Client/Server Systeme. Prof. Dr.-Ing. Wilhelm G. Spruth

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1 Client/Server Systeme Prof. Dr.-Ing. Wilhelm G. Spruth css0001 doc wgs 07-97

2 Client/Server-Systeme Prof. Dr.-Ing. Wilhelm G. Spruth WS 2003/2004 Teil 1 Einführung, OSI Schichtenmodell cs 0003 ww6 wgs 09-96

3 Client/Server-Systeme Vorlesungsübersicht Vorlesungsübersicht 1. Einordnung von C/S Systemen in das OSI Schichtenmodell 2. Schnittstellen zum Transportnetz:, Ports und Sockets 3. Remote Procedure Calls 4. Datensyntaxdienste: XDR und ASN.1 5. Sicherheit und Authentifizierung, DES und RSA, öffentliche Schlüssel, Authentifizierung, Kerberos, elektronische Unterschriften, Access Control Lists, Firewall 6. Directorydienste, Zeitdienste, Distributed Computing Environment (DCE) 7. Stored Procedures, Transaction Processing Monitor 8. Implementierungsbeispiele: CICS, SAP System R/3 9. Java Implementierungsbeispele: Enterprise Java Beans, WebSphere Web Anwendungsserver 10. Objektorientierte Client Server Systeme : CORBA, RMI und DCOM/DotNet, Web Services 11. OS/390 Überblick, virtuelle Maschinen 12. Schnittstellen zum Internet, OS/390 Anbindung 13. e-business und e-commerce Systeme Zeit: 14 Tägig, Montag von 11:15-12:45, Fortsetzung im SS Praktikum im WS 04/05 Vorlesungsfolien unter cs 0004 ww6 wgs 08-02

4 Client/Server-Systeme Die Vorlesung findet vierzehntägig über 2 Semester statt. Sie ist als Wahlfach innerhalb der Technischen Informatik zugelassen, und kann mit 2 Stunden in den Prüfungsplan Technische Informatik aufgenommen werden. Für das Wintersemester 2004/05 ist ein Praktikum Client/Server Systeme vorgesehen. Das Praktikum kann ebenfalls im Rahmen der Fachprüfung Technische Informatik in den Prüfungsplan mit 4 SWS aufgenommen werden. Im WS 2003/2004 Betreuung durch Frau Denkinger und Herr Petranek. Rückfragen bei Frau Reimold, Lehrstuhl Prof. Rosenstiel, oder: spruth@informatik.uni-tuebingen.de Tel.: oder Vorlesungsfolien unter oder über Pointer von der Home Page Prof. spruth cs 0002 ww6 sch 03-98

5 Praktikum Client/Server Systeme WS 2002/2003 Die Übungen zur Vorlesung Client/Server Systeme bestehen aus 7 Aufgaben: 1. LDAP Verzeichnisdienst 2. CORBA Anwendungsbeispiel 3. CORBA/Naming Service 4. Java Servlets und Java Server Pages 5. OS/390 - TSO 6. OS/390 - CICS/DB2 7. Java Servlet JDBC und DB2 Connect Eine detaillierte Beschreibung der Übungen und der Aufgabenstellungen ist zu finden unter: oder Link von der Home Page Prof. Spruth Für die drei letzten Aufgaben sind außerdem detaillierte Anweisungen unter verfügbar. Die ersten 4 Aufgaben werden auf den Solaris Servern des Lehrstuhls in Raum 128 ausgeführt. Für die drei letzten Aufgaben wird der etwas größere OS/390 Server an der Uni Leipzig benutzt (jedi.informatik.uni-leipzig.de oder ). Teilnehmer loggen sich über einen beliebigen Klienten in einen Server ein. Hierfür stehen die Rechner im Raum 023 zur Verfügung. Alternativ besteht die Möglichkeit, sich über das Internet con zu Hause aus einzuloggen. cs 0007 ww6 wgs 10-01

6 Literatur J. Bloomer: Power Programming with RPC. O`Reilly, R. Orfali, D. Harkey: Client/Server Programming with OS/2, Van Nostrand Reinhold, J. Gray, A. Reuter: Transaction Processing. Morgan Kaufmann, P. Bernstein: Transaction Processing. Morgan Kaufmann, 1997, ISBN R. K. Lamb: Cooperative Processing using CICS. McGrawHill J. Horswill: Designing & Programming CICS Applications. O Reilly, 2000, ISBN R. Buck-Emden, J. Galimow: Die Client/Server Technologie des SAP-Systems R/3. Addison-Wesley, R. Orfali, D. Harkey: Client/Server Programming with Java and Corba. 2nd ed., Wiley 1998 R. Ben-Natan: IBM WebSphere Starter Kit.McGrawHill, 2000, ISBN P. Herrmann, U. Kebschull, W.G. Spruth: Einführung in z/os und OS/390. Oldenbourgh 2002, ISBN cs 0140x ww6 wgs 08-99

