Analyse und Auswertung von Webpräsentationen auf der Grundlage eines implementierten Web-Tomographen. WebTomix. Diplomarbeit. von. 28.

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1 Analyse und Auswertung von Webpräsentationen auf der Grundlage eines implementierten Web-Tomographen WebTomix Diplomarbeit von Uwe Schäfer 28. Februar 2004 Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Fakultät für Informatik Institut für Verteilte Systeme AG Softwaretechnik Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Reiner R. Dumke Dipl.-Inf. Cornelius Wille

2 ii

3 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis vii ix 1 Einleitung Gliederung Webgrundlagen Ressourcen und ihre Lokalisation Page und Site Das Webprotokoll HTTP MIME Spider, Crawler, Wanderer Webseitenstruktur und Navigation Robots Verarbeitung der Websprachen Web Measurement Web-Systemanalyse Analyse der Web-Nutzung und Anwendungsform Web-Mining Web-Tomographie Webtechnologien Arten von Technologien und ihre Merkmale Server- und Clienttechnologien Beschreibungssprachen Dateiformate Dynamik, Interaktion und Multimedia Kommunikation Datenschutz und Authentizität Filtersysteme Onsite Search Engines Entwicklungswerkzeuge Identifikation und Auswertungskonzepte MIME-Typen Protokollanalyse iii

4 iv INHALTSVERZEICHNIS Einbettungsform URL und Dateibezeichnung Inhaltsanalyse Erkennungskette Zusammenfassung Agentensysteme Objektorientierung und Agenten Multiagentensysteme Web-Tomograph als MAS Entwicklung des Web-Tomographen WebTomix Spezifikation und Entwurf Leichtgewichtige Agenten Verteilung und Nebenläufigkeit Model-View-Controller Architektur Korrektur von URLs Eine Datenbank für den DBSaver Implementationsbeschreibung Macromedia Flash Search Engine Software Development Kit Java HTTP Receiver Erste Anwendung von WebTomix 73 8 Zusammenfassung Ergebnis Ausblick Literaturverzeichnis 81 Anhang 83 A Klassendiagramme 83 B Anwendungsbeschreibung WebTomix 85 B.1 Inhalt der CD B.2 Kompilieren der Quelldateien B.3 Systemvoraussetzungen B.4 Installation B.5 Bedienung B.5.1 WebTomix B.5.2 Wanderer B.5.3 HTTP Receiver B.5.4 URL Inspector B.5.5 HTML Parser B.5.6 Flash Parser B.5.7 Table Saver

5 INHALTSVERZEICHNIS v B.5.8 XML Saver B.5.9 DB Saver B.6 Einstellungsdatei C HTTP Status Codes 97

6 vi INHALTSVERZEICHNIS

7 Abbildungsverzeichnis 2.1 Webseite der Fakultät für Informatik Webseitenstruktur [9] Bereitstellung einer Webseite durch das HTTP (aus [9]) Baum-Hypertextstruktur Netz- und Stern-Hypertextstruktur Liste-Hypertextstruktur Topologie des Internet [1] Phasen einer Tomographie Beispiel einer XML-Datei Common Gateway Interface Erkennungskette Eigenschaftsdimensionen von Softwareagenten [9] Struktur eines Agenten [9] Lebenszyklus des Agenten (Zustandsdiagramm) Generische Rollen im Web-Tomographen Anwendungsfälle für WebTomix Web-Ressource als Resource-Klasse Generische Rollen als Spezialisierung des Agenten (Klassendiagramm) Eintreten der Agenten in das Agentensystem (Sequenzdiagramm) Verarbeitung der Web-Ressourcen (Sequenzdiagramm) Verwaltung der Fellows eines Agenten in einem Pool (Kollaborationsdiagramm) Remote-Interfaces der Agenten (Klassendiagramm) Batch (Warteschlange) MVC MVC remote Warteschlange als MVC (Klassendiagramm) Pool als MVC (Klassendiagramm) Agent als MVC (Klassendiagramm) Behandlung von syntaktisch falschen Directory-URLs ER-Modell Übersicht zur Verbindung von C ++ mit Java vii

8 viii ABBILDUNGSVERZEICHNIS 7.1 Einsatzvariante der Agenten (Deployment) Stadtauftritt Halle (Suchtiefe 3, 593 URLs) Stadtauftritt Magdeburg (Suchtiefe 5, 188 URLs) Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (Suchtiefe 3, 230 URLs) Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (Suchtiefe 3, 182 URLs) Universität Osnabrück (Suchtiefe 3, 131 URLs) A.1 Agenten und Interfaces A.2 GUIs und Interfaces B.1 WebTomix B.2 Wanderer B.3 HTTPReceiver B.4 URL Inspector B.5 HTML Parser B.6 Flash Parser B.7 Table Saver B.8 XML Saver B.9 DB Saver

