Сети электровычислительных машин и телекоммуникаций

[Введите текст]

ВВЕДЕНИЕ

Всемирная информационная сеть (World Wide Web, далее Web) имеет недолгую, по людским меркам, историю. Годом рождения Web считается 1992 год, а отцом основателем был Тим Бернерс-Ли, который сумел, используя новые сетевые технологии и опыт своих предшественников, сделать Web приятным и удобным средством распространения информации во всемирной сети компьютерных сетей Internet.

Толчок для своего стремительного и победного шествия по планете Web получила в 1993 году, когда Марк Андерсен с группой студентов университета Иллинойса, разработали бесплатно распространяемую программу Mosaic для просмотра Web-страниц.

HTML был разработан на основе мощного языка разметки SGML, путем переноса некоторых его функций разметки данных в сетевую среду для разметки гипертекста. Одновременно с развитием Web технологий, насыщением Web новыми сервисами и возможностями, развивался и язык разметки гипертекста. С момента своего появления стандарт HTML претерпел множество изменений, последнее из которых это спецификация HTML 4.01, анонсированная консорциумом W3C 24 декабря 1999 г.

Целью курсовой работы является изучение сети электронно-вычислительных машин и телекоммуникаций.

Задачи исследования:

Рассмотреть информационные системы World Wide Web на основе языка Hypertext Markup Language и его расширений.

Описать клиентские и серверные технологии создания веб-приложений.

Раскрыть использование систем управления базами данных для Web – приложений. Методологической основой для написания курсовой послужили труды отечественных и зарубежных авторов, периодические издания, монографии.

ГЛАВА 1. СЕТИ ЭЛЕКТРОВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

1.1 Аппаратные средства

Локальные сети (ЛС ЭВМ) объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100, хотя изредка встречаются и гораздо большие) в пределах одного помещения (учебный компьютерный класс), здания или учреждении (например, университета). Традиционное название – локальная вычислительная сеть (ЛВС) – скорее дань тем временам, когда сети в основном использовались да решения вычислительных задач; сегодня же в 99% случаев речь идет исключительно об обмене информацией в виде текстов, графических и видео-образов, числовых массивов. Полезность ЛС объясняется тем, что от 60% до 90% необходимой учреждению информации циркулирует внутри него, не нуждаясь в выходе наружу.

Большое влияние на развитие ЛС оказало создание автоматизированных систем управления предприятиями (АСУ). АСУ включают несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ), измерительных комплексов, пунктов управления. Другое важнейшее поле деятельности, в котором ЛС доказали свою эффективность – создание классов учебной вычислительной техники (КУВТ).

Благодаря относительно небольшим длинам линий связи (как правило, не более 300 метров), по ЛC можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи. На больших расстояниях такой способ передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходится прибегать к дополнительным техническим (цифро-аналоговым преобразованиям) и программным (протоколам коррекции ошибок и др.) решениям.

Характерная особенность ЛС – наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде. Существуют проводные и беспроводные каналы. Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации ЛС параметров:

скорости передачи данных;

максимальной длины линии;

помехозащищенности;

механической прочности;

удобства и простоты монтажа;

стоимости.

В настоящее время обычно применяют четыре типа сетевых кабелей:

коаксиальный кабель;

незащищенная витая пара;

защищенная витая пара;

волоконно-оптический кабель.

Первые три типа кабелей передают электрический сигнал по медным проводникам. Волоконно-оптические кабели передают свет по стеклянному волокну.

Большинство сетей допускает несколько вариантов кабельных соединений.

Коаксиальные кабели состоят из двух проводников, окруженных изолирующими слоями. Первый слой изоляции окружает центральный медный провод. Этот слой оплетен снаружи внешним экранирующим проводником. Наиболее распространенными коаксиальными кабелями являются толстый и тонкий кабели «Ethernet». Такая конструкция обеспечивает хорошую помехозащищенность и малое затухание сигнала на расстояниях.

Различают толстый (около 10 мм в диаметре) и тонкий (около 4 мм) коаксиальные кабели. Обладая преимуществами по помехозащищенности, прочности, длине лигой, толстый коаксиальный кабель дороже и сложнее в монтаже (его сложнее протягивать по кабельным каналам), чем тонкий. До последнего времени тонкий коаксиальный кабель представлял собой разумный компромисс между основными параметрами линий связи ЛВС и в российских условиях наиболее часто используют для организации крупных ЛС предприятий и учреждений. Однако более дорогие толстые кабели обеспечивают лучшую передачу данных на большее расстояние и менее чувствительны к электромагнитным помехам.

Витые пары представляют собой два повода, скрученных вместе шестью оборо-ши на дюйм для обеспечения защиты от электромагнитных помех и согласования иеданса или электрического сопротивления. Другим наименованием, обычно (потребляемым для такого провода, является «IBM тип-3». В США такие кабели прокладываются при постройке зданий для обеспечения телефонной связи. Однако использование телефонного провода, особенно когда он уже размещен в здании, может создать большие проблемы. Во-первых, незащищенные витые пары чувствительны к электромагнитным помехам, например электрическим шумам, создаваемые люминесцентными светильниками и движущимися лифтами. Помехи могут создавать также сигналы, передаваемые по замкнутому контуру в телефонных линиях, проходящих вдоль кабеля локальной сети. Кроме того, витые пары плохого качества могут иметь переменное число витков на дюйм, что искажает расчетное электрическое сопротивление.

