Тема 12. Программно-аппаратные интерфейсы. Интерфейсы взаимодействия уровня приложений. Реализация интерфейса взаимодействия WEB - приложений.

 

 

Рассмотрим интерфейс взаимодействия двух приложений WEB-броузера и WEB-сервера (поскольку эти приложения обычно располагаются на разных машинах и, соответственно, на разных программно-аппаратных платформах используем термин программно-аппаратный интерфейс).

 

При реализации интерфейса взаимодействия WEB - приложений используется протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol - протокол передачи гипертекcта), который представляет собой протокол прикладного уровня и обеспечивает возможность доступа к разнообразной информации, размещенной в сети WWW- World Wide Web. Протокол HTTP обладает высокопроизводительными механизмами тиражирования информации, независимо от типа представления данных. Протокол построен по объектно-ориентированной технологии и может использоваться для решения различных задач, например, управления распределенными информационными системами.

 

Способность хранить и представлять данные разнообразных форматов (изображения, видео, аудио) делает сеть WWW с используемым HTTP уникальным средством размещения информации.

 

В настоящее время протокол HTTP используется системой WWW качестве одного из основных протоколов. С учетом этого рассмотрим подробнее методы работы протокола HTTP.

 

Протокол HTTP позволяет получать доступ к информационным ресурсам и сервисам WWW-серверов. Для унификации доступа к многофункциональным ресурсам сети WWW-серверы поддерживают комплекс интерфейсов, позволяющих структурировать уровни и методы доступа к сетевым ресурсам. По сути, каждый из интерфейсов представляет собой объект сети со своими методами и своей структурой. Для поиска и отображения информации, размещенной в сети WWW, применяются специальные приложения, называемые Web-браузерами. Согласованное взаимодействие объектов (клиентских и серверных) и составляет понятие программного интерфейса.

 

Рассмотрим составляющие программно-аппаратных интерфейсов на основе протоколов уровня приложений.

 

URI (Uniform Resource Identifier, Идентификатор ресурса), URL (Uniform Resource Locator, Местонахождение ресурса), URN (Uniform Resource Name, Имя ресурса) - разные аспекты идентификации одного и того же сервиса, определяющие тип, метод доступа и расположение узла сети, на котором находятся ресурс, доступный через сеть Интернет. Этот сервис состоит из трех частей.

 

1) Схема. Идентифицирует тип сервиса, через который можно получить доступ к сервису, например WWW-сервер.

 

2) Адрес. Идентифицирует адрес (хост) ресурса, например, www.ripn.net.

 

3) Имя или путь доступа. Идентифицирует полный путь к ресурсу на выбранном хосте, который мы хотим использовать для доступа к ресурсу, например, /home/images/image l.gif.

 

Например, файл readme.txt, расположенный на сайте Microsoft (WWW-сервере), представляет собой ресурс с идентификатором: http://www.microsoft.com/readme.txt. Это означает, что для обращения к ресурсу должен использоваться протокол HTTP, (схема доступа отделена двоеточием ":" и указывает название использованного протокола), следующие два слэша отделяют адрес сервера www.microsoft.com; а также) имя файла /readme.txt.

 

Как правило, когда имеют в виду компьютер, на котором расположен ресурс, используют значение URL или URN, а когда обозначают ресурс полностью (тип, хост, путь) используют URI. Нет ошибки, если используется одно обозначение вместо другого, но обязательно следует пояснить, что оно значит в контексте.

 

Идентификатор URI может содержать не только имя ресурса, но и параметры, необходимые для его представления. Имя ресурса отделяется от строки параметров символом "?". Строка параметров состоит из символьных групп с постоянной структурой (лексем), разделяемых символом "&", каждая такая лексема состоит из имени параметра и его значения, разделенных символом "=", символ пробела " " заменяется знаком "+". Символы лексем, не входящие в набор символов ASCII, заменяются знаком "%" и шестнадцатеричным значением этого символа. Для указанного ресурса вся строка параметров является одним строковым параметром, поэтому тип, порядок следования или уникальность имен отдельных параметров строки не существенны. Например:

 

http://www.exe.com/bm/scrshell.run?in=10&go=ok+and+ok&event=l&event=2

 

Этот идентификатор URI содержит 4 параметра, три из которых - чиcловые, а два имеют одно имя. Анализ и разбор значений отдельных параметров целиком возлагается на идентификатор URI, в данном примере на ресурс scrshell.run.

