WEB-технологии

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

Актюбинский государственный университет им. К. Жубанова

 

 

 

 

 

 

 

 

Конспект  лекций

по  дисциплине «Web-технологии»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Актобе, 2011

Лекция1. Понятие о Web-технологиях передачи и обработки информации. Историческая справка развития Web-технологий 

В 1962 г. Дж. Ликлайдером, руководителем исследовательского компьютерного проекта экспериментальной  сети передачи пакетов в Управлении перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (Defense Advanced Research Project Agency, DARPA), была опубликована серия заметок, в которых обсуждалась концепция "Галактической сети" ("Galactic Network"). "Галактическая сеть" представлялась как глобальная сеть взаимосвязанных компьютеров, позволяющая любому пользователю получить доступ к данным и программам на компьютерах, объединенных данной сетью. Можно сказать, что эта идея положила начало развитию сети Интернет.

Уже через насколько  лет специалисты DARPA начали работу над  крупной децентрализованной компьютерной сетью ARPANet (Advanced Research Project Agency Network), днем рождения которой считается 29 октября 1969 г., когда была предпринята первая удачная попытка удаленного соединения между двумя компьютерами, находившимися в исследовательском центре Стэнфордского университета и Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Эти компьютеры и стали первыми узлами будущей сети ARPANet.

С момента появления ARPANet по сегодняшний день Интернет прошел долгий путь, основные вехи которого вкратце  представлены ниже. Более подробную информацию об истории возникновения и развития Интернета можно почерпнуть из многочисленных публикаций в Сети.

1970-е годы 

Разработана первая программа для отправки электронной  почты по сети, появились первые списки почтовой рассылки, новостные группы и доски объявлений. К сети подключились первые международные сетевые узлы, расположенные в Великобритании и Норвегии, ARPANet вышла на международный уровень. Начали развиваться протоколы передачи данных TCP/IP.

1980-е годы 

Стандартизированы протоколы передачи данных TCP/IP. Сеть ARPANet перешла с протокола NCP на TCP/IP. Разработана система доменных имен, или DNS. Создана магистраль NSFNet. Термин "Интернет" закрепился за сетью ARPANet.

1990-е годы 

Сеть ARPANet прекратила свое существование, уступив NSFNet. Всемирная паутина стала доступна в Интернете. Разработаны протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI. Создан первый графический браузер Mosaic. Образован Консорциум всемирной паутины (W3C). Всемирная паутина полностью подменила собой понятие "Интернет". Число зарегистрированных доменных имен превысило 2 млн.

Современный Интернет (Internet, Interconnected Networks - соединенные сети) представляет собой "сеть сетей", узлами которой являются не отдельные  компьютеры, а целые компьютерные сети, каждая из которых управляется независимыми операторами. Она не имеет центра управления, однако работает по единым правилам и предоставляет пользователям единые услуги.

В качестве наиболее общего определения термина "Интернет" можно привести следующее определение, взятое из книги "Doctor Bob’s Guide to Offline Internet Access" ("Доступ к Интернет через электронную почту", 1995 г.), в переводе Вадима Федорова: "Internet (сущ.) - бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан, с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов Сети разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ".

 

Основные  протоколы сети Интернет

Основными протоколами  сети Интернет являются протоколы стека TCP/IP. Термин TCP/IP характеризует все, что связано с протоколами взаимодействия между компьютерами в сети Интернет. Протокол TCP/IP получил свое название от названия двух коммуникационных протоколов:

• Transmission Control Protocol - TCP (протокол контроля передачи данных)
• Internet Protocol - IP (протокол передачи данных между сетями Интернет).

Протокол IP отвечает за адресацию в сети и доставку пакетов данных между компьютерами без установления соединения и гарантий доставки. Каждому компьютеру в сети присваивается уникальный IP-адрес, который представляется как четыре десятичных числа (октеты), разделенных точками. Значение любого октета может изменяться от 0 до 255, например, 149.76.12.4. В IP-адресе выделяют две части: сетевую часть (адрес локальной сети) и адрес компьютера в этой локальной сети. Сетевая часть адреса может иметь переменную длину, которая зависит от класса IP-адреса и некоторых других параметров. Выделяют несколько классов IP-адресов.

Класс А	Сети с адресами от 1.0.0.0 до 127.0.0.0. Сетевой номер содержится в первом октете (1-127), что предусматривает 126 сетей по 1.6 миллионов компьютеров в каждой.
Класс В	Сети с адресами от 128.0.0.0 до 191.255.0.0. Сетевой номер  находится в первых двух октетах (128.0 – 191.255), что предусматривает 16320 сетей с 65024 компьютерами в каждой.
Класс С	Сети с адресами от 192.0.0.0 до 223.255.255.0. Сетевой номер  содержится в первых трех октетах (192.0.0 - 223.255.255). Это предполагает почти 2 миллиона сетей по 254 компьютеров в каждой.
Классы D	Сети с адресами от 224.0.0.0 до 239.255.255.0. Адреса являются групповыми (multicast). Адреса зарезервированы для организации теле- и радиовещания на группы компьютеров.
Классы E и F	Сети с адресами от 240.0.0.0 до 254.0.0.0. Являются экспериментальными и не определяют какую-либо сеть.

