Innovationsbeschleuniger in globalen Netzwerken

Feature | 24. November 2003 von admin 0

1 "Wann werden Web Services eingeführt?

1 "Wann werden Web Services eingeführt?

Obwohl die Technologie noch ganz am Anfang steht, wird das Potenzial der Web Services heute schon deutlich. Nach einer Umfrage ais dem Jahr 2002 planen bereits 32% von 170 befragten deutschen Unternehmen innerhalb von zwei Jahren die Einführung von Web Services Technologien. Das ist Grund genug, sich eingehend mit dem Thema zu befassen. Web Services sind Softwarekomponenten mit der Fähigkeit, Softwarefunktionen als sogenannte Services (Dienste) im Internet dynamisch bereitzustellen und deren Nutzung über Standard-Internetprotokolle wie HTTP (Hypertext Transfer Protocol) zu ermöglichen. Web Services erlauben so einem Service Requestor (Client) den einfachen Zugriff auf entfernte Service Provider (Server) über standardisierte Protokolle und Schnittstellen und schaffen so die Grundlage verteilter Anwendungen.

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Requestor – Identifier – Provider

Requestor – Identifier – Provider

Als Beispiel eines Web Service wird hier eine elektronische Flugbuchung betrachtet. Im einfachsten Fall greift ein Service Requestor mit seinem Buchungswunsch direkt auf den Service Provider, also den Web Service, zu. Hierbei werden Informationen wie Reisedatum, Start- und Zielort und so weiter ausgetauscht. Der Web Service nimmt den Wunsch entgegen und gibt einen Buchungsvorschlag an den Service Requestor zurück. Der beschriebene Prozess setzt allerdings voraus, dass der Service Requestor den Web Service, den er nutzen möchte, bereits kennt. Eventuell bieten aber mehrere konkurrierende Dienstanbieter die gewünschte Funktionalität zu unterschiedlichen Konditionen an. Um nun einen bislang unbekannten Web Service aufzufinden, kann der Service Requestor bei einem Service Identifier anfragen, der als Verzeichnis verfügbarer Services fungiert. Der Service Identifier hat zwei wesentliche Funktionen: Erstens ermöglicht er dem Anbieter eines Web Service, seinen Dienst nach dem Prinzip der Yellow Pages mit Adresse und einer Beschreibung der Funktion zu veröffentlichen. Zweitens gibt der Service Identifier Auskunft über verfügbare Dienste und erlaubt so dem Service Requestor das Auffinden von Diensten noch unbekannter Anbieter. Nachdem der Service Requestor die Adresse des Web Services erhalten hat, kommunizieren Requestor und der Provider direkt miteinander. Auf diese Weise identifiziert ein Service Requestor geeignete Dienste anhand deren Beschreibung. Er bringt dort jeweils den Buchungswunsch an und filtert dann aus den Ergebnissen den am besten geeigneten Web Service zur Erteilung des Auftrags heraus.
Welche Vorteile bieten nun Web Services gegenüber bestehenden Diensten im WWW? Im Gegensatz zu gängigen Angeboten im Web, welche die beschriebene Buchungsfunktion über grafische Benutzungsoberflächen für jeweils einen Reiseanbieter getrennt zur Verfügung stellen und damit immer den Mensch als Interaktionspartner benötigen, erfolgt der Zugriff auf den Web Service vollständig elektronisch. So könnte wie im Beispiel eine Flugbuchung einfach im Intranet abgewickelt werden, indem der Intranet-Server über ein standardisiertes Formular den Reisewunsch des Mitarbeiters entgegennimmt, selbsttätig die Web Services sämtlicher Fluggesellschaften oder Reisebüros anfragt und das Ergebnis unmittelbar in einen bestehenden unternehmensinternen Workflow »Flugbuchung« weitergibt.

