Transfer zwischenverschiedenen Programmen und Systemen

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1 Software-Entwicklung und Netzwerkmanagement 2.2 Datentransfer Die Übertragung von Daten gliedert sich in 2 Kategorien. Zum einen ist damit die Übertragung zwischen verschiedenen Hardwareeinheiten zu betrachten. Dazu gehört auch die Übertragung innerhalb eines Netzwerkes. Zum anderen die Übertragung der Daten zwischen verschiedenen Softwareanwendungen. Die technische Entwicklung der Übertragung von Informationen so wie damals durch den Läufer von Marathon nach Athen zieht sich über die Westernlegenden des Pony-Express bis hin zu den ersten Telegrafenleitungen mit Morsezeichen. Heute greifen wir zum Handy und sind in Sekunden mit Teilnehmern in der ganzen Welt verbunden. Diese technischen Möglichkeiten erlauben auch die Übertragung von Computerdaten, sowohl auf dem Weg eines Kabels als auch über Funk. Doch gerade die derzeit innovativste Entwicklung hat auch ihre Skeptiker: Es geht dabei noch gar nicht um die Probleme des Datenmissbrauchs oder des gläsernen Menschen, die durch das Abfangen von Informationen entstehen können. Es geht vielmehr um die Ästhetik der Landschaft und um die Diskussion, ob die Funkwellen Einfluss auf die Gesundheit der Menschen haben. Dieses Thema soll an dieser Stelle zwar angerissen und als Basis weiterer Erörterungen gesehen werden. Bevor wir jedoch in das Thema des Datentransfers zwischen Programmen einsteigen hier noch ein grober Überblick über die technischen Gesichtspunkte und die Begriffsbestimmungen: Für die Datenübermittlung sind entsprechende Einrichtungen notwendig. Man verwendet zb Signalumsetzer (A/D-Wandler) und Synchronisierungseinheiten, die den Gleichlauf der Signale (synchron) zwischen zwei Geräten ermöglichen. Daneben ist der Asynchronbetrieb üblich. Die Übertragung erfolgt hardwareseitig über Kupferkabel (Koaxialkabel und verdrillte Leitungen), Lichtwellenleiter und Richtfunkverbindungen, wobei die Übertragungsmodi anhand von speziellen Vereinbarungen (Protokollen) zwischen den Endeinrichtungen festgelegt sind. Eine wichtige Rolle spielen auch die Schnittstellen, die an jedem Verbindungsknoten vorhanden sind. Protokolle und Schnittstellen sind die Bindeglieder zwischen den einzelnen Medien, die bei einer Datenübertragung beteiligt sind. Eine generelle Unterscheidung wird zwischen der rechnerinternen und rechnernahen Datenübertragung einerseits und der Datenfernübertragung sowie der Übertragung im Netzwerk andererseits getroffen. Bei der computerinternen Datenübermittlung wird die Kommunikation zwischen den Einheiten (zb Prozessor, Arbeitsspeicher, Hintergrundspeicher, Register, Festplatte, Ein-/Ausgabeeinheiten) über Kanäle und Bussysteme realisiert. Die Daten werden dabei parallel übertragen. Neben der Taktfrequenz bestimmt die Breite (Anzahl der Leitungen) eines Busses die Geschwindigkeit der Übertragung. 71

