Программное обеспечение суперкомпьютеров

В настоящее время границы между суперкомпьютерным и общеупотребимым программным обеспечением сильно размыты и продолжают размываться ещё более вместе с проникновением технологий параллелизации и многоядерности в процессорные устройства персональных компьютеров и рабочих станций. Исключительно суперкомпьютерным программным обеспечением сегодня можно назвать лишь специализированные программные средства для управления и мониторинга конкретных типов компьютеров, а также уникальные программные среды, создаваемые в вычислительных центрах под «собственные», уникальные конфигурации суперкомпьютерных систем.

Кластерные архитектуры

Задача обеспечения продолжительного функционирования системы имеет следующие составляющие: надежность, готовность и удобство обслуживания. В последние годы в литературе все чаще употребляется термин "системы высокой готовности" (High Availability Systems). Все типы систем высокой готовности имеют общую цель - минимизацию времени простоя. Имеется два типа времени простоя компьютера: плановое и неплановое. Минимизация каждого из них требует различной стратегии и технологии. Плановое время простоя обычно включает время, принятое руководством, для проведения работ по модернизации системы и для ее обслуживания. Неплановое время простоя является результатом отказа системы или компонента.

Существует несколько типов систем высокой готовности, отличающиеся своими функциональными возможностями и стоимостью. Стоимость систем высокой готовности на много превышает стоимость обычных систем. Поэтому наибольшее распространение в мире получили кластерные системы, благодаря тому, что они обеспечивают достаточно высокий уровень готовности систем при относительно низких затратах.

Кластер представляет собой два или более компьютеров (часто называемых узлами), объединяемые при помощи сетевых технологий на базе шинной архитектуры или коммутатора и предстающие перед пользователями в качестве единого информационно-вычислительного ресурса. В качестве узлов кластера могут быть выбраны серверы, рабочие станции и даже обычные персональные компьютеры. Узел характеризуется тем, что на нем работает единственная копия операционной системы. Возможности масштабируемостикластеров позволяют многократно увеличивать производительность приложений для большего числа пользователей технологий. Кластеризация может осуществляться на разных уровнях компьютерной системы, включая аппаратное обеспечение, операционные системы, программы-утилиты, системы управления и приложения. Чем больше уровней системы объединены кластерной технологией, тем выше надежность, масштабируемость и управляемость кластера.

Компьютеры, объединенные в кластер, могут при отказе одного процессора перераспределить работу на другие процессоры внутри кластера. Это, возможно, наиболее важная задача многих поставщиков систем высокой готовности.

Первой концепцию кластерной системы анонсировала компания DEC, определив ее как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узел обработки информации. В настоящее время кластеры строятся и на базе серверов с процессорами Intel.

 

Компьютерные сети.

1. Основные термины и понятия.

Компьютерная сеть – это такой способ объединения компьютеров, при котором пользователь одного компьютера может использовать ресурсы, находящиеся на другом компьютере.

Существует три основных типа сетей: локальные (Local Area Network, LAN), глобальные (Wide Area Network, WAN) и региональные (Metropolitan Area Network, MAN).

Локальная сеть объединяет компьютеры, расположенные в непосредственной близости друг от друга, например в пределах одного, или рядом стоящих, зданий.

Основное назначение локальной сети состоит в объединении пользователей для совместной работы. В локальных сетях компьютеры объединяются с помощью высокоскоростной аппаратуры передачи данных, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.

Глобальная сеть – это сеть, объединяющая компьютеры и локальные сети, расположенные по всему миру.

