Seminarbericht Rechnernetze XML Web Services Schnittstelle zwischen den Welten.NET und Java

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1 Seminarbericht Rechnernetze XML Web Services Schnittstelle zwischen den Welten.NET und Java von Christian Brand Kennnummer: November 2005

2 Abkürzungen Abkürzungen API - Application Programming Interface HTTP - Hypertext Transfer Protocol IIS - Internet Information Server, auch Internet Information Services RPC - Remote Procedure Call SOAP - ehemals Simple Object Access Protocol, heute eigenständig UDDI - Universal Description, Discovery and Integration URI - Uniform Resource Identifier W3C - World Wide Web Consortium WSCI - Web Service Choreography Interface WSDL - Web Services Description Language XML - Extensible Markup Language 2

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Web Services WSDL Dokumentenstruktur definitions types message porttype binding service Aufruf eines Web Service Tools und Entwicklungsumgebungen Interoperabilität zwischen.net und Java Grenzen von WSDL Schlusswort Quellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis

4 1 Einleitung 1 Einleitung 1.1 Web Services Web Services sind Applikationen, welche über das Internet verfügbar sind. Im Normalfall wird ein Web Service über eine RPC von einer anderen Applikation aufgerufen. Web Services können dynamisch gefunden und benutzt werden, also ohne Vorwissen darüber welche Dienste wo und wie zur Verfügung stehen. Das Konzept der Web Services teilt sich in drei grundsätzliche Parteien: Der Serviceanbieter, welcher einen Dienst zur Verfügung stellt, Servicebenutzer welcher dessen Dienst Verwenden möchte und die Serviceregistrierung, welche das Bindeglied darstellt. Jede dieser Parteien kann mit den restlichen beiden Kommunizieren. Möchte ein Serviceprovider einen Dienst zur Verfügung stellen, wie in Abbildung 1.1 zu sehen ist, so publiziert er eine Beschreibung an einer zentralen Registratur ("publish"). Diese dient dem Auffinden eines gewünschten Services durch einen beliebigen Benutzer ("find"), welcher von nun an diesen Service Verwenden kann ("bind & execute"). 4

5 1 Einleitung Abbildung Dienst Für diese Operationen werden bestimmte Protokolle verwendet, zu sehen in Abbildung 1.2, welche auf SOAP aufbauen. Um die Beschreibung von Web Services zu publizieren, zu suchen und zu integrieren wird UDDI verwendet. Um die Schnittstelle zu einem Web Service zu definieren kommt eine eigens dafür entwickelte Sprache zum Einsatz: WSDL. 5

6 1 Einleitung Abbildung Dienst 6

7 2 WSDL 2 WSDL WSDL ist eine Spezifikation des W3C, durch die bestimmt wird, wie Web Services beschrieben werden. WSDL ist dabei nichts weiter als ein in XML verfasstes Dokument, in welchem die Schnittstellen, ähnlich einer API bei Programmiersprachen, beschrieben werden. Das WSDL Dokument definiert vier Komponenten: Datentypen, Interface aller benutzbaren Funktionen, Binding (benutztes Transportprotokoll) und Adresse des Services. Datentypen und Interfaces sind abstrakte Definitionen und werden normalerweise von den konkreten Netzwerkdetails (Binding und Adresse) getrennt. Weitere Elemente, deren Verwendung nicht zwingend erforderlich ist, ermöglichen die Dokumentation des gesamten Dokumentes, sowie den Import einer anderen WSDL-Resource. Im Folgenden wird detailliert auf die einzelnen Konstrukte und deren Verwendung eingegangen. 2.1 Dokumentenstruktur Die Hauptstruktur umfasst sechs Elemente und hat die in Abbildung 1.3 gezeigte Form. 7

8 2 WSDL Abbildung 1.3 Dokumentenstruktur Jedes dieser Elemente besitzt ein Attribut name, damit es referenziert werden kann definitions In den Definitionen werden die im Dokument verwendeten Namespaces festgelegt. Der Namespace wir in XML durch eine URI definiert. Weiter muss ein TargetNamespace angegeben werden, welcher zwar nicht existieren muss, aber eindeutig verlangt wird. Zuletzt müssen noch die Namespaces für SOAP und die XML Schema Definition definiert werden types Das types Element definiert die Datentypen welche zwischen dem Service und dem Benutzer des Services ausgetauscht werden. types ist ein optionales Element und wird nur benötigt wenn komplexe Datentypen zum Einsatz kommen. 8

