История развития Интернета

Около 20 лет назад Министерство Обороны США создало сеть, которая явилась предтечей Internet, - она называлась ARPAnet. ARPAnet была экспериментальной сетью, - она создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере, - в частности, для исследования методов построения сетей, устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке авиацией и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Internet. В модели ARPAnet всегда была связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения). Сеть a priori предполагалась ненадежной: любая часть сети может исчезнуть в любой момент.

На связывающиеся компьютеры - не только на саму сеть - также возложена ответственность обеспечивать налаживание и поддержание связи. Основной принцип состоял в том, что любой компьютер мог связаться как равный с равным с любым другим компьютером.

Передача данных в сети была организована на основе протокола Internet - IP. Протокол IP - это правила и описание работы сети. Этот свод включает правила налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т.п.). Сеть задумывалась и проектировалась так, чтобы от пользователей не требовалось никакой информации о конкретной структуре сети. Для того, чтобы послать сообщение по сети, компьютер должен поместить данные в некий ``конверт'', называемый, например, IP, указать на этом ``конверте'' конкретный адрес в сети и передать получившиеся в результате этих процедур пакеты в сеть.

Эти решения могут показаться странными, как и предположение о "ненадежной'' сети, но уже имеющийся опыт показал, что большинство этих решений вполне разумно и верно. Пока Международная Организация по Стандартизации (Organization for International Standartization - ISO) тратила годы, создавая окончательный стандарт для компьютерных сетей, пользователи ждать не желали. Активисты Internet начали устанавливать IP-программное обеспечение на все возможные типы компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом для связи разнородных компьютеров. Такая схема понравилась правительству и университетам, которые проводят политику покупки компьютеров у различных производителей. Каждый покупал тот компьютер, который ему нравился и вправе был ожидать, что сможет работать по сети совместно с другими компьютерами.

Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена Операционная Система UNIX. Эта ОС имела возможность работы в сети с протоколом Internet (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью. Примерно в то же время появились другие организации, которые начали создавать свои собственные сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы. Стало ясно, что все только выиграли бы, если бы эти сети могли общаться все вместе, ведь тогда пользователи из одной сети смогли бы связываться с пользователями другой сети.

Одной из важнейших среди этих новых сетей была NSFNET, разработанная по инициативе Национального Научного Фонда (National Science Foundation - NSF), аналога нашего Министерства Науки. В конце 80-х NSF создал пять суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPAnet, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом.

Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPAnet. Центры были соединены специальными телефонными линиями с пропускной способностью 56 Kbps . Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.

Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети (трафик) нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичигана совместно с IBM и MCI. Старая физически сеть была заменена более быстрыми (примерно в 20 раз) телефонными линиями. Были заменены на более быстрые и сетевые управляющие машины.

Процесс совершенствования сети идет непрерывно. Однако, большинство этих перестроек происходит незаметно для пользователей. Включив компьютер, вы не увидите объявления о том, что ближайшие полгода Internet не будет доступна из-за модернизации. Возможно даже более важно то, что перегрузка сети и ее усовершенствование создали зрелую и практичную технологию. Проблемы были решены, а идеи развития проверены в деле. Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой желающий может получить доступ к сети. Прежде Internet была доступна только для исследователей в области информатики, государственным служащим и подрядчикам. NSF способствовал всеобщей доступности Internet по линии образования, вкладывая деньги в подсоединение учебного заведения к сети, только если то, в свою очередь, имело планы распространять доступ далее по округе. И потребности продолжают расти. Постоянно развиваясь, подключая все большее число пользователей, по сведениям исследовательской компании NUA ( http :// www . nua . ie ), Интернет к 2000 году объединил 407,1 миллиона пользователей.

