Webbasierte Informationssysteme

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1 Webbasierte Informationssysteme Sommersemester 2005 Vorlesung für Medienwissenschaftler! Stefan Böttcher / Odej Kao Institut für Informatik Universität Paderborn Dozenten Prof. Dr. Stefan Böttcher AG Electronic Commerce und Datenbanken Fürstenallee 11, F2.217 Tel stb@upb.de Sprechstunde: nach Absprache Sekretariat Marion Rohloff Tel florida@uni-paderborn.de Prof. Dr. Odej Kao AG Betriebssysteme und Verteilte Systeme Fürstenallee 11, F2.101 Tel okao@upb.de Sprechstunde: Dienstags, Sekretariat Irene Roger, F2.106 Tel irene.roger@upb.de O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-2

2 Überwiegend Folien Vorlesungsstil Werden kapitelweise auf der Homepage der Vorlesung ( im PDF-Format zur Verfügung gestellt Sollen während der Vorlesung mit individuellen Notizen vervollständigt werden Sind für die Prüfungsvorbereitung nur teilweise ausreichend Studium von sekundärer Literatur ist erforderlich Tafelanschrieb Beispiele zu Vorlesungsinhalten Erläuterungen Ergänzungen O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-3 Übungen Übungsgruppenleiter Patrick Erren Termine Übung Gruppe 1: Di E2.316 Übung Gruppe 2: Di E2.316 Übung Gruppe 3: Fr D1.312 KW ÜNr. 1 Übung freitags Keine Übung Übung dienstags Übung Gruppe 4: Fr D1.303 Beginn der Übungen Freitag, den 17. Mai 2005 Eintragung in die Übungsgruppen Webformular auf der Homepage teaching/ss05/wbs/ Mailverteiler wbs@upb.de O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-4

3 Übungsbetrieb Ziel der Übung: Praktische Vertiefung und Implementierung der in der Vorlesung vorgestellten Konzepte Geplante Themen Grundlagen Rechnernetze Request/Reply Protokolle Client/Server Strukturen Internet-Anwendungen mit HTML und Java (Rechnerübung) Datenbankabfragen (Rechnerübung) Datenbankprogrammierung mit Java (Rechnerübung) Durchführung Abgabe in 2er Teams Implementierungszeit in der Übung nicht ausreichend Vorarbeit in der Zwischenzeit notwendig Aufgaben müssen in der Rechnerübung vorgeführt und erklärt werden Jeder muss programm-spezifische Fragen beantworten und kleine Änderungen durchführen können O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-5 Scheinerwerb Für den Erwerb eines Teilnahmescheins ist die erfolgreiche Lösung und Abgabe von Aufgabenzetteln erforderlich Erfolgreiche Abgabe bedeutet 70% der Punkte der Übungsaufgaben im ersten Teil (Kao) 70% der Punkte der Übungsaufgaben im zweiten Teil (Böttcher) Ablauf Ausgabe der Übungszettel spätestens am Dienstag (on-line) Abgabe der Lösungen Übungszettel am nächsten Dienstag in der Vorlesung, Rückgabe, Vorrechen in der Übung Rechnerübung in der Übung selbst O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-6

4 Einordnung Betriebssysteme Rechnernetze Rechnerarchitektur Webbasierte Informations- Systeme Datenbanken Webbasierte Sprachen Sicherheit O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-7 Vorlesungsinhalte Einführung in webbasierte und verteilte Systeme: Eigenschaften und Beispiele Grundlagen der Kommunikation: Rechnernetze, Komponenten, Anforderungs- und Antwortprotokolle Systemarchitekturen für webbasierte Informationssysteme: Client/Server, Peer-to-Peer, Broker, Proxy, Zusammenarbeit im Internet: Webbasierte Interaktion, Sockets, Ereignisse und Benachrichtigungen Java-Grundkonzepte für Studierende mit Vorkenntnissen in Java-Skript Programmierung von Internet-Anwendungen mit HTML und Java Einführung in Datenbanken Datenbankprogrammierung mit Java O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-8