Важно также заметить, что телефонные провода не всегда проложены по прямой линии. Кабель, соединяющий два рядом расположенных помещения, может на самом деле обойти половину здания. Недооценка длины кабеля в этом случае может привести к тому, что фактически она превысит максимально допустимую длину.

Защищенные витые пары схожи с незащищенными, за исключением того, что они используют более толстые провода и защищены от внешнего воздействия шеи изолятора. Наиболее распространенный тип такого кабеля, применяемого в локальных сетях, «IBM тип-1» представляет собой защищенный кабель с двумя витыми парами непрерывного провода. В новых зданиях лучшим вариантом может быть кабель «тип-2», так как он включает помимо линии передачи данных четыре незащищенные пары непрерывного провода для передачи телефонных переговоров. Таким образом, «тип-2» позволяет использовать один кабель для передачи как телефонных переговоров, так и данных по локальной сети.

Защита и тщательное соблюдение числа повивов на дюйм делают защищенный кабель с витыми парами надежным альтернативным кабельным соединение» Однако эта надежность приводит к увеличению стоимости.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов» стеклянным «проводам». Большинство систем локальных сетей в настоящее время поддерживает волоконно-оптическое кабельное соединение. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля.

Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены потерям информационных пакетов из-за электромагнитных помех. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Однако наиболее важно то, что только оптический кабель имеет достаточную пропускную способность, которая в будущем потребуется для более быстрых сетей.

Пока еще цена волоконно-оптического кабеля значительно выше медного. По сравнению с медным кабелем монтаж оптического кабеля более трудоемок, по сколько концы его должны быть тщательно отполированы и выровнены до обеспечения надежного соединения. Однако ныне происходит переход на оптоволоконные линии, абсолютно неподверженные помехам и находящиеся вне конкуренции по пропускной способности. Стоимость таких линий неуклонно снижается, технологические трудности стыковки оптических волокон успешно преодолеваются.

Беспроводная связь на радиоволнах СВЧ диапазона может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные сегменты локальных сетей на расстояниях 3 – 5 км (с антенной типа волновой канал) и 25 км (с направленной параболической антенной) при условии прямой видимости. Организации беспроводной сети существенно дороже, чем обычной.

Для организации учебных ЛС чаще всего используется витая пара, как сама! дешевая, поскольку требования к скорости передачи данных и длине линий не являются критическими.

Для связи компьютеров с помощью линий связи ЛС требуются адаптеры сети (или, как их иногда называют, сетевые платы). Самыми известными являются: адаптеры следующих трех типов:

ArcNet;

Token Ring;

Ethernet.

Из них последние получили в России подавляющее распространение. Адаптер сети вставляется непосредственно в свободный слот материнской платы персонального компьютера и к нему на задней панели системного блока подстыковывается линия связи ЛС. Адаптер, в зависимости от своего типа, реализует ту или иную стратегию доступа от одного компьютера к другому.

1.2 Конфигурация локальных сетей и организация обмена информацией

В простейших сетях с небольшим числом компьютеров они могут быть полностью равноправными; сеть в этом случае обеспечивает передачу данных от любого компьютера к любому другому для коллективной работы над информацией. Такая сеть называется одноранговой.

Однако в крупных сетях с большим числом компьютеров оказывается целесообразным выделять один (или несколько) мощных компьютеров для обслуживания потребностей сети (хранение и передачу данных, печать на сетевом принтере). Такие выделенные компьютеры называют серверами; они работают под управлением сетевой операционной системы. В качестве сервера обычно используется высокопроизводительный компьютер с большим ОЗУ и винчестером (или даже несколькими винчестерами) большой емкости. Клавиатура и дисплей для сервера сети не обязательны, поскольку они используются очень редко (для настройки сетевой ОС).

Все остальные компьютеры называются рабочими станциями. Рабочие станции могут не иметь винчестерских дисков или даже дисководов вовсе. Такие рабочие станции называют бездисковыми. Первичная загрузка ОС на бездисковые рабочие станции происходит по локальной сети с использованием специально устанавливаемых на сетевые адаптеры рабочих станций микросхем ПЗУ, хранящих программу начальной загрузки.

ЛС в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (или, как еще говорят, архитектуру, или топологию).

В кольцевой ЛС информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети.

В звездообразной (радиальной) ЛС в центре находится центральный управляющий компьютер, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом.

В шинной конфигурации компьютеры подключены к общему для них каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями.

В древовидной – существует «главный» компьютер, которому подчинены компьютеры следующего уровня, и т.д.

Кроме того, возможны конфигурации без отчетливого характера связей; пределом является полносвязная конфигурация, когда каждый компьютер в сети непосредственно связан с любым другим компьютером.

