Transcript Arquitectura XML

XML como arquitectura de
sistemas de información
Curso de introducción
Pedro Pastor
(Universitat d'Alacant)
Curso XSL
1
Advertencias



Cuidado con las versiones de la documentación que se
maneja por ahí (incluida la mía).
No se profundiza en detalles, sino en conceptos y
arquitectura.
Cuidado con las versiones y fabricantes de software
que se utiliza.
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2
Parte I.
XML como Metalenguaje
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3
Concepto de arquitectura
Paralelismo con la construcción








Un metalenguaje y una metodología de diseño propia.
Sistema de capas envolventes.
Cimientos.
Estructura.
Fachada.
Subsistemas especializados.
Técnicas normalizadas de ensamblado de componentes.
Etc.
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4
XML como metalenguaje

XML es un Metalenguaje : es un lenguaje de marcas que
permite la creación de otros lenguajes de marcas.


Sus reglas sintácticas y léxicas  especificación XML.
Los lenguajes generados: aplicaciones XML
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5
XML como Sistema de Información

Una aplicación XML representa un modelo de datos:


Codifica datos de acuerdo a un esquema “semántico”.
Un aplicativo puede:


Analizar y extraer información de un documento (repositorio)
XML.
Obtener información de otras fuentes y combinarla con el
documento XML para un posterior proceso.
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6
Codificación en XML.
Codificar una información en XML es generar un
fichero de texto donde se combina la información
fuente con metainformación estructural.
Editor XML
Documento
Fuente
Documento
Estructurado
(texto)
XML
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7
Codificación “Bien Formada”
Para insertar la metainformación se utilizan unas
marcas que cumplen unas reglas básicas:

Reglas léxicas:



Qué tipo de caracteres se pueden utilizar,
Cómo se codifican los caracteres, etc.
Reglas sintácticas:


Todo bloque estructural debe tener dos marcas:
comienzo y otra de final de bloque.
Bloques correctamente anidados, etc.
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una de
8
Ejemplo de documento XML
formado”
“bien-
<factura>
<fecha>12/08/2000</fecha>
<número>23-2000</número>
<línea> ... </línea>
... Etc ...
</factura>
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9
Codificacíon XML válida

Un documento XML es válido si cumple un conjunto de
restricciones estructurales denominado gramática.




A las gramáticas se les suele denominar esquema XML.
Un documento XML puede ser válido para un esquema y no
válido para otros muchos.
Sea o no válido, un documento XML siempre debe estar “bien
formado”.
Validación: proceso mediante el cual se puede
comprobar si un documento XML cumple las regla de
un esquema dado.
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10
Sistemas de defición de esquemas


Para definir esquemas XML se necesita un lenguaje de
definición para las reglas gramaticales.
Existen, fundamentalmente, dos lenguajes de este tipo:



DTD (heredado del SGML, con mucha “solera”).
XML-Schema (Recomendación reciente del W3C).
Hay otros, pero son marginales ( o de Microsoft: XML Data).
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11
Problemas de los DTD








Fueron concebidos para sistemas de publicación (SGML):
contenidos textuales.
No tienen tipado de elementos (declaraciones globales).
Las cardinalidades son: 0, 1, infinito.
Sintaxis especial y poco clara (no es XML).
En XML imponen un orden (no hay ‘&’).
XML, por su orientación Web, tiene necesidades nuevas
respecto a SGML.
No permiten la reutilización sencilla de código.
No pueden validar espacios de nombres.
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12
XML Schema aporta ...

Por fin ya es una recomendación del W3C.








Desde mayo de 2001.
Utiliza XML como lenguaje de definición.
Soporta “Tipado de Datos”.
Ofrece caracteristicas de Orientación a Objetos.
Mayor control sobre la creación de documentos XML.
Permite validar XML de formas diferentes.
Casi todos procesadores XML lo soportan.
Cada vez más editores lo soportan.
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13
Modelo de datos

XML-Schema  DDL – ODL (para BD).