IP-адреса могут  назначаться вручную или динамически.  Для динамической настройки сети  используется специальный протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). С его помощью  можно настраивать компьютер  пользователя несколькими способами.  При ручном способе настройки администратор должен настроить соответствие IP-адресов физическим адресам. При использовании статического способа администратор указывает DHCP-серверу диапазон допустимых IP-адресов. При первом соединении клиент получает адрес из этого диапазона, а сервер устанавливает соответствие выданному IP-адресу физического адреса устройства-клиента. В случае динамического способа настройки IP-адрес выдается из допустимого диапазона, но на определенное время. В этом случае можно построить сеть, в которой количество клиентов значительно превышает количество допустимых IP-адресов.

Протокол TCP позволяет  устанавливать виртуальный канал  передачи данных между компьютерами. В функции данного протокола  входит деление данных на пакеты, подтверждение факта получения пакетов принимающей стороной и повторная передача пакетов в случае необходимости. Кроме того, в протоколе TCP реализованы сложные механизмы регулирования загрузки сети и устранения заторов.

 

Система доменных имен DNS

Несмотря на то, что адресация в рамках сетей TCP/IP происходит строго по IP-адресам, для пользователя более удобно использование символьных или доменных имен.

Доменное имя  – это символьный адрес, имеющий  строгую иерархическую структуру, например, www.somewhere.com. В доменном адресе справа указывается домен верхнего уровня, состоящий из двух, трех или четырех букв. Двухбуквенный домен указывает на географическое расположение ресурса, например, ru - Россия, us - США и т.д. Трех- и четырехбуквенные домены используются для обозначения принадлежности организации к различным видам. Например, com - коммерческая организация, edu - образовательное учреждение и т.д.

В сетях TCP/IP соответствие между доменными именами и IP-адресами определяется централизованной службой DNS (Domain Name Service), использующей распределенную базу отображений "доменное имя – IP-адрес". Под распределенностью базы подразумевается то, что DNS-серверы распределены по всему миру, на каждом из которых находится какая-то часть от этой базы.

Алгоритм работы DNS можно описать следующим образом. Пользователь в окне браузера вводит доменное имя определенного ресурса. Компьютер пользователя отправляет запрос об установлении IP-адреса по введенному доменному имени на первый DNS-сервер, IP-адрес которого обычно устанавливается провайдером. Если в базе данных сервера имеется соответствующая запись "доменное имя – IP-адрес", то IP-адрес возвращается компьютеру пользователю. Если же в базе данных такая информация отсутствует, то запрос передается на DNS-сервер более высокого уровня, а в случае необходимости, на DNS-сервер, отвечающий за данную зону доменных имен. Ответ от сервера по цепочке вернется к компьютеру пользователя. Такая схема наиболее распространена, однако возможна и другая. Если в базе данных сервера отсутствует запрашиваемая запись "доменное имя - IP-адрес", то пользователя будет возвращен IP-адрес DNS-сервера более высокого уровня, и компьютер пользователя впоследствии сам выполнит запросы к последующим DNS-серверам.

 

Всемирная паутина (World Wide Web)

С появлением Интернета  стал возможным свободный обмен  информацией пользователями во всем мире. Однако долгое время Интернет позволял лишь обмениваться файлами  и неформатированным текстом. Лишь после возникновения Всемирной паутины в конце 80-х гг. XX века появилась универсальная среда, с помощью которой стало возможно обмениваться информацией любого типа. Тремя главными компонентами Всемирной паутины стали язык разметки гипертекста HTML (HyperText Markup Language), универсальный идентификатора ресурса URL (Uniform Resource Locator) и протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).

Всемирную паутину можно  определить как распределенную информационную систему, основанную на гипертексте. В распределенных системах информация хранится на так называемых Web-серверах, т.е. компьютерах со специальным программным обеспечением, являющихся узлами сети. Информация во Всемирной паутине представляется в виде Web-страниц, которые хранятся на Web-серверах в виде связанных наборов, называемых сайтами. Пользователи сети получают доступ к этой информации с помощью браузеров, специальных программ-клиентов для просмотра HTML-документов. Браузер обеспечивает взаимодействие с Web-серверами по протоколу HTTP и, получив данные в формате HTML, правильно отображают их на экране.