2 Informationsmanagement und Medientechnik Unter rechnernaher Datenübertragung versteht man den Datentransport an Peripheriegeräte, zb Bildschirm und Drucker. Die Übertragung der Signale an den Bildschirm erfolgt über einen Videokanal. Bei der Datenübertragung an den Drucker wird sowohl der parallele als auch der serielle Modus verwendet. Von Datenfernübertragung spricht man, wenn Daten zwischen geographisch auseinanderliegenden Rechnern oder Netzwerken ausgetauscht werden (Internet). Zu diesem Zweck stehen unterschiedliche Dienste zur Verfügung, zb Telefonnetz (analog oder digital), das Breitbandnetz DSL oder Funk. Bei der Datenfernübertragung (vor allem zwischen Netzwerken und im Internet) spielen die vereinbarten Übertragungsmodi (Organisation und Protokolle) eine wichtige Rolle. Ein internationaler Standard zur Organisation der Datenübertragung ist das OSI-7-Schichtenmodell. Komprimieren von Daten Die Geschwindigkeit bei der Datenübertragung (auch Übertragungsrate) wird gewöhnlich in Zeichen oder Bits pro Sekunde angegeben. Sie ist abhängig von den verwendeten Übertragungsmedien (Leitungen, Kanälen). Um die zu übertragende Datenmenge klein zu halten, ist eine Komprimierung der Daten anzuraten. Komprimieren, oder wie es auch oft als Packen, Verdichten oder Zippen bezeichnet wird, ist ein Verfahren, das auf unterschiedliche Weise die Daten so verändert, dass sie weniger Speicherplatz benötigen als ihre ursprüngliche Darstellungsform. Bei manchen Verfahren kann dabei allerdings der Informationsgehalt verringert werden (verlustbehaftete Kompression bei bestimmten Bildkompressionsverfahren). Bei stark komprimierten Bildern im JPEG Format zeichnen sich 8x8 Pixel große Quadrate als Kompressionsartefakte ab. Oben Originalgröße, unten Ausschnittsvergrößerung. (Quelle: Wikipedia). Weitere Beispiele verschiedener Verfahren für Bild-, Text- und Audiokomprimierung bietet die Website: Transfer zwischenverschiedenen Programmen und Systemen Der Informationsaustausch zwischen verschiedenen Programmen erfolgt durch Übergabe der bestehenden Daten über Schnittstellen. (Siehe Beispiel - ELDA in Kapitel 2.7.3) Bei vielen Softwareentwicklungen wird eine Schnittstelle zur Übergabe von Daten an ein Standard- Anwendungsprogramm bereits fix eingebaut. Es werden dabei Dateiformate wie TXT oder CSV zur allgemeinen Textübergabe verwendet oder die Daten werden bereits fix in eine Excel-Tabelle übergeben. Der Datenbestand kann aber auch durch das empfangene Programm abgerufen werden. So bieten Tabellenkalkulationsprogramme Assistenten an, die aus den Daten verschiedener Datenbanksysteme Tabellen generieren können (siehe anschließendes Beispiel). 72

3 Software-Entwicklung und Netzwerkmanagement Aufbau einer CSV-Datei Die Dateiendung CSV steht für Comma separated Variables, also für durch Komma getrennte Werte. Dabei wird in einer Textdatei bestimmten Zeichen eine Funktion zugewiesen, die die Strukturierung der zu übergebenden Daten steuert. Ein Zeichen wird zur Trennung von Datensätzen benutzt. Meist ist das die Absatzmarkierung. Ein Zeichen wird zur Trennung von Datenfeldern (Spalten) innerhalb der Datensätze benutzt. Allgemein wird dafür das Komma eingesetzt. Es können aber auch andere Zeichen dafür herangezogen werden. Das übernehmende Programm kann dafür aber auch das Semikolon, den Doppelpunkt, den Tabulator, das Leerzeichen oder andere Zeichen verwenden. Um Sonderzeichen innerhalb der Daten nutzen zu können (zb Komma in Dezimalzahlwerten), wird ein Feldbegrenzungszeichen (auch: Textqualifizierer) benutzt. Üblicherweise wird hier das Anführungszeichen ( ) verwendet. Wenn das Feldbegrenzungszeichen selbst in den Daten enthalten ist, wird dieses im Datenfeld verdoppelt. Der erste Datensatz kann die Feldbezeichnung beinhalten, aus der die Spaltennamen definiert werden. ÜBUNG Importieren Sie eine Datenbank im passenden Format in eine Excel-Datei (Format *.csv. zur