СЕРВЕРНЫЕ РАСШИРЕНИЯ CGI И ISAPI CGI-механизм взаимодействия приложения-клиента с приложением - сервером, достоинства и недостатки метода.

CGI - технология.

Основу WWW составляют веб-узлы - ПК, на которых выполняется специальная программа - веб-сервер, ожидающая запроса со стороны клиента на выдачу документа. Документы хранятся на веб-узле в формате HTML. Клиентом веб-сервера является программа-браузер, выполняющаяся на удаленном ПК, которая осуществляет запрос к веб-серверу, принимает запрошенный документ и отображает его на экране.
Стандартный язык разметки HTML позволяет легко и быстро создавать веб-страницы, передаваемые по сети Интернет. Это удобный инструмент, но, загружаемые в окно браузера страницы - статичны. Пользователь не может менять их содержимое, не может взаимодействовать с ними. Для придания динамичности HTML страницам был предложен и реализован ряд технологий, оживляющих и создающих реагирующие на действия пользователя HTML-документы. CGI-сценарий - одна из первых таких технологий. Это программа, инициализируемая на сервере при передаче на него информации из полей форм HTML, создаваемых тэгом <FORM>…</FORM>.
CGI - Common Gateway Interface (интерфейс общего шлюза). Это часть веб-сервера, которая может взаимодействовать с другими программами, выполняющимися на этом же веб-узле. В этом смысле является шлюзом для передачи данных, полученных от клиента программами обработки (СУБД, электронными таблицами, графическими приложениями).

CGI включает общую среду (набор переменных) и протоколы для взаимодействия с этими программами.

Схема работы CGI.

1. Получение веб-сервером информации от клиента-браузера. Для передачи данных веб-серверу в HTML используется форма, задаваемая при помощи тэгов FORM. Она состоит из набора полей ввода, отображаемых браузером в виде графических элементов управления (селекторные кнопки, опции, строки ввода/вывода).
2. Анализ и обработка полученной информации. Данные, извлеченные из HTML-формы, передаются на обработку CGI-программе. Они не всегда могут быть обработаны ею самостоятельно. Так, если в данных содержится запрос к базе данных, то CGI-программа переадресовывает запрос СУБД, выполняющейся на том же ПК.
3. Создание нового HTML документа и пересылка его браузеру. После обработки полученной информации, CGI-программа создает динамический (виртуальный) html-документ и возвращает результат в Apache, а он - браузеру клиента.

HTML-формы.
HTML-формы предназначены для пересылки данных от удаленного пользователя к веб-серверу. С их помощью можно организовать простейший диалог между пользователем и сервером.

Дополнительные параметры: CLASS, NAME, STYLE.
Документ может содержать несколько форм, но они не могут быть вложенными друг в друга.

1. ACTION. Его значением является URL-адрес CGI-программы, которая будет обрабатывать информацию, извлеченную из данной формы.
2. METHOD. Определяет метод пересылки данных, содержащихся в форме, от браузера к веб-серверу. Обычно принимает одно из двух значений: GET (по умолчанию) и POST. В методе GET данные формы пересылаются в составе URL-запроса. В методе POST данные формы пересылаются в теле запроса.
3. ENCTYPE. Возможны два значения параметра: application/x-www-form-urlencoded и multipart/form-data.

Значением этого параметра является медиатип, определяющий формат кодирования данных, при передаче их от браузера к серверу. Браузер кодирует данные, чтобы исключить их искажения в процессе передачи.

