This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Гуде С.В., Ревин С.Б. Информационные системы. Учебное пособие. РЮИ МВД России. 2002.
Рассмотрены понятие информационных систем и их место в деятельности органов внутренних дел, особенности функционирования локальных и глобальных компьютерных сетей, являющихся технической базой для построения распределенных информационных систем. Большое внимание уделено вопросам, связанным с принципами функционирования глобальной сети Internet. Рассмотрены особенности создания материалов, подлежащих публикации в Internet, а также необходимое для этого программное обеспечение. Большое количество материала посвящено специализированным информационным системам, используемым в деятельности правоохранительных органов, и автоматизированным системам правовой информации. Учебное пособие предназначено для курсантов и слушателей, обучающихся по специальности “Юриспруденция”.
Введение Учебное пособие «Информационные системы» охватывает все темы, предусмотренные учебной программой по
дисциплине «Информационные системы», и
предназначено для подготовки к занятиям курсантов и слушателей, обучающихся по специальности "Юриспруденция". Актуальность пособия заключается в необходимости методического обеспечения одноименной учебной дисциплины, введенной в учебные планы с 2000 года. Выделение в самостоятельную дисциплину материала, связанного с построением, особенностями функционирования и использования информационных систем, базирующихся на сетевых технологиях, обусловлено следующими факторами: 1. Государственная политика информатизации правовой системы России предполагает интенсивную разработку, внедрение и эксплуатацию автоматизированных информационных систем, базирующихся на технологии глобальных компьютерных сетей. Применение на практике таких систем обеспечивает своевременное обеспечение пользователей актуальной информацией и способствует повышению качества процесса принятия и реализации управленческих решений. Эти обстоятельства определяют постоянно возрастающий интерес к разработке и практическому применению информационных систем специального назначения и компьютерных сетей в сфере юриспруденции и правоохранительных органах. 2. Превращение глобальных компьютерных сетей из обычных средств связи в совершенно новое социальное явление требует при подготовке современного специалиста обязательного изучения вопросов, связанных с компьютерными сетями и функционирующими на их основе автоматизированными информационными системами. 3. Область информатики, касающаяся вопросов, связанных с информационными системами, является достаточно самостоятельной, наиболее объёмной, сложной и наукоёмкой. Поэтому вопросы, связанные с распределёнными информационными системами целесообразно рассматривать в рамках отдельной учебной дисциплины, специально посвященной данной тематике. 4. Подготовка специалиста с высшим образованием, свободно владеющего современными информационными технологиями в условиях очень высокой динамики развития этой области знаний, невозможна без непрерывной, сквозной компьютерной подготовки на протяжении всего периода обучения в ВУЗе. По этой причине наибольший эффект может быть достигнут при изучении дисциплины «Информационные сис-
3
темы» именно на старших курсах после освоения программы дисциплины «Информатика и математика». Таким образом, издание учебного пособия «Информационные системы», являющегося основным методическим обеспечением соответствующей учебной дисциплины призвано обеспечить: -
получение знаний, умений и навыков по вопросам, имеющим высокую актуальность в общеобразовательном и профессиональном плане;
-
выполнение решений (рекомендаций) как ведомственного характера (ГУК МВД России), так и министерства высшего и специального образования;
-
приобретение практических навыков использования современных информационных систем в профессиональной деятельности;
-
логическую завершенность цикла учебных дисциплин, посвященных различным разделам информатики, читаемых согласно существующего учебного плана;
-
непрерывную, сквозную компьютерную подготовку обучаемых, на протяжении периода обучения в ВУЗе. Материал пособия соответствует современному состоянию развития информа-
ционных систем на базе сетевых технологий, а также затрагивает вопросы, связанные с перспективами развития информационных систем в органах внутренних дел. Пособие имеет ярко выраженную ведомственную направленность и посвящено в большей степени рассмотрению вопросов, необходимых для использования сетевых информационных систем в деятельности органов внутренних дел. Большинство существующих учебных изданий, рассматривающих вопросы, связанные с сетевыми информационными системами, являются либо узко специализированными с четко выраженным техническим акцентом и предназначением для технических специалистов, либо, наоборот, являются учебниками по информатике, в которых информационные системы рассматриваются “вскользь”, в незначительной по отношению к основному материалу степени. Предлагаемой пособие является в некотором смысле компромиссом, претендуя одновременно на доступность и достаточный технический уровень. Изложенный материал, несмотря на его теоретический характер, подобран таким образом, чтобы максимально оказать помощь обучаемым при выполнении практических заданий.
4
1. Понятие информационных систем и их место в деятельности ОВД 1.1. Место информационных систем в органах внутренних дел В Федеральном законе "Об информации, информатизации и защите информации" (№24-ФЗ от 20.05.95) приводится следующее определение информационной системы: Информационная система – это организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы. При этом под документом, понимается информация, закрепленная на носителе и снабженная соответствующими реквизитами. Таким образом, информационную систему (ИС) можно упрощенно представить как совокупность документов и информационных технологий, реализующих процессы создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и потребления информации (рис. 1). Информационная система Документы
Информационные технологии
Рис.1. Структура информационной системы Из определения видно, что класс информационных систем чрезвычайно широк и к нему могут быть отнесены обычные и специальные библиотеки, архивные фонды, автоматизированные банки данных, справочные системы различного назначения. И те, и другие в различной степени могут быть использованы в системе органов внутренних дел. На рис. 2 представлена одна из возможных классификаций информационных систем, согласно которой их по целевому назначению условно можно разбить на несколько групп (где ИВС ОВД – информационно-вычислительная сеть органов внутрен-
5
них дел; АСПИС – автоматизированная справочно-правовая информационная система; АРМ – автоматизированное рабочее место). В рамках учебного пособия наибольший интерес представляют системы юридической направленности, которые в той или иной степени могут быть использованы в практике ОВД, поэтому именно им уделяется больше внимания, а все остальные группы с некоторой долей условности можно отнести к разряду "прочие".
Информационные системы
ИС юридической направленности
Прочие ИС Прочие ПрочиеИС ИС
ИС, использующие средства вычислительной техники
ИС на основе обычных «бумажных» технологий
ИВС ОВД
АСПИС
АРМ специалистов
Рис.2. Классификация информационных систем В соответствии с определением, к информационным системам могут быть отнесены как системы на базе вычислительной техники, так и обычные, основанные на так называемой "бумажной технологии". Известно, что эффективность борьбы с преступностью определяется уровнем организации оперативной, следственной, профилактической работы, проводимой органами внутренних дел. В свою очередь, результаты этой работы зависят от качества информационной поддержки, поскольку основные усилия практических работников в раскрытии и предотвращении преступлений так, или иначе, связаны с получением необходимой информации, именно эти функции и призвана обеспечить система информационного обеспечения органов внутренних дел. Проблема широкого и эффективного использования современных методов компьютерной техники в сфере борьбы с преступностью является, безусловно, актуальной.
6
Это обусловлено чрезвычайной сложностью сбора и переработки больших объемов криминалистической, криминологической и законодательно-правовой информации, организации функционирования и взаимодействия правоохранительных органов. При этом деятельность по борьбе с преступностью неизбежно сопряжена с принятием решений на всех уровнях управления. Объем и динамичность законодательно-правового обеспечения борьбы с преступностью, многообразие видов служебной деятельности ОВД и решаемых ими задач, потребность в сборе, регистрации и преобразовании обширной по назначению и специфической по содержанию информации вызывают необходимость совершенствования системы информационного обеспечения органов внутренних дел. Для осуществления процесса информатизации деятельности органов внутренних дел в МВД России в 1993 г. была разработана и утверждена Концепция развития системы информационного обеспечения ОВД в борьбе с преступностью [1] согласно которой приоритетными направлениями развития системы информационного обеспечения МВД России являются: 1. Разработка единых правовых, методических, программно-технических и технологических подходов при организации информационного обеспечения ОВД. 2. Формирование интегрированных банков данных (ИБД) коллективного пользования оперативно-розыскной и справочной информации на базе современной техники с организацией быстрого доступа к ним сотрудников непосредственно с рабочих мест. 3. Создание по единой технологической схеме локальных вычислительных сетей в службах и подразделениях органов внутренних дел с объединением их в региональные информационно-вычислительные сети и с дальнейшим включением их в информационно-вычислительную сеть (ИВС) ОВД России [2]. Реализация этих решений предполагает: − систематизацию информационных потоков и автоматизацию обработки информации на базе компьютерных сетей регионального и центрального уровней; − разработку многоуровневой системы ИБД для хранения сведений общего пользования, а также специализированных территориально-распределенных автоматизированных систем (СТРАС), создаваемых в интересах отдельных служб и подразделений МВД; − нормативное регулирование, техническое обслуживание, подготовку кадров для системы информационного обеспечения ОВД;
7
− минимизацию числа информационно важных характеристик объектов централизованного учета при сохранении высокой степени достоверности информации. С учетом выше изложенного, в рамках учебного пособия наибольший интерес вызывает группа систем, в которой информационные процессы реализуются с помощью ЭВМ. К таким ИС могут быть отнесены: − информационно-вычислительная сеть ОВД; − автоматизированные справочно-правовые системы («Консультант Плюс», «Гарант», и т.п.); − автоматизированные рабочие места специалистов; − интегрированные банки данных; − автоматизированные дактилоскопические системы и т.д. Совершенствование и разработка информационных систем такого класса в настоящее время базируются на использовании сетевых информационных технологий, позволяющих значительно повысить эффективность применения ИС в правоохранительной деятельности и в перспективе реализовать концепцию создания единого информационного пространства в рамках МВД. Простейшим программно-техническим средством для организации обмена данными в подразделениях министерства, является локальная вычислительная сеть с установленным сервером и подключенными рабочими станциями сотрудников, для которых обеспечивается коллективный доступ к программным средствам и информации, хранящейся на файл-сервере. По данным 2001 года [3] собственные локальные вычислительные сети (ЛВС) созданы в 24 подразделениях центрального аппарата, из них в единую информационно-вычислительную сеть центрального аппарата МВД объединены 13 управлений (АМ, ГОИУ, ГИЦ, ГУБНОН, ГУБЭП, СК, ГУООП, ГУВДТ, ГУКиКП, ГУПРиВС, ГФЭУ, ХОЗУ, БКБОП по СНГ), всего – 855 рабочих мест. Имеют собственные локальные сети, но пока не объединены в единую сеть 11 подразделений – ГКВВ, ГУУР, ОПУ, УОТМ, ГУБОП, НЦБ «Интерпола», ЭКУ, ГУГИБДД, ПВУ, ГУРО, МУ. Общее количество автоматизированных рабочих мест в этих службах – 370. Девять подразделений не имеют пока собственных ЛВС (УСБ, КРУ, УМП, УБПСВТ, УРО, ГУВО, ГУГПС, УРиОС, УИ), хотя вполне вероятно, что к моменту выхода в свет пособия, ситуация может измениться. Более сложной в архитектурном отношении технологией является организация обмена информацией с помощью электронной почты между подразделениями центрального аппарата и региональными подразделениями. Для реализации этой техноло-
8
гии используются возможности магистральной сети передачи данных МВД России, а также модемная связь. Создание ведомственной магистральной сети передачи данных (СПД) с высокими качественными показателями представляет собой сложную комплексную проблему, требующую решения как технических, так и организационных вопросов.
К техническим аспектам относятся выбор и адаптация программно-
технических средств: − передачи и коммутации данных; − контроля доступа и защиты информации; − управления и контроля за работоспособностью СПД и ряд других. К организационным мероприятиям могут быть отнесены: − разработка нормативной базы, регламентирующей порядок подключения и работы СПД; − анализ юридической правомерности использования информации, полученной по каналам связи. В настоящее время в эксплуатации находится первая очередь магистральной СПД. На основании приказа МВД России № 311- 97 г. работы по развитию ведомственной СПД продолжаются. С начала эксплуатации в 1996 г. к магистральной СПД подключены практически все главные управления министерства внутренних дел и многие их региональные подразделения. В качестве абонентов сети зарегистрировано свыше 1000 подразделений и служб, а ежемесячный объем передаваемых данных в настоящее время превышает 2 Гб и имеет устойчивую тенденцию к росту. Общее число коммуникационных узлов магистральной СПД МВД России по состоянию на апрель 1999 года достигло 40 [3]. Создание магистральной СПД в полном объеме предполагает ввод в эксплуатацию порядка 140-150 коммуникационных узлов в МВД, ГУВД, УВД, службах и подразделениях министерства. Вместе с тем, несмотря на то, что опытная эксплуатация первой очереди ведомственной сети подтвердила правильность принятых решений и выбранных программно-технических средств, дальнейшее их тиражирование нецелесообразно по следующим причинам: − за прошедшее время появилось много современных программно-технических средств, обеспечивающих улучшение эксплуатационных характеристик и значительно большие возможности, получили распространение новые протоколы передачи данных; − требуется расширение возможностей магистральной СПД;
9
− необходимо, используя опыт эксплуатации магистральной СПД, сократить расходы по оплате линий связи, за аренду телефонных номеров, а также эксплуатационные расходы для СПД. С технической точки зрения первая очередь магистральной СПД построена как сеть пакетной коммутации на основе протокола X.25. Каждый коммуникационный узел ведомственной сети подключен по выделенному каналу на скоростях 9,6 или 19,2 кб/с к сетям передачи данных общего пользования Глобал Один или Роспак, транспортная среда которых используется для построения магистральной СПД МВД России. В дальнейшем, в связи с приоритетным развитием сетей на базе протокола TCP/IP, планируется постепенный переход на этот протокол и построение Intranet-сети ведомства. В 1999 году начаты работы по переходу ведомственной СПД на цифровые каналы, обеспечивающие интегрированную передачу речи, данных, факс- и видеоизображений в едином цифровом потоке. Продолжение работы по созданию и развитию ведомственной сети предполагает объединение вычислительных ресурсов, установленных в в различных подразделениях органов внутренних дел в единую информационную систему. Особое внимание будет уделяться вопросам взаимодействия ведомственной сети с сетью Internet, где сосредоточены огромные информационные ресурсы и находят применение самые современные технологии и программные средства. Ведомственная сеть представляет собой закрытую сеть, абонентам которой доступны только собственные ресурсы. Однако для них должен быть обеспечен и ряд дополнительных возможностей: − обмен информацией по электронной почте с абонентами сети Internet; − доступ к информационным ресурсам Internet. Реализация комплексной программы информатизации органов внутренних дел на основе внедрения средств автоматизации в деятельность правоохранительных органов налагает повышенные требования к подготовке специалистов, владеющих не только основами работы на автономном персональном компьютере, но и умеющих использовать возможности вычислительных сетей. Это обстоятельство и обуславливает направленность учебного пособия на изучение особенностей функционирования именно сетевых информационных систем.
