Johdatus web-palveluihin

1
Johdatus web-palveluihin

• Marko Sormunen
• SerAPI-projekti, HIS-yksikkö
• Tietotekniikkakeskus
• Kuopion yliopisto
• Marko.Sormunen_at_uku.fi

2
Osa 1... web-palvelut paperilla
3
Web-palvelut... mitä ne ovat?

• A Web service is a software application
  identified by a URI RFC 2396, whose interfaces
  and bindings are capable of being defined,
  described, and discovered as XML artifacts. A Web
  service supports direct interactions with other
  software agents using XML based messages
  exchanged via Internet-based protocols. A
  collection of EndPoints.
• Web services are loosely coupled software
  components delivered over Internet standard
  technologies
• A self-contained, modular application that can
  be described, published, located, and invoked
  over the Web. Platform-neutral and based on open
  standards, Web Services can be combined with each
  other in different ways to create business
  processes that enable you to interact with
  customers, employees, and suppliers.

4
Web-palvelut... mitä niillä tehdään?

• Nykyisten käytössä olevien sovellusten standardi
  liittäminen muihin sovelluksiin
• Uusien sovellusten rakentaminen
  palvelu-arkkitehtuurin suuntaisesti
• Sovellusten välinen liikennöinti HTTPn yli
• Kansainvälinen toiminta yhteistoiminnallisuuden
  edistämiseksi
• yhteiset standardit
• tärkeimmät organisaatiot WS-I, W3C ja OASIS
• Yhdistävä tekijä Java- ja Microsoft-maailman
  välillä
• myös Open Source / Unix / Linux tekijät mukana
  (Perl, Python, PHP)

5
Web-palvelut... perusstandardit

• HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
• viestien siirtoprotokolla TCP/IPn päällä
• v1.1 vuonna 1999
• XML
• liittymien ja viestien kuvauskieli
• v1.0 vuonna 1996
• SOAP (Simple Object Access Protocol)
• viestintä web-palveluiden välillä
• v1.2 vuonna 2003
• WSDL (Web Services Description Language)
• web-palveluiden liittymien kuvaus
• v1.2 vuonna 2003

6
Web-palvelut... ongelmakohdat

• Standardit pyrkivät edelleen mahdollisimman
  vapaaseen liittymien kuvaamiseen XMLn avulla
• ?useita yhtä hyviä keinoja kuvata samaa
  toiminnallisuutta
• ?turhan monimutkaiset standardit
• ?vaikeasti toteutettavia, ongelmia
  yhteentoimivuudessa
• ?vaikea tukea sovelluskehittimissä
  monimuotoisuuden takia
• ?käytännössä vaikeita opiskella
• Hyödyntämiskohteiden epäselvyydet
• Liiketoimintaprosessien mallintaminen
  web-palveluihin vaikeaa
• HTTP-liikenteestä johtuvat rajoitteet
  kutsumekanismeissa

7
Web-palvelut... kehitys?

• Web Services Interoperability (WS-I) pyrkii
  ottamaan takapakkia standardeissa
• tärkein tavoite ei ole toiminnallisuuden
  monimuotoisuus vaan yhteentoimivuuden
  parantaminen
• vain kaksi tapaa julkaista rajapinta-tyylisiä
  web-palveluita
• best practises tyyppisiä määrityksiä
• WS-I Basic Profile -määritys
• miten luoda ja julkistaa yhteentoimivia
  web-palveluita käyttäen SOAPpia, WSDLää ja
  HTTPtä

8
Web-palvelut... lisää kehitystä?

• WS-I Attachments Profile määritys
• miten soveltaa SOAP Attachments määritystä
  liitetiedostojen lähettämiseen
• WS-I Security Basic Profile -määritys
• miten soveltaa SOAP-viestien allekirjoitus ja
  salaus WS-Security ja WS-Encryption -standardeja
• Tulevaisuudessa toivottavasti WS-I Business
  Process Profile

9
Web-palvelut... standardeja

• W3Cn tai OASISn määrittelemiä
• WS-I pyrkii tarkentamaan valmiiden standardien
  toteutustapoja
• BPEL
• Business Process Execution Language
• yhden liiketoimintaprosessin kuvaus alusta
  loppuun
• pohjana Microsoftin ja IBMn määritykset
• WS-Security ja WS-Encryption
• SOAP-sanomien allekirjoitus
• SOAP-sanomien tai niiden osien salaaminen
• useita mahdollisuuksia esim. allekirjoituksen
  esittämiseen
• WS-I Security Basic Profile määritys tarkentaa
  näiden käyttöä