Интернет - это глобальная информационная инфраструктура. Интернет является и механизмом распространения данных, и средой взаимодействия между пользователями и компьютерами вне зависимости от их географического положения.
Первоначально целью создания Интернета являлось объединение компьютерных сетей различных типов. В настоящее время влияние Интернета распространяется не только на области, связанные с использованием компьютеров и телекоммуникаций, но и на общество в целом.
Технология коммутации каналов подразумевает создание непрерывной физической линии связи между двумя абонентами - канала. Соединить всех желающих абонентов друг с другом невозможно, поэтому используется коммутация, то есть возможность предоставления линии связи нескольким абонентам одновременно. Канал состоит из отдельных участков, которые соединяются между собой специальной аппаратурой - коммутаторами. Если абонент хочет установить соединение, то он обращается к ближайшему коммутатору, который, в свою очередь, по свободному каналу обращается к следующему и т. д. В конечном итоге устанавливается прямое соединение двух абонентов, и они могут обмениваться данными.
В результате эксперимента выяснилось, что коммутация каналов не подходит для создания компьютерных сетей. Однако физическое соединение и в том, и в другом случае сохраняется. Все это потребовало применения новой технологии передачи данных - коммутации пакетов.
При использовании этой технологии все передаваемые в сети сообщения разбиваются на небольшие части, которые называются пакетами. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адрес назначения пакета. Коммутаторы, используя адрес, передают пакеты друг другу до тех пор, пока он не достигнет места назначения. Если какой-либо коммутатор слишком загружен и не может передать пакет в течение некоторого времени, он помещает его в очередь пакетов и передает позже.
Проект сети компьютеров на основе коммутации пакетов был разработан в Агентстве перспективных разработок Министерства обороны США (DARPA). Создаваемая сеть получила название ARPANET. В 1969 году началась реализация проекта, в сеть ARPANET были включены четыре удаленных компьютера.
Для включения в сеть большего числа компьютеров необходимо было выработать некоторый единый набор правил, (последовательность передачи, формат сообщений) - протокол. В 1971-72 годах работа над единым протоколом для сети ARPANET была завершена. Этот протокол получил название Network Control Program (NCP). Создание протокола позволило начать разработку прикладных программ для использования в сети. Одной из первых таких программ стала программа электронной почты, которая позволила участникам проекта эффективнее обмениваться информацией между собой.
Основные принципы построения сети:
для включения в Интернет отдельной сети не должно производиться никаких дополнительных изменений;
пакеты в Интернете передаются на основе принципа негарантированной доставки, если пакет не смог достигнуть пункта назначения, то через короткое время он должен быть передан снова;
для соединения сетей используются специальные устройства - маршрутизаторы, которые должны максимально упростить прохождение потока пакетов;
не должно существовать единого, централизованного управления объединенной сетью.
Ключом к объединению сетей стал новый протокол, поддерживающий межсетевое взаимодействие. Первая версия нового протокола появилась в 1973 году. Протокол был назван TCP (Transmission Control Protocol) и обеспечивал доставку сообщений в Интернете. Протокол TCP предоставляет достаточно широкий диапазон транспортных услуг.
TCP прекрасно работает при решении таких задач, как передача файлов или удаленная регистрация, но в некоторых случаях (например, при передаче речи) потери пакетов не могут быть исправлены только средствами TCP, а эти функции должны быть возложены на приложение. Этот факт привел к разделению TCP на два протокола: IP для адресации и передачи отдельных пакетов и TCP для разделения сообщений на пакеты, обеспечения целостности и восстановления потерянных пакетов. Для приложений, которые не хотели использовать TCP, был добавлен альтернативный протокол, названный UDP, который обеспечивал прямой доступ к IP. Объединенный протокол принято называть TCP/IP.
Основной движущей силой при создании ARPANET и Интернета была необходимость обеспечить разделение ресурсов. Соединить два компьютера вместе оказалось гораздо экономичнее, чем копировать их функции. Однако передача файлов, удаленная регистрация и электронная почта произвели гораздо больший эффект, чем предполагалось в то время. Электронная почта, например, предоставила совершенно иной способ взаимодействия людей и изменила природу совместной работы над проектами.
Важно отметить, что одной из ключевых концепций Интернета было не создание одного или нескольких приложений для работы с сетевыми устройствами, а создание общей инфраструктуры, в которой могли бы существовать новые приложения.
Следующим сильным толчком к развитию Интернета было увеличение размеров сети и связанные с этим проблемы управления. Запомнить огромное множество комбинаций IP-адресов практически невозможно. Для того чтобы упростить использование сети людьми, с каждым узлом ассоциировались имена и, таким образом, не было необходимости запоминать числовые адреса. Первоначально существовало ограниченное число узлов, и соответствия адресов и имен можно было хранить в одной таблице. Появление большого количества независимо управляемых сетей привело к тому, что хранить адреса в одной таблице было невозможно, тогда появилась система доменных имен (DNS). DNS представляет собой масштабируемый, распределенный, иерархический механизм разрешения имен узлов и их адресов. К рассмотрению вопросов ее организации мы вернемся в 11.2.5.
Увеличение размеров Интернета потребовало изменения возможностей маршрутизаторов. В 1980 году протокол TCP/IP был принят в качестве стандарта для сети ARPANET. Переход на использование TCP/IP позволил разделить сеть ARPANET на две различные сети: MILNET, предназначенную для военных целей, и ARPANET - для использования исследовательскими и научными организациями. В 1986 году Национальный научный фонд США (NSF) начал создание собственной сети, объединяющей крупные научные суперкомпьютерные центры США..

