Thesis Outline. Erstellung eines universellen Konzepts zur Kommunikation auf mobilen Geräten mit Hilfe von Positionsbestimmung.

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1 Thesis Outline Erstellung eines universellen Konzepts zur Kommunikation auf mobilen Geräten mit Hilfe von Positionsbestimmung. von Thomas Steinberg am

2 Übersicht Einleitung Motivation Mehrwert Technologien Risiken Ausblick Thomas Steinberg 2

3 Einleitung Vorstellung von drei Beispielszenarien Ausgangssituation Alle Personen sind ausgestattet mit PDA Das Gebiet ist mit WLAN vernetzt Thomas Steinberg 3

4 1 Szenario Werft Aufbau einer Werft Docks Bürogebäude Lagerhallen Zentrale Thomas Steinberg 4

5 1.1 Aufbau der Werft Fähre Bürogebäude Lagerhalle 1 Dock 1 Handwerker 2 Handwerker 1 Zentrale Thomas Steinberg 5

6 1.2 Fehlersituation Fähre Bürogebäude Lagerhalle 1 Dock 1 Handwerker 2 Handwerker 1 Zentrale Thomas Steinberg 6

7 1.3 Meldung des Fehlers Fähre Fehlermeldung Externe Entität Bürogebäude Lagerhalle 1 Dock 1 Handwerker 2 Handwerker 1 Zentrale Thomas Steinberg 7

8 1.4 Lokalisierung des Fehlers Fehlermeldung Fähre Externe Entität Bürogebäude Lagerhalle 1 Dock 1 Handwerker 1 Handwerker 2 Zentrale Bereich A B Handwerker 2 D C F E H G Handwerker 1 J I WLAN-Ansicht Thomas Steinberg 8

9 1.5 Lokalisierung der Fachkraft Fehlermeldung Fähre Externe Entität Bürogebäude Lagerhalle 1 Dock 1 Handwerker 1 Handwerker 2 Zentrale Bereich A B Handwerker 2 D C F E H G Handwerker 1 J I WLAN-Ansicht Thomas Steinberg 9

10 1.6 Auftragsvergabe Dock 1 Handwerker 2 Fähre Fehlermeldung Auftrag ID = 10 Externe Entität Bürogebäude Lagerhalle 1 Handwerker 1 E C Bereich A G I Zentrale B Handwerker 2 D F H J WLAN-Ansicht Thomas Steinberg 10

11 1.7 Auftragserfüllung Fähre Auftrag ID = 10 erledigt Bürogebäude Lagerhalle 1 Handwerker 1 Dock 1 Handwerker 2 Bereich A C E G I B Handwerker 2 D F H J Zentrale WLAN-Ansicht Thomas Steinberg 11

12 2. Szenario Flughafen Aufbau eines Flughafen Terminals Bürogebäude Lagerhallen Zentrale Thomas Steinberg 12

13 2.1 Aufbau eines Flughafen Flughafen Thomas Steinberg 13

14 2.1 Auftragsvergabe Flughafen Passagier Thomas Steinberg 14

15 3. Szenario Ferienclub Aufbau eines Ferienclubs Bars Bürogebäude Lagerhallen Häuser Zentrale Thomas Steinberg 15

16 2.1 Aufbau eines Ferienclubs Meer Angemeldete Schwimmgäste Bürogebäude Haus 1 Handwerker 2 Bar 1 Handwerker 1 Zentrale Thomas Steinberg 16

17 2.1 Auftragsvergabe Meer Info Infomeldung Angemeldete Schwimmgäste Auftrag ID = 12 Bürogebäude Haus 1 Handwerker 2 Bar 1 Externe Entität Zentrale Bereich A B Handwerker 2 D C F E H Handwerker 1 G I Handwerker 1 J WLAN-Ansicht Thomas Steinberg 17

18 Motivation Werft Flughafen Ferienclub usw Thomas Steinberg 18

19 Mehrwert Erstellung einer Kommunikations- Middleware, die universelleinsetzbarist Verwendung von vorhanden Produkten zur Verwaltung von Aufträgen zur Lokalisierung von Personen und anderen Thomas Steinberg 19

