2. Serverseitige Programmierung

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1 Sprachen, Prinzipen, Einsatz DHBW Stuttgart T2INF

2 Serverseitige Programmierung Bedeutet, dass serverseitige Programme erstellt und ausgeführt werden, um - Daten aus Datenbanken zu lesen, - Daten in Datenbanken zu schreiben und - Webseiten dynamisch aufzubauen, - bevor die Webseite zum Benutzer geschickt wird. Webclient (Browser) Dynamische Inhalte clientseitig Webserver Statischer Inhalt Datenbank Dynamische Inhalte serverseitig Interpretiert mittels clientseitiger Webtechniken Webserver fügt mittels serverseitiger Webtechniken ein DHBW Stuttgart T2INF

3 Dynamische Webtechniken Erweitern statische Webseiten um dynamische Inhalte Clientseitig: - Bewegung im Browser (Video, Animationen) - Interaktive Elemente Serverseitig - Generieren der Seite erst bei Aufruf - Integration aktueller Daten aus Datenbanken und anderen Systemen - Einbinden speziell für diesen Aufruf relevanter Daten (z. B. Werbung) Motivation: - Bereitstellen von formatlosen Inhalten in einem CMS. Format wird erst beim Aufruf vergeben (z. B. abhängig von Standort und Endgerät) - Individualisierung von Inhalten (Newsfeeds, Werbung, Social Plugins) - Trennung von Design und Inhalt - Direktes Reagieren auf Aktionen der Benutzer (z. B. Interaktivität mittels Ajax) DHBW Stuttgart T2INF

4 Sessionverwaltung HTTP ist ein zustandsloses Protokoll. Nach Bedienung der Anfrage durch den Server besteht keine Verbindung mehr zum Client. Gleichzeitig besteht aber die Notwendigkeit, einen Benutzer über mehrere Seiten hinweg zu verfolgen - Mehrstufige Formulare - Warenkorb beim Online-Shopping - Benutzer-Tracking für Werbetreibende und Social Networks - Webmailer/CMS/etc. mit sich öffnenden Fenstern zum Verfassen von Artikeln Varianten zur Realisierung des Session-Management - Hidden Fields in Formularen - URL Rewriting - Cookies - SSL-Key der HTTPS-Verbindung DHBW Stuttgart T2INF

5 Sessionverwaltung mit Hidden Fields Umsetzung im HTML: <input type="hidden" name="" value=""> Webclient Webserver URL HTML-Dokument mit Formular 1 Formulardaten HTML-Dokument mit Formular 2 und Daten aus F1 (Hidden) Formulardaten aus F1 (unbemerkt) und F2 DHBW Stuttgart T2INF

6 Sessionverwaltung mit Cookies - Cookies werden lokal gespeichert, Grenze 4 kb - Cookieinformation wird beim Seitenaufruf automatisch gesendet - Gültigkeitszeitraum setzt der Server - Flash nutzt eigene Cookies, die nicht über den Browser gesteuert werden Webclient Webserver URL HTML-Dokument mit Formular 1 Formulardaten HTML-Dokument mit Formular 2 + Cookie mit Daten aus F1 Formulardaten aus F2 und Cookie DHBW Stuttgart T2INF

7 URL Rewriting Rewriting muss vom Server unterstützt werden Erlaubt, Session-ID oder Parameter in URL anzugeben, als wären es statische Werte Webserver schreibt diese Werte wieder um (rewriting), so dass sie als Parameter verarbeitet werden können Sinnvoll auch, um dynamische Seiten durch Suchmaschinen als vermeintlich statische Seiten erkennen zu lassen wird zu DHBW Stuttgart T2INF

8 SSL-Key Funktioniert nur bei HTTPS-Verbindungen Server und Client tauschen beim Aufbau einen geheimen Schlüssel aus. Dieser kann zur eindeutigen Identifikation der Session genutzt werden. Probleme: Hidden Fields haben den Nachteil, dass bei jedem Aufruf einer Seite eine Form gesendet werden muss, das führt zu Schwierigkeiten mit Back und Forward im Browser SSL-Keys funktionieren nur bei HTTPS-Verbindungen Anzahl der in Cookies speicherbaren Daten ist begrenzt URL-Rewriting mit Formulardaten stößt schnell an Limitierung der Länge der URL DHBW Stuttgart T2INF