Weiterbearbeitung in webbasierten Datenbanken) Web-Datenbanken erstellen mit den Sprachen PHP und MySQL Die Grundfunktionen von PHP PHP gehört die Zukunft der webbasierten Programmierung. In vielen Bereichen hat es bereits die traditionellen CGI-Skripte abgelöst. Websites werden in HTML (Hyper Text Markup Language), einer Seitenbeschreibungssprache, erstellt.html ermöglicht es nicht, abhängig von Benutzerangaben unterschiedliche Inhalte darzustellen. Dafür benötigt man webbasierte Programmiersprachen. PHP ist eine solche webbasierte Programmiersprache. Diese webbasierten Programmiersprachen werden in clientseitige und serverseitige Sprachen unterschieden. Bei clientseitigen Skriptsprachen (zb JavaScript) wird der Programmcode zuerst vom Server an den Webbrowser übertragen und danach ausgeführt. Das heißt, mit JavaScript kann unmittelbar auf Benutzeraktionen (Mausklicks, Tastatureingaben, etc.) reagiert werden. Durch die clientseitige Orientierung hat man die Möglichkeit, auf das System des Benutzers (mit Einschränkungen) zuzugreifen. So kann man zb Fensterpositionen und -größen verändern, die Bildschirmauflösung feststellen, Inhalte dynamisch verändern etc. Im Gegensatz dazu werden serverseitige Skripte direkt am Server ausgeführt - ohne dass der Benutzer davon etwas mitbekommt oder den Programmcode kennt. Die Skripte generieren während dem Ausführen "normalen" HTML-Code, der übertragen wird. Außer HTML-Code kann PHP Bilder, PDF-Dokumente, Flash-Animationen und vieles mehr erstellen. 73

4 Informationsmanagement und Medientechnik Was kann PHP? PHP ist hauptsächlich auf serverseitige Skripte fokussiert, weshalb PHP alles kann, was zum Beispiel mit einem CGI-Programm realisiert werden könnte: Formulardaten sammeln, dynamische Inhalte für Websites generieren, Cookies senden und empfangen etc. Aber PHP kann noch viel mehr: Es gibt drei Hauptgebiete, in denen PHP-Skripte genutzt werden: 1. Serverseitige Skripte: Dies ist das traditionelle Hauptfeld von PHP. Dazu werden drei Dinge benötigt: der PHP-Interpreter, ein Webserver und ein Webbrowser. Der Webserver muss, verbunden mit einer PHP-Installation, laufen. Die Ausgabe der PHP-Programme kann über den Server mit einem Webbrowser angesehen werden. 2. Skripte auf der Kommandozeile: Ebenso können Skripte direkt in der MS-DOS-Eingabeaufforderung ausgeführt werden. Hierfür wird nur der PHP-Interpreter benötigt. Solche Skripte können zum Beispiel mit den geplanten Tasks unter Windows regelmäßig ausgeführt werden. 3. Schreiben clientseitiger Applikationen: Es gibt die Möglichkeit, plattformübergreifende Applikationen zu schreiben: mit PHP-GTK, einer Erweiterung von PHP, die in der Hauptdistribution nicht enthalten ist. PHP kann auf allen gängigen Betriebssystemen verwendet werden: Linux, vielen Unix-Varianten (inkl. HP-UX, Solaris und OpenBSD), Microsoft Windows, Mac OS X, RISC OS und anderen. PHP unterstützt auch die meisten der heute gebräuchlichen Webserver. Dies umfasst Apache, Microsoft Internet Information Server, Personal Web Server, Netscape und iplanet Server, Oreilly Website Pro Server, Caudium, Xitami, OmniHTTPd und viele andere. Mit PHP ist man nicht auf die Ausgabe von HTML beschränkt. Die Fähigkeiten umfassen auch das dynamische Generieren von Bildern, PDF-Dateien und Flash-Animationen. Man kann auch leicht jede Art von Text wie XHTML oder irgendeine andere XML-Datei ausgeben. PHP generiert diese