Электронная почта - одно из первых приложений Интернет. Ориентировано на пересылку текстовых сообщений, но часто возникает необходимость вместе с текстом переслать данные в нетекстовом формате (zip-файл, рисунок). Для пересылки этих файлов без искажения средствами электронной почты, их кодируют в соответствии с некоторым стандартом.
Стандарт MIME - Multipurpose Internet Mail Extensions (Многоцелевые расширения электронной почты для Интернета). Определяет набор MIME-типов, соответствующих различным типам данных, и правила пересылки их по электронной почте.
Для обозначения MIME-типа используется запись вида: тип/подтип.
Тип определяет общий тип данных. Например, application, text, image.
Подтип определяет конкретный формат внутри типа данных (application/zip, image/gif, text/html).
MIME-типы нашли применение в веб, где они называются медиатипами для идентификации формата документов, передаваемых по протоколу http.
В HTML-форме параметр ENCTYPE определяет медиатип, используемый для кодирования и пересылки специального типа данных - содержимого формы.
Если в форме присутствует элемент для ввода имени локального файла (TYPE = FILE), то этот файл присоединяется к содержимому формы при пересылке на сервер. Для корректной передачи этого файла нужно установить значение параметров формы равными:
ENCTYPE = "multipart/form-data"
METHOD = POST

Иначе будет передана введенная строка, т.е. маршрутное имя файла, а не его содержимое.

Кодирование и пересылка данных формы в запросе.

Взаимодействие между клиентом-браузером и веб-сервером осуществляется по правилам протокола http и состоит из запросов клиента и ответов сервера.
Запрос клиента разбивается на три части:

• 1 строка - команда HTTP (метод GET или POST)
• - URL-адрес запрашиваемого файла cgi-сценария
• - номер версии протокола HTTP
• 2 строка - заголовок запроса
• 3 строка - тело запроса (собственно данные, посылаемые серверу)

Метод сообщает серверу о целях запроса. В протоколе http определены несколько методов, но для передачи формы в cgi-программу используются 2 метода GET и POST.
Метод GET. Данные формы пересылаются в составе URL-запроса, к которому присоединяются после символа "?".
Метод POST. Данные формы пересылаются в теле запроса.
Схема кодирования данных из формы одинакова для обоих методов и заключается в следующем:

1. Для каждого элемента формы, имеющего имя, заданное параметром NAME, формируется пара NAME = value, где value - значение элемента, введенное пользователем или назначенное по умолчанию. При отсутствии значения, соответствующая пара имеет вид: NAME =. Для радиокнопок и переключателей используются значения только выбранных элементов.
2. Все пары объединяются в строку через разделитель &. Символы, не допустимые в составе URL (русские символы, пробелы, служебные символы) заменяются последовательностью, состоящей из символа % и их 16-го ASCII кода. Символ пробела может заменяться либо на %20, либо знаком "+". Признак конца строки заменяется кодом%0D%0A. Этот процесс называется URL-кодированием.
3. Закодированная информация передается серверу одним из методов (GET или POST).

GET:
<FORM METHOD = "GET" action = "/cgi-bin/registrat.cgi">
GET /cgi-bin/registrat.cgi?regname=Bob&password1=asd&password2=asd&age=lt20&language=russian&format=HTML&wish=%F6%C5%CC HTTP1.0 (заголовки запроса, сообщающие серверу информацию о клиенте)
<пусто> (тело запроса)

content_length - сообщает серверу количество байт, переданных в теле запроса.
При использовании метода GET веб-сервер, получив запрос присвоит переменной среды QUERY_STRING значение строки запроса и вызовет cgi-программу, обозначенную в первой части URL до знака вопроса.
cgi-программа после запуска обращается к переменной QUERY_STRING для обработки закодированных в ней данных.
При использовании метода POST значение content_length:126 присваивается глобальной переменной CONTENT_LENGTH, а данные пересылаются в стандартный ввод cgi-программы (STDIN).

CGI-сценарий.

Назначение - создать новый html документ, используя данные, содержащиеся в запросе и передать его обратно клиенту. Если такой документ уже существует, то передается ссылка на него.
Свойства языка CGI-программирования:

• средства обработки текста, необходимые для декодирования входной информации, поступающей в виде строки и состоящей из отдельных полей, разделенных символами ограничителя.
• средства доступа к переменным среды. С помощью переменных среды данные передаются на вход cgi-программы.
• возможность взаимодействия с другими программами. Необходима для обращения к СУБД, программам обработки графики и другим специальным программам.

