Характеристика системы WWW в сети Internet

Введение

Сеть Internet (Интернет) можно описать как огромную цифровую магистраль - систему, связывающую миллионы компьютеров, подключенных к тысячам сетей по всему миру. Ее яркое прошлое уходит своими корнями в эпоху холодной войны, конец 60-х начало 70-х годов. Первоначально данные разработки финансировались правительством США, и сеть, ставшая предшественницей Internet, была специально спроектирована таким образом, чтобы обеспечить коммуникации между правительственными узлами в том случае, если часть ее выйдет из строя в результате ядерной атаки. Применяемый в ней протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internetwork Protocol - протокол управления передачей/межсетевой протокол) разработан с учетом того, чтобы компьютеры всех видов могли совместно использовать сетевые средства и непосредственно взаимодействовать друг с другом как одна эффективно интегрированная компьютерная сеть.

Сегодня Internet сильно разрослась и связывает уже десятки миллионов пользователей компьютеров во всем мире. Эта глобальная "сеть сетей" охватывает тысячи университетских, правительственных и корпоративных сетевых систем, связанных высокоскоростными частными и общедоступными сетями, а также включает в себя такие популярные онлайновые службы как America Online, CompuServe и Prodigy.

Идея создания универсальной базы данных прорабатывалась в течение длительного периода, и только недавно были получены средства создания подобных баз данных. Многие рассматривают Internet и Всемирную паутину (WorldWideWeb, WWW) как экспериментальный образец такой базы данных. Технология, разработанная для WWW, воплощает идею глобальной информационной базы данных, реализованную в пределах современных возможностей.

Как правило, эти сведения воспринимаются скорее как признак эрудиции, чем как практически полезная вещь. Действительно, информационный объем Web-пространства удовлетворяет многих пользователей. Однако, как только поиск ставится на профессиональную основу и заставляет нести ответственность за выполненную работу контроль за полнотой охвата ресурсов выдвигается на передний план.

1. WEB-ТЕХНОЛОГИЯ

История возникновения WWW

Что же предлагал Тим Бернерс-Ли в 1989 году и что из этого получилось? В "World Wide Web: Proposal for HyperText Project", направленных руководству CERN, он считал, что информационная система, построенная на принципах гипертекста, должна объединить все множество информационных ресурсов CERN, которое состояло из базы данных отчетов, компьютерной документации, списков почтовых адресов, информационной реферативной системы, наборов данных результатов экспериментов и т.п. Гипертекстовая технология должна была позволить легко "перепрыгивать" из одного документа в другой.

Проект делился на две фазы, или, как у нас принято говорить, очереди. Первая очередь (продолжительностью в три месяца) должна была показать жизнеспособность идеи проекта. В течение этого этапа работ предполагалось разработать программы-интерфейсы для работы в алфавитно-цифровом режиме и программу-интерфейс для Macintosh и NeXT, работающую в графическом режиме, сервер для доступа к ресурсам Usenet, сервер для доступа к информационно-поисковой системе CERN, гипертекстовый сервер и программу-шлюз между Internet и DECnet.

В последующие три месяца (вторая очередь) предполагалось разработать средства подготовки гипертекстовых документов, полноэкранную программу просмотра для VM/XA, X-Window-интерфейс и систему автоматической нотификации просматриваемых материалов.

Кроме программного обеспечения предполагалось разработать общий протокол обмена информацией в сети, метод отображения текста на экране компьютера, создать набор базовых документов, иллюстрирующих работу системы, который мог бы пополняться за счет документов пользователей, обеспечить поиск по ключевым словам в этом наборе документов.

Любопытно, что из проекта в обязательном порядке исключались всякие исследования, связанные с конвертированием информации из форматов каких-либо редакторов в форматы данных системы, возможностью работы с видео - и аудиоинформацией, все работы, связанные с защитой информации от несанкционированного доступа.

На всю эту полугодовую работу автор просил 4-х разработчиков (software designers) и одного программиста, и для каждого из них отдельное рабочее место (компьютер того типа, для которого разработчик будет писать программное обеспечение). Кроме этого требовалось приобрести коммерческое программное обеспечение, которое было бы полезно при разработке системы (Guide, KMS, FrameMaker).