Dateien automatisch und speichert sie im Dateisystem, anstatt diese nur auszugeben bzw. auszudrucken. Die bemerkenswerteste Stärke von PHP ist die Unterstützung für eine Vielfalt von Datenbanken. Darüber hinaus unterstützt PHP ODBC den Open Database Connection Standard. Mit diesem kann man sich zu jeder anderen Datenbank verbinden, sofern sie diesen weltweiten Standard unterstützt. PHP unterstützt auch die Kommunikation mit vielen anderen Diensten und Protokollen wie zum Beispiel LDAP, IMAP, SNMP, NNTP, POP3, http. Man kann mit PHP einfache Netzwerk-Ports öffnen und unter Verwendung eines Protokolls kommunizieren. PHP verfügt über äußerst hilfreiche Textverarbeitungsfunktionen, von den regulären Ausdrücken (Perl) bis zum Parsen von XML-Dokumenten. Weiters gibt es viele andere interessante Erweiterungen wie Funktionen für Suchmaschinen, die IRC-Funktionen, viele Komprimierungswerkzeuge (zip, rar), Kalenderumrechnung, Übersetzung und viele mehr. PHP in HTML Um den PHP-Code von gewöhnlichem HTML zu unterscheiden, benötigt PHP bestimmte einleitende und abschließende Tags. Es gibt generell vier Möglichkeiten, PHP in HTML einzubetten: 74

5 Software-Entwicklung und Netzwerkmanagement Entsprechend der Entwicklerempfehlung sollte die XML-konforme Variante verwendet werden: <?php...?> Die Beginn- und Endtags sind auch folgendermaßen darstellbar: <?...?> Das kann allerdings auch zu Fehlern führen, da alle XML-Dokumente ebenso beginnen. Des Weiteren gäbe es noch die Möglichkeit, die ASP-Tags zu verwenden. Um diese Zeichen zu verwenden, müssen diese zuerst in der Konfiguration aktiviert werden. <%... %> Die vierte Möglichkeit ist, wie in den Codefragmenten von JavaScript, den Code in Script-Tags einzubinden: <script language="php">... </script> Dadurch kommen alle, auch die älteren WYSIWYG-Editoren, wie zum Beispiel Microsoft Frontpage, mit dem PHP-Code zurecht. Die PHP-Syntax Die PHP-Syntax ist an die Programmiersprachen C, Java und Perl angelehnt. PHP ist einfach zu erlernen, man kann sich auch ohne vorherige Programmiererfahrung innerhalb von wenigen Stunden die Grundlagen aneignen. Für professionelle Programmierer wiederum bietet PHP einen großen Umfang an Funktionen, der laufend erweitert wird. Der echo-befehl gibt Texte (sogenannte Strings) aus. Alle Befehle werden mit einem Strichpunkt abgeschlossen. <html> <head> <title>hallo Welt</title> </head> <body> <? echo "Hallo World!";?> </body> </html> 75

6 Informationsmanagement und Medientechnik Kommentare Einzeilige Kommentare werden in PHP mit den Zeichen // begonnen, mehrzeilige zwischen /* und */ eingeschlossen. <? // Eine Kommentar-Zeile /* mehrzeiliger Kommentar */ Variablen Variablennamen werden in PHP durch ein vorangestelltes Dollarzeichen ( $ ) gekennzeichnet und müssen vor ihrer Verwendung nicht initialisiert werden. Der Typ der Variable (String, Integer, Gleitkommazahl) wird von PHP automatisch bestimmt. Groß- und Kleinschreibung in Variablennamen wird unterschieden, ist also case-sensitive. Variablen können wie Strings mit dem echo Befehl ausgegeben werden: $var = "Text"; echo $var; Wenn Variablennamen in doppelten Anführungszeichen stehen, werden die betroffenen Werte ausgegeben: echo "$var"; Diese Kombination gibt den Wert der Variable $var aus. Die Variablennamen in einfachen Anführungszeichen werden aber nicht ersetzt: echo $var ; Variablen in der Sprache PHP an andere Funktionen und Programme übergeben PHP wurde speziell für das Erstellen dynamischer Websites entwickelt, deshalb können alle Eingaben aus HTML-Texten sehr einfach bearbeitet werden. Wichtig: Der Eintrag register_globals in der Datei php.ini muss gesetzt sein! 76

