Architekturen Internet-basierter Informationssysteme Architekturen

Architekturen Internet-basierter
Informationssysteme
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Statische vs. dynamische Information im Web
Realisierungsansätze
Applikationsserver
Java-Applets
CGI-Programme
Verteilte Anwendungen
Abteilung für Wirtschaftsinformatik, WU Wien
Folie 1
Statische vs. dynamische Information im Web
• Statische Information:
–
–
–
–
Information ist relativ änderungsinvariant,
wird typischerweise in HTML auf einem HTTP-Server abgelegt,
Benutzer haben primär lesenden Zugriff,
keine Interaktion möglich.
• Dynamische Information:
–
–
–
–
Bei jedem Zugriff wird potentiell andere Information geliefert,
Benutzer kann mit dem Informationssystem interagieren,
Abfragen an das Informationssystem können parametrisiert werden,
typischer Weise:
• Datenbankabfragen (Kataloge, ...)
• Integration mit innerbetrieblichen Informationssystem
• Portale (personalisierbar, ...)
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Folie 2
Integration bestehender IS mit dem WWW
• Web-Technologie (Browser, HTML, HTTP, XML, ...) setzt sich als
universelle Schnittstelle zu den internen Informationssystemen durch.
• Intranet -> Einsatz von Internet-Technologie im firmen-internen Bereich.
• Bestehende Informationssysteme (deren Datenbanken) werden
zunehmend ins Intranet eines Unternehmen integriert.
• Auch Internet-Anwendungen (Shopping-systeme, Kataloge) greifen
zunehmend auf interne Datenbanken zu
Entstehung von netzwerkzentrierten,
mehrschichtigen Informationssystemen
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Folie 3
Klassische Datenbankanbindung im WWW
Connect Request
Web-Client
Web-Server
Connect Confirm
Client-ServerArchitektur des WWW
HTTP Request
HTTP Response
Disconnect request
Disconnect Confirm
WebServer
Koppelung mit
betrieblichen IS
über CGI-Schnittstelle
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Web
Browser
Anwendung
DBMS
CGIProgram
Datenbank
Folie 4
Dynamische Information im Web (1)
• Klienten-seitige Realisierung:
– Java-Applet: (interaktive) Applikation wird in einem Ausschnitt
einer Web-Seite ausgeführt. Browser enthält Java-BytecodeInterpreter.
– Java-Script (=ECMA-Script, hat mit Java nur den Namen gemein):
In der darzustellenden Web-Seite ist Programmcode enthalten, der
im Browser ausgeführt wird. Typische Nutzung: Eingebehilfe,
Menue-Gestaltung, ...
– Plug-ins: Browser kann zur Laufzeit weiter Komponenten laden,
die Interaktion realisieren (Browser- und plattformabhängig, bei
Binärcode: Sicherheitsproblematik!)
• Weitere Script-Sprachen (z.B. VB-Script, Tcl, ...)
• ActiveX (Microsoft)
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Folie 5
Dynamische Information im Web (2)
• Server-seitige Realisierung:
– CGI-Scripte:
• URL verweist nicht auf eine HTML-Seite, sondern auf ein Programm, dessen
Ergebnis eine HTML-Seite ist.
• CGI: Common Gateway Interface, definiert Schnittstelle zwischen einem HTTPServer und einem externen Programm
• CGI-Programme: meist in Perl, aber auch Tcl, C++, Java, ...
• Typische Anwendung: Anbindung von HTML-Formularen an Datenbanken
• Nachteil: Für jede Anfrage wird ein externes Programm gestartet
– Aktive Server-Seiten:
• Der HTML-Text enthält Markierungen (spezielle Zeichenketten), die vor dem
Absenden an den Klienten ersetzt werden.
• Anwendungen: Zugriffs-Zähler, „server side includes“, Einbindung von
Datenbankinformation in Webseiten
• Häufigster Vertreter: PHP (http://www.php.net/), ASP, JSP
• Nachteil: Abhängigkeiten zwischen HTML-Seiten bei komplexen Anwendungen
unübersichtlich
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Folie 6
Dynamische Information im Web (3)
• Server-seitige Realisierung:
– Applikations-Server:
• HTTP-Server, der für eine spezielle Applikation erweitert wurde, bzw.
