VERTEILTE SYSTEME UND SERVICES MIT.NET 4.5

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1 .NET BIBLIOTHEK hrsg. von dr. holger SCHWICHTENBERG manfred STEYER holger SCHWICHTENBERG matthias FISCHER jörg KRAUSE VERTEILTE SYSTEME UND SERVICES MIT.NET 4.5 KONZEPTE UND LÖSUNGEN MIT WCF 4.5 UND ASP.NET WEB-API 2. Auflage Zusammenspiel von WCF, ASP.NET Web API, SignalR, Workflow Foundation, Identity Foundation, Entity Framework und Azure Service Bus EXTRA: Mit kostenlosem E-Book

2 Steyer/Schwichtenberg/Fischer/Krause Verteilte Systeme und Services mit.net 4.5 Bleiben Sie auf dem Laufenden! Der Hanser Computerbuch-Newsletter informiert Sie regelmäßig über neue Bücher und Termine aus den verschiedenen Bereichen der IT. Profitieren Sie auch von Gewinnspielen und exklusiven Leseproben. Gleich anmelden unter

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4 II Manfred Steyer Holger Schwichtenberg Matthias Fischer Jörg Krause Verteilte Systeme und Services mit.net 4.5 Konzepte und Lösungen für WCF 4.5 und ASP.NET Web-API 2., überarbeitete und erweiterte Auflage

5 Die Autoren: Manfred Steyer, IT-Visions.de, FH CAMPUS 02, Graz Holger Schwichtenberg (Herausgeber und Autor), IT-Visions.de, Essen Matthias Fischer, Rathenow bei Berlin Jörg Krause, Berlin Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen oder Teilen davon entsteht. Ebenso übernehmen Autoren und Verlag keine Gewähr dafür, dass beschriebene Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Waren be zeich nungen usw. in diesem Buch berechtigt deshalb auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz- Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden Carl Hanser Verlag München, Lektorat: Sieglinde Schärl Copy editing: Sandra Gottmann, Münster-Nienberge Herstellung: Irene Weilhart Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, München Umschlagrealisation: Stephan Rönigk Gesamtherstellung: Kösel, Krugzell Ausstattung patentrechtlich geschützt. Kösel FD 351, Patent-Nr Printed in Germany print-isbn: e-book-isbn:

6 Inhalt Geleitwort des Herausgebers... XVII Vorwort.... XIX 1 Serviceorientierung Konzeptionelle Ebene Betriebswirtschaftliche Sicht Technische Sicht Was ist ein Service? Technische Realisierung SOAP Web Service Description Language (WSDL) Universal Description, Discovery and Integration WS-I WS-* RESTful Web Services als Gegenbewegung zu SOAP POX-Services und Web APIs SOAP und REST im Vergleich WCF vs. ASP.NET Web API WCF im Überblick Architektur Standard-Bindings Hosting von Services Erste Schritte mit WCF Erstellen eines Web-Service-Projektes Web-Service mit Client konsumieren Mit Laufzeit-Proxy auf Service zugreifen Service zur Verwendung von ws2007httpbinding konfigurieren NetTcpBinding und Self-Hosting... 33

7 VI Inhalt 3 Services mit WCF erstellen Verträge Serviceverträge Datenverträge Nachrichtenverträge SOAP-Binding festlegen Instanziierung von Services PerCall Single PerSession Nebenläufigkeit Asynchrone Service-Operationen WCF konfigurieren WCF deklarativ konfigurieren WCF programmatisch konfigurieren In IIS gehostete Services programmatisch konfigurieren (ab.net 4.5) Benutzerdefinierte Bindings Einschränkungen für Bindings festlegen Drosselung Port-Sharing bei TCP-basierten Services Konfiguration des Proxy-Servers Metadaten Services diagnostizieren Protokollierung konfigurieren Leistungsindikatoren One-Way-Operationen Duplex-Operationen Unterstützte Bindings Implementierung von Duplex-Szenarien Konfigurieren von Duplex-Szenarien Callbacks mit WebSockets (ab.net 4.5) Grenzen von Callbacks UDP und Multicasts (ab.net 4.5) Umgang mit binären Daten MTOM Streaming Fehlerbehandlung und FaultContracts ASP.NET-Kompatibilität Zuverlässige Sitzungen Verlässliche Sitzungen konfigurieren Verlässliche Sitzungen erzwingen Idempotente Services als Alternative zu WS-ReliableMessaging Transaktionale Services Zwei-Phasen-Commit Plug-in für WS-AtomicTransactions einrichten... 90

