Laboratorio di RETI DI CALCOLATORI

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1 Laboratorio di RETI DI CALCOLATORI A.A I WEB SERVICES Carlo Mastroianni Laboratorio di Reti di Calcolatori - Orario lunedì, 11:30-13:30, aula 40B mercoledì, 10:00-11:30, laboratorio settimo piano venerdì, 10:30-13:30, laboratorio settimo piano in totale 10 ore di lezione e 20 ore di laboratorio (due gruppi) Ricevimento studenti: ICAR-CNR, DEIS, cubo 41c, 1 piano

2 Argomenti Introduzione ai Web Services Il (meta)linguaggio XML Gli standard dei Web Services: SOAP, WSDL, UDDI Motivazioni Uno dei problemi principali nell industria è quello di integrare applicazioni informatiche sviluppate in maniera indipendente: Gran numero di tecnologie eterogenee esistenti Proliferazione delle applicazioni distribuite La cosiddetta integrazione applicativa può essere considerata a diversi livelli: All interno della stessa azienda Tra partner dell azienda Tra l azienda ed utenti generici

3 Integrazione L integrazione è necessaria quando un processo coinvolge diversi sistemi informatici Sfruttare Internet come piattaforma globale di integrazione è un opportunità notevole, soprattutto per l integrazione tra diverse aziende L integrazione è però resa difficile dalle politiche di sicurezza ad es. firewall aziendali, restrizioni d accesso, etc. Web Services Un Web Service è un applicazione messa a disposizione (pubblicata) da una macchina ed accessibile attraverso protocolli standard di Internet (in genere http su porta 80 per evitare il blocco dei firewall) I Web Services (WS) presentano le seguenti caratteristiche Interoperabilità: un WS può essere invocato da un client situato in una piattaforma tecnologica diversa da quella su cui è eseguito il servizio Incapsulamento: gli utilizzatori di un WS sono ignari dei dettagli dell implementazione, conoscono solo l interfaccia Accessibilità: un WS può essere reso pubblicamente disponibile per l utilizzo

4 Web Services: standard Gli standard utilizzati per i WS sono tutti dialetti di XML SOAP (Simple Object Access Protocol): descrive un protocollo basato su XML che definisce i meccanismi con cui un WS è invocato ed il formato dell input e dell output (richiesta e risposta) WSDL (Web Service Definition Language): descrive l interfaccia esterna di un Web Service affinché uno sviluppatore possa creare un client capace di invocarlo UDDI (Universal Discovery, Description and Integration): è un registro contenente informazioni utili per la scoperta e l accesso ai Web Services Web e Web Services: confronto WEB: un browser richiede una pagina Web tramite HTTP Internet Internet GET/POST Request HTML Response Server (s) Web Service: un client (es. un programma Java) invoca un Web Service tramite SOAP ed HTTP Client SOAP Request Internet Internet SOAP Response Server (s)

5 Web Services: riassumendo Un Web Service è un applicazione messa a disposizione (pubblicata) da una macchina ed accessibile in genere sulla porta 80 (o 8080 nei test). L uso della porta 80 permette di evitare il filtraggio dei firewall. Infatti la porta 80, usata per il Web, è quasi sempre lasciata aperta. I Web Services sono una tecnica di Remote Procedure Call (RPC). I messaggi inviati e ricevuti da un Web Service, e le modalità di interazione, sono codificati tramite il protocollo SOAP. L interfaccia cioè l insieme delle operazioni - offerta da un Web Service è descritta in un documento WSDL. Sia SOAP che WSDL sono dialetti del meta-linguaggio XML. Web Services: pubblicazione e utilizzo

6 Come funzionano i Web Services Il fornitore del servizio realizza il WS e lo pubblica in un registro UDDI Il client ricerca il WS nel registro UDDI Il client recupera dall UDDI il documento WSDL che definisce l interfaccia del servizio Il client costruisce il proxy per l invocazione del servizio Il client invoca il servizio e riceve la risposta NB: le API di ricerca e di pubblicazione di UDDI sono anch esse Web Services! XML È un linguaggio per rappresentare dati strutturati