• Anwendungssystem, das auch HTTP-Server als Interaktionsschnittstelle
anbietet
• URI verweist auf Methode (Unterprogramm) im Server
• Ansätze:
– ISAPI (Microsoft, für Microsoft Information Server)
– NSAPI (Netscape, für Netscape-Enterprise Server)
– Servlets (Java, Server-seitiges Gegenstück zum Applet)
– AOL-Server (gute Datenbankanbindung, skalierbar, Tcl)
• Vorteil: Zustand kann leichter zwischen Anfragen im Web erhalten werden
(bspw. muss nur eine Datenbankverbindung aufgebaut werden)
• Nachteil: Für kleine Anwendungen oft grosser Aufwand, relativ viel
Detailwissen erforderlich; kommerzielle Lösungen relativ teuer (BEA,
WebLogic, IBM Websphere, Oracle, ...)
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Folie 7
Übersicht über nächsten Folien
• Detail-Information zu:
–
–
–
–
CGI
Java-Applets
ActiveX
Servlets
• Verteilte Anwendungen
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Folie 8
Datenbankanbindung über CGI-Script
Web
Browser
HTTP
WWWServer
Applikation
CGI (Standardeing. +
Umgebungsvar.)
CGIScript
DBMS
Informationssystem
• HTTP-Sever ruft Gateway-Script
über URI auf und übergibt Argumente.
• Gateway-Script führt über
SQL-Befehle die Datenbankabfrage durch.
• Ergebnisse werden vom Script in HTML formatiert und vom
WWW-Server als HTML-Seite an den Browser geschickt.
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Folie 9
Nachteile CGI-basierter Datenbankanbindungen
• Web-Server erzeugt für jeden CGI-Request einen
neuen Prozeß.
• Für jeden Request wird Script-Programm (und
Interpreter) neu geladen, gestartet und beendet
• Keine Lastverteilung zugunsten des Servers - alle
Berechnungen werden zentral ausgeführt.
• HTTP als zustandsloses Protokoll unterstützt keine
Sitzungen (engl.: sessions)
• Dadurch muß der Benutzer an der Datenbank stets
neu an- und abgemeldet werden.
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Folie 10
Zustandsmanagement bei HTTP
• Problematik beim Zustandsmanagement:
– Benutzer stellt an einen Server mehrere Anfragen und möchte nicht
bei jeder Anfrage die gesamte Information neu eingeben
– Ein HTTP-Server behandelt jeden Request unabhängig von den
anderen (HTTP ist zustandslos).
– Beispiel: Einkaufswagen, mehrseitiges Formular, ....
• Ansätze:
– Cookies: Server speichert Information beim Client, der Client schickt
bei Anfrage an den gleichen Server diese Information mit
– Hidden Form Fields (HTML-Formulare): In jedes Formular wird ein
nicht-dargestelltes Feld eingefügt, anhand dessen bei einem neuen
Request der Server die Transaktion finden kann.
– Parameter für URLs: Jede URL eines dynamisch erzeugten HTMLFormulars erhält einen Parameter zur Identifikation der Transaktion.
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Folie 11
Java (Sun Microsystems)
Was ist Java ?
Java Sourcecode
Compiler
Java Bytecode
Bytecode
Interpreter
Windows95
Bytecode
Interpreter
Unix
• Virtuelle Maschine,
Maschine kann auf unterschiedlichen
Plattformen interpretiert werden
• Programmiersprache und Compiler für die
virtuelle Maschine
• Klassenbibliothek (JDK, umfangreiche
Netzwerk- und GUI-Funktionalität)
Die Java-Programmiersprache
• Kompiliert zu Java-Bytecode
• Weiterentwicklung von C++, sehr ähnlich
• Viele Eigenschaften von C++ entfernt
(Beispiel: Zeiger, Funktionen, Mehrfachvererbung, ...)
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Folie 12
Java-Applet-Beispiel
import java.applet.*;
.*
import java.awt.*;
public class FirstApplet extends Applet {
//Diese Methode paint stellt das Applet dar
public void paint(Graphics g) {
g.drawString(„Hello Student“, 25, 50);
}
Java-fähiger
Browser
(Windows ME)
} /* Class FirstApplet */
0efc345f6b7723ba83f2d90ca4 (...)