10
Web-palvelut... muita määrityksiä

• UDDI (Universal Description, Discovery and
  Integration)
• Hakemistopalvelu web-palveluille, mahdollisuutena
  dynaaminen web-palveluiden käyttö
• ei juurikaan käytetty
• WS-Addressing
• Web-palveluiden päätepisteiden kuvaus
• WS-Reliability
• SOAP-viestien luotettava toimittaminen
• muut WS-määritykset
• Lista jatkuu aika pitkälti
• vaikea ennustaa, mitkä näistä jäävät oikeasti
  elämään
• osittain päällekkäisiä määrityksiä
• parhaiten tuntuvat menestyvän määritykset
  joissa mukana useampia isoista pelaajista (IBM,
  Microsoft)
• määritysten omistussuhteet joskus epäselvät

11
Web-palvelut... kaavakuva
XML
WS-määritykset
WSDL
Web-palvelu
Rajapinnan kuvaus
Viestintä
SOAP
HTTP HTTPS
MIME
12
Web-palvelut... miksi ne kelpaavat

• Pääperiaate Ihan sama millä web-palvelun
  toteutus on tehty
• WSDL/SOAP toiminnallisuus on hyvä myyntikeino
  IDE-kehittäjille
• SOAP-liikennöinti on tavallaan puolueeton
  vyöhyke Microsoftin ja Java/Open Source
  maailmojen välillä
• XML tarjoaa mahdollisuuden lisätä yksinkertaisten
  palveluviestien päälle monimutkaisia rakenteita
  ilman että viestin tietosisältö muuttuu
• HTTP-pohjainen liikennemalli on jo de facto
  standardi Internetissä

13
Osa 2... web-palveluiden kuvaus WSDLllä
14
WSDL... mikä se on

• WSDL-dokumentti on itsenäinen XML-dokumentti joka
  kuvaa web-palvelun rajapinnat, SOAP-viestien
  tietosisältöä ja palvelun sijainnin
• voi sisältää esimerkiksi myös dokumentaatiota
  rajapinnasta
• ei sisällä rajapintoihin liittymätöntä tietoa,
  kuten SOAP-viestien
• Standardi tapa julkistaa web-palvelu
• WSDL voidaan generoida automaattisesti olemassa
  olevasta toteutuksesta
• WSDLn formaatti ei ole tehty ihmisille vaan
  automaattisille työkaluille ? vaikeasti
  ymmärrettävä mutta erittäin monipuolinen

15
WSDL... mitä sillä voi tehdä

• WSDL-kieli itsessään vain kuvaa abstraktia
  tiedonsiirtorajapintaa
• ? WSDL-dokumentin kuvaamat rajapinnat eivät
  välttämättä ole Remote Procedure Call
  (RPC)-tyyppisiä
• ? WSDL voi esimerkiksi vain kuvata tietyn
  muotoisen XML-dokumentin joka siirretään kahden
  päätepisteen välillä
• ? tarvitaan tietyn muotoinen WSDL-dokumentti,
  joka voidaan tulkita esitävän RPC-tyyppistä
  rajapintaa
• Yleensä WSDL kuvaa kuitenkin RPC-tyyppistä
  rajapintaa, joka voidaan myös esittää
  perinteisillä ohjelmointikielillä
• WSDL-dokumentin avulla voidaan tarvittaessa
  validoida SOAP-sanomat

16
WSDL... käyttötavat

• Kolme peruskäyttötapaa
• 1. luodaan runko web-palvelun toteutukselle
  WSDL-dokumentista
• 2. otetaan ulkoinen web-palvelu käyttöön WSDLn
  avulla luomalla tynkä jota asiakassovellus voi
  käyttää palvelun kutsumiseen
• 3. web-palvelua kuvaava WSDL-dokumentti
  generoidaan jostakin valmiista sovelluksesta tai
  sen komponentista
• Kaikki voidaan tehdä automaattisesti työkaluilla,
  joita löytyy sovelluskehittimistä
• uusimmissa työkaluissa WS-I Basic Profile
  yhteensopivuus
• HUOM! WSDLn, tyngän tai rungon käyttö ei ole
  pakollista, SOAP-sanomat voi tehdä myös käsin
  ja lähettää ne itse HTTPn avulla

17
WSDL... käyttötavat

• Kaksi WSDL-tyyliä määritelty kutsurajapinta-tyylis
  ille web-palveluille - document ja RPC
• kummatkin tuottavat perus-web-palvelu -käytössä
  täsmälleen samanlaisia SOAP-sanomia
• Microsoft käyttää oletuksena document-tyyliä,
  mutta tukee myös RPC-tyyliä
• Java-puolella yleensä RPC-tyyli käytössä
  oletuksena
• Kummatkin tyylit ovat yleensä hyvin tuettuja
  SOAP-välineissä
• RPC-tyylin tarjoamia mahdollisuuksia
  SOAP-viestintään voidaan ajatella document-tyylin
  mahdollisuuksien osajoukkona
• ?RPC-tyyliset WSDL-dokumentit ovat hieman
  yksinkertaisempia

