9.2. Обобщенная структура операционных систем
Системы должны быть гибкими с точки зрения бизнес-компонентов, открытыми на уровне технологий объектного взаимодействия и, что очень важно для будущего, обладающими высокой степенью стандартизованности выбранных базовых технологий. Чем больше производителей вычислительных систем поддерживают стандарт, тем ниже вероятность больших расходов при интеграции как программных, так и аппаратных комплексов.
Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам — протоколам. В узком смысле сетевая ОС — это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.
В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей (рис. 9.2).
Средства управления локальными ресурсами компьютера выполняют функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.
Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование — серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают: блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам и т.д.
Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования — клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. При этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети, обеспечивают адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., т.е. являются средством транспортировки сообщений.
В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная часть.
На рис. 9.3 показана схема взаимодействия сетевых компонентов. Здесь ЭВМ 1 выполняет роль клиента, а ЭВМ 2 — роль сервера. В соответствии с этим на первой машине отсутствует серверная часть, а на второй — клиентская. Отдельно показан компонент клиентской части — редиректор. Именно редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и анализирует их. Если выдан запрос к ресурсу данного компьютера, например HDD (Hard Disk Drive), то он переадресовывается соответствующей подсистеме локальной ОС, если же это запрос к удаленному ресурсу, он переправляется в сеть. При этом клиентская часть преобразует запрос из локальной формы в сетевой формат и передает его транспортной подсистеме, которая отвечает за доставку сообщений указанному серверу. Серверная часть операционной системы ЭВМ 2 принимает запрос, преобразует его и передает для выполнения своей локальной ОС. После получения результата сервер обращается к транспортной подсистеме и направляет ответ клиенту, выдавшему запрос. Клиентская часть преобразует результат в соответствующий формат и адресует его тому приложению, которое выдало запрос.
Существуют два варианта построения сетевых ОС.
Первые сетевые ОС представляли собой совокупность существующей локальной ОС и надстроенной над ней сетевой оболочки. При этом локальная ОС имела минимум сетевых функций, необходимых для работы сетевой оболочки, которая выполняла основные сетевые функции. Примером такого подхода является использование на каждой машине сети операционной системы MS DOS (у которой начиная с ее третьей версии появились такие встроенные функции, как блокировки файлов и записей, необходимые для совместного доступа к файлам). Принцип построения сетевых ОС в виде сетевой оболочки над локальной ОС используется и в современных ОС, например LANtastic или Personal Ware.
Однако более эффективным представляется путь разработки ОС, изначально предназначенных для работы в сети. Сетевые функции у ОС данного типа глубоко встроены в основные модули системы, что обеспечивает их логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую производительность. Примером такой ОС является система Windows NT фирмы Microsoft, которая благодаря встроенности сетевых средств обеспечивает более высокие показатели производительности и защищенности информации по сравнению с сетевой ОС LAN Manager той же фирмы (совместная разработка с IBM), являющейся надстройкой над локальной операционной системой OS/2. Компоненты сетевой операционной системы на каждой рабочей станции и файловом сервере взаимодействуют друг с другом посредством языка, называемым протоколом. Одним из общих протоколов является протокол фирмы IBM NetBIOS (Network Basic Input Output System—
сетевая операционная система ввода — вывода). Другим распространенным протоколом является IPX (Internet-work Packet Exchange— межсетевой обмен пакетами) фирмы Novell.х. Оба эти протокола рассмотрены в гл. 8. Операционные системы различных разработчиков приведены в табл. 9.1.
9.3. Модель клиент-сервер и модель ОС на базе микроядра
Модель клиент-сервер — это еще один подход к структурированию ОС. В широком смысле такая модель предполагает наличие программного компонента — потребителя какого-либо сервиса (клиента) и программного компонента — поставщика этого сервиса (сервера). Взаимодействие между клиентом и сервером стандартизуется, так что сервер может обслуживать клиентов, реализованных различными способами и, может быть, разными производителями. При этом главным является требование, чтобы клиенты запрашивали услуги сервера понятным ему способом. Инициатором обмена обычно является клиент, который посылает запрос на обслуживание серверу, находящемуся в состоянии ожидания запроса (рис. 9.4). Один и тот же программный компонент может быть клиентом по отношению к одному виду услуг и сервером для другого вида услуг. Модель клиент-сервер является скорее удобным средством ясного представления функций того или иного программного элемента в той или иной ситуации, нежели технологией. Эта модель успешно применяется не только при построении ОС, но и на всех уровнях программного обеспечения и имеет в некоторых случаях более узкий, специфический смысл, сохраняя, естественно, при этом все свои общие черты.
В целях обеспечения эффективности и целостности работы ОС реализуется исходя из двух режимов: режима пользователя (user mode) и режима ядра (kernel mode).
Операционная система разбивается на несколько подсистем, каждая из которых выполняет определенный набор сервисных функций, например управление памятью, создание или планирование процессов. Каждая подсистема реализуется в пользовательском режиме. Клиент, которым может быть либо другой компонент ОС, либо прикладная программа, запрашивает сервис, посылая сообщение на сервер. Ядро ОС, работая в привилегированном режиме, доставляет сообщение нужному серверу, сервер выполняет операцию, после чего ядро возвращает результаты клиенту с помощью другого сообщения (см. рис. 9.4).
Это менее привилегированный режим работы процессора по сравнению с режимом ядра. Он не предусматривает прямого доступа к аппаратуре. Выполняющийся в этом режиме код непосредственно имеет дело лишь с объектами своего адресного пространства (рис. 9.5). Системные службы он вызывает через интерфейсы прикладных программ (API — Application Program Interface). Поддерживающие их приложения и подсистемы работают в режиме пользователя. При запуске приложении создается процесс (process), реализованный в виде объекта (object). Объект состоит из исполняемой программы, пространства адресов виртуальной памяти и одного или нескольких потоков.
Особенности процесса режима пользователя: не имеет прямого доступа к оборудованию. Это сделано в целях защиты от неверно работающих приложений или от несанкционированного доступа. Запросы на использование аппаратных ресурсов должны быть разрешены компонентом режима ядра;
ограничен размерами выделенного адресного пространства. Ограничение размера памяти, используемой процессом, позволяет обеспечить дополнительную защиту ОС. Это ограничение устанавливается путем выделения процессу диапазона фиксированных адресов;
может быть выгружен из физической памяти в виртуальную память (VRAM — virtual memory) на жестком диске. Виртуальная память использует пространство жесткого диска как дополнительную оперативную память. В результате процесс режима пользователя получает доступ к памяти, размер которой превышает объем ОЗУ;
приоритет процесса данного типа ниже, чем у процессов режима ядра, поэтому в сравнении с последними ему, как правило, предоставляется меньше процессорного времени. Это предохраняет ОС от снижения производительности или возникновения задержек, связанных с ожиданием завершения работы приложений.
Подход с использованием ядра заменил вертикальное распределение функций операционной системы на горизонтальное. Компоненты, лежащие выше микроядра, хотя и используют сообщения, пересылаемые через микроядро, взаимодействуют друг с другом непосредственно. Микроядро играет роль регулировщика. Оно проверяет сообщения, пересылает их между серверами и клиентами и предоставляет доступ к аппаратуре.
Это привилегированный режим работы, в котором код имеет прямой доступ ко всем аппаратным ресурсам и всей памяти, включая адресные пространства всех процессов режима пользователя (рис. 9.6).
Компоненты режима ядра имеют: прямой доступ к оборудованию; прямой доступ ко всем видам памяти компьютера; более высокий приоритет исполнения, чем процессы режима пользователя. Кроме того, компоненты не выгружаются на жесткий диск в файл подкачки виртуальной памяти.
Функционирование режима ядра обеспечивается исполнительной системой, включающей в себя системные службы, микроядро и слой абстрагирования от оборудования (HAL).
Исполнительная система представляет собой обобщенный ряд подсистем и компонентов ОС, работающих в режиме ядра.