7 Software-Entwicklung und Netzwerkmanagement Ein Beispiel zur Erstellung von PHP-Quelltext in HTML-Seiten: <html> <body> <form action="auswertung.php" method="post"> Wie lautet ihr Name? <input type="text" name="user"> <input type="submit" value="go"> </form> </body> </html> In der Datei 2 erfolgt dann die Auswertung des obigen Formulars: <html> <body> <? echo "Willkommen, $user.";?> </body></html> Die Datenbank-AbfragespracheMySQL Die Sprache MySQL wird häufig in der Verbindung mit PHP eingesetzt, um Web-Datenbanken zu erstellen. In der Gegenwart wird das Paket meist in Verbindung mit dem Apache Webserver realisiert, um dynamische Websites zu erstellen. Viele Content Management Systeme werden mit dieser Kombination opensource-geschriebener Programme umgesetzt. Als Beispiel seien hier Joomla, Drupal und Type 3 genannt, mit denen webbasierende Systeme ohne die Kenntnis von Programmiersprachen umgesetzt werden können. 77

8 Informationsmanagement und Medientechnik Das Programm phpmyadmin phpmyadmin ist ein nettes kleines Programm, mit dem die Datenbank-Verwaltung von MySQL üblicherweise bei Weitem vorgenommen wird. Die wichtigsten Features des Programmes: Erstellen und Verwerfen von Datenbanken; Erstellen, Kopieren, Verwerfen und Ändern von Tabellen: Datensätze löschen, bearbeiten und hinzufügen; Ausführen einer beliebigen SQL-Abfrage, auch batch-abfragen; Schlüssel von Datensätzen verwalten; Textdateien in Tabellen laden; Data in CSV-Werte exportieren Die wichtigsten SQL-Befehle im Überblick: Sobald man mit dem DBMS verbunden ist, kann man Befehle eingeben. Diese werden auch von PHP aus aufgerufen. Bei der dialogorientierten Benutzung und im Batch-Betrieb müssen die Befehle immer mit einem Semikolon abgeschlossen werden. Problemlos kann man einen Befehl in mehrere Zeilen schreiben, indem man erst am Ende das Semikolon setzt. Es ist zu bedenken, dass Unix/Linux Groß- und Kleinschreibung unterscheidet. Im Falle von MySQL entspricht eine Datenbank einem bestimmten Unterverzeichnis im MySQL-Ordner. Die Tabellen der Datenbank sind als Dateien realisiert. Diese Dateien bestehen aus Binärcode, das heißt, sie können und sollten ausschließlich von MySQL selbst gelesen werden. Der Befehl zum Erstellen einer Tabelle lautet CREATE TABLE. CREATETABLE Name (create_definition) für Name ist der Tabellenname einzusetzen, in den runden Klammern stehen eine oder mehrere Definitionen durch Komma getrennt. Für create_definition kann man Folgendes einsetzen: Feldname Typ [NOT NULL][AUTO_INCREMENT][UNIQUE][PRIMARY KEY] PRIMARY KEY (Feldname,...) UNIQUE (Feldname,...) 78

9 Software-Entwicklung und Netzwerkmanagement NOT NULL legt fest, dass ein Wert eingetragen werden muss (NULL ist nicht gleich 0, sondern einfach kein Wert). Wird ein Zahlenfeld mit dem Schlüsselwort AUTO_INCREMENT angelegt, dann wird der höchste Wert +1 genommen, solange kein Wert für dieses Feld angeben wurde. Wenn UNIQUE bei einem Feld angegeben wurde, darf ein Wert in maximal einem Tupel vorkommen, d.h. jeder Wert muss eindeutig sein. Mit PRIMARY KEY wird der Primärschlüssel festgelegt. Primärschlüssel müssen eindeutig sein und es muss NOT NULL angegeben werden. UNIQUE und