Un documento XML como instancia de BD.
BD relacional: modelo relacional de tablas.
BDOO: modelo de datos OO.
Documento XML: Modelo de datos jerárquico.
Definición de:



Estructuras.
Restricciones de integridad.
TAD’s.
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14
Herramientas XML

Herramientas de desarrollo (“parsers”):



Dirigidos por eventos (SAX).
Dirigidos por la estructura (DOM).
Herramientas de autor:


Editores XML.
Editores de DTD y esquemas.
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15
5 ideas básicas sobre XML.





Recomendación del consorcio W3C (no es un estándar industrial:
ISO, ANSI, ...).
Es un metalenguaje para la construcción de estructuras de
información semiestructurada.
Basado en marcas sintácticas que cumplen reglas léxicas y
sintácticas.
Se le puede asociar una gramática para definir un modelo de
estructura de documento (DTD - Esquema).
La información se codifica en modo texto (UNICODE).
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16
Lenguajes XML






No creamos documentos en XML, utilizamos XML para
crear lenguajes de marcado propios (aplicaciones XML).
Creamos documentos utilizando estos lenguajes.
Estos lenguajes se definen especificando los elementos y
los atributos permitidos.
Esta especificación se realiza mediante reglas
gramaticales.
Un conjunto concreto y bien formado de tales reglas
forman un esquema XML.
Un esquema define un conjunto coherente de
documentos (tipo de documentos).
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17
Diferencias entre XML y SGML


XML es un subconjunto de SGML concebido para
aplicaciones en Internet.
XML impone unas reglas léxicas y sintácticas más rígidas,
“parsers” más sencillos:





No se pueden omitir las marcas de finales.
Forma compacta para los elementos vacíos.
No existe el operador [&].
Distingue entre mayúsculas y minúsculas.
Los valores de atributo deben ir entre comillas, etc.
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18
HTML – XML - XHTML

HTML es una aplicación SGML.



En XML es un subconjunto propio de SGML.



HTML mezcla información estructural y de presentación.
HTML tiene marcas sintácticas con un significado fijo.
El significado de las marcas puede cambiar.
Solo se codifica estrutura de datos, no forma de presentación.
XHTML es una aplicación XML.

HTML reformulado como aplicación XML.
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19
La arquitectura XML
Tecnologías “cimientos y pilares” que dan estructura al
edificio XML.





XML Schema: lenguaje para la definición de reglas de
construcción y tipado.
XSL (XSLT-XPath): lenguage para el procesamiento y
publicación de contenidos XML.
XLink (Xpointer – XPath): lenguage para la definición de
hiperenlaces avanzados en XML.
XQuery (XPath): leguage de consulta para bases de datos con
modelo de datos XML.
XForms: lenguaje de definición de formularios web, basado en
el modelo MVC.
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20
Otras tecnologías XML
Completan la arquitectura:








Namespaces.
XBase.
XPath.
XPointer.
XInclude.
Infoset.
Canonical XML.
URL – URI – URN.
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21
XML y Java: “Cuba-Libre”




La mayoría de las herramientas para XML están en
Java por sus aplicaciones Web.
No existe una dependencia entre ambos, es una unión
coyuntural de intereses.
Existe una gran interés en aproximar XML y las
tecnologías de objetos (XMI, SOAP ...).
Son la base para una “Object-Oriented Web”.
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22
XML como Meta-Meta-Lenguaje




XML como lenguaje para representar Meta-modelos.
UML representado en XML
 XMI
RDF representado en XML
(  RDF ).
XML-Schema representado en XML:
 XML-Schema para XML-Schemas.
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23
Parte II.
¿ Para que sirve el XML ?
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24
Dos grandes grupos

Gestión documental.

Sistemas transaccionales.
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25
XML documental



Edición y publicación electrónica.
Gestión de grandes volúmenes de documentos.
Procesamiento del lenguaje:


Gestión de conocimientos:


Diccionarios, herramientas filológicas, etc.
redes semánticas, tesauros, etc.
Documentación técnica de manuales:

Especificación de software, configuración, ...
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26
XML Documental:
características

Documentos XML muy voluminosos:


Paquetes de intercambio de información grandes.
Modelos de información poco estructurada.

Información muy estática.