Организационная структура Интернета
В конце 70-х годов стало понятно, что рост размеров Интернета сопровождается ростом числа заинтересованных групп и, таким образом, необходима координация. Было сформировано несколько координирующих органов. IAB (Internet Architecture Board) занимается координацией деятельности в области развития структуры сети Интернет. IETF (Internet Engineering Task Force) состоит из нескольких рабочих групп, разрабатывающих и утверждающих стандарты для сети Интернет. В настоящее время в IETF существует 75 рабочих групп, изучающих различные аспекты развития Интернета. Впоследствии основным органом, осуществляющим информационную поддержку и регулирование в Интернете, стал Internet Society (ISOC). ISOC является общественной организацией, базирующейся на взносах и пожертвованиях спонсоров. ISOC проводит ежегодные конференции, выпускает информационные материалы, поддерживает информационные серверы.

Современная структура сети Интернет
В настоящее время основу сети Интернет составляют высокоскоростные магистральные сети. Независимые сети подключаются к магистральной сети через точки сетевого доступа NAP (Network Access Point). Независимые сети рассматриваются как автономные системы, то есть каждая из них имеет собственное административное управление и собственные протоколы маршрутизации. Изменение протоколов маршрутизации внутри автономной системы не влияет на работу остальных систем. Деление сети Интернет на автономные системы позволяет распределить информацию о топологии всей сети и существенно упростить маршрутизацию.
Автономная система должна состоять не менее чем из 32 меньших по размеру сетей. Обычно в качестве автономных систем выступают крупные, независимые, национальные сети. Примерами подобных сетей являются сеть EUNet, охватывающая страны центральной Европы, сеть RUNet, объединяющая университеты России. Автономные сети могут образовывать компании, специализирующиеся на предоставлении услуг доступа в сеть Интернет, - провайдеры. Такими провайдерами, например, являются компания UUNET в США и компания Relcom в России.
Сети, включенные в автономные системы, представляют собой региональные сети, сети университетов, исследовательских центров и коммерческих фирм, а также сети более мелких региональных провайдеров.
Важным параметром, определяющим качество работы в сети Интернет, является скорость доступа к ресурсам сети. Скорость доступа определяется пропускной способностью канала связи внутри автономной системы и между автономными системами.

Основные протоколы сети Интернет
В основном в сети Интернет используется семейство протоколов TCP/IP. Рассмотрим более подробно структуру протоколов TCP/IP с точки зрения модели OSI.
На канальном и физическом уровнях модели OSI TCP/IP поддерживает многие из существующих стандартов, определяющих среду передачи данных. Это могут быть, например, технологии Ethernet и FDDI для локальных компьютерных сетей или Х.25 и ISDN для организации крупных территориальных сетей. На этом уровне также могут использоваться протоколы РРР и SLIP, предназначенные для установления соединения с использованием аналоговых линий связи.
Основой семейства протоколов TCP/IP является сетевой уровень, представленный протоколом IP, а также различными протоколами маршрутизации. Этот уровень предоставляет адресное пространство, обеспечивает перемещение пакетов в сети, а также управляет их маршрутизацией.
Размеры пакета, параметры передачи, контроль целостности осуществляются на транспортном уровне протоколом TCP. Протокол UDP работает на том же уровне, но применяется в том случае, когда требования к надежности передачи данных менее жесткие.

