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 2005/2006 Teil 1 Einführung, OSI Schichtenmodell cs 0003 ww6 wgs 09-96

3 Vorlesungsübersicht Client/Server-Systeme 1. Schnittstellen zum Transportnetz:, Ports und Sockets 2. Remote Procedure Calls 3. Datensyntaxdienste: XDR und ASN.1 4. Sicherheit und Verschlüsselung, DES, AES und RSA, 5. Elektronische Unterschriften, Authentifizierung 6. Kerberos, SSL, IPSec, Access Control Lists, Firewall 7. Directorydienste, Zeitdienste, Distributed Computing Environment (DCE) 8. Transaktionsverarbeitung, Stored Procedures 9. CICS Transaktionsmonitor 10. ERP Systeme, Implementierungsbeispiel: SAP System R/3 11. Asynchrone Systeme, Message Based Queuing, MQSeries 12. Enterprise Server, z/os und OS/390, Überblick, virtuelle Maschinen 13. Java Implementierungsbeispele: Enterprise Java Beans, WebSphere Web Anwendungsserver 14. Objektorientierte Client Server Systeme : Corba, RMI, DotNet, Web Services 15. Transaktionsverarbeitung mit Enterprise Java Beans, Reuse der JVM 16. Schnittstellen zum Internet: z/os Internet Services, Transaktionsmaschine Zeit: 14 Tägig, Montag von 11:15-12:45, Fortsetzung im SS 2006 Praktikum im WS 06/07 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 2006/07 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 2005/2006 Betreuung durch die Herren Bayindir und Becker. 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 Das Script der Vorlesung ist zu finden unter Alternativ über die Homepage cs 0010 ww6 wgs 11-02

6 Sprechstunde Jeweils nach der Vorlesung ab 14:00, oder in Sonderfällen nach Absprache. Bitt die Uhrzeit mit Frau Reimold, Lehrstuhl Prof. Rosenstiel absprechen. Frau Reimold kann Dienstag, Mittwoch und Donnerstag zwischen 13:30 und 15:30 erreicht werden.

7 Vorlesuntstermine WS 2005/2006 jeweils Montags, 11:15-12:45 grosser Hörsaal, Sand 6/7 Montag, Montag, Montag, Montag, Montag, Montag, Montag, Montag, Fortsetzung im Sommersemester 2006 cs 0008 ww6 wgs 10-02

8 Praktikum Client/Server Systeme WS 2006/2007 Die Übungen zur Vorlesung Client/Server Systeme bestehen aus 7 Aufgaben: 1. LDAP Verzeichnisdienst 2. CORBA Anwendungsbeispiel mit CORBA Naming Service 3. RMI und RMI/IIOP 4. OS/390 - TSO 5. OS/390 - CICS/DB2 6. MQSeries und CICS 7. Eclipse Java Servlet OS/390 JDBC und DB2 Connect Eine detaillierte Beschreibung der Übungen und der Aufgabenstellungen ist zu finden unter: Für die vieri letzten Aufgaben sind außerdem detaillierte Anweisungen unter verfügbar. Die ersten drei Aufgaben werden mit dem Linux Server honi.informatik.uni-tuebingen.de ausgeführt. Für die vier letzten Aufgaben wird der OS/390 Server an der Uni Leipzig benutzt (lucas.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 mit einem privaten Rechner als Klient einzuloggen. cs 0007 ww6 wgs 10-01

9 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

10 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

11 cs 0151 ww6 wgs 09-00

12 cs 0152 ww6 wgs 09-00

13 cs 0154 ww6 wgs 09-00

14 cs 0153 ww6 wgs 09-00

15 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

16 32 Systeme (SMPs) 56 CPUs/SMP CPU Hauptspeicher Comm. Channel Subsystem Subsystem 512 Gbyte > 256 Kanäle (Channel Path) / System FICON Bänder, Switch Drucker Plattenspeicher (Devices) TeraByte Plattenspeicherplatz z Series (S/390) Großsystemkonfiguration cs 0129 wgs 08 99

17 Wissenschaftlicher Großrechner IBM BlueGene 2005

18 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

19 Server Rechnerarchitekturen Intel Pentium, AMD HP Precision, Intel Itanium Sun Sparc PowerPC zseries (S/390) Server Betriebssysteme Windows Linux Unix (HP/UX, Solaris, AIX) OS/400 z/os (OS/390)