18
1. Web-palvelun rungon luominen
WSDL
työkalu
Palvelutoteutus
runko
19
2. Web-palvelun käyttöönotto
Asiakas sovellus
työkalu
tynkä
WSDL
Palvelutoteutus
20
3. WSDL-dokumentin generointi
Palvelutoteutus
työkalu
WSDL
21
WSDLn osat (elementit) karkeasti

• schema (0-n kappaletta)
• jokaisen SOAP-viestien osien tietosisällön kuvaus
  XML-scheman avulla
• message (2-n kappaletta)
• jokaisen SOAP-viestin osien luettelo
• portType (yleensä 1 kappale)
• jokaisen SOAP-palvelukutsun viestit
  (parametri-viesti, paluu-viesti,
  virheilmoitus-viestit)
• binding (yleensä 1 kappale)
• SOAP-palvelukutsujen ja esim. liitetiedostojen
  sitominen HTTP tms. siirtoprotokollaan
• service (1 kappale)
• web-palvelun yhteydet ulkomaailmaan, esim. sen
  HTTP-osoite. Yleensä vain yksi yhteys on
  edustettuna (HTTP).

22
Osa 3... EchoApplication-palvelun WSDL-kuvaus
23
EchoApplication web-palvelun kuvaus

• EchoApplication sisältää yhden palvelukutsun
  (echoText)
• parametrinä string-tyyppinen teksti
• paluuarvona string-tyyppinen teksti
• WSDL on document/literal -tyylinen
• WS-I Basic Profile 1.1 yhteensopivuus on
  tarkistettu
• Toimivuus
• Oracle JDeveloper 10g Web Service Stub/Skeleton
  Generator
• Delphi 7 WSDL Importer
• .NET Framework 1.1 SDK WSDL.EXE
• Apache Axis 1.2 WSDL2Java

24
EchoApplication... WSDL-dokumentti

• lt?xml version"1.0" encoding"UTF-8"?gt
• ltdefinitions targetNamespace"urnserapiSOAPExamp
  le"
• xmlns"http//schemas.xmlsoap.org/wsdl/"
• xmlnsimpl"urnserapiSOAPExample"
• xmlnswsdlsoap"http//schemas.xmlsoap.org/wsdl/s
  oap/"
• xmlnsxsd"http//www.w3.org/2001/XMLSchema"gt
• lttypesgt...lt/typesgt
• ltmessagegt...ltmessagegt
• ltportTypegt...lt/portTypegt
• ltbindinggt...lt/bindinggt
• ltservicegt...lt/servicegt
• lt/definitionsgt

WSDL-dokumentin osien nimialue
Web-palvelun nimialue
25
EchoApplication... service-elementti

• ltservice nameEchoService"gt
• ltport binding"implEchoBinding"
  nameEchoApplication"gt
• ltwsdlsoapaddress location"http//localhost/Ech
  oService/services/EchoApplication"/gt
• lt/portgt
• lt/servicegt

Web-palvelun nimi
Web-palvelun käyttämä HTTP-sidonta (binding)
Web-palvelun osoite URLina
26
EchoApplication... binding-elementti

• ltbinding name"helloWorldBinding"
  type"implEchoOperations"gt
• ltwsdlsoapbinding style"document"
  transport"http//schemas.xmlsoap.org/soap/http"/gt
  
• ltoperation nameechoText"gt
• ltwsdlsoapoperation soapAction"urnserapiSOAP
  ExampleEchoText"/gt
• ltinputgt
• ltwsdlsoapbody use"literal"/gt
• lt/inputgt
• ltoutputgt
• ltwsdlsoapbody use"literal"/gt
• lt/outputgt
• lt/operationgt
• lt/bindinggt

HTTP-sidonnan palvelukutsut (portType)
Palvelukutsujen sidontatyyli
echoText-palveluKutsun sidonta
27
EchoApplication... portType-elementti

• ltportType nameEchoOperations"gt
• ltoperation nameechoText"gt
• ltinput message"implechoTextRq"/gt
• ltoutput message"implechoTextRsp"/gt
• lt/operationgt
• lt/portTypegt

echoText-palvelukutsun SOAP-viestit (input ja
output)
28
EchoApplication... message-elementti

• ltmessage nameechoTextRq"gt
• ltpart element"implechoText"
  name"parameters"/gt
• lt/messagegt
• ltmessage nameechoTextRsp"gt
• ltpart element"implechoTextResponse"
  name"parameters"/gt
• lt/messagegt

echoText-palvelukutsun input ja output- viestien
osat
29
EchoApplication... types-elementti