10
1.2. Эволюция и тенденции развития вычислительных сетей Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерной технологии [4] (рис. 3). Системы пакетной обработки
Многотерминальные системы
Глобальные вычислительные сети
Локальные вычислительные сети
Корпоративные сети (применение технологий intranet, АТМ) Рис. 3. История развития вычислительных систем Первые компьютеры 50-х годов - большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа "избранных" пользователей. Часто эти ЭВМ занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной (диалоговой) работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки. Системы пакетной обработки строились, как правило, на базе мэйнфрейма мощного и надёжного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и программы, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Таким образом, одна неверно набитая перфокарта означала как минимум суточную задержку. Конечно, для пользователей интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы гораздо удобнее. Но интересами пользователей на первых этапах развития вычислительных систем в значительной степени пренебрегали, поскольку пакетный режим самый эффективный режим использования вычислительной мощности, так как он позволяет выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режи11
мы. Во главу угла ставилась эффективность работы самого дорогого в то время устройства вычислительной машины - процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов. Многотерминальные системы. По мере удешевления процессоров в начале 60х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени. В таких системах компьютер отдавался в распоряжение сразу нескольким пользователям. Каждый пользователь получал в своё распоряжение терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Причем время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователю была не слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей. Разделяя, таким образом, компьютер, пользователи получили возможность за сравнительно небольшую плату пользоваться преимуществами компьютеризации. Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции - такие как ввод и вывод данных - стали распределенными. Такие многотерминальные централизованные системы внешне были очень похожи на локальные вычислительные сети (ЛВС). Действительно, рядовой пользователь работу за терминалом воспринимал примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за подключенным к сети персональным компьютером. Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийным устройствам, при этом у него поддерживалась полная иллюзия единоличного владения компьютером, так как он мог запустить нужную ему программу в любой момент и почти сразу получить результат. Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания ЛВС. Но до появления локальных сетей нужно было пройти ещё большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределённых систем, всё ещё сохраняли централизованный характер обработки данных. С другой стороны, и потребность предприятий в создании ЛВС в это время ещё не созрела (нечего было объединять в сеть). Глобальные вычислительные сети. Тем не менее, потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи - доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети 12
позволяли многочисленным пользователям поучать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы. Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология маршрутизации и коммутации пакетов и др. Локальные вычислительные сети. В начале 70-х годов произошёл прорыв в области производства компьютерных компонентов - появились большие интегральные схемы. Их сравнительно невысокая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов (несколько мини-компьютеров вместе выполняли некоторые задачи быстрее одного мэйнфрейма, а стоимость такой мини-компьютерной системы была меньше). Даже небольшие предприятия получили возможность покупать для себя компьютеры. Мини-компьютеры выполняли задачи управления технологическим оборудованием и реализуемыми им технологическими процессами. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно. Постепенно потребности пользователей вычислительной техники росли, им стало недостаточно собственных компьютеров, возникла необходимость обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. В ответ на эту потребность предприятия и организации стали соединять свои мини-компьютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сети. Они еще во многом отличались от современных локальных сетей, в первую очередь - своими устройствами сопряжения. Сначала для соединения компьютеров друг с другом использовались самые разнообразные нестандартные устройства со своим способом представления данных на линиях 13
связи, своими типами кабелей и т.п. Эти устройства могли соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаны. В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры (ПК), являющиеся идеальными элементами для построения сетей - с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также для разделения дорогих периферийных устройств и дисковых накопителей. Поэтому ПК стали преобладать в ЛВС, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей миникомпьютеры и мэйнфреймы. Локальные сети внесли много нового в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. После соединения с удаленным ресурсом можно было работать с ним с помощью уже знакомых пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с (в настоящее время широко используются сетевые адаптеры, обеспечивающие скорость передачи данных – 100 Мбит/с). О таких скоростях разработчики глобальных сетей не могли даже мечтать - им приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в наличии, так как прокладка новых кабельных систем для сетей протяжённостью в тысячи километров потребовала бы огромных капитальных вложений. По этой причине для ГВС использовались имеющиеся телефонные каналы связи, для которых скорость 1200 бит/с была по тем временам хорошим достижением (на современном этапе скорость передачи данных по телефонным каналам, включая выделенные линии, может достигать 112000 бит/с, хотя практически, с учетом низкого качества линий связи, устаревшего оборудования на АТС, реальная скорость намного ниже). Современные тенденции. Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причём достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей.
14
В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей (например, ГВС Internet). В локальных сетях так же происходит много изменений. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование - коммутаторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к большим мощным компьютерам - в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с ПК выяснилось, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом витке эволюционной спирали мэйнфреймы стали возвращаться в корпоративные вычислительные системы, но уже как полноправные сетевые узлы, поддерживающие технологии Ethernet, Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, ставший благодаря Internet сетевым стандартом де-факто. Проявилась ещё одна очень важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация - голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования. Сложность передачи такой мультимедийной информации по сети связана с её чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных - задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах сети. Так как традиционные службы вычислительных сетей - такие как передача файлов или электронная почта - создают малозагруженный трафик (понятие "трафик" используется в технической литературе для оценки загруженности канала связи передаваемыми пакетами данных) и все элементы сети разрабатывались в расчёте на него, то появление трафика реального времени привело к большим проблемам. Сегодня эти проблемы решаются различными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной
на передачу различных типов трафика технологии
АТМ. Однако, несмотря на значительные усилия, предпринимаемые в этом направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области предстоит ещё много сделать, чтобы достичь заветной цели - слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей - вычислительных, телефонных, телевизионных т.п. Хотя сегодня эта идея многим кажется утопией, специалисты считают, что предпосылки для такого синтеза уже существуют, и их мнения расходятся только в оценке примерных сроков такого объединения - называют сроки от 15
10 до 25 лет. Считается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не коммутация каналов, используемая в телефонии.
1.3. Особенности и цель использования вычислительных сетей Конечной целью использования вычислительных сетей является повышение эффективности работы предприятия (организации), которое может выражаться, например, в увеличении прибыли или сокращении сроков выполнения задач. Повышение эффективности функционирования организации – комплексная задача, решение которой становится возможным благодаря следующим преимуществам сетевых технологий по сравнению с автономными ПК (рис.3). Преимущества сетевых технологий 1. 2. 3. 4. 5.
Способность выполнять параллельные вычисления. Более высокая отказоустойчивость. Возможность совместного использования (разделения) устройств и данных. Повышение оперативности доступа к информации. Совершенствование системы коммуникаций.
Рис.3. Преимущества, достигаемые при использовании компьютерных сетей Концептуальным преимуществом распределённых систем (к которым относятся сети) является их способность выполнять параллельные вычисления. За счет этого в системе с несколькими обрабатывающими узлами в принципе может быть достигнута производительность, превышающая максимально возможную на данный момент производительность любого отдельного, сколь угодно мощного процессора. Распределённые системы потенциально имеют лучшее соотношение производительностьстоимость, чем централизованные системы. Ещё одно очевидное и важное достоинство распределённых систем - это принципиально более высокая отказоустойчивость. Под отказоустойчивостью понимается способность системы выполнять свои основные функции при отказах отдельных элементов. Основой повышенной отказоустойчивости распределенных систем является избыточность. Избыточность обрабатывающих узлов (процессоров, компьютеров) позволяет при отказе одного узла переназначить предписанные ему задачи на другие уз-
16
лы. С этой целью в распределённой системе могут быть предусмотрены процедуры статической или динамической реконфигурации. В вычислительных сетях некоторые наборы данных могут дублироваться на внешних запоминающих устройствах нескольких компьютеров сети, так что при отказе одного из них данные остаются доступными. Использование вычислительных сетей больше соответствует распределенному характеру прикладных задач в некоторых предметных областях, таких как автоматизация технологических процессов, банковская деятельность и т.п. во всех этих случаях имеются рассредоточенные по некоторой территории отдельные потребители информации - сотрудники, организации, технологические установки. Эти потребители достаточно автономно решают свои задачи, поэтому рациональнее предоставлять им собственные вычислительные средства, но в то же время, поскольку решаемые ими задачи тесно взаимосвязаны, их вычислительные средства должны быть объединены в единую систему. Адекватным решением в такой ситуации является использование вычислительной сети. Для пользователей, кроме выше названных, распределённые системы дают ещё и такие преимущества, как возможность совместного использования данных и устройств. Такое разделение дорогостоящих периферийных устройств - таких как дисковые накопители большой ёмкости, цветные принтеры, графопостроители, модемы - во многих случаях является основной причиной развёртывания сети на
предприятии.
Пользователь современной вычислительной сети работает за своим ПК, часто не отдавая себе отчёта в том, что при этом он пользуется данными другого компьютера, находящегося за сотни километров от него. Он отправляет электронную почту через модем, подключенный к коммуникационному серверу, общему для нескольких отделов его предприятия. У пользователя создаётся иллюзия, что эти ресурсы подключены непосредственно к его ПК. Такое свойство называется прозрачностью сети. В последнее время стал преобладать другой побудительный мотив развертывания сетей, гораздо более важный в современных условиях, чем экономия средств за счёт разделения между сотрудниками корпорации дорогой аппаратуры или программ. Этим мотивом стало стремление обеспечить сотрудникам оперативный доступ к служебной информации. В условиях жесткой конкуренции выигрывает, в конечном счете, та организация, сотрудники которой могут быстро получить требуемую информацию. Например, менеджер компании со своего ПК, подключенного к корпоративной сети в Магадане, должен иметь возможность передать запрос клиента на сервер, расположенный в центральном отделении компании в Новосибирске, и быстро получить ответ,
17
удовлетворяющий клиента. Чтобы такая работа была возможна, необходимо не только наличие быстрых и надёжных связей в корпоративной сети, но и наличие структурированной информации на серверах предприятия, а также возможность эффективного поиска нужных данных. Этот аспект сетевой работы всегда был узким местом в организации доставки информации сотрудникам - даже при существовании мощных СУБД информация в них попадала не самая “свежая” и не в том объёме, который был нужен. В последнее время в этой области наметился некоторый прогресс, связанный с использованием гипертекстовой информационной службы WWW - так называемой технологии intranet. Эта технология поддерживает достаточно простой способ представления текстовой и графической информации в виде гипертекстовых страниц, что позволяет быстро поместить самую свежую информацию на WWW-серверы корпорации. Сейчас многие крупные организации уже перенесли огромное количество своей документации на страницы WWW-серверов, и сотрудники этих компаний, разбросанные по всему миру, используют информацию этих серверов через Internet или intranet. Использование сети приводит к совершенствованию коммуникаций, то есть к улучшению процесса обмена информацией и взаимодействия между сотрудниками предприятия, а также его клиентами и поставщиками. Сети снижают потребность предприятий в других формах передачи информации, таких как телефон или обычная почта. Зачастую именно возможность организации электронной почты является основной причиной и экономическим обоснованием развертывания на предприятии вычислительной сети. Всё большее распространение получают новые технологии, которые позволяют передавать по сетевым каналам голосовую и видеоинформацию, что позволяет организовывать по сети аудио- и видеоконференции. Естественно, кроме огромных преимуществ, применение вычислительных сетей связано с определенными проблемами (Рис. 4). Во-первых, это сложности, связанные с программным обеспечением - операционными системами и приложениями. Программирование для распределённых систем принципиально отличается от программирования для централизованных систем. Так, сетевая операционная система, выполняя в общем случае все функции по управлению локальными ресурсами, сверх того решает многочисленные задачи по предоставлению сетевых служб. Разработка сетевых приложений осложняется из-за необходимости организовать совместную работу их частей, выполняющихся на разных машинах. Проблемы использования вычислительных сетей
Технические
Финансовые
Юридические
Сложность аппаратного и программного
Высокая стоимость оборудования, ПО,
Несовершенство информационного за-
Организационные18 Необходимость наличия квалифицирован-
Рис.4. Проблемы, связанные с использованием компьютерных сетей Во-вторых, много проблем связано с транспортировкой сообщений по каналам связи между компьютерами. Основные задачи здесь - обеспечение надёжности и высокой скорости передачи. В-третьих, это вопросы, связанные с обеспечением безопасности, которые гораздо сложнее решаются в вычислительной сети, чем в централизованной системе. К локальным сетям - Local Area Networks (LAN) - относятся сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (протяженность сети не более 6 км [4, 5, 6]). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными (порядка 100 Мбит/с). Глобальные сети - Wide Area Networks (WAN) - объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и даже странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Из-за низких скоростей таких линий связи (десятки килобит в секунду) набор предоставляемых услуг в глобальной сети обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи данных по некачественным линиям связи применяют методы и оборудование, более сложные и существенно отличающиеся от используемых в локальных сетях. Городские сети - Metropolitan Area Networks (MAN) - являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно. Они предназначены для обслуживания территории крупного города - мегаполиса. В то время как ло19
кальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях, а глобальные сети обеспечивают работу на больших расстояниях но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение. Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабе города и соединения локальных сетей с глобальными. Отличия локальных сетей от глобальных: 1. Протяжённость, качество и способ прокладки линий связи. Класс локальных сетей по определению отличается от класса глобальных сетей небольшим расстоянием между узлами сети. Это в принципе делает возможным использование в локальных сетях качественных линий связи: коаксиального кабеля, витой пары, оптоволоконного кабеля, которые не всегда доступны (с точки зрения затрат) на больших расстояниях, свойственных глобальным сетям. В глобальных сетях часто применяются уже существующие линии связи (телефонные), а в локальных сетях они прокладываются заново. 2. Сложность методов передачи и оборудования. В условиях низкой надёжности физических каналов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локальных, методы передачи и соответствующее оборудование. Так, в глобальных сетях широко применяются модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольного суммирования, квитирование и повторные передачи искаженных кадров. С другой стороны, качественные линии связи в локальных сетях позволили упростить процедуры передачи данных за счет применения немодулированного сигнала и отказа от обязательного подтверждения получения пакета. 3. Скорость обмена данными. Одним из главных отличий локальных сетей от глобальных является наличие высокоскоростных каналов обмена данными (до 100 Мбит/с). Такая скорость сравнима со скоростью работы устройств и узлов компьютера. За счет этого у пользователя ЛВС складывается впечатление, что он, пользуясь сетевым ресурсом, работает с ним как со “своим”. Для глобальных сетей типичны гораздо более низкие скорости передачи данных – 2400, 9600, 33600, 56000 бит/с и только на магистральных линиях – до 2 Мбит/с. 4. Разнообразие услуг. Локальные сети предоставляют, как правило, широкий набор услуг – это различные виды услуг файловой службы, услуги печати, услуги службы передачи факсимильных сообщений, услуги баз данных, электронная почта и другие, в то время как глобальные сети в основном предоставляют почтовые услуги и
20
иногда файловые услуги с ограниченными возможностями – передачу файлов из публичных архивов удаленных серверов без предварительного просмотра их содержимого. 5. Оперативность выполнения запросов. Время прохождения пакета через ЛВС обычно составляет несколько миллисекунд, время же его передачи через ГВС может достигать нескольких секунд или даже минут. 6. Использование методов коммутации пакетов. Важной особенностью ЛВС является неравномерное распределение нагрузки. Отношение пиковой нагрузки к средней может составлять 100:1 и даже выше. Такой трафик обычно называют пульсирующим. Из-за этой особенности трафика в ЛВС для связи узлов применяется метод коммутации пакетов, который для пульсирующего трафика оказывается эффективнее, чем традиционный для глобальных сетей метод коммутации каналов.
2. Особенности построения и функционирования локальных вычислительных сетей 2.1. Структура сети и особенности взаимодействия устройств Локальная сеть - набор аппаратных и программных средств, обеспечивающих соединение компьютеров, других периферийных устройств (принтеров, дисковых контроллеров и т.п.) и позволяющих им совместно использовать общие программное обеспечение, дисковую память, периферийные устройства, а так же обмениваться данными. На рис. 5 представлена информационная система, состоящая из двух рабочих станций РС-1 и РС-2. Пользователи на этих станциях выполняют прикладные программы: ПП-1 и ПП-2, например, редактируют регистрационные записи в системе паспортно-визовой службы. Для того чтобы пользователи смогли обменяться данными, естественно, их рабочие станции и программы нужно каким-то образом соединить, создать линию связи между станциями.
