Apache Webserver und. XML Web Services. Vorlesungsskript im Fach Informatik an der FH Merseburg. Gehalten bei Prof. Hartmann & Prof.

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1 Apache Webserver und XML Web Services Vorlesungsskript im Fach Informatik an der FH Merseburg Gehalten bei Prof. Hartmann & Prof. Heuert Gehalten von Michael Schäfer Matrikel: 2INF02 Kennnr: Merseburg,

2 Inhaltsverzeichnis 1 Apache Entstehung des Apache Der Apache Webserver Installation ApacheFriends XML Web Services Was sind Web Services? Eine kurze Geschichte der Web Services Verfügbarmachen von Code zwischen Anwendungen Verfügbarmachen von Code zwischen Computern Verfügbarmachen von Code zwischen Netzwerken Grundlegende Technologien und Standards Zugrunde liegende Technologien Architektur von.net Web Services Konkurrierende Web Service-Implementierungen Apache 2.0 und ASP.NET Integration von.net Web Services in Apache Hello World Abbildungsverzeichnis Quellenverzeichnis

3 1 Apache Entstehung des Apache Ende des Jahres 1993 veröffentlichten Software-Entwickler am NCSA (National Center for Supercomputing Application) der Universität Illinois den ersten Webbrowser mit grafischen Oberflächen. Anfang 1995 entwickelte Rob McCool an diesem Institut den NCSA-Webserver, welcher auch der meistgenutzte Server wurde. Jedoch verließ McCool das Institut und die Entwicklung des NCSA-Webservers kam ins Stocken. Einige der Benutzer dieses Servers begannen ihn weiter zu entwickeln und zu erweitern. Immer mehr Patches wurden dem Server hinzugefügt und letztendlich erhielt man einen gepatchten Server (engl.: a patchy server), woraus der Name des heutigen Apache entstand. Im April 1995 wurde die erste Beta-Version des Apache veröffentlicht, welcher auf dem NCSA-Server der Version 1.3 basierte. Die Version 1.0, welche zahlreiche neue Funktionalitäten und Verbesserungen enthielt veröffentlichte die Apache Group im Dezember Knapp ein Jahr später erlang der Apache so viel Popularität, dass er den NCSA vom ersten Platz der Marktanteile verdrängte und zum meistgenutzten Webserver wurde. Apache (72%) Microsoft (22,23%) Netscape (0,54%) Zeus (0,77%) WebSTAR (0,40%) Website (0,10%) Andere (3,95%) Abbildung 1.1: Marktanteile für September

4 Dieser Erfolg kam unter anderem durch das modulare Konzept des Servers. Durch eine Vielzahl von Modulen kann der Server sehr individuell eingerichtet und erweitert werden. Ebenso können, durch die Open Source, ohne großen Aufwand eigene Module geschrieben und eingebunden werden. Ein weiteres wichtiges Datum für den Apache ist der April In diesem Monat wurde mit dem Apache 2.0 die aktuelle und vorerst endgültige stabile Version veröffentlicht. 1.2 Der Apache Webserver Der Apache ist mittlerweile für eine Vielzahl von Betriebssystemen verfügbar und zeigt mit seinem Erfolg, dass Open Source nicht nur eine gute Idee ist, sondern auch erfolgreich sein kann. Durch sein modulares Konzept lässt sich der Apache einfach um zusätzliche Funktionalität erweitern und an nahezu jeden Anwendungsfall anpassen. Zu den mehr als 100 größtenteils kostenlosen Modulen gibt es zahlreiche Authentifizierungsmodule und Skript- bzw. Interpretermodule für diverse Programmiersprachen wie Java, JavaScript, Perl, Python und Tcl. Wenn es um Datenbankanbindung geht wird man auch hier in der Module Registry fündig; bekanntestes Beispiel dafür ist das PHP-Modul. Bei den Datenbanksystemen werden die meisten kommerziellen und freien Systeme wie MySQL, Oracle oder PostgreSQL von PHP unterstützt. Auch wenn es um Datensicherheit geht, z.b. im Bereich E-Commerce, ist Apache eine sehr gute Wahl. Zu diesen Zwecken gibt es mehrere SSL- Module, welche mit einer sehr starken 128-Bit Verschlüsselung arbeitet. 4