5 Ziele der Vorlesung Vermittlung von Kenntnissen über Architektur und Funktionalität von webbasierten und verteilten Systemen als wichtige Komponente komplexer Anwendungssysteme Vermittlung von Grundwissen aus benachbarten Gebieten wie Rechnerkommunikation, Betriebssysteme, Datenbanken, Förderung des Verständnisses für Spezifische Eigenschaften webbasierter Systeme Elementare Bausteine zum Aufbau webbasierter Systeme Grundlegende Interaktionsmechanismen Konkrete Umsetzung eines beispielhaften webbasierten Systems mit Java und Datenbankanbindung O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-9 G. Bengel Literatur Verteilte Systeme für Studenten und Praktiker Vieweg Verlag, 2002 A. Tanenbaum Computernetzwerke, Pearson Studium 2000 G. Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg Verteilte Systeme: Konzepte und Design, 3 Auflage, Person Studium, 2001 Literatur für den zweiten Vorlesungsteil wird von Prof. Böttcher vorgestellt O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-10

6 Überblick 1. Einführung in webbasierte Informationssysteme 1.1 Was sind webbasierte Systeme? 1.2 Webbasierte Systeme als Teilmenge Verteilter Systeme 1.3 Ausgewählte Beispiele Verteilter Systeme 1.4 Aufgabenbereiche bei Verteilten Systemen O. Kao Webbasierte Informationssysteme Was sind Informationssysteme? Informationssystem = Ein Mensch/Aufgabe/Technik System zum Beschaffen, Herstellen, Archivieren und Verwenden von Informationen Informationssysteme sind Offen: interagieren mit der Umwelt und anderen Informationssystemen Dynamisch: Verändern sich im Zeitablauf, z.b. durch Lernprozesse der Aufgabenträger Kompliziert: Große Anzahl von unterschiedlichen Elementen Komplex: Großes Beziehungsreichtum der Elemente Informationssysteme vereinigen personelle, organisatorische und technische Komponenten Sozio-technische Systeme Hier: Schwerpunkt auf die technische Realisierung eines Informationssystems O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-12

7 Von Informationssystemen zu Webbasierten Informationssystemen Grobe Entwicklungsstufen der Informatik Phase 1: (Anfänge) In eine leere Maschine wird ausführbarer Code inklusive Eingabedaten geladen Maschine berechnet Ergebnisse Gibt die Ergebnisse aus und hält an Sichtweise: Maschine als Rechenassistent Phase 2: Programme in höheren Programmiersprachen dienen als Eingabedaten für Übersetzer/Interpreter Abarbeitung weitgehend sequentiell Betriebssystem ermöglicht Mehrprogrammbetrieb Sichtweise: Hierarchie aus logischen, sprachverarbeitenden Maschinen Maschine Programm Übersetzer Maschine O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-13 Grobe Entwicklungsstufen (Phase 3: Mitte 80er heute) Komplexe Softwaresysteme erstrecken sich über eine Vielzahl von Rechnern Grundeigenschaften Vielzahl spezialisierter, parallel arbeitender Instanzen (Agenten) Kooperation zur Erfüllung komplexen Aufgaben Wettbewerb um knappe Ressourcen Sichtweise: Gruppe autonomer, intelligenter Instanzen, die untereinander und mit der Außenwelt interagieren O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-14

