Барабанова М.И., Кияев В.И. Информационные технологии: открытые системы, сети, безопасность в системах и сетях

Подождите немного. Документ загружается.

В сентябре 1994 году Оливер Мак-Брайан (Oliver McBryan) из Коло-

радского университета (США) разработал одно из первых автоматических

средств составления предметного указателя для WWW, названное WWW-

Worm. За несколько минут Worm формировал базу данных из десятков

тысяч мультимедийных объектов, которые стало возможным находить по

ключевым словам [3.2]. Можно считать, что с этого момента информаци-

онное пространство World Wide Web было, в принципе, сформировано

(рис. 3.1). Дальнейшее развитие шло по линии совершенствования техно-

логий поиска, передачи, обеспечения безопасности, разработки и стандар-

тизации различных Web-интерфейсов, повышающих комфорт использо-

вания Web-технологий. С середины 90-х годов эти технологии стали на-

ходить всё более широкое применение во многих сферах

человеческой дея-

тельности.

Основными элементами технологии WWW являются [3.3]:

• язык гипертекстовой разметки документов (Markup Language –

HTML);

• протокол обмена гипертекстовой информацией (Hypertext Transfer

Protocol – HTTP);

• универсальный способ адресации ресурсов в сети (Universal Re-

source Identifier – URI и Universal Resource Locator – URL);

• система доменных имен (Domain Name System – DNS);

• универсальный интерфейс шлюзов (Common Gateway Interface –

CGI), добавленный позже сотрудниками Национального центра су-

перкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing

Applications – NCSA).

Язык гипертекстовой разметки HTML создан на опыте использования

редактора TeX и системно- и аппаратно-независимых методов представ-

ления текста в электронной форме (Standard Generalized Markup

Language – SGML, стандарт ISO 8879). Основная идея гипертекста заклю-

чается в присутствии внутри ASCII-текста форматирующих полей и ссы-

лок как на части внутри документа, так и на другие документы. Благодаря

этому можно просматривать документы в том порядке, в каком требуется,

а не последовательно, как при чтении книг. База данных гипертекста явля-

ется частью файловой системы, которая содержит текстовые файлы в

формате HTML и связанные с ними графику, мультимедиа и другие ре-

сурсы.

Для получения файла из Internet браузер нужно знать, где находится

файл и как общаться с компьютером, на котором этот файл находится.

Программа-клиент WWW передает имя необходимого файла, его место-

положение в Internet (адрес хоста) и метод доступа (обычно протокол

HTTP или FTP). Комбинация этих элементов формирует универсальный

идентификатор ресурса (URI). URI определяет способ записи адресов раз-

личных информационных ресурсов. В основу URI были заложены идеи

расширяемости, полноты и читаемости. Реализация URI для WWW явля-

ется способом адресации в сети (URL). Общий формат ссылки URL: про-

токол://узел/путь/файл [#метка].

Рис. 3.2. Технологические средства Всемирной паутины

Internet является совокупностью эффективных методов коммуникации

на базе современных стандартизированных протоколов связи и работы с

информацией, находящейся на удаленных носителях (рис. 3.2). Кроме не-

посредственных функций по транзиту данных любых типов технологии

Internet обеспечивают широкий спектр разнообразных информационных

услуг, реализуемых различными службами:

• служба пересылки и приёма сообщений (E-mail);

• служба гипертекстовой среды (WWW);

• служба передачи файлов (File Transfer Protocol – FTP);

• служба удаленного управления компьютером (Teletype Network –

Telnet);

• служба имен доменов (Domain Name System – DNS);

• служба телеконференций (Users Network – Usenet) и чат-

конференций (Internet Relay Chat – IRC).

Для быстрого поиска информации в Internet разработаны специаль-

ные программы, которые по заданным адресам и ссылкам мгновенно оты-

скивают нужную информацию. При этом число обработанных информа-

ционных ресурсов может достигать сотен тысяч. Совокупность поисковых

и сервисных программ образует мощные общедоступные и коммерческие

поисковые службы – в зарубежном секторе Internet это: Alta Vista, Excite,

Google, HotBot, Infoseek (Go)Light, Lycos, Magellan, Norbern, Yahoo!, Open

Text, Web Crawler. В русскоязычном секторе основными полнотекстовы-

ми поисковыми системами считаются Апорт, «Иван Сусанин», «Кирилл и

Мефодий», «Россия-Он-Лайн», Rambler, List.ru, Russia on the Net, FTP-

Search, Яndex.