Mehrwert durch Metadaten

Bei der Entwicklung der Web Services wurde eine Reihe wichtiger Designziele verfolgt, welche die Leistungsfähigkeit der Web Service Architektur und Ihre Eigenschaften bestimmen:

  • Programmierbarkeit: Web Services sind nicht zur direkten Kommunikation mit Menschen gedacht. Sie besitzen Software-Schnittstellen und keine graphischen Benutzungsoberflächen.
  • Anpassungsfähigkeit: Web Services werden durch Metadaten beschrieben, die zur Laufzeit ausgewertet werden können. Im Falle von Änderungen weisen Beschreibungen der Web Services darauf hin. So kann ein Service Requestor weiterhin mit dem veränderten Dienst arbeiten.
  • Lose Kopplung: Web Services lassen sich synchron oder asynchron nutzen. Die Kommunikation erfolgt per Nachrichtenaustausch.
  • Kapselung: Web Services sind unabhängige, abgeschlossene Dienste mit genau definierten Aufgaben und Schnittstellen. Implementierungsdetails bleiben dem Anwender verborgen.
  • Komposition: Web Services können selbst weitere Web Services nutzen.
  • Orts- und Protokolltransparenz: Web Services können an beliebigen Orten flexibel zur Verfügung gestellt und über verschiedene Protokolle (HTTP, u.a.) genutzt werden.
  • Interoperabilität: Die Kommunikation mit Web Services erfolgt über offene, XML-basierte Standards (SOAP = Simple Object Access Protocol). Die Unabhängigkeit vom Einsatz bestimmter Programmiersprachen, Hardwareplattformen oder Betriebssysteme erleichtert die Integration heterogener Systeme.
  • Serviceorientierung: Diese wird durch die klare Trennung von Anbieter und Konsument eines Dienstes erreicht.

Die genannten Eigenschaften bestimmen die Stärken der Web Service Architektur. Im Gegensatz zu früheren Ansätzen zur Schaffung verteilter Architekturen über CORBA (Common Object Request Broker Architecture) bietet die Web Service Architektur eine Vielzahl von Vorteilen bei der Realisierung verteilter Anwendungen. Die Inter-operabilität der Web Services erleichtert die Integration bestehender Anwendungen in heterogenen Umgebungen. Die lose Kopplung von Service Requestor und Provider vermindert Probleme bei Änderungen der Service-Interfaces. Da sich der Web Service selbst beschreiben kann, muss der Service Provider beim Nachrichtenaustausch mit einem veränderten Service Requestor lediglich auf die revidierte Beschreibung des Dienstes achten. In CORBA-Anwendungen müsste jedes Mal der Client angepasst werden. So lassen sich äußerst robuste und langlebige Komponenten für verteilte Anwendungen schaffen.

Stärken der Standards

Die Interoperabilität der Web Services erfordert akzeptierte Standards, die ein Zusammenwirken unabhängig voneinander entstehender neuer Dienste ermöglichen. Standards schaffen zudem Wettbewerbsvorteile. Sie mindern Entwicklungskosten und Komplexität. Sie vereinfachen den Einstieg in eine neue Technologie und bewirken eine gewisse Nachhaltigkeit der Investition in eine Technologie. Gerade bei einer Technologie wie den Web Services, die auf Integration verteilter Anwendungen und maximale Verfügbarkeit der Dienste abzielt, bilden Standards eine erfolgskritische Komponente der Web Service Architektur.
Derzeit ist die Standardisierung im Bereich der Web Services in vollem Gange. Neben den Aktivitäten von Unternehmen wie IBM, SUN Microsystems, SAP oder Microsoft sind eine Reihe unabhängiger Gremien in den Standardisierungsprozess involviert. Das World Wide Web Consortium (W3C) konzentriert sich weitgehend auf horizontale, technische Standards, die keinen speziellen Anwendungsfokus aufweisen. Die OASIS Gruppe (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) hingegen befasst sich mit vertikalen Standards, die für spezielle Anwendungsbereiche gedacht sind, und setzt dabei auf bestehenden technischen Standards auf. Folgende technische Spezifizierungen bilden das Fundament der Web Service Architektur:

  • SOAP ermöglicht den Austausch von Nachrichten mit entfernten Services und basiert dabei auf XML als Datenaustauschformat. Nachrichten bestehen aus XML-Strukturen, die in eine SOAP-Message verpackt und versendet werden. Der Empfänger packt die SOAP-Message aus und kann dann die XML-Datenstruktur weiterverarbeiten.
  • Die Web Service Description Language (WSDL) ermöglicht die Beschreibung der Fähigkeiten eines Web Service, ebenfalls auf XML-Basis. WSDL liefert zu jedem implementierten Web Service eine verständliche Schnittstellenbeschreibung sowie administrative Informationen wie eine Beschreibung möglicher Nachrichtentypen, die Semantik des Nachrichtenaustauschs (request-only, request-response, response-only) oder Encoding-Informationen. WSDL liefert so die Antwort auf die Fragen, welche Dienste ein Web Service anbietet, wie der Zugriff erfolgt und wo der Web Service zur Verfügung gestellt wird.
  • Der Universal Description, Discovery and Integration Dienst (UDDI) ist ein Verzeichnisdienst, der Web Services und ihre Schnittstellen registriert und damit das dynamische Finden und Aufrufen von Web Services ermöglicht. Nach dem Prinzip der gelben Seiten bietet UDDI Angaben zu Firmennamen, Beschreibung und Ansprechpartner (White Pages), Produkt, Dienst, Industriezweig und geographische Unterteilung (Yellow Pages) sowie technische Details der Datenkommunikation (Green Pages) an.

Ergänzend zu den genannten Standards existiert eine technische Definition für E-Business-Geschäfts-abwicklungen, die von OASIS und UN/CEFACT entwickelte Electronic Business Extensible Markup Language (ebXML). Dieser Standard unterstützt den Austausch von Geschäftsnachrichten und ermöglicht Datenkommunikation unter Verwendung des gleichen Vokabulars. Darüber hinaus definiert und registriert er Geschäftsprozesse. Die ebXML-Spezifikation enthält unter anderem eine Referenzarchitektur, Schemata für Geschäftsprozesse und eine Protokollvereinbarung, die den Nachrichtenaustausch zwischen den Geschäftspartnern regelt.

Stabilität bei Steuerung

Erwartete Dienste

Erwartete Dienste

Als ein wichtiges künftiges Einsatzgebiet von Web Services ist die Integration elektronischer Geschäftsprozesse (EAI) an erster Stelle zu nennen. Hier bietet die Technologie die Möglichkeit, verteilte Anwendungen über standardisierte Schnittstellen zu verknüpfen und Daten im XML-Format auszutauschen. Ein wichtiger Vorteil der Web Services gegenüber bislang gebräuchlichen Technologien ist deren Stabilität bei Änderungen der Schnittstellen. Gerade in großen, verteilten Unternehmensstrukturen findet sich ein schwer überschaubares Geflecht von Applikationen, die in verschiedenen Technologien auf unterschiedlichen Plattformen teils vor langer Zeit realisiert wurden und die nach wie vor zusammenarbeiten müssen. Änderungen der Schnittstellen einzelner Applikationen ziehen unkalkulierbare Seiteneffekte nach sich. Durch Einsatz von Web Services als intelligente, robuste Schnittstellentechnologie könnte dies weitgehend verhindert werden, was die Zuverlässigkeit und Wartbarkeit der IT-Infrastruktur als Ganzes nachhaltig steigert und somit die Kosten trotz erhöhter Zuverlässigkeit senkt.