Поскольку системные (исполнительные) службы обеспечивают все основные функции ОС, очень важно защитить их от влияния приложений и подсистем пользовательского режима. Такую
защиту обеспечивают системные службы, работающие в режиме ядра:
диспетчеры — различные модули, осуществляющие управление вводом — выводом, объектами, безопасностью, процессами, взаимодействием между процессами, виртуальной памятью, окнами и графикой;
драйверы устройств — программные компоненты, управляющие доступом к оборудованию;
микроядро — предоставляет наиболее общие службы ОС, такие как диспетчеризация потоков, обработка прерываний первого уровня и отложенный вызов процедур. Микроядро расположено между слоем системных служб и HAL.
Слой абстрагирования от оборудования (НАL) представляет собой библиотеку режима ядра, включающую процедуры управления оборудованием. Этот программный слой позволяет скрыть особенности аппаратных платформ, предоставив ОС стандартные точки входа в процедуры, благодаря чему для нее исчезают различия между платформами и архитектурами. Поэтому ОС может функционировать на разных платформах с разными процессорами. Сетевая операционная система способна работать на одно и многопроцессорных компьютерах и позволяет высокоуровневым драйверам графических адаптеров форматировать данные для мониторов разных типов.
Сетевые ОС обеспечивают работу с приложениями с помощью подсистем среды. Подсистема среды предоставляет API приложениям, разработанным под конкретную среду или ОС. Рассмотрим ее функционирование на примере широко распространенной подсистемы Win32.
Подсистемы среды являются промежуточным звеном между приложением, спроектированным для работы в конкретной операционной среде, и службами исполнительной системы. Подсистема среды транслирует инструкции, специфичные для рабочей среды приложения, в команды, которые могут быть выполнены службами исполнительной системы. Работа приложений, созданных для других ОС, поддерживается двумя подсистемами среды Windows NT: POSIX и OS/2. Эти подсистемы обрабатывают все функциональные запросы от поддерживаемых приложений. Подсистема либо самостоятельно обрабатывает запрос, либо передает его службам исполнительной системы СОС.
На подсистему Win32 иногда ссылаются как на подсистему клиент-сервер — CSR (Client/Server) или CSRSS (Client/Server Subsystem). Подсистема поддерживает Win32-приложения (позволяющие организовать много поточность выполнения задач, а также метод передачи и совместного использования информации между приложениями), MS-DOS-, Windows 3.х-приложения (содержащие команды платформы Intel х86) и остальные подсистемы среды. Подсистема Win32 также поддерживает консольные приложения, завершение работы приложений и функции обработки ошибок.
9.3.4. Взаимодействие подсистем с исполнительной системой
Службы исполнительной системы СОС обеспечивают выполнение основных функций ОС для всех подсистем. Службы работают в режиме ядра, что позволяет гарантировать устойчивость ОС, поскольку прямого доступа к ним не имеет ни одно приложение. В результате неправильно работающий компонент режима пользователя (приложение) не сможет случайно остановить функционирование компонента режима ядра.
Подсистемы, построенные на базе исполнительной системы, формируют операционные среды, соответствующие требованиям конкретных клиентских приложений. Благодаря этому общие функции ОС единственный раз реализуются в исполнительной системе, не повторяясь в каждой из подсистем. Это упрощает разработку новых подсистем и облегчает их поддержку.
Такая теоретическая модель является идеализированным описанием системы клиент-сервер, в которой ядро состоит только из средств передачи сообщений. В действительности различные варианты реализации модели клиент-сервер в структуре ОС могут существенно различаться по объему работ, выполняемых в режиме ядра.
На одном краю этого спектра находится разрабатываемая фирмой IBM на основе микроядра Mach операционная система Workplace OS, придерживающаяся чистой микроядерной доктрины, которая заключается в том, что все несущественные функции ОС должны выполняться не в режиме ядра, а в непривилегированном (пользовательском) режиме. На другом краю — Windows NT, в составе которой имеется исполнительная система (NT executive), работающая в режиме ядра и выполняющая функции обеспечения безопасности, ввода — вывода и др.
Микроядро реализует функции, лежащие в основе операционной системы. Это основа для менее существенных системных служб и приложений. В общем случае, подсистемы, бывшие традиционно неотъемлемыми частями операционной системы (файловые системы, системы управления окнами и обеспечения безопасности), становятся периферийными модулями, взаимодействующими с ядром и друг с другом.
Главный принцип разделения работы между микроядром и окружающими его модулями — включать в микроядро только те функции, которым абсолютно необходимо исполняться в режиме супервизора и в привилегированном пространстве.
Под этим обычно подразумеваются машинозависимые программы (включая поддержку нескольких процессоров), некоторые функции управления процессами, обработка прерываний, поддержка пересылки общений, некоторые функции управления устройствами ввода вывода, связанные с загрузкой команд в регистры устройств.
Есть два пути построения подсистем. Первый заключается в смещении нескольких чувствительных к режиму работы процессора серверов в пространстве ядра, что обеспечивает им полный доступ к аппаратуре и в то же время связь с другими процессами с помощью обычного механизма сообщений. Такой подход был использован, например, при разработке Windows NT: кроме микроядра в привилегированном режиме работает часть Windows NT, называемая управляющей программой (executive). Она включает ряд компонентов, которые управляют виртуальной памятью, объектами, вводом — выводом и файловой системой (включая сетевые драйверы), взаимодействием процессов и частично системой безопасности.
Другой путь состоит в том, чтобы оставить в ядре только небольшую часть сервера, представляющую собой механизм реализации решения, а часть, отвечающую за принятие решения, переместить в пользовательскую область. В соответствии с этим подходом, например, в микроядре Mach, на базе которого разработана Workplace OS, размещается только часть системы управления процессами (и нитями), реализующая диспетчеризацию (т.е. непосредственное переключение с процесса на процесс), а все функции, связанные с анализом приоритетов, выбором очередного процесса для активизации, принятием решения о переключении на новый процесс и т.п., выполняются вне микроядра. Этот подход требует тесного взаимодействия между внешним планировщиком и резидентным диспетчером.
Здесь важно отметить, что запуск процесса или нити требует доступа к аппаратуре, так что по логике — это функция ядра. Но ядру все равно, какую из нитей запускать, поэтому решения о приоритетах нитей и дисциплине постановки в очередь может принимать работающий вне ядра планировщик.
9.4. Топологии распределенных вычислений
С ростом числа предприятий, применяющих в своих сетях технологию клиент-сервер, стандартизированная распределенная обработка становится ключевым фактором эффективности функционирования ОС. Компьютер под управлением сетевой ОС может разделять приложения на две группы: интерфейсную (front end), работающую на клиентской станции, и прикладную (back end), выполняющуюся на сервере. Такое распределение позволяет приложению лучше использовать преимущества имеющихся аппаратных ресурсов, таких как несколько процессоров или большие объемы оперативной памяти. Для создания клиент-серверных соединений, поддерживающих распределенную обработку, применяются механизмы взаимодействия процессов IPC (InterProcess Communication).
