S. g. Herr Mittendorfer,

die Beiträge sind nun fertig. Leider habe ich noch Probleme mit der Formatierung!

Hier nun etwas verspätet meine 3 Seminararbeiten:

1. Web-Services
2. Geschäftsmodelle im Internet
3. Computergestütztes Kooperatives Lernen (CSCL)

Thema 1: "Web Services"

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

Web Services sind derzeit ein vielversprechendes Thema. Die IT-Branche erhofft sich von dieser Technik neue Geschäftsfelder und einen neuen Aufschwung. Web-Services er-öffnen neue Wege der Zusam-menarbeit im Internet. Von Web-Services verspricht man sich eine Senkung der Integrations-kos-ten sowie eine Senkung der Entwicklungsaufwendungen (Re-use). Der
Hauptnutzen von derWeb-Services-Tech-nologie ist die vollkommene Unab-hängigkeit von konkreten Programmiersprachen und Betriebssystemen.

2. Definition von Web Services

Es gibt verschiedene Meinungen darüber, was Web-Services eigentlich darstellen. Im weites-ten Sinne werden Web-Services als „in sich geschlossene Einheiten, die auf Wunsch Dienste durch wohl definierte Schnittstellen zur Verfügung stellen“
betrachtet.¹ Web Services erlauben das maschinelle Auffinden und Nutzen von Services, bei denen es sich in der Regel um Softwaremodule
handelt. Diese sind in Verzeichnissen (UDDI) beschrieben. Die Kommunikation bei der Suche und der Nutzung wird über das SOAP-Protokoll abgewickelt. Die Services (Funktionen) und deren Parameter werden in der WSDL-Sprache beschrieben.² Web-Services sind Programme auf einem Server im Internet, die von anderen Programmen dieser Art aufgerufen werden können. Sie sind unabhängig von Betriebssystemen und Programmiersprachen.

Einige Definitionen der Global Players:

Ein Web-Service ist eine über ein Netzwerk zugängliche
Schnittstelle zu Anwendungsfunktionen:

• Standards des Internets (HTTP, SMTP, ...) kommen zum Einsatz
• Anwendungsfunktionen sind über das Internet ansprechbar
• Systeme sind lose koppelbar
• Nachrichten werden in XML ausgetauscht (SOAP)
• Die Schnittstelle der Anwendungsfunktionen wird in einer speziellen
IDL in XML dargestellt (WSDL)
• Die Funktionen können lokalisierbar sein (UDDI)

Abb. 2-1: Definition von Web Services

• Web-Services sind:
--> Eine Art Dokumentenaustausch zwischen Applikationen
--> Mechanismen zur Durchführung von verteilten Geschäftsprozessen
zwischen Unternehmen (z.B. CRM, SCM...)
--> Schnittstellen zu Geschäften, Unternehmen und System Services

• Web-Services bieten:
-->Informationsaustausch mittels etablierter Standards
--> Hohe Verständlichkeit durch XML
--> Abstraktionsschicht von Plattformen und Programmiersprachen

--> Jede Sprache, die Webservices unterstützt, kann auf beliebige Webservice-Funktionen
zugreifen

3. Technische Charakteristika von Web Services

In diesem Abschnitt werden die wichtigsten technischen Charakteristika von Web Services kurz erläutert. Abschnitt 3.1 be-schreibt zunächst die technologische Vision, die Web Services zugrunde liegt. Dabei werden auch
die wesentlichen Vorteile angesprochen, die Web-Services-Technologie gegenüber anderen Integrationstechnologien bietet. Anschließend (Kapitel 3.2) werden dann kurz die wichtigsten (Basis-) Web-Services-Standards vorgestellt

3.1 Technologische Merkmale

Innerhalb der technologischen Vision, die Web Services zugrunde liegt, lassen sich drei Hauptbe-standteile unterscheiden:⁷

• Unabhängigkeit von Programmier-sprachen durch XML als Datenaustauschformat,
• Serviceorientierte Architektur sowie
• Lose Kopplung durch Integration über das Internet.

Unabhängigkeit von Programmiersprachen durch XML als Basisformat
Eine wesentliche Eigenschaft von Web-Services-Technologie ist die Nutzung von XML als Basisformat. Zum einen wird XML als Datenformat zur Kommunikation eingesetzt,
zum anderen dient es als Basis für alle im Bereich Web Services entwickelten Standards. Die Nutzung von XML zur Nachrichtenübertragung hat zwei wesentliche Vorteile: Zum einen können Nachrichten sehr einfach durch weitere Komponenten und Tools verarbeitet werden, da XML generisch und flexibel ist und nicht von speziellen
Programmiersprachen abhängt. Da XML außerdem ein offener, kostenloser Standard des W3C ist, ergibt sich aus der Nutzung von XML keine Herstellerabhängigkeit.