Poca variedad de modelos de datos.

Operaciones de lectura fundamentalmente.
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XML Transaccional

Transacciones proveedor-consumidor:


Acceso a transacciones internas de la empresa:


“Suply-chain”.
Acceso en tiempo real al catálogo.
Transacciones entre empresas.

Interoperabilidad entre sistemas de información heterogéneos
(EDI).
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28
XML Transaccional:
características

Sistemas de intercambio de información entre
aplicaciones transaccionales.

Paquetes relativamente pequeños de información.

Información altamente estructurada.

Información que cambia rápidamente con el tiempo.

Muchos formatos diferentes.

Operaciones de lectura/escritura.
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Lenguajes XML
Asociados al XML documental:






DocBook
TEI
MathML
NewsML.
SMIL
Etc.
Asociados al XML transaccional:







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XML-RPC
SOAP
Web Services (WSDL)
ebXML
BizTalk
Esquemas sectoriales (EDI).
Etc.
30
Parte III.
XSL: XML dinámico y visual
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31
Arquitectura XSL

XSLT: lenguaje de programación para la transformación
de estructuras XML.


XPath: lenguage de direccionamiento interno en estructuras
XML.
XSL-FO: lenguaje de definición de objetos con formato
de presentación para la visualización de información
XML.
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32
¿ Por que XSL ?


Está diseñado para integrarse en la arquitectura XML.
Es mucho más potente que CSS.



CSS no tiene capacidades de tranformación.
Aunque un poco menos potente que DSSSL (LISP-like)
es mucho más sencillo de usar.
Cada vez hay más herramientas para XSL.
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33
XSLT: definición

eXtensible Stylesheet Language Tranformations.


Lenguaje funcional diseñado fundamentalmente para
la transformación de documentos XML en otras
estructuras XML y no-XML.


http://www.w3.org/TR/xstl
Sólo sabe procesar información de tipo texto (caracteres
Unicode).
XSLT se expresa en XML (es una aplicación XML).
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34
¿ Por que transformar XML ?

Conversión entre modelos de datos


Aunque legible, XML está pensado para el intercambio de
información entre aplicaciones.
Es necesaria una capa de presentación para hacer
“amigable” el acceso de los humanos a la información
XML.

XML produce separación entre el modelo de datos y
presentación visual.
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35
Proceso de publicación XML-XSL.
Procesador
de XSLT
Procesador
De XSLFO
Doc.
XML
original
Nueva
Nueva
Nueva
Estructura
Estructura
Estructura
XML + FO
XML
FO
XML + +FO
XSLT
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HTML
,
PDF,
... 36
El proceso de transformación XSLT

Primer paso: analizar el documento XML fuente y
convertirlo en un árbol de nodos.



Un nodo es cualquiera de los elementos contructivos de XML.
Genera una estructura de datos en memoria.
Para esta operación se utiliza un analizador sintáctico
especializado: parser XML.
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37
Segundo paso

Analizar el documento “hoja de estilo” en búsqueda de
instrucciones de transformación.




Estas instrucciones se codifican en “reglas XSLT”
(“templates”).
El procesador XSLT siempre comienza buscando una regla
inicial que de comienzo a todo el porceso (“root template”).
A partir de este punto comienza un precesamiento de reglas
en cascada (indeterminista).
Con la aplicación de cada regla se construye un trozo del
árbol (documento) de salida.
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38
Reglas de transformación XSLT:
Templates




Es el elemento básico y fundamental del lenguaje de
transformación XSLT.
Una regla (o “template”) especifica que tipo de
transformación se aplicará y a que parte del documento
XML fuente se aplica.
Cada hoja de estilo XSLT (programa XSLT) debe contener
al menos una regla si se quiere que ejecute algo.
Un “template” seleccionado asocia una salida concreta
con una entrada concreta.
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39
Estructura de las reglas XSLT

Una regla consta de dos partes:



La etiqueta esta formada por un patrón de localización
que selecciona nodos en el árbol origen:


Una “etiqueta”.
Una “acción” o “producción”.
Expresión XPath.
La acción está formada por un conjunto de elementos
constructivos XSLT que indican la transformación a
realizar sobre los nodos seleccionados.
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40
El proceso de transformación XSLT:
Analisis
DocumentoXML
NodoDocumento
catálogo
ELEMENTO
Recurso
ELEMENTO
tipo
ATRIBUTO
"libro"
PCDATA
autor
ELEMENTO
título
ELEMENTO
recurso
ELEMENTO
títituloSec
ELEMENTO
ISBN
ELEMENTO
clasificación
ELEMENTO
nombre
ELEMENTO
apellidos
ELEMENTO
materia
ELEMENTO
"Pedro"
PCDATA
"Pastor"
PCDATA
"XML"
PCDATA
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materia
ELEMENTO
41
El proceso de transformación XSLT:
Construcción
DocumentoXML
NodoDocumento
catálogo
ELEMENTO
recurso
ELEMENTO
tipo
ATRIBUTO
"libro"
PCDATA
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título
ELEMENTO
autor
ELEMENTO
clasificación
ELEMENTO
nombre
ELEMENTO
apellidos
ELEMENTO
materia
ELEMENTO
"Pedro"
PCDATA
"Pastor"
PCDATA
"XML"
PCDATA
Curso XSL
materia
ELEMENTO
42
El proceso de transformación XSLT:
Presentación
DocumentoHTML
NodoDocumento
<ul>
"Lista de libros"
<li>
"Título"
<li>
"Autor"
<li>
"Clasificación"
"XML by example"
"Pedro Pastor"
<ul>
"XML"
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"Java"
43
Procesamiento XSLT-Servidor
Fuente de
contenidos
Servidor
decontenidos
Visor de FO
XSL_FO
XSLT
Clientes
Procesador
XSLT
XML
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HTML
Navegador Web
XML
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Procesamiento XSLT-Cliente
Servidor de
contenidos
Clientes
Visor de FO
IMAGEN
XML
XSLT
Procesador
XSLT
Navegador Web
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HTML
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45
Expresiones XPath



Parten de una gramática formal de especificación.
Generan un lenguaje formal no-ambiguo.
Expresiones de localización con doble funcionalidad en las
operaciones:


“pattern matching” -> devuelven un booleano.
Evaluación de expresiones -> devuelven un conjunto de nodos.
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46
Ejes de localización
Hay trece ejes de localización:







ancestor::
ancestor-or-self::
attribute::
child::
descendant::
descendant-or-self::
following::
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





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following-sibling::
namespace::
parent::
preceding::
preceding-sibling::
self::
47
Ejes XPath
Ancestor
preceding
ancestor
parent
following
preceding
preceding-sibling
SELF
following
following-sibling
descendant
child
descendant
child
descendant
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descendant
child
descendant
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48
Parte IV.
XQuery: lenguaje de consulta
a bases de información XML.
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49
Diseño y concepción de XQuery

Deriva directamente de “Quilt” que a su vez sintetiza
características de:





XQL: expresiones de localización (XPath).
XML-QL: la noción de “binding variable”, que permiten la
construccuión de una nueva estructura.
SQL: el patrón SELECT-FROM-WHERE para reestructurar la
información.
OQL (ODMG): la composión de expresiones en un lenguaje
funcional.
Otras influencias de lenguajes de consulta para documentos
estructurados como: “Lorel” y “Yalt”.
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50
La especificación de XQuery

XML Query 1.0 Requirements.

XQuery 1.0 Formal Semantics.

XQuery 1.0 and XPath 2.0 Data Model.

XML Query Use Cases.

XML Syntax for XQuery 1.0 (XQueryX).

XQuery 1.0 Functions and Operators.
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51
Carácterísticas fundamentales




Es un lenguaje declarativo.
Debe poder usar cualquier tipo definido en un XMLSchema.
Trabaja con el concepto de identificador unívoco de
forma análoga al de clave primaria.
Una consulta puede utilizar referencias internas o
externas al documento (incluyendo XLinks).

Esto lo convierte en un lenguaje de consulta en grafos.
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52
Frameworks XML
SOAP
Web Services
Cocoon
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53
SOAP
Mensajería Universal basada en XML
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54
¿ Que es SOAP ?