Программная индустрия для Web испытывает сейчас настоящий бум:

сотни компаний – разработчиков программного обеспечения для Web –

создают новые технологии и инструментальные средства для навигации,

работы в Сети и разработки пользовательских приложений. К их числу

можно отнести:

• программы просмотра и навигации (браузеры);

• средства поиска и доставки информации (поисковые машины);

• программное обеспечение Internet и Web-серверов, серверные

приложения и расширения;

• средства администрирования в сетях;

• клиентские приложения и расширения (Web- сервисы);

• инструментальные средства разработки;

• средства обеспечения безопасности.

Инструментальные средства разработки Internet-приложений разнооб-

разны и включают:

• редакторы гипертекста и графические редакторы;

• средства разметки карт изображений и конверторы изображений;

• средства мультимедиа (аудио, анимация, видео);

• средства генерации виртуальной реальности;

• средства и языки программирования серверных и клиентских при-

ложений и расширений.

Редакторы гипертекста формируют HTML-файлы в режимах про-

граммирования или WYSIWYG (What You See Is What You Get). Можно

использовать и обычные текстовые редакторы, а также средства, встроен-

ные в браузеры. К этой же группе относятся конверторы, «перегоняющие»

офисные документы в гипертекст.

Графические редакторы служат для создания изображений, включае-

мых в гипертекст.

Средства разметки карт изображений позволяют разбить изображе-

ние на участки и связать гиперссылки с каждым из них. Такие средства

могут быть встроены в графический редактор. Конверторы изображений

обеспечивают преобразование форматов, размеров и цветов, создание

специальных эффектов.

Средства мультимедиа предназначены для создания звукового и му-

зыкального сопровождения, анимационных и видеороликов. Часто вос-

произведение файлов мультимедиа осуществляется клиентскими расши-

рениями или специальными Helper-программами.

Средства генерации виртуальной реальности позволяют запрограм-

мировать трехмерные сцены и управление ими на языке VRML (Virtual

Reality Modeling Language). Ввиду того, что процесс воспроизведения

виртуальной реальности достаточно сложен, могут потребоваться допол-

нительные средства автоматизированного проектирования и анимации.

Для просмотра Web-страниц с VRML-изображениями необходимо ис-

пользовать соответствующие браузеры, например, WebSpace от Silicon

Graphics или VRML-расширения для Internet Explorer или Netscape

Navigator.

Системы программирования клиентских приложений предназначены

для разработки и отладки сценариев (на языках VBScript или JavaScript)

и мобильных приложений (на языке Java), выполняемых на стороне кли-

ента. Наибольшие удобство и производительность разработки дают сред-

ства визуального программирования. В качестве средств программиро-

вания серверных приложений могут использоваться как обычные систе-

мы программирования (VisualBasic, C/C++, Java), так и интерпретаторы

команд (UNIX-shell, REXX и др.), интерпретаторы и компиляторы сцена-

риев на JavaScript, VBScript и Perl. Для создания клиентских и серверных

расширений используются системы программирования, позволяющие

создавать компоненты с использованием механизмов ActiveX или Plug-

in, представленных в виде встроенных или дополнительных библиотек

интерфейсов.

Средства администрирования, как правило, поставляются в составе

программного обеспечения Web-сервера и служат для конфигурирования,

активации и мониторинга Web-сервисов, для контроля актуальности ги-

перссылок и связности гипертекстовой структуры, для учета и протоколи-

рования использования серверов, для настройки и сопровождения систе-

мы безопасности.

Средства обеспечения безопасности данных и самих сетей могут

быть встроены в программное обеспечение Internet-серверов или пред-

ставлены в виде дополнительных компонентов: комплексов Firewall и

Proxy-серверов, выполняющих фильтрацию данных на различных уров-

нях.

До недавнего времени Internet был своеобразной «улицей с односто-

ронним движением», так как информация с Web-страниц поступала к

пользователю от Web-сервера только при наличии запроса пользователя.

С появлением в языке HTML диалоговых свойств пользователь получил

обратную связь с Web-сервером. Обмен параметров при этом осуществля-

ется через специальный графический интерфейс (Computer Graphical Inter-

face – CGI).

Рис. 3.3. Схема взаимодействия Web-клиента

с серверами различных типов

В последнее время все большее распространение получает механизм

согласования запускаемых программ через многоцелевые расширения

почтовой службы Internet (Multipurpose Internet Mail Extensions – MIME).