РС-1
РС-2
Прикладная программа (ПП-1)
Прикладная программа (ПП-2)
Протокол обмена данными
Интерфейсное оборудование
СЕТЕВАЯ ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА
СЕТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Протокол обмена данными
Интерфейсное оборудование
21
Рис. 5. Структура вычислительной сети из двух рабочих станций Во-первых, это соединение должно обеспечивать физическое взаимодействие
станций:
преобразование
данных (например, в электрические сигналы) и
передачу их по физической среде передачи данных (например, телефонным проводам,
коаксиальному
или оптоволоконному кабелю). Эту функцию выполняет сеть
передачи данных использующая протоколы физического уровня. Они определяют метод модуляции сигнала, электрические характеристики сигнала, тип передающей среды, способы подключения рабочих станций и т.п. В простейшем случае сеть передачи данных состоит из устройств передачи данных, устанавливаемых на рабочих станциях, и линии связи между ними. Работу сети передачи данных можно сравнить с телефонной связью. Телефон (устройство передачи данных) преобразует речь абонентов в электрические сигналы, которые передаются по телефонной линии (линии связи). На приемной стороне телефон преобразовывает электрические сигналы в звуковые. Средства сети передачи данных, как правило, относят к аппаратным средствам информационной системы. В локальных сетях в качестве интерфейсного оборудования чаще всего используются сетевые адаптеры, а линией связи служит коаксиальный кабель или витая пара. Примерами стандартов этого уровня являются спецификации Ethernet и IBM Token Ring. Во-вторых, необходимо установить логическую связь или соединение между станциями. Представим, что требуется скопировать файл с одного компьютера на другой. Сначала нужно убедиться, что второй компьютер готов к приему файла, затем при приеме следить за тем, чтобы полученные данные не содержали ошибок, а если возникает ошибка, необходимо обеспечить ее исправление. Поэтому прежде чем начать обмен данными, необходимо установить логическую связь или соединение между компьютерами. Это позволит обеспечить надежную передачу данных, а также гарантировать, что данные будут доставлены адресату и не будут потеряны при приеме или передаче. Такие проблемы или задачи решают протоколы логического уровня, чаще всего 22
их называют - протоколы обмена данными (например, IPX, SPX, TCP). Протоколы обмена данными определяют правила, по которым выполняется передача данных в сети. Они устанавливают порядок связи между станциями, порядок передачи данных, порядок обработки ошибок, возникающих при передаче, порядок окончания сеанса связи и т.п. Каждый протокол выполняет определенные функции. Например, протокол IPX обеспечивает передачу отдельных сообщений, посылок, при этом он не будет проверять, доступен ли в данный момент адресат. Протокол SPX, прежде чем передать данные, проверит готовность и доступность адресата, а при передаче данных будет контролировать последовательность обмена данными, поэтому он позволяет, например, организовать передачу файла. Когда в сети всего два пользователя, то не составляет большого труда договориться о порядке работы, о возможности копирования тех или иных данных. Но как только количество пользователей увеличивается, возникает потребность каким-то образом организовать их работу, определить возможность и права доступа к тем или иным данным, определить время работы и т.д. Эти задачи: определение прав доступа к данным или устройствам, система секретности, порядок взаимодействия между различными протоколами, т.е. контроль за общим взаимодействием устройств и пользователей в сети выполняет сетевая операционная система (например, NetWare, Windows NT Server, Windows 2000). Таким образом, для того чтобы организовать обмен данными между рабочими станциями (например, РС-1 и РС-2), используются следующие компоненты: − сеть передачи данных - обеспечивает обмен данными между станциями на физическом уровне, уровне сигналов; − протоколы обмена данными - обеспечивают логическое соединение между рабочими станциями, контролируют и управляют обменом данными между рабочими станциями по сети передачи данных; − сетевая операционная система - контролирует и управляет взаимодействием устройств и пользователей в сети. Для того чтобы различные станции могли взаимодействовать, интерфейсное оборудование, линия связи, протоколы обмена данными должны быть одного типа или стандарта. В настоящее время в области информационных систем наиболее широко используются стандарты, разработанные следующими организациями: − Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization – ISO);
23
− Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony CCITT)1; − Американский институт национальных стандартов (American National Standards Institute ANSI); − Институт инженеров электроники и радиоэлектроники США (Institute of Electronic and Electrical Engineers IEEE).
2.2. Топологии и технологии компьютерных сетей Для уверенного использования в своей профессиональной деятельности преимуществ, предоставляемых компьютерными сетями, необходимо понимать какие процессы происходят при функционировании сети. Вопрос этот достаточно сложный и необходимо рассматривать его с различных сторон. Введем определения: Сетевая топология – способ пространственного (физического) соединения компьютеров в сети. При подключении устройств к сети передачи данных используются пять топологий: Шина (Bus), Звезда (Star), Кольцо (Ring), Ячеистая (Mesh) и Сотовая или Концентрическая (Cellular). В литературе можно встретить еще упоминание о Гибридной или Смешанной топологии (Hybrid), но на самом деле такая топология является сочетанием топологии звезда и шина [5]. Шина. Устройства (рабочие станции) подключаются к общему кабелю с помощью тройников (T-connector ) (Рис. 6). Соединенные отрезки кабеля составляют сегмент (Segment). Ограничение на длину сегмента определяет максимальное расстояние между станциями сети. На концах сегмента устанавливаются Заглушки (Terminator).
Рабочие станции
1
Сегмент
В настоящее время этот комитет переименован в международный союз по телекоммуникациям (International Telecommunications Union (ITU))
Заглушки (терминаторы) 24
Рис. 6. Структура ЛВС с топологией "шина" При использовании топологии шина очень сложно локализовать, определить неисправность кабельной системы. Нарушения в одном отрезке кабеля (обрыв, короткое замыкание и т.п.) выводят из рабочего состояния весь сегмент кабеля. При возникновении неисправности в одном из отрезков кабеля можно установить заглушки в соответствующих местах, разделив сегмент на два сегмента, и станции смогут продолжить работу (естественно, в пределах своих сегментов). Подключение устройств по топологии шина используется, например, в сетях Ethernet (стандарты 10Base2, 10Base5). Звезда. Каждое устройство подключается непосредственно к концентратору или центральному устройству (Рис. 7). Передача данных осуществляется только через центральное устройство. Такая топология обладает более высокой надежностью, чем шина. При выходе из строя одного сегмента устройства, подключенные к другим, могут продолжать работу. Найти такой неисправный сегмент достаточно просто. Подключение устройств по топологии звезда, как правило, требует большего количества кабеля, чем по топологии шина или кольцо, а также наличия дополнительного центрального устройства. Топология звезда используется в сетях Ethernet (стандарт 10BaseT).
Концентратор (hub)
25
Рис. 7. Структура ЛВС с топологией "звезда" Кольцо. Кабельные сегменты последовательно соединяют все станции сети так, чтобы получилось кольцо (Рис. 8).
in
in
out
out
in
out
Рис.8. Структура ЛВС с кольцевой топологией В топологии кольцо данные могут передаваться только в одном направлении. Это следует учитывать при монтаже кабельных соединений. В такой топологии неисправность в одном сегменте вызовет нарушение работы всего кольца. Топология кольцо используется в сетях IBM Token Ring, FDDI. На практике часто (например, в технологии Token Ring) кольцо внешне выглядит как звезда (рис. 9), в связи с тем, что собственно кольцевое соединение реализовано в специальном устройстве многостанционного доступа (MAU).
MAU
26
Рис.9. Топология сети Token Ring Ячеистая топология. При создании глобальных (WAN) и региональных (MAN) сетей используется чаще всего ячеистая топология Mesh (Рис.10). Первоначально такая топология была создана для телефонных сетей. Каждый узел (node) в такой сети выполняет функции приема, маршрутизации и передачи данных. Такая топология очень надежна (при выходе из строя любого сегмента существует маршрут, по которому данные могут быть переданы заданному узлу) и обладает высокой устойчивостью к перегрузкам сети (всегда может быть найден маршрут, наименее загруженный передачей данных). Сотовая, концентрическая топология. Рассматривается как топология подключения устройств в беспроводных сетях (Wireless Network). Сотовая топология (Cellular) - метод разделения географической области на Зоны или Соты (Celt). В каждой зоне обеспечивается обмен информацией между станциями сети, находящимися внутри зоны (Рис. 11). В каждой зоне могут устанавливаться ретрансляторы, позволяющие обмениваться информацией станциям, находящимся в разных зонах. В этой топологии, как правило, предусматривается возможность перемещения станций между зонами, при этом не должен нарушаться обмен данными с такими станциями.
Рис.10. Сеть с ячеистой топологией
27
Сотовая топология позволяет использовать мобильные рабочие станции, легко менять конфигурацию сети. Размер зоны зависит от мощности ретранслятора и мощности приемопередатчиков, установленных на станциях сети.
ЗОНА 1
ЗОНА 2
ретранслятор
Рис. 11. Сотовая (концентрическая) топология сети В больших многосегментных локальных сетях часто используется смешанная топология, например на каждом этаже предприятия организуется локальная сеть на основе звезды, а концентраторы, находящиеся в центре звезды, соединяются между собой по принципу общей шины, осуществляющей межэтажное соединение. Особенность локальной вычислительной сети заключается в том, все компьютеры для связи используют одну общую среду передачи данных. Эта среда может быть реализована: − с помощью витой пары; − с помощью коаксиального кабеля; − с помощью волоконно-оптической линии; − с помощью радиоканала. Независимо от среды распространения, существуют проблемы, связанные с взаимодействием компьютеров в сети: − необходимость обеспечения единых электрических параметров сигналов в линии; − необходимость наличия единых протоколов связи, определяющих форматы передаваемых данных и способы их передачи и обработки;
28
− необходимость наличия механизма разрешения конфликтов с сети, возникающих при одновременном обращении нескольких компьютеров к каналу передачи данных. Решением этих проблем «занимается» сетевая технология. Сетевая технология – способ логического соединения компьютеров в сети, определяющий порядок доступа рабочих станций к каналу передачи данных, форматы данных и электрические параметры сигналов в линии связи. Для того чтобы рабочие станции, состоящие из устройств, разработанных различными фирмами производителями, могли «понимать» друг друга, существуют международные стандарты на сетевые технологии. Все разработчики сетевых устройств (сетевых карт, повторителей, концентраторов) придерживаются этих стандартов. Именно поэтому можно установить в компьютеры различные сетевые карты (главное, чтобы они соответствовали одной технологии) и компьютеры без особых проблем могут быть связаны в сеть. Стандартизированные сетевые технологии для локальных сетей: − Ethernet; − Token Ring; − ArcNet; − FDDI; − CDDI; − ATM. Сетевые технологии и сетевые топологии тесно связаны между собой, так как каждая сетевая технология предназначена для конкретной сетевой топологии (технология Ethernet используется для топологий «общая шина», а технология Token Ring- для топологии «кольцо»). С точки зрения принципов функционирования сетевые технологии подразделяются (по типу доступа к каналу): − со случайными методами доступа например, метод CSMA/CD в сети Ethernet ( при случайном методе доступа рабочие станции “соперничают” друг с другом за право передать данные в канал связи, при этом “побеждает” одна станция выбираемая с помощью специального правила по случайному закону); − с детерминированными методами доступа, например, маркерный метод в сети Token Ring (при детерминированном методе доступа “борьбы” за обладание каналом
29
нет, право передачи получает станция, получившая на это разрешение в виде специального маркера – пакета, передаваемого от одной станции другой). Физически, сетевая технология реализована в сетевой карте (сетевом адаптере) и соответствующем ей драйвере. Однако для функционирования сети недостаточно проложить в здании (используя кабели, разъемы, концентраторы) сетевую топологию, реализовать сетевую технологию, купив и установив в рабочие станции сетевые карты. Дело в том, что операционная система, под управлением которой работает компьютер, должна «уметь» работать в сети. То есть, в ОС должны быть реализованы специальные сетевые функции, позволяющие: − управлять процессом связи между программами, работающими на рабочих станциях; − управлять общесетевыми ресурсами (принтерами, дисками, каталогами на дисках, модемами…); − управлять организацией доступа пользователей к сетевым ресурсам; − управлять процессом защиты информации. В зависимости от способа организации обработки данных и взаимодействия пользователей, реализованного в конкретной сетевой операционной системой, выделяют два типа информационных систем: −
иерархические системы;
−
системы клиент/сервер; Информационные системы, как правило, решают следующие задачи:
− хранение данных; − организация доступа пользователей или программ к данным; − обработка данных; − передача данных или результатов обработки данных пользователям или программам; − представление результатов обработки данных пользователям (построение графиков, таблиц). В иерархических системах все эти задачи выполняются аппаратными и программными средствами одного основного компьютера (mainframe). В архитектуре клиент/сервер часть этих задач решает сервер, а часть компьютер или программа, выступающая в качестве клиента.
30
Иерархическая система. Примером таких систем являются системы, построенные на основе компьютеров класса IBM 360/370, VAX и т.п. Все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, их представлением пользователям, выполняет центральный компьютер или
вуют с центральным компьютером с помощью терминала. Поэтому даже вводом/выводом информации на экран пользователя управляет центральный компьютер (Рис. 12). Достоинства иерархических систем: − отработанная
технология
обеспечения
отказоустойчивости, сохранности дан-
ных; − надежная система защиты информации и обеспечения секретности; − накоплен богатый опыт использования таких систем. Недостатки: − высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения, высокие эксплуатационные расходы; − быстродействие и надежность сети зависят от мэйнфрейма. Иерархические системы продолжают играть важную роль в системах сбора и обработки данных, особенно там, где предъявляются высокие требования к производительности, защищенности и сохранности данных. Примеры иерархических систем: − SNA, IBM Corp.; − DNA, DEC. Центральный компьютер (mainframe)
принтер
Терминалы пользователей Рис. 12. Иерархическая система 31
Системы клиент/сервер. В таких системах обработка данных разделена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент - это какая-либо задача, рабочая станция или просто пользователь. При обработке данных от клиента поступает запрос для выполнения сервером каких-либо сложных или специализированных процедур, например, считать файл, осуществить поиск записи и т.п. Сервер - это устройство, программа или компьютер, выполняющий обработку поступившего от клиента запроса. После выполнения задания результаты передаются клиенту. Как правило, сервер отвечает за хранение данных общего пользования, организацию доступа к этим данным и передачу данных клиенту. Клиент, получив данные, выполняет их обработку и представляет результаты обработки в удобном для пользователя виде. Следует отметить, что иногда обработка данных также выполняется сервером. В системах клиент/сервер нагрузка по обработке данных распределена между клиентом и сервером, поэтому требования к производительности компьютеров, используемых в качестве клиента и сервера, значительно ниже, чем в иерархических системах. По организации взаимодействия принято выделять два типа систем, использующих метод клиент/сервер: − равноправная сеть; − сеть с выделенным сервером. Равноправная сеть (Peer-to-Peer Network) - это сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций, нет единого устройства хранения данных (Рис. 13). В равноправной (одноранговой) сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как сервер, и как клиент. Владельцы компьютера самостоятельно предоставляют в совместное использование ресурсы собственного компьютера, то есть каждый пользователь может частично выполнить функции администратора сети. Одноранговые сети обычно используются при не слишком большом количестве компьютеров в сети не более 10-15 и в тех случаях, когда к сети не предъявляются высокие требования по производительности и уровню защиты. Одноранговые сети достаточно просты в управлении и настройке и не требуют от пользователя специальных знаний. В одноранговой сети каждый компьютер может выполнять функции сервера, но эти функции очень ограничены. Реально в одноранговой сети можно реализовать только сервер печати и файловый сервер.
32
В такой сети любой принтер и любой жесткий диск может быть доступен всем пользователям сети. Достоинства равноправной сети: − низкая стоимость (в качестве рабочих станций используются все компьютеры, подключенные к сети, и умеренные цены на программное обеспечение для работы такой сети); − высокая надежность (в том случае, когда выходит из строя одна рабочая станция, доступ прекращается лишь к некоторой части информации). Сети такого типа имеют следующие недостатки: − сильная зависимость эффективности работы сети от количества одновременно работающих станций (практика показывает, что нормальную работу в такой сети можно обеспечить при количестве рабочих станций не более 10); − трудности организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций и обеспечение секретности информации. − трудности обновления и изменения программного обеспечения рабочих станций. Сетевые операционные системы "LANtastic" (Artisoft, Inc.) и "NetWare Lite" (Novell, Inc.), “Windows 98" (Microsoft Corp.) позволяют создавать равноправные сети. Сеть с выделенным сервером. В отличие от равноправной сети в сетях с выделенным сервером (Dedicated-Server Network) один из компьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования, организации взаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг. Такой компьютер принято называть сервером сети (Рис.14) . Выделенный сервер работает под управлением специальной, пред назначенной для этой цели, операционной системы, оптимизированной для быстрой обработки запросов от пользователей и защиты данных.
Рабочие станции
33
Рис. 13. Равноправная (одноранговая) сеть Сервер сети (Server) - компьютер, подключенный к сети и выполняющий для абонентов сети определенные услуги, например хранение данных, печать заданий, удаленная обработка заданий. Такой компьютер функционирует под управлением сетевой операционной системы и все разделяемые устройства (жесткие диски, принтеры, модемы и т.п.) подключаются непосредственно к нему. Взаимодействие рабочих станций в такой сети осуществляется, как правило, только через сервер. Поэтому логическую организацию такой сети можно представить топологией Звезда, где центральное устройство - сервер (Рис. 15). Достоинства системы с выделенным сервером: − выше скорость обработки данных (быстродействие определяется быстродействием центрального компьютера, и следует учитывать, что на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей); − обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности; − проще в управлении по сравнению с равноправными сетями. Недостатки: − требуется отдельный компьютер под сервер сети, поэтому обычно такая сеть дороже; − быстродействие и надежность сети зависят от компьютера, используемого в качестве сервера сети. Примеры сетевых операционных систем такого типа: − LAN Server, IBM Corp.; − VINES, Banyan System Inc.; − NetWare, Novell Inc; − Windows NT, Microsoft Corp.