7 Client/Server-Modell [Svobodova 1984] Client Prozess Anfrage Reaktion Anfrage Server Prozess Client Prozess Reaktion Server bietet seine Dienste (Service) einer Menge a priori unbekannter Klienten (Clients) an. Dienst: Server: Klient: Software-Instanz, die auf einem oder mehreren Rechnern ausgeführt wird. Rechner, der Dienst-Software ausführt Nutzer eines Serverdienstes Interaktionsform: Anfrage/Reaktion (Request/Reply) Ein Rechner kann gleichzeitig mehrere Serverdienste anbieten. css0105 ww6 sch 09-96

8 cs 0151 ww6 wgs 09-00

9 cs 0152 ww6 wgs 09-00

10 cs 0154 ww6 wgs 09-00

11 cs 0153 ww6 wgs 09-00

12 Workstation Druck Datei Server System Server System Druck Druck Datei Datei Klient Server Klient Server Druck Service Request Druck Service Response Datei Service Request Datei Service Response Client/Server Betriebsmodell Ein System kann gleichzeitig Klient und Server sein. Häufigste Ausprägung als 3-Tier Anwendungsserver (z.b. SAP R/3). CS 0130 wgs 09-98

13 Die großen C/S Probleme Zuverlässigkeit Integrität Sicherheit Skalierbarkeit steigen mit der Größe des Systems. Das Internet ist ein (teilweiser) Lösungsansatz. cs 0137 ww6 wgs 08-99

14 32 Systeme, 16 CPUs / System 16 CPUs SMP CPU Hauptspeicher Comm. Channel Subsystem Subsystem 64 Gbyte < 256 Kanäle (Channel Path) / System FICON Bänder, Switch Drucker < Plattenspeicher (Devices) TeraByte Plattenspeicherplatz S/390 (z Series) Großsystemkonfiguration cs 0129 wgs 08 99

15 zentrale OS/390 Daten DB2 or IMS middle tier Server Unix oder NT Workstatioms meistens Windows Typische Client/Server Großinstallation Beispiel: R+V Versicherung, Wiesbaden 2 getrennte Rechenzentren mit OS/390 Servern 120 middle tier Server (100 AIX, 20 NT, andere Unix) 6000 NT Workstations im Stadtgebiet Wiesbaden cs 0145u ww6 wgs 10-99

16 Deutsche Bank Beispiel für eine Großinstallation, 3Q99 Zentrale IT Installation 25 OS/390 Installationen 140 DB2 Datenbanksysteme 572 CICS Transaktionsmonitore 200 AIX Server 400 OS/2 oder NT Server 1700 Router auf den Filialen 300 AIX Server 4800 OS/2 Server > OS/2 Klienten Es ist beabsichtigt, die Klienten nicht mehr auf NT oder Linux umzustellen, sondern auf Emd-User Maschinen mit limitierter Software Ausstattung. Ein Teil der auf die Klienten Seite ausgelagerten Funktionen sollen in die Datenzentren zurückkehren. Tivoli System Management cs 0146 ww6 wgs 10-99

17 Typische Großfirmen-DV-Ausstattung im kommerziellen Bereich Rechenzentrum - Hardware: IBM S/390 (Amdahl, Comparex, Fujitsu, Hitachi) Rechenzentrum - Betriebssystem: OS/390 (MVS) Alternativen (selten) BS/2000, AS/400, Tandem, DEC, AIX, HP-UX, Solaris Datenbanken: IMS, DB/2, VSAM, ADABAS, Oracle LAN-Protokolle: Ethernet (100 Mbit, Gigabit), Token Ring Netzprotokolle: TCP/IP, SNA, Novell IPX, NetBIOS Abteilungsserver: AIX, HP-UX, Solaris, Linux, Novell NetWare, Windows NT/2000 Arbeitsplatzrechner - Hardware: Intel, unintelligente 3270, Interesse für Netzrechner Arbeitsplatzrechner - Betriebssystem: Windows, OS/2, 3270 Emulation, Linux (selten) Sprachen: Cobol, RPG, PL/1, C/C++, Java REXX als Kommandosprache Middleware: DCE, CORBA, Enterprise Java Beans, RMI, DCOM cs 0131x ww6 wgs 08-99