8 Phase 3: Netzwerke Netzwerke aller Art sind allgegenwärtig Internet als globales Netzwerk mit vielen Teilnetzwerken Universitäts- und Forschungsnetzwerke Unternehmensnetzwerke Mobilfunknetzwerke, Räumliche Distanz zwischen vernetzten Verarbeitungseinheiten (Prozessoren, vollständige Rechner, ) spielt i.a. keine Rolle Beispiele Prozessoren gekoppelt über einen Bus Hochgeschwindigkeitsnetzwerk zwischen Rechenknoten Lokales Netzwerk in einem Unternehmen Wissenschaftliches Netzwerk Globale, mehrere Kontinente umspannende Netzwerke O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-15 Nachrichtenbasierte Kommunikation Gemeinsam für alle vernetzte Systeme Kommunikation und Koordination der beteiligten Komponenten über Austausch von Nachrichten Nachrichten = Menge von Bytes, Adressen, Grundoperationen Send(E, m): Sende dem Empfänger E eine Nachricht m Receive(m): Empfange Nachricht m (evtl. zusätzliche Spezifikation des Senders S) Rechner 1 Ergebnisse Rechner 2 Daten Netzwerk O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-16

9 Webbasierte Informationssysteme? Was ist das World Wide Web (Web)? Präsentation von und Navigation durch multimediale Dokumente Inzwischen mit Abstand der populärste Dienst im Internet Geschichtliches März 1989: Tim Berners-Lee (CERN) schlägt neuen Netzdienst im Intranet vor, der eine einheitliche Benutzeroberfläche hat und Querverweise zwischen wissenschaftlichen Dokumentationen bietet Oktober 1990: World Wide Web (WWW) der Öffentlichkeit vorgestellt 1992: Erster Browser www frei im Netz verfügbar 1993: Browser für Mac (CERN), Marc Andreessen am National Center for Supercomputing Applications (NCSA) schreibt XMosaic für UNIX O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-17 Webbasierte Informationssysteme (2) Eigenschaften Zugriff auf die Informationen unter Verwendung des Internets Eingabe und Aktualisierung der Informationen über das Internet Synchronisation und Austausch mit anderen Informationssystemen über das Internet Einfachste Form: Homepage Statische Informationen Text angereichert mit Bildern, Videos, Background, O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-18

10 Beispiele für Webbasierte Informationssysteme: Nachrichtenportale Häufig verändernde Inhalte In der Regel automatisierter Seitenaufbau Große Kapazitäten für viele Benutzer gleichzeitig Große Menge an multimedialem Material verfügbar Zusatzfunktionen wie Suchen in der aktuellen Ausgabe, im Archiv, Mailinglisten, O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-19 E-commerce Plattformen Ziel: Geschäfte durch elektronischen Datenaustausch realisieren Unterschiedliche Beziehungen Geschäft Kunde Business_To_Business (B2B) Business_To_Customer (B2C) Unterschiedliche Formen Webshops Elektronische Marktplätze Lieferkettenmanagement (Supply Chain Management) Zahlungsabwicklung Aufbau ähnlich zu Portalen (Produktpräsentation / - aktualisierung), allerdings mit zusätzlicher Funktionalität für Bezahlung, Sicherheit, Kundenverwaltung, O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-20

11 Bestellung und Bezahlung online 1. Werbung für Web shop 2. Produktsuche im Web shop 3. Analyse der Produktbewertung 4. Produktbestellung 5. Bezahlung (Kreditkarte, Kontoabbuchung) 6. Bestätigung Beispiel: Web shops O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-21 Sehr große Anzahl von Benutzern, Produkten, Transaktionen, Im Gegensatz zu Nachrichtenportalen und Web shops existieren sehr viele mögliche Kommunikationsflüsse zwischen Benutzern Ständige Erweiterung der Funktionalität durch neue Module Beispiel: Auktionen O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-22

12 Beispiel: Suchmaschinen Wegweiser zu Daten und Funktionen im Web Automatische Sammlung von Inhalten Automatische und manuelle Aufarbeitung der Inhalte Schwerpunkt auf textbasierter Indizierung, mittlerweile auch Suche auf Bildern, Audios, Videos, Immense Last durch Millionen von Anfragen und Benutzern täglich Sehr hohe Anforderungen bezüglich Ausfallsicherheit O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-23 Grundaufbau von webbasierten Informationssystemen Drei Schichten 1. Präsentation der Information 2. Verarbeitung der Information und der Zusammenhänge zwischen den Informationen 3. Speicherung der Informationen Präsentation: Web Browser Speicherung: Datenbank Verarbeitung: Web Server O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-24