Protocolo ligero para el intercambio de información
estructurada entre iguales en un entorno descentralizado
y distribuido.
Basado en XML, tiene 3 partes:




envoltura para describir el contenido del mensaje y la forma de
procesarlo.
un grupo de reglas de codificación para expresar las instancias
de tipos de datos definidos por la aplicación .
una convención para representar las llamadas y las respuestas a
procedimientos remotos .
Trabaja sobre protocolo HTTP.
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55
Modelo de intercambio de mensajes




Los mensajes SOAP son transmisiones unidireccionales
desde un emisor a un receptor.
Se suelen combinar para implementar patrones, como
petición/respuesta.
Las implementaciones SOAP se pueden optimizar para
explotar las características específicas de sistemas de
red concretos.
Permite la implementación de mecanismos RPC.
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56
Procesamiento de mensajes

Una aplicación SOAP debe procesar un mensaje
siguiendo un orden de acciones:
1.
2.
3.
Identificar las partes del mensaje SOAP dirigido a dicha
aplicación.
Aceptar las partes obligatorias identificadas en el paso 1 y
procesarlas de la forma adecuada. De lo contrario, descartar
el mensaje.
Si la aplicación SOAP no es el destino final del mensaje,
quitar todas las partes identificadas en el paso 1 antes de
reenviar el mensaje.
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57
Web Services
Computación distribuida en Web
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58
Programación orienteada a servicios

Es un paradigma emergente basado en tecnologías de
red y programación distribuida.


La gran variedad de plataformas, lenguajes, “middleware, etc.,
dificulta el desarrollo de las aplicaciones distribuidas.
La POS (SOP) está siendo “inventada” simultáneamente
por varias empresas:





Jini (Sun)
Openwings
.Net (Micrsoft)
CoolTown (HP)
De momento ninguan cubre comletamente las propiedades SOP.
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59
Definición de servicio


Un comportamiento definido que puede ser
implementado y proporcionado por un componente
distribuido para ser utilizado por cualquier otro
componente distribuido.
La SOP es un paradigma de la computación distribuida
que es la evolución lógica de los sistemas O-O.




Encapsulación.
Paso de mensajes.
Enlace dinámico.
Descripción/consulta de estructura interna.
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60
Arquitectura

Son aplicaciones modulares e independientes que pueden
ser descritas, publicadas, localizadas e invocadas a través
de una red (generealmente HTTP).






Se describen utilizando un lenguaje de descripción de servicios
(WSDL).
Se publican registrando sus descripciones por medio de un
registro público (Universal Description Discovery and Integration.
Pueden encontrarse consultando al registro.
Se enlaza con ellas con la información contenida en el registro.
Se invoca por la red mediante los detalles de enlace del registro.
Se pueden componer con otros servicios para crear nuevas
aplicaciones.
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61
Los elementos constitutivos

Los elementos constitutivos fundamentales son:




El Servicio: es la aplicación proporcionada para uso de los
solicitantes. Su implementación se lleva a cabo en una estación
accesible por red. Utiliza un lenguaje de descripción de servicios.
El Proveedor de Servicios: es la plataforma responsable de
proporcionar el acceso al servicio.
El Solicitante de Servicios: es quien quiere hacer uso de cierta
funcionalidad. Es el cliente el que busca y solicita el servicio.
El Registro de Servicios: es un repositorio de descripciones de
servicios donde los Proveedores publican sus servicios y los
solicitantes buscan la metainformación sobre los mismos.
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62
Operaciones básicas

Las tres operaciones básicas asociadas a los Web
Services son:



Publicar: un servicio sólo puede ser utilizado si se da a
conocer. Para ello el proveedor lo debe registrar.
Descubrir: El solicitante interactúa con el registro para para
encontrar el servicio que busca.
Enlazar: Finalmente el servicio ha de ser invocado. En la
operación de enlace, el solicitante invoca al servicio en tiempo
de ejecución utilizando la metainformación que proporciona el
regiatro.
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63
Estructura de interacción
Proveedor
Servicio
Publicar
Enlazar
Descripción
Cliente
Registro
Solicitante
Encontrar
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64
Estándares y tecnologías
involucradas
UDDI
tbd
Service Flows
WSDL
Service Qo S
UDDI
Service Description
WSDL
Service Interface Definition
WSDL
Service Implementation Definition
SOAP
Formats & Protocol
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PKI
65
Formatos y Protocolos