Однако своему успеху Интернет обязан не только возможности кроссплат-форменного обмена информацией, но и разработке "дружественной" простому пользователю технологии визуализации данных. Работы по внедрению гипертекстового формата документов в Интернет начались с конца 70-х годов. В 1991 году была разработана система Gopher, призванная облегчить работу с командной строкой Unix. Однако общепринятый в настоящее время единый стандарт описания представления документов был утвержден в начале 90-х. Тим Беррнерс Ли (Tim Berners-Lee), выступивший с инициативой создания языка гипертекстовой разметки, впервые разработал спецификацию языка HTML (HyperText Markup Language) и программу визуализации (браузер), названную World Wide Web (WWW). С тех пор язык HTML "де-факто" стал стандартом для представления текстовой и смешанной информации в Сети. Этот язык базируется на SGML (Standard Generalized Markup Language) — международном стандарте представления текстовой информации.

К середине девяностых годов сеть начинает экспоненциально расти. Ее пользователями становятся люди, далекие от программирования или науки. Недавно созданная фирма Netscape, выпускает триумфальный Netscape Navigator, ставший на несколько лет самым популярным браузером.

Все это заставляет многие фирмы, до последнего времени не верившие в перспективность Интернета, по-иному взглянуть на будущее. И в 1996 году лидирующий производитель офисного программного обеспечения (ПО) фирма Microsoft объявляет о планах интеграции своего ПО с сетью Интернет, которые со временем стали еще более всеобъемлющими и затронули не только клиентские приложения, но и даже средства создания программ.

Интернет сегодня

Сегодня множество людей неожиданно для себя открывают для себя существование глобальных сетей, объединяющих компьютеры во всем мире в единое информационное пространство, которое называется Internet. Что это такое, определить непросто. С технической точки зрения Internet - это объединение транснациональных компьютерных сетей, работающих по различным протоколам, связывающих всевозможные типы компьютеров, физически передающих данные по всем доступным типам линий - от витой пары и телефонных проводов до оптоволокна и спутниковых каналов. Большая часть компьютеров в Internet связано по протоколу TCP/IP. Можно сказать, что Internet- это сеть сетей, опутывающая весь земной шар. Все эти компьютеры можно условно разделить на два основных класса: клиенты и серверы.

Клиенты

Клиенты — это компьютеры, подключенные к Сети через поставщика услуг Интернета (Internet Service Provider), используют ее, как правило, для поиска и получения информации, работы с электронной почтой.

Программное обеспечение клиентов может включать:

Браузер или универсальный клиент. Это программа, которая обеспечивает загрузку и отображение Web-страниц. Кроме того, современные версии этого ПО позволяют выполнять небольшие клиентские приложения (скрипты и апплеты), расширяющие возможности обычных Web-страниц, а также осуществлять путешествия в виртуальных мирах.

Почтовые приложения, работающие с электронной почтой.

Другие мультимедийные средства, как, например, воспроизведение звуковых и видеороликов.

Клиентские модули систем групповой работы, которые обеспечивают создание единого информационного поля над распределенными клиентами и информационными системами.

Службы сети Интернет

Серверы

Серверы — это мощные компьютеры, которые имеют высокопропускной канал для связи с Интернетом и соответствующее программное обеспечение, поддерживающее работу тех или иных служб, и, как правило, предоставляют информацию клиенту. В зависимости от типа сервисов, которые предоставляют серверы, они делятся на:

Ø Web -серверы — работают с протоколом высокого уровня HTTP, и в ответ на запрос клиента формируют по заранее определенному алгоритму Web-страницу. Причем, эта страница может быть либо создана заранее, и тогда ее называют статической, либо генерироваться непосредственно в ответ на запрос — это динамически созданная страница.

Ø Почтовые серверы — как привило, поддерживают протокол POP (Post Office Protocol) и SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Служат, как следует из названия, для работы с электронной почтой и имеют различное назначение. Посредством протокола POP обеспечивается загрузка писем с ящика клиента на почтовом сервере, которым он пользуется, в его программу-клиент, а также некоторые другие возможности для клиент-серверного взаимодействия. Для отправки почтовых сообщений от клиента на сервер, а также передачи их между серверами,на пути их следования от отправителя к серверу получателя используется протокол SMTP.