В типичном распределенном приложении вычислительная задача делится на два процесса: интерфейсный, осуществляемый ни рабочей станции и требующий минимума ресурсов, и прикладной, выполняемый на сервере и нуждающийся в больших объемах данных, интенсивных вычислениях, общих правилах oбpaботки или специализированной аппаратуре (рис 9.7). Сервер предоставляет свои вычислительные мощности в распоряжение задач клиентов. При распределенной обработке между клиентской и серверной частями приложения должно существовать сетевое соединение, обеспечивающее двусторонний обмен данными. К основным механизмам функционирования IPC, используемым для создания таких соединений, относятся:
именованный канал — построенный двунаправленный канал связи между клиентом и сервером. Именованные каналы предоставляют распределенным приложениям средства обмена сообщениями с гарантированной доставкой. После открытия канала клиент и сервер могут получать данные из канала и передавать их в него. Пример процесса, использующего именованные каналы, — Win Logon;
почтовые ящики — построенные однонаправленные каналы связи между клиентом и сервером. Они обеспечивают средства обмена сообщениями без гарантии доставки, могут использоваться для идентификации в сети компьютеров и служб;
Windows Sockets (WinSock) — предоставление распределенным приложениям доступа к транспортным протоколам, таким как TCP/ IP и IPX. WinSock можно использовать для построения между клиентом и сервером каналов связи с гарантированной доставкой;
удаленный вызов процедур RPC — предоставление распределены приложениям возможности вызывать процедуры, доступные разных компьютерах в сети;
сетевой динамический обмен данными NetDDE (Network Dynamic Data Exchange) — совместное использование информации между приложениями. Для взаимодействия с сетевыми компонентами его уровня NetDDE применяет NetBIOS API. NetDDE использует, например, программа Chat;
распределенная модель многокомпонентных объектов (DCOM Distributed Component Object Model) — распределение применяющих RPC процессов по нескольким компьютерам, чтобы клиентская и серверная части приложения могли быть размещены в оптимальных участках сети. DCOM — это ActiveX-технология Microsoft, которую могут использовать приложения Javaтм и компоненты ActiveX с помощью модели многокомпонентных объектов (СОМ).
9.5.1. Модели администрирования и регистрации в сети
Как уже указывалось в предыдущих подразделах, операционная система, осуществляющая обработку, управление и передачу информации, подразделяется на два основных типа: пользовательскую ОС и ОС сервера. Назначение, функции таких операционных систем и управление ими различны. Рабочая станция под управлением пользовательской ОС, как правило, может поддерживать выполнение нескольких процессов, создавать, хранить и обновлять список конфигурации компьютера, предоставлять средства доступа в сети Интернет, службу сообщений, службу локальной безопасности и защиты файлов, папок и других локальных ресурсов компьютера, обеспечивать надежность функционирования приложений в операционной системе (каждое приложение выполняется в отдельном адресном пространстве).
Серверная ОС, например Windows NT Server, оптимизирована для работы в качестве сервера файлов, печати, а также для приложений с широким спектром администрирования — от нескольких рабочих групп до корпоративных сетей. Основными функциями операционной системы сервера являются: поддержка многопроцессорной обработки задач, администрирование сервера и сети и управление ими, отслеживание входящего и исходящего трафика сервера, поддержка Web-сервера, интеграция с клиентами других фирм производителей, например Macintosh, и др.
Сети, работающие под управлением Microsoft Windows могут быть организованы на основе доменной модели или моде рабочей группы.
Доменная модель характеризуется наличием в сети как минимум одного компьютера, работающего под управлением Windows, NT Server и выполняющего роль контроллера домена (domain controller). Домен — это группа компьютеров, объединенных общей базой учетных записей пользователей и единой политикой защиты.
Модель рабочей группы позволяет организовать сеть на основе . Windows NT без контроллера домена. Компьютеры при такой организации обладают равными правами на совместно используемые ресурсы. Главным недостатком построения таких сетей является отсутствие централизованного управления и администрирования учетных записей пользователей и защиты ресурсов, которые создаются на каждом компьютере, где пользователь будет регистрироваться.
Чтобы получить доступ к ресурсам, пользователю необходимо прежде всего зарегистрироваться —. идентифицировать себя в домене или компьютере. При этом ему необходимо ввести имя пользователя, пароль, а также название домена, в котором зарегистрирована учетная запись или название компьютера. Окно, в котором происходит регистрация пользователя, раскрывается при загрузке операционной системы или при нажатии кнопок Ctrl-Alt-Delete и выборе пункта «Завершение работы», а затем — «Завершение сеанса...». Такое окно представлено на рис. 9.8.
Учетная запись пользователя — это информация о пользователе системы, включающая в себя имя пользователя и пароль, необходимые для регистрации, информацию о принадлежности к той или иной рабочей группе или домену, правах и привилегиях.
Учетные записи бывают двух типов: глобальные и локальные.
Глобальная учетная запись содержит информацию о пользователе домена. Она позволяет пользователю зарегистрироваться в домене с любого компьютера сети и работать с доступными для него ресурсами. В Windows NT глобальную запись можно создать средствами User Manager for Domain (Диспетчер пользователей доменов). Она размещается в основной базе данных каталогов на главном контроллере домена PDC (Primary Domain Controller). Копии базы данных хранятся на всех резервных контроллерах домена BDC (Backup Domain Controller), которые с интервалом в ,5 мин обновляются с основного контроллера домена. Пример построения такой сети представлен на рис. 9.9. Локальная учетная запись содержит информацию о пользователе данного компьютера. С ее помощью пользователь может зарегистрироваться в системе и получить доступ к ресурсам компьютера. Чтобы иметь право обратиться к ресурсам другого компьютера, надо и на нем завести локальную учетную запись пользователя.
9.5.2. Основные правила конфигурирования компьютеров, подключенных к сети
После того как было установлено физическое соединение сети (установлено и подключено сетевое оборудование), необходимо соответствующим образом сконфигурировать (т.е. программно настроить) компьютеры, находящиеся в сети. Для этого следует произвести настройку сети. Это можно сделать только в том случае, если пользователь обладает соответствующими правами на конфигурирование системы. Такими правами, как правило, обладает пользователь из группы «Администратор». Настроить сетевые установки можно путем нажатия правой кнопки мыши при нахождении курсора на значке «Мое сетевое окружение», который, как правило, располагается на «Рабочем столе» операционной системы, и выбора пункта меню «Свойства». При этом открывается окно «Сеть и удаленный доступ к сети».
Для того чтобы раскрыть окно «Подключение по локальной сети — свойства» (рис. 9.10), в котором и настраиваются параметры подключения, необходимо правую кнопку мыши нажать при нахождении курсора на значке «Подключение по локальной сети»,
В этом окне следует установить протокол передачи данных, службу доступа к информации по сети, а также указать, клиентом каких сетей является пользователь. Для выбора протокола передачи данных по сети необходимо в открывшемся окне выбрать «Установить», а затем в новом окне выбрать «Протокол» и нажать «Добавить» (рис. 9.11). При этом раскрывается список доступных для установки протоколов. Для функционирования, например, протокола передачи данных ТСР/IP надо установить в свойствах . данного протокола уникальный для каждого компьютера сети IP адрес (например, 192.168.0.33) и маску подсети (например, 255.255.0.0).
Кроме того, чтобы получить возможность передавать данные по сети и иметь доступ к ресурсам другого компьютера, необходимо ввести информацию, что пользователь является клиентом
сети Microsoft, а также установить службу доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft. Для этого следует в окне «Подключено локальной сети — свойства» выбрать «Установить», затем открывшемся окне выбрать «Клиент», после чего в раскрывшемся списке — «Клиент для сетей Microsoft». Служба доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft устанавливается аналогичным образом, только в окне «Выбор типа сетевого компонента» надо выбрать «Служба» и далее в открывшемся окне — «Служба Доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft».
После выполнения вышеописанных действий надо дважды нажать на левую кнопку мыши при нахождении курсора на значке «Мое сетевое окружение». При этом должен появиться список подключенных в данный момент и настроенных компьютеров в сети, у которых хотя бы один локальный ресурс имеет общий доступ.
По умолчанию все ресурсы компьютера (папки, принтеры и дp.) не имеют общего доступа. Чтобы разрешить общий доступ к ресурсам компьютера, необходимо сначала выделить данный реcypc (объект), затем нажать правую кнопку мыши при нахождении курсора на этом объекте и из раскрывшегося контекстного меню выбрать «Доступ», далее в открывшемся окне установить «Открыть общий доступ к этой папке» и при необходимости в строку «Сетевое имя» ввести имя, под которым другие компьютеры будут видеть данный ресурс.