13 Kernaufgabe Beispiel: Aufbau einer Suchmaschine Indizierung der Web Seiten (und anderer Inhalte) so, dass diese nach Stichwörtern durchsucht werden können Komponenten 1. Auffinden der zu indizierenden Seiten URL Server 2. Holen des Seiteninhaltes zur weiteren Analyse Crawler 3. Trennung von Text und Formatierung Parser 4. Auffinden relevanter Stichwörter und Verweise Storage 5. Aufbewahrung der relevanten Stichwörter Lexicon 6. Verweise auf Seiten mit einem Stichwort Hit List 7. Aufbewahrung von Zusatzinformationen Repository 8. Suchmechanismus für eingegebenes Stichwort Search 9. Eingabe und Suchmöglichkeit für Benutzer Front End O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-25 Grafische Darstellung Crawler URL Server Crawler Crawler Parser Storage Lexicon Hit Lists Repository Search O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-26

14 Suchmaschine aus Benutzersicht Server Farm und Storage Area Network Browser als Front End Speicherung Suche O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-27 Kriterien für gute Suchmaschinen 1. Ich will finden, wonach ich suche 2. Ich möchte die Antwort schnell haben Wege zum Erfolg Kurze Antwortzeiten zum Teil mit Hardwareaufwand erzielbar, Unterstützung durch Algorithmen jedoch erforderlich Intelligente Algorithmen zum Auffinden relevanter Seiten Abarbeitungsreihenfolge für den URL Server festlegen Auffinden relevanter Stichwörter/Phrasen Natural Language Processing Wörterbücher Clustering verwandter Begriffe, Synonyme, Priorisieren der vielen Treffer bei der Darstellung Ranking O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-28

15 Natural Language Processing und Rankings Erleichterungen für den Vergleich Reduktion auf Wortstämme (suchen -> such), Mehrdeutigkeit aber möglich Weglassen von Füllwörtern Automatische Ergänzung der Suchbegriffe durch Synonyme, Wörterbücher, Suchmenge wird vergrößert Logische Verknüpfungen, Wildcards, Stichwortgewichtung, Rankings: Viele Seiten enthalten das Suchwort Welche Reihenfolge der Präsentation wird gewählt? Google-Ranking: Anzahl von Links, die auf die Seite verweisen Seiten in Anfragesprache bevorzugen (Deutsch, Englisch, ) O. Kao Webbasierte Informationssysteme Webbasierte Informationssysteme als Teil Verteilter Systeme Verteilte Systeme = Übergeordnete Menge der webbasierten Informationssysteme Klassisches Gebiet der Informatik Betrachtet Systeme aus autonomen, vernetzten Komponenten Definitionen von Verteilten Systemen Nach Coulouris Als Verteiltes System wird ein System bezeichnet, bei dem sich die Hardware- und Softwarekomponenten auf vernetzten Rechnern befinden und nur über den Austausch von Nachrichten kommunizieren und ihre Aktionen koordinieren Zusatzforderung: Benutzer nimmt eine einheitliche Ressource wahr Nach Lamport (Nicht ganz ernst gemeint ) Ein verteiltes System ist ein System, mit dem ich nicht arbeiten kann, weil irgendein Rechner abgestürzt ist, von dem ich nicht einmal weiß, dass es ihn überhaupt gibt O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-30