• lttypesgt
• ltschema elementFormDefault"qualified
• targetNamespace"urnserapiSOAPExample
• xmlns"http//www.w3.org/2001/XMLSchema"gt
• ltelement nameechoText"gt
• ltcomplexTypegt
• ltsequencegt
• ltelement name"text" type"xsdstring"/gt
• lt/sequencegt
• lt/complexTypegt
• lt/elementgt
• ltelement nameechoTextResponse"gt
• ltcomplexTypegt
• ltsequencegt
• ltelement name"echoedText"
  type"xsdstring"/gt
• lt/sequencegt
• lt/complexTypegt
• lt/elementgt
• lt/schemagt

echoText-palvelukutsun parametrit (input-viestin
sisältö). HUOM! Elementin nimen on oltava
echoText!
echoText-palvelukutsun paluuarvot (output-viestin
sisältö). HUOM! Elementin nimen on oltava
echoTextResponse!
30
Osa 4... Web-palveluiden viestintä SOAPlla
31
SOAP-sanoman osa-elementit

• Header ei ole pakollinen
• sisältää metatietoa viestistä
• Body sisältää itse sanoman tietosisällön, esim.
• kutsuttava web-palvelukutsu ja sille annettavat
  parametrit
• muu XML-dokumentti

Envelope
Header
Body
32
SOAP-viestinvälitys
Asiakas
Palvelutoteutus
Aputyökalu palvelun löytämiseen
runko
tynkä
SOAP-vastaanottaja
SOAP-lähettäjä
HTTP / HTTPS
33
SOAP-esimerkki... echoText-kutsu

• ltsoapenvEnvelope
• xmlnssoapenv"http//schemas.xmlsoap.org/soap/en
  velope/
• xmlnsxsd"http//www.w3.org/2001/XMLSchema
• xmlnsxsi"http//www.w3.org/2001/XMLSchema-Insta
  nce"gt
• ltsoapenvBodygt
• ltechoText xmlns"urnserapiSOAPExample"gt
• lttextgtJeejeelt/textgt
• lt/echoTextgt
• lt/soapenvBodygt
• lt/soapenvEnvelopegt

Body-elementti
Web-palvelukutsu
parametri
34
SOAP-esimerkki... echoTextResponse-vastaus

• ltsoapenvEnvelope
• xmlnssoapenv"http//schemas.xmlsoap.org/soap/en
  velope/
• xmlnsxsd"http//www.w3.org/2001/XMLSchema
• xmlnsxsi"http//www.w3.org/2001/XMLSchema-Insta
  nce"gt
• ltsoapenvBodygt
• ltechoTextResponse xmlns"urnserapiSOAPExample
  "gt
• ltechoedTextgtPalvelu vastaa
  Jeejeelt/echoedTextgt
• lt/echoedTextResponsegt
• lt/soapenvBodygt
• lt/soapenvEnvelopegt

Vastaus
35
Osa 5... WS-määritysten käyttö web-palveluissa
36
Esimerkki Aikaleiman lisääminen
lt?xml version '1.0' encoding
'UTF-8'?gt ltsoapenvEnvelope xmlnssoapenv"http/
/schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"gt
ltsoapenvHeadergt ltwsuTimestamp
xmlnswsu"http//docs.oasis-open.org/wss/2004/01/
oasis-200401-wss-wssecurity-utility-1.0.xsd"gt
ltwsuCreationgt2004-11-25T1516140200lt/wsuCreati
ongt lt/wsuTimestampgt lt/soapenvHeadergt
ltsoapenvBodygt ltechoTextResponse
xmlns"urnserapiSOAPExample"gt
ltechoedTextgtPalvelu vastaaJeejeelt/echoedTextgt
lt/echoedTextResponsegt lt/soapenvBodygt lt/soapenvE
nvelopegt
Header-elementti
Aikaleima (SOAP-vastauksen luontipäivämäärä)
37
WS-määritykset... käyttö

• SOAP-sanoman tietosisältö ei muutu
• Body-elementti säilyy (yleensä) muuttumattomana
• Body-osio voidaan salata WS-Encryptionilla
• Vastaanottaja ei välttämättä hyödynnä esim.
  aikaleimaa mutta se ei haittaa SOAP-sanoman
  ymmärtämistä

38
Linkkejä

• W3Cn standardit
• SOAP - http//www.w3.org/TR/soap/
• WSDL - http//www.w3.org/TR/wsdl12
• WS-In määritykset
• WS-I Basic Profile - http//www.ws-i.org/Profiles/
  BasicProfile-1.1.html
• WS-I Attachments Profile - http//www.ws-i.org/Pro
  files/AttachmentsProfile-1.0.html
• WS-I Basic Security Profile - http//www.ws-i.org/
  Profiles/BasicSecurityProfile-1.0.html