9 Praxis Verwaltung der Zustandsinformationen nicht auf dem Client, sondern per Session-ID auf dem Server Session-ID wird lokal im Cookie oder per URL-Rewriting abgelegt Client sendet so mit jedem Request seine Session-ID und kann vom Server einer Session zugeordnet werden Um Ressourcen zu sparen, sollten Sessions mit einem Timeout-Mechanismus versehen werden Auf dem Server müssen Vorkehrungen getroffen werden, um zu verhindert, dass durch Probieren oder Erraten einer Session-ID eine fremde Session übernommen werden kann - Erreichbar z. B. simpel durch zwei IDs, die nur zusammen gültig sind. Erraten einer gültigen Session ID erlaubt dann noch keinen Zugriff auf eine fremde Session. - Schlechte Idee: Binden der Session an eine IP-Adresse, da große Netzwerke oft per NAT bzw. Proxy nach außen mit einer gemeinsamen Adresse auftreten DHBW Stuttgart T2INF

10 Serverseitige Web-Technologien DHBW Stuttgart T2INF

11 Serverseitige Web-Technologien Zur serverseitigen Programmierung stehen mehrere konkurrierende Technologien zur Verfügung Unterschiede in der Leistungsfähigkeit und unterstützten Plattformen Wichtige Vertreter - CGI und Perl - PHP - ASP und ASP.NET - Coldfusion - Java-Servlets und JSP Einfachster Vertreter: SSI Server Side Includes - Stammt aus der ersten Hälfte der 90er Jahre - Statische HTML-Seiten sind mit SSI-Kommandos angereichert - Kein eigener MIME-Typ, aber Dateiendung.shtml - Vor Auslieferung der Seiten werden diese geparsed und SSI-Kommandos werden durch entsprechende Ausgaben ersetzt DHBW Stuttgart T2INF

12 SSI Server Side Includes Notation: <!--#SSI-Befehl parametername= parameterwert --> Ausgabe von Umgebungsvariablen - Datum <!--#echo var="date_local" --> - Dokument <!--#echo var="document_uri" --> - Query-String der URL <!--#echo var="query_string_unescaped" --> Einbinden und Abfragen von Dateien - z. B. für Footer: <!--#include file= index.html" --> - Letzte Änderung einer Datei <!--#flastmod ="index.html" --> - Größe einer Datei <!--#fsize ="index.html" --> Direktiven - Setzen von Variablen - If then else Blöcke Ausführen von Anwendungen auf dem Server DHBW Stuttgart T2INF

13 SSI Server Side Includes <b>installierte Server-Software:</b> <!--#echo var="server_software" --> </br></br> <b>ihr Web-Browser:</b> <!--#echo var="http_user_agent" --> </br></br> <!--#config sizefmt="bytes" --> <b>dateigröße:</b> <!--#fsize file="ssi.shtml"--> Byte </br></br> <b>die Zeit der letzten Änderung:</b> <!--#flastmod file="ssi.shtml" --></br></br> <!--#include file="footer.html" --></br></br> DHBW Stuttgart T2INF

14 CGI und Perl CGI = Common Gateway Interface CGI definiert eine Schnittstelle zwischen dritter Software und Webserver, die es ermöglicht, mit Programmen auf dem Webserver Anfragen vom Browser zu bearbeiten und Webseiten dynamisch zu generieren CGI kann dazu die Eingaben von HTML-Formularen verarbeiten Verschiedene Programmiersprachen können genutzt werden, z. B. Perl, C/C++, Fortran, VBA, CGI startet für jede Anfrage einen eigenen Prozess auf dem Server, weshalb die Performance des Webservers bei vielen Anfragen sinkt Die Kombination CGI/Perl eignet sich gut für kleine und mittlere Webseiten mit mäßigem Zugriffsvolumen Inzwischen bindet man Perl im Apache aber auch über ein eigenes Modul ein, so dass der Perl-Prozess nur einmal gestartet werden muss DHBW Stuttgart T2INF

