Билет 21 Основные компоненты сервиса WWW: понятие гипертекста, язык HTML, программное обеспечение, протокол http, указатель ресурсов URL, интерфейс CGI
Распределенная информационная гипертекстовая система World Wide Web является одним из самых популярных, если не самым популярным, ресурсом Internet.
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. Как видно, запросы были невелики, и в октябре 1990 года проект стартовал. Национального Центра Суперкомпьютерных Приложений (NCSA). NCSA начала проект по разработке интерфейса в World Wide Web. 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. 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.
Понятие гипертекста
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.
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".
К 1989 году гипертекст представлял новую, многообещающую технологию, которая имела относительно большое число реализаций с одной стороны, а с другой стороны делались попытки построить формальные модели гипертекстовых систем, которые носили скорее описательный характер и были навеяны успехом реляционного подхода описания данных. Идея Т.Бернерс-Ли заключалась в том, чтобы применить гипертекстовую модель к информационным ресурсам, распределенным в сети, и сделать это максимально простым способом.
Он заложил три краеугольных камня системы из четырех существующих ныне, разработав:
язык гипертекстовой разметки документов HTML (HyperText Markup Language);
универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Universal Resource Locator);
протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).
Позже команда
NCSA добавила к этим трем компонентам четвертый:
CGI (Common Gateway Interface)
В 1989 году активно обсуждалась проблема интерфейса гипертекстовых систем, т.е. способов отображения гипертекстовой информации и навигации в гипертекстовой сети. Значение гипертекстовой технологии сравнивали со значением книгопечатания. Утверждалось, что лист бумаги и компьютерные средства отображния/воспроизведения серьезно отличаются друг от друга, и поэтому форма представления информации тоже должна отличаться. Наиболее эффективной формой организации гипертекста были признаны контекстные гипертекстовые ссылки, а кроме того, было признано деление на ссылки, ассоциированные со всем документом в целом и отдельными его частями.
Краткая история HTML.
Среди ключевых технологий, на которых держится современный Интернет, одной из важнейших и, как это ни странно, вызывающих наиболее ожесточенные споры является язык HTML, предназначенный для разметки и оформления документов World Wide Web. Необычайно интересно проследить историю развития этого языка - историю, в которой столкнулись противоположные подходы к проблеме компьютерного представления текста и которая послужила ареной сотрудничества и противоборства крупнейших компьютерных компаний, определяющих пути развития и будущее Интернета.
Начало истории HTML следует отнести к далекому 1986 году, когда Международная организация по стандартизации (ISO) приняла стандарт ISO-8879, озаглавленный "Standard Generalized Markup Language (SGML)". Стандарт этот посвящен описанию SGML - обобщенного метаязыка, позволяющего строить системы логической, структурной разметки любых разновидностей текстов. Слово "структурная" означает, что управляющие коды, вносимые в текст при такой разметке, не несут никакой информации о внешнем виде документа, а лишь указывают границы и соподчинение его составных частей, т.е. задают его логическую структуру.
Создатели SGML стремились максимально абстрагироваться от проблем представления электронного текста в разных программах, на разных компьютерных платформах и устройствах вывода. Так, если с помощью SGML размечается документ, содержащий заголовки, идеология языка запрещает указывать, что такой-то заголовок должен набираться, скажем, шрифтом Times полужирного начертания кегля 12 пунктов. SGML в таком случае требует ограничиться указанием на уровень заголовка и его место в иерархической структуре документа.
Благодаря таким ограничениям размеченный текст сможет без труда интерпретировать любая программа, работающая с любым мыслимым устройством вывода. К примеру, при работе в графическом интерфейсе заголовок может действительно выводиться полужирным шрифтом повышенного кегля; программа, использующая текстовый интерфейс, выделит его пустой строкой сверху и снизу и, возможно, повышенной яркостью символов; синтезатор речи, читающий документ вслух, сможет отметить заголовок паузой и изменением интонации. Можно сказать, что SGML-разметка обнажает нематериальную "душу" текста, для которой впоследствии любая программа-интерпретатор сможет подобрать подходящее к случаю "тело".