 

Браузеры

Несмотря на многообразие существующих браузеров, все они обладают общими чертами. Интерфейс браузеров прост и  понятен всем пользователям, знакомым с Microsoft Windows. Вид окна браузера Internet Explorer 8 представлен на рисунке 1.1.

 
Рис. 1.1.  Вид окна браузера Internet Explorer 8

 

В строке заголовка, которая  располагается вдоль верхней границы окна, отображается название используемого браузера и текущего документа. Ниже расположены основные элементы управления программой. Большую часть окна занимает область, в которой отображается просматриваемая Web-страница. В нижней части окна располагается строка состояния, в которой отображается некоторая дополнительная информация.

Согласно статистике сайта "Сайты Рунета" тройка наиболее популярных на сегодняшний день браузеров  выглядит следующим образом: Firefox 3, Internet Explorer 7 и Opera 10. Динамика использования данных браузеров представлена на рисунке 1.2.

Рис. 1.2.  Статистика использования браузеров в Рунете

 

Internet Explorer 8

К лидерам уверенно приближается новая версия браузера Internet Explorer 8, выпущенная корпорацией Microsoft. Данный браузер имеет массу нововведений, которые способны заинтересовать не только рядовых пользователей, но и  опытных разработчиков. Новшества  коснулись как удобства работы с браузером и поиска информации, так и некоторых аспектов обеспечения безопасности. К первой группе можно отнести улучшенную навигацию и управление журналом и Избранным, механизмы, реализующие мгновенный поиск и Web-фрагменты, а также механизм ускорителей, позволяющих "посмотреть адрес на карте, выполнить поиск, перевести фразу, прочесть определение незнакомого слова, отправить текст по электронной почте или опубликовать в блоге" и многое другое всего несколькими кликами мыши.

Наиболее заметными нововведениями, относящимися ко второй группе, являются функция восстановления после сбоев, фильтр SmartScreen, позволяющий "защититься от скрытой установки вредоносных программ", а также режим просмотра InPrivate, не позволяющий браузеру сохранять информацию о просмотренных страницах.

Однако наиболее значительным и долгожданным приобретением Internet Explorer 8 являются средства разработчика (Developer Tools), дающие возможность разработчикам Web-сайтов исследовать поведение Web-страниц  в браузере, инспектировать и отлаживать HTML-код и стилевые спецификации страницы, отлаживать сценарии JScript и многое другое.

Средства разработчика позволяют  редактировать не только любые атрибуты HTML или свойства CSS, но и изменять, добавлять и удалять целые элементы. Внесение изменений осуществляется простой правкой кода или установкой других значений атрибутов, после чего требуется нажать клавишу "Enter". Отмена всех изменений производится или обновлением страницы, или нажатием на кнопку "ESC", если требуется отменять правки по частям. Полученные в ходе редактирования Web-документы можно сохранять на локальном диске компьютера, нажав на вкладках "CSS" и "HTML" кнопку "Сохранить". Чтобы избежать случайной перезаписи кода, выходные данные сохраняются в виде текста, а в начало файла добавляется комментарий.

 

 

Лекция 2. Среды применения Web-технологий. Сферы применения и перспективы развития Web-технологий.Web-технологии в сетях различного уровня

Всемирная паутина  задумывалась как общее пространство, в котором пользователи могли бы получить доступ к любой представленной информации, общаться, работать над совместными проектами и т.д. Однако на просторах Сети до сих пор можно встретить сайты, оптимизированные только для конкретного вида браузеров, например, Internet Explorer. Посетители таких сайтов, использующие браузеры других производителей, не могут в полной мере получить доступ к ресурсам сайта. В настоящее время такие сайты встречаются все реже и реже, однако встает другая задача: обеспечить доступ к Web-ресурсам пользователям "нестандартных" устройств вывода, например, голосовых, браузеров Брайля, браузеров портативных устройств и др. Чтобы гарантировать каждому доступ к предоставляемой в Интернете информации и были предложены Web-стандарты.

W3C и  WaSP

Двумя наиболее авторитетными организациями в  области стандартизации Всемирной  паутины являются Консорциум Всемирной  паутины (World Wide Web Consortium, W3C) и группа специалистов, называющая себя Проект по поддержанию Web-стандартов (Web Standards Project, WaSP).

Консорциум Всемирной  паутины был основан 1994 году Тимом  Бернерсом-Ли, автором множества  разработок в сфере информационных технологий. Создание Консорциума стало  закономерной реакцией сообщества Web-разработчиков  на так называемые "браузерные войны", бушевавшие в 90-х годах двадцатого века. Миссию W3C можно сформулировать следующим образом: "Полностью раскрыть потенциал Всемирной паутины путем создания протоколов и принципов, гарантирующих долгосрочное развитие Сети". Двумя другими важнейшими задачами Консорциума являются полная "интернационализация Сети" и доступность ее сервисов для людей с ограниченными возможностями.