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Transkript

1 World Wide Web

2 Springer Berlin Heidelberg New York Barcelona Hongkong London Mailand Paris Singapur Tokio

3 Erik Wilde World Wide Web Technische Grundlagen Mit 78 Abbildungen und 12 Tabellen, Springer

4 Erik Wilde Institut fur Technische Informatik und Kommunikationsnetze ETH-Zentrum, CH-8092 Zurich Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Wilde, Erik: World Wide Web: technische Grundlagen/Erik Wilde.-Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Mailand; Paris; Singapur; Tokio: Springer, 1999 ISBN-13: e-isbn-13: DOl: / IS B N-13: Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der VervieWiltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfaltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetz1ichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Stratbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1999 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dab solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Umschlaggestaltung: Kiinkel+ Lopka, Heidelberg Obersetzung, Satz und Umbruch: G & U, Technische Dokumentation, Flensburg Gedruckt auf saurefreiem Papier SPIN: /3142PS

5 Vorwort Was ist der Unterschied zwischen einer URL und einer URI? Wie verrichtet HTTP seine Arbeit? Warum benotigen wir XML? Worum dreht es sich dabei uberhaupt und wird es moglicherweise HTML ersetzen? Dieses Buch gibt Ihnen Antworten auf diese und eine Reihe anderer Fragen, die sich aufmerksamen Bewohnern des Cyberspace aufdrangen konnten. Das Buch stellt naturlich nicht nur ein Glossar von Abkurzungen und haufig benutzten Ausdrucken dar. Es ist vielmehr eine umfassende und doch pragnante Darstellung der Technologie, welche die Grundlage des World Wide Web bildet. Es ist eine uberraschende Feststellung, dab es trotz vieler Tausend veroffentlichter Bucher zum Thema WWW bis heute keines gibt, das detailliert auf die innere Funktionsweise dieser beliebten Internet-Anwendung eingeht, die so einfach zu benutzen und doch so kompliziert ist, wenn es darum geht, die Funktionsweise tatsachlich zu verstehen. Das Zielpublikum dieses Buchs labt sich vielleicht am besten dadurch beschreiben, wie der Autor selbst auf die Idee gekommen ist, es zu verfassen: Ein erster Rohentwurf wurde als Begleittext fur ein Praxis seminar ausgewahlt, das eine kontinuierliche Weiterbildung zum Thema WWW-Technologie bieten sollte. Teilnehmer an diesem Seminar waren Person en, die wubten, was das Web ist und wie es gewerblich eingesetzt werden kann, aber auberdem Kenntnisse daruber benotigten, wie die Technologie f.mktioniert. Wahrend der Planung dieser Schulung stellte der Autor fest, dab auf dem Markt kein geeignetes Buch zu finden war, und entschied somit, selbst eines zu schreiben. Es ist wohl unnotig, daraufhinzuweisen, dab schon die Entwurfsfassung ihrer Aufgabe der Bereitstellung einer Referenz 'm allen Aspekten der Web-Technologie gerecht wurde. Wie Erik Wilde in seiner Einleitung sagt, besteht das offensichtlichste Handicap eines Buchs darin, dab eine Momentaufnahme einer sich so schnell entwickelnden Technologie schon in dem Moment wieder veraltet sein kann, wenn das MaHuskript den Schreibtisch des Autors (oder, urn genau zu sein, seinen Computer) verlabt. Es wird eine grobe Herausforderung sein, den Titel auf derr. aktuellen Stand der technologischen Entwicklung zu halten und dem Leser zu gegebener Zeit Aktualisierungen zu bieten. Ich frage mich, ob die Jahr-2000-Ausgabe dieses Buchs vielleicht bereits im Web veroffentlicht werden wird... September 1998 Prof. Bernhard Plattner, ETH Zurich