Как видно, запросы были невелики, и в октябре 1990 года проект стартовал. Уже в ноябре был реализован прототип системы для NeXT, к рождеству "задышал" line mode browser, разработке которого придавалось особое значение, т.к. он открывал доступ к системе через telnet, а в марте его можно было уже демонстрировать. Через год в Internet был установлен анонимный telnet для доступа в систему. Первое сообщение об WWW было послано в телеконференции: alt.hypertext, com.sys.next, comp.text.sgml и comp.mail. multimedia, в августе 1991 года.

По современным меркам результаты, которых достигли разработчики к 1991 году выглядят довольно скромно, если не вдаваться в суть работы и ограничиться только внешним ее проявлением. Сообщество Internet получило еще одну программу, работающую в режиме командной строки. Прошло еще целых полтора года до того момента, когда программа Mosaic, разработанная Марком Андресеном (Mark Andressen) из Национального Центра Суперкомпьютерных Приложений (NCSA), и построенная на принципах WWW, обеспечили бурный рост популярности "паутины" в Internet.

NCSA начала проект по разработке интерфейса в World Wide Web месяц спустя после объявления CERN. Одна из задач NCSA - это разработка доступных некоммерческих программ, с другой стороны NCSA изучает новые технологии на предмет их коммерческого применения в будущем. World Wide Web, безусловно, подходила под эти два параметра. Кроме того, спецификации WWW производили впечатление добротно выполненной академической работы с обзором литературы по данному вопросу, обилием ссылок и обоснованностью принятых решений. Мультипротокольный переносимый интерфейс в WWW, создание которого начала Группа Разработки Программного Обеспечения NCSA, был назван Mosaic. Пробная версия программы была закончена в первой половине 1993 года, а в августе 1993 была анонсирована альфа-версия для Internet.

Следует отметить, что сам проект Mosaic внес огромный вклад в развитие спецификаций World Wide Web, существенно обогатив различные компоненты системы. Разработчики Mosaic ввели в стандарты WWW большое количество новшеств. Агрессивная политика команды NCSA привела к тому, что многие программы-интерфейсы, разработанные в рамках ранних стандартов, постепенно стали отмирать, не выдержав конкуренции. Для самого NCSA это закончилось тем, что лидер команды, Марк Андресен, покинул в марте 1994 года NCSA и организовал коммерческую корпорацию Netscape. C этого момента начался новый этап борьбы, но теперь между старыми коллегами. Netscape активно навязывает свои стандарты, что приводит к тому, что документы, подготовленные с расширениями Netscape неправильно отображаются Mosaic, а документы с расширенными возможностями NCSA могут вообще не отображаться Netscape.

Следует отметить, что проект NCSA преследовал большие цели, нежели просто программу-интерфейс в WWW. С самого начала Mosaic разрабатывалась как программа с возможностями доступа к ресурсам Internet посредством различных протоколов, в число которых входили FTP, telnet, NNTP, SMTP. Однако вначале предполагалось, что делаться это будет за счет вызова внешних, относительно Mosaic, программ. В настоящее время Netscape сам поддерживает, кроме перечисленных, протоколы доступа в Gopher и Wais. Последнее позволяет использовать Netscape, впрочем, как и Mosaic, для работы вне рамок World Wide Web.

Mosaic на некоторое время затмила разработки CERN. Однако эта группа имела хорошо продуманную стратегию развития системы, которая включала в себя следующие основные моменты: разработка и поддержка стандартов спецификаций системы, разработка библиотеки свободно распространяемых мобильных кодов системы, полного комплекта средств, обеспечивающих разработку и реализацию компонентов системы на любом типе компьютера в сети, подготовка набора справочных и демонстрационных документов о состоянии сети и направлениях ее развития. Данная стратегия позволила распространять программное обеспечение, разработанное в рамках проекта в Internet, а наличие line mode broser'а позволила открыть возможности WWW для огромной аудитории пользователей алфавитно-цифровых устройств, подключенных в сеть. Некоторое время NCSA лидировала и по числу установок серверов, однако в настоящее время CERN обеспечил себе паритет и в этой области. Правда, и здесь не обошлось без "накладок". Так, форматы файлов конфигурации программы imagemap, обеспечивающей работу с графическими гипертекстовыми ссылками, у этих двух серверов различны.