9 2 WSDL Einfache Datentypen wie string, integer, float, double, date, etc. werden bereits vom XML Schema zur Verfügung gestellt message Eine message beschreibt eine einzelne Nachricht die zwischen Client und Service ausgetauscht wird. Eine Nachricht besteht aus verschiedenen parts, wobei ein part einem Parameter des Funktionsaufrufes, respektive einem Rückgabewert des Funktionsaufrufes entspricht, je nachdem, ob die Nachricht vom Benutzer zum Service oder umgekehrt gesendet wird porttype porttypes fassen Nachrichten zu Operationen zusammen. Eine Operation kann als Abfolge von Nachrichten angesehen werden, wobei man vier Arten unterscheidet. One-Way: Der Client übermittelt dem Service eine einzelne Nachricht. Request-Response: Der Client schickt dem Service eine Nachricht, der Service antwortet mit einer (Antwort-)Nachricht. Solicit-Response: Der Service schickt dem Client eine Nachricht, der Client antwortet dem Service mit einer Nachricht. Notification: Der Service schickt dem Client eine Nachricht. Welche Art des Nachrichtenaustausches verwendet wird, hängt von der Reihenfolge der Input- und Outputnachrichten ab binding Für jede Operation eines porttype wird eine binding definiert, also das Protokoll und das Nachrichtenformat. WSDL 1.2 definiert binding für SOAP 1.2, HTTP 1.1 Get/Post und MIME. Das Attribut style legt fest, ob das Document im RPC- oder im Document- 9

10 2 WSDL Stil übertragen werden soll. Dabei entspricht der Dokumentenstil einer flachen Repräsentation der Daten. In der Praxis wird als Übertragungsprotokoll aber fast ausschließlich SOAP benutzt service service beschreibt den Service als eine Menge von ports, wobei ein port aus einem binding und einer Adresse besteht. Neben diesen Hauptelementen gibt es noch weitere optionale Elemente. Das Element documentation umschliesst eine für Menschen lesbare Beschreibung des Web Services, entspricht also den Kommentarzeilen in einer Programmiersprache. Mit import kann ein anderes WSDL-Dokument oder ein XML Schema importiert werden. Dadurch wird die Aufspaltung in Module ermöglicht. Zum Beispiel wird häufig die Aufteilung in Typendefinition, abstrakte WSDL Definitionen (messages und porttypes) und konkrete WSDL Definitionen (bindings und services) gemacht. 10

11 2 WSDL 2.2 Aufruf eines Web Service Um ein Web Service aufzurufen, muss die Adresse eines WSDL-Dokuments bekannt sein. Dieses wird anschließend geparst, anhand davon Nachrichten generiert und diese als Anfragen an den Service Provider übermittelt. Um dies zu erreichen kommen drei Möglichkeiten in Frage: manuell: Diese Variante ist sehr aufwändig und auch nicht sinnvoll, wenn man bedenkt, dass entsprechende Tools vorhanden sind. automatisch per Tool: Dazu wird ein Invocation-tool verwendet, welchem nur noch die Adresse der WSDL-Datei mitgeteilt werden muss und die Parameter übergeben werden. Nachrichten werden automatisch generiert und verschickt, die Antwort im XML-Format präsentiert. per WebSoapClient: Über ein Browser kann die Adresse des WSDL- Dokuments eingetragen werden, anschließend wird dieses geparst und eine entsprechende Maske generiert, in welchem die Parameter eingetragen werden. Die Anfrage und Antwortnachrichten können sowohl im HTML-Stil als auch als XML-Daten angezeigt werden. 2.3 Tools und Entwicklungsumgebungen In der Praxis ist es nicht üblich WSDL-Dokumente von Hand zu schreiben und aufzurufen. Es existiert eine Vielzahl von Tools, welche einem die Arbeit im Umgang mit diesen Dokumenten erleichtern oder abnehmen. Auf Seiten von.net existieren das Microsoft.NET Framework/SDK, sowie der IIS als Serverumgebung. Auf Seiten von Java existiert Java2WSDL. Dieses Tool generiert aus dem Quellcode eines Java-Services automatisch eine WSDL-Datei. Mit WSDL2Java ist das umgekehrte möglich. Als Serverumgebung existieren Implementierungen von für den Apache/Tomcat. 11