9.5.3. Общие сведения об администрировании пользователей и рабочих групп
В сетевой операционной системе Windows NT Server присутствует специальный инструмент, предназначенный для администрирования глобальных учетных записей пользователей и групп
на основном контроллере домена, а также локальных учетных записей на любом компьютере домена — User Manager for Domains. Окно утилиты «User Manager for Domain» представлено на рис. 9.12.
Чтобы создать учетную запись нового пользователя в домене, необходимо в меню User выбрать «New User...». При этом раскроется окно «New User» (рис 9.13). Следует ввести имя пользователя, под которым он будет регистрироваться в домене (Username), полное имя пользователя (Full Name), описание, которое может отождествлять пользователя (Description), пароль для регистрации в домене (Password) и подтверждение пароля (Confirm Password). Кроме того, в этом окне можно задать смену пароля при первой регистрации пользователя (User Must Change Password at Next Logon), запретить смену пользователем пароля (User Cannot
hange Password), ввести ограничение действия пароля (Password ever Expires), отключить учетную запись (Account Disabled). Существуют также и другие ОС, например Linux, администрирование которых отличается в основном только инструментом явления учетными записями и настройки служб, протоколов клиентов.
ГЛАВА 10. СТРУКТУРА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ УСЛУГИ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
10.1. Структура территориальных сетей
Глобальная сеть Интернет — самая крупная и единственная в своем роде сеть в мире. Среди глобальных сетей она занимает уникальное положение. Правильнее ее рассматривать как некоторую, над сеть — объединение многих сетей, сохраняющих самостоятельное значение. Действительно, сеть Интернет не имеет ни четко. выраженного владельца, ни национальной принадлежности. Любая сеть может иметь связь с сетью Интернет и, следовательно, рассматриваться как ее часть, если в ней используются принятые для сети Интернет протоколы ТСР/IP или имеются конверторы в протоколы ТСР/IP. Практически все сети национального и регионального масштабов имеют выход в сеть Интернет.
Типичная территориальная (национальная) сеть имеет иерархическую структуру.
Верхний уровень — федеральные узлы, связанные между собой магистральными каналами связи. Магистральные каналы физически
организуются на ВОЛС или на спутниковых каналах связные . Средний уровень — региональные узлы, образующие региональные сети. Они связаны с федеральными узлами и, возможно, между собой выделенными высоко и среднескоростными каналами, такими, как каналы Т1, E1, В-ISDN или радиорелейные линии. Нижний уровень — местные узлы (серверы доступа), связные с региональными узлами преимущественно коммутируемыми или выделенными телефонными каналами связи, хотя заметна тенденция к переходу к высоко и среднескоростным каналам. Именно к местным узлам подключаются локальные сети малых и средних предприятий, а также компьютеры отдельных пользователей. Корпоративные сети крупных предприятий соединяются с региональными узлами выделенными высоко или среднескоростными каналами. Иерархическая структура сети Интернет может быть представлена так, как показано на рис. 10.1.
Автономная система (AS — Autonomous System) — локальная есть или система сетей (группа маршрутизаторов), находящаяся под единым техническим управлением, использующая единый протокол маршрутизации IGP (Interior Gateway Protocol) и имеющая собственную политику маршрутизации (маршруты к другим AS). Каждая AS имеет свой цифровой номер, присвоение которого осуществляет RIPE (Reseaux IP Europbens) — организация, отвечающая за распределение IP-адресов и номеров автономных систем в европейском регионе.
Автономные системы, как правило, управляются локальными Интернет регистратурами (LIR — Local Internet Registry).
Основные услуги телекоммуникационных технологий: передача файлов; электронная почта; телеконференции; справочные службы (доски объявлений); видеоконференции; доступ к информационным ресурсам (информационным базам) сетевых серверов; мобильная сотовая связь; компьютерная телефония.
Файловый обмен — это доступ к файлам, распределенным по различным компьютерам. В сети Интернет на прикладном уровне используется протокол FTP. Доступ возможен в режимах off-line и on-line. В режиме off-line посылается запрос к FTP
-серверу, сервер формирует и посылает ответ на запрос. В режиме on-line осуществляется интерактивный просмотр каталогов FTP-сервера, выбор и передача нужных файлов. Для осуществления указанных операций на ЭВМ пользователя должно быть установлено программное обеспечение FTP-клиент. При запросе файла по протоколу FTP пользователь должен знать, где находится нужный ему файл. Для этого удобно воспользоваться другой информационной системой сети Интернет, называемой Archie. Обращаясь к клиенту Archie по команде
archie <имя файла>,
пользователь получает в ответ адрес. сервера, имя директории и размер файла. Далее можно обращать к FTP-серверу с помощью, команды
ftp[<параметры>] [<имя сервера>].
Квадратные скобки в записи команд означают необязательные части. Параметры используются только при отладке FTP. В качестве имени сервера указывается IP-имя или IP-адрес удаленного компьютера.
В большинстве серверов сети Интернет для входа по FTP-команде нужны предварительная регистрация пользователя и указание пароля. Однако это не требуется при обращениях к общедоступным (анонимным) серверам. Такие серверы создают и обслуживают организации, заинтересованные в распространении информации определенного вида.
После выполнения команды обращения к серверу FTP-клиент переходит в командный режим. Примеры команд, которые могут выполняться в командном режиме (где S — удаленный компьютер, Т — локальный компьютер):
open [<имя S>] — устанавливает связь с удаленным компьютером;
close [<имя S>] — разрывает связь с удаленным компьютером, оставаясь в командном режиме;
quit — то же, что и close, но с выходом из командного режима (из ftp);
cd [<имя каталога в S>] — выбор каталога на сервере;
get [<имя файла в S>[<имя файла в Т>]] — перепись файла с S на T;
mget [<имена файлов в S>] — то же, что и get, но нескольких файлов;
put [<имя файла в Т>[<имя файла в S>]] — обратная перепись (допускается не во всех случаях);
mput <имена файлов в S> — то же, что и put, но более одного файла;
user <имя/пароль> — идентификация пользователя на сервере. Пример последовательности команд при работе по протоколу FTP:
ftp> cd techno — переход в каталог techno;
ftp> ascii — установка передачи текста в коде ASSCII (если указать «binary», то будут передаваться двоичные данные);
ftp> get test test.txt — перепись файла test в компьютер пользователя под именем test.txt;
ftp> quit — конец.
Во время сеанса связи инициируется управляющий (команды) процесс, который осуществляется через протокол Telnet и существует во время всего сеанса связи. Процесс передачи файла существует только во время передачи.
Протокол эмуляции терминала Telnet позволяет пользователю и Интернет работать на удаленном компьютере. Связь устанавливается при обращении к Telnet-программе командой
te1net: <имя базы данных или системы каталогов> или <имя
удаленного компьютера S>.
После установления связи все, что пользователь набирает на клавиатуре своего компьютера, передается на удаленный компьютер S, а содержимое экрана удаленного компьютера S а отображается на экране пользователя. Для возвращения в свой компьютер (т.е. в командный режим клиентской программы Telnet) нужно нажать соответствующую клавишу (Ctrl-). Примерами команд в . клиентской программе могут служить: установление связи (open), извращение в командный режим (close), завершение работы (quit). Передача сообщений при работе с Telnet осуществляется с помощью средств FTP.
Протокол Telnet должен иметь возможность работать в условиях разных аппаратных платформ клиента и сервера, что достигается через промежуточный виртуальный терминал.
Электронная почта (Е-mail) — это средство обмена сообщениями по электронным коммуникациям (в режиме off-line). По электронной почте можно пересылать текстовые сообщения и архивированные файлы. В архивированных файлах могут содержаться данные в различных форматах.
Разработан ряд протоколов электронной почты для прикладного уровня. Наиболее популярны среди них протоколы SMTP в стеке протоколов ТСР/IP и Х.400 в модели ISO. Расширение числа возможных кодировок и форматов данных по сравнению с SMTP сделано в протоколе MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions). На их базе разработано программное обеспечение Е-mail, способное работать в обоих протоколах. Оно включает программы почтовых серверов и клиентов. Применение MIME упрощает пересылку графических и звуковых файлов, реализацию шифрования и электронной подписи.
