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1 Deutsche ORACLE-Anwendergruppe News... die Zeitschrift der DOAG-Mitglieder Grid Computing ISSN Q2/2005

2 Architektur einer mobilen Swing-Anwendung Autoren: Frank Kohmann, Stefan Götzl, Opitz Consulting München GmbH Dieser Artikel erschien in der Mitgliederzeitschrift der Deutschen ORACLE-Anwendergruppe, Ausgabe Q2/2005 DOAG News Titelthema: Grid Computing Auflage: Exemplare ISSN Q2/2005

3 Ob auf einem Firmen-internen PC oder einem Notebook unterwegs für den Tagesablauf notwendige Informationen wie z.b. Termin-, Material- oder Vertragsdaten immer und überall zur Verfügung zu haben, ist für reisende Mitarbeiter aus Service oder Vertrieb die Grundlage für die Abwicklung ihres Geschäftes. Dabei reicht es oft nicht mehr aus, ausschließlich auf s oder gar Faxe zu setzten. Auch eine ständige Internetverbindung für den Einsatz einer klassischen Webanwendung kann nicht vorausgesetzt werden. Die moderne Architektur einer komfortablen und mobilen Anwendung dagegen bietet eine flexibel erweiterbare Offline-Bereitstellung und Synchronisierung der Informationen in Verbindung mit hoher Datensicherheit. Überblick Das hier beschriebene System basiert auf einer klassischen 3-Tier-Architektur, bestehend aus folgenden Kern-Komponenten: Java-Swing-Client, der auf dem Laptop des Außendienstmitarbeiters installiert wird. Applikationsserver, der über Web-Services eine Synchronisierungsschnittstelle implementiert. Datenbank, die als Schnittstelle zu anderen Systemen und vorgelagerter Datenspeicher für Backend-Systeme dient. Der mittels des Java-Swing-Frameworks entwickelte Client verfügt über eine autonome Datenhaltung, die ohne Netzwerk-Verbindung lauffähig ist. Es können Daten erfasst, editiert und gelöscht werden. Bei der Wahl des Clients wurde bewusst auf einen vollwertigen Swing-Client gesetzt, um diesen so benutzerfreundlich und ergonomisch wie möglich zu gestalten. Dadurch wird die Akzeptanz durch den Benutzer deutlich erhöht eine wichtige Vorraussetzung für den Erfolg einer Anwendung. Besteht eine Netzwerk-Verbindung zu den zentralen Web-Services des Applikationsservers, kann der Benutzer eine Synchronisierung der Daten anstoßen. Hierbei werden Daten, die auf dem Client geändert wurden in die Datenbank geschrieben und umgekehrt Daten, die sich in der Datenbank geändert haben auf den Client geschickt. Von der Datenbank aus können die Informationen, die der Client liefert, von anderen Systemen wie z.b. SAP weiterverarbeitet werden. Abbildung 1: Architektur Mobile-Swing-Applikation Effektive Synchronisierung Die Synchronisierungsschnittstelle wird durch Web- Services implementiert. Jeder Web-Service ist für die Synchronisierung eines bestimmten Bereichs zuständig. Fachlich getrennte Funktionalitäten, wie z.b. Termine oder Materialbeschreibungen werden jeweils über getrennte Web-Services abgebildet, um eine gute Modularisierung zu erreichen. Die Synchronisierung erfolgt in mehreren Phasen. Der Client schickt Informationen seines Datenbestands zum Server. Dieser erstellt daraufhin eine Liste von Aktionen, die der Client durchführen muss, um seinen lokalen bzw. den zentralen Datenbestand zu aktualisieren. Die Synchronisierung ist dabei Server-getrieben, das heißt, der Client ist während des Daten-Abgleichs zustandslos. Hierdurch kann ein Protokoll abgebildet werden, das einen Abbruch der Verbindung an einer beliebigen Stelle der Kommunikation verkraftet. Ein Datenverlust oder eine ungewollte Datenvervielfachung werden somit vermieden. Die Informationen darüber, welche Daten für welchen Benutzer synchronisiert werden müssen, sind in der zentralen Datenbank gespeichert. Außer der Verwaltung für den Ablauf des Synchronisierungsprotokolls, dient die Datenbank als Schnittstelle zu anderen Systemen, wie z.b. SAP, die Daten liefern bzw. beziehen. Der Einsatz einer eigenen Datenbank als Schnittstelle bietet eine große Flexibilität, da EAI-Tools (wie z.b. Oracle InterConnect) diese anbinden können.

