Gliederung. .NET Ziele. Einheitliches Programmiermodell. .NET Ziele. .NET Framework und Tools. Microsoft.NET Architektur. .NET Framework.

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1 Gliederung Microsoft.NET Architektur Matthias Nübling Common Language Runtime Assemblies Ausführungsmodell Interoperabilität Sicherheit.NET Ziele Einheitliches Programmiermodell für unterschiedliche Programmiersprachen C#, VB.NET, C++, J#,... für unterschiedliche Anwendungstypen Desktop Anwendungen Web Applikationen Web Services Anwendungen für mobile Endgeräte Einheitliches Programmiermodell Konsistentes sprachunabhängiges API.NET Framework VB Forms MFC/ATL ASP Windows API.NET Ziele Robuste und sichere Laufzeitumgebung Vereinfachung der Installation Interoperabilität Plattformunabhängigkeit Komponentenkonzept.NET Framework und Tools!! # ASP.NET und XML Web Services ADO.NET: Data und XML Windows User Interface.NET Framework Base Class Library $ %& ' Common Language Runtime 1

2 Common Language Runtime (CLR) Einheitliche Laufzeitumgebung Stellt Dienste zur Verfügung für Entwicklung Interoperabilität von Programmiersprachen Erhöhte Produktivität Auslieferung Einfaches, zuverlässiges Deployment Weniger Versionierungsprobleme Betrieb Performance Zuverlässigkeit Skalierbarkeit Sicherheit DLL Hell CLR: Einheitliches Integrationsmodell Sprachintegration Kontext Concurrency Transaktionen Class-Loader Remoting Layer (VBRUNxx.DLL) (MSVCRT.DLL) Microsoft Transaction Server (MTXEX.DLL) COM Runtime (OLE32.DLL) Layer (VBRUNxx.DLL) (MSVCRT.DLL) COM+ Runtime (OLE32.DLL) Common Language Runtime (MSCOREE.DLL) (MSCORLIB.DLL) CLR: Aufgaben CLR: Architektur management Generierung von nativen aus MSIL Laden und Ausführen von Managed Erzeugung und Verwaltung von Verifikation der Typsicherheit Versionsprüfungen Sicherheitsprüfungen Speicherverwaltung Garbage Collection Fehlerbehandlung (Exception Handling) Interoperation von.net Framework Objekten und COM Objekten sowie Win32 DLLs Unterstützung von Entwicklerservices (Profiling, Debugging, etc.) IL to Native s Base Class Library Support Thread Support Type Checker Security Engine Manager Class Loader COM Marshaler Exception Manager Debug Engine Garbage Collector! Module und Assemblies Module Typen werden in Dateien definiert Ein Typ muß immer vollständig in einer Datei definiert werden Keine Header- und Source- Dateien Eine Datei kann aber mehrere Typen umfassen Dateien werden zu Module übersetzt Module werden zu Assemblies zusammengefaßt Modul Datei Typ Source (mod1.cs) Typ A { } Typ B { } Typ C { } csc csc /target:module /out:mymod.mod mod1.cs Modul MyMod.mod für Typ A (C#, VB.NET, etc.) für Typ B für Typ C für die Typen A, B und C 2

3 und Reflection Ein Modul dient als Container für Typen Ein Modul enthält den IL- der Typen Beschreibung der Typen Die Beschreibung der Typen wird mit bezeichnet Jedes Modul enthält erstellt on the fly und Reflection sind für alle Module auf die gleiche Art und Weise aufgebaut Einheitliches Format Über Programmiersprachen hinweg verwendbar eines Moduls können zur Laufzeit ausgelesen und geändert werden Diesen Vorgang nennt man Reflection.NET Framework stellt entsprechende Klassen über den Namespace System.Reflection bereit Assemblies.NET Anwendungen bestehen aus Assemblies = Komponente Ein ist ein Container für Module Assemblies sind logische Einheiten für Auslieferung Kapselung von Typen Sicherheit Referenzierung Versionierung Side-by-side Ausführung Aufbau eines Beschreibung der Bestandteile eines Assemblies (Version, exportierte Typen, Abhängigkeiten etc.) Beschreibung aller Typen des Assemblies Microsoft Intermediate Language (MSIL, IL) Alle.NET Sprachen werden in IL übersetzt (Managed ) IL wird vor der Ausführung immer in Maschinencode übersetzt Resourcen Weitere Dateien, z.b..bmp,.jpg XYZ.DLL MSIL Resourcen Bestandteile eines aus einer Datei File1.dll MSIL aus mehreren Dateien File2.dll MSIL Graphic.jpg Resource File3.dll Logo.gif Resource Jedes enthält genau ein welches das beschreibt Das enthält -Identität Name + Version + Ländercode (Culture) Liste der Dateien, aus denen das besteht Abbildung von Typen auf Module Referenzierte Assemblies Exportierte Typen und Resourcen Attribute, z.b. Sichtbarkeit 3