Ø Ftp -серверы — работают с протоколом FTP и служат для организации доступа к файловым архивам сервера.

Ø Gopher -серверы — работают по протоколу Gopher, разработанному в Университете Миннесоты (University of Minnesota), в настоящее время их можно считать устаревшими.

Это серверы, с которыми можно взаимодействовать, используя соответствующее программное обеспечение (например, программу почтового клиента или браузер). Однако есть специализированные серверы, которые тоже могут быть доступны посредством Интернета, но, они, как правило, предназначены для обслуживания других серверов (например, некоторые серверы, обслуживающие базы данных или обеспечивающие проверку кодов кредитных карт) или для работы со специализированным программным обеспечением (RealAudio или NetShow).

Многие фирмы предлагают специализированное серверное программное обеспечение, также называемое сервером (или, правильнее, информационным сервером). Это ПО является дополнением к одному из вышеперечисленных серверов и выполняет функции обслуживания электронных конференций, торговли, рассылки новостей и т. д.

Информационные серверы

Информационные серверы устанавливаются на специализированные операционные системы. Как правило, это различные версии Unix, Windows NT Server или Novel NetWare. Поскольку основная цель книги — описать создание информационных систем с помощью среды Delphi, а код, созданный в Delphi, гарантированно работает корректно только на Windows-платформах, то в дальнейшем мы будем рассматривать лишь эту операционную систему. Существуют программы-эмуляторы, позволяющие запускать Win32-приложения на различных не-Windows платформах, однако эти "переходники" могут не соответствовать современным жестким критериям сетевой безопасности и поэтому запускать Web-серверы на них не рекомендуется.

Может показаться, что ограничение возможности выбора операционной системы сервера приведет к потере гибкости всей информационной системы, но это не так. Поскольку предполагается использование Web-сервера из сети Интернет, то любой клиент должен иметь возможность пользоваться сервером, независимо от его платформы — это основное требование совместимости платформ. И оно выполняется. Поскольку обмен информацией между клиентом и сервером в среде Интернета осуществляется с использованием кроссплатформенных стандартов, а конкретно — протоколов низкого (TCP/IP) и высокого (HTTP) уровней, то в общем случае нет особой необходимости знать, какой именно клиент пользуется ресурсом.Запрос клиента должен содержать адрес (имя) Web-страницы, которая затем будет отправлена сервером клиенту, или имя выполняемого модуля, который будет выполнен сервером для того, чтобы динамически сформировать и послать клиенту страницу. Адреса запрашиваемых документов содержатся в их URL (Universal Resources Locator) или в терминах спецификации языка HTML 4.0 — URI (Universal Resource Identifier).

Для того чтобы подготовить статические страницы, необходимо владеть языком HTML или визуальными средствами подготовки Web-страниц (например, Microsoft FrontPage или Macromedia DreamWeaver). Динамические страницы формируются программой, называемой CGI-модулем (CGI-скриптом) в соответствии с дополнительными данными, содержавшимися в запросе или присланными клиентом, и на основании правил, заложенных при создании CGI-модуля.

При создании динамической страницы модуль может использовать любые данные, доступные ему в настоящий момент времени, как, например, результаты поиска в базе данных. Благодаря этому свойству, можно заранее обеспечить гибкие интерактивные возможности Web-сервера. Именно для обеспечения этих свойств были созданы следующие языки и технологии.