Другим показателем успешного развития работ является образование W3-консорциума. Консорциум образован после подписания соглашения между Массачусетским Технологическим Институтом (MIT, USA) и Национальным Институтом Информатики и Автоматики (INRA, France) с согласия CERN. Если не вдаваться в подробности, то смысл этого соглашения заключается в том, что все программное обеспечение аккумулируется в MIT, участники имеют право copyright на все разработанное программное обеспечение и спецификации. Программное обеспечение распространяется свободно. За представителем MIT закрепляется должность директора, а за представителем INRA - должность зам. директора. Взносы полноправных участников W3C составляют $50.000 в год, а ассоциированных членов - $5.000 в год, соглашение заключено на три года начиная с 1 октября 1994 года. Любопытно, что организации с годовым оборотом, превышающим $50 миллионов, обязаны регистрироваться как полноправные члены, и что консорциум надеется получать прибыль, превышающую $1,5 миллиона, т.к. предусмотрен порядок использования средств сверх этой суммы. Средства до этого предела используются на развитие системы и исследования.

Образование Netscape Corporation и W3C легко объяснимы с точки зрения роста популярности WWW. В марте 1993 года трафик World Wide Web составлял 0,1% от общего трафика сети NSF, сентябре 1993 года он уже составил 1,0% от общего трафика сети NSF. В октябре 1993 года количество зарегистрированных серверов WWW равнялось 500, а к июню 1994 года оно достигло 1500 и продолжает стремительно расти.

Следует отметить, что появление технологии WWW и ее бурный прогресс не одинок. Приблизительно в это же время появились и другие распределенные информационные технологии в Internet. Это, в первую очередь, Gopher и Wais. Столь бурный рост этого сектора компьютерных технологий привел к появлению на свет очень интересного документа, подготовленного по заказу Комиссии Европейского Союза к ежегодной встрече руководителей Союза 24-25 июня 1994 года на Корфу. Документ прямо обращает внимание руководителей стран Союза на тот факт, что происходит бурный рост рынка информационных технологий, и если Союз не хочет в очередной раз оказаться на вторых ролях, то должен предпринять энергичные усилия по поддержке работ в этой области. Авторы доклада утверждают, что происходит очередная техническая революция, вызванная возможностями современных телекоммуникационных систем и компьютерных сетей.

Авторы выделяют основные сферы применения новых технологий:

работа посредством сети, т.е. создание новых рабочих мест;

обучение по сети;

научные коммуникации;

обычные услуги по сети;

управление дорожным движением;

управление воздушным движением;

быстрое медицинское обслуживание;

создание единой системы защиты прав потребителей и производителей информационных услуг;

создание единой европейской административной сети;

создание информационной сети общего пользования для всех граждан Союза.

В каком-то смысле учреждение W3C является ответом профессионалов на медлительность бюрократов из Комиссии Евросоюза. Среди учредителей W3C один из авторов документа - Мартин Банжеманн (Martin Bangemann).

Следующим важным этапом развития технологии World Wide Web стало появление весной 1995 года языка программирования Java, анонсированного компанией Sun Microsystems. Если быть более точным, то прямое отношение к World Wide Web имеет не сам язык, а мобильные коды и возможность их интерпретации программами просмотра Web. Создав свой браузер (программу просмотра) HotJava, Sun смогла продемонстрировать, что идеология интерпретации языка разметки документов может быть расширена. В страницы теперь можно стало встраивать фрагменты программ, которые после передачи по сети активировались на компьютере пользователя, расширяя тем самым концепцию распределенных вычислений.

К этому времени кроме Java появились еще и языки управления сценариями просмотра документов, самым известным из которых стал JavaScript. Тем самым, к середине 1996 года технология World Wide Web превратилась в полноценную гипертекстовую технологию, которая стала позволять решать большинство из тех задач, до которых доросли локальные гипертекстовые системы.

Учитывая все сказанное выше, попытаемся подробно остановиться на особенностях World Wide Web и отдельных ее компонентах, спецификациях и способах наращивания системы за счет внешнего программного обеспечения, существующем программном обеспечении и особенностях его функционирования на различных компьютерных платформах. Этим вопросам и будут посвящены следующие несколько разделов.

1.2 Понятие гипертекста

В предыдущем разделе речь шла об истории и основных вехах развития World Wide Web. В последнее время часто приходится слышать, что WWW - это очень просто. Однако за этой кажущейся простотой скрывается хорошо продуманная сложная система. При этом следует заметить, что система бурно развивается. Для того, чтобы более точно описать это развитие, наши англоязычные коллеги используют эпитет "dramatic". Познакомимся более подробно с WWW.

