Уже в 1974 году В. Серф и Б. Кан, сотрудники NSF (National Science Foundation, Государственный фонд научных исследований - аналог нашего Министерства Науки), опубликовали свои первые спецификации нового протокола управления передачей данных TCP/IP, который до 1977 года использовался при подключении к ARPANET других компьютерных сетей.
Протокол TCP/IP, открытый для общего использования, отличался от NCP тем, что сообщение разбивались, и преобразовывались в пакеты на узле отправки, обратное преобразование со сборкой сообщения из пакетов происходило на узле назначения. Протокол IP устанавливал адресацию пакетов, которая позволяла пакетам достичь места назначения, проходя через многочисленные узлы, или даже сети, стандарты которых отличались от стандарта NCP для ARPANET.
Эти решения могут показаться странными, как и предположение о «ненадежной» сети, но уже имеющийся опыт показал, что большинство этих решений вполне разумно и верно. Пока ISO (Organization for International
Standartization, Международная Организация по Стандартизации) тратила годы, создавая окончательный стандарт для компьютерных сетей, активисты Internet начали устанавливать IP-программное обеспечение на все возможные типы компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом для связи разнородных компьютеров. Такая схема понравилась правительству и университетам, которые проводят политику покупки компьютеров у различных производителей. Каждый покупал тот компьютер, который ему нравился и вправе был ожидать, что сможет работать по сети совместно с другими компьютерами.
Протокол TCP/IP послужил толчком для дальнейшего расширения ARPANET, поскольку он легко устанавливался на практически любой компьютер и позволял сети с легкостью развиваться вширь от любого существующего узла.
К 1983 году ARPANET, которая к тому времени уже получила общепринятое имя Internet, отражающее ее структуру мощной совокупности связанных между собой компьютеров и сетей, официально отказалась от использования протокола NCP в пользу более развитого и распространенного протокола TCP/IP.
В этом же году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN, Оборонная сеть обмена данными) министерства обороны США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET и ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, название Internet продолжило свое существование, так как Сеть стала объединять в себе уже и международные сети.
Это решение было официально поддержано Министерством Обороны США, – протокол вошел в MIL STD (Military Standarts, Военные стандарты), и все, кто работал в сети, обязаны были перейти к этим новым протоколам.
Для облегчения этого перехода ARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы Berkley Software Design - внедрить протоколы TCP/IP в Berkley (BSD) UNIX. С этого и начался союз UNIX и TCP/IP. UNIX – это одна из наиболее популярных операционных систем для серверов Internet. 1980-е годы стали периодом бурного роста Internet.
В то время начали появляться Локальные Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена операционная система UNIX. Эта ОС имела возможность работы в сети с Протоколом Internet (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPANET своей локальной сетью.
Охват мирового сообщества Internet существенно расширился благодаря включению следующих сетей:
EUNet – Европейская сеть UNIX-машин, год подключения –
1982.
EARN – Европейская сеть учебных и научно-исследовательских учреждений, год подключения – 1983.
JUNET – Японская сеть UNIX-машин, год подключения – 1984.
JANET – Объединенная академическая сеть Великобритании, год подключения – 1984.
В конце 80-х годов наиболее влиятельные учереждения США на средства, выделенные NSF, основали NSFNET – пять суперкомпьютерных центров в Принстоне, Питтсбурге, Калифорнийском университете Санта-
Барбары и университете Корнели. Сеть из этих пяти центров обычно называется «магистральных хребтом Internet в США» (Internet Backbone). Эта сеть была доступна для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно.
Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPANET, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом. Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPANET. Центры были соединены специальными телефонными линиями с пропускной способностью 56
Кбит/сек.
Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями.
Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом, суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.
Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии.
В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичегана совместно с фирмами IBM и MCI. Менее чем за два года, продолжающееся расширение Internet и растущие потребности в вычислительных мощностях привели к модернизации в 1988 году магистрали NSFNET, сетевые управляющие машины были также заменены на более быстрые.
Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой желающий может получить доступ к сети. Прежде Internet была доступна только для исследователей в области информатики, государственным служащим. В 1987 году число компьютеров, подключенных к Intenet составило более 10 000. К 1989 году это число достигло 100 000. В 1992 году число компьютеров в сети превысило миллион.
Однако, наиболее серьезным развитием Internet в 1990-х годах стало создание WWW (World Wide Web, Всемирная паутина).
Итак, логическая структура Internet представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее свое собственное информационное пространство.
Internet обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями. С собственного компьютера любой абонент Internet может передавать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки Конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинами на последней выставке в музее Метрополитен в Нью-Йорке, участвовать в конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных стран. Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов.
Основные ячейки Internet - локальные вычислительные сети. Это значит, что Internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц - групп компьютеров.
Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к Internet, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к Internet. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к Internet. Они называются хост-компьютерами (host - хозяин). Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.
Важной особенностью Internet является то, что она, объединяя различные сети, не создает при этом никакой иерархии - все компьютеры, подключенные к сети, равноправны. Internet самостоятельно осуществляет передачу данных. К адресам станций предъявляются специальные требования. Адрес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку автоматически, и должен нести некоторую информацию о своем владельце.