На ЭВМ пользователя должна быть установлена программа клиент, поддерживающая функции создания, передачи и приема сообщений. На почтовом сервере, выделяемом в корпоративной или локальной сети, организуется промежуточное хранение поступающих сообщений. Связь индивидуальных пользователей с почтовым сервером осуществляется по протоколам IMAP или РОР3. Для индивидуального пользователя, общающегося с другими абонентами по телефонной сети общего пользования, такое промежуточное хранение возможно на собственном компьютере, но тогда требуется либо круглосуточное включение компьютера, либо предварительная договоренность о времени связи.
В территориальных сетях почтовые сообщения проходят через ряд промежуточных федеральных или региональных узлов. В такт узлах устанавливается программное обеспечение (так называемый агент передачи сообщений), выполняющее функции сортировки: и маршрутизации сообщений.
Примерами программных систем электронной почты, выполняющих все отмеченные функции Е-mail, могут служить Microsoft Mail, Outlook Express или Microsoft Outlook. Они позволяют адресовать и переадресовывать сообщения индивидуальному пользователю и/или группе пользователей, использовать доску объявлений, осуществлять поиск сообщений, пришедших в почтовый cepвер, по контексту, адресу, времени отправки.
В настоящее время при разработке многих программных систем предусматривается интерфейс со средствами электронной почты. Клиентские программы Е-mail стараются включать в Web-браузеры сети Интернет, а также в такие прикладные программные системы, как АСУ, САПР, системы документооборота.
Письма в Е-mail состоят из заголовка и тела (текста). В заголовке сообщается кому предназначено письмо, от кого оно поступило, кому посланы копии, приводятся дата отправки и указатель ключа, по которому пользователь может определить ключ для декодирования текста. В протоколе IMAP (Internet Message Ассеss Protocol) сначала клиенту передается заголовок, а текст остается на сервере, затем пользователь при желании может получить и весь текст. В протоколе POP3 при обращении к почтовому серверу на клиентский узел переписывается все сообщение.
Вспомогательные средства облегчают поиск в разветвленных сетях. В сети Интернет к ним относится Аrchiе — информационная система для просмотра содержимого FTP-серверов. Вместо утомительной навигации вручную по каталогам система позволяет искать данные по ключевым словам или по образцу. Другая вспомогательная система в сети Интернет — система Whois — справочник по абонентам электронной почты.
Телеконференции — доступ к информации, выделенной для группового использования в отдельных конференциях (newsgroups).
Возможны глобальные и локальные телеконференции. Основные функции программного обеспечения телеконференций: включение материалов в телеконференцию; рассылка извещений о новых поступивших материалах; выполнение заказов. Возможны режимы Е-mail и on-line.
Самая крупная система телеконференций — USENET. USENET информация организована иерархически. Сообщения рассылаются или лавинообразно, или через списки рассылки. В решение on-line можно прочитать список сообщений, а затем и выбранное сообщение. В режиме on-line из списка выбирается сообщение и на него посылается заказ.
Существуют также средства аудиоконференций (голосовых телеконференций). Вызов, соединение, разговор происходят для пользователя как в обычном телефоне, но связь идет через Интернет.
Электронная «доска объявлений» BBS (Bulletin Board System)— технология, близкая по функциональному назначению к телеконференции, позволяющая централизованно и оперативно направлять сообщения для многих пользователей.
Программное обеспечение BBS сочетает в себе средства электронной почты, телеконференций и обмена файлами. Примеры программ, в которых имеются средства BBS, — Lotus Notes, Worldgour.
В настоящее время интенсивно развиваются технологии настольной конференц-связи в реальном масштабе времени. В зависимости от вида разделяемой пользователями информации возможны несколько уровней настольной конференц-связи:
простая Е-mail сессия;
совместная работа над документом без голосовой связи (shared hiteboard — разделяемая «доска»);
совместная работа над документом с голосовой связью (разновидность аудиоконференций);
видеоконференция.
По мере повышения уровня настольной конференц-связи возрастают требования к пропускной способности используемых каналов передачи данных. Для простых видов конференц-связи, а также и для аудиоконференций при применении современных эффективных способов сжатия информации можно использовать паже обычные телефонные линии, способные передавать информацию со скоростью от 8 ... 10 Кбит/с.
В зависимости от числа участников и способа интерактивной связи между ними различают двухточечную (unicast), широковещательную (broadcast) и многоточечную (multicast) конференции. Если в широковещательной конференции информация от центрального узла доставляется всем участникам, то в многоточечной она рассылается избирательно, т.е. одновременно может идти обмен разной информацией внутри нескольких подгрупп одной группы пользователей.
Наиболее очевидными областями применения настольной конференц-связи являются дистанционное обучение, медицинские консультации, различные бизнес-приложения.
Программное обеспечение телеконференций включает cepверную и клиентскую части. В клиентской программе должны как минимум, средства Е-mail, многооконный текстовый ре тор (так как принимаемый и отправляемый партнеру тексты помещаются в разные окна, отдельное окно может быть выделено видео в случае видеоконференций), средства файлового обмена.
Серверная часть (MCU — Multipoint Control Unit) служит для распределения потока данных между пользователями с согласованием форматов окон с видеоинформацией, способов сжатия данных, скоростей потоков, идущих от разных сетей (пользователей).
Видеоконференция — это способ связи, включающий передачу видеоизображений по телекоммуникационным каналам связи с возможностями интерактивного общения (в режиме on-line).Очевидно, что требования к пропускной способности каналов передачи данных в видеоконференциях существенно выше, чем обычных телеконференциях.
Видеоконференции стали доступными после развития высокоскоростных каналов связи и эффективных алгоритмов сжатия данных при их передаче.
Система видеоконференции включает дистанционно управляемую видеокамеру, монитор, микрофоны, динамики, устройств для считывания графических документов, кодеки, т.е. специальные устройства для сжатия информации (само слово образовано первыми слогами слов кодирование и декодирование).
При использовании в системе видеоконференции аналогового телевидения достигается самое высокое качество передачи динамических изображений, однако для этого требуется полоса около 5 МГц, что при кодово-импульсной модуляции и кодировании отсчетов восьмибитовыми комбинациями эквивалентно пропускной способности каналов 80 Мбит/с.
Цифровые видеосистемы также используют видеокамеру, монитор, микрофон, динамик, кодек. Связь чаще всего организуется по цифровым каналам (ISDN). Качество передачи изображения не так высоко, поэтому этот способ обходится значительно дешевле аналогового телевидения.
Для организации конференц-связи имеется группа стандартов серии Т.120, разработанных ITU. Стандарты Т.122/125 относятся к службе многоточечных соединений, Т.126 — к whiteboard-технологии, Т.127 — к передаче файлов при многоточечной связи. Стандарт Т.123 содержит описание транспортных протоколов, которые могут использоваться в системах конференц-связи. В стандарте Т.124 разработан соответствующий язык диаграмм для пользователей с недостатками слуха или речи.
Другая группа стандартов конференц-связи Н.32х посвящена реализации мультимедийных приложений в различных типах сетей. Стандарты Н.320, Н.321, Н.322, Н.323 и Н.324 ориентированы соответственно на каналы N-ISDN (узкополосные), В-ISDN широкополосные), локальные сети с гарантированной пропускной способностью, локальные сети без гарантированной полосы пускания и телефонные линии с коммутацией каналов. Стандарт Н.310 относится к мультимедийным приложениям с высоким разрешением. В этих стандартах устанавливаются требования сжатию информации, протоколу передачи, синхронизации вино и звука.
В сети Интернет имеется уникальная информационная система (World Wide Web — всемирная паутина). Другое ее краткое звание — Web. Она представляет собой распределенное хранилище информации, а также серверное и клиентское программное обеспечение для обслуживания этой информации и доступа к ней.