В крупных ЛС предприятий и учреждений чаще всего используется шинная (шейная) топология, соответствующая архитектуре многих административных зданий, имеющих длинные коридоры и кабинеты сотрудников вдоль них. Для учебных целей в КУВТ чаще всего используют кольцевые и звездообразные ЛС.

В любой физической конфигурации поддержка доступа от одного компьютера к другому, наличие или отсутствие выделенного компьютера (в составе КУВТ его называют «учительским», а остальные – «ученическими»), выполняется программой – сетевой операционной системой, которая по отношению к ОС отдельных компьютеров является надстройкой. Для современных высокоразвитых ОС персональных компьютеров вполне характерно наличие сетевых возможностей (например, OS/2, WINDOWS’95-98).

Процесс передачи данных по сети определяют шесть компонент:

компьютер-источник;

блок протокола;

передатчик;

физическая кабельная сеть;

приемник;

компьютер-адресат.

Компьютер-источник может быть рабочей станцией, файл-сервером, шлюзом или любым компьютером, подключенным к сети. Блок протокола состоит из набора микросхем и программного драйвера для платы сетевого интерфейса. Блок протокола отвечает за логику передачи по сети. Передатчик посылает электрический сигнал через физическую топологическую схему. Приемник распознает и принимает сигнал, передающийся по сети, и направляет его для преобразования в блок протокола. Цикл передачи данных начинается с компьютера-источника, передающего исходные данные в блок протокола. Блок протокола организует данные в пакет передачи, содержащий соответствующий запрос к обслуживающим устройствам, информацию по обработке запроса (включая, если необходимо, адрес получателя) и исходные данные для передачи. Пакет затем направляется в передатчик для преобразования в сетевой сигнал. Пакет распространяется по сетевому кабелю пока не попадает в приемник, где перекодируется в данные. Здесь управление переходит к блоку протокола, который проверяет данные на сбойность, передает «квитанцию» о приеме пакета источнику, переформировывает пакеты и передает их в компьютер-адресат.

В ходе процесса передачи блок протокола управляет логикой передачи по сети через схему доступа.

Каждая сетевая ОС использует определенную стратегию доступа от одного компьютера к другому. Широко используются маркерные методы доступа (называемые те селективной передачей), когда компьютер-абонент получает от центрального компьютера сети, так называемый, маркер – сигнал на право ведения передачи в течение определенного времени, после чего маркер передается другому абоненту. При конкурентном методе доступа абонент начинает передачу данных, если обнаруживает свободной линию, или откладывает передачу на некоторый промежуток времени, если линия занята другим абонентом. При другом способе – резервировании времени – у каждого абонента есть определенный промежуток, в течение которого линия принадлежит только ему.

Наиболее часто применяются две основные схемы:

– конкурентная (Ethernet);

– с маркерным доступом (Token Ring, Arcnet).

Ведутся дебаты о том, какая схема более эффективна – конкурентная или с маркерным доступом. Сети с маркерным доступом обычно более медленные, но они дают более предсказуемыми свойствами, чем конкурентные. По мере роста числа пользователей у сетей с маркерным доступом параметры ухудшаются медленнее, чем у конкурентных сетей. Эффективность сети зависит от величины потока сообщений, который необязательно связан с числом активных рабочих станций. По конкурентной схеме, когда много рабочих станций одновременно пытаются пере-| слать данные, возникают наложения. Таким образом, если большая часть обработки данных в сети выполняется локально (например, если рабочие станции занята, главным образом, локальной подготовкой текстов), эффективность сети остается высокой, даже если к сети подключено много пользователей.

При схеме с маркерным доступом эффективность непосредственно определяем числом активных рабочих станций, а не полным потоком сообщений, передаваемы по сети. Каждый дополнительный пользователь добавляет еще один адрес, по которому будет передан маркер независимо от того, нуждается или нет рабочая станция в пересылке сообщения.

Сеть Ethernet использует для управления передачей данных по сети конкурентную схему. Элементы сети Ethernet могут быть соединены по шинной или звездной топологии с использованием витых пар, коаксиальных или волоконно-оптических кабелей.

Основным преимуществом сетей Ethernet является их быстродействие. Обладая скоростью передачи от 10 до 100 Мбит/с, Ethernet является одной из самых быстрых среди существующих локальных сетей. Однако такое быстродействие, в свои очередь, вызывает определенные проблемы: из-за того, что предельные возможности тонкого медного кабеля лишь незначительно превышают указанную скорого передачи в 10 Мбит/с, даже небольшие электромагнитные помехи могут значительно ухудшить производительность сети.

Как показывает их наименование, сети IBM Token Ring используют для передачи данных схему с маркерным доступом. Сеть Token Ring физически выполнена по схеме «звезда», но ведет себя как кольцевая. Другими словами, пакеты данные передаются с одной рабочей станции на другую последовательно (как в кольцевой сети), но постоянно проходят через центральный компьютер (как в сетях типа «звезда»). Сети Token Ring могут осуществлять передачу как по незащищенными защищенным витым проводным парам, так и по волоконно-оптическим кабелям.