15 CGI und Perl Perl ist eine Skriptsprache, die zur Laufzeit interpretiert wird und daher als Interpretersprache keinen Compiler benötigt. Perl setzt nur einen auf dem Server installierten Perl-Interpreter voraus Perl hat Ähnlichkeiten zur C-Syntax und wurde ursprünglich für Unix-Plattformen entwickelt, um schnell kleine Programme für die Netzwerkentwicklung schreiben zu können Perl besteht aus einfachen ASCII-Zeichen Perl ist frei erhältlich (GPL) es gibt eine kleinere, aber recht rege Perl-Fan-Gemeinde Perl wird oft im Zusammenhang mit CGI verwendet, obwohl Perl ursprünglich nicht speziell für CGI entwickelt wurde Bekannte Lösung, die auf PERL basiert: OTRS (Open Ticket Request System), ein Ticketing- System, welches auch von großen Firmen genutzt wird (Opera, Suse, Hetzner, ) DHBW Stuttgart T2INF

16 Funktionsweise von Perl in Verbindung mit CGI DHBW Stuttgart T2INF

17 CGI/Perl: Beispiel HTML-Seite PERL-Aufruf DHBW Stuttgart T2INF

18 CGI/Perl: Beispiel PERL-Skript Pfad zum PERL-Interpreter Standardeingabe lesen (Daten aus POST) Daten in einzelne Elemente trennen Schleife für jedes Feld Kodierte Daten lesbar machen Erzeugen der HTML-Datei DHBW Stuttgart T2INF

19 CGI/Perl: Beispiel DHBW Stuttgart T2INF

20 CGI und Perl Plattformverfügbarkeit - Perl ist sowohl auf Windows als auch auf Unix basierenden Systemen lauffähig - Der Interpreter ist sowohl bei IIS als auch bei Apache problemlos integrierbar (IIS mittels ISAPI, Apache per CGI oder Modul) Vorteile - Kostenlos (GPL) - Objektorientierte Programmierung möglich - Erweiterung mittels C-Code (kann nach Perl übersetzt werden) - Geschwindigkeit: Obwohl Interpretersprache gute Performance (vor allem als Modul statt CGI) - Viele Skripte im Netz verfügbar Nachteile - Nicht für Webanwendungen optimiert, daher manchmal umständlich für Webausgaben - HTML-Code muss im PERL-Skript generiert werden, keine Schablonen möglich DHBW Stuttgart T2INF

21 PHP PHP = Personal Homepage/Hypertext Preprocessor PHP ist eine serverseitig interpretierte, in HTML eingebettete Skriptsprache. PHP ist prozedural mit objektorientierten Erweiterungen. Seit PHP v5 ist sie vollständig objektorientiert PHP ist Open Source (GPL bzw. PHP License). Zusätzlich sind viele Bibliotheken frei verfügbar. Bei Linux und Mac OS ist PHP direkt als Betriebssystembeigabe enthalten. PHP kann wie PERL per CGI/ISAPI angebunden werden, praktisch relevant ist PHP aber als Modul, welches vom Webserver geladen wird PHP bietet gute Unterstützung der Anbindung von Datenbanken, vor allem MySQL PHP eignet sich sehr gut für mittelgroße Web-Lösungen, ist recht einfach zu erlernen und stellt eine bessere Alternative zu CGI/Perl dar DHBW Stuttgart T2INF