 

Адресация в сети Интернет
Каждый компьютер, включенный в сеть Интернет, имеет уникальный IP-адрес, на основании которого протокол IP передает пакеты в сети. IP-адрес состоит из четырех байтов и записывается в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками, например:
194.85.120.66
IP-адрес состоит из двух логических частей: номера сети и номера узла в сети. Если сеть, в которую включен компьютер пользователя, является частью Интернета, то номер сети выдает специальное подразделение Интернета - InterNIC (Internet Network Information Center) или его представители. Номер узла определяет администратор сети.
В зависимости от того, какое количество байтов в IP-адресе выделяется для номера сети и номера узла, выделяют несколько классов IP-адресов.
Если номер сети занимает один байт, а номер узла три байта, то такой адрес относится к классу А. Количество узлов в сети класса А может достигать 224, или 16 777 216. Номер сети класса А меняется в диапазоне от 1.0.0.0 до 126.0.0.0. Если под номер сети и номер узла отводится по два байта, то адрес принадлежит к классу В. Количество возможных узлов в сети класса В составляет 216, или 65536 узлов. Номер сети класса В меняется от 128.0.0.0 до 191.255.0.0.
Если под номер сети отводится три байта, то адрес принадлежит к классу С. Количество узлов в сети класса С ограничено 28, или 256. Номер сети меняется от 192.0.1.0 до 223.255.255.0.
Например, в IP-адресе 194.85.120.66, 0.0.0.66 - это номер узла в сети класса С с номером 194.85.120.0.
Существует несколько специальных IP-адресов. Так, например, адрес 127.0.0.1 определяет локальную машину пользователя и используется для тестирования различных программ. При этом данные по сети не передаются.

11.2.2. Протокол IP
Протокол IP представляет собой основу протоколов TCP/IP. Протокол IP относится к типу протоколов без установления соединения, то есть - никакой управляющей информации кроме той, что содержится в самом IP-пакете, по сети не передается. Кроме того, протокол IP не гарантирует надежной доставки сообщений.
Поток данных протокол IP разбивает на определенные части - дейтаграммы и рассматривает каждую дейтаграмму как независимую единицу, не имеющую связи с другими дейтаграммами. Дейтаграмма - общее название единицы данных, которыми оперируют протоколы без установления соединения. Основной задачей протокола IP является передача дейтаграмм между сетями. Часто дейтаграммы, передаваемые с помощью протокола IP, называют IP-пакетами.

11.2.3. Протокол TCP/IP
Так как протокол IP не гарантирует надежную доставку сообщений, эту задачу решает протокол TCP. В отличие от протокола IP, протокол TCP устанавливает логическое соединение между взаимодействующими процессами. Перед передачей данных посылается запрос на начало сеанса передачи, получателем посылается подтверждение.
Надежность протокола TCP заключается в том, что источник данных повторяет их посылку в том случае, если не получит в определенный промежуток времени от адресата подтверждения их успешного получения. Части, на которые протокол TCP разбивает поток данных, принято называть сегментами,
Каждый сегмент предваряется заголовком. В заголовке сегмента существует поле контрольной суммы. Если при пересылке данные повреждены, то по контрольной сумме протокол TCP может это определить. Поврежденный сегмент уничтожается, а источнику ничего не посылается. Если данные не были повреждены, то они пропускаются на сборку сообщения приложения, а источнику отправляется подтверждение.
Для транспортировки сегментов протокол TCP использует протокол IP. Перед отправкой протокол TCP помещает сегменты в оболочку IP-пакета.

11.2.4. Порты и соединения
Задача протокола TCP заключается в передаче данных между любыми прикладными процессами, выполняющимися на компьютерах в сети. На каждом компьютере может выполняться одновременно несколько процессов. Для того чтобы доставить сообщение определенному процессу, необходимо каким-то образом идентифицировать его среди других. Идентификатор процесса носит название номера порта. Номер порта и IP-адрес компьютера однозначно определяют процесс, работающий в сети. Набор этих параметров называется сокет.
За некоторыми процессами номера портов закреплены. Так, например, порт 21 закреплен за службой удаленного доступа к файлам FTP, порт 23 - за службой удаленного управления telnet.
Для организации надежной передачи данных предусматривается установление логического соединения между прикладными процессами, которое определяется парой сокетов взаимодействующих процессов. В процессе соединения осуществляется подтверждение правильности приема сообщений и при необходимости выполняется повторная передача.