PRIMARY KEY können entweder direkt hinter einer Spaltendefinition angegeben werden oder getrennt davon. SHOW Man kann sich die nun erstellten Tabellen und deren Felder auch ansehen. Dazu dient der Befehl SHOW. SHOW TABLES oder SHOW COLUMNS FROM table SHOW TABLES zeigt alle angelegten Tabellen an. Mit dem Befehl SHOW COLUMNS FROM table lassen sich die Felder in der Tabelle table anzeigen. DROP TABLE MySQL-Tabellen werden mit dem Befehl DROP TABLE gelöscht. Mit dem Befehl DROP TABLE table_name werden auch alle Daten in der Tabelle gelöscht. INSERT INTO Mit dem Befehl INSERT INTO werden Daten in eine Tabelle eingefügt. IN- SERT INTO table_name [ (feld_name,...) ] VALUES (werte,...) SELECT Das ist der wichtigste Befehl in MySQL, damit können Datensätze abgerufen werden. SELECT [DISTINCT ALL] select_expression,... FROM tables... [WHERE where_definition] [GROUP BY feld_name,...] [ORDER BY feld_name [ASC DESC],...] [LIMIT [offset,] rows] Die einfache Form der SELECT-Anweisung wird folgendermaßen dargestellt: SELECT * FROM table Damit gibt MySQL alle Datensätze einer Tabelle aus. Die Befehle DISTINCT und ALL sind optionale Parameter: Es kann immer nur einer, muss aber keiner benutzt werden. 79

10 Informationsmanagement und Medientechnik DISTINCT sorgt dafür, dass jede identische Zeile nur einmal ausgegeben wird. Der ALL-Befehl gibt sich wiederholende Werte mehrmals aus. Standardmäßig wird ALL ausgegeben. Mit ORDER BY wird festgelegt, nach welchen Spalten sortiert werden soll. Mit ASC werden die Zeilen aufsteigend, mit DESC absteigend sortiert; ohne Angabe bedeutet, es wird aufsteigend sortiert. Die GROUP BY-Anweisung wird benutzt, um mehrere Datentupel mit identischen Attributen zu Gruppen zusammenzufassen und die Anzahl der Tupel pro Gruppe auszugeben. Mit LIMIT [offset,] rows kann angegeben werden, wie viele Zeilen maximal von der SELECT-Anweisung zurückgeliefert werden sollen. offset legt fest, ab welcher Zeile angefangen werden soll. Ohne Angaben wird 0 angenommen. Die Ergänzung rows legt die Anzahl der Zeilen fest. Für select_expression muss man einsetzen, was angezeigt werden soll, die benötigten Spalten werden durch Beistriche getrennt angegeben. Über die where_definition werden die Bedingungen angegeben, damit die Zeile ausgegeben wird. Die where_definition wird auch beim Löschen (DELETE) und Ändern (UPDATE) von ausgewählten Datensätzen gebraucht. Eine Bedingung besteht aus einem Spaltennamen, einem Operator sowie einer Konstante, einer anderen Spalte der Tabelle oder einer Funktion. LIKE Wird like in Textfeldern im Suchmuster als Platzhalter verwendet, können die Vergleichsoperatoren nicht verwendet werden. Folgende Platzhalter gibt es: % steht für eine beliebige (auch 0) Anzahl beliebiger Zeichen. _ steht für genau ein beliebiges Zeichen. BETWEEN Der BETWEEN-Operator wählt alle Spalten aus, die zwischen dem oberen und unteren Wert liegen. IN Der Operator IN wird benutzt, wenn man nicht mit einem einzelnen Wert, sondern mit einer Wertemenge vergleichen will. Funktionen Die Befehle select_expression und where_expression können neben der Verwendung als Konstante und Spaltenwerte auch für Funktionen eingesetzt werden. jede Zeile angewendet, während die Gruppenfunktionen immer auf eine Gruppe von Zeilen angewendet werden. DELETE FROM Mit dem Befehl DELETE FROM werden Daten aus einer Tabelle gelöscht. DELE- TE FROM table_name [WHERE where_definition] 80