22 Funktionsweise von PHP DHBW Stuttgart T2INF

23 PHP: Beispiel HTML-Seite PHP-Aufruf DHBW Stuttgart T2INF

24 PHP: Beispiel HTML mit eingebettetem PHP PHP Start-Tag Ausgabe der Parameter PHP Ende-Tag DHBW Stuttgart T2INF

25 PHP: Beispiel DHBW Stuttgart T2INF

26 PHP Plattformverfügbarkeit - PHP ist sowohl auf Windows als auch auf Unix basierenden Systemen lauffähig - Der Interpreter ist sowohl bei IIS als auch bei Apache problemlos integrierbar (IIS mittels ISAPI, Apache per CGI oder Modul) Vorteile - Kostenlos (GPL) - Im Gegensatz zu Perl eigens für Webentwicklung entwickelt worden und somit einfacher in der Anwendung - Leicht erlernbar durch gute Struktur, viele Skripte im Netz verfügbar - Objektorientierte Programmierung möglich - Umfangreiche Funktionsbibliotheken Nachteile - Performance eines Interpreters immer schlechter als Ausführung eines compilierten Codes, da der gesamte Code bei jedem Seitenaufruf neu interpretiert werden muss DHBW Stuttgart T2INF

27 Active Server Pages (ASP) ASP wurde von Microsoft entwickelt und ist optimiert für den Einsatz auf dem Internet Information Server auf Windows-Plattformen ASP ist im Gegensatz zu PHP und Perl keine Skriptsprache, sondern eine Laufzeitumgebung, in der Skriptsprachen verwendet werden können Meist verwendet man in ASP das VB-Skript, es kann aber auch JavaScript oder PERL genutzt werden, welches direkt in den HTML-Code eingebettet wird ASP eignete sich für mittelgroße bis große Umgebungen Seit der Einführung von ASP.NET im Jahr 2002 wird ASP nicht mehr weiterentwickelt Trotzdem wird ASP für kleine Projekte noch gerne genutzt, da sich einfache Ergebnisse mit deutlich weniger Aufwand als bei einer ASP.NET-Umsetzung erzielen lassen DHBW Stuttgart T2INF

28 Funktionsweise von ASP DHBW Stuttgart T2INF

29 Internet Server Applications Programming (ISAPI) ISAPI stellt die Schnittstelle zwischen Webserver und Skriptsprachen-Interpreter dar (analog zu CGI) ISAPI wurde von Microsoft entwickelt und verwendet eine dynamische Objektbibliothek - asp.dll für ASP - php5isapi.dll Wichtige Unterschiede zu CGI - Bei mehreren Anfragen trotzdem nur eine Instanz der Objektbibliothek bessere Performance - ISAPI nutzt den gleichen Speicherbereich wie der Webserver. Die Schnittstelle kann so den Webserver zum Absturz bringen DHBW Stuttgart T2INF

30 ASP: Beispiel HTML-Seite mit ASP-Code Dokument ruft sich selbst wieder auf ASP Start-Tag ASP-Block ASP Ende-Tag ASP-Block DHBW Stuttgart T2INF

31 ASP Plattformverfügbarkeit - ASP ist sowohl auf Windows als auch auf Unix basierenden Systemen lauffähig, ist aber stark für Windows-Umgebungen optimiert - Erweiterungen, beispielsweise für Apache, sind nicht kostenlos erhältlich Vorteile - Sehr gute Integration in Microsoft-Produkte - Einfache Webentwicklung durch ASP-Zusatzmodule - HTML-Code kann in ASP-Skripten eingebunden werden - ASP unterstützt VBScript und JavaScript - Schnelles Erlenen möglich, da einfache Syntax und zwei verschiedene Skriptsprachen zur Verfügung stehen Nachteile - Fokus auf Microsoft-Plattformen - Keine Weiterentwicklung seit 2002 DHBW Stuttgart T2INF