Система WWW использует гипертекст — структурированный к ней с введением в него перекрестных ссылок, отражающих смысловые связи частей текста. Слова-ссылки выделяются цветом и/ или подчеркиванием. Выбор ссылки вызывает на экран связанный словом-ссылкой текст или рисунок. Можно искать нужный материал по ключевым словам.
Информация, доступная по Web-технологии, хранится на Web-серверах. Сервер имеет специальную программу, постоянно отслеживающую приход на определенный порт (обычно это порт 80) запросов от клиентов. Сервер удовлетворяет запросы, посылая клиенту содержимое запрошенных Web-страниц или результаты выполнения запрошенных процедур.
Клиентские программы WWW называют браузерами (brousers). Существуют текстовые (например, Lynx) и графические (наиболее известны Netscape Navigator и MS Explorer) браузеры. В браузерах имеются команды листания, перехода к предыдущему или последующему документу, печати, перехода по гипертекстовой ссылке и т.п. Из браузеров доступны различные сервисы — FTP, Gopher, USENET, Е-mail. Для подготовки материалов для их включения в базу WWW разработаны специальный язык HTML (HyperText Markup Language) и реализующие его программные редакторы, а пример Internet Assistant в составе редактора Word. Подготовка документов предусмотрена и в составе большинства браузеров.
Для связи Web-серверов и клиентов разработан протокол НТТР, работающий на базе ТСР/IP. Web-сервер получает запрос от браузера, находит соответствующий запросу файл и передает его для Просмотра в браузер. Популярными серверами являются Apache, Netscape Enterprise Server и Microsoft Internet Information Server IS), которые могут работать как в Unix, так и в Windows NT. Bce и сервера поддерживают язык CGI, имеют встроенный НТМL-редактор. Кроме того, в первых двух из них поддерживается стандарт шифрования SSL (Secure Sockets Layer) для защиты передаваемых по сети данных от несанкционированного доступа. Опыт показывает, что для крупных серверов предпочтительнее плат форма Unix тогда как для серверов с малым числом транзакции лучше подходит ОС Windows NT.
В настоящее время для облегчения поиска информации в сети Интернет применяют информационно-поисковые системы (ИПС), располагаемые на доступных пользователям Интернет-серверах. В этих системах собирается, индексируется и регистрируется информация о документах, имеющихся в обслуживаемой группе Web-серверов. Индексируются или все значащие слова, имеющиеся в документах, или только слова из заголовков. Пользователю предоставляется возможность обращаться к серверу со сложными запросами, включающими логические связки. Примером таких ИПС может служить AltaVista, Rambler. Для функционирования AltaVista фирма DEC выделила шесть компьютеров, самый мощный из них — 10-процессорная ЭВМ Alpha-8400 с базой данных объемом более 45 Гбайт.
10.5. Языки и средства создания Web-приложений
Бурное развитие глобальной сети Интернет оказывает огромное влияние на все сферы деятельности человека. Интернет вызвал революционные изменения в индустрии программного обеспечения. Появилась новая категория приложений, специально разработанных для сети Интернет и учитывающих особенность cepверов Web. Поэтому программы для сети Интернет часто называют приложениями Web. Например, образование через сеть Интернет требует специальной организации учебных пособий, которые могут быть подготовлены в формате HTML, рассчитанном на просмотр учебника в одном из браузеров (Internet Explorer, Netscape Navigator). Для создания документов в формате HTML существуют различные программные средства. Например, текстовый редактор Word позволяет сохранять документ и отдельные его части в формате HTML и даже организовывать гиперсвязи между HTML файлами. Для получения более сложного HTML-документа требуются навыки программирования на языке НТМL.
Язык НТМL. Гипертекстовый язык НТМL описывает структуру документа, вид которого на экране определяется браузером.
Описание на НТМL — это текст в формате ASCII и последовательность включенных в него команд (управляющих кодов, называемых также дескрипторами, или телами). Эти команды расставляются в нужных местах текста, определяя шрифты, переносы, появление графических изображений, ссылки и т.п.
Команды имеют форму < >, где между скобками записывается команды.
Не вдаваясь в детали языка HTML, которые легко могут быть найдены в соответствующих книгах, приведем только необходим сведения о нем.
Если открыть программу «Блокнот», написать в нем следуют строчки
<НТМL> <HEAD>
<ТIТLЕ>Информационный раздел 1</TITLE>
</HEAD>
<BODY>
<FONT FACE="Timеs New Roman" >
<Р>Информационный раздел 1.</Р>
<Р>Текст</Р>
</FONT>
</BODY>
</HTML>
И сохранить их в виде файла с расширением .html, то открытие ого файла с помощью браузера Internet Explorer приведет к поению в окне браузера простейшего НТМL-документа (рис. 10.2). Теги <НТМL>, </HTML> определяют начало и окончание HTML-документа.
Теги <HEAD>, </HEAD> определяют информацию, относящуюся к разделу заголовка НТМL-документа, в частности шрифт и текст самого заголовка:
<ТIТLЕ>Информационный раздел 1</TITLE>.
Теги <BODY>, </BODY> определяют содержание HTML-документа и свойства этого содержания: тип шрифта
<FONT FACE ="Times New Roman" >
</FONT>;
текстовое содержание
<Р>Информационный раздел 1.</Р>
<Р>Текст</Р>.
Команды форматирования текста (дескрипторы компоновки):
теги <Р>, </Р> определяют начало и окончание текстового фрагмента, начинающегося с новой строки;
<BR> — перевод строки;
<HR> — перевод строки с печатью горизонтальной линии, разделяющей части текста.
Команды форматирования заголовков (дескрипторы стиля):
<H1 > Текст </Н1> — текст печатается наиболее крупным шрифтом, используется для заголовков верхнего уровня;
<Н2> Текст </Н2> — для следующего уровня и т.д. вплоть до команды <H6>.
Команды форматирования символов представлены парными символами В, I, U. Текст между открывающей и закрывающей командами будет выделен соответственно полужирным шрифтом, курсивом, подчеркиванием.
Команда гипертекстовой ссылки использует дескрипторы связи, называемые URL (Uniform Resourse Locator). Они применяются для вставки графики и гипертекстовых ссылок с указанием адреса вставляемого или ссылочного материала. Ссылаться можно как на нужные места в том же документе, в котором поставлена ссылка, так и на другие файлы, находящиеся в любом месте сети. URL может представлять собой имя файла в данном узле сети или IP-имя другого узла с указанием местоположения файла в этом узле и, возможно, также метки внутри этого файла.
Пример команды гипертекстовой ссылки:
<А HREF="URL" >Текст </А>.
Текст в окне будет выделен цветом или подчеркиванием.
Можно ссылаться на определенное место в документе:
<А HREF="URL#метка" > Текст </А>.
Сама метка в документе имеет вид:
<А NAME="метка" > Текст </А>.
Ссылки на фрагменты данного документа можно упростить:
<А HREF="#метка" >Текст </А>.
Для того чтобы встроить растровое изображение в документ НТМL, необходимо использовать тег <IMG>. Общий вид этого тега:
<IMG SRC="Адрес_ файла_изображения”
NAME="Имя изображении”
…
WIDTH="Ширина" HEIGHT=" Высота" >.
Здесь указаны только три параметра. Полный список параметров тега <IMG> с кратким их описанием приводится в табл. 10.1.
Параметры тега <IMG> определяют адрес файла с изображением, выравнивание текста, расположенного возле изображения,
и т.д. С помощью параметров HEIGHT и WIDTH выполняется масштабирование графических изображений. Значение этих параметров указано в процентах от ширины окна просмотра.
Масштабирование позволяет подготовить графический файл весьма небольшого размера: он занимает значительную площадь в окне браузера, но быстро передается через Интернет. Однако масштабирование сегментированных графических и фоновых изображений невозможно.