5 1.3 Installation Der Apache Webserver ist für alle Betriebssysteme als Quellcode-Version und für die meisten und verbreitetsten Systeme als Binary-Version verfügbar. Ich betrachte aber lediglich die Installation der Binary-Version für Windows XP, welche erdenklich einfach ist. Nach dem Herunterladen der Win 32 Binary Datei von httpd.apache.org muss diese nur gestartet werden. Es folgt eine Reihe von Fenstern zur Installation. Abbildung 1.2: Begrüßungsbildschirm der Apache 2-Installation unter Windows 5

6 Abbildung 1.3: Akzeptierung der Lizenzbestimmungen des Apache 2 Abbildung 1.4: Eingabe der Server-Informationen 6

7 Nachdem die Installation abgeschlossen wurde kann der Apache unter bzw. getestet werden. Dabei sollte der folgende Text im Browser erscheinen. Abbildung 1.5: Willkommensbildschirm des Apache 2 Nun können weiter Module die benötigt werden installiert und in den Apache eingebunden werden. 1.4 ApacheFriends Da einige der Installationsthemen und das Einbinden von Modulen gerade für Anfänger zu kompliziert sind haben zwei Entwickler für Apache und zahlreiche Erweiterungen das so genannte XAMPP entwickelt. Mit diesen Paketen für Windows und Linux kann in kurzer Zeit eine voll funktionsfähige Entwicklungsumgebung bestehend aus Apache, PHP, MySQL, Perl, FTP- und Mail-Server, OpenSSL und vieles mehr installiert werden, ohne das besondere Voraussetzungen erfüllt sein müssen. Auch hier gibt es eine vorkompilierte Installationsdatei zum downloaden. 7

8 Nach der Installation zeigt der Browser unter folgende Page: Abbildung 1.6: Willkommensbildschirm des Apache von XAMPP 2 XML Web Services 2.1 Was sind Web Services? In den ersten Jahren des World Wide Web gab es lediglich statische Web- Seiten. Diese wurden aber im laufe der Zeit durch anspruchsvolle Anwendungen wie E-Commerce, Aktienhandel, E-Banking und vieles mehr abgelöst. Diese dynamischen Anwendungen haben einen wesentlich größeren Funktionsumfang und werden meistens durch HTML-Tags gebildete Oberflächen im Browser angezeigt. Obwohl Plattformen wie ASP.NET somit Anwendungen mit großer Funktionalität erzeugen können, kratzt HTML lediglich an der Oberfläche dessen, was kreative Entwickler mit dem Internet realisieren können. Die Welten der Desktop- und der Internet-Programmierung sind in den letzten Jahren sehr stark zusammengerückt. Desktop-Oberflächen, vor allem die von Windows XP, werden Internetbrowsern immer ähnlicher, Internet-Funktionalitäten tauchen in immer mehr Desktop-Anwendungen 8

9 auf und Windows-Anwendungen kommunizieren mit Webservern über verschiedene Protokolle. Beispiele dafür sind Microsoft Money, welches automatisches Bank-Informationen herunterlädt; Windows selbst über das Vorhandensein von Updates auf dem Microsoft-Server informiert; und VS.NET das suchen in der MSDN Online Library ermöglicht, ohne die Anwendung zu verlassen. Auch gehören ebay-auktionen mit Desktop- Anwendungen von Drittherstellern dazu. Das Hinzufügen solcher Funktionen sind sicher eine große Innovation, doch leider sind die Lösungen meist selbstgestrickt und proprietär (entwicklerabhängig). Um heute eine internetfähige Anwendung zu implementieren müssten viele verschiedene Standards und Protokolle berücksichtigt werden. Internet-Anwendungen sind ähnlich begrenzt. Zur Integration von Funktionen mehrerer Webseiten sind relativ plumpe Methoden wie Frames, Links oder Screen Scraping erforderlich. Das Problem solcher Anwendungen ist, dass sie als Komplett-Paket existieren und es somit keinen einfachen Weg zur Trennung von Benutzeroberfläche und Funktionalität gibt. Hier kommen Web Services ins Spiel. Ein Web Service ist eine Anwendung oder ein ausführbarer Codeblock, der auf einem Server ausgeführt wird und dessen Funktionen über Standard- XML-Protokolle verfügbar gemacht werden. 2.2 Eine kurze Geschichte der Web Services Verfügbarmachen von Code zwischen Anwendungen Anfang der 90-er Jahre existierten zwei konkurrierende Komponententechnologien: 1. Microsoft: COM (Component Object Model) 2. OMG (Object Management Group): CORBA (Common Object Request Broker Architecture) Beide verwenden Funktionseinheiten in Form von Binärobjekten wieder und erlauben es Software auf ein und demselben PC den Code geregelt zu 9