 

HyperText Markup Language (HTML) - это язык описания информации, хранимой в сети WWW. HTML-файл может содержать специальные коды, обозначающие присоединенную графическую, видео или аудио информацию или исполняемые коды среды отображения информации (Web-браузер - Java Script, Java). Для языков Java и JavaScript приложение Web-браузер представляет операционную систему или среду, в которой они выполняются, а Web-страница является ресурсом, выделенным для их работы. Эти языки не строят Web-страницу по данным пользователя, а используют ее как платформу для своих действий и действий пользователя. Когда Web-браузер получает доступ к этому файлу, он сначала интерпретирует закодированную в HTML-файле информацию, а затем в соответствующей форме представляет эту информацию пользователю.

 

Буквы "НТ" в названии протокола HTML обозначают "HyperText" - основную концепцию размещения информации в сети WWW. Документы HyperText содержат специальные связи, которые называются гиперссылками (hyperlinks) и размещаются в тексте документа. Гиперссылки позволяют пользователю не только переходить от одной части этого документа к другой, но и обращаться к другим связанным документам, размещенным в сети WWW.

 

Common Gateway Interface (CGI) - это стандарт расширения функциональности WWW, позволяющий WWW-серверам выполнять программы, аргументы которых может определять пользователь. Интерфейс CGI расширяет возможности пользователя и позволяет ему выполнять программы, ассоциированные с данной Web-страницей, предоставляя таким образом возможность получения динамической информации из WWW-сервера. Например, пользователь такого WWW-сервера может получить самую последнюю информацию о погоде, выполнив программу, которая запрашивает прогноз погоды на текущий момент из базы данных. Интерфейс CGI в основном играет роль шлюза между WWW-сервером и внешними исполняемыми программами. Он получает запрос от пользователя, передает его внешней программе и затем возвращает результаты пользователю через построенную динамически Web-страницу. При этом построенные Web-страницы могут коренным образом отличаться друг от друга, поскольку они формируются в прямой зависимости от параметров, определяемых пользователем.

 

Механизм интерфейса CGI также является универсальным и может передавать данные между любыми WWW-серверами. Поскольку интерфейс CGI основан на исполняемых файлах, нет ограничений на тип программы, которая будет в нем исполняться. Программа может быть написана на любом из языков программирования, позволяющих создавать исполняемые модули. CGI-программа также может быть написана с использованием командных языков операционных систем, таких как Perl или Shell.

 

В настоящее время широко используется технология активных серверных страниц ASP (Active Server Pages). По сути, эта технология представляет применение того же самого стандарта CGI, только на уровне объектно-ориентированного подхода к построению Web-страниц.

 

 

Литература: 1осн.[20-26],2осн.[80-98],7доп.[100-117],9доп.[211-234].

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Как реализуются интерфейсы взаимодействия приложений?

 

2. Каковы основные составляющие интерфейса взаимодействия на примере WEB-приложений?

 

3. Какие функции реализует интерфейс CGI?

 

 

Тема 13. Интерфейс информационного взаимодействия программных приложений. Интерфейс взаимодействия программных приложений на примере HTTP. Передача запросов и ответов.

 

 

Рассмотрим интерфейс взаимодействия программных приложений на примере HTTP.

 

Интерфейс реализуется последовательно.

 

Первый этап - это когда HTTP-клиент (броузер) соединяется с сервером. Для этого он использует протокол TCP/IP, и соединение происходит с известным клиенту TCP-портом. Принятый номер порта HTTP - 80; для других сервисов определены другие TCP-порты.

 

Вторым этапом является запрос клиента: клиент передает заголовок запроса (Request header) и, возможно (в зависимости от метода), тело сообщения запроса. В заголовке обязательно указываются метод, URL и версия HTTP. Там может быть еще несколько необязательных полей, которые тоже дают серверу информацию о том, как обрабатывать запрос.

 

Третий этап - ответ сервера, который состоит из заголовка (Response header), в котором сервер указывает версию HTTP и код статуса, который может говорить об успешном или неуспешном результате и его причинах. После заголовка идет тело ответа, отделенное от заголовка пустой строкой.

 

Четвертым этапом является разрыв TCP/IP соединения.

 

Request header может выглядеть следующим образом:

GET /MyDoc.htm HTTP/1.1

Connection: Keep-Alive

User-Agent: Mozilla/3.0 (Win95; I)

Host: 212.54.196.226

Accept: image/gif, image/x-bitmap,

image/jpeg, *.*

 

 

Здесь: MyDoc.htm - имя запрашиваемого документа; GET - тип запроса; Host - IP-адрес; Accept- форматы данных "понимаемых" клиентом.