7 Utilizzazioni di XML 1. XML è usato per costruire un sito Web concentrandosi solo sul contenuto. Lo stile è definito a parte, ed è indipendente dal contenuto. 2. XML è un formato standard di interscambio dati. Due applicazioni possono tradurre i loro dati in un formato XML su cui si accordano. è possibile definire uno schema DTD (Document Type Definition) che determina la struttura di una classe di documenti XML. il DTD definisce le parti obbligatorie ed opzionali di un documento XML valido, cioè conforme a tale DTD. ad esempio una libreria ed una casa editrice possono accordarsi su un DTD che definisce il formato dei documenti XML che descrivono i libri. 3. XML è usato per definire il formato dei parametri nell invocazione di un Web Service. Documento DTD DTD che definisce un articolo di rivista. (1) <!ELEMENT article (title, author+,journal)> (2) <!ELEMENT title (#PCDATA)> (3) <!ELEMENT author (name, affiliation?)> (4) <!ELEMENT name (#PCDATA)> (5) <!ELEMENT affiliation (#PCDATA)> (6) <!ELEMENT journal (jname, volume, number?, month?, pages, year)> (7) <!ELEMENT jname (#PCDATA)> (8) <!ELEMENT volume (#PCDATA)> (9) <!ELEMENT number (#PCDATA)> (10) <!ELEMENT month (#PCDATA)> (11) <!ELEMENT pages (#PCDATA)> (12) <!ELEMENT year (#PCDATA)>

8 Documento XML Documento XML conforme al DTD della slide precedente (1) <?xml = version "1.0"> (2) <!DOCTYPE article SYSTEM "article.dtd"> (3) <article> (4) <title> Prudent Engineering Practice for Cryptographic Protocols</title> (5) <author><name>m. Abadi</name></author> (6) <author><name>r. Needham</name></author> (7) <journal> (8) <jname>ieee Transactions on Software Engineering</jname> (9) <volume>22</volume> (10) <number>12</number> (11) <month>january</month> (12) <pages>6 15</pages> (13) <year>1996</year> (14) </journal> (15) </article> Schemi XML Gli Schemi XML (XML Schema) sono nati con lo stesso scopo dei DTD: Specificare la struttura dei documenti. Specificare il tipo dei dati utilizzabili all interno di elementi e attributi. nei DTD, il tipo di dato elementari degli elementi poteva essere solo testo. XML Schema consente di definire tipi complessi.

9 Vantaggi di XML Schema rispetto a DTD I DTD usano una sintassi non XML. Perché costringere gli sviluppatori ad imparare le regole di un nuovo linguaggio? Perché scrivere parser XML che debbano leggere e validare anche formati non XML? I DTD hanno pochi tipi di dato. Esistono tipi di dato molto noti che si vorrebbero poter sfruttare (interi, reali, data/ora, ecc.) e che infatti sono sfruttati dagli XML Schema Un DTD di esempio <!ELEMENT artist (#PCDATA)> <!ELEMENT title (#PCDATA)> <!ELEMENT year (#PCDATA)> <!ELEMENT comment (#PCDATA)> <!ELEMENT length (#PCDATA)> <!ELEMENT song (artist?, title, year?, comment?, length)> <!ELEMENT CD (song+)> Gli elementi in grassetto fanno parte della sintassi DTD. Gli elementi non in grassetto fanno parte della nuova sintassi che stiamo definendo. Gli elementi delle due sintassi non sono ben distinti, sono mescolati!

10 e lo Schema Corrispondente <xs:element name="artist" type="xs:string"/> <xs:element name="comment" type="xs:string"/> <xs:element name="length" type="xs:string"/> <xs:element name="title" type="xs:string"/> <xs:element name="year" type="xs:string"/> <xs:element name="song"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element ref="artist" minoccurs="0"/> <xs:element ref="title"/> <xs:element ref="year" minoccurs="0"/> <xs:element ref="comment" minoccurs="0"/> <xs:element ref="length"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> <xs:element name="cd"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element ref="song" maxoccurs="unbounded"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> <!ELEMENT artist (#PCDATA)> <!ELEMENT title (#PCDATA)> <!ELEMENT year (#PCDATA)> <!ELEMENT comment (#PCDATA)> <!ELEMENT length (#PCDATA)> <!ELEMENT song (artist?, title, year?, comment?, length) > <!ELEMENT CD (song+)> Questo Schema definisce lo stesso linguaggio del DTD visto in precedenza. I frammenti del DTD sono affiancati alla parte di schema che li sostituisce. Visto Graficamente Questa figura mostra una rappresentazione grafica del linguaggio definito dallo schema precedente. La struttura molto raffinata degli Schemi permette di manipolarli con tool grafici avanzati.