9 Tabellenverzeichnis 2.1 Referenzierungen in HTML Einteilung der Webtechnologien Eigene Technologie-Typen außerhalb von MIME Auswertung spezieller HTTP-Header Class-IDs für das OBJECT-Tag Dateisuffixe Zeitdauer von Untersuchungen B.1 Agenten des Agentensystems WebTomix B.2 Einträge der Einstellungsdatei ix

10 x TABELLENVERZEICHNIS

11 Kapitel 1 Einleitung Das Internet hat sich in der Kommunikationsgesellschaft etabliert. Ein Aspekt des Internet ist als World Wide Web (WWW) oder auch kurz Web bekannt geworden. Das Web hat seit seiner Erfindung eine weltumspannende Entwicklung und Nutzung erreicht. Es hat eine kaum überschaubare Vielfalt und unterliegt einer fortwährenden Veränderung. Mit zunehmenden Ausmaßen besteht die Notwendigkeit, sich mit seinem aktuellen Zustand und seiner potenziellen Entwicklung zu beschäftigen. Die gewonnenen Einblicke bilden die Grundlage für Anpassung, Portierung und Verbesserung. Diese Untersuchungen sind demnach wichtig für die Einschätzung der Wartungsaktivitäten, deren Aufwand für die Wirtschaft von monetärer Bedeutung ist. Ein Bestandteil des Webs sind die verwendeten Technologien. Sie bilden neben Struktur und Information die Grundlage für die operationelle Komponente. Um auch diese Komponente bewerten zu können, ist es notwendig bei der Analyse von Webpräsentationen, die eingesetzten Technologien zu erfassen. Die gewonnenen Daten können dann einer Bestandsaufnahme und Entwicklungsbeobachtung zugeführt werden. Anhand von Kennzahlen lassen sich Aussagen über Umfang und Vielfalt der Nutzung, Marktanteile und deren zeitlichen Verlauf treffen. Daraus sind Tendenzen und strategische Entscheidungen ableitbar, um z.b. die Aufwärtskompatibilität von Websystemen zu sichern, indem man den Technologietrends Rechnung trägt. Interessant erscheint auch die Frage, welche Institutionen welche Art von Technologien verwenden. Es wird erwartet, dass je nach Verwendungszweck und Zielgruppe unterschiedliche Webtechnologien zum Einsatz kommen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Werkzeug zu schaffen, mit dem die Datenerfassung für solche und ähnliche Untersuchungen erfolgen kann. Der Schwerpunkt liegt in der Erstellung eines einsatzfähigen Web-Tomographen, der in Folgearbeiten genutzt werden kann, um weiter reichende Untersuchungen von Webpräsentationen durchzuführen. Er soll auch als Basis für sich anschließende Experimente mit verteilt arbeitenden Software-Agenten dienen, um zu evaluieren, an welchen Stellen eine Verteilung effizienzsteigernd ist und wann sich eine solche nicht lohnt. 1.1 Gliederung In den folgenden beiden Kapiteln werden Grundlagen erarbeitet. Dabei beschäftigt sich das Kapitel 2 mit Grundbegriffen aus dem Bereich des WWW. Neben den Bestandteilen des Web 1

12 2 KAPITEL 1. EINLEITUNG werden das HTTP und Web-Robots vorgestellt. Im Kapitel Web Measurement werden Formen des Messens von Websystemen umrissen, in die auch die Web-Tomographie als spezielle Systemanalyse einzuordnen ist. Das vierte Kapitel unterteilt verbreitete Technologien des World Wide Web in Gruppen, um darauf aufbauend Verfahren zu ihrer automatisierten Erkennung zu entwerfen. In Kapitel 5 wird die Agententechnologie vorgestellt und ihr Beitrag als Systemmodell für einen Web- Tomographen erläutert. Der Entwurf und die praktische Umsetzung der in dieser Arbeit gewählten Lösung, werden in Kapitel 6 gezeigt. Eine erste Anwendung des entstandenen Web-Tomographen WebTomix erfolgt im vorletzten Kapitel, bevor in Kapitel 8 eine Zusammenfassung vorgenommen wird.