С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса:
цифровой IP-адрес (IP - Internetwork Protocol - межсетевой протокол) и доменный адрес.
Оба эти адреса могут применяться равноценно. Цифровой адрес удобен для обработки на компьютере, а доменный адрес - для восприятия пользователем.
Цифровой адрес имеет длину 32 бита. Для удобства он разделяется на четыре блока по 8 бит, которые можно записать в десятичном виде. Адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера.
Два блока определяют адрес сети, а два другие - адрес компьютера внутри этой сети. Существует определенное правило для установления границы между этими адресами. Поэтому IP-адрес включает в себя три компонента: адрес сети, адрес подсети, адрес компьютера в подсети.
Например: В двоичном коде цифровой адрес записывается следующим образом: 10000000001011010000100110001000. В десятичном коде он имеет вид: 192.45.9.200. Адрес сети - 192.45; адрес подсети - 9; адрес компьютера - 200.
Доменный адрес определяет область, представляющую ряд хосткомпьютеров. В отличие от цифрового адреса он читается в обратном порядке. Вначале идет имя компьютера, затем имя сети, в которой он находится.
В системе адресов Internet приняты домены, представленные географическими регионами. Они имеют имя, состоящее из двух букв.
Компьютерное имя включает, как минимум, два уровня доменов. Каждый уровень отделяется от другого точкой. Слева от домена верхнего уровня располагаются другие имена. Все имена, находящиеся слева, - поддомены для общего домена.
Например, географические домены некоторых стран: Франция - fr; Канада- са; США - us; Россия – ru, Украина - ua.
Существуют и домены, разделенные по тематическим признакам. Такие домены имеют трехбуквенное сокращенное название. Так, учебные заведения - edu. Правительственные учреждения - gov. Коммерческие организации - com.
«Всемирная паутина» является одной из самых популярных информационных служб Internet. Две основные особенности отличают WWW: использование гипертекста и возможность клиентов взаимодействовать с другими приложениями Internet.
Гипертекст - текст, содержащий в себе связи с другими текстами, графической, видео- или звуковой информацией.
Концепция гипертекста была предложена Т. Нельсоном. Именно он считается отцом идеи гипертекста в том виде, в котором он сейчас существует.
Простейший пример гипертекста – книга, оглавление которой содержит ссылки на главы и разделы книги (здесь ссылка — это номер страницы, с которой начинается соответствующие глава или раздел). Посмотрев в оглавление, человек узнает номер страницы нужной ему главы, и открывает книгу на искомой странице. Для того, чтобы найти интересующую его главу книги, человек не должен просматривать всю книгу - оглавление предоставляет ему возможность быстрого "попадания" на ту главу или раздел, который ему необходимы.
Рассказывая о том, что послужило прообразом для этого изобретения, Нельсон вспоминает отрывок из одного очерка В. Буша, написанного в 1945 году: "Работа человеческой мысли построена на принципе ассоциаций. Анализируя какое-либо понятие или элемент, она непременно стремится поставить ему в соответствие какой-нибудь другой знакомый образ, подсказываемый ассоциацией мыслей, и это соответствие устанавливается благодаря трудноуловимой паутине связей, формируемых клетками человеческого мозга". Спроецировав эту идею о работе мозга одного человека на компьютерную сеть, охватывающую весь мир, Нельсон стал основоположником идеи явления, которое впоследствии переросло во "Всемирную Паутину".
Но успех идеи определялся наличием сети. При наличии сети тексты, связанные друг с другом ссылками, можно размещать на различных, территориально удаленных компьютерах, и создавать и редактировать тексты могут разные люди. Таким образом, создается "паутина" взаимосвязанных текстов, способная стать гигантским информационным хранилищем человеческой цивилизации.
В 1988 году проект гипертекстовой системы Xanadu Т. Нельсона обрел источник финансирования у Дж. Уокера, основателя Autodesk. Тогда Уокер пророчески заявил: "В 1964 году Xanadu была мечтой одиночки. В 1980 году — общей целью небольшой группы талантливых технологов. В 1989 году она станет продуктом. А в 1995 году она начнет переделывать мир".
Решающий шаг в создании WWW совершил Т. Бернерс-Ли. В конце восьмидесятых годов он, работая в Лаборатории физики элементарных частиц европейского центра ядерных исследований, более известного под именем CERN, занимался проблемами применения идей гипертекста для построения информационной среды, которая решила бы проблемы обмена информацией между физиками, работавшими в большом неоднородном CERN'е, и их партнерами в других странах.
CERN был уникальным местом, одним из оживленных перекрестков Интернет. Еще до WWW Бернерс-Ли создал гипертекстовую систему Enquire, которая была по сути записной книжкой. В ней, как и впоследствии в WWW, была заложена идея о том, что компьютеры должны представлять информацию подобно тому, как она представляется в нашем мозгу, т.е. ассоциативно.