Если в документе HTML размещено несколько растровых изображений, то можно адресовать соответствующие объекты как элементы массива document. images. Например, первое изображение адресуется следующим образом: document.images[0]. Однако в некоторых случаях удобнее пользоваться именами изображений, определенными параметром NAME оператора <IMG>. Объект-изображение имеет свойство src, соответствующее параметру SRC оператора <IMG>. Адресуясь к этому свойству, можно не только определять текущий адрес URL изображения, но и задавать новый.
Рассмотрим фреймовую структуру организации НТМL-документа, когда окно просмотрщика (браузера) разделено на несколько частей, в каждую из которых выводится свой HTML-документ. Такое построение больше всего подходит для организации сайта или компьютерного учебника, так как позволяет совмещать удобную навигацию в пространстве сайта или учебника с удобным представлением его информации. Например, удобно разделять окно браузера на три части (три фрейма): в левой части располагать оглавление сайта (учебника) с гиперссылками на соответствующие информационные разделы, в правой части выводить содержание информационного раздела, к которому произведено обращение из фрейма оглавления, а в верхней части выводить название соответствующего информационного раздела (рис. 10.3).
Для того чтобы объединить несколько страниц НТМL с помощью фреймов, нужно подготовить специальный документ HTML, в котором описаны такие параметры фреймов, как их размер и расположение.
Особенность такого документа — отсутствие на своем обычном месте области тела документа, выделенного тегами <BODY> и </BODY>. Вместо этого в файле описания фреймов присутствуют теги <FRAMESET>, </FRAMESET>, <NOFRAME> и </NOFRAME>:
<html>
<head>
…
</head>
<frameset rows="Высота_строки" cols="Ширина_колонки"
<frame srс="Адрес_ URL" name="Имя_ фрейма ">
<frame srс="Адрес_ URL" name="Имя_ фрейма">
<noframe>
<body>
</body>
</noframe>
</frameset>
</html>.
Параметры rows и cols тега <FRAMESET> определяют размеры фреймов и задаются в виде списка значений, разделенных запятой.
Для тех браузеров, которые не могут работать с фреймами, необходимо подготовить документ HTML, расположив его тело между операторами <NOFRAME> и </NOFRАМE>. В этот документ стоит поместить сообщение о том, что для просмотра данной страницы Web необходимо применять более современный браузер.
Рассмотрим подробнее параметры тега <FRAMESET>, предназначенного для определения набора фреймов. Эти параметры описаны в табл. 10.2.
Параметры COLS и ROWS нужны в том случае, когда фреймы, определенные в наборе, располагаются в виде таблицы. Первый из этих параметров указывает ширину колонки, а второй— высоту строки. Если фреймы располагаются в одном столбце, параметр COLS указывать не надо. Аналогично, если фреймы занимают только одну строку, не нужно указывать параметр ROWS.
Можно задать значения для параметров COLS и ROWS либо в процентном отношении соответственно к ширине и высоте окна браузера, либо в пикселах. Если вместо значения указан символ "*", колонка или строка занимают всю оставшуюся часть окна.
Например, в следующей строке задана высота первого фрейма, равная 80 пикселам, а второй фрейм занимает всю нижнюю часть окна браузера:
<FRAMESET ROWS="80,*" >.
В следующем примере два фрейма, расположенные рядом, занимают соответственно 20 и 80% ширины окна браузера:
<FRAMESET COLS="20%, 80%" >.
Между тегами <FRAMESET> и </FRAMESET> располагаются теги <FRAME>, определяющие параметры отдельных фреймов. Это параметры SRC и NAME. Первый задает адрес URL документа HTML, который будет загружен в данный фрейм, а второй — имя фрейма, которое можно использовать в клиентском сценарии для адресации объектов, расположенных во фрейме. Параметры тега <FRAME> приведены в табл. 10.3.
Взаимодействие между фреймами. Средства клиентских сценариев, составленных на языках программирования, позволяют наделить фреймы возможностями, недостижимыми при использовании одного лишь языка разметки гипертекста НТМЬ. Например, один из фреймов может содержать ссылки на документы, которые при активизации этих ссылок загружаются в окно другого фрейма. Клиентский сценарий позволяет таким образом загружать не один документ, а одновременно несколько документов в разные фреймы.
Большую известность приобрели технология и язык программирования сетевых приложений Java, разработанные фирмой Sun Microsystems для систем. распределенных вычислений.
Язык Java объектно-ориентированный, его прототипом является С++, но Java более прост в использовании (например, убраны указатели), в нем введены многопотоковость и дополнительная защита от вирусов.
Для пользователей важны также следующие черты языка: аппаратная независимость (мобильность) за счет создания приложений в виде байт-кодов для некоторой виртуальной машины. Каждая аппаратная платформа интерпретирует эти байт-коды;
благодаря введению компиляции потеря эффективности, присущая интерпретации, здесь менее значительна;
интеграция с браузерами;
используемые программные объекты могут находиться в разных узлах; интерпретатор находит их и загружает в компьютер пользователя.
Другими словами, в узле-клиенте достаточно иметь лишь браузер, все остальное можно получить по сети. Однако при этом обостряется проблема информационной безопасности. В связи с этим загружаемым по сети программам (они называются аплетами) обычно запрещается обновлять и читать файлы, кроме тех, которые находятся на компьютере самого аплета.
Java-аплеты доступны из HTML-документов (обращение к ним производится через тег <applet>), хотя могут использоваться и независимо от них. При обращений к аплету он компилируется на сервере, а для исполнения передается клиенту вместе с Web-страницей.
Большое распространение получил интерфейс CGI (Common Gateway Interface — общий шлюзовой интерфейс) — программное обеспечение связи HTML-браузеров с другими прикладными программами и/или текстами, находящимися на серверной стороне. Программа CGI — посредник между браузером и приложениями. Обычно она находится на сервере в специальном каталоге CGI BIN. Данная программа является обработчиком запросов, идущих от браузера. Обращение к файлу из этого каталога означает запуск соответствующего обработчика. Если браузер обращается к документу не в НТМl-формате, то CGI преобразует форму документа в HTML и возвращает ее браузеру.
В гипертекстовых документах также широко используется JavaScript — язык и интерпретатор этого языка для генерации и управления просмотром составных гипертекстовых документов. JavaScript более прост, чем Java, и тексты JavaScript исполняются быстрее, чем тексты Java или запросы к CGI, поскольку обработчики событий JavaScript реализованы в браузере, а не на сервере. Тексты на JavaScript записываются непосредственно в HTML-документе с помощью специальных тегов и имеют вид:
<SCRIPT LANGUAGE = "javascript" > <! — — ...// — — > </SCRIPT>,
где <! — —... // — — > — текст в виде комментария. В отличие от Java программы на JavaScript полностью интерпретируются в браузере. Для разработки приложений в сети Интернет уже созданы специальные языки и средства. Кроме упомянутых языков это также язык Visial Basic Script (VBScript).
Компания Microsoft разработала технологию создания и использования интерактивных сетевых приложений, названную ActiveX. Некоторые компоненты ActiveX передаются в составе HTML-документов, другие служат для взаимодействия сервера с приложениями. Microsoft предлагает среду разработки Web-документов и приложений, включающую ряд продуктов, например:
Internet Assistant — служит для создания HTML-документов, использует возможности редактора Word, взаимно преобразует форматы документов HTML и Word;
FrontPage — применяется Web-мастерами и администраторами для сопровождения гипертекстовой информационной базы;
Internet Studio — помогает художественному оформлению Web страниц;
Visual J++ в составе компилятора Java, набора JDK, средств взаимодействия Java-аплетов и ActiveX-компонентов и др.
Интернет-функции становятся неотъемлемой частью сетевых операционных систем. Так, в ОС Windows NT, начиная с версии 4.0, входит Интернет-сервер IIS (Internet. Information Server), реализующий технологии WWW, Gopher, FTP, ISAPI.