13 Kapitel 2 Webgrundlagen Das Web, die Kurzform für World Wide Web (WWW), beschreibt einen Teil des Internet. Das Internet ist lediglich das Medium für das Web. Das Web stellt eine besondere Anwendungsform des Internet dar, mit der Information im Internet veröffentlicht und über das Internet verschickt und empfangen werden kann. Die Publikationssprache ist die HTML, bei der die Dokumentbeschreibung über spezielle Kommandos, den so genannten Tags, vorgenommen wird. Detaillierte Ausführungen zu HTML finden sich in Abschnitt Um die Information im World Wide Web zu finden, anzusehen und zu verwalten, wird ein so genannter Browser verwendet. Ein WWW-Browser ist einer von vielen Webclients, die sich mit einem Webserver verbinden, um dort vorgehaltene Information auf den Clientrechner zu übertragen. Webserver sind Computer mit der entsprechenden Server-Software, die die Information zur Verteilung über das Web bereithalten. Das dabei genutzte Übertragungsprotokoll ist das Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Wenn in einem Browser eine Internet-Adresse (URL) eingegeben wird, erscheint über kurz oder lang die damit adressierte Information in Form einer Webseite im Anzeigebereich des Browsers. Um sich weiterführende Informationen anzeigen zu lassen, kann man auf Hyperlinks oder kurz Links klicken. Solche Querverweise sind z.b. als unterstrichene Wörter oder Bilder ausgezeichnet, hinter denen sich weitere URLs und die darüber zu ladenden Dateien verbergen. Aber auch nicht anklickbare Bestandteile einer Webseite können über Internet- Adressen eingebunden sein. Wo sich die Server und Dateien physisch befinden, ist für den Anwender irrelevant. Er kann sich durch den globalen Hypertext klicken und Information aus allen Teilen der Welt beziehen. Der Begriff Hypertext bezeichnet Text verschiedenster Art und Form, der auf einem Computer angewendet (angesehen) wird. Die zum Erzeugen eingesetzten Hypertextsysteme sind Softwaresysteme, welche die referentiellen Möglichkeiten dieses Computers hinsichtlich der Ausführung von Operationen, wie Sprünge zu bzw. Aufrufen von (passiven) Files, Aktivieren von erläuternden Programm- oder Systemabläufen usw., anwenden [9]. Websysteme beziehen sich in dieser Arbeit auf webbasierte Softwaresysteme, die auf der Grundlage der Webtechnologien (siehe Kapitel 4) implementiert und im World Wide Web genutzt werden. 3

14 4 KAPITEL 2. WEBGRUNDLAGEN 2.1 Ressourcen und ihre Lokalisation Abstrakt gesprochen besteht das Web aus vernetzten Ressourcen. Alle Gebilde, die eine Identität oder Bezeichnung haben, werden Ressource genannt. Übliche Vertreter sind elektronische Dokumente, Bilder, Dienste und Ansammlungen von anderen Ressourcen. Um auf sie zugreifen zu können, müssen sie adressierbar und identifizierbar sein. Dazu wird jeder Ressource ein Uniform Resource Identifier (URI) zugeordnet [3]. Eine Ressource ist nicht zwingend per Netzwerk zu erreichen. Zum Beispiel können auch Menschen, Firmen oder Bücher in Papierform Ressourcen sein. Das Konzept ist, einer beliebigen Ressource einen Bezeichner zu geben, der vom konkreten Inhalt unabhängig ist. Uniform bedeutet dabei, dass URIs von verschiedenen Ressourcen gleich behandelt und auch bisher unbekannte Ressourcen in Zukunft mittels URIs verwaltet werden können. Dazu wird ein allgemeines Schema (Scheme) definiert, welches bestimmt, wie die URI und insbesondere der vom Schema abhängige Teil ausgewertet und welche Operationen darauf ausgeführt werden können. Die Syntax einer URI baut sich wie folgt auf (Bezeichner in eckigen Klammern sind optional, Doppelpunkt und Doppelkreuz stehen für sich selbst und sind reservierte Trennzeichen): [scheme:]scheme-specific-part[#fragment] Genauer gesagt bilden das Schema und der schemaspezifische Teil zusammen eine URI und die URI mit oder ohne Fragment eine URI-Referenz. Das Fragment ist also kein Bestandteil der URI, wird jedoch häufig in Verbindung mit einer solchen verwendet. Es enthält zusätzliche Referenz-Information, die vom Nutzerprogramm nach einem erfolgreichen Auslesen der Ressource interpretiert wird. Der Aufbau des schemaspezifischen Teils ist nicht festgelegt, sondern richtet sich nach dem jeweiligen Schema, das die Art und Weise des Zugriffs auf die Ressource festlegt. Es wird zwischen absoluten und relativen URIs unterschieden. Dabei legen die Absoluten ein Schema fest und die Relativen müssen im Zusammenhang mit einer bekannten absoluten URI ausgewertet werden. Die URI ist ein Mittel zur Identifizierung. Für die Lokalisierung wird der Uniform Resource Locator (URL) verwendet. Er ist eine Repräsentation für Ressourcen die via Internet zu erreichen sind. Die URL 1 bezeichnet eine Untergruppe der URIs. Die zweite Untergruppe bilden die URNs (Uniform Resource Names), die Ressourcen benennen, jedoch nicht bestimmen, wie sie zu lokalisieren sind. Ein Beispiel für eine URN ist Sie kennzeichnet eine Anwendung, die es ermöglicht, eine an eine im Voraus definierte Adresse zu schicken. Eine gültige URL ist zum Beispiel: Dabei setzt sich die Syntax einer URL mit Internet-Schema aus folgenden Teilen zusammen: <scheme>://<authority>/<path>?<query> Der Pfad entspricht im Beispiel study/studium.shtml. Eine Query wurde nicht angegeben. Bei Schemata, die die Verwendung von IP-basierten Protokollen mit sich bringen, wie beispielsweise http und ftp, entspricht das Schema dem Zugriffsprotokoll und die Authority hat eine gemeinsame Syntax der Form: 1 eigentlich müsste es der URL lauten, im deutschen Sprachgebrauch steht aber die als Artikel