Центральный компьютер (mainframe) принтер
34
Рис.14. Пример топологии сети с выделенным сервером
Достаточно часто можно встретить сети комбинированного типа. Такие сети совмещают достоинства одноранговых сетей и сетей на основе сервера. При этом на рабочих станциях функционируют операционные системы для одноранговых сетей, а сервер работает под управлением ОС для серверных сетей.
Центральный компьютер (mainframe) принтер
Рабочие станции пользователей Рис.15. Логическая структура сети с выделенным сервером
2.3. Назначение и общая характеристика функциональных групп устройств сети 35
В информационных системах на базе сетевых технологий приходится решать различные задачи. Это хранение и обработка данных, подключение пользователей, находящихся в другом городе или даже стране, удаленная обработка заданий, наконец, просто обмен данными между различными системами или сетями. Такие задачи решаются или специализированными устройствами, или программами, устанавливаемыми на компьютерах. Рассмотрим некоторые функциональные группы устройств, наиболее часто встречающиеся в информационных системах: -
рабочие станции;
-
серверы сети;
-
устройства расширения сети;
-
устройства межсетевого взаимодействия. Узел (Node) - любое устройство, подключенное к сети. Это и рабочая станция, и
сервер, и повторитель, одним словом все то, что непосредственно подключено к передающей среде сети. Рабочая Станция (Workstation) - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои файлы и использует свою операционную систему (DOS, Windows). Пользователю на рабочей станции доступны ресурсы сети. Удаленная Рабочая Станция (Remote Workstation) - рабочая станция, подключенная к локальной сети через медленную линию связи, отличную от используемой в локальной сети (например, телефонную линию). Сервер Сети (Server) - компьютер, подключенный к сети и выполняющий для пользователей сети определенные услуги. Например, хранение данных общего пользования, печать заданий, удаленную обработку заданий. По выполняемым функциям можно выделить следующие группы серверов: Файловый Сервер (File Server) - сервер, хранящий данные пользователей сети и обеспечивающий доступ пользователей к этим данным. Как правило, это компьютер с жесткими дисками большой емкости, со стримером и т.п. На таком компьютере обычно используется специальная операционная система, обеспечивающая одновременный доступ пользователей сети к данным, расположенным на файловом сервере. Файловый сервер выполняет следующие функции: − хранение данных; − архивирование данных; − согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;
36
− передача данных. Для многих задач использование в сети только файлового сервера бывает недостаточно. Типичный пример - обработка баз данных. Рассмотрим, как выполняется обработка баз данных, расположенных на файловом сервере. В таком случае программа СУБД (Система Управления Базами Данных, например MS Access) загружается и выполняется на рабочей станции. Когда в процессе работы возникает необходимость обратиться к базе данных, допустим, найти записи с определенными параметрами, СУБД будет работать с базой данных так, как если бы она находилась на локальном диске, непосредственно подключенном к рабочей станции. Файловый сервер по запросу СУБД считает блок данных и передаст его на рабочую станцию. Полученный блок будет записан в оперативную память рабочей станции, СУБД выполнит поиск записи в этом блоке, а затем сформирует запрос на считывание следующего блока данных и т.д. Конечно, индексные файлы сокращают количество обращений к базе данных, но в общем случае при поиске записей весь файл базы данных будет передан по локальной сети на рабочую станцию. Если для локальной рабочей станции такой порядок работы еще терпим (скорость передачи данных в локальной сети 10-16 Мбит/с), то для удаленной рабочей станции, где скорость передачи данных около 2400 бит/с, такая организация работы не подходит. Решение этой проблемы - удаленная обработка заданий с помощью сервера баз данных или сервера доступа. Сервер Прикладных Программ (Application Server) - сервер, используемый для решения прикладных программ пользователей. Сервер Баз Данных (SQL-Server) - сервер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных. Сервер баз данных выполняет следующие функции: − хранение, поиск и обновление записей баз данных; − обеспечение секретности данных; − согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями; − взаимодействие с другими серверами баз данных, расположенными в другом месте. При использовании сервера баз данных пользователь на своей рабочей станции формирует запрос к серверу на выполнение какой-либо функции, например, поиск записи с определенными параметрами. Далее этот запрос направляется на сервер баз данных. На сервере выполняется поиск нужной записи и передача только этой записи на рабочую станцию. Далее пользователь редактирует или просматривает эту запись. В
37
соответствии с изменениями, внесенными пользователем в эту запись, сервер баз данных производит изменения во всех файлах, связанных с этой записью. В этом случае по сети передается только запрос от рабочей станции и результат выполнения запроса. Объем передаваемой информации невелик, поэтому становится возможным использование удаленных рабочих станций. При использовании сервера баз данных снижаются требования к производительности рабочей станции, так как основная обработка данных выполняется на сервере. Коммуникационный Сервер (Communications Server) - сервер, который предоставляет пользователям локальной сети прозрачный доступ к последовательным портам ввода/вывода коммуникационного сервера. С помощью коммуникационного сервера можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. Пользователи, подключившись к коммуникационному серверу, могут работать с таким модемом так же, как если бы он был подключен непосредственно к рабочей станции. При этом можно использовать привычные телекоммуникационные программы: "Carbon Copy" (Microcom), "PC/AnyWhere" (Symantec) и т.п. Некоторые коммуникационные серверы позволяют устанавливать соединение по инициативе удаленной рабочей станции, таким образом пользователь на удаленной рабочей станции получает доступ к ресурсам локальной сети. Сервер Доступа (Access Server) - сервер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий. Это может быть стойка, в которую устанавливаются системные платы с модемами и сетевыми платами по количеству пользователей, работающих в сети на удаленных рабочих станциях, либо компьютер, к которому подключены модемы для связи с удаленными рабочими станциями и на котором выполняется многопользовательская операционная система. Обработка данных выполняется на сервере доступа. От пользователя на удаленной рабочей станции принимаются команды управления с клавиатуры, а возвращаются ему результаты выполнения заданий. Это можно сравнить с тем, что терминал и клавиатура подключены к системному блоку через телефонную линию и модемы. Сервер Печати (Print Server) - сервер, к которому подключены устройства печати, доступные пользователям сети. В настоящее время может быть реализован с помощью программного обеспечения, устанавливаемого на файловом сервере или рабочей станции, или с помощью сетевого принтера, непосредственно подключенного к локальной сети. Сервер печати выполняет следующие функции: -
позволяет пользователям сети совместно использовать устройства печати;
38
-
обрабатывает одновременные запросы на печать, формируя для этого очере-
ди заданий на печать. Факс-Сервер (Fax Server) - сервер, выполняющий рассылку и прием факсимильных сообщений для пользователей локальной сети. Сервер Резервного Копирования Данных (BackUp Server) - сервер, решающий задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. В качестве такого сервера могут использоваться один из файловых серверов сети, рабочая станция либо специализированный модуль, подключаемый непосредственно к локальной сети. Протяженность сети, расстояние между станциями, в первую очередь определяется
физическими
характеристиками
передающей
среды (коаксиального кабеля,
витой пары и т.п.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния.
Сегмент1
Сегмент2
Repeater Передаваемые данные
Ретранслированные данные
Рис.16. Использование повторителя для увеличения протяженности сети Установив специальный усилитель или повторитель сигналов, можно увеличить расстояние между узлами сети. Такие устройства называются устройствами расширения сети. Повторитель (Repeater) - устройство, позволяющее расширить сеть подключением дополнительных сегментов кабеля. Повторитель, приняв пакет из одного сегмента, передает его во все остальные (рис.16). При этом происходит как бы "усиление" сигнала. Повторитель выполняет свои функции на физическом уровне, поэтому он зависит от типа локальной сети (ARCNET, Ethernet) и полностью прозрачен для протоко39
лов, использующихся в соединяемых сегментах. Устройства, выполняющие функции повторителя, часто называют хабами (Hub) или концентраторами (Concentrator). Мост (Bridge) - устройство, позволяющее объединить несколько сегментов, так что передача данных между станциями внутри одного сегмента не будет влиять на передачу данных в других сегментах. Это обеспечивается фильтрацией передаваемых данных. Во время работы для каждого сегмента мост составляет список адресов станций, расположенных в сегменте (по полю адреса источника). Получив пакет, мост проверяет (по полю адреса приемника) список адресов станций для сегмента, откуда принят пакет. Если адресат находится в том же сегменте, откуда принят пакет, то пакет не ретранслируется в другие сегменты. Если в списке такого адреса нет, то пакет передается в другие сегменты (Рис. 17).
12
24
17
Сегмент А
Bridge 11
15
18 Список адресов
Сегмент В
А
В
24 17
11 15 18
+12
Рис. 17. Пример использования моста для объединения сегментов сети На Рис.17 показан пример использования моста для объединения двух сегментов Ethernet. В одном сегменте станции 12, 24, 17, а в другом - 11, 15 и 18. Допустим, станция 12 передает данные станции 24 (12->24). Мост, приняв пакет, проверит поле адреса приемника (24). По списку эта станция расположена в сегменте "А", откуда был принят 40
пакет, поэтому мост не передаст этот пакет в сегмент "В". Если мост определит, что адреса 12 в списке адресов сегмента "А" нет, то он добавит этот адрес в список (+12). При получении мостом пакета от станции 17 (передача 17->15), мост определит, что в поле адреса приемника (15), адрес станции, которой нет в сегменте "А". Поэтому этот пакет будет передан в сегмент "В". Мультиплексор (Multiplexor или MUX) - устройство, позволяющее объединить сигналы, приходящие одновременно от различных станций или сегментов в один поток и передать его через общую передающую среду (как правило, с большей пропускной способностью), другим станциям, сегментам или мультиплексорам, а так же для обратного преобразования сигнала. Мультиплексоры позволяют более эффективно использовать пропускную способность линий связи. В случае, когда необходимо объединить несколько сетей, используются устройства межсетевого взаимодействия. К ним относятся маршрутизаторы и шлюзы. Маршрутизатор (Router) - устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну сетевую операционную систему или протокол обмена данными. Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом уровне, поэтому он зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от типа локальной сети. Шлюз (Gateway) - устройство, позволяющее организовать обмен данными между сетевыми объектами, использующими различные протоколы обмена данными. В настоящее время повторители, мосты, маршрутизаторы и даже шлюзы часто выпускаются в виде отдельных плат, модулей или блоков. Модули можно установить в шасси или каркас, имеющий блок питания и собственную шину данных. Установив модуль повторителя в такой каркас, получаем повторитель. Если потребуется маршрутизатор, надо приобрести и установить такой модуль в шасси. Такие устройства называют Модульными Концентраторами (Modules Concentrator). Другой подход - выпуск сетевых устройств в виде отдельных блоков. Каждый из блоков выполняет определенные функции (повторителя, маршрутизатора и т.п.), имеет свой источник питания. Они могут иметь специальный разъем, подключенный к шине данных устройства и позволяющий объединить несколько таких блоков в единое устройство. Такие блочные устройства принято называть Стековые или Наращиваемые хабы (Stackable Hub). Модульная, блочная структура позволяет легко изменять и расширять локальную сеть, для этого нужно просто добавить соответствующий модуль или блок. Однако какого-то единого стандарта на такое оборудование пока нет, поэтому у каждого производителя оборудования своя шина данных, свои модули, свои каркасы. Модули, блоки и шасси от разных компаний, как правило, несовместимы. 41
3. Принципы функционирования глобальной компьютерной сети Internet 6.1. История развития и службы Internet В дословном переводе на русский язык Internet – это межсеть, то есть в узком смысле слова – это объединение сетей. Однако в последние годы у данного термина появился более широкий смысл. Всемирную компьютерную сеть Internet можно рассматривать в физическом смысле слова как несколько миллионов компьютеров, связанных друг с другом всевозможными линиями связи. Однако такой, «физический» взгляд на Internet слишком узок. Сегодня имеет смысл рассматривать Internet как некое информационное пространство [6, 7]. Началом создания Internet можно считать 1969 год, когда министерство обороны США инициировало эксперимент по определению надежности компьютерных сетей. Так возникла компьютерная сеть ARPANET, насчитывающая первоначально всего четыре компьютера (три в штате Калифорния и один в штате Юта). Преимущества, которые обеспечивала ARPANET были очень быстро восприняты и в первую очередь образовательными учреждениями. Количество желающих подключиться к сети стало быстро возрастать и в связи с этим, желая упростить управление системой, министерство обороны США «разбило» ARPANET на две части, выделив в отдельную структуру сеть MILNET. Связь сетей осуществлялась через протокол IP. В литературе рождением Интернета принято считать 1983 год. В этом году произошли революционные изменения в программном обеспечении компьютерной связи, а именно стандартизация протокола связи ТСР/IР, лежащего в основе функционирования Internet. С технической точки зрения ТСР/IР — это не один сетевой протокол, а два протокола, лежащих на разных уровнях (так называемый стек протоколов). Протокол ТСР — протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IР — адресный. Он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача. Протокол ТСР (Transmition control protocol). Согласно протоколу ТСР, отправляемые данные «разбиваются» на небольшие пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя. Протокол IР (Internet Protocol). Его суть состоит в том, что у каждого участника сети должен быть свой уникальный адрес (IР-адрес). Без этого нельзя говорить о точной доставке TCP-пакетов в нужное рабочее место. Этот адрес выражается очень просто — четырьмя байтами, например: 195.100.146.11. Структура IP-адреса организована так, что каждый компьютер, через который проходит какой-либо TCP-пакет, может по этим четырем числам определить, кому из ближайших «соседей» надо переслать пакет, чтобы он оказался «ближе» к получателю. В результате конечного числа перебросок TCP-пакет достигает адресата. При этом оценивается не географическая «близость». В расчет принимаются условия связи и пропускная способность линии. Два компьютера, находящиеся на разных континентах, но связанные высокоскоростной
42
линией космической связи, считаются более «близкими» друг к другу, чем два компьютера из соседних поселков, связанные простым телефонным проводом. Решением вопросов, что считать «ближе», а что «дальше», занимаются специальные аппаратно-программные комплексы — маршрутизаторы. Роль маршрутизатора в сети может выполнять как специализированный компьютер, так и специальная программа, работающая на узловом сервере сети. Поскольку одним байтом можно закодировать256 различных комбинаций, то теоретически с помощью четырех байтов можно выразить более четырех миллиардов уникальных IРадресов.. На практике же из-за особенностей адресации к некоторым типам локальных сетей количество возможных адресов составляет порядка двух миллиардов [5], но и это по современным меркам достаточно большая величина.