20 Anforderungen an das System Übertragene Datenvolumen so klein wie möglich Unterstützung asynchrone Kommunikation Schnittstellen zu anderen Produkten Unterstützung von Authentisierung und Verschlüsselung Presence-Funktion Benutzerverwaltung Thomas Steinberg 20

21 Technologien Verweis auf gute Einleitungen in die Grundlagen: Mobile Informationssysteme für ortsbezogene Dienste Vortrag von Mark Thome` und Mobile Community Vortrag von Tobias Krause Konzentration nicht speziell auf Lokalisierung nicht speziell auf die Positionierung vielmehr auf die Kommunikation Funktionalität Bedienbarkeit Verlässlichkeit Verfügbarkeit der Infrastruktur Sicherheit Thomas Steinberg 21

22 Technologien Mobile Enterprise Server PocketPC TCP/IP Konnektoren System A System B Palm Datenbank Gateway Mail SMS Handy Thomas Steinberg 22

23 Technologien Mobile Enterprise Server PocketPC TCP/IP Proxy Logik Konnektoren System A System B Palm Datenbank Gateway Mail SMS Handy Thomas Steinberg 23

24 Protokolle für Kommunikationsschnittstellen HTTP Hypertext Transfer Protokoll Etablierter Protokollstandard Basiert auf einem Request/Response Modell SOAP XMPP Thomas Steinberg 24

25 HTTP Mobile Enterprise Server PocketPC TCP/IP HTTP Proxy Servlet Logik Palm Tomcat Handy Vorteile Etablierter Protokoll Standard Schnittstellen mit OpenSource realisierbar Einfache Übertragung von Nutzdaten HTTP wird auf allen Windows Profilen unterstützt Verschlüsselung per HTTPS API nicht J2ME gebunden Nachteile Kommunikationsmodell nicht für die mobile Welt geeignet (Probleme beim Asynchronität!!!) Hoher Overhead durch HTTP-Header, nicht sehr effizient Kein Server-push möglich, es muss ein Client-polling Verfahren angewendet Thomas Steinberg werden. 25

26 Protokolle für Kommunikationsschnittstellen HTTP SOAP Simple Object Access Protocol Standardisiertes Protokoll Transport per HTTP Anwendung: XMPP Informationsaustausch in einer heterogenen, verteilten Umgebung Thomas Steinberg 26

27 SOAP via HTTP Mobile Enterprise Server PocketPC TCP/IP Proxy/ Apache Axis Logik request(msg) Palm SOAP / HTTP receive()... Webservice Handy Vorteile SOAP ist ein Standard Schnittstellen mit OpenSource realisierbar Einfache Übertragung von Nutzdaten (XML) HTTP wird auf allen Windows Profilen unterstützt Häufigste Umsetzung von mobilen Lösungen mit SOAP API nicht J2ME gebunden Nachteile Kommunikationsmodell nicht für meine mobile Welt geeignet (nicht asynchron!!!)-> via HTTP Hoher Overhead durch SOAP und HTTP-Header Kein Server-push möglich, es muss ein Client-polling Verfahren angewendet werden Session Management im Webservice nötig Thomas Steinberg 27

28 Protokolle für Kommunikationsschnittstellen HTTP SOAP XMPP Extensible Messaging and PresenceProtocol Weiterentwicklung des Jabber-Protokolls für Instant Messaging Thomas Steinberg 28

29 XMPP allgemein XMPP Domäne: mond XMPP Domäne: sonne XMPP XMPP Server mond XMPP XMPP Server sonne XMPP Jeder Server verwaltet seine Domäne Benutzer besitzt eindeutige Adresse (Aufbau ähnelt einer Diese -Adresse wird als Jabber ID (JID) bezeichnet Damit ein Benutzer an mehreren Geräten angemeldet sein kann, muss die JID mit einer Angabe der Ressource erweitert werden Thomas Steinberg 29