Проект, который, в конечном счете, привел к созданию Всемирной Паутины и того явления, которое мы теперь называем Web-технология, стартовал в CERN в 1989 году. Почему именно там и тогда? Дело в том, что в 80-х годах в науке и в особенности в ядерной физике остро проявилась проблема коммуникаций. В условиях информационного взрыва традиционные методы обмена научной информацией в виде статей в научных журналах оказались несостоятельными. Часто информация устаревала, не успев дойти до потребителя.
К этому моменту в Интернет уже существовал целый набор средств, предназначенных для передачи данных из одной компьютерной системы в другую (в том числе и электронная почта, средства передачи файлов, организации телеконференций и т.д.). Однако они не обладали некоторыми возможностями, которые были ключевыми для обычных людей — потребителей информации.
Во-первых, они не позволяли представить разнообразную информацию в виде составных объектов разной природы (текст, графика, аудио и видео), расположенных в разных точках Земного шара. Во-вторых, интерфейс между ними и человеком был ограничен, он не был простым и естественным для восприятия. В-третьих, данные средства не предоставляли доступ множеству потребителей информации к единому массиву структурированной, согласованной и изменяющейся в реальном времени информации.
Собственно, Бернерс-Ли как раз и сотворил Всемирную Паутину, заимствовав идею гипертекста у Нельсона и творчески развив ее. Бернерс-Ли предложил проект в 1989, и через год уже был готов первый вариант программного обеспечения для платформы NeXTstep. Он выпустил начальный протокол передачи гипертекстов, управляющий движением информации в Паутине, разработал универсальный указатель ресурсов как общую систему адресации, объединившую в себе большинство существующих в Интернет технологий поиска и связи, наконец, он создал язык разметки гипертекстов.
Однако, настоящий переворот в жизни WWW произошел тогда, когда Internet стал доступен всему миру. Этот переворот совершил М. Андриссен, в то время сотрудник Национального центра прикладных систем для суперкомпьютеров (NCSA), разработав зимой 1993 года в соавторстве со своим коллегой по NCSA Э. Байна программу для просмотра информации, представленной в виде гипертекстов. Программа называлась Mosaic. Как и любая начальная версия программы, она обладала некоторыми недостатками, но главное в ней уже было — графика стала полноправной частью интерфейса, мышь — основным средством работы с информацией, и Интернет стал доступен миллионам пользователей.
Основным достоинством Mosaic было то, что она требовала от пользователя не больше знаний о своей внутренней сути, чем требуется знаний об устройстве автомобиля от человека, сидящего за его рулем. Mosaic стала распространяться быстрее любой когда-либо написанной программы.
Охарактеризуем кратко основы Web-системы. Ее задача - обеспечить человеку простой и естественный доступ к информации, представленной в виде гипертекстов. Web-система работает по принципу "клиент-сервер".
Клиент (иногда используют термин "Web-клиент") — это специальная программа, обеспечивающая человеку универсальный интерфейс для доступа к структурированной информации, представленной набором связанных документов в специальном формате. Фактически, Web-клиент помогает человеку "перемещаться" в информационном пространстве, осуществлять навигацию. Именно поэтому Web-клиент получил более распространенное название "программа-навигатор" или просто "навигатор" — название, произошедшее от английского слова browser.
Навигатор является "входным окном" в Web-систему и предоставляет пользователю доступ ко всем ее информационным ресурсам. Главное отличие навигатора от программ аналогичного назначения в других системах "клиент-сервер" - универсальность. Одна и та же программа обеспечивает доступ к любой информации в системе, независимо от ее характера.
Сервер (часто используют термин "Web-сервер") представляет собой специальную программу, владеющую и распоряжающуюся набором связанных документов, которые содержат всю информацию, относящуюся к данной предметной области. Web-сервер отвечает за обработку запросов, поступающих по сети от навигатора, то есть выбирает затребованную навигатором страницу в специальном формате и передает ее навигатору. Web-сервер собирает информацию из различных источников, выступая для пользователя в качестве "информационного концентратора".
Существует несколько видов источников информации для Webсервера. Она может храниться в файлах или в базах данных, а также поступать от внешних по отношению к Web-серверу программ. Часть информации при этом может формироваться "на лету", в момент получения запроса. Информация из различных источников может легко комбинироваться даже в рамках одной страницы, доступной навигатору.
Как уже говорилось выше, для обмена информации в Web-технологии выбран формат гипертекста. Для разметки документов и задания структуры гипертекста используется язык HTML (HyperText Markup Language — язык разметки гипертекста).
HTML — универсальный язык для описания гипертекстов. Он предназначен не столько для описания структуры информации, сколько для ее внешнего представления. HTML — один из двух основных стандартов Web-технологии. Стандарт языка зафиксирован, однако он быстро развивается, как развивается и сама Web-технология.
Соглашения диалога навигатора и Web-сервера при передаче информации определяются протоколом HTTP (HyperText Transfer Protocol, протокол передачи гипертекста). HTTP — второй ключевой стандарт Webтехнологии. Отметим, что она не накладывает на сервер и навигатор практически никаких иных ограничений, кроме того, что общение между ними осуществляется по протоколу HTTP, а для передачи информации используется язык HTML. Разнообразие реализаций Web-серверов и навигаторов, выполненных различными разработчиками, и жесткая необходимость их полной совместимости потребовали очень точного следования стандартам.