15 2.2. PAGE UND SITE 5 Die Userinfo besteht aus einer Nutzerkennung und dem optionalen Passwort, getrennt durch einen Doppelpunkt, kann aber auch wie im gewählten Beispiel leer sein. Host entspricht dem vollständigen Domainnamen ( ) oder der IP-Adresse eines Rechners im Internet, dessen bereitgestellte Dienste man in Anspruch nehmen kann. Die Angabe eines Ports ist oft unnötig, weil die meisten Schemata einen Standard-Port haben. Im genannten Beispiel wären und gleichwertig. Der Pfad (Path) liefert Details zum Zugriff auf die Ressource. Wie der Pfad notiert und interpretiert wird, hängt von dem konkreten Schema ab. Die Query enthält eine Abfrage auf die durch die URL referenzierte Ressource. 2.2 Page und Site Abbildung 2.1: Webseite der Fakultät für Informatik Was zuerst mit einer Web-Ressource assoziiert wird, ist die Webseite. Die englische Entsprechung ist die Page. Sie hat eine URL und ist in HTML (siehe Abschnitt 4.1.2) verfasst. Die Page ist also eine Bezeichnung für ein im Web zugängliches HTML-Dokument. Diese Dokumente können erheblich länger als das Gegenstück zu einer gedruckten Seite sein. In Abbildung 2.1 ist das Layout einer Webseite zu sehen. Ein, dem deutschen Wort Seite, sehr ähnlich klingendes Wort, ist das englische Wort Site 2, was nicht der sinngleichen Übersetzung entspricht. Übersetzt bedeutet es Lage oder Stelle. Das heißt, eine Site ist keine Seite, sondern in diesem Zusammenhang ein Aufstellungsort von Webseiten und anderen Web-Ressourcen. Der Begriff Website wird im kommerziellen Umfeld als Abgrenzung zur Homepage gebraucht. 2 Eine Side, im Gegensatz zu Site, ist eine Seite in der Bedeutung von Seitenhieb, Oberseite oder Bright Side of Life.

16 6 KAPITEL 2. WEBGRUNDLAGEN Abbildung 2.2: Webseitenstruktur [9] Die Seiten sind Bestandteil einer Hypertextstruktur, das heißt sie sind referentiell miteinander verbunden. Derartige Verbände bilden Strukturen von denen eine mögliche Ausprägung in Abbildung 2.2 gezeigt wird. 2.3 Das Webprotokoll HTTP Das HTTP stellt die Regeln für die Kommunikation zwischen Client und Server. Es ist ein Protokoll der Anwendungsebene und setzt auf dem TCP/IP auf. Die Kommunikationsform entspricht dem Anforderungs-Antwort-Protokoll (Request-Reply). Eine Anforderung besteht aus einer Anforderungszeile, gefolgt von nicht zwingend erforderlichen Headern, die durch eine Zeilenendemarkierung (CRLF=carriage return + linefeed) getrennt sind. Danach folgt ein weiteres CRLF und optionale Daten (message-body). Die Anforderungszeile beschreibt eine auszuführende Methode, die URL und die HTTP-Version, jeweils getrennt durch ein Leerzeichen. Zum Schluss folgt noch ein CRLF. Eine Beispielanforderung ohne Header und Message zeigt das folgende Beispiel: GET HTTP/1.1 Die Methoden des HTTP lauten (siehe [9] und [10]): GET Laden einer Ressource vom Webserver. Wenn die URL auf ein Programm verweist, dann sollen die generierten Daten und nicht der Quelltext des Programms zurückgegeben werden. DELETE Eine Datei auf dem Server wird gelöscht. Die Ausführung wird jedoch nicht garantiert. HEAD Diese Methode ist identisch zu GET abgesehen davon, dass der Inhalt der Datei nicht zurückgegeben wird. Sie kann genutzt werden, um Information über die Datei zu erhalten oder die Verfügbarkeit zu testen. OPTIONS Bereitstellung einer Liste von Methoden und Vorraussetzungen für die Kommunikation und der Fähigkeiten des Servers. POST Der Server wird angewiesen, die bei der Anforderung mitgesendeten Daten der durch die URL bezeichneten Ressource als Teilressource einzutragen. Beispiele sind: eine existierende Ressource kommentieren, einen Newsgroup-Eintrag vornehmen, einer Datenbank Daten hinzufügen

