернерс-Ли для Европейской Лаборатории Физики элементарных частиц, базирующейся в Швейцарии и объединяющей физиков из различных стран мира. Сама кон­цеп­ция гипертекста была предложена американским ученым Теодором Хольмом Нельсоном в 1965 г.

Документ, представленный в WWW называют Web-страницей, а компьютер, на котором расположены такие документы – Web-сервером. Web-страницы соз­да­ются с помощью языка разметки гипертекстов HTML (англ. HyperText Markup Lan­gu­a­ge) или более мощного языка XML (англ. eXtensible Markup Lan­gu­a­ge – расширенный язык разметки), есть и другие форматы разметки.

Как правило, формат разметки позволяет определить гиперссылки и организацию текста, вклю­чая в него управляющие символы – теги (от англ. tag – метка, ярлык). Фор­ма­ти­ро­ва­ние Web-страницы на мониторе определяется как управляющими разметкой тегами, так и конкретными настройками компьютера. На Web-страницы мож­­но помещать рисунки в одном из трех основных гра­фи­чес­ких форматов Web – gif, jpg(jpeg), png, мультимедийные объекты (flash-анимацию, зву­­ковые и видео–файлы), формы для диалога с пользователем, эле­мен­ты уп­рав­­ления (ActiveX), запускающие программы. Такие программы чаще всего составляются на языке программирования Java (Ява), предназначенном для поддержки Web-страниц. Трансляторы с это­го языка являются ин­тер­претаторами, что позволяет писать универсальные про­г­раммы, работающие на разных ком­пь­ютерах и в разных операционных сис­те­мах.

Набор связанных в одно целое гиперссылками и переходами Web-страниц об­разует Web-сайт (он англ. site – место, позиция).

Для доступа к Web-страницам используется протокол передачи гипертекста HTTP (Hyper Text Transfer Protocol).

Просмотр Web-страниц и перемещение между ними в информационном про­­ст­­­ранстве сети по гиперссылкам (навигацию в сети) обеспечивают специ­а­ль­ные про­граммы Web-обозреватели ("навигаторы", самое частое наименование – браузеры, от англ. browsе – смотреть, пролистывать). Браузеры являются основными программами-клиентами сервиса www. В настоящее время на­и­бо­лее час­то используются браузеры Mozilla Firefox, Opera, Google Chrome (компании Google), Safari, Internet Explorer (компании Microsoft). В недавнем прошлом популярных браузеров было всего два - Internet Explorer и Netscape Navigator (компании Net­scape).

Браузеры постоянно развивались со времен зарождения WWW, становясь все более важной программой типичного персонального компьютера. Современный браузер — это комплексное приложение как для обработки и вывода различных составляющих web‑страницы, так и для предоставления интерфейса между web‑сайтом и его посетителями. Практически все популярные браузеры распространяются бесплатно или в комплекте с другими приложениями, например, браузер Internet Explorer входит в состав операционной системы Windows, браузеры Mozilla Firefox и Opera последних версий являются бесплатными программами, браузер Safari распространяется как часть операционной системы Mac OS.

Управление любым современным браузером достаточно стандартизовано. Как минимум, для комфортной работы в обозревателе необходимы следующие инструменты:

· адресная строка (панель адреса, панель навигации, Toolbar) содержит и позволяет ввести URL‑адрес требуемой страницы или путь к локально расположенному документу, а также размещает стандартные кнопки перехода по страницам ("Вперед", "Назад", "Обновить", "Остановить", "Домой"). В некоторых браузерах стандартные кнопки вынесены на отдельную панель инструментов;

· строка состояния (строка статуса) — нижнее информационное поле окна браузера, содержащее важную дополнительную информацию. Так, в процессе загрузки web‑страницы в строке состояния выводится информация о ее ходе, а при наведении курсора мыши на ссылку в строке состояния показывается соответствующий ссылке адрес URL;

· панель вкладок (иногда панель закладок, Tab bar) — позволяет открывать в текущем окне дополнительные web‑страницы и переключаться между ними. Концепция вкладок позволяет, не отказываясь от возможности открыть ссылку в новом окне браузера, более удобно управлять наборами одновременно открытых web‑страниц.

Указанные панели инструментов обычно включены изначально, а управлять ими можно из меню Вид (View) браузера.

Как правило, если не считать личных предпочтений, чаще всего пользователи Интернета работают с сайтами поисковых систем. Их использование очень просто – поисковые серверы Web выдают подборку всех известных им до­­кументов www, со­дер­жащих ключевые слова из сделанного пользователем запроса, при этом запрос делается на естественном языке. Са­мые известные и эф­фек­тив­ные в Рунете (русскоязычном сегменте Интернета) поисковые системы – Google, Яндекс и Mail.Ru.

Быстрота поиска информации в таких системах обеспечивается невидимой для пользователя ра­­ботой специальных программ ("поисковых роботов"), непрерывно сканирующих различные web–сайты и обновляющих списки встречающихся на них терминов (индексы поисковой сис­те­мы). Таким образом, реально поиск происходит не по "всем серверам Интернета", что было бы нереализуемо технически, а по базе данных поисковой машины, и отсутствие подходящей информации, найденной по запросу, еще не означает, что ее нет в Сети - можно попробовать воспользоваться другим поисковым средством или каталогом ресурсов. Базы данных поискового сервера пополняются не только автоматически. На любой крупной поисковой машине есть возможность проиндексировать свой сайт и добавить его в базу данных. Преимущество поискового сервера – простота работы с ним, недостаток – низкая степень отбора документов по запросу.

Как поисковыми серверами, так и отдельными разработчиками Web-сайтов формируются также рубрикаторы или каталоги – иерархические структуры тем и понятий, пе­ре­­двигаясь по которым пользователь может найти нужные документы или сайты. Пополнение каталога обычно производится самими пользователями после проверки введенных ими данных администрацией сервера. Каталог ресурсов всегда лучше упорядочен и структурирован, но требуется время для поиска нужной категории, которую, к тому же, не всегда легко определить. Кроме того, объем каталога всегда значительно меньше, чем количество сайтов, проиндексированное поисковой машиной.

Web-сайты также можно классифицировать с точки зрения технологии их разработки. Исторически сложившееся в русском языке словосочетание "язык HTML" не отражает того факта, что HTML и XML не являются языками программирования. Тем не менее, чаще всего современная Web-страница – динамическая, то есть, является результатом работы серверной программы, формирующей страницу в ответ на запрос пользователем того или иного адреса URL (в отличие от статической страницы в разметке HTML, хранящейся на сервере в виде файла с расширением .htm или .html). Основными языками серверного программирования являются PHP, Perl, Python и ряд других. Существуют и клиентские языки Web-программирования, такие как Javascript и VB Script. Программа на таком языке, включенная в текст Web-страницы, выполняется не на сервере, а на компьютере-клиенте, с помощью интерпретатора, включенного в браузер пользователя или отдельно установленного.