Сети Token Ring существуют в двух версиях, со скоростью передачи в 4 ид 16 Мбит/с. Однако, хотя отдельные сети работают на скоростях либо 4, либо 16 Мбит/с, возможно соединение через мосты сетей с разными скоростями передачи, Сети Token Ring надежны, обладают высокой скоростью (особенно версия со скоростью передачи 16 Мбит/с) и просты для установки. Однако по сравнению сетями ARCnet сети Token Ring дороги.

Сеть ARCnet использует схему с маркерным доступом и может работать как в шинной, так и в звездной топологии. Схема «звезда» обычно обеспечивает лучшую производительность, так как при этой топологии возникает меньше конфликта при передаче. ARCnet совместима с коаксиальными кабелями, витыми парами и волоконно-оптическими кабелями.

Системы ARCnet являются сравнительно медленными. Передача осуществляется на скорости лишь 2,5 Мбит/с, что значительно меньше, чем в других типах сетей, Несмотря на малое быстродействие, ARCnet сохраняет свою популярность. Ее мала» скорость передачи является в своем роде компенсацией за эффективный метод передачи сигналов. ARCnet – сравнительно недорогая и гибкая система, которая легко устанавливается, расширяется и подвергается изменению конфигурации.

Правила организации передачи данных в сети называют протоколом. Определенный протокол поддерживается как аппаратно (адаптерами сети), так и программно (сетевой ОС).

В ЛС данные передаются от одного компьютера к другому блоками, которые называют пакетами данных. Станция, передающая пакет данных, обычно указывает в его заголовке адрес назначения данных и свой собственный адрес. Пакеты могут передаваться между рабочими станциями без подтверждения – это тип связи на уровне датаграмм. Проверка правильности передачи пакетов в этом случае выполняется сетевой ОС, которая может сама посылать пакеты, подтверждающие правильную передачу данных. Важное преимущество датаграмм – возможность посылки пакетов сразу всем станциям в сети.

Например, протокол передачи данных IPX (от слов «Internetwork Packet Exchange», что означает «межсетевой обмен пакетами») используется в сетевом программном обеспечении фирмы «Novell» и является реализацией датаграмм. Другой пример – разработанный фирмой IBM протокол NETBIOS, также получивший большую известность, тоже работает на уровне датаграмм.

Сетевой адрес состоит из нескольких компонентов:

номера сети;

адреса станции в сети;

идентификатора программы на рабочей станции.

Номер сети – это номер сегмента сети (кабельного хозяйства), определяемого системным администратором при установке сетевой ОС.

Адрес станции – это число, являющееся уникальным для каждой рабочей станции. Уникальность адресов при использовании адаптеров Ethernet обеспечивается заводом-изготовителем плат (адрес станции записывается в микросхеме ПЗУ адаптеров.

На адаптерах ArcNet адрес станции устанавливается при помощи перемычек или микропереключателей.

Идентификатор программы на рабочей станции называется сокет. Это – число, которое используется для адресации пакетов в конкретной программе, работающей на станции под управлением многозадачной операционной системы (типа Windows, OS/2). Каждая программа для того, чтобы посылать или получать данные по сети, должна получить свой, уникальный для данной рабочей станции, идентификатор – сокет.

ГЛАВА 2. ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

2.1 Информационная система WWW

Итак, World Wide Web – глобальная компьютерная сеть – на сегодняшний день содержит миллионы сайтов, на которых размещена всевозможная информация. Люди получают доступ к этой информации посредством использования технологии Internet.

Для навигации в WWW используются специальные программы – Web-браузеры, которые существенно облегчают путешествие по бескрайним просторам WWW. Вся информация в Web-браузере отображается в виде Web-страниц, которые являются основным элементом байтов WWW. Web-страницы, поддерживая технологию мультимедиа, объединяют в себе различные виды информации: текст, графику, звук, анимацию и видео. От того, насколько качественно и красиво сделана та или иная Web-страница, зависит во многом ее успех в Сети.

Пользователю приятно посещать те Web-страницы, которые имеют стильное оформление, не отягощены чрезмерно графикой и анимацией, быстро загружаются и правильно отображаются в окне Web-браузера.

Еще недавно лишь веб-дизайнеры «правили бал» в Интернете. Все великолепие Всемирной паутины было создано именно ими. Однако Web развивалась очень быстро.

Прошло совсем немного времени, и оказалось, что правильно представить текст и со вкусом подобрать изображение – это далеко не все, что требуется от разработчика веб-страницы. Программы, которые еще недавно были экзотической новинкой, прочно поселились на веб-серверах и вошли в состав HTML-документов. Уже никого не удивишь Java-аплетом на веб-странице или CGI-сценарием на сервере. Статические документы постепенно уходят в прошлое. Вскоре веб-страницы, не обеспечивающие интерактивного взаимодействия с пользователем, станут анахронизмом.

С появлением веб-программ оказалось, что веб-дизайнер попросту не в состоянии в одиночку справиться с оформлением полноценного веб-узла. Слишком много разнообразной работы появилось у него. И если оформление веб-страниц требует таланта художника, то включение в них программ – это область чистого программирования. Не удивительно, что наряду с веб-дизайном вWorld Wide Web появилось новое направление – Internet-программирование.