Современные браузеры – помимо взаимодействия с Web-серверами через

протокол HTTP – могут взаимодействовать с различными типами серве-

ров и служб с использованием протоколов FTP, File, Gopher, Mailto,

NNTP, Telnet, WAIS (рис. 3.2 и 3.3). В состав URL входит информация о

методе доступа, требующаяся браузеру, чтобы использовать любой из

этих протоколов [3-3].

Если Internet включает в себя необозримое внешнее информационное

пространство и соответствующие ресурсы, то Intranet – это внутреннее

информационное пространство организации, реализуемое в локальной се-

ти (Local Area Network – LAN), но обладающей всеми возможностями In-

ternet, ориентированной, как правило, на применение в рамках одной ор-

ганизации. Отличается высокой безопасностью и скоростью работы. Ис-

пользуется для решения задач по автоматизации документооборота, ин-

формационному сопровождению бизнес-процессов, поиска и совместного

доступа к данным и документам организации и имеет шлюзы для под-

ключения в Internet.

Для примера можно привести Intranet-сети, реализованные на основе

технологии Dashboard от Microsoft. Рабочие места в сети на базе

Dashboard строятся с помощью Microsoft Office, очень тесно интегрируясь

с ним. Пользователь ищет и работает с данными в привычном интерфейсе,

пользуясь Microsoft Outlook для доступа к сетевым данным. Об этом крас-

норечиво говорит высказывание главы корпорации Microsoft Б.Гейтса

(W.Gates): «Меня убедил опыт собственной компании. В Microsoft мы

опубликовали в своей сети Intranet тысячи документов для использования

внутри корпорации, но я с удивлением обнаружил, что с вводом у нас сети

Intranet число обращений к данным возросло в несколько раз. Это весьма

примечательный факт, если учесть, что и раньше ко многим из таких фай-

лов добраться было нетрудно, а пользующиеся ими сотрудники неплохо

владеют компьютером и весьма заинтересованы в изучении хранящейся в

них информации».

Отметим, что сеть Intranet – отличная платформа для работы с инфор-

мацией внутри предприятия. Современный Web-браузер доступен для

любой клиентской системы, Web-серверы не требуют аппаратных средств

такой большой мощности, которая требуется, например, для классических

пакетов групповой работы типа LotusNotesDomino. Рынок программного

обеспечения для Web-серверов весьма разнообразен – пользователи не

«привязаны» к одному поставщику. Большинство приложений разработа-

но на базе принципа открытых систем и прекрасно взаимодействуют.

Технология Web обладает свойством наращиваемости и может использо-

ваться в любых вычислительных сетях. Средства разработки приложений

в комплексах прикладных программ для пользовательских персональных

компьютеров облегчают создание HTML-страниц для Web-серверов.

Рис. 3.4. Схема распределенной локальной сети с выходом в Internet

Многообразие протоколов, служб, клиентских приложений, возмож-

ностей работы практически с любыми серверными платформами (Linux,

Windows, Solaris, BSD и др.) и операционными системами превратили In-

ternet в мощный инструмент, широко использующийся в бизнесе. Распре-

деленные информационные системы, построенные на Internet/Intranet-

технологиях – в том числе и с применением спутниковых систем – стали

обычным явлением (рис.3.4, 3.5). Многие сферы бизнеса получили при-

ставку «е» – e-Business, что означает «электронный бизнес».

Рис. 3.5. Спутниковые технологии Internet

В настоящее время сеть Internet является базовой основой перехода к

информационному обществу, а сам он становится глобальной индустрией

в информационном, экономическом и социальном пространствах. По

оценкам различных международных аналитических служб общий оборот

в Internet-индустрии к 2010 году может составить более 12 трлн долларов.

3.2. Понятие телекоммуникации и компьютерной сети

Выше упоминалось, что Internet в настоящее время объединяет мно-

жество компьютерных локальных (Local Area Net – LAN), региональных и

федеральных (Wide Area Net – WAN) сетей и миллионы пользователей во

всем мире. Таким образом, базовой единицей всемирной компьютерной

сети (World Wide Web – WWW) является выделенная компьютерная сеть

общего или специализированного назначения для решения широкого круга

задач. Рассмотрим общие принципы использования таких сетей и для на-

чала дадим несколько определений.

Коммуникация – в широком смысле это общение (взаимодействие)

между людьми, организациями и системами, осуществляемое при помощи

различных средств (речь, символьные системы, системы связи). Как раз-

витие понятия «коммуникация» появилось понятие телекоммуникация.

Телекоммуникация – организация и передача информации на «даль-

нее» расстояние с помощью технических средств (телефон, телеграф, ра-

дио, телевидение, компьютерная техника и т.п.).