10 teilen. Durch die Verbreitung von Netzwerken wurde die Kommunikation zwischen verschiedenen PCs immer wichtiger Verfügbarmachen von Code zwischen Computern Mitte der 90-er Jahre wurde das COM-Modell von Microsoft durch DCOM (Distributed COM) erweitert, welches ein Netzwerkprotokoll ist und COM weder ersetzt noch verändert. Dieses Protokoll legt fest, wie COM-Objekte über Maschinengrenzen hinweg kommunizieren können. Die OMG entwickelte das Netzwerkprotokoll IIOP (Inter-ORB Protocol), welches die Zusammenarbeit verschiedener CORBA-Objekte über das Internet erlaubt. Diese neuen Standards ermöglichten es Anwendungen auf einem PC laufenden Code auf anderen PCs aufzurufen. Aber aufgrund dessen, das beide auf Desktop-Anwendungen basierten, waren sie doch komplex programmiert, was ihre Anwendung sehr erschwerte. Jedoch fanden viele erfahrene Entwickler, dass die Protokolle ihren Zweck erfüllten. Dies war die Ermöglichung der Verteilung von Anwendungsressourcen und Rechnerbelastung auf mehrere Workstations Verfügbarmachen von Code zwischen Netzwerken Die Funktionalität sowohl von COM/DCOM als auch von CORBA/IIOP ist im Internet nicht besonders gut. Dies zeigt sich vor allem dadurch, dass sich beide Standards gegenseitig ausschließen. DCOM-Server arbeiten lediglich mit DCOM-Clients zusammen und dasselbe gilt auch für CORBA und IIOP. Zu DCOM ist noch zu sagen, dass er auf PCs mit Microsoft Windows beschränkt ist. CORBA und COM sind beide komplexe Binärstandards, die nicht einfach über Firewalls funktionieren. Zusammenfassend kann man sagen, dass beide Standards für die Verwendung in Netzwerken angepasst werden mussten bevor Entwickler problemlos Software für verteilte Anwendungen im Internet entwerfen konnten. 10

11 2.3 Grundlegende Technologien und Standards Zugrunde liegende Technologien Um einen Web Service zu erzeugen bzw. zu nutzen muss man nicht viel über die Technologien wissen, auf denen er beruht. Aber das Verstehen der Grundlagen hilft beim Entwerfen eines Web Services. Web Services nutzen eine Kombination verschiedener offener Standards, die nachfolgend kurz beschrieben sind. Technologie Aufgabe XML-basiertes Format; beschreibt Web Service und listet WSDL Methoden, Parameter, Rückgabewerte und unterstützte Kommunikationsmethoden auf Kommunikationsprotokoll zum Senden von Web Service- HTTP Requests und Responses XML-basiertes Format zum Codieren Requests und SOAP Response vor dem Senden optionale Microsoft-Spezifikation zum Auffinden DISCO (Entdecken discover ) von Web Services; unklassifizierte Liste von Web Service-Links Verzeichnis, das Clients das Auffinden von Web Services UDDI ermöglicht; jüngster Web Service-Standard Architektur von.net Web Services Die Implementierung von Microsoft eines Web Services ist so gestaltet, dass das Aufrufen eines entfernten Web Services genauso einfach ist, wie der Methodenaufruf einer lokalen Klasse. Das.NET-Framework bietet Werkzeuge, die die langweiligen Details von Standards wie SOAP oder WSDL verbergen. Das Aufrufen eines Web Service funktioniert in den folgenden Schritten, dabei müssen lediglich die Schritte 1, 3, 5 und 8 manuell ausgeführt werden. 11

