Webapplikationen mit Unterstützung von XML

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Das Internet gehört zu den größten Errungenschaften der Informationstechnologie (IT). Keine andere Entwicklung der Informatik hat das Interesse so vieler Menschen auf sich gelenkt. Das Internet bildet allerdings nur die Basis für Dienste, die von Menschen benutzt werden können.

Diese Dienste sind beispielsweise FTP (File Transfer Protocol) zum Übertragen von Dateien, das Usenet zum Diskutieren mit anderen Benutzern oder Telnet und SSH (Secure Shell), die den Zugriff und die Administration von entfernten Rechnern erlauben. Die wichtigsten und bekanntesten Dienste des Internets sind allerdings E-Mail und das World Wide Web (WWW).1 2

World Wide Web

Das World Wide Web besteht aus Milliarden von Dokumenten (Webseiten).3 Die Webseiten sind dabei - weltweit verteilt - auf Webservern gespeichert. Jede Webseite ist über die URL (Uniform Resource Locator) adressierbar.

Der Benutzer des Webs greift mit dem Webbrowser4 auf Webseiten zu. Zur Kommunikation zwischen Webserver und Webbrowser wird dabei HTTP (Hypertext Transfer Protocol) verwendet. Es erlaubt dem Webbrowser eine Anfrage an den Webserver zu stellen. Der Webserver sendet die angeforderte Webseite über HTTP zurück an den Browser, der es schließlich für den Benutzer anzeigt.

Webseiten sind in HTML (Hypertext Markup Language) codiert. Diese Sprache erlaubt das Formatieren der Seite und die Auszeichnung bestimmter Elemente. Die interessanteste Möglichkeit der Auszeichnung ist der (Hyper-)Link. Ein Text oder ein Bild kann als Link (eine Art Verknüpfung) zu einer anderen Webseite dienen. Webseiten werden also untereinander verlinkt und damit vernetzt. Der Ausdruck "Hypertext" bezieht sich dabei genau auf diese vernetzten Strukturen der Webseiten, die weit über die Möglichkeiten von sequentiellen Texten oder hierarchischen Strukturen hinaus gehen.

Aktuelle Inhalte

Zu Beginn war das Web durch statische, vernetzte Webseiten geprägt. Längst genügt das allerdings nicht mehr um Besucher für den eigenen Webauftritt zu interessieren. Webseiten müssen aktuelle Informationen enthalten. Besucher sollen aktiv mitgestalten können. Meist sind diese Informationen in Datenbanken gespeichert. Programme am Webserver sorgen dafür, dass aus den Daten in der Datenbank Webseiten generiert werden, die dann vom Webserver an die Webbrowser ausgeliefert werden. Die von Programmen erstellten Webseiten sind "dynamische Webseiten". Bei großen Webauftritten können diese Programme sehr umfangreich werden. Man spricht dann von so genannten Webapplikationen5.

Typische Webapplikationen sind Online-Shops, Internet-Banking oder auch Diskussionsforen.

Das Web eignet sich aber nicht nur dazu, umfangreiche Webauftritte zu realisieren. Auch bestimmte herkömmliche Anwendungen - insbesondere Client/Server-Anwendungen - lassen sich als Webapplikationen realisieren.

Webapplikationen

"Webapplikation" ist ein relativ unscharfer Begriff. In der Literatur sind verschiedene Definitionen zu finden. Eine einfache geben die Autoren von [Theis 2003]: "Unter dem Begriff einer Webapplikation versteht man ganz allgemein eine Anwendung mit grafischer Oberfläche, die im World Wide Web läuft: typischerweise gestaltet mit reinem HTML [...]"

[Conallen 2000] geht auch auf die logische Ebene ein: "[...] a Web application is a Web system that allows its users to execute business logic with a Web browser. [...] user input (navigation through the site and data entry) affects the state of the business [...] [it] uses a Web site as front end to a more typical application."

In [Curphey 2002] wird auch HTTP als das verwendete Übertragungsprotokoll erwähnt: "In essence a Web Application is a client/server software application that interacts with users or other systems using HTTP. For a user the client would most likely be a web browser like Internet Explorer or Netscape Navigator; [...] The end user views the web pages and is able to interact by sending choices to and from the system."

Diese Definitionen sollten schon ein Bild von einer Webapplikation liefern. Der Name setzt sich aus den Wörtern "Web" und "Applikation" zusammen. Eine Webapplikation ist also eine Applikation, eine Anwendung. Genauer: Eine Client/Server-Anwendung. Sie wird zentral auf einem oder mehreren Servern ausgeführt. Am Client-Rechner läuft ein Webbrowser. Zwischen Client und Server werden nur Benutzereingaben und die Ausgabedaten in Form von Webseiten übertragen. Um tatsächlich von einer Anwendung sprechen zu können, müssen mehrere Webseiten zusammenarbeiten. Durch die Benutzereingaben werden Daten und Statusinformationen der Webapplikation verändert. In Abhängigkeit von diesen Daten, den Statusinformationen und den Benutzereingaben werden die nächsten Webseiten für den Benutzer generiert.