17 2.4. MIME 7 PUT Die mitgesendeten Daten sollen unter der angegebenen URL gespeichert werden. TRACE Die Anforderung wird zurückgesendet (Loop-Back), beispielsweise zum Zweck der Analyse. Die Methoden GET und HEAD werden als sicher deklariert [10]. Das bedeutet, dass ihre Ausführung nichts weiter bewirkt, als das Erlangen von Daten. Außerdem sind die meisten der Methoden, insbesondere GET, HEAD, PUT und DELETE, als idempotent definiert, was bedeutet, dass ihre einmalige Ausführung die gleichen Effekte hat, wie die mehrmalige Ausführung der Anfrage. Ausgenommen sind natürlich Fehlersituationen. Eine Antwort besteht aus einer Statuszeile, gefolgt von optionalen Headern und den Nachrichtendaten, in denen sich beispielsweise die angeforderte Ressource befindet. Die Statuszeile beschreibt die HTTP-Version, den Status-Code und die Begründung des Status. Trenn- und Abschlusszeichen werden wie bei einer Anforderung verwendet. Eine Antwort hat zum Beispiel folgenden Inhalt: HTTP/ OK Ressourcendaten Die Freizeile ergibt sich daraus, dass die Statuszeile mit einem CRLF abgeschlossen wird und die Ressourcendaten mit einem zusätzlichen CRLF von den hier ausgelassenen Headern abgegrenzt sind. Die gezeigte Antwort meldet eine erfolgreiche Ausführung der Anfragemethode und liefert die Ressourcendaten. Die neben dem Status-Code 200 möglichen Zustände können dem Anhang C entnommen werden. Die bei der Anforderung und Antwort schon erwähnten Header können Information über die Server- bzw. Client-Software oder die Größe und das Änderungsdatum von Ressourcen enthalten. Sie können auch Vorgaben für die Komprimierung von Daten und die in Ressourcen verwendete Landessprache festlegen. Ein Header (auch Header-Field genannt) besteht aus einem Namen, gefolgt von einem Doppelpunkt und dem Wert, der durch eine Liste von Schlüsselworten bestimmt wird. Durch die Folge von Anforderung und Antwort werden die Teile einer Webseite vom Server auf den Client übertragen. Die Abbildung 2.3 verdeutlicht den Verlauf. Das ursprüngliche Protokoll für das Web war ausgesprochen einfach [28]. Die Clients schickten eine Anforderung für eine Datei und der Server sandte die Datei zurück und beendete gleichzeitig die Verbindung. Gegenwärtig sind Innovationen im Bereich der Sicherheit hinzugekommen und die Fähigkeit, die Verbindung zum Server für mehrere Anforderungen offen zu halten. Die erste Version von HTTP enthielt noch keinen Inhaltstyp, woraus man entnehmen konnte, welche Art von Datei verschickt wurde. Der Browser musste die Dateierweiterung auswerten, um dort entsprechende Hinweise zu finden. Auch die ersten Bytes einer Datei konnten aufschlussreich sein. Das war jedoch aufwendig und unsicher. Aus diesem Grund wurde MIME entwickelt. Dies ist eine Multimedia-Erweiterung für , die auch zur Kennzeichnung von Web-Ressourcen eingesetzt wird. 2.4 MIME MIME steht für Multipurpose Internet Mail Extensions. Ursprünglich wurde MIME als Erweiterung der -Protokolle erdacht, um Grafiken, Audiodaten und andere binäre Dateien