4 Die Datenversorgung der mobilen Clients aus verschiedensten Quellen des Unternehmens ist somit realisierbar. Gleichzeitig ist die Synchronisierung aber von diesen Datenquellen entkoppelt, so dass sie schnell und effizient durchgeführt werden kann eine wichtige Voraussetzung für einen Einsatz über instabile Funkverbindungen mit geringer Bandbreite. Modularität durch Dienste Durch die gesamte Architektur zieht sich die Idee, die Daten durchgehend über XML abzubilden. Dies beginnt auf dem Client mit der Offline-Datenhaltung und setzt sich über die Web-Services fort. Da SOAP als Protokoll der Web-Services intern auch eine Darstellung der Daten im XML Format verwendet, eigenen sich Web- Services besonders gut, einen Austausch von XML Dokumenten zu implementieren. Außerdem bieten Web-Services eine einfache, standardisierte Schnittstelle, die von Applikationsservern, wie z.b. Oracle OC4J standardmäßig unterstützt wird. Auch der Einsatz von HTTP als Transport-Protokoll, bietet den großen Vorteil, dass die Kommunikation durch Firewalls in der Regel problemlos möglich ist. Abbildung 2: XML Mapping Sicherheit gegen Datendiebstahl Die Gewährleistung maximaler Sicherheit ist ein wichtiges Kriterium für oder gegen den Einsatz mobiler Systeme, da die Daten, die offline zur Verfügung gestellt werden, nicht in falsche Hände geraten dürfen. Um eine durchgängige Sicherheit zu erreichen, müssen an mehreren Stellen entsprechende Vorkehrungen getroffen werden: Die relationale Abbildung der XML-Dokumente in der Datenbank stellt einen Bruch in der Repräsentierung der Daten dar, wodurch eine Konvertierung der Strukturen notwendig ist. Hierzu wurde ein Mapping-Framework entwickelt, dass das Erzeugen von XML-Dokumenten aus der Datenbank mit Hilfe von SQL und einer XML-Strukturbeschreibung unterstützt. Das Erzeugen, Löschen und Aktualisieren von relationalen Datensätzen in der Datenbank kann ebenfalls über XML- Dokumente gesteuert werden. Es wurde bewusst nicht die Oracle-XML-SQL-Utility (XSU) eingesetzt, da diese beim Schreiben der Daten in die Datenbank bei komplexen XML-Strukturen auf Objekt-Typen angewiesen ist. Dies würde einen allgemeinen und flexiblen Einsatz der Architektur deutlich einschränken. - Übertragungssicherheit: Das Übertragen der Daten zwischen dem Swing-Client und der Web-Services wird mit einer SSL-Verschlüsselung gesichert, da auch ein Einsatz über eine unsichere Verbindung wie z.b. das Internet möglich sein soll. Da die Kommunikation mit den Web-Services über HTTP erfolgt, handelt es sich hierbei weitestgehend um einen Konfigurationsaufwand des Applikations- bzw. Web-Servers und das Erstellen der Zertifikate. - Authentifizierung: Es muss sichergestellt sein, dass nur berechtigte Benutzer auf die Web-Services Schnittstelle zugreifen. Die Konfiguration eines Security-Constraint in der web.xml der Web- Anwendung, die die Web-Services zur Verfügung stellt, erfüllt diesen Zweck. Die Benutzer-Verwaltung kann somit über die Standard-Mechanismen, die der Oracle Application Server zur Verfügung stellt (LDAP, jazn.xml), erfolgen.