30 XMPP XMPP Domäne: mes MES-Domäne steinberg PocketPC TCP/IP XMPP XMPP Server XMPP Mobile Proxy Session Manager Benutzer Datenbank Trennung von XMPP Domäne und MES Domäne nötig: Benutzerverwaltung Rechte XMPP ID sollte das Gerät beschreiben Zusätzliches Session Management im Proxy nötig Thomas Steinberg 30

31 XMPP PocketPC Mobile Enterprise Server Palm XMPP TCP/IP XMPP Server XMPP Proxy XMPP Client Logik Handy Vorteile XMPP ist ein RFC (Standard) Einfache Bibliotheken Integration von Instant Messaging Wenig Overhead im Protokoll Unterstützung von Transport Layer Security (TLS) Asynchroner Nachrichtenaustausch Push vom Server möglich Nachteile Persistente Socket-Streams sind unzuverlässig Unbekannt, wie sich getrennte Sockets auf d. versch. Systemen sich verhalten XMPP Server kostet Lizenzgebühren (500$) Sockets werden ggf. nicht auf jeder Plattform unterstützt (aber auf den meisten) Thomas Steinberg 31

32 Mögliche Implementierung Thomas Steinberg 32

33 Detaillierte Implementierung Mobile Clients XMPP-Server Mobile Enterprise Server Mobile Service Client Server MES-Proxy OpenJMS Server MES-Logik Jabberd 2.0s9 (gnu-linux) Java 1.5 OpenJMS Java 1.5 Pocket PC ipaq Windows Mobile 2003 IBM J9 JVM MySQL Server Version Jabberd DB DBMS MES-Datenbank Wireless LAN IEEE b Leitstand Disponent PHP4 Webanwendung Apache Webserver (gnu-linux) Thomas Steinberg 33

34 Mobile Clients Thomas Steinberg 34

35 Mobile Clients Client Gui Ein-und Ausgaben auf der GUI werden durch die Applikations-Logik verarbeitet Applikation Logik MES Client API XMPP- Connector Thomas Steinberg 35

36 Mobile Clients Client Gui Applikation Logik Datenaustausch mit MES erfolgt über eine Kommunikationsschicht, der MES-Client API MES Client API XMPP- Connector Thomas Steinberg 36

37 Mobile Clients Client Gui Applikation Logik MES Client API Interface Verschickt abgehende XML-Nachrichten XMPP- Connector Thomas Steinberg 37

38 Mobile Clients Client Gui Applikation Logik MES Client API Packet Handler Empfängt ankommende XML-Nachrichten XMPP- Connector Thomas Steinberg 38

39 Mobile Clients Client Gui Applikation Logik MES Client API XMPP- Connector Verwaltungder XMPP-Verbindung Verbindungen über TCP/IP Es bestehen fertige Bibliotheken Thomas Steinberg 39

40 MES - Proxy Kommunikation mit dem XMPP-Server MES-Proxy FIFO XMPP-Client FIFO FIFO GUI Messenger Roster Request Manager Session Manager Dispatcher RPC RMI Socket JMS Kommunikation mit der MES-Logik Thomas Steinberg 40

41 MES - Proxy XMPP Client Sortierung und Verteilung der Messages an die folgenden Komponenten Messenger Roster ReguestManager Session Manager Dispatcher Thomas Steinberg 41

42 MES - Proxy XMPP Client Messenger Verarbeitung von Kurznachrichten Weiterleitung an die Logik Roster ReguestManager Session Manager Dispatcher Thomas Steinberg 42

43 MES - Proxy XMPP Client Messenger Roster (Mitgliedsverzeichnis) Verwaltung der Kontaktliste des MES-Proxy, der Online-Stati der mobilen Clients ReguestManager Session Manager Dispatcher Thomas Steinberg 43

44 MES - Proxy XMPP Client Messenger Roster ReguestManager Organisiert die Überprüfung der Sitzung (mit Hilfe des Session Manager) Leitet die Daten aus den XML-Nachricht extrahiert über den Dispatcher weiter an die Logik Session Manager Dispatcher Thomas Steinberg 44