4 und Verwendung von Name Version Ländercode (Culture) Andere Assemblies Sicherheitsattribute Exportierte Typen Klassen Basisklassen Implementierte Interfaces Datenelemente Methoden Attribute Serialisierung (z.b. SOAP) Andere Typ Browser Schema Generator Source (, und ) XML Format (WSDL) Reflection Designers Debugger Profiler Proxy Generator! Assemblies: Übersetzen von Sourcen Assemblies: Binden von Modulen Source (app1.cs) Typ A { } Typ B { } csc csc /target:library app1.cs (C#, VB.NET, etc.) csc csc /target:module /out:app2.mod app2.cs csc csc /target:module /out:app3.mod app3.cs al al /target:library /out:app1.dll app2.mod app3.mod Typ C { } (app1.dll) (app1.dll) Modul 1 (app2.mod) Modul 2 (app3.mod) Modul für Typ A für Typ B für Typ C für Typ D für Typ E für D und E für Typ F für Typ G für F und G für die Typen A, B und C Kategorien von Assemblies Private Assemblies Private Assemblies: Assemblies können nur von genau einer Anwendung benutzt werden Öffentliche Assemblies: Assemblies können global von allen Anwendungen benutzt werden Identifikation anhand eines einfachen Namens, z.b. Calculator Keine Versionsüberprüfung Installation per Filecopy Standardmäßig befinden sich und Anwendung im gleichen Verzeichnis Verzeichnis kann per.config-datei definiert werden 4

5 Öffentliche Assemblies Identifikation über einen Starken Namen (Strong Name) Versionsüberprüfung durch die Runtime Installation im Global Cache ( SDK-Tool gacutil.exe) systemweiter Speicherbereich normale Dateien keine Registry-Einträge, o. ä. Eindeutigkeit des Namens wird mit Hilfe der Public- Key-Verschlüsselung hergestellt Strong Name = Identität + Public Key Attribut Originator im Wenn möglich sind lokale Assemblies den globalen vorzuziehen Starke Namen (Strong Names) Starke Namen identifizieren ein Ein starker Name setzt sich zusammen aus -Name Version (Major.Minor.Build.Revision) Sprache (Culture) Öffentlicher Schlüssel (Public Key) Vorteile Garantierte Eindeutigkeit von Namen Schutz vor Bildung neuer Versionen durch andere Integritätsprüfungen: Garantie, daß der Inhalt des seit der Erzeugung nicht geändert wurde Global Cache (GAC) Signierung öffentlicher Assemblies Globale Assemblies können von jeder Applikation auf dem Rechner referenziert werden Abgelegt als Dateien in (c:\winnt\assembly) Hinzufügen von Assemblies zum GAC Installationsprogramm Windows Explorer (Shell Erweiterung wird mit dem.net Framework SDK installiert..net Framework Konfigurations-Tool ( ) Embedded in PE File Public Key (Originator) IL Metadata Def Table FileDef Table Public Key (Originator) RSA Digital Signature Hash PE File Hash Value Signed with Private Key Embedded in PE File RSA Digital Signature Signierung öffentlicher Assemblies Keyfile erstellen sn sn k k orgkey.snk Versions- und Keyfile-Information im Sourcecode angeben #if #if STRONG [assembly: System.Reflection.Version( )] [assembly: System.Reflection.KeyFile(orgKey.snk)] #endif Beim Kompilieren des öffentlichen Assemblies wird der Public Key im eingetragen Client, der das referenziert, erhält beim Kompilieren einen Hashwert des Public Key (Public Key Token) Signierung öffentlicher Assemblies Übersetzung csc csc /define:strong /target:library /out:areverser.dll AReverser.cs Installation im Global Cache gacutil /i /i AReverser.dll Löschen aus dem Global Cache gacutil /u /u AReverser! 5

6 Demo: Signierung CLR: Übersetzung und Ausführung Quell- VB.NET C# C++ MSIL Ngen Common Language Runtime JIT Maschinen- Managed CLR Services Managed CLR Managed Unmanaged Operating System Services Übersetzung Managed JIT Erzeugt optimierten Maschinencode -Erzeugung vor dem erstmaligen Aufruf einer Methode Verifiziert den IL -Erzeugung zur Installationszeit Reduziert die Startup-Zeit Versionsprüfungen werden durchgeführt Sämtlicher wird unter Aufsicht der Common Language Runtime ausgeführt Runtime führt Sicherheitsüberprüfungen aus Runtime übernimmt Speicherverwaltung und Fehlerbehandlung ( GC, Exceptions) Runtime führt Versionsprüfungen aus Dieser wird mit managed code (verwalteter ) bezeichnet Laufzeit-Hosts ASP.NET Internet Explorer Ausführbare Shell Weitere in Zukunft z.b. SQL Server (Yukon) Laufzeit-Hosts können auch selbst entwickelt werden Sprach-Interoperabilität Common Type System (CTS) Die Menge aller möglichen Datentypen, die von einer.net-programmiersprache verwendet werden kann Common Language Specification (CLS) Die Untermenge des CTS, die von jeder Sprache unterstützt werden muß. Sie garantiert die Interoperabilität von unterschiedlichen Sprachen.NET-Programmiersprachen Microsoft: VB.NET, C#, C++, J#, JScript Third-Party: Cobol, Eiffel, Smalltalk, Scheme, Oberon, Haskell, Java, Python, Perl, 6