Скорость развития Web очень высока. Но, тем не менее, уровень ожиданий пользователей постоянно растет. Сначала горстка продвинутых пользователей прокладывала тропу, совершая покупки в электронных магазинах, а потом все больше и больше новых пользователей не только делали покупки в Сети, но и совершали свое первое путешествие по Web именно с этой целью. За относительно небольшой промежуток времени Web-сайты эволюционировали от обычных электронных буклетов до предоставления таких комплексных услуг, как доступ к банковскому счету, подача резюме и обслуживание клиентов.

В свою очередь, компании осознали ключевые моменты в удовлетворении этих предпочтений. Ниже перечислены некоторые из них:

– общение с пользователями;

– способность прислушаться к пользователям;

– включение пользователей в команду разработчиков.

Несмотря на то, что готовой формулы для создания дружественных Web-приложений не существует, разработаны технологии и инструменты, которые можно использовать для повышения эффективности процесса разработки Web-приложений.

WWW1 – гипертекстовая информационная система сети Internet. Другое ее краткое название – Web.

Во-первых, это гипертекст – структурированный текст с введением в него перекрестных ссылок, отражающих смысловые связи частей текста. Слова-ссылки выделяются цветом и/или подчеркиванием. Выбор ссылки вызывает на экран связанный со словом-ссылкой текст или рисунок. Можно искать нужный материал по ключевым словам.

Информация, доступная по Web-технологии, хранится в Web-серверах. Сервер имеет программу, постоянно отслеживающую приход на определенный порт запросов от клиентов. Сервер удовлетворяет запросы, посылая клиенту содержимое запрошенных Web-страниц или результаты выполнения запрошенных процедур.

Клиентские программы WWW называют браузерам и. Для подготовки материалов для их включения в базу WWW разработаны специальный язык HTML и реализующие его программные редакторы.

Для связи Web-серверов и клиентов разработан протокол HTTP, работающий на базе TCP/IP. Web-сервер получает запрос от браузера, находит соответствующий запросу файл и передает его для просмотра в браузер.

Популярными серверами являются Apache Digital для ОС5 Unix, Netscape Enterprise Server и Microsoft Internet Information Server (IIS), которые могут работать как в Unix, так и в Windows NT, и Netware Web Server, предназначенный для работы в ОС Netware. Все три сервера поддерживают язык CGI, имеют встроенный HTML-редактор.

Кроме того, в первых двух из них поддерживается стандарт шифрования SSL для защиты передаваемых по сети данных от несанкционированного доступа.

2.2 HTML и его расширения

HTML – гипертекстовый язык для заполнения информационных Web-серверов. Он описывает структуру документа, вид которого на экране определяется браузером.

Описание на HTML – это текст в формате ASCII и последовательность включенных в него команд (управляющих кодов, называемых также дескрипторами, или тегами). Эти команды расставляются в нужных местах текста, определяя шрифты, переносы, появление графических изображений, ссылки и т. п.

“Классическая” схема HTTP-сеанса выглядит так.

Установление TCP-соединения.

Запрос клиента.

Ответ сервера.

Разрыв TCP-соединения.

Таким образом, клиент посылает серверу запрос, получает от него ответ, после чего взаимодействие прекращается. Обычно запрос клиента представляет собой требование передать HTML-документ или какой-нибудь другой ресурс, а ответ сервера содержит код этого ресурса.

В состав HTTP-запроса, передаваемого клиентом серверу, входят следующие компоненты.

Строка состояния (иногда для ее обозначения используют также термины строка-статус, или строка запроса).

Поля заголовка.

Пустая строка.

Тело запроса.

Строку состояния вместе с полями заголовка иногда называют также заголовком запроса.

Расширение языка HTML – это XML (подмножество языка из стандарта SGML). Другое направление развития HTML – его динамическая версия DHTML.

SGML определяет содержимое и форму документов в виде последовательности объектов данных.

XML позволяет использовать в документах типы элементов, создаваемые для конкретных приложений, в нем также используются шаблоны DTD.

Для обмена документами на XML между Web-узлами разработан протокол ICE.

2.3 Программы для Интернет

При помощи языка HTML можно не только описывать формат шрифта, фон странички, вставлять в текст таблицы и графику, но и подключать элементы управления: кнопки, списки, поля для ввода информации. Однако, чтобы обрабатывать данные, введенные при помощи формы, придется писать программу. Написание программ может стать необходимым делом и во многих других случаях.

Программы для Web можно разделить на те, которые выполняются на клиентской машине, и те, которые выполняются на сервере.

Программы, выполняющиеся на клиентской машине либо входят непосредственно в состав HTML-документа, либо располагаются в отдельных файлах и загружаются с сервера по мере необходимости.

Рассмотрим типы программ, обеспечивающих работу Web и использующих протокол HTTP. Понятно, что никакой НТТР-обмен невозможен без клиента и сервера. Клиент формирует запрос, который обрабатывается сервером. Однако, помимо клиента и сервера, в веб-сеансе могут участвовать и другие программы, которые и являются объектом веб-программирования.