Методика создания компьютерного учебника в формате HTML. В качестве примера рассмотрим методику создания простейшего компьютерного учебника в формате HTML, использующего фреймовую структуру. Она предусматривает такую последовательность действий.
1. Подготовить все разделы учебника (оглавление, названия информационных разделов, главы, параграфы, примеры, контрольные вопросы и т.д.) в текстовом редакторе Word и сохранить их в виде отдельных файлов, например, oglavlenie.doc, title 1.doc, title2.doc, ..., titleN.doc, ch1. doc, 1.1. doc, 1.2. doc, ..., 1.N. doc, ch2. doc, 2.1. doc, 2.2. doc, ..., 2.N. doc, ..., chN. doc, N.1. doc, N.2. doc, ..., N.N. doc.
2. Преобразовать все файлы разделов учебника в формат HTML, для чего использовать опцию меню «Файл\Сохранить в формате HTML». Например, oglavlenie.html, title1. html, title2. html, ..., titleN. html, chl.html, 1.1.html, 1.2.html, ..., 1.N.html, ch2.html, 2.1.html, 2.2.html, ..., 2.N.html, ..., chN.html, N.l.html, N.2.html, ..., N.N.html.
3. Организовать основной загрузочный файл учебника index.html, из которого будет осуществляться управление учебником.
В нашем случае создается HTML-файл с именем index.html, являющийся основным (первоначально загружающимся) файлом компьютерного учебника, из которого осуществляется все дальнейшее управление учебником:
<html>
<head>
<title>Название учебника</title>
</head>
<frameset FRAMEBORDER="1" rows="100,*">
<frame SCROLLING="no" NAME="title" SRC="title.html"
MARGINHEIGHT=" 1>
<frameset FRAMEBORDER=" 1' cols="300,*">
<frame SCROLLING="auto" NAME="oglavlenie"
SRC="oglavlenie.html"">
<frame SCROLLING="аuto" МАМЕ="main" SRC="main.html">
</frameset>
<noframes>
<body BGCOLOR="#FFFFFF">
</body>
</noframes>
</frame set>
</html>.
В рассматриваемом примере создаются три фрейма с именами oglavlenie, title и main. Результатом открытия этого файла в браузере является появление окна, представленного на рис. 10.4.
4. Организовать гипертекстовую среду учебника. Последним шагом в разработке компьютерного учебника является реализация гиперссылок из фрейма oglavlenie, загружающих соответствующие HTML-документы во фреймы title и main. Для этого следует открыть в программе «Блокнот» файл oglavlenie.html и вставить в него после тега <body> следующую запись:
<P><SCRIPT LANGUAGE=" JаvаScri рt" ><! –
function loadPage(szNewURL,sz Title)
{
parent. main window. location.href=szNewURL;
parent. title.wtndow. location.href=sz Title;
}
// — — ></SCRIPT>.
В каждую строку оглавления, из которой осуществляется гиперссылка к какому-либо информационному разделу, следует вставить запись, указывающую, какие файлы будут загружаться во фреймы main и title:
После указанной процедуры открытый в браузере основной управляющий файл учебника index.html приобретает вид, представленный на рис. 10.5.
Как уже отмечалось в гл. 2, начиная с 1946 г., когда появилась первая суперЭВМ ENIAC, и до сего времени производительность наиболее мощных машин увеличивалась в десять раз за каждое пятилетие. Этот темп, как ожидается, не спадет по крайней мере в течение ближайших 10 ... 20 лет.
Корпорация IBM по заказу Европейского центра среднесрочного прогнозирования погоды ECMWF создает очередной суперкомпьютер с кодовым названием Blue Storm (Голубой шторм). В 2004 г. его общая производительность должна быть доведена до 23 TFlops.
Суперкомпьютер строится на базе новейших серверов IBM eServer р670 (Regatta). Стоимость машины не сообщается, однако цена одного сервера eServer р670 составляет примерно 400 тыс. долларов, а в суперкомпьютере Blue Storm около 100 таких серверов.
В планах IBM создание 65000-процессорного суперкомпьютера Blue Gene/L производительностью 200 TFlops. Машина должна войти в строй в Ливерморской национальной лаборатории в 2005 г. Назначение суперкомпьютера — ядерные исследования. Blue Gene/L — это один из компьютеров программы Blue Gene, цель которой — создание к 2005 — 2006 гг. суперЭВМ производительностью 1000 TFlops.
Сегодня значительная доля компьютеров охвачена сетью Интернет и, в принципе, их ресурсы можно объединять для решения какой-либо очень большой задачи. Это направление — метакомпьютинг — одно из перспективных в вычислительной технике. Известны прецеденты, когда сложные задачи решались при объединении мощностей разнесенных компьютеров.
В США развертывается сетевая система Teragrid, но это пока еще эксперименты, а не производственный процесс. В настоящее время объемные задачи решаются в концентрированных вычислительных центрах.
Разрабатываются новые типы цифровых модемов для работы в локальных сетях через систему электропитания компьютеров, что существенно снизит затраты на развитие сетей.
Необходимо осваивать диапазоны более высоких частот, включая световые волны, частоты которых измеряются многими сотнями тысяч гигагерц: (4 ... 7) 10'4 Гц. Лучи на таких частотах обладают замечательным свойством: они практически не расширяются в пространстве, плотность их энергии не ослабляется обратно пропорционально квадрату расстояния. На Земле такими лучами пользоваться трудно из-за большого затухания в атмосферных осадках и парах, но в космическом пространстве это идеальные переносчики неограниченных потоков информации. Указанные частотные диапазоны необходимо широко использовать для связи между спутниками в глобальных, а потом и в межпланетных линиях радиосвязи.
В ближайшее время предстоит выработать подходы и методы решения целого ряда важных проблем. Так, человеческой природе свойственно диалогическое общение, называемое симлексной связью.
При этом канал связи может половину времени находиться в режиме ожидания, т.е. недогрузки. Существуют методы перехода на дуплекс, т.е. полную загрузку канала встречной информацией, но внедряются они медленно (речь не идет о догрузке канала сторонними сообщениями).
Вторая перспективная проблема заключается в том, что человеческая речь обладает большой избыточностью, доходящей до 70...80%.
Это следствие несовершенного владения технологией речи, как устной, так и письменной, приводящего к непроизводительной загрузке каналов. Компьютерное редактирование позволяет сократить избыточность до 10... 15 % без снижения информативности, что установлено посредством анализа телекоммуникационных каналов.
Развитию компьютеризации и телекоммуникации сопутствует создание противодействующих средств подслушиванию, помехам, вирусному заражению, порождаемым социальными конфликтами.
Обеспечение конфиденциальности, бес помеховой и «здоровой» телекоммуникации — важная и пока нерешенная проблема.
Методология математического моделирования и математического эксперимента для исследования телекоммуникации как социально-технической системы — один из первых шагов.
Возможно, новые прагматические подходы будут состоять в симбиозе человеческого разума и вычислительной техники. Телекоммуникационные системы создают основу для такого симбиоза.
Необходимо отметить, что отечественные ИВС способны осуществлять контроль космического, земного и морского пространства.
Предполагается, что удельный объем информации, получаемой обществом по ИВС, к 2020 г. составит 15 % от всего традиционно передаваемого объема (радио, печать, телевидение). К 2040 г. этот показатель повысится до 25%, а в дальнейшем ожидается нарастание по экспоненте.
Применение многоканальных широкополосных радиоканалов, ВОЛС и оптических каналов обеспечит практически неограниченную пропускную способность — до сотен миллионов байтов в секунду.
Но есть и важная проблема — обеспечение прав на интеллектуальную собственность и конфиденциальность личной информации с тем, чтобы личная жизнь человека не могла стать всеобщим достоянием.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Характеристики микропроцессоров персональных ЭВМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Основные усредненные характеристики современных ПК IBM PC
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Характеристики суперкомпьютеров
(18-я редакция Списка Тор500. Ноябрь 2001 г.)