Serviceorientierte Architekturen
Serviceorientierte Architekturen beruhen, wie der Name schon sagt, auf Services als Basiseinheit. Diese Services kommunizieren miteinander, wobei die Kommunikation im einfachsten Fall aus einem ein-fachen Datenaustausch besteht, aber auch eine
komplexe Choreographie von Interaktionen sein kann. Ein Service bietet dabei eine wohldefinierte Funktionalität an und ist in sich geschlossen, eigenständig und unabhängig von anderen Services. Diese Unabhängigkeit ermöglicht die Verwendung eines Service in unterschiedlichen Zusammenhängen und gewährleistet somit seine Wiederver-wendbarkeit.

Wesentlicher Vorteil serviceorientierter Architekturen ist ihre Flexibilität. Zunehmend wird darauf verwiesen, dass serviceorientierte Architekturen die Basis bilden für das „Agile Enterprise“, also den Unternehmen die Wendigkeit und Flexibilität garantieren, die für das erfolgreiche Bestehen in einem anspruchsvollen ökonomischen Umfeld unabdingbar sind. SOAs erreichen diese Flexibilität dadurch, dass sie die Wiederverwendbarkeit der implementierten Komponenten in unterschiedlichen Zusammenhängen sicherstellen

Lose Kopplung durch Integration über das Internet
Eng verbunden mit dem Konzept der serviceorientierten Architektur ist die Idee der losen Kopplung. Auf abstrakter Ebene bedeutet dies, dass die einzelnen Komponenten, die in einem Integrationsprojekt integriert werden, so lose miteinander verbunden werden, dass sie leicht austauschbar sind.

Lose Kopplung soll einfachen Austausch von Komponenten ermöglichen!

Die lose Kopplung hat dabei mehrere Aspekte. Zum einen muss die Modellierung der Schnittstellen so erfolgen, dass keine Festlegungen bezüglich konkreter Implementierung getroffen werden. Dies stellen Web Services durch serviceorientierte
Modellierung und die Programmiersprachenunab-hängigkeit von XML sicher. Darüber hinaus muss die konkrete Kommunikationsanbindung der einzelnen Komponenten die lose Kopplung unterstützen.

3.2 Standards für die Basisfunktionalität von Web Services

Für die verschiedenen Facetten von Web Services existieren mittlerweile zahlreiche Standards. Nach Kuschke nutzen Web-Services dazu verschiedene Standardprotokolle, darunter: die Web-Services Description Language (WSDL) zur Service Beschreibung, das Universal Description, Discovery and Integration (UDDI) Protokoll zur Service Entdeckung, sowie das Simple Object Access Protocol (SOAP) als Kommunikations-protokoll.⁸

• Datentypen: XML Schema,
• Nachrichtenformat: SOAP,
• Schnittstellenbeschreibung: WSDL,
• Registrierung und Suche: UDDI

3.2.1 Datentypen: XML Schema
Mit XML Schemas kann die Struktur von XML-Dokumenten bzw. XML-Daten beschrieben werden. Ein Schema legt also gewissermaßen das Format fest, das XMLDaten haben können. XML Schemas erfüllen somit die gleiche Funktion, die ursprünglich DTDs (Document Type Definitions) abgedeckt haben. Im Vergleich zu DTDs bieten XML Schemas eine Reihe von Vorteilen: Zum einen nutzen sie selber XML-Syntax und lassen sich somit mit denselben Tools verarbeiten wie alle XML-Dokumente. Zum anderen bieten sie deutlich mehr Datentypen als DTDs, so dass mit Ihnen auch komplexe Typen beschrieben werden können, wie sie in modernen Programmiersprachen verwendet werden.

Im Kontext von Web Services werden XML Schemas genutzt,um die Datentypen zudefinieren, die als Eingabe und Ausgabeparameter der Web-Services-Operationen auftreten. Beispiel für solche Datentypen sind Zahlenwerte oder Aufzählungstypen, d.h. die explizite Auflistung möglicher Werte.

Da XML Schema die Basis von SOAP und WSDL sind, erben sie auch die Kompatibilitäts-probleme, die sich aus dem großen Umfang des XML-Schema-Standards ergeben. In der Praxis treten die Probleme daher auch auf der SOAP-Ebene oder der WSDL-Ebene auf: So kann es passieren, dass ein System eine WSDL-Beschreibung nicht einlesen kann, weil diese ein ihr unbekanntes XML-Schema-Konstrukt enthält.