Программы, выполняющиеся на клиенте.

Один из типов программ, предназначенных для выполнения на клиент-машине, – сценарий JavaScript.

Исходный текст сценария представляет собой часть веб-страницы, поэтому сценарий JavaScript передается клиенту вместе с документом, в состав которого он входит. Обрабатывая HTML-документ, браузер встречает исходный текст сценария и запускает его на выполнение.

Другой тип программы, выполняющейся на клиент-машине, Java-аплет, связывается с веб-страницей несколько по-другому. В состав HTML-документа включается специальный дескриптор, описывающий расположение файла, содержащего код аплета, на сервере. После того как клиент получает HTML-код документа, включающего аплет, он генерирует дополнительный запрос серверу.

Ко всем программам, которые передаются с сервера на клиент-машины и запускаются на выполнение, применяется одно общее требование: эти программы должны быть лишены возможности обращаться к ресурсам компьютера, на котором они выполняются.

Такое требование вполне обосновано. Ведь передача по сети и запуск Java-аплетов и JavaScript-сценариев происходит автоматически без участия пользователя, поэтому работа этих программ должна быть абсолютно безопасной для компьютера. Другими словами, языки, предназначенные для создания программ, выполняющихся на клиент-машине, должны быть абсолютно непригодны для написания вирусов, «троянских коней» и прочих «продуктов» такого рода.

Программы, выполняющиеся на сервере.

Код программы, работающей на сервере, не передается клиенту. При получении от клиента специального запроса, предполагающего выполнение такой программы, сервер запускает ее и передает параметры, входящие в состав запроса. Средства для генерации подобного запроса обычно входят в состав HTML-документа.

Результаты своей работы программа, о которой идет речь, оформляет в виде HTML-документа и передает веб-серверу, а последний, в свою очередь, дополняет полученные данные HTTP-заголовком и передает их клиенту.

Из программ, предназначенных для выполнения на сервере, следует упомянуть CGI-сценарии, ISAPI-расширения и фильтры, а также Java-сервлеты. CGI-сценарии, ISAPI-расширения и Java-сервлеты выполняют роль дополнений, расширяющих возможности веб-серверов, и отличаются друг от друга особенностями взаимодействия с серверами. ISAPI-фильтры – программы несколько иного рода. Они активно вмешиваются в работу сервера и изменяют его поведение.

ГЛАВА 3. КЛИЕНТСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Технологии создания веб-приложений условно можно разделить на клиентские (то есть используемые веб-браузерами и другими веб-клиентами, например, офисными приложениями или клиентами средств мгновенной передачи сообщений) и серверные (то есть использующиеся на веб-серверах).

Клиентские технологии применяются главным образом для повышения интерактивности приложений, например для проверки корректности вводимых данных без дополнительного обращения к серверу, и для создания удобного пользовательского интерфейса. Так, современные веб-браузеры и некоторые почтовые клиенты способны интерпретировать код на скриптовых языках, выполнять Java-аплеты, использовать другие дополнения, такие как Macromedia Flash Player, средства просмотра презентаций QuickTime, средства воспроизведения мультимедиа-данных.

3.1 JAVA

сеть программа приложение рython

Наибольшую известность приобрела Java – это технология и язык программирования сетевых приложений, разработанный фирмой Sun Microsystems для систем распределенных вычислений.

Язык Java является универсальным объектно-ориентированным языком программирования, как, например, C++.

Программа на С++, предназначенная для работы в операционной системе UNIX, не сможет работать на компьютере под управлением Windows – ее нужно будет в большей или меньшей степени переделывать.

При работе в сети, объединяющей компьютеры под управлением Windows, OS/2, UNIX, FreeBSD, MacOS и других операционных систем, эта проблема является весьма существенной. Язык Java и призван решить ее.

С++ является языком компилирующего типа: программный продукт получается в виде готового исполняемого модуля, при этом формат исполняемого файла зависит от операционной системы.

Есть и другой путь – языки-интерпретаторы: специальная программа-интерпретатор читает исходный текст программы и выполняет соответствующие действия.

Если для каждой операционной системы разработать интерпретатор, то исходный текст программы можно будет использовать на любой платформе. Однако языки интерпретирующего типа существенно проигрывают компиляторам в скорости. В качестве компромисса разработчики Java пошли по следующему пути: компилятор Java преобразует исходный текст программы в объектный код, формат которого не зависит от платформы.

Этот объектный код и обрабатывается в последствии интерпретатором Java, за счет чего и достигается увеличение скорости при полной независимости от платформы.

Для пользователей важны также следующие черты языка:

– аппаратная независимость (мобильность) за счет создания приложений в виде байт-кодов для некоторой виртуальной машины – каждая платформа интерпретирует эти байт-коды; благодаря введению компиляции потеря эффективности, присущая интерпретации, здесь менее значительна;

– интеграция с браузерами;

– используемые программные объекты могут находиться в разных узлах, интерпретатор находит их и загружает в компьютер пользователя.