Hier kommt der erste Teil des Namens ins Spiel: "Web". Charakteristisch für das Web ist das Übertragungsprotokoll HTTP und der Hypertext in Form von HTML-codierten Webseiten. Webapplikationen verwenden demnach HTTP zur Datenübertragung zwischen Client und Server. Die Darstellung am Browser wird mit HTML realisiert. Streng genommen ist eine Anwendung, die zwar möglicherweise in einem Webbrowser läuft, aber primär nicht HTTP und HTML verwendet, keine Webapplikation. Der Begriff "Internetapplikation" wäre in diesem Fall passender.

Mit "HTML" seien hier aber auch die neuen und zukünftigen offenen Standards gemeint, die HTML ablösen und ergänzen sollen. Auch auf Javascript, das bei vielen herkömmlichen Webseiten verwendet wird, muss bei Webapplikationen verstärkt gesetzt werden, um manche Abläufe realisieren zu können.

Bei dieser Arbeit sollen ausdrücklich keine Anwendungen betrachtet werden, die HTTP oder HTML nur als Rahmen verwenden, um ihre Aufgaben primär innerhalb von Java-Applets oder Plugins ausführen zu können. Diese wären streng genommen - wie oben erwähnt - Internetapplikationen und keine Webapplikationen.

XML - Extensible Markup Language

Vor mittlerweile einigen Jahren wurde vom W3C (World Wide Web Consortium) die Metasprache XML entwickelt. Das W3C ist eine Organisation mit Mitgliedern aus Industrie und Forschung, die die Entwicklung des Webs vorantreibt. XML ist eine Metasprache, weil sie erlaubt, neue Dokumenttypen zu definieren. Diese Dokumenttypen können als vom Menschen lesbare Dateiformate oder als Grundlage für neue Standards verwendet werden. So ein neuer Standard, der auf Basis von XML entwickelt wurde, ist XHTML - der Nachfolger von HTML.

Neben XHTML gibt es noch weitere neue XML-basierte Standards, die die Entwicklung des Webs unterstützen sollen, aber auch allgemein in der Informatik Anwendung finden. Einige dieser Standards sollen beispielsweise ein langjähriges Anliegen des W3Cs unterstützen: Die Trennung der Datenstruktur, den Daten selbst und deren Darstellung. Bei HTML ist diese Trennung nicht gegeben. Eine (automatisierte) Verarbeitung der Daten in HTML-Dokumenten ist daher äußerst mühsam.

Kernfragen

Folgende Kernfragen werden in dieser Arbeit behandelt:

• Welche Vor- und Nachteile bestehen bei Webapplikationen im Vergleich zu herkömmlichen Anwendungen? (Kapitel 5.1 Vorteile von Webapplikationen, Kapitel 5.2 Nachteile von Webapplikationen)
• Welche Anwendungstypen eignen sich als Webapplikationen realisiert zu werden? (Kapitel 5.3 Geeignete und ungeeignete Anwendungstypen)
• Welche Rolle spielt XML und wie kann es zum Vorteil für Webapplikationen eingesetzt werden? (Kapitel 4 Webapplikationen und XML)

Um diese Fragen beantworten zu können, werden zuvor folgende Aspekte geklärt:

• Die Entwicklung von Computeranwendungen. (Kapitel 2.1.1 Entwicklung von Computeranwendungen)
• Die Entwicklung von den ersten Auszeichnungssprachen über HTML bis zu XML. (Kapitel 2.1.2 Von GML zu XML)
• Die Grundlagen und Eigenschaften von XML. (Kapitel 2.2 Einführung in XML)
• Die Voraussetzungen für die Verwendung von Webapplikationen: Kapitel 2.3 Verteilte Computersysteme, Kapitel 2.4 Server für Webapplikationen (Datenbank- und Webserver, Programmierumgebungen), Kapitel 2.5 Clients für Webapplikationen
• Kriterien für benutzerfreundliche Webseiten und Webapplikationen (Kapitel 3.3 Usability)
• Typische Aufgaben und Probleme, die beim Entwickeln von Webapplikationen auftreten, und Lösungsvorschläge für diese Probleme. (Kapitel 3.4 Webapplikationen im Detail)
• Sicherheitsrisiken, die besonders bei der Entwicklung von Webapplikationen beachtet werden müssen. (Kapitel 3.5 Sicherheitsrisiken bei Webapplikationen)

1Im Folgenden kurz "Web" genannt.

2Umgangssprachlich wird das Internet oft mit dem Web gleichgesetzt: "Das habe ich im Internet gefunden". "Schauen Sie im Internet nach." Tatsächlich ist hier aber das World Wide Web gemeint.

3Die Suchmaschine Google hat im April 2003 über drei Milliarden Seiten indiziert. (Siehe: www.google.com.) Das ist allerdings nur ein Teil der tatsächlich vorhandenen Webseiten.

4Auch: Browser, Webclient.

5Engl.: "web application". "Applikation" ist ein Synonym für "Anwendung".