18 8 KAPITEL 2. WEBGRUNDLAGEN Webserver (ivs.cs.uni-magdeburg.de) /index.shtml 3: der Server überprüft die Anforderung 4: ist die Anforderung in Ordnung, sendet der Server ein Dokument oder die Ausgabe eines Programms über HTTP, sonst gibt er einen Fehlercode zurück 2: HTTP erzeugt die Anforderung mit GET- Methode und sendet sie Internet 1: Nutzer fordert an: Nutzer A 5: der Browser stellt das Resultat auf dem Bildschirm dar und fordert ggf. weitere Ressourcen an /bs/ /EuK/EuK.html /sw-eng/agruppe/ Nutzer B Nutzer C Abbildung 2.3: Bereitstellung einer Webseite durch das HTTP (aus [9]) mit Text-Mails zu versenden. Dazu wird den verschiedenen Dateitypen ein, in Haupt- und Untergruppen unterteilter Content-Type zugeordnet. Nach einer Umwandlung in das ASCII- 7-Format lassen sie sich als Mail-Anhänge versenden. Die Medientypen werden in der Form Haupttyp/Subtyp notiert. Die in [12] definierten Haupt-Medientypen sind: text Textuelle Information. Der Subtyp plain markiert einfachen Text ohne Formatierungen. Reiner Text kann so dargestellt werden, wie er ist, und benötigt keine besondere Software, um die Bedeutung zu erschließen. Es gibt weitere Subtypen für formatierten Text von Textverarbeitungssoftware sowie HTML. Alle Text-Formate sind für einen Menschen auch ohne Umwandlung durch spezielle Software lesbar und verständlich. image Daten vom Typ image sind Bilder und Grafiken, die zur Darstellung der Information auch grafische Geräte benötigen. Die anfänglich definierten Subtypen sind JPEG und GIF. audio Audio enthält auditive Daten. Der anfänglich definierte Subtyp ist basic. Ein 8 Bit Einkanalton, der das niedrigste gemeinsame Format darstellt. video Videodaten sind bewegte Bilder im weitesten Sinne. MPEG gehört zu den seit längerer Zeit verwendeten Subtypen. application Application beschreibt allgemein, dass es sich um Daten handelt, die in irgendeiner Form von spezieller Anwendungssoftware interpretiert werden muss. Bei dem Subtyp octet-stream (Binärdaten) handelt es sich um eine empfohlene Aktion für einen Internetclient, die Daten in eine Datei zu speichern. PostScript und Formate von Textverarbeitungs- oder Tabellenkalkulationssoftware sind auch Subtypen von Application. Dabei unterscheiden sie sich von Textformaten der Text -Gruppe, indem sie von Menschen nicht ohne Softwareunterstützung zu verarbeiten sind.

19 2.5. SPIDER, CRAWLER, WANDERER 9 In dieser Gruppe sind die Dateiformate von aktiven, d.h. von sich aus oder durch die interpretierende Software in Aktion tretende Technologien zu finden. multipart Daten die sich aus mehreren unabhängigen Datentypen zusammensetzen sind multipart. Die vier grundsätzlichen Subtypen sind mixed, alternative, parallel und digest. message Dieser Typ ist ein Teil von, oder enthält Teile eines Nachrichtenobjekts. Die Subtypen partial und external-body bezeichnen Fragmente von Nachrichten die nicht im Ganzen übertragen werden können und umfangreiche Inhalte aus externen Datenquellen. Es gibt auch noch weitere Medientypen. Solche die mit X- beginnen sind privat genutzte Formate ohne genaue und vor allem öffentliche Definition. Sie werden als experimentell eingestuft und bedürfen einer gegenseitigen Vereinbarung zwischen den Anwendern. Neue, öffentlich spezifizierte Typen werden bei der Internet Assigned Numbers Authority (IANA) registriert, die auch alle bekannten MIME-Typen listet [15]. Die bei der schriftlichen Niederlegung des MIME-Standards geäußerte Erwartung, dass die Liste anwachsen wird, hat sich bewahrheitet. Es kommen regelmäßig neue Subtypen hinzu. Im RFC 2077 [26] wird sogar der neue Haupttyp model vorgeschlagen, der auch bei der IANA eingetragen ist. Model umfasst alle mehrdimensionalen3 Modelle von Elementen die zueinander in Relation stehen und Eigenschaften wie Größe, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung besitzen. Ein bekannter Vertreter dieser Hauptgruppe ist model/vrml (VRML, siehe Abschnitt 4.1.2). 2.5 Spider, Crawler, Wanderer Spider sind Programme, welche die Hypertextstruktur des Webs durchlaufen, indem sie ein Dokument laden und rekursiv alle Dokumente anfordern, die dort referenziert sind. Dabei bedeutet rekursiv nicht, dass man sich auf einen bestimmten Algorithmus zum Traversieren beschränkt. Solche Spiderprogramme werden auch als Wanderer oder Crawler bezeichnet. Die Namensgebung erweckt den Eindruck, dass sich die Programme selbst von Webseite zu Webseite bewegen, was im Allgemeinen nicht der Fall ist. Ein Web-Tomograph ist auch ein Spider oder enthält einen solchen. Um dem Anspruch einer Tomographie (Abschnitt 3.4) gerecht zu werden, müssen alle Vorkommen von Links verfolgt werden. In der Tabelle 2.1 stehen die HTML-Tags, die auf irgendeine Art zu anderen Web-Ressourcen verzweigen. Nicht alle der gelisteten Referenzierungen sind HTML-konform. Nichtsdestoweniger treten sie aber in der Realität auf. Für eine einführende Erklärung von HTML-Elementen wird auf den Abschnitt und die dort aufgeführte Literatur verwiesen. Die in der Tabelle als Referenz-Attribute beschriebenen Parameter für die Tags sind optional und verweisen auf externe Quellen. Wenn sie im Quelltext nicht angegeben wurden, braucht ein Crawler für diesen Tag keine Referenzen auswerten. An dieser Stelle können nicht alle HTML-Tags erklärt werden. Viele werden im Verlauf der Arbeit genauer beschrieben. An dieser Stelle wird auf einige Besonderheiten eingegangen. Das AREA-Tag wird innerhalb einer Map-Definition verwendet und ordnet Pixel-Koordinaten einer URL zu. Solche Image Maps können dann mit verweissensitiven Grafiken genutzt 3 3 oder mehr Dimensionen