Другими словами, в узле-клиенте достаточно иметь лишь браузер, все остальное можно получить по сети. Однако при этом обостряется проблема информационной безопасности. В связи с этим загружаемым по сети программам обычно запрещается обновлять и читать файлы, кроме тех, которые находятся на хосте самого аплета.

Программы, написанные на Java можно поделить на два типа: к первой группе относятся приложения Java, предназначенные для автономной работы под управлением специальной интерпретирующей машины Java. Реализации этой машины созданы для всех основных компьютерных платформ.

Вторая группа – это так называемые аплеты (applets). Аплеты представляют собой разновидность приложений Java, которые интерпретируются виртуальной машиной Java, встроенной практически во все современные браузеры.

Приложения, относящиеся к первой группе (мы будем называть их просто приложениями Java), – это обычные автономные программы. Так как они не содержат машинного кода и работают под управлением специального интерпретатора, их производительность заметно ниже, чем у обычных программ, составленных, например, на языке программирования C++.

Однако не следует забывать, что программы Java без перетрансляции способны работать на любой платформе, что само по себе имеет большое значение в плане разработок для Internet.

Аплеты Java встраиваются в документы HTML, хранящиеся на сервере Web. С помощью аплетов вы можете сделать страницы сервера Web динамичными и интерактивными. Аплеты позволяют выполнять сложную локальную обработку данных, полученных от сервера Web или введенных пользователем с клавиатуры. Из соображений безопасности аплеты (в отличие от обычных приложений Java) не имеют никакого доступа к файловой системе локального компьютера. Все данные для обработки они могут получить только от сервера Web. Более сложную обработку данных можно выполнять, организовав взаимодействие между аплетами и расширениями сервера Web – приложениями CGI и ISAP.

Для повышения производительности приложений Java в современных браузерах используется компиляция “на лету”- Just-In-Time compilation (JIT). При первой загрузке аплета его код транслируется в обычную исполнимую программу, которая сохраняется на диске и запускается.

В результате общая скорость выполнения аплета Java увеличивается в несколько раз.

Автономные приложения Java работают под управлением специального интерпретатора (виртуальной машины Java), поэтому для их отладки вам также не потребуется сеть Internet.

Однако есть одно важное обстоятельство – аплеты, взаимодействующие с расширениями сервера Web, должны быть загружены именно с этого сервера. В противном случае их работа будет заблокирована по соображениям безопасности.

Java-аплеты доступны из HTML-документов (обращение к ним через тег ), хотя могут использоваться и независимо от них. При обращении к аплету он компилируется на сервере, а для исполнения передается клиенту вместе с Web-страницей.

Внутри Java существуют 3 основных семейства технологий:

– J2EE – Java Enterprise Editon, для создания программного обеспечения уровня предприятия;

– J2SE – Java Standard Editon, для создания пользовательских приложений, в первую очередь – для настольных систем;

– J2ME – Java Micro Edition, для использования в устройствах, ограниченных по вычислительной мощности, в том числе мобильных телефонах, PDA, встроенных системах.

На сегодняшний день релизом является версия 1.5 (5.0). Самым главным её преимуществом по сравнению с предыдущей версией (1.4) является введение понятия шаблонов (аналог C++) и синтаксиса «for each». Это позволяет избежать ошибок привидения типа ещё на уровне компиляции, что увеличивает производительность и, что самое главное, качество труда программиста.

Sun Microsystems предлагает набор средств JDK (Java Development Kit) для создания Java-программ.

3.2 JavaScript и Visual Basic Script

JavaScript – самый распространенный язык написания сценариев, используемый при создании динамических Web-страниц, совместимых с различными браузерами.

JavaScript является специализированным языком для создания программ, работающих исключительно под управлением браузера. Тексты этих программ, которые еще называют скриптами, размещаются прямо в HTML-документе, в специальных разделах. Благодаря такой встроенности JavaScript имеет больше возможностей для взаимодействия с различными элементами Web-страницы и с самим браузером. Кроме того, JavaScript, как и Java, является объектно-ориентированным языком и имеет широкие возможности.

JavaScript – язык и интерпретатор этого языка для генерации и управления просмотром составных гипертекстовых документов. JavaScript более прост, чем Java, и тексты JavaScript исполняются быстрее, чем тексты Java или запросы к CGI, поскольку обработчики событий JavaScript реализованы в браузере, а не в сервере. Тексты на JavaScript записываются непосредственно в HTML документе с помощью специальных тегов и имеют вид.

Браузеры, не имеющие JavaScript-обработчиков, просто игнорируют комментарий, а современные браузеры исполняют записанные в (*) вместо многоточия команды. В отличие от Java программы на JavaScript полностью интерпретируются в браузере.

Visual Basic Scripting Edition (обычно просто VBScript) – язык программирования компании Microsoft, предназначенный для создания скриптов. Он является подмножеством языка Visual Basic и широко используется при создании скриптов в операционных системах семейства Windows.

Скрипты на языке VBScript чаще всего используются в следующих областях:

– автоматизация администрирования систем Windows;

– серверный программный код в страницах ASP;

– клиентские скрипты в браузере Internet Explorer.