12 1. entwerfen eines Web Services als.net-klasse mit Attributen, die ihn als Web Service mit verfügbaren Funktionen identifizieren 2..NET erzeugt automatisch ein WSDL-Dokument, welches beschreibt, wie ein Client mit dem Web Service kommunizieren muss 3. Client finde t den Web Service und benutzt ihn, dazu fügt der Client den Service als Webverweis zu einem Visual Studio.NET-Projekt hinzu 4..NET untersucht das WSDL-Dokument und erzeugt eine Proxy-Klasse, die dem Client die transparente Kommunikation mit dem Web Service ermöglicht 5. Client ruft eine der Methoden der Web Service-Klasse auf 6. im Hintergrund werden die übergebenen Parameter von der Proxy- Klasse in eine SOAP-Nachricht konvertiert und an den Web Service gesendet 7. Proxy-Klasse empfängt eine SOAP-Response, konvertiert sie in den entsprechenden Datentyp und gibt sie an Client als gewöhnlichen.net- Datentyp zurück 8. Client benutzt die zurückgegebenen Informationen Web Service-Client erzeugt Proxy-Klasse sucht einen Web Service erhält Link zu Service oder Discovery-Dokument erhält WSDL-Dokument UDDI-Verzeichnis Webserver UDDI- Verzeichnis Anweisung Client- Proxy- Klasse ruft eine Methode über SOAP auf Web Server-Methode Web Server-Methode erhält ein Resultat über SOAP Web Server-Methode Abbildung 2.1: Zusammenarbeit mit einem Web Service 12

13 WSDL ist als einziger Standard eng an.net Web Services gebunden ist. SOAP ist als Voraussetzung für die Kompatibilität mit anderem Plattformen zur Entwicklung von Web Services unbedingt zu empfehlen, obwohl eine simple Übertragung ohne Schnickschnack mit HTTP POST und HTTP GET auch unterstützt wird. DISCO und UDDI sind optionale Ergänzungen und erleichtern das Veröffentlichen und Auffinden von Web Services. 2.4 Konkurrierende Web Service-Implementierungen Microsoft ist glücklicherweise nicht der einzige Anbieter von Web Service- Werkzeugen, sonst könnte diese Technologie niemals weitgehende Verbreitung erlangen. Web Service-Werkzeuge sind für eine große Vielzahl von Sprachen und Plattformen verfügbar. Hier ist eine Liste einiger Alternativen: IBM bietet eigenes Web Service-Entwicklungssystem Oracle bietet Web Integration Development Language und eigene Web Service-Angebote Sun Microsystems ONE-Angebot (Open Net Environment) Web Services in Java Perl bietet SOAP::Lite-System 3 Apache 2.0 und ASP.NET 3.1 Integration von.net Web Services in Apache Zur Einbindung von.net Web Services gibt es sicherlich mehrere Möglichkeiten. Eine dieser Möglichkeiten ist eine Apache-Erweiterung namens mod_aspdotnet. Sie enthält zwei Module. Zum einen die mod_aspdotnet.so, welche das Apache 2.0-Modul ist und dort in der http.conf (Apache-Konfigurationsdatei) eingebunden werden muss. Zum anderen die Apache.Web.dll, welche ein Microsoft ASP.NET Modul ist und bei der Installation in das.net Framework eingebunden wird. 13

14 Auf der Seite kann eine Binäry-Version der Erweiterung downgeloadet werden. Abbildung 3.1: Begrüßungsbildschirm des mod_aspdotnet Abbildung 3.2: Akzeptierung der Lizenzbestimmungen 14