16 Grundeigenschaften Verteilter Systeme Zusammenfassung autonomer Rechner, die durch ein Netzwerk verbunden sind und sich durch geeignete SW-Unterstützung als zusammenhängendes Rechensystem darstellen Parallele/Nebenläufige Aktivitäten Koordination und Synchronisation erforderlich Keine globale Uhr Timing-Problem Interaktion durch Nachrichtenaustausch Systeme/Anwendungen können sehr groß sein Fehler und Ausfälle sind wahrscheinlich Fehler bei den lokalen Rechenknoten und Verbindungsstrukturen Fehler bei der Kommunikationsvorgehensweise Fehlertoleranz notwendig Heterogene Hardware- und Softwarekomponenten Standardisierung von Schnittstellen erforderlich O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-31 Motivation für Verteilte Systeme Entwurf, Umsetzung und Betrieb von Verteilten Systemen ist offensichtlich komplexer als bei traditionellen Systemen Allerdings auch erhöhter Nutzwert 1. Ressourcenteilung Ressource: HW- und SW-Komponenten, die sich in einem vernetzten Rechnersystem sinnvoll gemeinsam nutzen lassen Gemeinsame Drucker, Festplatten, Gemeinsame Datenbanken, Kalender, Dateien, Gemeinsame Dienste wie Webserver, , 2. Modellierung realer Situationen, die sich durch räumliche Trennung von Komponenten auszeichnen Vernetzte Dienste und Clients (Internet, Bankautomaten, ) Gestaltung von Firmennetzwerken Vernetzte Einheiten in Autos, Fabriken, Firmen, Haushalt, Mobile Kommunikation O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-32

17 Motivation für Verteilte Systeme (2) 3. Beschleunigung der Verarbeitung Einsatz von vernetzten Rechnern zur simultanen Verarbeitung unabhängiger Teilprobleme Einfachste Vorgehensweise Aufteilung der zu verarbeitenden Daten in (disjunkte) Teilmengen Verteilung der Teilmengen über mehrere Rechner (PE i ) Simultane Verarbeitung und Zusammenfassung der Teilergebnisse PE1 Aufteilung Verteilung und Ausführung Kombination PE2 PE1 PE1 PE2 PE2 PE1 PE2 PE4 PE3 PE4 PE4 PE3 PE3 PE4 PE3 O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-33 Motivation für Verteilte Systeme (4) 4. Ausfallsicherheit durch Redundanz Redundante Datenspeicherung auf räumlich verteilten Datenträgern Redundante Ausführung von Rechenoperationen, um einzelne Rechnerausfälle abzufangen, Beispiel: RAIDs (Redundant Array of Inexepensive Disks) Unterteilung einer Festplatte in Streifen (Strips) Ein Strip umfasst k Blöcke (strip 0 = Blöcke 0,..,k-1; strip 1= Blöcke k,..,2k-1; ) Verteilung von strips über unabhängige Festplatten RAID level 1: Alle Platten doppelt vorhanden (Original + Backup) beim Ausfall Umschaltvorgang zur Backup-Platte Nebeneffekt: Lastenausgleich/höhere Geschwindigkeit beim Lesen RAID level 1 O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-34

18 1.3 Beispiele für Verteilte Systeme Bekanntestes Beispiel: Internet Riesiger Zusammenschluss von unterschiedlichen Netzwerken und Rechnern Kommunikation durch Austausch von Nachrichten Ortunabhängige Nutzung von Diensten wie WWW, , Dateitransfer, E-commerce, Bereitstellung von Daten (z.b. Text, Bilder, Audio, Video, ) Diensten (z.b. E-commerce, Mail, SMS-Portale, ) Anwendungen (ASP= Application Service Provider) Ortunabhängiger Zugang zu Rechenressourcen Internet als große Rechenressource bei Projekten wie z.b. seti@home O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-35 Beispiele für Verteilte Systeme (2): Intranet Mailserver Arbeitsplatzrechner Druckerserver Webserver LAN LAN Mailserver Dateiserver LAN Druckerserver Andere Server Internet Router/Firewall O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-36