11 Namespace XML Le specifiche di schemi XML sono definite in file.xsd Una specifica di schema XML inizia con le definizioni dei namespace XML. I namespace consentono di comporre un singolo documento XML a partire da diversi schemi XML. I namespace consentono di identificare da quale schema proviene un tag. Si evitano così i conflitti di nomi: un nome è definito all interno di uno specifico namespace. Namespace dell esempio CD.xsd Definisce gli elementi del namespace Album.xml Usa gli elementi del namespace e li valida tramite lo schema CD.xsd targetnamespace = "http://dellapenna.univaq.it/cd" xmlns = "http://dellapenna.univaq.it/cd" Uno schema definisce un vocabolario di elementi, attributi, ecc. Il vocabolario è univocamente indicato dal suo namespace di appartenenza. Un documento XML usa gli elementi definiti dagli Schemi facendo riferimento al loro namespace.

12 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema > Costruzione di un namespace in CD.xsd xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/xmlschema" elementformdefault="qualified" targetnamespace ="http://dellapenna.univaq.it/cd" xmlns ="http://dellapenna.univaq.it/cd " <xs:element name="artist" type="xs:string"/> <xs:element name="comment" type="xs:string"/> <xs:element name="length" type="xs:string"/> <xs:element name="title" type="xs:string"/> <xs:element name="year" type="xs:string"/> <xs:element name="song"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element ref="artist" minoccurs="0"/> <xs:element ref="title"/> <xs:element ref="year" minoccurs="0"/> <xs:element ref="comment" minoccurs="0"/> <xs:element ref="length"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> Gli elementi della sintassi XML Schema provengono dal namespace Negli Schemi, la nozione di namespace è parte fondamentale della definizione di un linguaggio. Gli elementi definiti dallo schema sono associati ad un namespace di destinazione (targetnamespace), che di solito è anche il namespace di default del documento (xmlns) Gli elementi standard della sintassi XMLSchema (es. element, sequence ) vengono distinti associandoli al loro specifico namespace (prefisso xs ). Costruzione di un namespace in CD.xsd <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/xmlschema" elementformdefault="qualified" targetnamespace ="http://dellapenna.univaq.it/cd" xmlns ="http://dellapenna.univaq.it/cd" > <xs:element name="artist" type="xs:string"/> <xs:element name="comment" type="xs:string"/> <xs:element name="length" type="xs:string"/> <xs:element name="title" type="xs:string"/> <xs:element name="year" type="xs:string"/> <xs:element name="song"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element ref="artist" minoccurs="0"/> <xs:element ref="title"/> <xs:element ref="year" minoccurs="0"/> <xs:element ref="comment" minoccurs="0"/> <xs:element ref="length"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> elementformdefault posto a qualified indica che tutti i documenti che fanno uso degli elementi definiti in questa sintassi dovranno sempre dichiararne il namespace. Gli elementi della sintassi definita in questo schema saranno inseriti nel (nuovo) namespace La dichiarazione del default namespace indica al parser che gli elementi presenti nel documento senza esplicito prefisso di namespace vanno considerati come appartenenti al namespace di default che in questo caso è anche il targetnamespace!

13 Namespace negli Schemi Riassumendo, all interno del documento XMLSchema visto in precedenza sono presenti due distinti set di elementi, ciascuno associato a un diverso namespace. schema element complextype sequence attribute maxoccurs targetnamespace string artist comment length year title song CD Uso di uno Schema in un documento XML <?xml version="1.0"?> <CD 1 xmlns="http://dellapenna.univaq.it/cd" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/xmlschema-instance xsi:schemalocation="http://dellapenna.univaq.it/cd.xsd 2 > <song> <title>african Bamba</title> <length>4:42</length> </song> <song> <artist>santana</artist> <title>corazon Espinado</title> <comment> First Hit from the album </comment> <length>4:36</length> </song> </CD> Indichiamo al parser che tutti gli elementi del documento (non qualificati) vanno considerati parte del namespace indicato Indichiamo al parser la provenienza del namespace XSI (schema instance). Questo namespace contiene gli elementi di XMLSchema usati anche nei documenti istanza, cioè nei file XML. L attributo schemalocation, proveniente dal namespace Schema Instance, indica al parser dove prelevare lo schema per la validazione del documento. Gli elementi da validare devono trovarsi nello stesso namespace dichiarato come targetnamespace nello schema CD.xsd