6 Einleitung Die Idee fur dieses Buch kam mir, als ich nach einer Publikation suchte, die nicht nur einen Aspekt des Web, sondern alle relevanten Bereiche der heutigen Web-Infrastruktur abdeckt. Es gibt tatsachlich mehrere Hundert Bucher uber HTML und Java, eine grabe Anzahl von Titeln zu CGI- und HTTP-Server-Konfiguration und -Wartung, und auch Bucher zu den Themen CSS und XML erscheinen mit zunehmender Bedeutung dieser Technologien in immer kurzeren Abstanden. Beim DurchstObern verschiedener beeindruckender Geschafte fur Computerbucher fand ich allerdings kein einzelnes Buch, das sich allen diesen Themen widmete. Dieses Buch stellt dementsprechend einen Versuch dar, eine Wissensquelle bereitzustellen, die alle derzeit relevanten Bereiche der Web-Technologie abdeckt. Diese Aussage beschreibt allerdings zugleich auch das grobte Dilemma dieses Buchs, da sich die Formulierung»derzeit«, wenn yom Web die Rede ist, nur auf eine sehr kurze Zeitspanne bezieht. Nahezu jede Woche werden neue Technologien angekundigt und beworben, und es ist kaum moglich, vorherzusagen, welche davon uberleben und welche schon in wenigen Monaten wieder vergessen sein werden. Foiglich befabt sich diese Arbeit ausfuhrlich mit den Bereichen, die fur das Web mit einiger Wahrscheinlichkeit in den kommenden Jahren von Relevanz sein werden: URI, HTTP, SGML, HTML, CSS und XML. Obwohl Java ganz offensichtlich zu den graben Modeerscheinungen des Web zahlt, wird nicht ausfuhrlich darauf eingegangen, da ich glaube, dab eine detaillierte Beschreibung einer Pragrammiersprache nicht zum Rest des Buchs passen wiirde, der sich eher der Beschreibung architekturbezogener Konzepte widmet. Dieselbe Einschrankung trifft auch auf die Skriptsprachen zu, die in steigendem MaBe in die Web-Umgebung integriert werden, aber zu komplex sind, urn in einem Buch, das sich mit vielen anderen Themen beschaftigt, umfassend erlautert werden zu konnen. Einige andere Web-bezogene Konzepte und Technologien werden ebenfalls in einer weniger ausfuhrlichen Weise beschrieben, weil sie entweder nicht ganz so wichtig sind oder moglicherweise nicht dauerhaft von Bedeutung sein werden. In einer zweiten Ausgabe dieses Buchs werden aus dem Glossar und dem Index mit Sicherheit einige Dinge spurlos verschwinden, wahrend andere hinzukommen werden, aber dies ist im Zeitalter des Internet der Lauf der

7 VIII Einleitung Dinge. Ich bin sehr neugierig, fur wie lange dieses Buch als Referenz fur die technischen Grundlagen der Web-Technologien geeignet sein wird. AbschlieBend mochte ich dem International Computer Science Institute (ICSI) in Berkeley fur die Gelegenheit danken, dieses Buch zu schreiben. Es hat mich sehr viel mehr Zeit gekostet als ich ursprunglich annahm, und ich hoffe, dab das Ergebnis sich fur viele Personen als sehr nutzlich erweisen wird, die nach einem eingehenden technischen Oberblick uber das Web suchen. Wenn das Buch als Lehrbuch fur technisch orientierte Vorlesungen uber das Web, als eine Einfuhrung in die Web-Technologie fur Leute mit einem minimalen Hintergrundwissen in Sachen Computerkommunikation und als umfassendes Referenzwerk fur Web-bezogene Themen eingesetzt wird, dann ist es zu dem Buch geworden, das ich schreiben wollte. Berkeley, September 1998 Erik Wilde

8 X Inhaltsverzeichnis General und Entity Header Request Response Content Negotiation Authentifizierung Persistente Verbindungen Chunked Encoding Caching Sicherheit HTTP tiber SSL (HTTPS) Secure HTTP (S-HTTP) Cookies Benutzungvon HTTP Nicht zum Standard gehorende HTTP Extensions Neuladen von Web-Seiten Obergange zwischen Seiten Die Zukunft von HTTP Protocol Extension Protocol (PEP) HTTP Next Generation (HTTP-ng) Multiplexing Protocol (SMUX) Standard Generalized Markup Language (SGML) SGML-Konzepte Inhalt und Darstellung Strukturierung durch Markup Document Classes Darstellung von Inhalt Der SGML-Standard SGML Declaration Document Type Definition (DTD) SGML-Dokumente Benutzung von SGML SGML Profiles SGML Applications SGML-Validierung Die Zukunft von SGML Hypertext Markup Language (HTML) Geschichte Frtihe Versionen HTML HTML HTML Hypertext Markup Language 4.0 (HTML 4.0) HTML 4.0 DTDs