12 2 WSDL 2.4 Interoperabilität zwischen.net und Java Ein wesentlicher Vorteil von Web Services liegt theoretisch in ihrer Interoperabilität. Durch die strikte Trennung von Definition und Implementierung können die Implementierung und Nutzung von Diensten in einer beliebigen Programmiersprache erfolgen. Allerdings zeigt die praktische Arbeit mit Web Services, dass dies bei einer mittlerweile schier unüberschaubaren Anzahl von SOAP-Frameworks und -Toolkits eher Wunsch als Wirklichkeit ist. Das liegt unter anderem an der SOAP-Spezifikation, die manches offen lässt und andernorts Interpretationsspielraum bietet. Generell klappt die Zusammenarbeit gut, wenn man sich an die in spezifizierten Standarddatentypen hält. Beginnt man allerdings mit der Einbindung komplexer, selbstdefinierter Datentypen, sieht die Welt schon anders aus. Um sicher zu gehen, müssen Entwickler reichlich testen und recherchieren. In der jüngsten Vergangenheit haben sich mehrere Webseiten mit Tücken der Interoperabilität befasst und Online-Labore eingerichtet, die Web Services und WSDs auf Allgemeingültigkeit prüfen. So bietet zum Beispiel einen WSDL- Analyser, um eine gegebene WSD auf verschiedene Aspekte der Interoperabilität zu prüfen. Einen Schritt weiter geht die von mehreren Unternehmen gegründete SOAPBuilder-Initiative. Unter findet sich ein Interoperability Lab, das für SOAP-Frameworks und Toolkits im Detail beleuchtet, wann es zu Schwierigkeiten kommen kann. Die SOAPBuilder-Initiative definiert verschiedene Testszenarien, deren Ergebnisse auf der Webseite eingesehen werden können. Mittels einfacher Tests lassen sich dort die Toolkits auf Kompatibilität der verschiedenen Datentypen testen. 12

13 2 WSDL 2.5 Grenzen von WSDL Neben allen Vorteilen von WSDL, besitzt diese Sprache auch Mankos. So beschreibt WSDL zwar die Syntax, aber nicht die Semantik, selbst wenn <document>-elemente verwendet werden können. Außerdem kann WSDL nicht mehrere Web Services zusammenfassen, was in der Praxis doch oft benötigt wird und daher wünschenswert wäre. Zum dritten kann WSDL nur einfache Interaktionen zwischen Client und Service beschreiben. Um mehrere Web Services zu verbinden wird das Web Service Choreography Interface benötigt. Es arbeitet Nachrichtenorientiert und ermöglicht Web Services mit Zuständen zu behaften und mehrere zusammenzufügen. Bei W3C besitzt WSCI nur den Status einer Note. Eine Andere Möglichkeit ist die Verwendung von Web Service Conversation Language. Auch hiermit können Services Zustände zugewiesen werden, der Unterschied besteht aber darin, dass WSCL mit WSDL zusammenarbeitet. WSCL ist ebenso wie WSCI von noch nicht von W3C akzeptiert. 13

14 3 Schlusswort 3 Schlusswort Der Benutzer eines Web Services wird normalerweise mit dem entsprechenden WSDL-Dokument nicht in Berührung kommen. Denn es gibt Applikationen, welche einen Web Service automatisch aufrufen. WSDL wurde bisher vom W3C noch nicht standardisiert, sondern hat nur den Status einer Diskussionsnotiz. Trotzdem hat sich WSDL als Beschreibungssprache für Web Services durchgesetzt. Es gibt aber auch klare Grenzen: Es ist nicht möglich mit WSDL mehrere Web Services zu kombinieren. Ebenso sind keine komplexeren Interaktionen als Request/Response möglich. Das heißt insbesondere, dass auch keine zustandsbehafteten Web Services beschrieben werden können. Als Abhilfe dazu wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen, unter anderem WSCI. 14

15 4 Quellenverzeichnis 4 Quellenverzeichnis Web Services Description Language (WSDL) 1.1 Three Minutes to a Web Service Sicherheit für Web-Services ist nicht perfekt Webservice Tutorial ader=webservicetutorial Web Services Description Language WSDL Editor Tutorial Web Services Standards: SOAP, UDDI und WSDL rdssoapuddiundwsdl.mspx Kategorie: Web Services Seminarbericht_Felix_Eberhard n.ethz.ch/student/jodaniel/37-310/reports/seminarbericht_felix_eberhard.pdf 15

16 5 Abbildungsverzeichnis 5 Abbildungsverzeichnis Abbildung Dienst Abbildung Dienst 16

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