8 Inhalt VII Distributed Transaction Coordinator (DTC) einrichten Transaktionen konfigurieren und nutzen Transaktionsisolationslevel Transaktion am Client starten Transaktionen und Sessions Queued Services Microsoft Message Queuing Services (MSMQ) Implementierung von Queued Services Queued Services konfigurieren REST-basierte Services mit WCF REST-Services mit WCF implementieren und konsumieren Antwortformat dynamisch festlegen Hilfe-Seiten (Help Pages) ASP.NET Cache Profiles REST-Services über ASP.NET-Routen Ausnahmen auf HTTP-Statuscodes abbilden Conditional GET und ETag-Unterstützung WCF und Windows Sicherheit von WCF-Diensten Überblick über WCF-Security Transport- und Nachrichtensicherheit Festlegen der zu verwendenden Credentials Authentifizierung und Autorisierung Service-Identitäten Verschlüsseln und Signieren Windows-Security Impersonation Kerberos vs. NTLM Web-Security mit SSL und IIS IIS für die Verwendung von SSL konfigurieren Konfiguration des Service Aufruf der Service-Operation Benutzerdefinierte Authentifizierung und Autorisierung Web-Security mit SSL ohne IIS Nachrichtenbasierte Sicherheit Zertifikate einrichten Konfiguration Aufruf der Service-Operation Client-Zertifikate Federated und Claims-based Security mit Windows Identity Foundation (WIF) Architektur Web-Service-Standards Implementierung in.net Implementierung für Versionen vor

9 VIII Inhalt 5 Lose Kopplung mit WCF Routing (System.ServiceModel.Routing) Architektur Routerarten Beispielanwendung (Routing Testclient) Filter Erstellen des Routers mit WCF 4.x Konfiguration eines Routers Router für das Routing-Testszenario Entwicklung des Clients Dynamische Filter entwickeln Dynamische Filter mit eigener Filtertabelle Leistungsverlust durch Routing Discovery Dienst mit Discovery Client mit Discovery Mögliche Services mittels Scopes einschränken Clients für die Verwendung mit Discovery deklarativ konfigurieren Ankündigungen (Announcements) Ereignisse und Publish-/Subscribe-Szenarien Service-Verträge Implementierung eines Publish-/Subscribe-Service Konfiguration Implementierung des zu benachrichtigenden Clients Weiterführende Überlegungen ESB-Lösungen mit WCF entwickeln Catch-All-Verträge Nachrichtentransformation Freie ESB-Implementierung ASP.NET Web API REST-Services mit ASP.NET Web API erstellen Parameter und Rückgabewerte Dynamische Parameter REST-Services konfigurieren REST-Services mit Fiddler testen Mehr Kontrolle über HTTP REST-Services über HttpClient konsumieren Hilfe-Seiten Tracing Standard-Implementierung von ITraceWriter Eigenen TraceWriter implementieren OData-Unterstützung Self-Hosting mit Web APIs Querschnittsfunktionen an globalen Stellen platzieren

10 Inhalt IX Querschnittsfunktionen mit Message-Handler implementieren Handler mit HttpClient verwenden Querschnittsfunktionen mit Filter realisieren Erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten Benutzerdefinierte Routen Controller-basierte Konfiguration Routen-basierte Konfiguration Deklaratives Validieren von Parametern Verwenden von Data-Attributen Auswerten von Validierungsattributen Benutzerdefinierte Validierungsattribute Benutzerdefinierte Formate unterstützen Formatter implementieren Formatter serverseitig registrieren und testen Formatter mit HttpClient verwenden Binäre Serialisierung mit BSON Serialisierung beeinflussen JSON-Serializer konfigurieren XML-Serializer konfigurieren Eigenschaften von der Serialisierung ausnehmen Zirkuläre Referenzen serialisieren Streaming Action-Methoden für Streaming vorbereiten Streaming in Self-Hosting-Szenarien konfigurieren Streaming für IIS konfigurieren Streams über HttpClient verwenden Fortschritt ermitteln Web API und HTML-Formulare Einfache Formular-Felder übermitteln Dateiupload via HTML-Formular ASP.NET Web API erweitern Abhängigkeiten auflösen mit benutzerdefiniertem DependencyResolver Zusätzliche Assemblies mit AssemblyResolver laden Service-Operationen über HttpActionSelector auswählen Controller über HttpControllerSelector auswählen Methodenparameter auf benutzerdefinierte Weise mit HttpParameterBinding ASP.NET Web API Security Verschlüsselte Übertragung SSL mit IIS SSL in Self-Hosting-Szenarien Diskussion über Nachrichtensicherheit Authentifizierung und Autorisierung