Выбор языка зависит и от операционной системы веб-сервера. Большинство узлов работает под ОС UNIX, в которой очень распространено использование скриптов (текстовых командных файлов, представляющих собой программы, состоящих из обращений к командам ОС и управляющих конструкцией языка shell - командной оболочки UNIX).
Shell - интерпретатор команд ОС. В то же время имеет встроенные средства, характерные для языков программирования, а именно строковые переменные и управляющие конструкции.
Shell выполняет командные файлы как интерпретатор, т.е. считывает из файла и выполняет команды одну за другой с учетом управляющих конструкций, не преобразуя исходный текст в исполняемый двоичный код.
Языки с интерпретаторами:

• shell
• perl (Practical Extraction and Report Language)
• python
• tcl

Perl. Наиболее распространен для написания cgi-сценариев, т.к. обладает следующими полезными средствами:

1. Переносимость. Существуют версии интерпретатора Perl для MS-DOS, Windows, Macintosh и других платформ.
2. Наличие готовых модулей, облегчающих cgi-программирование и свободно-доступных в сети Интернет на многих ftp-серверах.

Ответ сервера состоит из следующих трех частей:

1. Строка состояния:
• номер версии протокола HTTP;
• код состояния;
• краткое описание состояния.

1. Заголовок ответа. Содержит информацию о сервере и о возвращаемом html-документе.

1. Содержимое ответа - html-документ, является результатом выполнения cgi-программы, которая передает результат своей работы (html-документ) серверу, который возвращает его клиенту. При этом сервер не анализирует и не изменяет полученные данные, а только дополняет некоторыми общими заголовками.
   Информация о содержимом ответа формируется cgi-программой и должна содержать как минимум один заголовок, сообщающий браузеру формат возвращаемых данных. Если в качестве ответа клиенту посылается только подтверждение о получении заполненной формы, то он формируется только один раз и сохраняется в файле, адрес URL которого затем указывается серверу для передачи его клиенту в заголовок (location:url). Заголовки отделяются от содержимого документа пустой строкой. Файлы cgi-сценариев хранятся обычно на сервере в поддиректории cgi-bin.

Обработка данных cgi-программы.

1. Данные формы поступают в cgi-программу в закодированном виде, поэтому первый шаг - это декодирование данных, состоящее из следующей последовательности действий:
• замена каждой группы %hh (16-й код ASCII) на соответствующий ASCII-символ
• замена символа "+" пробелом
• выделение отдельных пар "имя=значение", разделенных ограничителем &
• выделение из каждой пары "имя=значение" имени и значения соответствующего поля формы
2. Обработка выделенных и декодированных данных. Программа должна проверить заполнение обязательных полей формы, правильность подтверждения пароля.
3. В зависимости от результата проверки формируется html-документ для отсылки клиенту.
4. Сохранение сценария в файле. (/cgi-bin/registat.cgi)

Пример формирования cgi-сценария.
1) #!/usr/bin/perl
print "Привет! \n"
Первая строка сообщает местонахождение интерпретатора perl, а вторая строка - функция print, выводит сообщение в стандартный вывод stdout.
2) сохраняем текст программы в файле hello.pl
3) запуск программы на выполнение:
perl hello.pl
4) преобразование программы в cgi-сценарий и сохранение его в файле hello.cgi
#!/usr/bin/perl
print "Content-type: text/html \n\n";
print "\n";
print "\n";
print "<h2>Привет!</h2>\n";
print "\n"
5) помещаем cgi-программу в каталог cgi-программ веб-сервера, а затем обращаемся к ней из браузера, который отобразит html-документ, созданный этой программой.

Серверные расширения CGI (Common Gateway Interface - стандартный шлюзовый интерфейс) и ISAPI (Internet Server API, также NSAPI - Netscape Server API) предназначены для запуска внешних программ под управление WEB-сервера; внешняя программа получает информацию через протокол HTTP от удаленного пользователя, обрабатывают ее (например, осуществляют запрос к базе данных) и возвращают результат обработки обратно в виде ссылки на существующий HTML-документ или в виде динамически созданной HTML-страницы.