11.2.5. Система доменных имен DNS
Человеку крайне неудобно использовать числовые IP-адреса, поэтому логичным представляется создание механизма', позволяющего ставить в соответствие IP-адресам символьные имена. В сети Интернет для этой цели используется система доменных имен (DNS), которая имеет иерархическую структуру. Младшая часть доменного имени соответствует конечному узлу сети. Составные части отделяются друг от друга точкой. Например, mail.econ.pu.ru. У одного узла может быть несколько имен.
Совокупность имен, у которых несколько старших частей доменного имени совпадают, называется доменом. Например, имена mail.econ.pu.ru и www.econ.pu.ru принадлежат домену econ.pu.ru.
Самым главным является корневой домен. Далее следуют домены первого, второго и третьего уровней. Корневой домен управляется InterNIC. Домены первого уровня назначаются для каждой страны, при этом принято использовать трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры. Так, например, для России домен первого уровня - ru, для США - us. Кроме того, несколько имен доменов первого уровня закреплено для различных типов организаций:
com - коммерческие организации (например, ibm.com);
edu - образовательные организации (например, spb.edu);
gov - правительственные организации (например, loc.gov);
org - некоммерческие организации (например, w3.org);
net - организации, поддерживающие сети (например, ripn.net);
Для каждого имени домена создается свой DNS-сервер, который хранит базу данных соответствий IP-адресов и доменных имен, расположенных в данном домене, а также содержит ссылки на DNS-серверы доменов нижнего уровня. Таким образом, для того чтобы получить адрес компьютера по его доменному имени, приложению достаточно обратиться к DNS-серверу корневого домена, а тот, в свою очередь, перешлет запрос DNS-серверу домена нижнего уровня. Благодаря такой организации системы доменных имен нагрузка по разрешению имен равномерно распределяется среди DNS-серверов.

11.3. Электронная почта
Система электронной почты позволяет доставить сообщение на любой компьютер, включенный в сеть Интернет. Сообщение может содержать текст или файл практически любого формата - графику, музыку и т. д.
Все пользователи электронной почты имеют уникальные адреса. Адрес пользователя зарегистрирован в определенном домене Интернета. С каждым доменом связан почтовый сервер, управляющий адресами пользователей.
Пользователь набирает текст письма в специальной программе, которая называется почтовым клиентом. Эта программа, в зависимости от возможностей, позволяет создавать и редактировать новые письма, обрабатывать пришедшие, хранить и систематизировать переписку и т. д.
Почтовый клиент помещает письмо в "почтовый ящик" пользователя, расположенный на почтовом сервере. Сервер, в свою очередь, передает письмо на почтовый сервер адресата.

11.3.1. Адрес электронной почты
В Интернете принята система адресов, которая базируется на доменном адресе машины, подключенной к сети. Адрес пользователя состоит из двух частей, разделенных символом "@": Например: [e-mail]
В данном случае Jones - это имя пользователя. A Registry, org - адрес, доменное имя почтового сервера.