Однако абстрактность SGML этим не исчерпывается. SGML представляет собой не готовую систему разметки текста, а лишь удобный метаязык, позволяющий строить такие системы для конкретных обстоятельств. Жизнь многообразна и непредсказуема: сегодня вам требуется выделять в текстах заголовки, а завтра, возможно, понадобится размечать подписи в письмах, математические формулы или имена действующих лиц в пьесе. Стандарт SGML определяет лишь синтаксис записи элементов разметки - тегов - и их атрибутов, а также правила определения новых тегов и указания структурных отношений между ними. Для практической же разметки документов нужно приложение SGML - набор определенных в соответствии со стандартом тегов, представляющий собой, по сути, формальное описание структуры документа.
Однако сам по себе SGML не получил сколько-нибудь заметного распространения - до тех пор, пока в 1991 г. сотрудники Европейского института физики частиц (CERN), занятые созданием системы передачи гипертекстовой информации через Интернет, не выбрали SGML в качестве основы для нового языка разметки гипертекстовых документов. Этот язык - самое известное из приложений SGML - был назван
HTML (HyperText Markup Language, "язык разметки гипертекста").
Изначально HTML, как и положено SGML-приложению, разделял все особенности идеологии SGML. Из сорока с небольшим тегов HTML версии 1.2 (датированной июнем 1993 г.) всего три, да к тому же и не рекомендованных к использованию, тега осмеливались намекать на физические параметры представления документа. Вся разметка была чисто логической, и лишь в описательной части стандарта, сопровождающей формальное определение тегов, можно было прочесть что-нибудь вроде "в графических броузерах действие этого тега может передаваться курсивным начертанием".
А первым (и долгое время единственным) графическим броузером в те далекие времена была программа
Mosaic, разработанная, как и сам WWW, в научном учреждении - Национальном центре суперкомпьютерных приложений США (National Center for Supercomputer Applications - NCSA). Так что нет ничего удивительного в том, что в этот "золотой век" никаких противоречий между официальными стандартами и их реализацией в броузерах еще не существовало. HTML неторопливо развивался, оставаясь в рамках парадигмы структурной разметки, и в апреле 1994 г. началась подготовка спецификации следующей версии языка - 2.0. Этим занимался образованный в том же году Консорциум W3 (W3 Consortium, сокращенно W3C), унаследовавший от
CERN верховную власть и авторитет в мире WWW.
В настоящий момент консорциум, имеющий статус "международной некоммерческой организации", объединяет свыше 150 организаций-членов, в том числе фирмы Netscape, Microsoft и множество других. Однако в 1994-1995 гг. его членами были почти исключительно университеты и научные учреждения. Столь "академический" состав W3C сказывался как на самих документах, публикуемых консорциумом, так и на процедуре (и особенно на сроках) их принятия. Достаточно сказать, что окончательный вариант HTML 2.0, единственным серьезным усовершенствованием в котором был механизм бланков (форм) для отсылки информации с компьютера пользователя на сервер, был окончательно утвержден лишь в сентябре 1995 г., когда в W3C уже полным ходом шло обсуждение HTML 3 (или, как его называли поначалу, "HTML+").
HTTP
HTTP - это протокол прикладного уровня, разработанный для обмена гипертекстовой информацией в сети Internet. Протокол используется одной из популярнейших систем Сети - Word Wide Web - с 1990 года.