3.2.2 Nachrichtenformat: SOAP
SOAP spezifiziert das Nachrichtenformat, in dem Informationen zwischen zwei Systemen aus-getauscht werden, die über Web-Services-Technologie miteinander verbunden sind. Ur-sprünglich stand SOAP für Simple Object Access Protocol und wurde als XML-basiertes RPC-Protokoll (Remote Procedure Call) von Microsoft
entwickelt. SOAP 1.1 wurde dann gemeinsam von Ariba, IBM und Microsoft entwickelt, gewann sehr schnell die Unterstützung der wichtigsten Anbieter im Bereich Web Services und wird in-zwischen im Rahmen der Web Services Activity vom W3C weiterentwickelt.

SOAP setzt auf existierenden Transportproto-kollen auf, so dass die SOAP-Spezifikation
selber keine Spezifikation eines Transportprotokolls enthält, sondern stattdessen eine so genannte Bindung an HTTP. Diese Bindung legt fest, wie SOAP-Nachrichten mit Hilfe von HTTP übertragen werden können. Die Nachricht, die vom
Client zum Server gesendet wird, heißt daher auch SOAP-Request, die Nachricht, die vom Server zum Client zurückgesendet wird, heißt SOAP-Reply.

Der Einsatz von SOAP erfolgt in der Regel an der Schnittstelle zwischen Anwendungs-programmen und Kommunikationsschicht. Bei einem Aufruf einer Web-Services-Operation aus einem Programm heraus werden die zu übergebenden Daten aus ihrem Programmiersprachenformat in das SOAP-Format überführt. Dies geschieht im Allgemeinen mit Hilfe von Software-Tools, die für verschiedene Programmiersprachen erhältlich sind, und so genannte Proxies für Clients und Server generieren. Abb. 3–1 zeigt den Kommunikationsfluss zwischen Client und Server über solche Proxies.

Abb. 3–1: Kommunikationsfluss zwischen Client und Server über Proxies

3.2.3 Schnittstellenbeschreibung:WSDL
WSDL (Web Services Description Language) ist die Beschreibungssprache, mit der die Schnittstellen von Web Services abstrakt, also unabhängig von
konkreten Programmiersprachen, beschrieben werden können. WSDL wurde ursprünglich
von Ariba, IBM und Microsoft entwickelt und wird jetzt im Rahmen der Web Services Activity beim W3C weiterentwickelt.

Abb. 3–2: Zusammenhang zwischen Implementierung, WSDL und SOAP

Abb. 3–2 zeigt den Zusammenhang zwischen Implementierung, WSDL und SOAP: Eine WSDL-Datei beschreibt die Schnitt-stelle einer Serviceimplementierung abstrakt und programmiersprachenunabhängig. Aus einer solchen WSDL-Datei können dann SOAP-Schnittstellen, die die Konvertierung von Program-miersprachenaufrufen in SOAP-Nachrichten zur Laufzeit übernehmen, automatisch generiert werden.

3.2.4 Registrierung und Suche: UDDI
UDDI steht für Universal Description, Discovery, and Integration und wurde ursprünglich von UDDI.org entwickelt, einer Organisation, in der mehr als 200 Softwareunter-nehmen vertreten sind. Version 1.0 wurde im September 2000 veröffentlicht, Version 2.0 im Juni 2001 und Version 3.0 im Juli 2002. Seit Herbst 2002 wird die UDDI-Spezifikation im Rahmen eines Technical Committee beim Standardisierungsgremium OASIS weiterentwickelt.

Die Grundidee von UDDI besteht darin, eine Registrierungsfunktionalität zur Verfügung zu stellen, die die Registrierung von Web Services in zentralen Verzeichnissen ermöglicht. Bei einer solchen Registrierung können detaillierte Informationen über den Service angegeben werden. Potenzielle Nutzer können dann auf der Basis dieser Informationen das Verzeichnis durchsuchen und die für sie relevanten Web Services finden.