18 Entwicklung des Stundensatzes für einen IT-Freiberufler mit dem fachlichen Schwerpunkt auf OS/390 (alle Stundensätze ) Entwicklung des Stundensatzes für einen IT-Freiberufler mit dem fachlichen Schwerpunkt Unix OS (alle Stundensätze ) Entwicklung des Stundensatzes für einen IT-Freiberufler mit dem fachlichen Schwerpunkt Windows NT (alle Stundensätze ) Juli 2001 es 0163 ww6 wgs 07-01

19 NT Unix OS/390 (MVS) Die monatliche Entwicklung der Projektanfragen in Prozent für OS/390 (MVS), Unix und Windows NT Juli 2001 es 0164 ww6 wgs 07-01

20 OS/390 WebSphere Web Application Server Es 2009 ww6 wgd 06-01

21 e-business Was ist es? 1. Transformation wichtiger Geschäftsprozesse mit Hilfe des Einsatzes von Internet WWW Technologien. 2. Elektronische Abwicklung von Geschäftsbeziehungen zwischen unterschiedlichen Unternehmnen, z.b. Lieferanten, Kunden und Banken, zur Abwickelung von Angeboten, Aufträgen, Bestellungen, Auslieferungen, Zahlungen und Reklamationen. 3. Vertrieb von Produkten und Erbringen von Kundendienstleistungen mit Hilfe des WWW. Beispiel: Warenvertrieb über das Internet Kunde Internet Shop Lieferant Bank UPS 1. Kunde bestellt Artikel im Internet, einschl. Einzugsermächtigung 2. Internet Shop gibt Auftrag an Lieferanten weiter (ggf. mehrere) 3. Zusammenstellung und Auslieferung der Lieferung durch UPS 4. Bank zieht Geld von Kunden ein 5. Internet Shop sendet Überweisungsauftrag an Bank 6. Bank überweist Geldbetrag an Lieferanten und UPS es 0127x ww6 wgs 06-99

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23 Virtueller (scheinbarer) 5 5 Nachrichten- Austausch wirklicher Nachrichten- Austausch Arbeitsweise des Schichtenmodells Protokolle definieren die Art des Nachrichtenaustausches cs 0158 ww6 wgs 05-03

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25 Netzwerkarchitektur Satz von Schichten und Protokollen Instanzen (Entities) Protokolle Aktive Elemente einer jeden Schicht (In der Regel Software Routinen, evtl. auch Hardware) Satz an Regeln und Bestimmungen, mit denen zwei Instanzen der gleichen Schicht miteinander kommunizieren. Spezifisch identische Nachrichtenformate und Sequenzen. Beispiel: TCP ist ein Datenübertragungsprotokoll, nicht ein Software Paket Analog zum Unterschied Sprache und Compiler Für eine gegebene Sprache ( z.b. C++ ) kann es viele Compiler Implementierungen geben. Für das TCP Protokoll gibt es zahlreiche Implementierungen auf unterschiedlichen Hardware- und Betriebssystem Platformen. CS 0133x wgs 09-98

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27 Netzwerkarchitekturen Decken alle 7 Schichten ab Es dominieren (weltweite Netze) TCP/IP (Internet) IBM SNA OSI liefert das konzeptuelle Gerüst Akzeptanz für Teilkomponenten (X.25, X.400, X.500, ASN.1) Nur im lokalen Bereich geeignet NetBIOS (Microsoft/IBM LAN Manager) Novell IPX Nur die oberen Schichten decken ab SUN NOS OSF DCE CORBA Java RMI, EJB DCOM 3270 Protokoll CS 0132x wgs 09-98

28 00 cs 0149 ww6 wgs 09-00

29 Schicht 5 Schicht 4 Schicht 3 Schicht 2 Schicht 1 Zusammenfassung der Datenübertragung bei Verwendung der TCP und Ethernet Protokolle cs 0157 ww6 wgs 03-03

30 Schicht 5-4 TCP/ TCP/ SNA NET NCP UDP UDP BIOS - IP IPX 3 IP SNA - 2 SDLC LAN SDLC LAN LAN - 1 Zuordnung der Schichten cs 0143x ww6 wgs 08-99

31 CPU Haupt- Schicht speicher 3-7 E/A Bus, z.b. PCI µ Platten Netz Schicht Adapter Adapter 1-3 Speicher Netzverbindung Aufteilung der Schichten vs1033 ww6 wgs 04-97