В течение короткого периода времени количество подключений к сети резко возросло и ARPANET стала не справляться с циркулирующим в ней потоком данных, в первую очередь по причине недостаточной производительности ЭВМ, расположенных в узлах сети. Учитывая это обстоятелство, NSF (национальный научный фонд США) создает несколько вычислительных центров с мощным ЭВМ и предпринимает попытку связать их с помощью ARPANET, однако руководство сети ARPANET по неизвестным причинам отклонило этот проект. В результате под эгидой NSF была создана сеть NSFNET, которая к 1990 году практически вытеснила сеть ARPANET. К NSFNET очень быстро стали подключаться коммерческие поставщики услуг (крупные компании), предоставляющие платное подключение к сети NSFNET (рис 18). AlterNet IBM NSFNET
Sprint
Рис.18. Объединение коммерческих сетей в единую сеть Постепенно стали возникать связи между поставщиками услуг (пунктирные линии на рис. 18). По мере роста коммерческих сетей, необходимость в NSFNET стала исчезать. Фактически Internet стала "приватизированной". На сегодняшний день Internet никто не владеет в полном объеме. Отдельным компаниям принадлежат крупные коммерческие сети. К ним за плату, подключаются
43
более мелкие сети и поставщики услуг, предоставляющие в свою очередь, платное подключение еще более мелким провайдерам или конечным пользователям. Таким образом, большая часть Internet управляется частным образом и даже правительство США сегодня оплачивает таким компаниям услуги по подключению к Internet. Несмотря на отсутствие единого центра управления Internet, существуют организации, занимающиеся вопросами, связанными с правилами функционирования всемирной компьютерной сети: − сообщество Internet - международная организация для глобальной кооперации и координации в Internet; − инженерная проблемная группа Internet (IETF) - регулирует различные инженерные стандарты (например, протокол TCP/IP); − исследовательская проблемная группа Internet (IRTF) - определяет направление использования передовых технологий в Internet. − центр сетевой информации (InterNIC) - предоставляет информацию о сети и управляет службой регистрации доменов. Так как Internet функционирует на территории большинства государств с различными законодательствами, вышеперечисленными организациями были выработаны “Этические правила работы в сети Internet” (документ RFC/087 "Ethics and the Internet": -
нельзя пытаться получить несанкционированный доступ (НСД) к ресурсам
Internet ("взлом" компьютерных систем); -
нельзя разрушать трафик Internet (распространение компьютерных вирусов,
посылающих тысячи фальшивых почтовых сообщений); -
нельзя растрачивать ресурсы сети впустую (без веской причины загружать
большие файлы); -
нельзя удалять файлы других людей;
-
нельзя вторгаться в частную жизнь (распространять по сети частную инфор-
мацию о других людях). Internet сама по себе не может предоставить пользователям какую-либо информацию. Она лишь служит "проводником" данных, которые передаются по сети в различных форматах. Другими словами, когда говорят о работе в Internet или об использовании Internet , то на самом деле речь идет не об Internet в целом, а только об одной или
44
нескольких из ee многочисленных служб (услуг). В зависимости от конкретных целей и задач клиенты всемирной сети используют те службы, которые им необходимы: 1. Электронная почта (E-mail) – одна из первых и наиболее широко распространенных служб, позволяющая отправлять и получать почтовые сообщения. 2. WWW – относительно новая служба Internet, позволяющая отыскивать информацию на любую тему, отмечая заинтересовавшие слова, фразы, графические объекты (основана на использовании гиперссылок). 3. Конференции (UseNet) - служба, включающая тысячи групп пользователей, обменивающихся новостями по типу электронных "досок объявления". 4. Передача разговора по Internet (IRC - Internet relay chat) - обмен сообщениями (не файлами) между пользователями ("ЧАТа"). 5. Передача файлов (FTP) – служба, обеспечивающая передачу файлов с FTPсервера на ПК пользователя. 6. Другие службы: -
Разные службы имеют разные протоколы. Они называются прикладными протоколами. Их соблюдение обеспечивается и поддерживается работой специальных программ. Таким образом, чтобы воспользоваться какой-то из служб Internet, необходимо установить на компьютере программу, способную работать по протоколу данной службы. Такие программы называют клиентскими или просто клиентами. Так, например, для передачи файлов в Internet используется специальный прикладной протокол FTP (File Transfer Protocol). Соответственно, чтобы получить из Internet файл, необходимо: − иметь на компьютере программу, являющуюся клиентом FTP (FTP-клиент); − установить связь с сервером, предоставляющим услуги FTP (FTP-сервером). Другой пример: чтобы воспользоваться электронной почтой, необходимо соблюсти протоколы отправки и получения сообщений. Для этого надо иметь программу (почтовый клиент) и установить связь с почтовым сервером. Так же обстоит дело и с другими службами. На ранней стадии развития Internet для реализации каждой отдельной службы необходимо было устанавливать на ПК соответствующее программное обеспечение.
45
Сегодня большинство программ для работы с Internet (например, MS Internet Explorer) имеет встроенные средства для поддержки одновременно нескольких служб. Терминальный режим. Исторически одной из ранних является служба удаленного управления компьютером Те1пеt. Подключившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой. Такое управление еще называют консольным или терминальным. В прошлом эту службу широко использовали для проведения сложных математических расчетов на удаленных вычислительных центрах. Так, например, если для очень сложных вычислений на персональном компьютере требовались недели непрерывной работы, а на удаленной супер-ЭВМ всего несколько минут, то персональный компьютер применяли для удаленного ввода данных в ЭВМ и для приема полученных результатов. В наши дни в связи с быстрым увеличением мощности персональных компьютеров необходимость в подобной услуге сократилась, но, тем не менее, службы Telnet в Internet продолжают существовать. Часто протоколы telnet применяют для дистанционного управления техническими объектами, например телескопами, видеокамерами, промышленными роботами. Обычно каждый сервер, предоставляющий Telnet-услуги, предлагает свое клиентское приложение. Его надо получить по сети (например, по протоколу FTP), установить на своем компьютере, подключиться к серверу и работать с удаленным оборудованием. Простейший клиент Теlnet; входит в состав операционной системы Windows 98 (файл telnet.exe). Электронная почта (E-mail). Эта служба также является одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Internet занимаются специальные почтовые серверы. Необходимо отметить, что когда речь идет о каком-либо сервере, не имеется в виду, что это специальный выделенный компьютер. Под сервером, как и в локальных компьютерных сетях, может пониматься специальное программное обеспечение. Таким образом, один узловой компьютер в Internet может выполнять функции нескольких различных серверов и обеспечивать работу различных служб, оставаясь при этом универсальным компьютером, на котором можно выполнять и другие задачи, характерные для средств вычислительной техники. Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата.
46
Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах: SMTP и POP3. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму — прием поступивших сообщений. Существует большое разнообразие клиентских почтовых программ. К ним относится, например, программа Microsoft Outlook Express, входящая в состав операционной системы Windows 98 как стандартная. Более мощная программа, интегрирующая в себе кроме поддержки электронной почты и другие средства офисного делопроизводства, Microsoft Outlook 2000, входит в состав известного пакета Microsoft Office 2000. Списки рассылки (Mail List). Обычная электронная почта предполагает наличие двух партнеров по переписке. Если же партнеров нет, то достаточно большой поток почтовой информации в свой адрес можно обеспечить, подписавшись на списки рассылки. Это специальные тематические серверы, собирающие информацию по определенным темам и переправляющие ее подписчикам в виде сообщений электронной почты. Темами списков рассылки может быть что угодно, например вопросы, связанные с изучением иностранных языков, научно-технические обзоры, презентация новых программных и аппаратных средств вычислительной техники. Большинство телекомпаний создают списки рассылки на своих узлах, через которые рассылают клиентам аннотированные обзоры телепрограмм. Списки рассылки позволяют эффективно решать вопросы регулярной доставки данных. Служба телеконференций (Usenet). Служба телеконференций похожа на циркулярную рассылку электронной почты, в ходе которой одно сообщение отправляется не одному корреспонденту, а большой группе (такие группы называются телеконференциями или группами новостей). Обычное сообщение электронной почты пересылается по узкой цепочке серверов от отправителя к получателю. При этом не предполагается его хранение на промежуточных серверах. Сообщения, направленные на сервер группы новостей, отправляются с него на все серверы, с которыми он связан, если на них данного сообщения еще нет. Далее процесс повторяется. Характер распространения каждого отдельного сообщения напоминает цепную реакцию. На каждом из серверов поступившее сообщение хранится ограниченное время (обычно неделю), и все желающие могут в течение этого времени с ним ознакомиться. Распространяясь во все стороны, менее чем за сутки сообщения охватывают весь земной шар. Далее распространение затухает, поскольку на сервер, который уже имеет данное сообщение, повторная передача производиться не может. 47
Ежедневно в мире создается порядка миллиона сообщений для групп новостей. Выбрать в этом массиве действительно полезную информацию практически невозможно. Поэтому вся система телеконференций разбита на тематические группы. Сегодня в мире насчитывают порядка 50 000 тематических групп новостей. Они охватывают большинство тем, интересующих различные слои населения. Основной прием использования групп новостей состоит в том, чтобы задать вопрос, обращаясь ко всему миру, и получить ответ или совет от тех, кто с этим вопросом уже разобрался. При этом важно следить за тем, чтобы содержание вопроса соответствовало теме данной телеконференции. Многие квалифицированные специалисты во всем мире (конструкторы, инженеры, ученые, врачи, педагоги, юристы, писатели, журналисты, программисты и прочие) регулярно просматривают сообщения телеконференций, проходящие в группах, касающихся их сферы деятельности. Такой просмотр называется мониторингом информации. Регулярный мониторинг позволяет специалистам точно знать, что нового происходит в мире по их специальности, какие проблемы беспокоят большие массы людей и на что надо обратить особое внимание в своей работе. В современных промышленных и проектно-конструкторских организациях считается хорошим тоном, если специалисты высшего эшелона периодически (один-два раза в месяц) отвечают через систему телеконференций на типовые вопросыпользователей своей продукции. Так, например, в телеконференциях, посвященных легковым автомобилям, нередко можно найти сообщения от главных конструкторов крупнейших промышленных концернов. При отправке сообщений в телеконференции принято указывать свой адрес электронной почты для обратной связи. В тех случаях, когда есть угроза переполнения электронного «почтового ящика» корреспонденцией, не относящейся непосредственно к производственной деятельности, вместо основного адреса, используемого для деловой переписки, указывают дополнительный адрес. Как правило, такой адрес арендуют на сервере одной из бесплатных анонимных почтовых служб, например www.mail.ru. Огромный объем сообщений в группах новостей значительно затрудняет их целенаправленный мониторинг, поэтому в некоторых группах производится предварительный «отсев» бесполезной информации (в частности, рекламной), не относящейся к теме конференции. Такие конференции называют модерируемыми. В качестве модератора может выступать не только человек, но и программа, фильтрующая сообщения по определенным ключевым словам. В последнем случае говорят об автоматической модерации.
48
Для работы со службой телеконференций существуют специальные клиентские программы. Так, например, приложение Microsoft Outlook Express, указанное выше как почтовый клиент, позволяет работать также и со службой телеконференций. Для начала работы надо настроить программу на взаимодействие с сервером групп новостей, оформить «подписку» на определенные группы и периодически, как и электронную почту, получать все сообщения, проходящие по теме этой группы. В данном случае слово «подписка» не предполагает со стороны клиента никаких обязательств или платежей — это просто указание серверу о том, что сообщения по указанным темам надо доставлять, а по прочим — нет. Отменить подписку или изменить ее состав можно в любой удобный момент. Служба World Wide Web (WWW или W3). Безусловно, это самая популярная из служб Internet. Ее часто отождествляют с Internet, хотя на самом деле это лишь одна из многочисленных служб. WWW — это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Отдельные документы, составляющие пространство Web, называют Web-страницами. Группы тематически объединенных Web-страниц называют Web-узлами (в обиходе используется термин – Web-сайт или просто сайт). Один физический Web-сервер может содержать достаточно много Web-узлов, каждому из которых, как правило, отводится отдельный каталог на жестком диске сервера. От обычных текстовых документов Web-страницы отличаются тем, что они оформлены без привязки к конкретному носителю. Например, оформление документа, напечатанного на бумаге, привязано к параметрам печатного листа, который имеет определенную ширину, высоту и размеры полей. Электронные Web-документы предназначены для просмотра на экране компьютера, причем заранее не известно на каком. Неизвестны ни размеры экрана, ни параметры цветового и графического разрешения, неизвестна даже операционная система, с которой работает компьютер клиента. Поэтому Web-документы не могут иметь «жесткого» форматирования. Оформление выполняется непосредственно во время их воспроизведения на компьютере клиента и происходит оно в соответствии с настройками программы, выполняющей просмотр. Программы для просмотра Web-страниц называют броузерами. В литературе таю можно встретить также термины браузер или обозреватель. Во во случаях речь идет о некотором средстве просмотра Web-документов. Броузер выполняет отображение документа на экране, руководствуясь инструкциями (командами), которые автор документа внедрил в его текст. Такие команды на49
зываются тегами. Правила записи тегов содержатся в спецификации особого языка разметки, близкого к языкам программирования Он называется языком разметки гипертекста — HTML (Hyper Text Markup Language). Таким образом, Web-документ представляет собой обычный текстовый документ, размеченный тегами HTML. Такие документы также называют HTML-документами или документами в формате HTML. При отображении HTML-документа на экране с помощью броузера теги не показываются, и виден только текст, составляющий документ. Однако оформление этого текста (выравнивание, цвет, размер и начертание шрифта и прочее) выполняется в соответствии с тем, какие теги вставлены в текст документа. Существуют специальные теги для внедрения графических и мультимедийных объектов (звук, музыка, видеоклипы). Встретив такой тег, обозреватель делает запрос к серверу на доставку файла, связанного с тегом, и воспроизводит его в соответствий с заданными атрибутами и параметрами тега — появляется иллюстрацию или становится слышен звук. В последние годы в Web-документах находят широкое применение так называемые активные компоненты. Это тоже объекты, но они содержат не только текстовые, графические и мультимедийные данные, но и программный код, то есть могут не просто отображаться на компьютере клиента, но и выполнять на нем работу по заложенной в них программе. Для того чтобы активные компоненты не могли выполнить на чужом компьютере разрушительные операции (что характерно для «компьютерных вирусов»), они исполняются только под контролем со стороны броузера. Броузер не должен допустить исполнения команд, несущих потенциальную угрозу. Однако возможности броузеров в области антивирусной защиты очень ограничены, и поэтому большинство пользователей используют на своих компьютерах специальное антивирусное программное обеспечение. Возможность внедрения в текст графических и других объектов, реализуемая с помощью тегов HTML, является одной из самых эффектных с точки зрения оформления Web-страниц, но не самой важной с точки зрения самой идеи WWW. Наиболее важной чертой Web-страниц, реализуемой с помощью тегов HTML, являются гипертекстовые ссылки. С любым фрагментом текста или, например, с рисунком с помощью тегов можно связать иной Web-документ, то есть установить гиперссылку. В этом случае при щелчке левой кнопкой мыши на тексте или рисунке, являющемся гиперссылкой, отправляется запрос на доставку нового документа. Этот документ, в свою очередь, тоже может иметь гиперссылки на другие документы (рис.19).
50
Таким образом, совокупность огромного числа гипертекстовых электронных документов, хранящихся на серверах WWW, образует своеобразное гиперпространство документов, между которыми возможно перемещение. Произвольное перемещение между документами в Web-пространстве называют Web-серфингом (выполняется с целью ознакомительного просмотра). Целенаправленное перемещение между Webдокументами называют Web-навигацией (выполняется с целью поиска нужной информации) [6].
Web-страница
Запрос на ресурс
Главная страница сайта WWW.rambler.ru
WWW.rambler.ru WWW.mail.ru
Рис.19. Связь Web-страниц с помощью гиперссылок Гипертекстовая связь между сотнями миллионов документов, хранящихся на физических серверах Internet, является основой существования логического пространства WWW. Однако такая связь не могла бы существовать, если бы каждый документ в этом пространстве не обладал своим уникальным адресом. Из курса информатики известно, что каждый файл любого локального компьютера обладает уникальным полным именем, в которое входит собственное имя файла (включая расширение имени) и путь доступа к файлу, начиная от имени устройства, на котором он хранится (например, C:\Мои документы\Отчеты\Отчет2000.doc). По аналогии можно расширить представление об уникальном имени файла и развить его до сети Internet. Адрес любого файла во всемирном масштабе определяется унифицированным указателем ресурса URL. Адрес URL состоит из трех частей. 1. Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу (обычно обозначается именем прикладного протокола, соответствующего данной службе. Так, 51
например, для службы WWW прикладным является протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста). После имени протокола ставится двоеточие (:) и два знака «/» (косая черта): http://... 2. Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс: http://www.abcde.com... 3. Указания полного пути доступа к файлу на данном компьютере. В качестве разделителя используется символ «/» (косая черта): http://www.abcde.com/Docum/Reports/balans.xls При записи URL-адреса важно точно соблюдать регистр символов. В отличие от правил работы в MS-DOS и Windows, в Internet строчные и прописные символы считаются разными. Именно в форме URL и связывают адрес ресурса с гипертекстовыми ссылками на Web-страницах. При щелчке на гиперссылке броузер посылает запрос для поиска и доставки ресурса, указанного в ссылке. Если по каким-то причинам он не найден, выдается сообщение о том, что ресурс недоступен (возможно, что сервер временно отключен или изменился адрес ресурса). Более подробно адресация в Internet рассматривается в п. 6.3. Служба передачи файлов (FTP). Прием и передача файлов составляют значительный процент от прочих Internet-услуг. Необходимость в передаче файлов возникает, например, при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов (например, книг), а также при передаче архивных файлов, в которых запакованы большие объемы информации. Служба FTP имеет свои серверы в мировой сети, на которых хранятся архивы данных. Со стороны клиента для работы с серверами FTP может быть установлено специальное программное обеспечение, хотя в большинстве случаев броузеры WWW обладают встроенными возможностями для работы и по протоколу FTP (например, MS Internet Explorer). Протокол FTP работает одновременно с двумя TCP-соединениями между сервером и клиентом. По одному соединению идет передача данных, а второе соединение используется как управляющее. Протокол FTP также предоставляет серверу средства для идентификации обратившегося клиента. Этим часто пользуются коммерческие серверы и серверы ограниченного доступа, поставляющие информацию только зарегистрированным клиентам, — они выдают запрос на ввод имени пользователя и связанного 52
с ним пароля. Однако существуют и десятки тысяч FTP-серверов с анонимным доступом для всех желающих. IRC. Служба IRC (Internet Relay Chat) предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. Иногда службу IRC называют чатконференциями или просто "чатом". В отличие от системы телеконференций, в которой общение между участниками обсуждения темы открыто всему миру, в системе IRC общение происходит только в пределах одного канала, в работе которого принимают участие обычно лишь несколько человек. Каждый пользователь может создать собственный канал и пригласить в него участников «беседы» или присоединиться к одному из открытых в данный момент каналов. Существует несколько популярных клиентских программ для работы с серверами и сетями, поддерживающими сервис IRC. Одна из наиболее популярных — программа mIRC.exe. ICQ. Эта служба предназначена для поиска сетевого IP-адреса человека, подключенного в данный момент к Интернету. Необходимость в подобной услуге связана с тем, что большинство пользователей не имеют постоянного IP-адреса. Название службы является акронимом выражения I seek you — я тебя ищу. Для пользования этой службой надо зарегистрироваться на ее центральном сервере (http://www.icq.com) и получить персональный идентификационный номер UIN (Universal Internet Number). Данный номер можно сообщить партнерам по контактам, и тогда служба ICQ, приобретает характер Интернет-пейджера. Зная номер UIN партнера, но, не зная его текущий IPадрес, можно через центральный сервер службы отправить ему сообщение с предложением установить соединение. Каждый компьютер, подключенный к Internet, должен иметь четырехзначный IP-адрес. Этот адрес может быть постоянным или динамически временным. Те компьютеры, которые включены в Internet на постоянной основе, имеют постоянные IPадреса. Большинство же пользователей подключаются к Internet лишь на время сеанса. Им выдается динамический IP-адрес, действующий только в течение данного сеанса. Этот адрес выдает тот сервер, через который происходит подключение. В разных сеансах динамический IP-адрес может быть различным, причем заранее неизвестно каким. При каждом подключении к Internet программа ICQ, установленная на компьютере, определяет текущий IP-адрес и сообщает его центральной службе, которая, в свою очередь, оповещает партнеров данного пользователя. Программа предоставляет возможность выбора режима связи («готов к контакту»; «прошу не беспокоить, но го-
53
тов принять срочное сообщение»; «закрыт для контакта» и т. п.). После установления контакта связь происходит в режиме, аналогичном сервису IRC.