Зеркала

Для очень популярных ресурсов требуется большая пропускная способность интернет-канала и мощность Web-сервера. При некоторых значениях производительности сервера и пропускной способности канала дальнейшее наращивание этих показателей оказывается экономически нецелесообразно, и в этом случае применяют технологию кластеризации сервера. Вообще, кластеризация подразумевает собой установку нескольких машин-серверов, функционирующих в сети как одна, т. е. происходит распараллеливание операций между этими серверами (кластерами) и, вследствие этого, равномерное распределение нагрузки. При этом решаются задачи повышения отказоустойчивости информационной системы, повышения производительности, улучшения масштабирования, безопасности хранения данных вследствие репликации (репликация в данном контексте — это постоянное копирование данных на другой сервер). Кроме создания кластеров применяются также и так называемые "Зеркала". Зеркало сайта — это тот же сайт, но расположенный на другом сервере, как правило, в географическом отдалении от первого. Делается это для разгрузки головного сервера и увеличения скорости работы с пользователями. Например, бывшее ранее одним из лидеров Российского сегмента Интернета агентство "Инфоарт" имело множество зеркал, разбросанных как по территории России, так и по странам Дальнего Зарубежья. При этом, как правило, зеркала получают адреса, начинающиеся с wwi, ww2 и т. д. Обеспечивая постоянную репликацию содержимого по этим зеркалам, сохраняется целостность данных. При обращении к главному серверу он, в зависимости от своей текущей загрузки и IP-адреса пользователя, может автоматически переадресовать такой запрос на одно из зеркал, как правило, на то, которое сможет быстрее его обработать.

Extranet и Intranet

Изначально локальные сети (ЛС) возникли для обмена информацией между компьютерами и совместного использования ресурсов, например, баз данных или принтеров. Выделяют несколько типов архитектур ЛС: одноранговые, двуранговые и сети с многозвенной архитектурой.

Одноранговые сети

Этот тип сетей характерен для небольших учреждений, где требуется поддержка работы файловых архивов, сетевых принтеров и сетевых программ (например, небольших комплексов бухгалтерского учета). В этой сети каждый компьютер может предоставить, скажем, свой диск для хранения общедоступной информации или принтер для печати. В локальных сетях с протоколом TCP/IP (а именно такие мы в дальнейшем и будем рассматривать) каждый компьютер (точнее его сетевой порт) имеет свой уникальный IP-адрес, заданный системным администратором, и благодаря этому программы, установленные на нескольких машинах, могут осуществлять обмен данными.

В таких сетях каждый клиент имеет одинаковый приоритет и полномочия. Принт-сервер — это компьютер, к порту которого подключено устройство печати и, как правило, принт-серверами являются слабые машины даже без клавиатуры и монитора, в единственную функцию которых входит обслуживание сетевого принтера. Некоторые модели принтеров имеют собственный сетевой порт, и поэтому могут подключаться непосредственно к ЛС. Файл-сервер — это компьютер, основной функцией которого является хранение информации в виде файлов на своем жестком диске.

Если к одному из компьютеров подключить модем, то можно организовать доступ к сети Интернет для каждой машины ЛС.

Такая схема реализации ЛС имеет ряд существенных недостатков.

1. Большой сетевой трафик. Данные, посылаемые единственной машине, достигают каждого клиента. Для обслуживания самого простого запроса файл базы данных пересылается по сети клиенту и обрабатывается на его машине, что требует больших вычислительных возможностей машины и высокой пропускной способности сети. В случае параллельной работы нескольких пользователей трафик возрастает многократно. А если база данных велика, то совместная работа становится невозможной.

2. Проблемы безопасности и мониторинга. Открывая доступ к своему диску, клиент становится уязвимым для хакеров и неблагонадежных сотрудников организации. Кроме того, для таких сетей отсутствуют развитые средства мониторинга действий пользователей.

3. Невозможность работы с большими базами данных и приложениями, функционирующими в среде клиент-сервер.

4. Сложности, связанные с администрированием сети. В данных сетях отсутствует единый "командный пункт", из которого системный администратор может устанавливать те или иные настройки сети.

5. Малое число пользователей. Ограничение на число пользователей налагается как сетевым трафиком, так и особенностями IP-адресации.