14 Namespace in un documento WSDL Questo documento WSDL specifica l interfaccia di un servizio chiamato Echo Qui si riportano le intestazioni del documento WSDL <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <wsdl:definitions targetnamespace="http://grids.ucs.indiana.edu:8045/gcws/services/echo" xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/" xmlns:apachesoap="http://xml.apache.org/xml-soap" xmlns:impl="http://grids.ucs.indiana.edu:8045/gcws/services/echo" xmlns:intf="http://grids.ucs.indiana.edu:8045/gcws/services/echo" xmlns:soapenc="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/" xmlns:wsdl="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/" xmlns:wsdlsoap="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/xmlschema"> Quiz sui namespace Qual è il namespace di default del documento? Cosa vuol dire xmlns:wsdl="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/"? Cosa vuol dire <wsdl:xyz>? è un URI o un URL? Qual è il namespace target del documento? A cosa serve il namespace target?

15 Risposte al Quiz Gli elementi dello schema WSDL che appaiono in questo documento devono essere preceduti dal label (o prefisso) wsdl: L elemento <xyz> appartiene allo schema che è stato associato al prefisso wsdl: in questo documento. Tecnicamente, è un URI (Uniform Resource Identifier), cioè un nome strutturato. Tuttavia, esiste anche l URL (Uniform Resource Locator) corrispondente. Gli URL sono casi speciali di URI. Gli URIs sono nomi/identificatori. Gli URL sono anche pagine del Web. Il target namespace contiene gli elementi ed i tipi definiti in questo XML schema e viene usato per validare tutti i documenti XML conformi a questo schema. Simple Object Access Protocol (SOAP) Standard W3C per l invocazione di servizi attraverso XML Lo standard contiene: la specifica dei messaggi di input e di output le regole di codifica per i tipi di dati SOAP utilizza HTTP per la trasmissione dei dati Permette di oltrepassare i firewall È interpretato dal web server

16 SOAP: struttura del messaggio Elementi esterni: envelope ed attachments Elementi interni: l header Info su: sicurezza, routing, formati, ecc Elementi interni: il body Contenuto vero e proprio del messaggio (richiesta al Web Service o risposta) SOAP Envelope Header Entries [Header Element] Body Element [Fault Element] [Attachment] Web Service Description Language (WSDL) Standard W3C per la descrizione in XML dell interfaccia dei Web Services Contiene anche la locazione del servizio Un file WSDL è associato ad un Web Service ed è sufficiente ad un client per invocare il servizio

17 WSDL: struttura del documento Descrive: Cosa un WS può fare Dove risiede Come invocarlo WSDL1.1 Document Structure WSDL Document [Types] {Messages} I documenti WSDL possono essere resi disponibili su registri UDDI {Port Types} {Bindings} {Services} Componenti di un documento WSDL Un documento WSDL è costituito essenzialmente da 5 elementi XML: Types: i tipi di dati usati dal web service Messages: definiti come composizione o aggregazione dei tipi elementari. Port Types: una PortType è un interfaccia che contiene la definizione di operazioni aventi messaggi di input e di output Bindings: fornisce dettagli implementativi per il tipo di porta, informazioni su come realizzare (implementare) la porta ed in particolare sul metodo di trasporto (soap, http, smtp,...) Services: indica dove le porte sono fisicamente realizzate (deployed). Combina tutti gli elementi precedenti.

18 Universal Description Discovery Integration (UDDI) E uno standard per distribuire e reperire Web Services Un registro UDDI contiene i documenti WSDL associati ad un insieme di servizi, ed informazioni addizionali riguardanti le credenziali d accesso richieste dai servizi Accesso ai registri UDDI: Pubblico: chiunque può effettuare ricerche Privato: ricerca limitata ad una singola azienda Ibrido: registro disponibile oltre i confini aziendali ma con restrizioni di accesso per la ricerca

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