В 1989 году, когда Т. Бернерс-Ли предложил свою систему, в мире информационных технологий наблюдался повышенный интерес к новому и модному в то время направлению - гипертекстовым системам. Сама идея, но не термин, была введена В.Бушем (Vannevar Bush) в 1945 году в предложениях по созданию электромеханической информационной системы Memex. Несмотря на то, что Буш был советником по науке президента Рузвельта, идея не была реализована. В 1965 году Т.Нельсон (Ted Nelson) ввел в обращение сам термин "гипертекст", развил и даже реализовал некоторые идеи, связанные с работой с "нелинейными" текстами. В 1968 году изобретатель манипулятора "мышь" Д. Енжильбард (Doug Engelbart) продемонстрировал работу с системой, имеющей типичный гипертекстовый интерфейс, и, что интересно, проведена эта демонстрация была с использованием системы телекоммуникаций. Однако внятно описать свою систему он не смог. В 1975 году идея гипертекста нашла воплощение в информационной системе внутреннего распорядка атомного авианосца "Карл Винстон", которая получила название ZOG. В коммерческом варианте система известна как KMS. Работы в этом направлении продолжались и, время от времени, появлялись реализации типа HyperCard фирмы Apple или HyperNode фирмы Xerox. В 1987 была проведена первая специализированная конференция Hypertext'87, материалам которой был посвящен специальный выпуск журнала "Communication ACM".

Идея гипертекстовой информационной системы состоит в том, что пользователь имеет возможность просматривать документы (страницы текста) в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно, как это принято при чтении книг. Поэтому Т.Нельсон и определил гипертекст как нелинейный текст. Достигается это путем создания специального механизма связи различных страниц текста при помощи гипертекстовых ссылок, т.е. у обычного текста есть ссылки типа "следующий-предыдущий", а у гипертекста можно построить еще сколь угодно много других ссылок. Любимыми примерами специалистов по гипертексту являются энциклопедии, Библия, системы типа "help".

Простой, на первый взгляд, механизм построения ссылок оказывается довольно сложной задачей, т.к. можно построить статические ссылки, динамические ссылки, ассоциированные с документом в целом или только с отдельными его частями, т.е. контекстные ссылки. дальнейшее развитие этого подхода приводит к расширению понятия гипертекста за счет других информационных ресурсов, включая графику, аудио- и видео-информацию, до понятия гипермедиа.

1.3 Архитектура построения WWW

От описания основных компонентов перейдем к архитектуре взаимодействия программного обеспечения в системе World Wide Web. WWW построена по хорошо известной схеме "клиент-сервер". На рисунке 1 (см. приложение) показано, как разделены функции в этой схеме.

Программа-клиент выполняет функции интерфейса пользователя и обеспечивает доступ практически ко всем информационным ресурсам Internet. В этом смысле она выходит за обычные рамки работы клиента только с сервером определенного протокола, как это происходит в telnet, например. Отчасти, довольно широко распространенное мнение, что Mosaic или Netscape, которые, безусловно, являются WWW-клиентами, это просто графический интерфейс в Internet, является верным. Однако, как уже было отмечено, базовые компоненты WWW-технологии (HTML и URL) играют при доступе к другим ресурсам Mosaic не последнюю роль, и поэтому мультипротокольные клиенты должны быть отнесены именно к World Wide Web, а не к другим информационным технологиям Internet. Фактически, клиент - это интерпретатор HTML. И как типичный интерпретатор, клиент в зависимости от команд (разметки) выполняет различные функции. В круг этих функций входит не только размещение текста на экране, но и обмен информацией с сервером по мере анализа полученного HTML-текста, что наиболее наглядно происходит при отображении встроенных в тексте графических образов. При анализе URL-спецификации или по командам сервера клиент запускает дополнительные внешние программы для работы с документами в форматах, отличных от HTML, например GIF, JPEG, MPEG, Postscript и т.п. Вообще говоря, для запуска клиентом программ независимо от типа документа была разработана программа Luncher, но в последнее время гораздо большее распространение получил механизм согласования запускаемых программ через MIME-типы.