Gerade Dienste, die einen hohen Sicherheitsstandard erfordern und verteilt ablaufen müssen (zum Beispiel Billing und Payments) sind für den Einsatz von Web Services prädestiniert. Aber auch komplexe Dienste, die spezielle Hard- und Softwareinfrastrukturen und eine hochspezialisierte Betriebsmannschaft erfordern (Simulation, Höchstleistungsrechnen, Visualisierung, etc.), sind gute Kandidaten für erfolgreiche Businessmodelle auf Basis der Web Services. Ihre Wirkung als Innovationsbeschleuniger entfalten die Web Services in einem Bereich, der sich nicht unmittelbar als Anwendungsfeld aufdrängt: Die Entwicklung innovativer Produkte und Dienstleistungen. Dieser Bereich profitiert gleich dreifach von den Vorzügen der Web Service Technologien und ist somit mittelfristig wirtschaftlich hochinteressant. Innovative Produkte könnten künftig erstens unter Einsatz von Web Services (beispielweise in der Simulation oder Visualisierung) entwickelt werden und nutzen zweitens selbst Web Services zur Interaktion mit Anwendern sowie zur Fernüberwachung und Steuerung. Zum Dritten sind künftige intelligente Produkte geeignet, gemeinsam mit flankierenden Dienstleistungen zu hybriden Produkten zu verschmelzen. Dabei könnten die Dienstleistungen selbst wieder Web Services nutzen, um sich optimal an die Kundenbedürfnisse anzupassen. So lassen sich unter Einsatz leistungsfähiger Web Services innovative Produkte schaffen und neue, interessante Märkte erschließen.

Palette mit Problemen

Web Services bieten eine breite Palette wirtschaftlich interessanter Anwendungen. Neben dem Einsatz in EAI-Projekten und zur Geschäftsprozessintegration bieten Web Services ein erhebliches Potenzial in der Entwicklung neuer E-Business Anwendungen sowie in der Schaffung innovativer Produkte und Dienstleistungen.
Doch vor der breiten Anwendung der Web Services sind eine Reihe technologischer und organisatorischer Hürden zu überwinden. So muss ein potenzieller Kunde auf effiziente Weise genau den Web Service finden können, den er für seine Aufgabe braucht. Gleichzeitig müssen Unternehmen bereit sein, ihre IT-Infrastruktur für die Einbindung von Web Services zu öffnen. Der wirtschaftliche Erfolg der Web Services hängt aber auch von inhaltlichen und organisatorischen Faktoren ab. Wenn nützliche Dienstleistungsangebote fehlen, spielt die Technologie eine nachrangige Rolle. Auch die organisatorischen Probleme bei der Neuausrichtung zu kooperationsförderlichen Aufbau- und Ablauforganisationen sind nicht zu unterschätzten. So sollte beispielsweise klar sein, welch hohes Leistungsniveau eine Softwarelösung erfüllen muss, die selbsttätig kostenpflichtige Dienste im Internet nutzen soll.
Ein schwerwiegendes Problem der Web Services bei der Nutzung bislang unbekannter Dienste im Internet liegt in der Identifikation der für eine Problemstellung geeigneten Services. Auch wenn hierfür grundsätzlich technische Lösungen (WSDL, UDDI) vorhanden sind, so erfordern diese doch zumindest die Nutzung eines standardisierten Vokabulars und einer einheitlichen Sprache, um die Beschreibung des Dienstes überhaupt verstehen zu können. Neben der Realisierung einer direkten Maschine-Maschine-Kommunikation, die durch Web Services bereits heute realisierbar ist, muss eine für Maschinen verständliche Beschreibung der Dienste möglich sein, um eine automatische Auswahl und Nutzung eines Dienstes realisieren zu können. Hier soll künftig durch Einsatz semantischer Technologien Abhilfe geschaffen werden, die ein automatisierbares Verständnis des Leistungsumfangs eines Dienstes und damit den Vergleich und die Auswahl verschieden beschriebener Dienste mit ähnlichem Nutzen ermöglichen. Diese Weiterentwicklung der Web Service Technologie ist derzeit Gegenstand intensiver Forschungsarbeiten.

Weiterführende Links

Standards im Web Service Umfeld
SOAP www.w3.org/TR/soap12
UDDI uddi.org
WSDL www.w3.org/TR/wsdl12
ExXML www.ebxml.org
Übersichtsdarstellung Web Services
http://developers.sun.com/techtopics/webservices/standards.html
Forschung am Fraunhofer IAO
www.usws.iao.fhg.de

Dr. Thomas Fischer

Dr. Thomas Fischer

Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Bullinger

Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Bullinger

Dr.-Ing. Rolf Ilg

Dr.-Ing. Rolf Ilg

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