32 Hauptspeicher Anwendungsschicht Darstellungsschicht Sitzungsschicht SVC Mikroprogramm Speicher des E/A Controllers Überwacher Netzwerkschicht Transportschicht Sicherungsschicht Netzwerkschicht Bitübertragungsschicht CPU E/A Controller E/A Bus, z.b. PCI Plazierung der Schichten cs 0134x ww6 wgs 08-99

33 Außerhalb des Schicht 5-7 Überwachers, SVC Problemstatus TCP IP Schicht 1, 2 Teil des Überwachers, Überwacherstatus Logische Adressen Physikalische Adressen Zuordnung der Schichten zum Betriebssystem kein SVC Aufwand zwischen TCP und IP cs 0141x ww6 wgs 08-99

34 IDU ICI SDU Schicht n+1 SAP Schnittstelle ICI SDU Schicht n SDU Nachrichtenkopf N-PDU Beziehungen der Schichten an einer OSI Schnittstelle IDU ICI SDU SAP PDU Interface Data Unit Interface Control Information Service Data Unit Service Access Point Protocol Data Unit cs 0135x ww6 sch 10-96

35 Schicht Multiplexing zwischen den Schichten CS 0125 wgs 09-98

36 IP IPX NetBios SNA Schicht 3 Ethernet Driver Schicht 2 Ethernet Rahmen trifft ein Demultiplexing auf der Sicherungsschicht CS 0126 wgs 09-98

37 ICMP UDP TCP EGP Schicht 4 IP Module Datagramm Schicht 3 trifft ein Demultiplexing auf der Netzwerkschicht CS 0127 wgs 09-98

38 DNS FTP SMTP Telnet Schicht 5-7 ICMP UDP TCP EGP Schicht 4 IP Module Datagramm Schicht 3 trifft ein Ursprüngliche Internet Protokolle CS 0138u ww6 wgs 09-98

39 Port 1 Port 2 Port 3 Port 4 Schicht 5 UDP Module UDP Datagramm Schicht 4 trifft ein Demultiplexing auf der Transportschicht CS 0128 wgs 09-98

40 Ports Ein Port definiert den Zugang zwischen TCP oder UDP und der nächst höheren Sicht. Jeder Anwendung ist eindeutig ein Port (oder mehr) zugeordnet. Ein Port identifiziert eindeutig die gewünschte Anwendung. Nachrichten beliebiger Länge werden zu Ports gesendet und von Ports empfangen. Ports werden dynamisch eingerichtet und zerstört. Portzugriff über Capabilities gesteuert: Sende-, Empfangs-, Besitz-Capabilities. Anwendung generiert Port, besitzt alle 3 Capabilities. Capabilities können in Nachrichten an andere Prozesse weitergereicht werden. Sender von Empfangs- und Besitz-Capabilities verliert Empfangsund Besitzrecht. s0202 ww6 sch 10-96

41 Port 6 Port6 Port 5 Port 5 Port 4 Port 4 Port 3 Port 3 Port 2 Port 2 Rechner A Rechner B Verbindung mehrer Ports über eine TCP/IP Verbindung cs 0136x ww6 wgs 08-99

42 Auswahl von Portnummern reserviert für Internet Dienste ursprünglich reserviert für privilegierte Benutzer, z.b. Superuser in UNIX, heute ebenfalls generell reserviert transienter Bereich. Portnummern werden dynamisch generiert Portnummern frei für Anwendungen Well known Ports sind reservierte Ports für offizielle Dienste, z.b.: ftp 21 telnet 23 smtp 25 http 80 pop3 110 RPC Port Mapper 111 snmp 161 zu finden z.b. in der Datei etc/services Unsere S/390 Rechner in Tübingen und Leipzig werden über Port 23 angesprochen Ein Web Browser fordert alle HTTP Verbindungen von Port 80 des über die URL adressierten Web Servers an; es ist möglich einen anderen Port explizit zu spezifizieren, z.b. Port 81 mit : http//: cs 0142x ww6 wgs 08-99

43 HTTP Das WWW verwendet HTTP als Schicht 5 Protokoll. HTTP stellt eine Verbindung über Port 80 her und verwendet TCP als Schicht 4 Protokoll Die URL adressiert über Port 80 den Web Server, der auf dem OS/390 Rechner am Institut für Informatik der Uni Leipzig installiert ist. Das gleiche Ergebnis wird mit der URL erreicht. In beiden Fällen erstellt der Browser eine TCP Nachricht (Schicht 4), welche die Port Nummer 80 im TCP Protokollkopf enthält. Schicht 5 HTTP Schicht 4 TCP Schicht 3 IP cs 0322 ww6 wgs 08-00