20 10 KAPITEL 2. WEBGRUNDLAGEN HTML-Tag Typ-Attribut Referenz-Attribut erwartetes Referenzobjekt a type href je nach Typ-Attribut applet codebase, code Java Applet area href alle referenzierbare Objekte bgsound src Sound/Musik body background Bild embed type src je nach Typ-Attribut form action CGI mit beliebigem Content frame src alle referenzierbare Objekte iframe src alle referenzierbare Objekte ilayer src alle referenzierbare Objekte ilayer background Bild img src, lowsrc Bild input type= image src Bild layer src alle referenzierbare Objekte layer background Bild link rel, type href je nach Typ-Attribut object type codebase, data je nach Typ-Attribut object codetype codebase, classid je nach Typ-Attribut script type, language src Skript (je nach Typ-Attribut) table background Bild th background Bild td background Bild Tabelle 2.1: Referenzierungen in HTML werden, um beim Anklicken von Bildbereichen eine bestimmte URL aufzurufen. Die Zuordnung erfolgt dabei durch den Client. Dadurch sind die in Frage kommenden URLs auch für einen Spider zugänglich. Es gibt seit HTML 2.0 auch die serverseitige Verarbeitung von verweissensitiven Grafiken. Hierbei werden die Koordinaten an den Server weitergegeben. In einer auf dem Server definierten Map wird entschieden, welchem Bereich der Grafik das Anklicken entspricht und welche Information dann an den Client zurückgeschickt wird. Diese Methode gilt jedoch als veraltet und wird praktisch nicht mehr verwendet. Durch IFRAME werden eingebettete Frames gebildet. Sie erzeugen keine Aufteilung des Bildschirms, wie durch FRAMESET und FRAME, sondern sind ähnlich wie Grafiken, Bereiche innerhalb einer HTML-Datei, in denen fremde Quellen angezeigt werden können. Die Layer ermöglichen es, beliebige Bereiche pixelgenau zu positionieren. Außerdem sind sie Ziel von JavaScript-Aktionen wie Verschieben, Auf-/Zuklappen und Ändern des Inhalts. Der Unterschied zwischen LAYER und ILAYER besteht in der Positionierung des LAYERs relativ zum Anzeigefenster und des ILAYERs relativ zu der Stelle, an der er innerhalb des Dokumentes steht. Der LINK hat nichts mit anklickbaren Verweisen zu tun. Mit dem LINK-Element lassen sich die hypertextuellen Abhängigkeiten eines Dokumentes beschreiben, etwa die vorherige, nächste und übergeordnete Seite. Dieses Tag bezeichnet also vorzugsweise HTML-Dateien. Mit dem REL-Attribut lassen sich logische Dateibezeichnungen angeben, wie Glossary, Chapter,