15 Abbildung 3.3: Starten der Installation Abbildung 3.4: Fertig!!! Nach der Installation ist im Modul-Ordner von Apache die Datei mod_aspdotnet.so zu finden. Nun muss noch dieses Modul in den Server eingebunden werden und ein Alias für die Web Services festgelegt werden. 15

16 Dazu die http.conf im conf-ordner des Apache öffnen und folgende Code- Zeilen einfügen, dabei müssen eventuell die Ordnerpfade anzupassen. LoadModule aspdotnet_module modules/mod_aspdotnet.so AddHandler asp.net asax ascx ashx asmx aspx axd config cs csproj \ licx rem resources resx soap vb vbproj vsdisco webinfo AliasMatch "C:/Inetpub/wwwroot/aspnet_client/system_web/(\d+)_(\d+)_(\d+)_(\d +)/(.*)" \ "C:/Windows/Microsoft.NET/Framework/v /ASP.NETClientFiles/$ 4" <Directory "C:/Windows/Microsoft.NET/Framework/v /ASP.NETClientFiles"> Options FollowSymlinks Order allow,deny Allow from all </Directory> # Alias für ein Hello World Web Service AspNetMount /HelloWorld "C:/Inetpub/wwwroot/HelloWorld" Alias /HelloWorld "C:/Inetpub/wwwroot/HelloWorld" <Directory "C:/Inetpub/wwwroot/HelloWorld"> Options FollowSymlinks Indexes Includes ExecCGI Order allow,deny Allow from all DirectoryIndex default.htm default.aspx HelloWorldService.asmx </Directory> 16

17 3.2 Hello World Hier folgt nun ein Quellcode für ein Hello World -Web Service mit Microsoft Visual Studio.NET: using System; using System.Web; using System.Web.Service; namespace HelloWorld{ public class HelloWorldService:System.Web.Services.WebService{ public HelloWorldService(){} } } [WebMethod] public string HelloWorld(){ return Hello World ; } Und nun ein Quellcode für eine Applikation, die über das VS.NET mit dem Hello World -Web Service auf dem localhost verknüpft wurde. using System; using System.Drawing; using System.Collections; using System.ComponentModel; using System.Windows.Forms; using System.Data; namespace HelloWorldApp2{ public class Form1 : System.Windows.Forms.Form{ private System.Windows.Forms.Label label1; private System.ComponentModel.Container components=null; public Form1(){ InitializeComponent(); localhost.helloworldservice objstr = new localhost.helloworldservice(); string strhello = objstr.helloworld(); label1.text = strhello; } } hier steht vom Studio automatisch generierter Quelltext zum Formular } 17

18 4 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1.1: Marktanteile für September Abbildung 1.2: Begrüßungsbildschirm der Apache 2-Installation unter Windows 5 Abbildung 1.3: Akzeptierung der Lizenzbestimmungen des Apache 2 6 Abbildung 1.4: Eingabe der Server-Informationen 6 Abbildung 1.5: Willkommensbildschirm des Apache 2 7 Abbildung 1.6: Willkommensbildschirm des Apache von XAMPP 8 Abbildung 2.1: Zusammenarbeit mit einem Web Service 12 Abbildung 3.1: Begrüßungsbildschirm des mod_aspdotnet 14 Abbildung 3.2: Akzeptierung der Lizenzbestimmungen 14 Abbildung 3.3: Starten der Installation 15 Abbildung 3.4: Fertig!!! 15 5 Quellenverzeichnis Lars Eilebrecht, Nikolaus Rath, Thomas Rohde (2003): Apache Webserver Installation, Konfiguration, Administration, 5. Auflage, Bonn: mitp-verlag Sebastian Wolfgarten (2004): Apache Webserver 2 Installation, Konfiguration, Programmierung, 2. Auflage, München: Addison-Wesley Verlag Alex Ferrara, Matthew MacDonald (2003): Programmierung von.net Web Services, 1. Auflage, Köln: O Reilly Verlag und Co. KG URL: Apachemodul für.net Web Services, Zugriff

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