 

 

Request header, приведенный ниже, получен от документа, содержащего форму:

 

POST /Scripts/ReadData.pl HTTP/1.1

Referer: http://212.54.196.226

Connection: Keep Alive

User-Agent: Mozilla/3.0 (Win95; I)

Host: 212.54.196.226

Accept: image/gif, image/x-bitmap,

image/jpeg, *.*

Content-type: application/x-www-form-urlencoded

Content-length: 38

FirstName=Mary+Ann&LastName=Sylvester

 

 

Здесь: POST - метод передачи данных из формы; Referer - адрес web-страницы, с которой пользователь перешел на документ, содержащий форму.; Content-type - способ кодировки передаваемых данных; Content-length - количество передаваемых данных (байт); FirstName, LastName - имена полей формы; Mary+Ann, Sylvester - передаваемые значения (пробел заменен знаком "+").

Web-сервер отвечает на запрос браузера, посылая ему HTML-файл, которому предшествует Response header.

 

Типичный Response header содержит следующие данные:

HTTP/1.1 200 OK

Server: Microsoft-IIS/4.0

Date: Tue, 04 Apr 2005 00:26:34 GMT

Content-type: text/html

Set-Cookie: ASPSESSIONIDFFFYXKFR=ACMNFLJANKGBAMPBEGNGLEAB

<HTML>

{ HTML - код }

 

 

Этот заголовок сформирован сервером. Строка "200 OK" - это статус запроса. Если бы сервер не смог обработать запрос, то он сформировал бы сообщение об ошибке, например, "404 Object Not Found"; Content-type - тип содержимого. Браузер отображает документ (интерпретирует его код именно как HTML-код, поскольку Content-type имеет значение text/html) и ждет, когда клиент запросит (щелкнув по гиперссылке) очередную страницу этого сайта или перейдет на другой сайт. Если страница содержит изображение (например, формата jpeg), оно будет направлено web-сервером клиенту вместе с другим Response header, где Content-type будет иметь значение image/jpeg. Set-Cookie - устанавливает значение cпециальной информации записываемой на компьютере клиента. В этом поле хранится идентификатор текущей сессии.

 

Рассмотрим пример и разберём подробнее HTTP запрос клиента. Он может выглядеть например так:

 

POST http: //localhost/ HTTP/1.1

Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, */*

Accept-Language: ru

User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.0)

Host: localhost

Proxy-Connection: Keep-Alive

paraml=l&param2=2

 

 

Из примера видно, что запрос начинается со слова "POST". Это слово означает метод передачи данных на сервер, в котором дополнительные данные запроса (строка "param1=1&param2=2") передаются после заголовка.

 

В HTML документах метод передачи данных указывается в форме отправки сообщений. Например, для того, чтобы получить этот запрос, была использована следующая форма:

 

<form action="http://localhost/" method="post">

 

<input type=hidden name="param1" value="1">

 

<input type=hidden name="param2" value="2">

 

<input type=submit></form>

 

Как видно из примера, параметры записываются в виде

 

[имя параметра1]=[значения параметра1]&[имя параметра2]=[значения параметра2] &...

 

Часто употребим метод запроса - "GET". Фактически все запросы, не требующие отправки данных - например запрос страницы, производятся этим способом. Изменим форму запроса:

 

<form action="http://localhost/" method="get">

<input type=hidden name="param1" value="1">

 

<input type=hidden name="param2" value="2">

 

<input type=submit></form>

 

получим следующий HTTP запрос:

GET http://localhost/?param1=1&param2=2 HTTP/1.1

Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, */*

Accept-Language: ru

User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.0)

Host: localhost

Proxy-Connection: Keep-Alive

 

Как видно, строка "paraml=l&param2=2" переместилась выше и добавилась к строке "http://localhost/" после знака"?". Так же изменилось первое слово в HTTP заголовке, остальное осталось без изменения.

 

Достоинством метода GET является то, что в строке браузера видно, какие данные были отправлены. К недостаткам же относится то, что длина отправляемых данных таким способом (в отличие от метода POST) ограничена - некоторые серверы, как и некоторые браузеры, имеют лимит на длину адреса запрашиваемого документа. Соответственно адрес с длинной строкой запроса может быть либо срезан, либо сервер возвратит ошибку "414 Request-URI Too Long".

 

 

Литература: 1осн.[20-26],2осн.[80-98],7доп.[100-117],9доп.[211-234].

 

Контрольные вопросы

 

1. Сколько этапов включает интерфейс взаимодействия приложений по НТТР?

 

2. Каков смысл заголовка Request header в интерфейсе взаимодействия приложений по НТТР?

 

3. Каков смысл заголовка Response header в интерфейсе взаимодействия приложений по НТТР?

 

4. Как компоненты, реализующие пользовательский интерфейс связаны с интерфейсом взаимодействия приложений по НТТР?