21 2.5. SPIDER, CRAWLER, WANDERER 11 Start und so weiter. Jedoch werden diese von keinem der populären Browser unterstützt. Eine besondere Variante ist rel="stylesheet", um Style-Sheets einzubinden, die auch tatsächlich von den aktuellen Browsern interpretiert wird. Ein optionales BASE-Tag im HTML-Kopf kann auch eine Hypertext-Referenz enthalten. Diese Referenz ist aber keine Verknüpfung die direkt verfolgt werden müsste. Sie dient als Adressbasis für die im Dokument enthaltenen Referenzierungen. Wenn sie nicht angegeben wird, gilt die Adresse des Dokuments als Adressbasis für die Auflösung von relativen Links. Hinzu kommen die Links in, von HTML verschiedenen, Dokumentarten. Bis heute werden z.b. Flash-Dokumente von den meisten Suchmaschinen ignoriert. Neben gegebenenfalls indexierbarem Textinhalt gehen auch alle enthaltenen Verzweigungen zu weiteren Ressourcen verloren. Besonders das Nichtbeachten der Weiterleitung auf die eigentliche Hauptseite einer Webpräsentation nach einem Intro ist fatal. Auch Inline-Ressourcen wie eingebettete Skripten und Style-Sheets haben gegebenenfalls Verknüpfungen (weitere Ausführungen zu Skripten und Style-Sheets im Abschnitt 4.1.4). Ein Style-Sheet könnte zum Beispiel auf ein Bild verweisen, um es als Hintergrund zu verwenden: <style type="text/css"> body{ background: url(texture.gif) } </style> Webseitenstruktur und Navigation Die genannten Referenzierungen werden bei Aktivierung durch den Nutzer und automatischem Aufrufen durch den Browser ausgewertet. Was normalerweise durch den Nutzer ausgelöst wird, muss ein Spider nachbilden. Dazu muss geklärt werden, was dabei zu beachten ist. Für die Verknüpfung von Hypertextdokumenten sind viele verschiedene Strukturprinzipien möglich [9, 28]. Im Folgenden werden vier davon vorgestellt. Andere Formen sind Untergruppen davon oder lassen sich durch Kombinieren erzeugen. Bei Baumstrukturen gibt es eine Anfangsseite mit Zusammenfassung, Einführung und Links zu Seiten, auf denen die Hauptthemen behandelt werden. Von diesen wiederum führen Links zu ausführlicheren Seiten, sodass sich die Gesamtstruktur zu einem Baum verzweigt (Abbildung 2.4). Bäume sind für viele Zwecke gut geeignet, können aber zu langsamer Navigation führen, wenn der Leser sich weit unten in einem Ast befindet und in einen anderen wechseln möchte. Zur Verbesserung sind Navigationshilfen und Indizes erforderlich. Bei vielfältigeren Verbindungsmustern entstehen Netze (Abbildung 2.5). Sie bieten unbegrenzte Freiheit bei der Navigation und direkte Wechsel zu verwandten Themen. Eine besondere Form sind Sterne. Sie bieten direkten Zugang von einer Seite zu einer Reihe anderer. Sie werden auch genutzt, um beliebige Strukturen durch Indizes, Funktionsleisten und Startseiten in eine Form des Sterns zu verwandeln. Somit können sie als Navigationshilfe für Bäume und unbeschränkte Netze Anwendung finden. Schließlich ist noch die Liste zu erwähnen (Abbildung 2.6). Die Listenstruktur ist sehr vertraut. Bücher sind im wesentlichen Listen aufeinander folgender Seiten. Die Nachteile von

22 12 KAPITEL 2. WEBGRUNDLAGEN main page Abbildung 2.4: Baum-Hypertextstruktur main page main page (a) Netz (b) Stern Abbildung 2.5: Netz- und Stern-Hypertextstruktur Listen im Web bestehen darin, dass sie die Vorteile des Mediums nicht ausnutzen und es mühsam ist, auf eine bestimmte Seite zu gelangen. main page Abbildung 2.6: Liste-Hypertextstruktur Die Links in Hypertexten sind unidirektional. Das trifft zumindest zu, wenn man sich auf die zurzeit eingesetzte HTML beschränkt. In der Spezifikation von XLink 4 werden auch weiter entwickelte Links konstruiert [34]. Das heißt, dass verlinkte Zieldokumente keine Referenz auf die Quelldokumente haben. Um also sicher zu gehen, keine Links zu verpassen, müsste ein Spider alle Links einer Ressource betrachten, bevor er sich anderen Ressourcen widmet. Eine andere Variante besteht darin, dass der Spider sich die Tatsache merkt, dass er von einer Ressource noch nicht alle Links verfolgt hat, die verlinkten Ressourcen bearbeitet und auf die 4 XML Linking Language

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