3.2. Система адресации в Internet Для правильной передачи сообщений на основе протокола TCP/IP, необходим способ идентификации узлов (ПК, подключенных к сети), обеспечивающий уникальное имя каждого узла. Этот способ называется системой адресации. Каждый узел Internet имеет свой уникальный адрес, представляющий собой 32битное двоичное число. Для удобства записи каждый байт адреса записывают в виде соответствующего числа в привычной людям десятичной системе счисления (рис.20). Очевидно, что даже в виде десятичных чисел IP-адрес запомнить достаточно сложно. В связи с этим в Internet используется система именования узлов, ставящая в соответствии каждому IP-адресу понятное мнемоническое обозначение. Такая система поддерживается службой доменных имен (DNS – Domain Name Servise), которая позволяет пользователям работать с именами, а не труднозапоминаемыми адресами. При этом под доменом понимается поименованная группа узлов сети.
32 бита (4 байта) (IPадрес)
110011001100………………………………………………………000111 1-й байт
2-й байт
3-й байт
4-й байт
Десятичное число в интервале [0-255]
Десятичное число в интервале [0-255]
Десятичное число в интервале [0-255]
Десятичное число в интервале [0-255]
198.137.241.30 Рис. 20. Структура IP-адреса На самом деле эта служба выполняет связывание адресов и имен. Вместо того чтобы при подключении к Web-узлу CNN вводить адрес 207.25.71.9, можно указать имя www.cnn.com [7]. Служба DNS возьмет на себя заботы по преобразованию имени 54
www.cnn.com в соответствующий IP-адрес. Процесс связывания имени с IP-адресом называется разрешением имени. Современная система DNS функционирует как распределенная база данных с клиент-серверными отношениями между DNS-серверами и клиентами, запрашивающими разрешение имен. Полный доменный адрес узла в Internet состоит из серии простых имен, разделенных точками и представляет собой имя узла, назначенное администратором, и иерархию доменов, вложенных друг в друга (рис.21). В табл. 1 представлены домены верхнего уровня организационного и географического типа [7]. Пространство имен DNS – это иерархическая структура доменов, каждый из которых представляет ветвь дерева и включает поддомены более низкого уровня. На самом верхнем уровне находятся корневые серверы, обеспечивающие работу корневых доменов, к которым на данный момент относятся, например, .com, .org, .ru (рис. 22).
Доменное имя по виду домена верхнего уровня бывает двух типов
Организационного типа
Пример: catisuf.csufresno.edu
Имя узла
Имя домена, членом которого является узел (домен Калифорнийского университета во Фресно)
Географического типа
Пример: well.sf.ca.us
Домен образовательных учреждений
Имя узла
Домен СанФранциско
Домен штата Калифорния
Домен США
Рис. 21. Структура доменного имени
55
Таблица 1 Географические домены верхнего уровня
Организационные домены верхнего уровня
cа – Канада us – США ru – Россия se – Швеция aq – Антарктида …………………..
Существующие домены сom – коммерческая организация edu – образовательные учреждения gov – правительственные учреждения int – международные организации mil – военные организации net – информационный центр Internet org – некоммерческие организации Новые дополнительные домены shop – организации, занимающиеся электронной коммерцией web – организации, связанные с Internet arts - организации, работающие в сфере искусств info - организации, оказывающие информационные услуги rec – организации, работающие в сфере развлечений и туризма firm – предприятия и профессиональные организации nom – персональные доменные имена
Пространство имен
com
org
ru
mvd
прочие
aaanet
support
прочие
cards
Рис. 22. Фрагмент пространства имен DNS
56
3.3. Порядок подключения к Internet и основы функционирования службы WWW Для работы в Internet необходимо: − физически подключить компьютер к одному из узлов Internet; − получить IP-адрес на постоянной или временной основе; − установить и настроить программное обеспечение — программы-клиенты тех служб Интернета, услугами которых предполагается пользоваться. Организации, предоставляющие возможность подключения к своему узлу и выделяющие IP-адреса, называются поставщиками услуг Интернета (используется также термин провайдер). Они оказывают подобную услугу на договорной основе. Физическое подключение может быть выделенным или коммутируемым. Для выделенного соединения необходимо проложить новую или арендовать готовую физическую линию связи (кабельную, оптоволоконную, радиоканал, спутниковый канал и т. п.). Такое подключение используют организации и предприятия, нуждающиеся в передаче больших объемов данных. От типа линии связи зависит ее пропускная способность (измеряется в единицах бит в секунду). В настоящее время пропускная способность мощных линий связи (оптоволоконных и спутниковых) составляет сотни мегабит в секунду (Мбит/с). В противоположность выделенному соединению коммутируемое соединение — временное. Оно не требует специальной линии связи и может быть осуществлено, например, по телефонной линии. Коммутацию (подключение) выполняет автоматическая телефонная станция (АТС) по сигналам, выданным в момент набора телефонного номера. Для телефонных линий связи характерна низкая пропускная способность. В зависимости от того, какое оборудование использовано на станциях АТС по пути следования сигнала, различают аналоговые и цифровые телефонные линии. Основную часть телефонных линий в городах России составляют устаревшие аналоговые линии. Их предельная пропускная способность немногим более 30 Кбит/с (одна-две страницы текста в секунду). Пропускная способность цифровых телефонных линий составляет 60-120 Кбит/с, то есть в 2-4 раза выше. По аналоговым телефонным линиям связи можно передавать и видеоинформацию (что используется в видеоконференциях), но размер окна, в котором отображаются видеоданные, обычно невелик (порядка 150х150 точек) и частота смены кадров мала для получения качественного видеоряда (1-2 кадра в секунду). Для сравнения: в обычном телевидении частота кадров — 25 кадров в секунду. 57
Телефонные линии связи никогда не предназначались для передачи цифровых сигналов — их характеристики подходят только для передачи голоса, причем в достаточно узком диапазоне частот — 300-3400 Гц. Поэтому для передачи цифровой информации несущие сигналы звуковой частоты модулируют по амплитуде, фазе и частоте. Такое (и соответственно обратное) преобразование выполняет специальное устройство — модем (название образовано от слов модулятор и демодулятор). Установка модема. По способу подключения различают внешние и внутренние модемы. Внешние модемы подключают к разъему последовательного порта, выведенному на заднюю стенку системного блока. Внутренние модемы устанавливают в один из разъемов расширения материнской платы. Поток данных, проходящих через модем, очень мал по сравнению с потоками, проходящими через другие устройства компьютера. Поэтому до последнего времени модемы подключали к разъемам (слотам) устаревшей малопроизводительной шины ISA. Однако в настоящее время начат выпуск модемов, рассчитанных на подключение к шине PCI. Как и другие устройства компьютера, модем требует не только аппаратной, но и программной установки. В операционной системе Windows 98 ее можно выполнить стандартными средствами Пуск - Настройка - Панель управления - Установка оборудования, хотя для модемов есть и специальное средство: Пуск - Настройка - Панель управления - Модемы. Для модемов, подключаемых к шине PCI, проблем с установкой обычно не возникает, поскольку они соответствуют стандарту на самоустанавливающееся оборудование (plug-and-play). Модемы, подключаемые к шине ISA (как и другие устройства, подключаемые к этой шине), не всегда являются самоустанавливающимися, и операционная система может некорректно выполнять их автоматическую программную установку и настройку. Если при этом возникают аппаратные конфликты, они чаще всего приводят к неправильной работе самого модема или мыши. Для устранения конфликта изменяют назначение последовательного порта для мыши и/или модема и повторяют установку. Проверить правильность подключения модема можно командой Пуск - Настройка -Модемы - Диагностика - Дополнительно. Подключение к компьютеру поставщика услуг Internet. Для подключения к компьютеру провайдера надо правильно настроить программу Удаленный доступ к сети (Мой компьютер - Удаленный доступ к сети - Новое соединение). При настройке программы необходимы данные, которые должен сообщить поставщик услуг:
58
−
номер телефона, по которому производится соединение;
−
имя пользователя (login);
−
пароль (password);
−
IP-адрес сервера DNS (на всякий случай вводят два адреса — основной и допол-
нительный, используемый, если основной сервер DNS по каким-то причинам временно не работает). Этих данных достаточно для подключения к Internet, хотя при заключении договора с поставщиком услуг можно получить и дополнительную информацию, например номера телефонов службы технической поддержки. Вводить собственный IP-адрес для настройки программы не надо. Сервер провайдера выделит его автоматически во время проведения очередного сеанса работы. Сегодня Internet используется как источник разносторонней информации по различным областям знаний. Большинство документов, доступных на серверах Internet, имеют гипертекстовый формат. Службу, управляющую передачей таких документов, называют World Wide Web (Web, WWW). Этим же термином, или средой WWW называют обширную совокупность Web-документов, между которыми существуют гипертекстовые связи [6]. WEB-узел (сайт) – комплекс взамосвязанных WEB-страниц и ресурсов, который может рассматриваться как единый информационный блок. Как правило, все страницы и ресурсы сайта размещаются на одном WEB-сервере. WEB-страница – электронный документ специального формата, разработанный на языке HTML (HyperText Markup Language — язык разметки гипертекста), содержащий информацию, предназначенную для использования в Internet-услуге WWW. С точки зрения файловой системы ПК, WEB-страница представляет из себя файл с расширением html (htm). Обычно это комбинированный документ, который может содержать текст, графические иллюстрации, мультимедийные объекты. Интерактивные Webузлы получают информацию от пользователя через формы и генерируют запрошенную Web-страницу с помощью специальных программ (сценариев CGI), динамического HTML и других средств. Домашняя страница – WEB-страница, автоматически открывающаяся при подключении к WEB-узлу (сайту) без указания конкретного ресурса (имени файла). Броузер – программа, предназначенная для преобразования кодов HTML, из которых состоит WEB-страница в вид, доступный для просмотра и обработки пользователем.
59
Среда WWW не имеет централизованной структуры. Она пополняется теми, кто желает разместить в Internet свои материалы, и может рассматриваться как информационное пространство. Как правило, документы WWW хранятся на постоянно подключенных к сети компьютерах — Web-серверах. Обычно на Web-сервере размещают не отдельный документ, а группу взаимосвязанных документов. Такая группа представляет собой Web-узел (жаргонный термин — Web-сайт). Размещение подготовленных материалов на Web-узле называется Web-изданием или Web-публикацией. Web-каналы.
Обычный Web-узел выдaeт инфopмaцию
(зaпpoшeнный
дoкyмeнт) тoлькo в ответ на обращение клиента. Чтобы следить за обновлением опубликованных материалов, пользователь вынужден регулярно обращаться к данному узлу. Современная модель Web-узла позволяет автоматически в заданное время передать обновленную информацию на компьютер зарегистрированного клиента. Такие Webузлы, способные самостоятельно инициировать поставку информации, называют каналами. Концепция каналов поддерживается операционной системой Windows 98. В частности, на использовании этой концепции основано динамическое обновление Рабочего стола Active Desktop. Гиперссылки. Отличительной особенностью среды World Wide Web является наличие средств перехода от одного документа к другому, тематически с ним связанному, без явного указания адреса. Связь между документами осуществляется при помощи гипертекстовых ссылок (или просто гиперссылок). Гиперссылка — это выделенный фрагмент документа (текст или иллюстрация), с которым ассоциирован адрес другого Web-документа. При использовании гиперссылки (обычно для этого требуется навести на нее указатель мыши и один раз щелкнуть) происходит переход по гиперссылке — открытие Web-страницы, на которую указывает ссылка. Механизм гиперссылок позволяет организовать тематическое путешествие по World Wide Web без использования (и даже знания) адресов конкретных страниц. Адресация документов. Для записи адресов Web-страниц используется форма, называемая адресом URL. Адрес URL содержит указания на прикладной протокол передачи, адрес компьютера и путь поиска документа на этом компьютере (см. п. 3.2). Преобразование адреса URL в цифровую форму IP-адреса производит служба DNS. Средства просмотра Web. Документы WWW предназначены для отображения в электронной форме, причем автор документа не знает, каковы возможности компьютера, на котором документ будет отображаться. Поэтому язык HTML обеспечивает не столько форматирование документа, сколько описание его логической структуры.
60
Форматирование и отображение документа на конкретном компьютере производится специальной программой — броузером (от английского слова browser). Основные функции броузера: − установление связи с Web-сервером, на котором хранится документ, и загрузка всех компонентов комбинированного документа; − интерпретация тегов языка HTML, форматирование и отображение Webстраницы в соответствии с возможностями компьютера, на котором броузер работает; − предоставление средств для отображения мультимедийных и других объектов, входящих в состав Web-страниц, а также механизма расширения, позволяющего настраивать программу на работу с новыми типами объектов; − обеспечение автоматизации поиска Web-страниц и упрощение доступа к Webстраницам, посещавшимся ранее; − предоставление доступа к встроенным или автономным средствам для работы с другими службами Internet. Назначение особенности работы с Internet Exploper. Примером броузера, предназначенного для просмотра Web-документов, может служить MS Internet Explorer 5.0. Программа предоставляет единый метод доступа к локальным документам компьютера, ресурсам корпоративной сети intranet и к информации, доступной в глобальной сети Internet. Она обеспечивает работу с World Wide Web, предоставляет идентичные средства работы с локальными папками компьютера и файловыми архивами FTP, дает доступ к средствам связи через Internet. Соответствующие программы (Outlook Express и Microsoft NetMeeting) автономны, но рассматриваются как часть пакета Internet Explorer 5.0. Схема использования возможностей Internet через броузер Internet Explorer представлена на рис. 23 [6]. Для запуска броузера Internet Explorer можно использовать значок Internet Explorer на Рабочем столе, а также Главное меню (Пуск - Программы - Internet Explorer). Кроме того, программа запускается автоматически при попытке открыть документ в Internet (например, используя гиперссылку) или локальный документ в формате HTML. Для этой цели можно использовать ярлыки Web-страниц, папку Избранное (Пуск - Избранное или пункт меню Избранное в строке меню окна папки или программы Проводник).