45 MES - Proxy XMPP Client Messenger Roster Reguest Manager Session Manager MES-Benutzer authentisieren Verwaltung von Sitzungen(An-und Abmeldung) Dispatcher Thomas Steinberg 45

46 MES - Proxy XMPP Client Messenger Roster ReguestManager Session Manager Dispatcher (Verteiler) Stellt Schnittstellen zur Logik zur Verfügung Thomas Steinberg 46

47 MES-Logik Thomas Steinberg 47

48 MES-Logik Connector Kopplung von MES-Logik mit dem MES- Proxy User Manager Schedular Database Connector Thomas Steinberg 48

49 MES-Logik Connector User Manager Kontrolle über Login und Logout Schedular Database Connector Thomas Steinberg 49

50 MES-Logik Connector User Manager Schedular Verarbeitung von allgem. Anfragen Interpretiert XML-Formate Leitet entsprechende Verarbeitung ein Database Connector Thomas Steinberg 50

51 MES-Logik Connector User Manager Schedular Database Connector Zugriff auf den Datenbestand der MES-Datenbank Thomas Steinberg 51

52 Risiken Fast überall Verschiedene Betriebssysteme Verschiedene Entwicklungsplattformen Sicherheit Externe Tools Thomas Steinberg 52

53 Mobile Betriebssysteme Windows Mobile Palm OS Symbian OS Thomas Steinberg 53

54 Mobile Betriebssysteme Windows Mobile Palm OS Symbian OS Thomas Steinberg 54

55 Entwicklungsplattformen Java 2 Micro Edition Microsoft.NET Compact Framework C / C Thomas Steinberg 55

56 Entwicklungsplattformen Java 2 Micro Edition (Microsoft.NET Compact Framework) C / C Thomas Steinberg 56

57 Sicherheit Authentifizierung Autorisierung Vertraulichkeit Verschlüsselung Integrität Non-Repudiation Geräteschutz Medienzugriff Privacy! Thomas Steinberg 57

58 Sicherheit Authentifizierung Autorisierung Vertraulichkeit Verschlüsselung Integrität Non-Repudiation Geräteschutz Medienzugriff Privacy! Thomas Steinberg 58

59 Dritte Systeme Systeme zur Lokalisierung von Personen Systeme zur Verwaltung von Aufträgen Und andere... Nehme ich als gegeben an Thomas Steinberg 59

60 Ausblick Master Thesis Middleware Implementierung MES- Benutzer Client GUI Applikations- Logik Packet Handler Interfaces MES- Client API XMPP Client - Messenger Roster Request Manager Session Manager Dispatcher RPC RMI Socket JMS GUI Socket XMPP- Connector XMPP über TCP/IP FIFO FIFO FIFO RPC RMI Socket JMS Connector Scheduler User Manager Database Connector MES - Datenbank Socket JMS RPC RMI Connector Connector Logik Logik Thomas Steinberg 60

61 Fragen??? Thomas Steinberg 61

62 Danke Danke für Ihre Aufmerksamkeit Thomas Steinberg 62

63 Quellen Tanenbaum, Andrew S.: Moderne Betriebssysteme. Pearson Studium, Saint-Andre, Peter. Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP):Core. IETF Request For Comments (RFC) 3920 Project, Jabberd: Homepage des JabberD Projektes. Homepage der Jabber Software Foundation. Berners-Lee, T. Hypertext Transfer Protocol (HTTP-1.0). IETF Request For Comments(RFC) 1945 Kruse, Mirko: Entwicklung einer synchronen Kommunikationsanwendung auf Basis von Webund Java-Technologien / Hochschule Bremen Studienarbeit Kruse, Mirko Diplomarbeit Konzept und prototypische Realisierung einer Kommunikationsschnittstelle für kundenindividuelle Mobile Enterprise Lösungen Saint-Andre, Peter. Extensible Messagingand Presence Protocol(XMPP): Core. IETF Request For Comments (RFC) November BILD: Handwerker 1 BILD: Handwerker 2 BILD: Schwimmgäste BILD: Auto imswimming pool BILD: End Windows Session BILD: Fragen Thomas Steinberg 63