9 Inhaltsverzeichnis XI Gemeinsame Attribute Grundlegender Autbau eines HTML-Dokuments Einfacher und strukturierter Text Bilder und Image Maps Links Frames und Formulare Dynamische Dokumente Publishing mit HTML Benutzung von HTML Die Zukunft von HTML Cascading Style Sheets (CSS) CSS-Grundlagen Geschichte Cascading Style Sheets, Levell (CSSl) Vererbung Selectors Einheiten Declarations Verwenden mehrerer Style Sheet Verwandte Ansatze Konvertierung nach CSS Die Zukunft von CSS Cascading Style Sheets Positioning (CSS-P) Cascading Style Sheets, Level 2 (CSS2) Extensible Markup Language (XML) XML-Grundlagen Erstellen von Dokumenttypen Formatierung von XML-Dokumenten Konvertierung Extensible Markup Language 1.0 (XML 1.0) Unterschiede zu SGML XML Linking Language (XLink) Linking-Konzepte Link-Informationen Link-Typen Attribute XML Pointer Language (XPointer) Konzepte Location Terms Spanning Locators Persistenz Extensible Style Language (XSL) Konzepte

10 XII Inhaltsverzeichnis Style Sheets XML und andere Markup Languages Vergleich von XML und HTML Vergleich von XML und SGML Die Zukunft von XML Skripte und Programmierung Skriptsprachen ECMAScript VB Script Programmiersprachen Java Verteilte Programmierung Remote Method Invocation (RMI) Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Distributed Component Object Model (DCOM) Interworking HTTP-Server Server-Leistungsfahigkeit Server-Konfiguration Server-Start Virtuelle Host Origin Server Proxies Der Apache-HTTP-Server Installation Konfiguration Common Gateway Interface (CGI) Kommunikation mit dem Server Formulare und CGI Server-Side Includes (SSI) loa Verschiedenes Server-Technologien FastCGI Java-Servlets Browser Integration Prefetching Suchmaschinen Neue Inhaltstypen Virtual Reality Modeling Language (VRML) Mathematical Markup Language (MathML) Portable Network Graphics (PNG)

11 Inhaltsverzeichnis XIII A. A.1 A.1.1 A.1.2 A. 1.3 A.2 A.2.1 A.2.2 A.2.3 A.2.4 A.2.5 A.3 A.3.1 A.3.2 B. B.1 B.2 B.3 B.4 C. C.1 C.2 Vektorgrafiken RealMedia Architecture (RMA) Neue Architekturkomponenten Platform for Internet Content Selection (PICS) Digital Signature Initiative (DSig) Resource Description Framework (RDF) Dynamic Fonts Document Object Model (DaM) Synchronized Multimedia Integration Language (SMIL) Verwandte Technologien Senden von Empfangen von Verzeichnisdienste Directory Access Protocol (DAP) Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) Usenet-Nachrichten Network News Transfer Protocol (NNTP) HTTP/1.1-Definitionen Nachrichten Allgemeine Definitionen Request Response Statuscodes Informational (lxx) Successfull (2xx) Redirection (3xx) Client Error (4xx) Server Error (5xx) Warncodes Temporary Warnings (lxx) Persistent Warnings (2xx) HTML-4.0-Definitionen SGML-Deklaration DTD Entities HTML 4.0 Table DTD HTML 4.0 Form DTD XML 1.0 Definitionen SGML Declaration XML DTD fur SMIL Glossar Stichwortverzeichnis