11.3.2. Формат сообщения электронной почты
Почтовое сообщение состоит из трех частей: конверта, заголовка и тела сообщения. Пользователь видит только заголовок и тело сообщения. Конверт используется только программами доставки. Заголовок всегда находится перед телом сообщения и отделен от него пустой строкой. RFC-822 регламентирует содержание заголовка сообщения. Заголовок состоит из полей. Поля состоят из имени поля и содержания поля. Имя поля отделено от содержания символом ":". Минимально необходимыми являются поля Date, From, cc или То, Поле Subject определяет тему сообщения, Reply to - пользователя, которому отвечают, Comment - комментарий, In reply to - показывает, что сообщение относится к типу "В ответ на Ваше сообщение, отвечающее на сообщение, отвечающее..", X special action - поле, определенное пользователем, которое не определено в стандарте.
Следует сказать, что формат сообщения постоянно дополняется и совершенствуется. Так в RFC-1327 введены дополнительные поля для совместимости с почтой Х.400. Кроме того, следует обратить внимание на поля некоторых, довольно часто встречающихся заголовков, которые не регламентированы в RFC-822. Так, первое предложение заголовка, которое начинается со слова "From", содержит UUCP - путь сообщения, по которому можно определить, через какие машины сообщение "пробиралось". Поле Received: содержит транзитные адреса почтовых серверов с датой и временем прохождения сообщения. Вся эта информация полезна при разборе трудностей с доставкой почты.
Возможности электронной почты не ограничиваются только пересылкой корреспонденции. По почте можно получить доступ ко многим ресурсам Интернета, которые используют почтовых роботов, отвечающих на запросы пользователей. Поэтому имеет смысл более детально изучить программное обеспечение, поддерживающее электронную почту. Стандарт MIME (или, в нотации Интернета, RFC-1341) предназначен для описания тела почтового сообщения Интернета. Предшественником MIME является Стандарт почтового сообщения ARPA (RFC-822). Стандарт RFC-822 был разработан для обмена текстовыми сообщениями. С момента опубликования стандарта возможности аппаратных средств и телекоммуникаций ушли далеко вперед и стало ясно, что многие типы информации, которые широко используются в сети, невозможно передать по почте без специальных преобразований. Так, в тело сообщения нельзя включить графику, аудио, видео и другие типы информации. RFC-822 не дает возможностей для передачи даже текстовой информации, которую нельзя реализовать 7-битовой кодировкой ASCII. Естественно, что при использовании RFC-822 не может быть и речи о передаче размеченного текста для отображения его различными стилями. Ограничения RFC-822 становятся еще более очевидными, когда речь заходит об обмене сообщениями в разных почтовых системах. Например, для приема/передачи сообщений из/в Х.400 (новый стандарт ISO), который позволяет иметь двоичные данные в теле сообщения, ограничения старого стандарта могут стать фатальными, так как в этом случае не спасает старый испытанный способ кодировки информации процедурой uuencode, так как эти данные могут быть интерпретированы различным образом в Х.400 и в программе рассылки почты в Интернете (mail-agent).
В некотором смысле стандарт MIME ортогонален стандарту RFC-822. Если последний подробно описывает в заголовке почтового сообщения текстовое тело письма и механизм его рассылки, то MIME ориентирован главным образом на описание в заголовке письма структуры тела почтового сообщения и возможности составления письма из информационных единиц различных типов. В стандарте зарезервировано несколько способов представления разнородной информации. Для этого используются специальные поля заголовка почтового сообщения:
поле версии MIME, которое используется для идентификации сообщения, подготовленного в новом стандарте;
поле описания типа информации в теле сообщения, которое позволяет обеспечить правильную интерпретацию данных;
поле типа кодировки информации в теле сообщения, указывающее на тип процедуры декодирования;
два дополнительных поля, зарезервированных для более детального описания тела сообщения.
Стандарт MIME разработан как расширяемая спецификация, в которой подразумевается, что число типов данных будет расти по мере развития форм представления данных. При этом следует учитывать, что анархия типов (безграничное их увеличение) тоже недопустима. Каждый новый тип в обязательном порядке должен быть зарегистрирован в IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Остановимся подробнее на форме и назначении полей, определяемых стандартом.
Поле версии MIME (MIME - Version) указывается в заголовке почтового сообщения и позволяет программе рассылки почты определить, что сообщение подготовлено в стандарте MIME. Формат поля выглядит так:
MIME - Version: 1.0
Поле версии указывается в общем заголовке почтового сообщения и относится ко всему сообщению целиком. Здесь уместно отметить, что в отличие от стандарта RFC-822 стандарт MIME позволяет перемешивать поля заголовка сообщения с телом сообщения. Поэтому все поля делятся на два класса: общие поля заголовка, которые записываются в начале почтового сообщения, и частные поля заголовка, которые относятся только к отдельным частям составного сообщения и записываются перед ними.
Поле типа содержания тела почтового сообщения (Content type) используется для описания типа данных, которые содержатся в теле почтового сообщения. Это поле сообщает программе чтения почты, какого сорта преобразования необходимы для того, чтобы сообщение правильно проинтерпретировать. Эта же информация используется и программой рассылки при кодировании/декодировании почты. Стандарт MIME определяет семь типов данных, которые можно передавать в теле письма:
текст (text);
смешанный тип (multipart);
почтовое сообщение (message);
графический образ (image);
аудиоинформация (audio);
фильм или видео (video);
приложение (application).
Остановимся подробнее на каждом из типов, разрешенных стандартом MIME. Text. Этот тип указывает на то, что в теле сообщения содержится текст. Основным подтипом типа text является plain, что соответствует так называемому планарному тексту. Понятие планарного текста появилось в связи с тем, что существует еще размеченный текст, то есть текст со встроенными в него символами управления отображением, и гипертекст, то есть текст, который можно просматривать не последовательно, а произвольно, следуя гипертекстовым ссылкам. Для обозначения размеченного текста используют подтип richtext, а для обозначения гипертекста - подтип html. Вообще говоря, это специальный вид размеченного текста, который используется для представления гипертекстовой информации в системе World Wide Web, которая получила широкое распространение в Интернете. Понятие размеченного текста требует более подробного обсуждения, так как его передача и интерпретация являются одной из причин появления стандарта MIME. Richtext определяет текст со встроенными в него специальными управляющими последовательностями, называемыми тегами, в соответствии со стандартом языка разметки документов SGML (Standard Generalized Markup Language). Теги представляют собой последовательность символов типа <строка символов>.
Разметка гипертекста строится по тому же принципу, что и в тексте типа richtext. При этом могут применяться теги, позволяющие описать гипертекстовые ссылки. К таким тегам относятся <А HREF="......">.....</А>.
Multipart. Этот тип почтового сообщения определяет смешанный документ, который может состоять из данных разного типа. Тип multipart имеет ряд подтипов. Подтип mixed может создавать сообщения, состоящие из нескольких фрагментов, которые разделены между собой границей, задаваемой в качестве параметра подтипа.
Другим подтипом может быть подтип alternative. Данный подтип позволяет организовать просмотр почтового сообщения с возможностью выбора в зависимости от типа программы просмотра.
Подтип digest предназначен для многоцелевого почтового сообщения, когда различным частям хотят приписать более детальную информацию, чем просто тип.
Подтип parallel предназначен для составления такого почтового сообщения, части которого должны отображаться одновременно, что предполагает запуск сразу нескольких программ просмотра. Синтаксис такого сообщения аналогичен рассмотренным ранее.
Тип message предназначен для работы с обычными почтовыми сообщениями, которые, однако, не могут быть переданы по разного рода причинам, которые объясняются подтипами данного типа.
Подтип partial предназначен для передачи одного большого сообщения по частям. Атрибуты подтипа определяют идентификатор сообщения (id), номер порции (number) и общее число порций (total). Каждая часть имеет свое поле Content type. Это означает, что все сообщение может состоять из частей разных типов. Другим подтипом является External body, который позволяет ссылаться на внешние относительно сообщения информационные источники.
Стандартным подтипом типа message является rfc822. Данный подтип определяет типы описания нетекстовой информации по стандарту RFC-822. Таких типов
имеется четыре:
image - для описания графических образов. Наиболее часто используются файлы форматов GIF и JPEG;
audio - для описания аудиоинформации. Для воспроизведения сообщения данного типа требуется специальное оборудование;
video - для передачи видеоизображений. Наиболее популярным является формат MPEG;
application - для передачи данных любого другого формата. Обычно используется для передачи двоичных данных с последующим промежуточным преобразованием. Так, если на машине стоит видеокарта с 512 Кбайт памяти, а графика подготовлена в 256 цветах, то сначала ее следует преобразовать, и здесь может помочь тип application. Основной подтип данного типа - octet stream, но существуют ODA и postscript;
поле типа кодирования почтового сообщения (Content-Transfer-Encoding)
< pclass=just>. Многие данные передаются по почте в их исходном виде. Это могут быть 7-битные символы, 8-битные символы, 64-base символы и т. п. Однако при работе в разнородных почтовых средах необходимо определить механизм их представления в стандартном виде - US - ASCII. Для этого существуют процедуры кодирования такого рода данных. Наиболее широко применяемая - uuencode. Для того чтобы при получении данные были правильно распакованы, в стандарт введено поле Content-Transfer-Encoding. Синтаксис этого поля следующий:
Content-Transfer-Encoding:= "BASE64" / "QUOTED-PRINTABLE" / "8ВГГ / "7ВГГ / "BINARY" / x-token
Каждая из альтернатив применяется в подходящем случае. Альтернативы 8bit, 7bit, BINARY реально никакого преобразования не требуют, так как почта передается байтами и SMTP не делает различия между ними. Однако они введены для строгости описания типов. BASE64 обычно используется в связке с типом text/ ISO - 8859 - 1. Элемент x-token позволяет пользователю описать свою процедуру преобразования.
Дополнительные необязательные поля: как уже говорилось ранее, стандарт определяет еще два дополнительных поля: Content-ID и Content-Description. Первое поле определяет уникальный идентификатор содержания, а второе служит для комментария. Ни то, ни другое программами просмотра обычно не отображаются.
Подводя итоги обсуждения, еще раз следует отметить, что стандарт MIME позволяет расширить область применения электронной почты, обеспечить доступ к Другим информационным ресурсам сети в стандартных форматах.