Internet Explorer
Microsoft NetMeeting
Проводник
Файлы локального компьютера
Адресная книга Outlook Express
61
Рис. 23. Схема доступа к ресурсам Internet с помощью MS Internet Explorer
Если соединение с Internet отсутствует, то после запуска программы на экране появится диалоговое окно для управления установкой соединения. При невозможности установить соединение сохраняется возможность просмотра в автономном режиме ранее загруженных Web-документов. При наличии соединения после запуска программы на экране появится так называемая «домашняя», или основная, страница, выбранная при настройке программы. Открытие и просмотр Web-страниц. Просматриваемая Web-страница отображается в рабочей области окна. По умолчанию воспроизводится все ее содержимое, включая графические иллюстрации и встроенные мультимедийные объекты. Управление просмотром осуществляется при помощи строки меню, панелей инструментов, а также активных элементов, имеющихся в открытом документе, например гиперссылок. Если URL-адрес Web-страницы известен, его можно ввести в поле панели Адрес и щелкнуть на кнопке Переход. Страница с указанным адресом открывается вместо текущей. Наличие средства автозаполнения адресной строки упрощает повторный ввод адресов. Вводимый адрес автоматически сравнивается с адресами ранее просматривавшихся Web-страниц. Все подходящие адреса отображаются в раскрывающемся списке панели Адрес. Если нужный адрес есть в списке, его можно выбрать клавишами ВВЕРХ и ВНИЗ, после чего щелкнуть на кнопке Переход, При отсутствии нужного адреса ввод продолжают как обычно. Работа с гиперссылками. Навигация по Internet чаще выполняется не путем ввода адреса URL, а посредством использования гиперссылок. При отображении Webстраницы на экране гиперссылки выделяются цветом (обычно синим) и подчеркиванием. Обычно подчеркивание применяют только для выделения гиперссылок. Более надежным признаком является форма указателя мыши. При наведении на гипер62
ссылку он принимает форму кисти руки с вытянутым указательным пальцем, а сама гиперссылка при соответствующей настройке броузера изменяет цвет. Адрес URL, на который указывает ссылка, отображается в строке состояния. При щелчке на гиперссылке соответствующая Web-страница загружается вместо текущей. Если гиперссылка указывает на произвольный файл, его загрузка происходит по протоколу FTP. На Web-страницах могут также встречаться графические ссылки (то есть, гиперссылки, представленные рисунком) и изображения-карты, объединяющие несколько ссылок в рамках одного изображения. Для просмотра ссылок на открытой Webстранице удобно использовать клавишу TAB, При нажатии этой клавиши фокус ввода (пунктирная рамка) перемещается к следующей ссылке. Перейти по ссылке можно, нажав клавишу ENTER. При таком подходе последовательно перебираются текстовые и графические ссылки, а также отдельные области изображений-карт. Дополнительные возможности использования гиперссылок предоставляет их контекстное меню. Чтобы открыть новую страницу, не закрывая текущей, применяют команду Открыть в новом окне. В результате открывается новое окно броузера. Адрес URL, заданный ссылкой, можно поместить в буфер обмена при помощи команды Копировать ярлык. Его можно вставить в поле панели Адрес или в любой другой документ для последующего использования. Другие операции, относящиеся к текущей странице и ее элементам, также удобно осуществлять через контекстное меню. Так, например, рисунок, имеющийся на странице, можно: − сохранить как файл (Сохранить рисунок как); − использовать как фоновый рисунок (Сделать рисунком рабочего стола) или как активный элемент (Сохранить как элемент рабочего стола); Если рисунок выполняет функции графической ссылки, к нему можно применять как команды, относящие к изображению, так и команды, относящиеся к ссылке. Приемы управления броузером. Необходимость определенных действий в ходе просмотра документов World Wide Web часто диктуется самим ходом работы. В таких случаях удобно использовать кнопки панели инструментов Обычные кнопки. Для того чтобы вернуться к странице, которая просматривалась некоторое время назад, используют кнопку Назад. Чтобы возвратиться на несколько страниц назад, можно использовать присоединенную к ней кнопку раскрывающегося списка. Отменить действия, выполненные при помощи кнопки Назад, позволяет кнопка Вперед.
63
Если процесс загрузки страницы затянулся или необходимость в ней отпала, используют кнопку Остановить. Заново загрузить Web-страницу, если ее загрузка была прервана или содержание документа изменилось, позволяет кнопка Обновить. Чтобы немедленно загрузить «домашнюю» (основную) страницу, пользуются кнопкой Домой. Создать новое окно, сохранить открытый документ на своем компьютере, распечатать его, включить или выключить режим автономной работы, а также завершить работу с программой позволяют команды меню Файл. Копирование фрагментов документа в буфер обмена, поиск текста на Web-странице, осуществляются при помощи команд меню Правка. Включение и выключение отображения служебных элементов окна (панелей инструментов, дополнительных панелей, строки состояния), выбора шрифта и кодировки символов осуществляются через меню Вид. Ведение списка регулярно посещаемых страниц и быстрый доступ к ним осуществляются через меню Избранное. Переход к использованию программ для работы с другими службами Internet, а также настройка броузера осуществляются через меню Сервис. Работа с несколькими окнами. Нередко возникает необходимость открыть новый Web-документ, не закрывая текущий, например в тех случаях, когда текущий документ содержит список интересных ссылок. Чтобы открыть новое окно программы Internet Explorer, применяют команду Файл - Создать - Окно. Каждое окно отображает свой Web-документ и может использоваться самостоятельно. В частности, списки кнопок Назад и Вперед обновляются в каждом окне индивидуально. Закрывать окна программы Internet Explorer можно в любом порядке, а не только в том, в каком они открывались. Однако при закрытии последнего окна на компьютере может больше не остаться открытых программ, использующих Internet. В такой ситуации на экран выдается предупреждающее сообщение, позволяющее разорвать соединение, если оно действительно больше не нужно. Настройка свойств броузера. Для эффективной и комфортной работы в Internet необходима настройка броузера. Параметры оптимальной настройки зависят от многих факторов: − свойств видеосистемы компьютера; − производительности действующего соединения с Интернетом; − содержания текущего Web-документа; − личных предпочтений индивидуального пользователя. 64
Начать настройку программы Internet Explorer можно как из самой этой программы (Сервис - Свойства обозревателя), так и через общесистемное средство Windows — Панель управления (значок Свойства обозревателя). Открывшееся диалоговое окно отличается в этом случае только названием (Свойства обозревателя и Свойства Интернет). Оно содержит шесть вкладок, предназначенных для настройки разных групп параметров. Общие параметры работы броузера задаются на вкладке Общие. Здесь можно указать, какую страницу следует использовать в качестве основной, задать объем дискового пространства для хранения временных файлов Internet и удалить временные файлы, а также страницы, подготовленные для чтения в автономном режиме. Правила хранения временных файлов задаются с помощью кнопки Настройка. Чем реже программа проверяет соответствие версий давно загруженной страницы и реального документа, тем больше экономится времени на загрузке страниц, но увеличивается риск их устаревания. Кнопка Обновить на панели инструментов позволит получить самую последнюю версию документа независимо от настроек. Управление оформлением отображаемых Web-страниц также осуществляется элементами управления вкладки Общие. Используемые цвета настраиваются при помощи кнопки Цвета, а шрифты — при помощи кнопки Шрифты. Эти настройки подчинены тому, что задано в самом Web-документе. Если по какой-либо причине необходим полный контроль над оформлением отображаемых документов, используют кнопку Оформление. С ее помощью можно задать принудительное использование параметров форматирования, заданных в свойствах броузера. Это может относиться к используемым цветам (флажок Не учитывать цвета, указанные на веб-страницах), начертаниям шрифтов (Не учитывать шрифты, указанные на веб-страницах) и размерам шрифтов (Не учитывать размеры шрифтов, указанные на веб-страницах). Настройка свойств соединения с Internet осуществляется при помощи вкладки Подключение. Здесь доступны те же операции, что и при непосредственном использовании папки Удаленный доступ к сети. Кроме того, можно указать, какое именно соединение должно использоваться при работе броузера. С помощью переключателей можно задать режим отказа от автоматического подключения, стандартный режим подключения при отсутствии соединения или режим использования только одного соединения.
65
Выбор программ, используемых для работы в Internet, осуществляется с помощью вкладки Программы. Все виды программ, кроме календаря (для ведения списка дел, встреч, праздников и прочего), входят непосредственно в дистрибутивный пакет Internet Explorer 5.0. Средства защиты от потенциально опасного содержимого Web-документов предоставляет вкладка Безопасность. Она позволяет указать Web-узлы, взаимодействие с которыми следует считать опасным, и запретить прием с них информации, которая может оказаться разрушительной. Для ограничения доступа к узлам с неприемлемым содержанием, а также для управления использованием электронных сертификатов служат элементы управления вкладки Содержание. Прочие настройки сосредоточены на вкладке Дополнительно. Они позволяют: − соблюдать конфиденциальность работы с помощью средств шифрования, использования электронных сертификатов и своевременного удаления временных файлов; − контролировать использование средств языка Java; − управлять отображением мультимедийных объектов; − использовать дополнительные настройки оформления; − управлять режимом поиска Web-страниц, содержащих нужную информацию. Поиск информации в World Wide Web. В Internet пользователи обращаются за определенной информацией. Чтобы открыть нужную Web-страницу, надо иметь либо ее адрес, либо другую страницу со ссылкой на нее. Если нет ни того, ни другого, обращаются к поисковым системам. Поисковая система представляет собой специализированный Web-узел. Пользователь сообщает поисковой системе данные о содержании искомой Web-страницы, а поисковая система выдает список гиперссылок на страницы, на которых упоминаются соответствующие сведения. Поисковые системы классифицируют по методам поиска. Поисковые каталоги предназначены для поиска по темам. Пользователь «погружается» в иерархическую структуру разделов и подразделов, на нижнем уровне которой располагается относительно небольшое число ссылок, заслуживающих внимания. Поисковый каталог обеспечивает высокое качество поиска. Поисковый индекс обеспечивает поиск по заданным ключевым словам. В результате поиска формируется набор гиперссылок на Web-страницы, содержащие указанные термины. Поисковые индексы предоставляют грандиозную широту поиска.
66
Структурированием данных, входящих в базу поисковых каталогов, занимаются люди, а создание баз для поисковых индексов выполняется автоматическими средствами. Соответственно, в среднем, поисковые каталоги предоставляют доступ к меньшему числу Web-ресурсов, чем поисковые индексы, но они точнее указывают на основные ресурсы Internet. Таким образом, при проведении первичного поиска по конкретной теме целесообразно использовать поисковые каталоги. Для специалистов, хорошо знакомых с ресурсами Internet по своей специальности, более полезны поисковые индексы. Они позволяют разыскивать малоизвестные и узкоспециализированные ресурсы. Многие современные поисковые системы сочетают в себе оба вышеуказанных метода поиска и позволяют использовать наиболее подходящий. Для многих поисковая система превращается в отправную точку для работы в Internet, средство, через которое пользователь получает доступ к нужной ему информации. Это привело к появлению Web-порталов, специализированных страниц, обеспечивающих удобный интерфейс доступа к поисковым системам, а также к другим Web-узлам, представляющим всеобщий интерес. Web-портал можно рассматривать как «окно в World Wide Web». Тематические порталы могут предлагать возможность поиска с классификацией. Они содержат относительно неизменный тематический список Web-страниц в виде гиперссылок и учитывают число пользователей, которые воспользовались каждой из ссылок. Это число носит характер рейтинга, позволяющего оценить популярность соответствующей страницы. Программа Internet Explorer 5.0 имеет специальные средства организации поиска без явного обращения к поисковым системам. Проще всего дать задание на поиск непосредственно с панели Адрес. Для этого надо ввести туда ключевое слово go, find или ? и ключевую фразу или набор ключевых слов. Поиск будет произведен с помощью поисковой системы, заданной по умолчанию. Результаты поиска отображаются в виде списка ссылок. Другая возможность поиска состоит в обращении к мини-порталу, поддерживаемому компанией Microsoft. Он организует поиск с помощью существующих систем в соответствии с предпочтениями пользователя. Для такого поиска следует открыть в броузере дополнительную панель Поиск, щелкнув на кнопке Поиск на панели инструментов Обычные кнопки. Содержание панели Поиск загружается с Web-узла компании Microsoft. Ключевые слова или ключевая фраза вводятся в текстовое поле на этой панели.
67
Способ поиска определяет, какую именно информацию необходимо найти: Webстраницу, адрес определенного человека, начальную страницу Web-узла компании или организации, данные, которые уже разыскивались ранее, или географическую карту. Дополнительные возможности включают поиск информации в энциклопедиях, толковых словарях и поиск в архивах телеконференций. Поиск начинается по щелчку на кнопке на панели Поиск. Результаты представляются на этой же панели в виде упрощенной страницы результатов, полученных от реально использованной поисковой системы. Чтобы с результатами было удобнее работать, можно расширить панель Поиск, перетащив правую границу, или представить результаты поиска в окне с помощью команды контекстного меню Открыть в отдельном окне. Выбрать используемый способ поиска можно с помощью кнопки Настроить на панели Поиск. В открывшемся диалоговом окне каждая группа элементов управления соответствует определенному типу поиска и позволяет указать, какие поисковые системы должны использоваться. Прием файлов из Internet. Гиперссылки, имеющиеся на Web-страницах, могут указывать на документы разных типов. Если броузер не способен отображать файлы определенного типа (например, исполняемые файлы с расширением .ЕХЕ, архивы .ZIP и прочие), инициируется процесс загрузки данного файла на компьютер. Программа Internet Explorer 5.0 запускает мастер загрузки файла, на первом этапе работы которого требуется указать, следует ли открыть файл или сохранить его на диске. «Открытие» файла подразумевает загрузку его в каталог временных файлов и немедленный запуск (если это исполняемый файл) или открытие с помощью программы, которая предназначена для работы с файлами этого типа. Такой подход открывает путь на компьютер для небезопасной информации. Надежнее выбрать сохранение файла на диске. В этом случае требуется выбрать папку, в которой следует сохранить файл, и задать имя файла. Ход загрузки файла отображается в специальном окне. Шкала хода работы появляется только в том случае, когда мастер управления загрузкой может получить информацию о полной длине файла, а это возможно только когда файл загружается непосредственно с Web-узла. При загрузке файла с узла FTP такие данные не предоставляются. За ходом загрузки можно также следить по строке заголовка окна или, если окно свернуто или скрыто другими окнами, по надписи на кнопке Панели задач. Процесс
68
загрузки файла не препятствует параллельному просмотру Web-страниц или другим операциям в Internet. После окончания загрузки окно загрузки закрывается автоматически, если установлен флажок Закрыть диалоговое окно после завершения загрузки. В противном случае после окончания загрузки активизируются кнопки Открыть и Открыть папку, которые позволяют, соответственно, открыть только что загруженный файл или папку, которая его содержит. Загрузку файла можно прервать в любой момент при помощи кнопки Отмена. После прерывания загрузки пользователем или вследствие разрыва соединения, эту операцию необходимо начать заново. В операционной системе Windows 98 нет средств, способных возобновить загрузку файла, прерванную по какой-либо причине. Это возможно только при использовании специальных служебных программ (например, Reget, GetRight). Файлы, доступные для загрузки любым пользователям, чаще всего хранятся на FTP-узлах. Для доступа к FTP-узлу можно указать его адрес URL на панели Адрес. Броузер Internet Explorer 5.0 обеспечивает по умолчанию анонимное подключение к узлу FTP, при котором разрешены только просмотр каталогов и загрузка файлов. Если анонимный доступ не разрешен, на экране отображается диалоговое окно для ввода имени и пароля (разумеется, их следует знать). Окно FTP-узла выглядит на экране как обычное окно папки, но с использованием значка удаленной папки. Для загрузки файла надо щелкнуть на его значке правой кнопкой мыши и выбрать в контекстном меню команду Копировать в папку. Если для данного каталога FTP разрешены все файловые операции, то с ним можно работать точно так же, как с окном папки. Невозможен только прямой перенос файлов с одного узла на другой. Чтобы осуществить такую операцию, надо сначала перенести файл в локальную папку компьютера, а затем отправить ее оттуда на другой FTP-узел или в другой каталог того же FTP-узла. Отправка и получение сообщений. Для работы с электронной почтой и телеконференциями обычно используют единую программу, так как и в том и в другом случае речь идет об отправке и приеме сообщений. Часто оказывается удобным объединение средств работы с этими службами в рамках одной программы. Например, так сделано в программе Outlook Express, которая позволяет получать и отправлять сообщения электронной почты и телеконференций, используя аналогичные средства.