Передача информации от удаленного пользователя происходит следующим образом

· В создаваемом для ввода информации документе HTML размещается форма ввода, состоящая из необходимых органов управления (полей редактирования текстовой информации, переключателей, списков и др., каждому органу управления присваивается произвольное имя; в форме должна присутствовать кнопка, нажатие которой инициирует передачу информации из полей формы на сервер).

· Данные поступают на сервер и обрабатываются (возможно, весьма изощренными) приложениями CGI или ISAPI.

· CGI/ISAPI-приложение генерирует (обычно динамически) HTML-документ (файл) и пересылает его обратно удаленному пользователю (где этот документ интерпретируется и визуализируется броузером).

Ниже приведен пример HTML-кода простой формы с двумя полями ввода (имена полей ‘text1’ и ‘text2’) и кнопкой для отсылки сообщений серверу

Образец простейшей формы

<FORM METHOD=GET ACTION=“http://www.my_server.ru/cgi/form.exe”>

<TABLE border=0>

<TR>

<TD>Имя :</TD>

<TD><INPUT TYPE=text NAME="text1" VALUE="Текст 1" size=33>

</TD></TR>

<TR>

<TD>Пароль :&nbsp;</TD>

<TD><INPUT TYPE=text NAME="text2" VALUE="Текст 2" size=33>

</TD></TR>

<TR>

<TD>&nbsp;</TD>

<TD><INPUT TYPE=submit VALUE="Послать данные серверу">

</TD></TR>

</TABLE>

</FORM>

На рис.1 показано отображение этой формы броузером (хорошо видны два поля ввода и кнопка отсылки введенных в эти поля данных на сервер).

Параметр ACTION описания формы определяет действие, выполняющееся над присланной на сервер информацией (в данном случае указан путь к программе CGI, которая будет выполнять обработку данных). Параметр METHOD выбирается один из двух методов передачи данных серверу WWW - при значении этого параметра GET указанная в параметре ACTION программа CGI получит данные из формы через переменную среды с именем QUERY_STRING, в случае METHOD=POST программа CGI получит данные из формы через стандартный поток ввода stdin.

С целью использования языков программирования, не поддерживающих (в явном виде) стандартных потоков ввода и вывода (например, Pascal) разработана спецификация WinCGI, согласно которой в передаче данных используются привычные для Windows инициализационные файлы [6].

Возможна прямая посылка серверу строки query-string в соответствие со следующим URL (через знак вопроса после имени обрабатывающей запрос CGI-программы указывается пересылаемая строка)

http://www.my_server.ru/cgi/search.exe?query-string

При использовании METHOD=GET данные формы поступают на сервер в виде значения переменной среды QUERY_STRING в следующем формате:

Имя1=Значение1&Имя2=Значение2&Имя3=Значение3

Здесь в качестве имен используются значения параметров NAME формы, вместо значений подставляются данные из соответствующих именам полей. Программа CGI должна просканировать содержимое текстовой строки переменной cреды QUERY_STRING и по имени поля найти нужное значение, введенное в это поле пользователем. Адрес заданной строки переменной среды в программе легко получить с помощью C-функции getenv

char * szQueryString;

szQueryString = getenv("QUERY_STRING");

Рис..1. Отображение простейшей формы броузером.

Передаваемая в переменной среды QUERY_STRING строка закодирована с использованием т.н. кодировки URL (символы пробелов заменяются на символ ‘+’, для представления кодов управляющих и некоторых других символов используется конструкция вида %xx, где хх - шестнадцатиричный код символа в виде двух ASCII-символов); CGI-программа должна выполнить обратную перекодировку.

При использовании METHOD=POST программа CGI получает данные из формы через стандартный поток ввода stdin (для чтения удобно использовать С-функции fread или scanf) в аналогичном методу GET формате, причем количество байт в stdin передается CGI-программе через переменную среды с именем CONTENT_LENGTH