5 Integrierte Systemaktualisierung Abbildung 3: Sicherheit Um eine gute Erweiterbarkeit und Flexibilität zu erreichen, ist die Anwendung sowohl auf der Server- als auch auf der Client-Seite modular aufgebaut. Sie besteht aus den Kernmodulen, die die Basisfunktionalität wie z.b. die Benutzer-Synchronisierung oder das Synchronisierungsprotokoll implementieren. Darüber hinaus existieren für jede fachliche Teilaufgabe unterschiedliche Module, sowohl auf der Server- als auch auf der Clientseite. - Datensicherheit: Da sich am Client unterschiedliche Benutzer anmelden können (wenn z.b. ein Notebook von mehreren Mitarbeitern geteilt wird), muss gewährleistet sein, dass jeder nur seine eigenen Daten einsehen kann. Außerdem müssen die Daten im Falle eines Diebstahls des Notebooks vor einem fremden Zugriff gesichert sein. Um dies zu erreichen, werden die Daten mittels eines DES-Verschlüsselungsverfahrens gespeichert. Der benutzerspezifische Schlüssel, der für die Ver- bzw. Entschlüsselung verwendet wird, wird auf dem Server generiert, gespeichert und bei der ersten Synchronisierung auf den Client übertragen. Auf dem Client wird dieser Schlüssel mit dem Passwort des Benutzers verschlüsselt in einer Datei hinterlegt und kann somit nur nach erfolgreicher Anmeldung mit dem geheimen Passwort des Anwenders gelesen werden. Der Grund für die Speicherung des DES-Schlüssels auf dem Client, ist die Anforderung offline arbeiten zu können. Wäre beim Login zuerst eine Kommunikation mit den Web-Services nötig, wäre dieses Ziel verfehlt. Vergisst ein Benutzer sein Passwort sind seine Daten die ja nur verschlüsselt vorliegen jedoch nicht verloren. Er meldet dem Benutzer-Service, dass er sein Passwort vergessen hat, woraufhin dieser ein neues Passwort vergibt. Der Benutzer meldet sich mit dem neuen Passwort an und führt zuerst eine Benutzer- Synchronisierung durch. Dabei wird der DES-Schlüssel, mit dem die Daten verschlüsselt sind, erneut auf den Client übertragen und dort mit dem neuen Passwort verschlüsselt gespeichert. Der Benutzer kann nun wie gewohnt auf seine Daten zugreifen und weiterarbeiten. Abbildung 4: Plugin Framework Server-seitig werden diese Module über einen Web- Service abgebildet. Soll die Anwendung um ein neues Modul erweitert werden, wird ein neuer Web-Service im Applikationsserver bereitgestellt. Auf der Client-Seite wird ein Plugin-Framework eingesetzt, das es erlaubt, neue Module bzw. Plugins in die Swing-Anwendung zu integrieren. Sobald das Basis-System auf dem Client installiert ist, können neue Module und Funktionalitäten über eine System-Synchronisierung nach installiert werden. Hierbei wird zu Beginn des Synchronisierungsvorgangs überprüft, ob das System noch auf dem aktuellen Versionsstand ist. Falls nicht, werden neue oder geänderte Komponenten vom Server nachgeladen. Das treibende System ist hierbei wie bei der Daten-Synchronisierung der Server. Sobald dieser dem Client signalisiert, dass er eine veraltete Version benutzt, wird die Aktualisierung gestartet. Um Bandbreite zu sparen, werden immer nur die Module übertragen, die sich auch wirklich geändert haben.

6 Durch den modularen Aufbau des Gesamtsystems können sowohl neue fachliche Anforderungen, als auch Änderungen schnell und einfach umgesetzt und von zentraler Stelle administriert werden. Zusammenfassung Ein System zur nahtlosen Einbindung der Außendienstmitarbeiter an die firmeninternen Prozesse und IT-Systeme wird für serviceorientierte Firmen immer wichtiger. Weil dadurch unnötige Medienbrüche vermieden werden, können somit Fehlerquellen ausgeschlossen werden. Die Arbeit der Außendienstmitarbeiter wird effizienter, die Qualität ihrer Arbeit erhöht und die Reaktionsfähigkeit verbessert. Im Gegensatz zu einer reinen Handheld-Lösung bietet die hier vorgestellte Architektur einen vollwertigen, komfortablen Client, der trotzdem die Kriterien einer mobilen Lösung erfüllt. Die Offline-Bearbeitung der Daten und deren Synchronisierung sind bei gleichzeitiger Berücksichtigung von Datensicherheit, Flexibilität und Erweiterbarkeit durch diese Architektur vollständig abgebildet. Kontakt: Frank Kohmann Stefan Götzl

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