69
Возможность использования электронной почты сегодня перестала быть самостоятельной услугой и автоматически предоставляется тем, кто подключается Internet. Адрес электронной почты состоит из двух частей. Доменный адрес условно соответствует двум последним частям обозначения компьютера в адресе URL и фактически представляет собой адрес локальной сети, к которой принадлежит конкретный пользователь. Вторая часть адреса (которая в записи идет перед первой и отделяется от нее символом @) указывает конкретного пользователя в этой локальной сети. Сообщения для данного адресата накапливаются на почтовом сервере а затем передаются на компьютер адресата по запросу. Например, пользователь, подключающийся к Internet через поставщика услуг mail, может иметь адрес типа [email protected]. Телеконференции (или группы новостей) представляют собой средства распространения сообщений, не предназначенных для конкретного адресата. Информация о наличии сообщения постепенно распространяется от одного сервера новостей к другому. Сообщение хранится на сервере в течение некоторого времени (от нескольких дней до нескольких недель) после чего сбрасывается. Пользователь имеет доступ ко всем сообщениям, имеющимся на данном сервере новостей. Авторы сообщений направляют их в тематические телеконференции. Имена телеконференций образуют иерархическую структуру, не имеющую единого корня. Элементы имени разделяются точками, старшие элементы располагаются слева, младшие — правее. Чем больше элементов в имени телеконференции, тем более узкой теме она посвящена. Например, телеконференция news.announces.newusers содержит регулярно обновляемый набор сообщений (на английском языке), предназначенный для ознакомления начинающих с правилами использования телеконференций и сетевым этикетом. А скажем, с элементов comp.hardware... начинается целое семейство телеконференций, посвященных различным темам, связанным с аппаратным обеспечением компьютеров. При обращении к телеконференции сервер новостей передает на компьютер пользователя заголовки имеющихся в ней и не прочитанных пользователем сообщений. Текст сообщений передается позже в соответствии с указаниями пользователя и настройками программы чтения сообщений телеконференций. Можно также отправить в телеконференцию новое сообщение или отклик.
70
Хотя электронная поста и служба новостей — разные службы, для пользователя они мало чем отличаются, так как и в том и в другом случае речь идет об отправке и получении сообщений. Сообщение, отправляемое в телеконференцию, носит общественный характер, а частную информацию следует пересылать по электронной почте. Однако ни одна из этих служб не подходит для пересылки конфиденциальной информации, которая не должна быть доступна посторонним.
4. Особенности публикации Web-документов в Internet 4.1. Этапы и особенности создания Web-документов Процесс размещения информации в Internet можно разбить условно на: подготовку материалов и их публикацию. Подготовка материалов состоит в разработке документов, имеющих формат, принятый в WWW-службе Internet, то есть, Web-страниц, написанных на языке HTML. Публикация материалов, то есть открытие к ним доступа, осуществляется после решения организационных вопросов, связанных с получением дискового пространства на Web-сервере для их размещения. Процесс разработки WEB-страниц, как одного из основных источников информации в Internet, является сложной задачей. Эта проблема, кажущаяся на первый взгляд сугубо технической, является на самом деле очень разноплановой, поскольку требует от разработчика учета не только технических и функциональных требований, но и особенностей психофизиологического восприятия информации человеком, а так же определенных эстетических норм. Такие сложные задачи, как правило, решаются поэтапно, с привлечением на различных этапах разработки соотвествующих специалистов. В общем случае процесс разработки WEB-узла (сайта) разбивается на частные задачи разработки отдельных, связанных друг с другом WEB-страниц, объединенных единым замыслом. При этом, разработка отдельной WEB-страницы может быть представлена в виде последовательности частных задач (рис. 24).
к публикации
1. Проектирование WEB-страницы 1. Проектирование WEB-страницы 1.1. Подбор отображаемой страницей информации 1.2. Структурирование информации 71 1.3. Определение формы представления информации
Рис. 24. Последовательность разработки Web-страницы Кратко содержание отдельных задач можно охарактеризовать следующим образом (безусловно в процессе реального производства Web-страницы содержание отдельных задач и их последовательность могут частично изменяться, это зависит от особенностей конкретной практической задачи и сложившейся формы организации труда того или иного разработчика): − задача 1.1. – формулируется цель создания WEB-страницы и весь объем информации, планируемой для отображения; − задача 1.2. – информация группируется по содержанию, определяются заголовки групп информации, планируются связи с другими страницами сайта; − задача 1.3. – определяется, какая часть информации будет отображаться в виде текста, а какая - в виде рисунков, фотографий, видео, звука. Определяется функциональность страницы; − задача 1.4. – на этом этапе формируются цветовые, шрифтовые решения, фон страницы, другими словами оформляется дизайнерское решение; − задача 2.1. – с использованием шаблонов специального программного обеспечения разработки WEB-страниц (например, Front Page Express) создается базовый вариант страницы;
72
− задача 2.2. - разработка дополнительных элементов страницы "вручную" для придания ей необходимой функциональности. Например, разработка счетчика посещений страницы, разработка процедур доступа к базам данных с помощью CGI-копонентов, разработка сценариев и т.д.; − задача 2.3. – создание гиперссылок на другие страницы данного сайта или других сайтов; − задача 2.4. – "верстка" окончательного варианта страницы, отвечающего всем требованиям, сформулированным на этапе 1; − задача 2.5. - окончательная проверка функционирования разработанной страницы на локальном WEB-сервере; После окончания процесса подготовки материалов к публикации в Internet, включающего подготовку всех Web-страниц, образующих в совокупности разрабатываемый Web-узел, наступает очередь второго этапа – собственно публикации подготовленных документов. Содержание частных задач этого этапа представлено на
рис.
25. Содержание задач второго этапа публикации Web-документов: − задача 3.1. – определение порядка взаимодействия с владельцем WEB-сервера, особенностей размещения информации, условий оплаты услуг за размещение и сопровождение WEB-страниц; − задача 3.2. – размещение WEB-страниц и дополнительных файлов на WEB-сервере и проверка функционирования страницы в сети Internet; − задача 3.3. – при необходимости, для увеличения скорости распространения информации о созданной новой WEB-странице производится ее регистрация в поисковых
II этап Публикация материалов
машинах (в Internet есть серверы, предоставляющие такую услугу бесплатно).
3. Публикация WEB-страницы 3.1. Заключение договора с владельцем WEB-сервера 3.2. Размещение WEB-страницы на WEB-сервере 3.3. Регистрация WEB-страницы в поисковых машинах
73
Рис. 25. Порядок публикации Web-документов
4.2. Применение языка HTML для создания Web-страниц Автономные Web-документы используют язык HTML (Hyper Text Markup Language — язык разметки гипертекста). Гипертекст, то есть расширенный текст, включает дополнительные элементы: иллюстрации, ссылки, вставные объекты. Под, разметкой понимается использование специальных кодов, легко отделяемых от смыслового содержания документа и используемых для реализации гипертекста. Применение этих кодов подчиняется строгим правилам, определяемым спецификацией языка HTML. Особенность описания документа средствами языка HTML связана с принципиальной невозможностью достижения абсолютной точности воспроизведения исходного документа. Предполагается, что документ будет широко доступен в Internet, и поэтому неизвестно, как будет организовано его воспроизведение. Документ может быть представлен на графическом экране, выведен в чисто текстовом виде или просто «прочитан» программой синтеза речи. Разметка HTML во всех этих случаях должна быть принята во внимание. Поэтому язык HTML предназначен не для форматирования документа, а для его функциональной разметки. Например, документы обычно начинаются с заголовков. Свойство части документа «быть заголовком» — это не особенность форматирования документа, а характеристика его содержания. Конкретное средство отображения документа (броузер) выбирает свой способ представления части документа, описанной как заголовок. Управляющие конструкции языка HTML называются тегами и вставляются непосредственно в текст документа. Все теги заключаются в угловые скобки <...>. Сразу после открывающей скобки помещается ключевое слово, определяющее тег, например
. Теги HTML бывают парными и непарными. Непарные теги оказывают воздействие на весь документ или определяют разовый эффект в месте своего появления. При использовании парных тегов в документ добавляются открывающий и закрывающий, теги, которые воздействуют на часть документа, заключенную между ними. Закрывающий тег отличается от открывающего наличием символа «/» (косая черта) перед ключевым словом (
). Закрытие парных тегов выполняется так, чтобы соблюдались правила вложения. <В>На этот текст воздействуют два тега
74
Эффект применения тега может видоизменяться путем добавления атрибутов. В парных тегах атрибуты добавляются только к открывающему тегу. Атрибуты представляют собой дополнительные ключевые слова, отделяемые от ключевого слова, определяющего тег, и от других атрибутов пробелами и размещаемые до завершающего тег символа «>». Способ применения некоторых атрибутов требует указания значения атрибута. Значение атрибута отделяется от ключевого слова атрибута символом «=» (знак равенства) и заключается в кавычки. <Н1 ALIGN="LEFT"> Определение HTML как языка разметки основывается на том, что при удалении из документа всех тегов получается текстовый документ, совершенно эквивалентный по содержанию исходному гипертекстовому документу. Таким образом, при отображении документа HTML сами теги не отображаются, но влияют на способ отображения остальной части документа. Если говорить о создании документов HTML, то можно представить себе два способа их формирования. Первый состоит в разметке существующего (или создаваемого) документа вручную. При этом автор или редактор добавляет в документ теги разметки. Эту работу можно выполнять в текстовом редакторе или редакторе HTML, имеющем специальные элементы управления для упрощения ввода тегов. В обоих этих случаях работа ведется средствами языка HTML, и человек, выполняющий эту работу, должен знать и уметь применять этот язык. Принципы другого подхода можно понять на основе изучения работы текстовых процессоров. Информацию о форматировании документа также можно рассматривать как «разметку», добавляемую в форматируемый документ. Однако для использования текстового процессора не требуется никаких знаний о формате документа и «языке разметки»: изменения, отображаемые на экране, вносятся в документ автоматически. Такой принцип соответствия экранного изображения реальному получил название WYSIWYG (от английского Whet You See Is What You Get — Что видите то и получаете). Простейший редактор WYSIWYG для языка HTML, FrontPage Express, входит в состав операционной системы Windows 98. Первый способ позволяет создавать более универсальные, более качественные более разнообразные документы. Второй способ проще освоить, так как он не требует знания языка HTML. Однако в этом случае используются средства форматирования вместо средств описания, что может иногда приводить к нежелательны последствиям.
75
Процесс создания Web-документов сродни программированию и так же подвержен ошибкам. Независимо от того, каким способом создается документ, следует регулярно проверять его соответствие замыслу, просматривая его в различных броузерах. Структура документа HTML. Все документы HTML имеют одну и ту же структуру, определяемую фиксированным набором тегов структуры. Документ HTML всегда должен начинаться с тега (рис.26) и заканчиваться соответствующим закрывающим тегом (). Внутри документа выделяются два основных раздела: раздел заголовков и тело документа, — идущие именно в таком порядке. Раздел заголовков содержит информацию, описывающую документ в целом, и ограничивается тегами и . В частности, раздел заголовков должен содержать общий заголовок документа, ограниченный парным тегом <TITLE>. Основное содержание размещается в теле документа, которое ограничивается парным тегом . Строго говоря, положение структурных тегов в документе нетрудно определить, даже если они опущены. Поэтому стандарт языка HTML требует только наличия тега <TITLE> (и, соответственно, ). Тем не менее, при создании документа HTML опускать структурные теги не рекомендуется. Элементы HTML. Для парных тегов область влияния определяется частью документа между открывающим и закрывающим тегом. Такую часть документа рассматривают как элемент языка HTML. Так, можно говорить об «элементе BODY», включающем тег , основное содержание документа и закрывающий тег . Весь документ HTML можно рассматривать как "элемент HTML". Для непарных тегов элемент совпадает с тегом, который его определяет. Большинство элементов языка HTML описывает части содержания документа и помещается между тегами и , то есть, внутрь структурного элемента BODY. Такие элементы делят на блочные и текстовые. Блочные элементы относятся к частям текста уровня абзаца. Текстовые элементы описывают свойства отдельных фраз и еще более мелких частей текста.
<TITLE> Заголовок документа Текст документа
Раздел заголовков
Тело документа
76
Рис. 26. Структура HTML-документа Правила вложения элементов: − элементы не должны пересекаться (если открывающий тег располагается внутри элемента, то и соответствующий закрывающий тег должен располагаться внутри этого же элемента); − блочные элементы могут содержать вложенные блочные и текстовые элементы; − текстовые элементы могут содержать вложенные текстовые элементы; − текстовые элементы не могут содержать вложенные блочные элементы. Строго говоря, все правила языка HTML можно рассматривать исключительно как «пожелания». Средство, используемое для отображения Web-документа, сделает все возможное, чтобы истолковать разметку наиболее разумным образом. Тем не менее, гарантию правильного воспроизведения документа дает только неукоснительное следование требованиям спецификации языка. Функциональные блочные элементы. В большинстве документов основными функциональными элементами являются заголовки и абзацы (например, настоящее пособие структурно состоит из абзацев и заголовков). Язык HTML поддерживает шесть уровней заголовков. Они задаются при помощи парных тегов от <Н1 > до <Н6>. При отображении Web-документа на экране компьютера эти элементы показываются при помощи шрифтов разного размера. Обычные абзацы задаются с помощью парного тега <Р>. Язык HTML не содержит средств для создания абзацного отступа («красной строки»), поэтому при отображении на экране компьютера абзацы разделяются пустой строкой. Закрывающий тег рассматривается как необязательней. Подразумевается, что он стоит перед тегом, который задает начало очередного абзаца документа. Например: <Н1>Заголовок первого уровня <Р>Первый абзац <Р>Второй абзац <Н2>Заголовок второго уровня
77
Следствием наличия специального тега, определяющего абзац, является тот факт, что обычного символа конца строки, вводимого по нажатию клавиши ENTER, для создания абзацного отступа недостаточно. Язык HTML рассматривает символы конца строки и пробелы особым образом. Любая последовательность, состоящая только из пробелов и символов конца строки, при отображении документа рассматривается как одиночный пробел. Это, в частности, означает, что символ конца строки даже не осуществляет перехода на новую строку (для этой цели используется текстовый элемент, задаваемый непарным тегом ). В качестве ограничителя абзацев может также использоваться горизонтальная линейка. Этот элемент задается непарным тегом . При отображении документа на экране линейка разделяет части текста друг от друга. Ее длина и толщина задаются атрибутами тега <НR>. Этот тег создает горизонтальную линейку шириной в 20 пикселов, занимающую 60% ширины окна и "прижатую" к левой границе экрана. Гипертекстовые ссылки. Гипертекстовая ссылка (гиперссылка)является фрагментом текста документа и потому задается текстовым элементом, определяемым при помощи парного тега <А>. Этот элемент содержит обязательный атрибут, который не может быть опущен. В данном случае обязательным является атрибут HREF= (знак равенства показывает, что необходимо задать значение этого атрибута). В качестве значения атрибута используется адрес URL документа, на который указывает ссылка. Она может указывать на произвольный документ, располагающийся на любом общедоступном узле сети (Web-узел, архив FTP и прочие). Например, открывающий тег ссылки может иметь вид <А HREF="http:/www.lider.ru/index.htm">. Адрес URL может быть задан в абсолютной форме, то есть начинаться с указания протокола и адреса Web-узла. Такая запись адреса используется, когда необходимо направить посетителя на другой Web-узел, и рассматривается как внешняя ссылка. При использовании относительного адреса в ссылке задается только относительный путь поиска для документа. В этом случае предполагается использование того же протокола и того же Web-узла, а ссылка рассматривается как внутренняя. Внутренняя ссылка сохраняет свою работоспособность в случае изменения адреса Web-узла как целого (например, в результате его переноса на другой сервер), поэтому при потенциальной возможности такого события следует отказываться от полного задания адресов в гиперссылках. При просмотре HTML-документа в броузере, гиперссылки обычно выделяются синим цветом и подчеркиваются. Гиперссылки можно использовать для ссылки на 78
мультимедийные файлы. Это удобно, так как в этом случае не приходится ждать загрузки мультимедийных файлов при работе с данной страницей. Если же требуется интегрирование объектов мультимедиа в Web-страницу, используют парный тег