Благодаря возникновению и развитию цифровых технологий и сетей

передачи данных появился новый высокоэффективный способ взаимодей-

ствия, обеспечивающий реализацию принципа распространения и получе-

ния информации {7 х 24} – «в любом месте и в любое время – семь дней в

неделю, двадцать четыре часа в сутки».

Компьютерная сеть представляет собой совокупность электронно-

вычислительных устройств, объединенных средствами хранения и пере-

дачи данных (коммуникациями, телекоммуникациями), технического, ор-

ганизационного и технологического обслуживания и обеспечения (рис.

3.6). Основное назначение компьютерных сетей – предоставление различ-

ных информационных и вычислительных компьютерных услуг пользова-

телям сети путем организации их доступа к ресурсам, распределенным в

этой сети. Цель – обеспечить эффективность сбора, распределенной обра-

ботки и анализа данных, повысить информационную надежность управ-

ленческих решений.

Рис. 3.6. Состав базовых компонентов обеспечения компьютерной сети

Компьютерные сети применяются в различных областях и затраги-

вают почти все сферы человеческой деятельности, они являются эффек-

тивным инструментом связи между предприятиями, организациями, ин-

формационными системами и потребителями.

Сеть обеспечивает более быстрый доступ к различным источникам

информации. Использование сети уменьшает избыточность локальных ре-

сурсов за счет рационального механизма их объединения или разделения

КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ

Техническое

обеспечение

Организационное

обеспечение

Программное

обеспечение

Информационное

обеспечение

(например, создание общего многопользовательского вычислительного

Web-ресурса или ресурса хранения данных, одновременное использование

одного сервера или периферийных устройств несколькими пользователя-

ми одновременно и т.д.). Сеть обеспечивает новый уровень производи-

тельности труда сотрудников и обеспечивает эффективную связь компа-

нии с производителями и клиентами.

Принципы построения и функционирования аппаратного и про-

граммного обеспечения элементов сети определяются архитектурой ком-

пьютерной сети. Архитектура компьютерной сети определяет основные

элементы сети, характер и топологию взаимодействия этих элементов, ло-

гическую, функциональную и физическую организацию технических,

программных, организационных и информационных средств сети.

3.3. Оборудование компьютерных сетей

Оборудование компьютерной сети – комплекс электронных, элек-

трических и механических устройств, входящих в состав компьютерной

сети (рис 3.7).

3.3.1. Электронные вычислительные машины (ЭВМ) и их классификация

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер – комплекс

технических средств, предназначенных для автоматического преобразова-

ния информации в процессе решения вычислительных и информационных

задач.

Рис. 3.7. Состав компьютерных сетей

Классифицировать ЭВМ можно по ряду признаков: по назначению,

по габаритам, по производительности, по стоимости, по элементной базе

и т. д (рис. 3.8).

По габаритам и производительности выделяют:

• суперЭВМ – имеют огромную вычислительную мощность, большое

быстродействие, гигантский объем оперативной памяти, обладают

Оборудование компьютерной сети

ЭВМ

Система передачи данных

(телекоммуникации)

Периферийное

оборудование

способностью работать одновременно с большим количеством

пользователей, работать с базами данных любых размеров и обес-

печивать эффективную вычислительную работу локально или в со-

ставе кластерных систем;

• большие ЭВМ – компьютерные системы с большим быстродейст-

вием, предназначенные для выполнения работ, связанных с обра-

боткой и хранением больших объемов информации, проведением

сложных расчетов и исследований в ходе решения вычислительных

и информационно-логических задач;

• малые ЭВМ – специализированные компьютеры, которые исполь-

зуются чаще всего для управления технологическими процессами

или в составе управляющих комплексов широкого назначения;

• микроЭВМ – по архитектуре относятся к классу малых ЭВМ, по

производительности сравнимы с ними, габариты и стоимость силь-

но уменьшились за последние два десятилетия, используются в

чрезвычайно широком диапазоне управленческих, производствен-

ных, научных и прочих задач.

ВМ

многопользовательские

рабочие станции

се

ве

сетевые компьютеры

персональные компьютеры

большие

малые

мик

оЭВМ

пе

ЭВМ

первое поколение

второе поколение

третье поколение

четвертое поколение

пятое поколение

шестое поколение

седьмое поколение

процессоров

переносные

стационарные

Габариты

и вычислительная

мо

ность

Элементная база,

в основном ЦП

(

CPU

)

Характер

использования

Выполняемые функции

- признак

классификации