19 Beispiele für Verteilte Systeme (2): Intranet Intranet = Teil des Internets, der separat verwaltet wird und dank einer Abgrenzung über lokale Sicherheitsstrategien verfügen kann Konfiguration eines Intranets unterliegt der Verantwortlichkeit des Unternehmens Ausdehnung nicht lokal beschränkt, d.h. mehrere LANs im Intranet möglich Durch besondere Absicherung viele Möglichkeiten zur Ressourcenteilung, z.b. gemeinsame Dateidienste Firewalls: Filterung der ein- und ausgehenden Nachrichten z.b. nach Quelle oder Ziel, um kritische Komponenten wie etwa Skripte zu entdecken und zu sperren Extreme Lösung: Inselsysteme Physikalische Verbindung zum Internet vollständig unterbrochen Zugriff nur über lokale Terminals möglich O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-37 Beispiele für Verteilte Systeme (3) Anzahl mobiler Geräte wird in den nächsten Jahren die Anzahl festvernetzter Rechner übersteigen Mobile Computing W-LAN-Geräte (Notebooks, PDAs), Mobiltelefone, Drucker/Kamera/ mit Infrarotschnittstellen,... Ortunabhängiges Zugangsgerät für vernetzte Ressourcen Rechenkapazitäten der mobilen Geräte steigen Zukunftsaufgaben: Einheitliche Benutzerumgebung auf allen Geräten, angepasste Sicherheitskonzepte, Bandbreitenerweiterung Internet Host Intranet W-LAN WAP gateway Home Intranet Printer Camera Mobile phone Laptop Host site O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-38

20 Beispiele für Verteilte Systeme (4) Ubiquitous Computing (Allgegenwärtiges Rechnen) = Trend zur Informatisierung und Vernetzung aller Dinge Derzeit: Internet vernetzt fast alle Rechner Zukunft: Alltagsgegenstände werden durch Einbau von Sensoren und Prozessoren aufgewertet und können miteinander kommunizieren Internet wandelt sich von derzeitigen Mensch-zu-Mensch / Maschine- Kommunikation zu Maschine-zu-Maschine-Kommunikation Einfaches Beispiel: Smart Labels oder RFIDs Kleine (wenige mm 2 ), mit einem Hochfrequenzsignal bestrahlte Transponder dekodieren das Signal und nutzen die Energie für die Verarbeitung Anwendungen Ersatz für Barcodes, aber ohne Sichtkontakt zum Lesegerät Ersatz für Diebstahlsicherungen: Statt nur eine Kodierung bezahlt / gestohlen können z.b. auch Produktstatistiken erstellt werden O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-39 Beispiele für Verteilte Systeme (5) Gemeinsame Ressourcennutzung über das Web Zentraler Begriff: Dienst (Service) Komponente eines Rechnersystems, die eine Menge verwandter Ressourcen verwaltet und Benutzern/Anwendungen ihre Funktionalität bereitstellt Suchmaschinen bieten einen Dienst allen Benutzern des Internets an (Globaler Dienst) Zeitungen/Teleteaching-Kurse bieten Zugang zu Online-Inhalten für eine Gruppe von Abonnementen (Gruppen-spezifischer Dienst) Anwendungen für einen kleinen Kreis von Benutzern (Geschäftspartner, Familie, Freundeskreis, ) Videokonferenz: Autorisierte Liveübertragung in einer abgeschlossenen Gruppe CSCW (Computer-Supported Cooperative Working): Videokonferenz, gemeinsame Zeichenflächen, gemeinsamer Dokumentenzugriff, Private Spielserver, O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-40