Los mensajes se envían como documentos XML
conforme a XML Schemas publicados o bien
conocidos. La infraestructura de mensajería utilizará
protocolos SOAP para envolver los mensajes.
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66
Definición de la implementación de
los servicios: WSDL



Para que un cliente pueda enlazar con un servicio es
necesario algo más que la definición formal del
interfaz.
Se deben especificar toda una serire de
metainformaciones del servicio: dirección de red, los
protocolos, los requisitos de seguridad, etc.
El WDSL (Web Services Definition Language) cumple
todas estas necesidades
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67
Definición del interfaz del servicio


Al igual que para cualquier componente de un modelo
de computación distribuida, se necesita un lenguaje
de definición del interfaz (IDL).
WSDL establece todos los requerimientos necesarios.
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68
Descripción del servicio



WSDL proporciona solo descripciones funcionales del
servicio (detalles de enlace, prototipo, protocolo).
El registro UDDI proporciona un mecanismo para
mantener descripciones no-funcionales sobre los
servicios web.
La descripción no-funcional del servicio incluirá
información como el propietario, tipo y nombre del
negocio, y varias palabras clave que facilitarán su
búsqueda, privacidad y control de acceso, etc.
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69
Control de Calidad de Servicio (QoS)

La capa QoS permite la especificación de información
relevante al nivel de implementación:




enlace a través transaccional o SOAP seguro.
duración máxima que el solicitante puede esperar de una
respuesta del proveedor.
Etc.
Algunos atributos para esta capa están especificados
por WSDL mientras que otros actualmente todavía se
están definiendo.
Pedro Pastor
(Universitat d'Alacant)
Curso XSL
70
Flujos de servicio


Una vez que los Web Services están perfectamente
definidos y registrados pueden ser utilizados en
workflows o como envoltorios para procesos de
negocios.
El lenguaje para expresar estos flujos actualmente se
está desarrollando.
Pedro Pastor
(Universitat d'Alacant)
Curso XSL
71
Descubrimiento del servicio

Las aplicaciones cliente pueden enlazar estáticamente
con un Web Service o realizar un enlace en tiempo de
ejecución.



La decisión de enlazar dinámicamente con un servicio web se
realiza en la aplicación cliente en tiempo de diseño.
Incluso cuando se enlace estático es necesario buscar y
descubrir tipos de servicios en tiempo de diseño ajustándose
los detalles de enlace en tiempo de ejecución.
El UDDI es el registro que facilita estas tareas.
Pedro Pastor
(Universitat d'Alacant)
Curso XSL
72
Administración (mangement)

Dado que los Web Services deben ser sencillos de
desarrollar, un entorno de administración puede añadir
una complejidad excesiva.


La aproximación de los servicios web su gestión es
proporcionar una infraestructura que la maneje
automáticamente:


Esta complejidad debe ocultarse lo máximo posible.
Que facilite métricas, logs, notificación de eventos, detención
del procesamiento y otras funciones de administración.
Dicha arquitectura todavía está siendo definida.
Pedro Pastor
(Universitat d'Alacant)
Curso XSL
73
Seguridad



La arquitectura debe apoyar la definición de roles y
múltiples esquemas.
Debe soportar los continuos cambios en las topologías
de red y proporcionar un modo de administrar tanto las
aplicaciones como las redes de un modo seguro.
Diversos estándares como PKI (Public Key
Infraestructuras), SSL (Secure Sockets Layer) y X509
deben pode ser utilizados para:

firmas digitales, encriptación, autentificación, certificados, etc.
Pedro Pastor
(Universitat d'Alacant)
Curso XSL
74
Cocoon
Marco general de generación dinámica de
contenidos.
Pedro Pastor
(Universitat d'Alacant)
Curso XSL
75