11 X Inhalt Operationen absichern HTTP-Authentifizierung mit IIS HTTP-Authentifizierung in Self-Hosting-Szenarien Benutzer mit HttpClient authentifizieren Benutzerdefinierte Security mit Handler Benutzerdefinierte Security mit HTTP-Module Mit Client-Zertifikaten arbeiten Single Sign-On mit OAuth2 und DotNetOpenAuth OAuth OAuth2 und REST-Services Implementieren eines Authorization Servers mit DotNetOpenAuth Client für OAuth2-Szenario Service mittels OAuth2 absichern ASP.NET SignalR Long-Polling Web Sockets ASP.NET SignalR PersistentConnection Erste Schritte mit SignalR und PersistentConnection Lifecycle-Methoden URL-Mapping für PersistentConnection Einfacher Client für eine PersistentConnection Einfacher JavaScript-Client für eine PersistentConnection Daten über serverseitige Prozesse an Connection senden Hubs Methoden und Callbacks mit SignalR und Hubs URL-Mapping für Hubs Lifecycle-Methoden Hubs konsumieren Hubs über JavaScript konsumieren Gruppen Hubs über serverseitige Prozesse benachrichtigen Pipeline-Modules für Querschnitts funktionen SignalR konfigurieren SignalR skalieren Hosting von WCF- und Web API-Diensten Hosting in Windows-Systemdiensten Erstellen eines Windows-Systemdienstes Ergänzen eines WCF-Dienstes in einem Systemdienst Ergänzen eines Web API-Dienstes in einem Systemdienst Trick für das Debugging eines Systemdienstes Vorbereiten der Installation eines Systemdienstes Installation eines Systemdienstes

12 Inhalt XI 9.2 Hosting im Internet Information Server (IIS)/Windows Server AppFabric Von IIS über WAS zu AppFabric IIS-Websites IIS-Anwendungen IIS-Anwendungspools Autostart WCF-Projekte für den IIS svc-Dateien Test des Dienstes Abruf der Metadaten Konfigurationsdatei WCF ohne SVC-Datei Eigene ServiceHostFactory ASP.NET Web API-Projekte für den IIS Installieren von WCF- und Web API-Diensten im IIS Manuelles Verbreiten von Diensten (XCopy-Deployment) Verbreiten mit der Funktion Build/Publish in Visual Studio direkt auf einen IIS Verbreiten von Diensten mit dem IIS Web Deployment Tool (MSDeploy) Konfiguration und Monitoring mit den AppFabric -Erweiterungen Installation AppFabric-Ansichten Überwachungsfunktionen Weitere Konfigurationsmöglichkeiten Service Bus und Access Control für Windows Azure und Windows Server Überblick Namespace einrichten Relaying Relay-Bindings Service über Relaying bereitstellen Service über Relaying konsumieren Lose Kopplung mit Queues und Topics Zugriff auf Queues und Topics Transaktionen Sitzungen Metadaten, Filtern und Stamping Queues über die.net-api ansprechen Queues programmatisch erzeugen Nachrichten an Queues senden Nachrichten aus Queues abrufen Mit Sitzungen arbeiten Aus Dead Letter Queue lesen