Необходимо послать электронное сообщение удаленному адресату. При этом получатель должен знать, что это именно то самое сообщение. Для этого нужно использовать цифровую подпись. Цифровая подпись предназначена для аутентификации лица, подписавшего электронный документ. Кроме этого, использование цифровой подписи позволяет осуществить: - контроль целостности передаваемого документа (при любом случайном или преднамеренном изменении документа подпись станет недействительной, потому что она вычислена на основании исходного состояния документа и соответствует лишь ему); - защиту от изменений (подделки) документа (гарантия выявления подделки при контроле целостности делает подделывание нецелесообразным); - невозможность отказа от авторства (так как создать корректную подпись можно, лишь зная закрытый ключ, а он должен быть известен только владельцу, то владелец не может отказаться от своей подписи под документом); - доказательное подтверждение авторства документа (поскольку создать корректную подпись можно, лишь зная закрытый ключ, а он должен быть известен только владельцу, то владелец пары ключей может доказать свое авторство подписи под документом).

 

11.4. Система World Wide Web
В 1989 году гипертекст представлял новую многообещающую технологию, которая имела относительно большое число реализаций, с одной стороны, а с другой стороны, делались попытки построить формальные модели гипертекстовых систем, которые носили скорее описательный характер и были навеяны успехом реляционного подхода описания данных.

Для быстрого перехода от одного www-документа к другому используется гиперссылка. Идея создания системы WWW заключалась в том, чтобы применить гипертекстовую модель к информационным ресурсам, распределенным в сети, и сделать это максимально простым способом. Он заложил три краеугольных камня системы из четырех существующих ныне, разработав:
язык гипертекстовой разметки документов HTML (HyperText Markup Language);
универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Universal Resource Locator);
протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).
Позже команда NCSA добавила к этим трем компонентам четвертый: универсальный интерфейс шлюзов CGI (Common Gateway Interface).
Язык программирования Java не включается в этот список намеренно, так как область применения этого языка гораздо шире, чем простое "оживление" World Wide Web.
Идея HTML - пример чрезвычайно удачного решения проблемы построения гипертекстовой системы при помощи специального средства управления отображением. На разработку языка гипертекстовой разметки существенное влияние оказали два фактора: исследования в области интерфейсов гипертекстовых систем и желание обеспечить простой и быстрый способ создания гипертекстовой базы данных, распределенной в сети.
В 1989 году активно обсуждалась проблема интерфейса гипертекстовых систем, то есть способов отображения гипертекстовой информации и навигации в гипертекстовой сети. Зна