21 1.4 Aufgabenstellungen Verteilte Systeme basieren auf unterschiedlichen Netzwerken, HW, Betriebssystemen, Programmiersprachen, Implementierungen, Mehrere wichtige Aufgabenstellungen beim Entwurf Verteilter Systeme Aufgabenstellung Heterogenität Gemeinsame/Standardisierte Netzwerkprotokolle Austauschbare, hardware-unabhängige Formate für Daten/Datenstrukturen Standards für Austausch von Nachrichten, Datenbankanfragen, Ansätze zur Lösung des Heterogenitätsproblems (und viel mehr) Middleware: Softwareschicht, die eine Programmierabstraktion bereitstellt und die Heterogenität der zu Grunde liegenden Komponenten verbirgt (z.b. CORBA) Virtuelle Maschinen: Compiler erzeugt Code für eine virtuelle Maschine, nicht für die Zielhardware (z.b. Java Virtual Machine) O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-41 Aufgabenstellungen: Offenheit und Skalierbarkeit Charakterisierung offener verteilter Systeme Schlüsseltechniken und schnittstellen sind veröffentlicht Einheitlicher Kommunikationsmechanismus für gemeinsame Ressourcen Herstellerunabhängig Aufbau aus heterogener Hard- und Software Skalierbarkeit: Effizientes und effektives Arbeiten auch bei steigender Anzahl von Benutzern/Komponenten Kostenkontrolle: Erweiterung zu vernünftigen Kosten möglich Ressourcen sollen für zukünftige Erweiterungen voraussichtlich ausreichen. Aktuell: Umstellung von 32-Bit Internetadressen auf 128-Bit Beispiel Internet Datum Dezember 1979 Juli 1989 Juli 1993 Juli 1997 Juli 1999 Januar 2005 Computer Webserver Prozentsatz 0 0 0, O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-42

22 Aufgabenstellung: Sicherheit Datenübertragung über öffentliche Netze sowie ein möglicher Zugang von außen stellen hohe Anforderungen an die Sicherheit Vertraulichkeit: Schutz der Ressourcen gegen die Offenlegung gegenüber nicht-berechtigten Personen, z.b. Identifizierung eines externen Benutzers/Agenten Integrität: Schutz gegen Manipulation oder Beschädigung Verfügbarkeit Schutz gegen Störungen der Methoden für Ressourcenzugriff Reaktion auf Überlastung durch Sonderereignisse, z.b. Überlastung von Bankrechnern in turbulenten Börsenzeiten Weitere Sicherheitsaspekte Denial-Of-Service-Angriffe: Ein Server wird mit sinnlosen Anfragen überflutet kann nicht mehr auf ernsthafte Anfragen reagieren Sicherheit mobilen Codes, z.b. Computerviren: Wie kann automatisch festgestellt werden, ob das mitgelieferte Skript einen Virus enthält? O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-43 Aufgabenstellung: Sicherheit (2) Aus Spiegel-Online Beispiel zu Denial-of-Service-Angriff Root-Server-Angriff: Oft zitiertes Schreckensszenario des Cyberterorismus Aus Spiegel-Online vom : Die "größte und höchst entwickelte Attacke", die das Internet je erlebte, begann am Montag ( ) um 10 Uhr. Sie fegte neun der 13 zentralen Server zeitweilig aus dem Netz - und kein Mensch bemerkte es 13 Root Server (10 in USA) verteilen DNS-Tabellen Dank Caching war der Angriff von 1 Stunde (2 Millionen Anfragen/Sekunde) wirkungslos O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-44

23 Aufgabenstellung: Nebenläufigkeit und Fehlerverarbeitung Fehlerverarbeitung schwierig, da häufig partielle Ausfälle auftreten Fehler erkennen: Manchmal problemlos (z.b. Prüfsummen), oft aber nur Vermutung Fehler maskieren: Erkannte Fehler können durch Wiederholung der Aktion / Redundanz verborgen oder abgeschwächt werden Fehler tolerieren: Fehler anzeigen, Benutzer weitere Entscheidung überlassen, z.b. Fehlermeldung Web-Site nicht erreichbar Erhöhte Verfügbarkeit durch Redundanz, z.b. zwei Routen im Internet, zwei Kopien wichtiger Daten, zwei gleiche Server, Transparenz: Verbergen der räumlichen Trennung vor Benutzern/Anwendungen das System als Einheit Zugriffstransparenz, z.b. identische Zugriffsoperationen für lokalen oder Netzwerkdrucker Positionstransparenz, z.b. keine exakte Kenntnis der Druckerposition Mobilitätstransparenz, z.b. Verschiebung des Handygesprächs von einer Zone in die nächste ohne Beeinträchtigung, O. Kao Webbasierte Informationssysteme 1-45