Java-fähiger
Browser
(Linux)
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Folie 13
Eigenschaften von Java-Applets
Java-fähiger
Browser
(1) HTTP-Anfrage (über URI)
(2) Übertragung des Byte-Codes
WWW-Server
• Browser (mit Java Interpreter) kann Java-Applets als Teil einer
HTML-Seite laden und ausführen
– Animationen, Darstellung von Graphiken, Audio-Funktionalität
– Lokale Interaktionen (Maus, Keyboard)
– TCP/IP-Verbindungen zu server-seitigen Anwendungen
• Sicherheit
– keine Zeiger, Prüfung des Bytecodes durch den Bytecode Verifier
– Applets haben keinen Zugriff auf das lokale Dateisystem (Trusted
Applets schon!)
• Einfache Software-Verteilung
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Folie 14
Stock Ticker-Applet
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Folie 15
DB-Zugriff mit Java-Applets
Applet laden
Java-fähiger
Browser
Applet kommuniziert mit DB
(eigene TCP/IP Verbindung)
WWW-Server und
Datenbank-Server
• Java-Anwendung kann eigene Netzwerkverbindung öffnen
(Transaktionen sind möglich)
• Bei Applets jedoch i.d.R. Einschränkungen bezüglich der
Netzwerkverbindung.
• JDBC (ähnlich ODBC) - Java Klassen für Datenbankzugriff:
Gemeinsamer Standard der großen DB-Hersteller.
• Stärkere Belastung des Klienten - Lastverteilung zugunsten
des Servers.
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Folie 16
DB-Zugriff mit Java (3-Stufen-Architektur)
Applet wird geladen
Java-fähiger
Browser
WWW-Server
und
Gateway-Server
Datenbank-Server
Datenbank-Server
• Mehrstufige Client-Server-Architekturen können das Problem
der eingeschränkten Netzwerkverbindungen umgehen.
• Über den Gateway-Server können auch mehrere
Datenbanken angesprochen werden.
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Folie 17
Microsoft ActiveX
• „Sammlung von Techniken, Protokollen und APIs zur
Realisierung von netzwerkweiten Anwendungen.“
• Erlaubt client-seitige Anwendungen ähnlich Applets.
• ActiveX stützt sich auf Microsofts KomponentenTechnik DCOM und ist plattformabhängig(!). Man
benötigt einen COM-fähigen Web-Browser.
• ActiveX-Controls können in einer Reihe von
Programmiersprachen erzeugt werden.
• Das ausgefeilte Sicherheitskonzept von Java fehlt
und beschränkt sich auf digitales Signieren der
Controls!
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Folie 18
Server-seitiges Java ? Servlets
• Einfaches Server API für Java Anwendungen.
• Plattformunabhängigkeit und leichte Portierbarkeit
durch die Programmiersprache Java.
• Servlets werden (ähnlich wie dynam. Bibliotheken)
beim ersten Aufruf geladen und bleiben im Server.
• Der Servlet-Code kann auch von anderen Rechnern
geladen werden.
• Auch die Einbettung von Servlet-Output in eine
HTML Seite ist durch <SERVLET>-Tag möglich. Der
Web-Server durchsucht dabei den HTML Code und
ersetzt die entsprechende Passage.
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Folie 19
Historische Entwicklung verteilter
Anwendungen
GUI
Anwendungslogik
Zeichenbasierte
Benutzerschnittstelle
Netzwerk
Anwendungslogik
Anwendungslogik
Datensätze
DBMS
Stand-aloneAnwendung
Zwei-SchichtenModell
GUI
Netzwerk
Anwendungslogik
Netzwerk
DB-Server
Drei-SchichtenModell
t
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Folie 20
Verteilte Anwendungen
• Client-/Server-Anwendung: „geteilte Anwendung“
• Allgemeine Lösungsansätze
– Middleware: Infrastruktur zur Realisierung verteilter
Anwendungen
– Remote-Procedure-Call (RPC): Prozeduraufruf über ein
Netzwerk
• SUN-RPC
• SOAP: Aufruf und Ergebnis werden in XML dargestellt
• CORBA (common object request broker architecture)
– Mobiler Programmcode
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Folie 21
Mobiler Programmcode
Mobile
Applikation
• Programmcode kann mehr oder minder selbstständig von
Rechner zu Rechner migrieren („wandern“)
• Programmausführung in einer meist eingeschränkten
Laufzeitumgebung
• Kompilierte Programme in Maschinencode ungeeignet, da
– Sicherheitsrisiko zu hoch
– Unterschiedliche Plattformen
• Daher meist interpretierte Sprachen
Beispiele: Java, LISP, XOTcl, Safe-Tcl, Python, ...
• Symetrische Mobile Code Systeme: Agentensysteme
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Folie 22