32 ASP.NET ASP.NET gehört zum.net-framework von Microsoft. Dabei handelt es sich um eine Container-Technologie, in der die Anwendungen vor der Ausführung kompiliert werden, um die Performance mehrmaliger Webseiten-Aufrufe zu erhöhen. Anwendungen werden in der.net-entwicklungsumgebung geschrieben und verwenden meist die neue Programmiersprache C# sowie neue Ansätze zur Sprach- und Plattformunabhängigkeit ASP.NET ist nicht abwärtskompatibel zu ASP. Beide Technologien können aber parallel eingesetzt werden ASP.NET nutzt Programmiersprachen (VB und C#) und bietet daher mehr Möglichkeiten als bisher die Skript-Sprachen. ASP.NET wird dadurch aber auch schwieriger in der Anwendung ASP.NET eignet sich für große bis sehr komplexe Anwendungen DHBW Stuttgart T2INF

33 Funktionsweise von ASP.NET DHBW Stuttgart T2INF

34 ASP.NET: Beispiel HTML-Seite mit ASP.NET-Code ASP.NET - Skript Form wird vom Server verarbeitet ASP-Formularelemente DHBW Stuttgart T2INF

35 ASP.NET: Beispiel DHBW Stuttgart T2INF

36 ASP vs. ASP.NET Trend geht weg von den in Funktionalitäten beschränkten Skriptsprachen hin zu Frameworks wie.net (oder J2EE) ASP.NET findet insbesondere Verwendung für mittlere bis größere bis ganz große Webanwendungen ASP.NET als kommerzielle Technologie hat aber große Konkurrenz von dem Framework J2EE (Java 2 Enterprise Edition), welches aus dem Java-Umfeld kommt und Open-Source ist Vorkompilierter Code von ASP.NET sorgt für höhere Performance gegenüber dem interpretierten Skriptcode von ASP Kleinere Projekte lassen sich in ASP leichter umsetzen DHBW Stuttgart T2INF

37 ColdFusion ColdFusion verwendet die ColdFusion MarkupLanguage (cfml) und wird direkt in den HTML- Code eingebettet ColdFusion stellt einen eigenen Applikations-Server zur Verfügung, der einfache Möglichkeiten zur Realisierung von Webanwendungen und Integration von heterogenen Systemen ermöglicht ColdFusion ist ein kommerzielles Produkt, das im Jahr 2000 durch Macromedia übernommen wurde, später von Adobe Entwickelt wird in der Regel in Eclipse oder Dreamweaver DHBW Stuttgart T2INF

38 Funktionsweise von ColdFusion DHBW Stuttgart T2INF

39 ColdFusion Beispiel HTML-Seite mit ColdFusion-Aufruf Aufruf ColdFusion DHBW Stuttgart T2INF

40 ColdFusion Beispiel ColdFusion Datenbankmanagement Wird vom Applikations-Server übernommen SQL-Abfrage DHBW Stuttgart T2INF

41 ColdFusion Plattformverfügbarkeit - Der ColdFusion-Server ist sowohl auf Windows als auch auf Unix basierenden Systemen lauffähig. Erweiterungen, beispielsweise für Apache, sind nicht kostenlos erhältlich. Vorteile - Einfach erlern- und anwendbar - Viel Funktionalität wird in den Applikations-Server ausgelagert - Gute Integration von heterogenen Umgebungen - Webbasierte Administration - Gute Integration in die Produkte von Adobe (daher gute Entwicklungsumgebung) Nachteile - ColdFusion ist im Gegensatz zu Perl, PHP und JSP nicht frei erhältlich - Teures Webhosting, daher nicht geeignet für kleine Web-Applikationen DHBW Stuttgart T2INF

42 Java Server Pages (JSP) und Servlets Servlets bzw. Java-Servlets sind serverseitige Java-Komponenten, die in der Java-Virtual- Machine auf dem Server ausgeführt werden Servlets erlauben die Nutzung von serverseitigem Code (im Allgemeinen Java) und stellen dazu spezielle standardisierte Schnittstellen (APIs) für den Zugriff auf den serverseitigen Code zur Verfügung Servlets stehen die vollen Java-Funktionalitäten zur Verfügung, die damit den Zugriff des Webservers auf bestimmte Anwendungsserver (Web-Applikationsserver) ermöglichen Servlets sind sehr effizient und eignen sich für große bis sehr große und komplexe Webanwendungen DHBW Stuttgart T2INF