13 XII Inhalt Topics und Abonnenten einrichten Nachrichten unter Verwendung von Topics senden und abrufen Queues über WCF ansprechen WCF-Sitzungen realisieren Topics via WCF abonnieren Windows Azure Access Control AC konfigurieren Service mit AC absichern Azure Service Bus mit AC absichern Windows Server Service Bus Namespaces administrieren Auf Queues und Topics zugreifen Zugriff auf Queues und Topics einschränken Datenbasierte Services Was sind datenbasierte Services? Services und ADO.NET Entity Framework Vom DataSet zum Entity Framework Grundlagen der Self-Tracking Entities Beispielanwendung ADO.NET Entity Framework Code First (Code Only) Die drei Ebenen des ADO.NET Entity Framework Vorbereitungen Entitätsklassen Kontextklasse Nutzen der Kontextklasse Einsatzbeispiel Konvention vor Konfiguration Codebasierte Konfiguration Schemamigrationen Entity Framework Power Tools Code Only und Webservices Kritik an der Implementierung eines datenbasierten Service mit WCF WCF Data Services (Open Data Protocol) Lizenz und Standardisierung Bezug der WCF Data Services Andere Bibliotheken Rahmenbedingungen OData-Beispiel Architektur Abfragesyntax Einen WCF Data Service erstellen Zugriffsrechte Fehlermeldungen aktivieren Einen WCF Data Service im Webbrowser testen Abruf der Metadaten

14 Inhalt XIII Einen WCF Data Service mit Fiddler testen Einen.NET-basierten Client erstellen Tipps und Tricks WCF RIA Services Architektur der RIA Services Einen RIA Service erstellen Einen RIA Service nutzen Datenbasierte REST-Services mit ASP.NET Web API und dem Open Data Protocol (OData) Daten mit OData flexibel abfragen Mögliche OData-Abfragen einschränken OData-Abfragen global aktivieren OData-Abfragen manuell auswerten Daten mit OData verwalten Vergleich und Fazit Workflows und Workflow Services Überblick Visual Studio-Projektvorlagen Sequenzielle Workflows Sequenzielle Workflows erstellen Sequenzielle Workflows ausführen Kontrollfluss Flussdiagramme Zustandsautomaten (State Machines) Transaktionen und Kompensation Transaktionen Kompensation WCF Workflow Services Workflow Services erstellen Workflow Services testen Workflow Services konfigurieren Korrelation Contract-First (ab.net 4.5) Benutzerdefinierte Aktivitäten CodeActivity AsyncCodeActivity NativeActivity Anpassen der Darstellung benutzerdefinierter Aktivitäten Bookmarks Persistenz SQLWorkflowInstanceStore Eigenschaften höherstufen Höherstufen von Eigenschaften bei Verwendung von WCF Workflow Services

15 XIV Inhalt Versionisierung und Aktualisierung von Workflows (ab.net 4.5) Side-by-Side-Versionisierung Dynamic Update Dynamic Update mit WorkflowControlEndpoint Ablaufverfolgung (Tracking) Benutzerdefinierte Tracking Records erzeugen Tracking Records abonnieren Tracking Records einsehen Workflow-Designer in eigenen Anwendungen hosten WCF-Dienste und -Services in AppFabric hosten Monitoring Persistenz Weitere Möglichkeiten Das WCF-Erweiterungsmodell Übersicht Was sich erweitern lässt Die Laufzeitumgebung der Applikation erweitern Erweiterung des Sicherheitsmodells Verantwortungsbereich der WCF Security Component Das WebService-(WS-)Sicherheitsmodell Implementierung der WebService-(WS-)Sicherheit Erweiterung des Bindungssystems Bindungen und Bindungselemente Nachrichtenkanäle Benutzerdefinierte Bindungen Weitere Erweiterungsfunktionen Erweiterung des Metadatenmodells Erweiterungen der Serialisierung WCF erweitern ServiceHost und Dienstmodellebene Aufbau der Dienstmodellebene Erweiterung mittels Verhalten Erweiterung von Clients Erweiterung des Dispatchers Erweiterbare Objekte Erweitertes Hosting die Klasse ServiceHostFactory Erweiterung des Bindungsmodells Konfigurieren mittels Bindungselementen Bindungen selbst erstellen Erstellen eines eigenen Bindungselements Channel Layer- und Peer Channel-Erweiterungen Funktionsweise Benutzerdefinierte Übertragungskanäle Benutzerdefinierte Nachrichtenencoder