3.3 Приложения Macromedia Flash

Еще одна очень популярная веб-технология, основанная на выполнении кода в клиентском приложении, – приложения Macromedia Flash. Macromedia Flash Player, как и виртуальная Java-машина, обладает ограниченными возможностями с точки зрения доступа к ресурсам клиентского компьютера. Так, приложения Flash не имеют доступа к файловой системе, за исключением служебного каталога Macromedia Flash Player, а доступ к внешним устройствам ограничивается микрофонами и видеокамерами. Доступ к сетевым ресурсам ограничивается доменом, с которого было получено данное приложение. Отметим, что, так же как и Java-аплеты, приложения Flash могут управляться с помощью кода JavaScript, присутствующего на той же странице.

Имеется и ряд других средств, реализованных обычно в виде так называемых модулей расширения (plug-in), представляющих собой исполняемый код. При этом современные браузеры обладают средствами ограничения возможностей, связанных с их загрузкой и выполнением.

Все перечисленные средства расширения функциональности HTML-страниц могут быть использованы и в динамических страницах, генерируемых серверными веб-приложениями, – подобные страницы могут содержать ссылки приложения Flash, аплеты.

Элементарные требования безопасности требуют, чтобы возможности, связанные с выполнением кода в веб-клиентах, могли быть существенно ограничены как минимум посредством средств администрирования клиентских приложений. В этом случае любое более или менее серьезное приложение, основанное исключительно на применении клиентских технологий, в известной степени обречено на провал в силу того, что условия, необходимые для его функционирования, могут не соответствовать требованиям корпоративной информационной безопасности, принятым в той или иной компании. В этом одна из причин массового развития и широкого применения технологий, связанных с выполнением кода приложений на самих веб-серверах.

Серверные технологии

Помимо программ, выполняющихся на клиентской машине, возможна разработка приложений, выполняющихся на сервере. Одним их языков для создания таких приложений является PERL.

Перл унаследовал много свойств от языков Си, shell script, awk. Сегодня основной для разработчиков является пятая версия языка Perl, однако (на некоторых веб-серверах) продолжают использоваться программы (скрипты), написанные на четвёртой версии (из-за частичной обратной несовместимости). Фактически стандарт языка определяется реализацией интерпретатора.

С 2000 года идет разработка новой (шестой) версии языка. В отличие от предыдущих версий, разработчики планируют создать четко определенный стандарт языка. В настоящее время существуют экспериментальные компиляторы Perl 6, но продолжается дальнейшая дискуссия о новых правилах.

Python – это интерпретируемый, интерактивный, объектно-ориентированный язык программирования высокого уровня. Поддерживает классы, модули (которые могут быть объединены в пакеты), обработку исключений, а также многопоточную обработку.

Питон относится к классу языков с динамической типизацией, обеспечивает «сборку мусора» и удобные высокоуровневые структуры данных, такие как словари (хэш-таблицы), списки, кортежи. Питон обладает простым и мощным синтаксисом.

Интерпретатор Питона существует для большинства распространённых платформ. Он распространяется свободно под очень либеральной лицензией [9], позволяющей использовать его без ограничений в коммерческих приложениях. Текущая версия 2.5 вышла 19 сентября 2006 года.

Питон портируем и работает почти на всех известных платформах – от КПК до мейнфреймов. Существуют порты под Windows, все варианты UNIX (включая Linux), Plan 9 , Mac OS и Mac OS X, Palm OS, OS/2, Amiga, AS/400 и даже OS/390 и Symbian.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, изучив тему курсовой работы, можно сделать следующие выводы.

Сети ЭВМ врываются в жизнь людей, как в профессиональную деятельность, так и в быт – самым неожиданным и массовым образом. Знания о сетях и навыки работы в них становятся необходимыми множеству людей.

Сети ЭВМ породили существенно новые технологии обработки информации – сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы – накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ в Internet, базы и банки данных.

Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией – разработке различных документов и проектов, управлении учреждением или предприятием и т.д.

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Систематический курс. Учебник для 10-го класса. – М., «Лаборатория базовых знаний», 2001.

2. Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Шолохович В.Ф. Информатика. Учебник для 7-9-х классов. – М., «Дрофа», 1997.

3. Лапчик М.П., Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Методика преподавания информатики. – М., «Академия», 2001.

4. Макарова Н.В. Информатика. Базовый курс. Учебник для 7-9-х классов. – М., «Питер», 2003.

5. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика. – М., «Академия», 2001.

6. Семакин И.Г., Залогова Л., Русаков С., Шестакова Л. Информатика. Базовый курс. Учебник для 7-9-х классов М., «Лаборатория базовых знаний», 2001.

7. Угринович Н.Д. Информатика. Базовый курс. Учебник для 7-го класса. – М., «Бином», 2003.

8. Угринович Н.Д. Информатика. Базовый курс. Учебник для 8-го класса. – М., «Бином», 2004.

9. Шауцукова Л.З. Информатика. Базовый курс. Учебник для 10-11-х классов. – М., «Просвещение», 2003.

ГЛОССАРИЙ