12 Abbildungsverzeichnis Abb. 1.1 Abb. 1.2 Abb.1.3 Abb.1.4 Abb.2.1 Abb.2.2 Abb.2.3 Abb.2.4 Abb.3.1 Abb.3.2 Abb.3.3 Abb.3.4 Abb.3.5 Abb.3.6 Abb.3.7 Abb.3.8 Abb.3.9 Abb.3.10 Abb.3.11 Abb.3.12 Abb.3.13 Abb.3.14 Abb.3.15 Abb.3.16 Abb.3.17 Abb.4.1 Abb.4.2 Abb.4.3 Abb.4.4 Abb.4.5 Abb.5.1 Abb.5.2 Abb.5.3 Das DNS als Teil des Ladens von Web-Seiten Schichtung von Kommunikationsprotokollen Schichtung von Kommunikationsprotokollen - TCP/IP Schichtung von Kommunikationsprotokollen - Anwendungsprotokolle Web-Links aus der Sicht des Benutzers Die Beziehung zwischen URIs, URNs und URLs Verwendung eines URN Naming Service (UNS) Verwendung eines RDS und eines URN Resolver Service Grundlegende Funktionsweise von HTTP HTTP unter Einbeziehung eines Proxies HTTP unter Einbeziehung eines Tunnels Server-Driven Content Negotiation Agent-Driven Content Negotiation Transparent Content Negotiation Persistente HTTP-Verbindungen HTTP Request Pipelining Chunked Transfer Coding Mogliche Cache Locations HTTP Caching mit Cache Miss HTTP Caching mit Cache Hit HTTP-ValidierungzwischengespeicherterEntities Schichtung der Kommunikationsprotokolle bei der Verwendung von SSL Mogliche Plazierung der SSL- und der TCP-Implementierung Schichtung von Kommunikationsprotokollen mit S-HTTP HTTP State Management mit Cookies Beispiel fur strukturierten Inhalt Hierarchische Struktur eines SGML-Dokuments Ein allgemeiner SGML Parser Ein spezialisierter SGML Parser (z. B. fur XML) Ein spezialisierter SGML Parser (z. B. fur HTML) Ein HTML Parser Konvertierung einer Transitional DTD in Strict HTML Grundlegender Aufbau eines HTML-Dokuments

13 Abbildungsverzeichnis xv Abb.5.4 Abb.5.5 Abb.5.6 Abb.5.7 Abb.5.8 Abb.5.9 Abb.5.10 Abb.5.ll Abb.6.1 Abb.6.2 Abb.6.3 Abb.6.4 Abb.6.5 Abb.6.6 Abb.6.7 Abb.6.8 Abb.6.9 Abb.6.10 Abb.6.ll Abb.6.12 Abb.6.13 Abb.6.14 Abb.7.1 Abb.7.2 Abb.7.3 Abb.7.4 Abb.7.5 Abb.7.6 Abb.7.7 Abb.7.8 Abb.7.9 Abb.7.10 Abb.7.ll Abb.8.1 Abb.8.2 Abb.9.1 Abb.9.2 Abb.9.3 Abb.9.4 Abb.9.5 Hierarchie eines HTML-Dokuments Mit <LINK> ausgedruckte Beziehungen zwischen Dokumenten Formatierung des <TH>-Elements und Benutzung des COLSPAN-Attribut Server-Side Image Maps Client-Side Image Maps Die Struktur einer HTML-Seite, die von Frames Gebrauch macht Ein Beispiellayout mit verschachtelten <FRAMESET>-Elementen Publishing mit HTML Publishing mit CSS Publishing mit CSS unter Verwendung von Cascading Style Sheets Die W3C-W eb-seite zum Thema Style Sheets Hierarchische Struktur eines HTML-Dokuments und Vererbung Dberschreiben von Vererbung Verwenden von Vererbung fur Defaults und Ausnahmen Abstande fur Block-Level-Elemente Die Properties word-spacing und letter-spacing Auswirkung der Property background-repeat Verwenden von Prozentwerten fur die Property background-position Kaskadierung und Vererbung mit CSS User und Designer Style Sheets in einem CSS-Browser Mehrere Designer Style Sheets in einem CSS-Browser User und mehrere Designer Style Sheets in einem CSS-Browser Ein XML-Parser Publishing mit XML Struktur eines kleinen XML-Dokuments Publishing mit XMLlXSL Ein XML-Parser fur wohlgeformte XML-Dokumente Out-of-Line Links Direktionalitat von Links Anzahl verknupfter Ressourcen Die XPointer-Schliisselworter zum Fortbewegen durch den Document Tree Verschiedene XPointer wahlen dieselbe Subressource aus XSL Result Tree Construction (Abbildung von XML aufhtml) Struktur einer CORBA-Anwendung CORBA in einer heterogenen Umgebung IP-basierte virtuelle Host Nicht aufip basierende virtuelle Hosts HTTPS Proxying SSL Proxying Client/Server-Interaktion mit CGI

14 XVI Abbildungsverzeichnis Abb.9.6 Formulare und CGI Abb. ILl Protokolle fur die -Dbertragung Abb X.500-Verzeichniszugriff mit DAP Abb X.500-Datendistribution mit DSP Abb Verzeichniszugriff mitldap