Сообщения по сети при использовании протокола HTTP передаются в формате, схожим с форматом почтового сообщения Internet (RFC-822) или с форматом сообщений MIME (Multiperposal Internet Mail Exchange). HTTP используется для взаимодействия программ-клиентов с программами-шлюзами, разрешающими доступ к ресурсам электронной почты Internet (SMTP), спискам новостей (NNTP), файловым архивам (FTP), системам Gopher и WAIS. Протокол разработан для доступа к этим ресурсам посредством промежуточных программ-серверов (proxy), которые позволяют передавать информацию между различными информационными службами без потерь. Протокол реализует принцип "запрос/ответ". Запрашивающая программа - клиент - инициирует взаимодействие с отвечающей программой - сервером, и посылает запрос, включающий в себя метод доступа, адрес URL, версию протокола, похожее по форме на MIME сообщение с модификаторами типа передаваемой информации, информацию клиента, и, возможно, тело сообщения клиента. Сервер отвечает строкой состояния, включающей версию протокола и код возврата, за которой следует сообщение в форме, похожей на MIME. Данное сообщение содержит информацию сервера, метаинформацию и тело сообщения. Понятно, что в принципе, одна и та же программа может выступать и в роли сервера и в роли клиента (так собственно и происходит при использовании proxy-серверов). При работе в Internet для обслуживания HTTP-запросов используется 80 порт TCP/IP. Практика использования протокола такова, что клиент устанавливает соединение и ждет ответа сервера. После отправки ответа сервер инициирует разрыв соединения. Таким образом, при передаче сложных гипертекстовых страниц соединение может устанавливаться несколько раз. Остановимся более подробно на механизме взаимодействия и форме передаваемой информации.
Практически любой сервер имеет механизм назначения паролей и прав доступа для различных пользователей, который базируется на схеме идентификации протокола HTTP 1.0. Данная схема предполагает, что программа-клиент посылает серверу идентификатор пользователя и пароль. Понятно, что такой механизм не обеспечивает защиты передаваемой по сети информации, и она может стать легкой добычей злоумышленников.
URL
URL определяет способ записи (кодирования) адресов различных информационных ресурсов при обращении к ним из страниц WWW.
URL- определяет расположение и адрес каждой Web - страницы в Internet. URL состоит из 3-х частей. Это протокол, доменное имя узла и путь. Протокол определяет метод взаимодействия клиент-программы с сервером. Доменное имя узла определяет сервер, на котором постоянно находятся данные Web-страницы. С помощью Internet можно обращаться к различным типам ресурсов.
CGI (Common Gateway Interface)– общий шлюзовой интерфейс обмена информации между программами разного вида. Превращение негипертекстовых документов в гипертекстовые. Главное назначение Common Gateway Interface - обеспечение единообразного потока данных между сервером и прикладной программой, которая запускается из-под сервера.
CGI определяет протокол обмена данными между сервером и программой.
CGI-скрипт - программа, написанная в соответствии со спецификацией Common Gateway Interface. CGI-скрипты могут быть написаны на любом языке программирования (C, C++, PASCAL, FORTRAN и т.п.) или командном языке (shell, cshell, командный язык MS-DOS, Perl и т.п.). Скрипт может быть написан даже на языке редактора EMAC в системах Unix.
Шлюз - это CGI-скрипт, который используется для обмена данными с другими информационными ресурсами Internet или приложениями-демонами. Обычная CGI-программа запускается сервером HTTP для выполнения некоторой работы, возвращает результаты серверу и завершает свое выполнение. Шлюз выполняется точно также, только, фактически, он инициирует взаимодействие в качестве клиента с третьей программой. Если эта третья программа является сервисом Internet, например, сервер Gopher, то шлюз становится клиентом Gopher, который посылает запрос по порту Gopher, а после получения ответа пересылает его серверу HTTP. Обычно гипертекстовые документы, извлекаемые из WWW серверов, содержат статические данные. С помощью CGI можно создавать CGI-программы, называемые шлюзами, которые во взаимодействии с такими прикладными системами, как система управления базой данных, электронная таблица, деловая графика и др., смогут выдать на экран пользователя динамическую информацию.
Программа-шлюз запускается WWW сервером в реальном масштабе времени. WWW сервер обеспечивает передачу запроса пользователя шлюзу, а она в свою очередь, используя средства прикладной системы, возвращает результат обработки запроса на экран пользователя. Программа-шлюз может быть закодирована на языках C/C++, Fortran, Perl, TCL, Unix Schell, Visual Basic, Apple Script. Как выполнимый модуль, она записывается в поддиректорий с именем cgi-bin WWW сервера.