Другую часть программного комплекса WWW составляет сервер протокола HTTP, базы данных документов в формате HTML, управляемые сервером, и программное обеспечение, разработанное в стандарте спецификации CGI.

До самого последнего времени (до образования Netscape) реально использовалось два HTTP-сервера: сервер CERN и сервер NCSA. Но в настоящее время число базовых серверов расширилось. Появился очень неплохой сервер для MS-Windows и Apachie-сервер для Unix- платформ.

Существуют и другие, но два последних можно выделить из соображений доступности использования. Сервер для Windows - это shareware, но без встроенного самоликвидатора, как в Netscape. Учитывая распространенность персоналок в нашей стране, такое программное обеспечение дает возможность попробовать, что такое WWW. Второй сервер - это ответ на угрозу коммерциализации. Netscape уже не распространяет свой сервер Netsite свободно и прошел слух, что NCSA-сервер также будет распространяться на коммерческой основе. В результате был разработан Apachie, который, по словам его авторов, будет freeware, и реализует новые дополнения к протоколу HTTP, связанные с защитой от несанкционированного доступа, которые предложены группой по разработке этого протокола и реализуются практически во всех коммерческих серверах.

База данных HTML-документов - это часть файловой системы, которая содержит текстовые файлы в формате HTML и связанные с ними графику и другие ресурсы. Особое внимание хотелось бы обратить на документы, содержащие элементы экранных форм. Эти документы реально обеспечивают доступ к внешнему программному обеспечению.

Прикладное программное обеспечение, работающее с сервером, можно разделить на программы-шлюзы и прочие. Шлюзы - это программы, обеспечивающие взаимодействие сервера с серверами других протоколов, например FTP, или с распределенными на сети серверами Oracle. Прочие программы - это программы, принимающие данные от сервера и выполняющие какие-либо действия: получение текущей даты, реализацию графических ссылок, доступ к локальным базам данных или просто расчеты.

Все, что было сказано до этого момента, можно отнести к классической схеме World Wide Web. В настоящее время следует говорить об изменении общей архитектуры.

Как видно из рисунка 2 (см. приложение), к середине 1996 года произошли некоторые изменения в архитектуре сервиса World Wide Web.

Произошел возврат к модульной структуре сервера World Wide Web. Этот возврат был реализован в виде спецификации API. API - это спецификация разработки прикладных модулей, которые встраиваются в сервер, точнее редактируются совместно с модулями сервера. Применение во всех серверах многопотоковой технологии выполнения подзадач делает такой способ расширения возможностей сервера более экономичным с точки зрения ресурсов вычислительной установки, чем разработка CGI-скриптов.

В дополнение к HTML активно стал применяться еще один язык разметки - VRML (Virtual Reality Modeling Language). В данном случае речь идет об описании трехмерных сцен и возможности "бродить" по этим мирам. При этом в VRML также, как и в HTML предусмотрены гипертекстовые ссылки, что позволяет создавать смешанные базы данных, где информационный архив, например, можно представить в виде книг в библиотеке, среди которых может путешествовать автор, выбирая нужную ему тематику и источник, которые затем представляются в формате документа HTML.

Java-апплеты - это мобильные коды Java, ссылки на которые вмонтированы в тело документа. При доступе к такому документу программа просмотра пользователя предварительно анализирует документ на предмет наличия в нем такого типа ссылок, и, если они существуют, то подкачивает мобильные коды в свою память. Коды могут сразу выполняться по мере размещения их на компьютере пользователя, но могут активироваться и при помощи специальных команд.

Как видно из рисунка, изменения коснулись и клиентской части технологии. В настоящее время происходит постепенный переход от простой классической архитектуры клиент-сервер к архитектуре с сервером приложений, в роли которого выступает программа-клиент. В частности, NCSA опубликовала спецификацию CCI (Common Client Interface) для разработки приложений для работы с сервисами World Wide Web через программу Mosaic.

Завершая обсуждение архитектуры World Wide Web хотелось бы еще раз подчеркнуть, что ее компоненты существуют практически для всех типов компьютерных платформ и свободно доступны в сети. Любой, кто имеет доступ в Internet, может создать свой WWW-сервер, или, по крайней мере, посмотреть информацию с других серверов.

2. WEB-ТЕХНОЛОГИЙ В ИНТЕРНЕТЕ