4. Entwicklungsstufen von Web Services

Die meisten Analysen der zukünftigen Entwicklung von Web Services stimmen weitgehend darin überein, in welcher Abfolge Web Services in unterschiedlichen
Bereichen eingesetzt werden. Unterschiedliche Einschätzungen beschränken sich zumeist auf die Länge der einzelnen Phasen. Häufig wird von einer Roadmap des Web-Services-Einsatz gesprochen, in der drei bis vier aufeinander aufbauende Phasen unterschieden werden:⁹

1. Einfache, unternehmensinterne Pilotanwendungen.
2. Unternehmensübergreifende Anwendungen mit eingeschränkter Komplexität.
3. Hochkomplexe, unternehmensübergreifende Integrationsanwendungen

Abb. 4–1: Szenario für die Entwicklung von Web Services

In der ersten Einsatzphase, die bereits begonnen hat, beschränkt sich der Einsatz von Web-Services-Technologien zunächst auf sehr einfache Anwendungsfelder mit einem Schwerpunkt im Bereich der unternehmensinternen Integration. Komplexe Facetten der Integration wie Sicherheit, Komposition, Management und Interoperabilität sind in dieser Phase nur bedingt relevant, so dass Web-Services-Technologie eingesetzt werden kann, auch wenn für diese Facetten noch keine akzeptierten Standards zur Verfügung stehen. So besteht bei der Entwicklung einfacher Anwen-dungen ein vergleichsweise geringer Bedarf an Unterstützung für Workflows, Transaktionen und Management. Bei einer rein unternehmensinternen Integration lassen sich auch einfache Sicherheitslösungen realisieren und Interoperabilitätsprobleme leicht beheben.

In einer zweiten Phase werden auch verstärkt unternehmens-übergreifende Anwendungen mit Web-Services-Technologie entwickelt. Allerdings ist davon auszugehen, dass hier zunächst Anwendungen mit eingeschränkter Komplexität
bearbeitet werden. In dieser Phase werden sich deutlich höhere Anforderungen an Standards und Softwareunterstützung ergeben, insbe-sondere in Bezug auf Sicherheit und Interope-rabilität. Voraussetzung dafür ist ein gewisser Reifegrad von Web Services, so dass gemäß Abb. 4–1 wohl frühestens in 2004/2005 mit dem Beginn dieser Phase zu rechnen ist.

Erst in einer dritter Phase wird das volle Potenzial von Web Services ausgeschöpft: hoch komplexe Integrationsan-
wendungen mit vielen integrierten Partnern und einer losen Kopplung, die unaufwändige Änderungen und Erweiterungen ermöglicht. Damit Integrationsprojekte in dieser Phase erfolgreich umgesetzt werden können, müssen auch Standards für komplexe Facetten etabliert und von den eingesetzten Software-produkten unterstützt werden. Voraussetzung für den Beginn dieser Phase ist die Akzeptanz von Web Services als Integrations-technologie. Nach dem in Abb. 4–1 dargestellten Verlauf dürften diese Voraus-setzungen nicht vor 2005 gegeben sein.

5. Vorteile der Web-Services-Technologie

Web-Services-Technologie hat eine Reihe von Vorteilen bei Integrationsprojekten, es sind aber auch verschiedene Herausforderungen zu be-wältigen. Beide sind Gegenstand dieses Kapitels, wobei vor allen Dingen betriebswirt-schaftliche Aspekte im Vordergrund stehen, die sich in den meisten Fällen aber aus den technolo-gischen Charakteristika von Web Services ergeben. Insgesamt können vier Hauptvorteile unter-schieden wer-den.¹⁰

• Eine einfache und flexible Gestaltung von Geschäftspro-zessen,
• Effizientere Projektabwicklung und geringere Projektkosten,
• Investitionsschutz und
• Zukunftssicherheit.

Abb. 5–1: Vorteile von Web Services für die Integration

5.1 Vorteile bei der Projektdurchführung

Ein wesentlicher Vorteil von Web Services und serviceorientierten Architekturen
im Allgemeinen besteht in ihrer Wiederverwendbarkeit.

5.1.1 Einfache und flexible Gestaltung von Geschäftsprozessen
Serviceorientierte Architekturen, wie sie mit Web Services verwirklicht werden können, bieten zwei wesentliche Vorteile für die Modellierung komplexer Geschäftsprozesse:

• In serviceorientierten Architekturen werden funktionale Einheiten modelliert,
die in verschiedenen Zusammenhängen wieder verwendet werden können.
• Die Modellierung von Operationen als kleinste Einheiten ermöglicht
die Zusammenfassung
von Aktionen auf einer sinnvollen und handhabbaren Granularitätsebene.

5.1.2 Effizientere Projektabwicklung
Generell bietet Web-Services-Technologie eine optimale technologische Basis für effiziente Projektabwicklung und Minimierung von Projektkosten. Hierfür gibt es eine Reihe von Gründen:

• Automatische Generierung von Schnittstellencode,
• Keine komplizierten Installations- und Anpassungsarbeiten,
• Geringer Einarbeitungsaufwand, wenig Spezialwissen notwendig,
• XML-Format vereinfacht Tests und Überwachung,
• Kostengünstige oder frei verfügbare (Open-Source-)Tools für
Pilotprojekte,
• Umfassende Unterstützung der Anwendungsentwicklung durch Plattformen,
• Unabhängigkeit von Herstellern.