20 z/os OS/390 zentrale Daten DB2, Oracle IMS,, Adabas middle tier Server Unix, Linux oder Windows 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 Windows, andere Unix) 6000 Windows Workstations im Stadtgebiet Wiesbaden cs 0145u ww6 wgs 10-99

21 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

22 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

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24 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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27 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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29 Netzwerkarchitektur Satz von Schichten und Protokollen Instanzen (Entities) Protokolle Dienst (Service) 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. Durch Protokoll erbrachte Funktionalität (z.b. Austausch von ) 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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31 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

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33 cs 0157 ww6 wgs 03-03

34 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

35 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

36 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

37 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

38 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

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

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

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

42 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

43 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

44 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

45 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

46 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 z/os und OS/390 Rechner in 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

47 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

48 Glossar C/S Systeme ADS Anwender Dialog System (dvg) ACL Access Control List AOC Automated Operation Control (IBM) AON Automated Operations Network (IBM) AP Automation Point (CA) APPC Application Program to Program Communication (SNA) APPN Advanced Peer-to-Peer Networking (SNA) API Application Programming Interface ARM Application Response Measurement (offener Standard, BMC, HP, Tivoli) AS Autonomes System ASM Automatic Storage Management (CA) ASN.1 Abstract Syntax Notation One ATM Asynchronous Transfer Mode BNC Banking Network Controller CICSAO CICS Automated Operation (IBM) CIM Common Information Model (HP, SNI) CICS Customer Information Control System (IBM) CIM Common Information Model CMIP Common Management Information Protocol (OSI) CMOL CMIP over LLC (OSI) CMOT CMIP over TCP/IP (OSI) CN Corporate Network C/S Client/Server CMIP Common Management Information Protocol (OSI) CORBA Common Object Request Broker Architecture (OSF) CPI-C Common Programming Interface for Communication (IBM) CTI Computer/Telefon Integration DC Domänen Controller (dvg) DES Data Encryption Standard DFSMS Data Facility Storage Management System (IBM) DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DMI Desktop Management Interface DMZ Demilitarized Zone DSA Directory Service Agent (OSI, X.500) DSI Data Source Integration (HP) DSM Distributed State Machine (CA) DSM Distributed Security Manager (z/os) DSP Directory Service Protocol (OSI, X.500) DMZ Demilitarized Zone DUA Directory User Agent (OSI, X.500) EIF Event Integration Facility (Tivoli) ESCON Enterprise System Connection (IBM) FICON Fiber Connection (IBM) GA Geldausgabeautomat GUI Graphical User Interface HDLC High Level Data Link Control

49 HLL High Level Language IDB ISDN Dial Backup IMSAO IMS Automated Operation (IBM) IPX Internetwork Protocol Exchange (Novell) ISDN Integrated Services Digital Network ISV Independent Software Vendor IT Information Technology ITO IT/Operations (HP) JCL Job Control Language (IBM) KAD Kontoauszugsdrucker LAN Local Area Network LAPB Link Access Procedure B LLC Logical Link Control (IEEE 802) LMU LAN Management Utilities LPAR Logical Partition (MVS) LU Logical Unit (SNA) MGPT Machine Generated Problem Tracking MIB Management Information Base MLM Mid-Level Manager MOM Manager of Managers MS Microsoft NCP Network Control Program (IBM) NIS Network Information System NLS National Language Support NNM Network Node Manager (HP) NOS Network Operating System NSM Netzwerk- und System Management ODBC Open Data Base Connectivity ORB Object Request Broker (OSF) OSF Open System Foundation OSI Open System Interconnect PU Physical Unit (SNA) RACF Resource Access Control Facility (IBM) RJE Remote Job Entry RMON Remote Network Monitoring RPC Remote Procedure Call RWI Real World Interface (CA) RZ Rechenzentrum SAF Security Authorisation Facility (z/os) SAP Service Access Point (OSI) SBC Selbstbedienungscontroller SDK Software Development Kit SLA Service Level Agreement SMS System Manager Server (Microsoft) SNADS SNA Distribution Services SNMP Simple Network Management Protocol SONET Synchronous Optical Network SSAP Session Service Access Point SSCP System Services Control Point SW Software TDB Topology Data Base TSAP Transport SAP TSAP Transport Service Access Point (OSI)

50 TV Transview (SNI) UML Unified Modelling Language UPS Uninterruptable Power Supply VTAM Virtual Terminal Access Method (IBM) WAN Wide Area Network