43 Java Server Pages (JSP) und Servlets Java Server Pages funktionieren ähnlich wie PHP. Der JSP-Code wird in HTML-Seiten eingebunden und vor der Übermittlung an den Client ausgeführt JSP-Tags werden beim ersten Zugriff auf eine JSP-Seite in ein Servlet umgewandelt. JSP erlaubt außerdem die direkte Verwendung von Java-Code (so genannten Scriptlets) im HTML-Skript Java-Servlets und JSP ermöglichen die Trennung von Präsentation und Applikationssteuerung: - JSP übernehmen die Präsentation in der HTML-Seite - Java-Servlets bilden die eigentliche Applikation auf dem Server JSP sind eine sinnvolle Erweiterung von Servlets, vermeiden aber nicht immer das Programmieren der komplexeren und mächtigeren Servlets Java-Servlets und JSP eignet sich für große und komplexe Webanwendungen DHBW Stuttgart T2INF

44 Funktionsweise von JSP/Servlets DHBW Stuttgart T2INF

45 JSP/Servlets Plattformverfügbarkeit - Da JSP auf Java basieren, können sie auf Windows- und Unix-Plattformen eingesetzt werden. Vorteile - Sehr mächtiger Ansatz für den Zugriff auf Web-Applikationsserver - Für die Anbindung bestehender (Java-)Software und den Zugriff auf Datenbanken und sonstigen Anwendungen stehen diverse Java-Klassen zur Verfügung. - JSP erleichtern (für einfachere Anwendungen) die Erstellung von Servlets - Frei verfügbar, da open-source (im Gegensatz zu ASP.NET) Nachteile - Da JSP und Servlets sehr mächtig sind, erscheinen diese anfangs auch komplex - Java ist auf allen Plattformen gleich langsam DHBW Stuttgart T2INF

46 Vergleich der Serverseitigen Lösungen PERL/CGI PHP - Gut für kleine Websites mit geringem Zugriffsvolumen - Kein Session-Handling - Große Programmbibliothek/Vorlagen im Web - Schnell erlernbar, einfach in der Handhabung - Gute DB-Unterstützung, gute Vorlagen im Web - Sessionhandling Java Servlets/JSP - Gute Skalierbarkeit, gut für große Anwendungen - Anbindung bestehender JAVA-Applikationen - Höhere Einarbeitungszeit ASP/ASP.NET - Gute Performance, gute Skalierbarkeit - Gute Implementierung in Microsoft-Umgebungen - Plattformabhängig DHBW Stuttgart T2INF

47 Web Services Ein Web Service ist eine Software Anwendung Mit einem Uniform Resource Identifier (URI) eindeutig identifizierbar Schnittstelle als XML-Artefakte definiert - Standardisierte Schnittstellen für Datenaustausch - Austausch von Daten in XML-Files mit vordefinierter Document Type Defintion (DTD) Unterstützt die Interaktion mit anderen Software-Agenten durch Verwendung XMLbasierter Nachrichten und den Austausch über Internet Protokolle Spielen als Middleware im E-Business eine große Rolle Client Programme senden Anfragen an Web Service, welcher die gewünschte Information sendet Web Services sind für Rechner das, was Webseiten für Menschen sind DHBW Stuttgart T2INF

48 Personenorientiert vs. Applikationsorientiert DHBW Stuttgart T2INF

49 Web Services Web Services stellen logische Einheiten dar, die von außen als Black Box sichtbar sind Über Web Services muss bekannt sein - Wie sie erreichbar sind (URI) - Wie auf die zugegriffen werden kann (Übergabeformat Parameter und Daten) Übergabe der Daten und Rückgabe der Daten erfolgt per XML Praktische Anwendung: dyn. Webseiten sprechen Web Services an, erhalten deren Daten und stellen diese formatiert und angepasst dar Airlines Sixt Online- Reisebüro Car Rental Europcar Webclient (Browser) XML Hotels XML DHBW Stuttgart T2INF

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