Die Nutzung von Web Services erleichtert die Durchführung
von Integrationsprojekten, denn:

• Web Services ermöglichen die Wiederverwendbarkeit von Funktionalitäten
in unterschiedlichen Zusammenhängen.
• Web Services ermöglichen die Modellierung von Geschäftsprozessen
auf einer fachlichen, nichttechnischen Ebene.
• Workflow-Code lässt sich automatisch generieren.
• Legacy-Anwendungen können leicht eingebunden werden.

5.2 Vorteile für die IT-Infrastruktur

5.2.1 Investitionsschutz
Ein besonders attraktives Versprechen von Web-Services-Technologie ist, dass mit ihr bereits existierende Anwendungen für die Verwendung in neuen Technologie und Anwendungs-
kontexten nutzbar gemacht werden können, unab-hängig davon, in welcher Technologie sie ursprünglich entwickelt worden sind. Man spricht in diesem Zusammenhang vom Web Services Enablement. Dies hat im Wesentlichen zwei Vor-teile:

• Anwendungen werden Intranet-, Extranet- und Internet-fähig und
• heterogene IT-Infrastrukturen können integriert werden.

Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das Web Services Enablement nur einmal durchge-führt werden muss und die Funktionalität dann in beliebigen Zusammenhängen nutzbar ist.

5.2.2 Zukunftssicherheit
Da Web-Services-Technologie inhärent offen ist, erhöht sich auch die Zukunftssicherheit der mit Web Services realisierten E-Business Anwen-dungen. Prinzipiell ermöglicht der Einsatz von Web-Services-Technologie Interoperabilität so-wohl mit der Innenwelt im Unternehmen als auch mit der Außenwelt, also über Unternehmens-grenzen hinweg.

Web-Services-Technologie garantiert nicht nur Unabhängigkeit von einzelnen Softwareanbie-tern, sondern sogar von den verwendeten Program-miersprachen und Betriebssystemen. Dies ist insbe-sondere vor dem Hintergrund der nach wie vor
starken Heterogenität zwischen der Java- und der Microsoft-Welt hochgradig relevant: Mit Web-Services-Technologie lassen sich beispielsweise J2EE-Anwendungen problemlos über Excel als Bedienungsoberfläche ansprechen. Somit kann
Funktionalität auf Basis von Web Services implementiert werden, ohne dass damit eine Fest-legung für zukünftige Nutzungstechno-logien getroffen wird.

Web Services erhöhen die Investitionssicherheit, weil

• bestehende Legacy-Anwendungen durch Web Services Enablement auch in moderneren, internetbasierten Zusammenhängen genutzt werden können und
• bei der verstärkten IT-Integration von Abteilungen oder fusionierten Unternehmen bestehende Lösungen weiter genutzt werden können, indem eine Web-Services-Schicht für die Kommunikation zwischen den Anwendungen die jeweiligen Besonderheiten versteckt. Web Services erhöhen die Zukunftssicherheit, weil

• die Technologie die Unabhängigkeit von Anbietern, Programmiersprachen und Betriebs-systemen verbessert,
• sie prinzipiell die externe Nutzung intern entwickelter Funktionalitäten vereinfachen,
• Web-Services-basierte Funktionalität wieder verwendbar wird und
• der Änderungsaufwand für Anpassungen relativ gering ist.

7. Quellen

[1] Java User Group Dortmund (2002): Web-Services
[2] Internet: http://www.ecin.de/state-of-the-art/ittrends/
[3] Internet: http://msdn.microsoft.com/webservices/
[4] SUN (2002): The JavaTM Web Services Tutorial
[5] Internet: http://devresource.hp.com/drc/topics/web_services.jsp
[6] Internet: http://wwws.sun.com/software/learnabout/webservices/
[7] BERLECON RESEARCH GmbH: "Basisreport Integration mit Web Services", 2002
[8] Kuschke, Michael und Wölfel, Ludger (2002): Web Service, kompakt, 1. Auflage, Frankfurt : Berlin : Spektrum, Akademischer Verlag, 2002
[9] [10] BERLECON RESEARCH GmbH: "Basisreport Integration mit Web Services"

Weiterführende Quellen:

• Webservices.org Gute Artikel zu Webservices
(Geschichte, Definition, Basics, Einsatzfelder)
http://www.webservices.org/index.php/article/archive/61

• Links zu Spezifikationen und anderen Ressourcen, Beispiele für Web Services
http://edison.wiwi.uni-frankfurt.de/webservices/