7 Sprach-Interoperabilität CTS VB.NET CLS C# Common Type System Werttypen Klassen Arrays Interfaces Delegates Verschachtelte Typen Enumerationen Pointer verwaltete Pointer, nichtverwaltete Pointer, nichtverwaltete Funktions-Pointer Common Type System Felder Properties Methoden Events Elementeigenschaften Abstract, virtual, final (C#: sealed) Literal, Konstante Statisch, per Instanz Public, private, family (C#: protected), assembly (C#: internal) Override Interoperabilität.NET stellt zwei Interoperabilitätsmechanismen zur Vergügung, mit denen von verwalteten auf unverwalteten zugegriffen werden kann (und umgekehrt) P/Invoke (Platform Invocation) für den Zugriff auf nichtverwaltete Dynamic Link Libraries (DLLs) COM Integration für den Zugriff auf COM- Komponenten. Der umgekehrte Fall wird auch unterstützt.! Security Verteilte Applikationen können dynamisch über das Internet laden und ausführen (mobiler ) Manipulierter kann Systeme und Daten beschädigen Bisherige Security Mechanismen: Security bezieht sich auf User und Ihre Rollen wird mit Rechten des Users ausgeführt Beschränkter Zugriff auf Ressourcen (Verzeichnisse, Files, Konfiguration) CLR Security Rollen-basierte Security Benutzer gehört zu einer Gruppe Benutzer muss sich authentifizieren Prinzipal Konzept (Gruppenrechte) access security Zusätzlich zur Rollen-basierten Security Bietet Schutz vor manipulierten Security Modell basiert auf Permissions benötigt Rechte um Operationen auszuführen 7

8 Permissions (Rechte) Permissions sind Objekte, die den Zugang zu bestimmten Ressource kontrollieren Was wird kontrolliert? Dateisystem, Netzwerk, User Interface, Registry, Datenbank, Environment Variablen, kann Permissions anfordern (request) Die CLR gewährt Permissions auf Anforderung, wenn der Aufrufer vertrauenswürdig ist (grant) Permissions können von der aufrufenden Funktion angefordert werden (demand) Deklarative Permissions Über Attribute Spezielle Permissions für, Klasse oder Methode Lower Lever Security überschreibt Higher Level Security! Zur Ladezeit wird entschieden ob Permission gewährt wird using using System.Security.Permissions; [FileIOPermissionAttribute(SecurityAction.Demand)] public public static static string string ReadData() ReadData() { // // lese lese File File ein ein } Imperative Permissions Über expliziten Erzeuge ein Permission Objekt und rufe seine Methoden auf Schutz bezieht sich auf Methode Zur Laufzeit wird entschieden ob Permission gewährt wird using using System.Security.Permissions; String String fullpath fullpath = Directory.GetFullPathInternal(fileName); FileIOPermission p = new new FileIOPermission( FileIOPermissionAccess.Read, fullpath); fullpath); p.demand(); p.demand(); Security Checks Applikationen umfassen mehrere Assemblies.exe Assemblies aus der Framework Class Library Fremde Library, Mobile, etc. Wenn ein ein anderes aufruft wird Security Grenze überschritten Vor Ausführung einer sensiblen Operation checkt die CLR den Call-Stack Kontrolle ob jedes am Call-Stack die nötigen Permissions hat Dieser Stack-walk heißt Demand Stack Walking Stack Walk Modifikatoren Call Stack wächst nach unten Methode M4 fordert Permission P P Methode M1 Methode M2 Methode M3 Methode M4 Jede Methode hat bestimmte Berechtigungen B1 B2 B3 B4 P P P P wird mit den Berechtigungenaller Aufrufer am Stack über M4 verglichen Modifikatoren überschreiben das Ergebnis des Stack-Walks Assert Ich verbürge mich für meine Aufrufer. Permission nicht weiter prüfen Security Loch Deny Permission wird explizit verweigert PermitOnly Erlaubt Zugriff auf eine spezielle Ressource 8

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