Web-gestützte Services mit Schwerpunkt auf Cloud-basierten Systemen - Benedikt Grande - E-Book

Web-gestützte Services mit Schwerpunkt auf Cloud-basierten Systemen E-Book

Benedikt Grande

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Beschreibung

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2009 im Fachbereich Informatik - Wirtschaftsinformatik, Note: 1,7, Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt, Sprache: Deutsch, Abstract: Der Inhalt der vorliegenden Arbeit liefert einen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten von verteilten Systemen, insbesondere der gegenwärtigen Webanwendungen und zeigt dafür verwendete und nützliche Technologien auf. Dies beinhaltet eine Einführung in die Funktionsweise von Virtualisierung, Betriebssystemen und Desktop- sowie Webanwendungen. Weiterhin werden Konzepte wie Service-orientierte Architekturen, Software-on-Demand sowie mit besonderem Schwerpunkt das Cloud-Computing erläutert. Außerdem wird auf die Entwicklungen und den Ausbau der notwendigen Übertragungstechnologien eingegangen. Auch die Verfügbarkeit und Entwicklung von Client- und Server-Hardware als Teil der für Webanwendungen benötigten Infrastruktur, inklusive der Tendenz zu umweltfreundlichen, energieeffizienten und gut skalierbaren Rechensystemen wird im Folgenden behandelt. In die Kategorie des Cloud-Computings fallen auch die in der Arbeit beschriebenen Anwendungen, Infrastruktur- und Plattform-Lösungen. Es handelt sich dabei um eine vielfältige Kombination von Technologien, mit dem Ziel, eine breite Anwendungspalette sowie Infrastruktur-, Rechen- und Speicherkapazitäten über das Internet bzw. das World Wide Web gegen Bezahlung zugänglich zu machen. Hier spielt auch die Orientierung an einem immer höheren Vernetzungs-, und Effizienzgrad eine Rolle, die das Potential und die Nützlichkeit der genannten Dienste bestimmen. Dabei ist auch die Integration solcher Dienste in den allgemeinen Prozessablauf und das Prozessmanagement von besonderer Bedeutung. Des weiteren werden eventuelle Weiterentwicklungen und Anwendungsmöglichkeiten des Cloud-Computings, inklusive bereits existierender neuer Ansätze, erörtert. Beispiele dafür sind die Integration von Cloud-Diensten in eine SOA, in Anwendungen oder gar das Betriebssystem sowie die Realisierung eines persönlichen, virtuellen Computers im Internet mit Hilfe Cloud-basierter Dienste. Zum Abschluss der Arbeit werden einige der Vor- und Nachteile, die sich durch die Verwendung von webbasierten, speziell von Cloud-Diensten, ergeben, aufgezählt und beschrieben. Hier sind Kosten- und Energiesparmöglichkeiten, aber auch Sicherheitsrisiken zu nennen. Auch die Änderungen und damit einhergehenden Verwendungsmöglichkeiten, die in Verbindung mit den Cloud-Diensten entstehen und immer stärker mit der Entstehung des Strom- oder Wassernetzes verglichen werden können, werden im Fazit dieser Arbeit thematisiert.

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Veröffentlichungsjahr: 2010

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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.
2 Motivation.
3 Grundlagen und wichtige Technologien.
3.1 Verteilte Systeme.
3.2 Betriebssysteme.
3.3 Virtualisierung.
3.4 Das Client-Server-Modell
3.5 Desktopanwendungen.
3.5.1 Fat-Client-Anwendungen.
3.5.2 Rich-Client-Anwendungen.
3.5.3 Thin-Client-Anwendungen.
3.5.4 Smart-Client-Anwendungen.
3.6 Webanwendungen
3.6.1 Webbasierte Desktopanwendungen.
3.6.2 Rich Internet Applications
3.7 Geschäftsmodelle und Konzepte für webbasierte Services.
3.7.1 Service Oriented Architecture.
3.7.2 Software on Demand: ASP und SaaS.
3.7.3 Cloud-Computing.
4 Infrastruktur.
4.1 Übertragungsinfrastruktur.
4.2 Rechnerinfrastruktur.
4.2.1 Hochleistungssysteme: Supercomputer, Cluster- und Grid.
4.2.2 Client-Systeme.
5 Cloud- und webbasierte Systeme.
5.1 Cloud- und Webanwendungen.
5.1.1 Google Apps.
5.1.2 Salesforce.com.
5.1.3 Microsoft Office Live Workspace.
5.1.4 Panda Cloud Antivirus
5.1.5 Zscaler.
5.1.6 Einige weitere Anwendungs-Anbieter
5.2 Cloud-Infrastruktur-Software.
5.2.1 Amazon Elastic Cloud Computing.
5.2.2 Google App Engine.
5.2.3 Microsoft Azure
5.2.4 EnStratus.
5.2.5 Eucalyptus.
5.2.6 Einige weitere Infrastruktur-Anbieter.
6 Zukünftige Entwicklungen.
6.1 Live Cloud Computing.
6.1.1 Integration in oder als eine Anwendungen.
6.1.2 Integration ins Betriebssystem.
6.2 Integration in eine SOA.
7 Potential und Probleme des Cloud-Computings.
7.1 Vorteile der Nutzung von Web-gestützten Diensten
7.1.1 Dynamische Ressourcenanpassung.
7.1.2 Geschwindigkeit und Verfügbarkeit von Rechen- und Speicherkapazität.
7.1.3 Energiesparmöglichkeiten.
7.1.4 Aufwandsbegrenzung und Vereinfachung von IT-Projekten.
7.1.5 Austauschbarkeit.
7.1.6 Kosteneinsparungen.
7.2 Nachteile der Nutzung von Web-gestützten Diensten
7.2.1 Fehlende Standards und fehlende Zertifizierungen.
7.2.2 Datenschutz.
7.2.3 Datensicherung und Archivierung
7.2.4 Abhängigkeit
7.2.5 Verfügbarkeit.
7.2.6 Sicherheitsprobleme und Sicherheitsrisiken.
8 Fazit und Ausblick.
B Abbildungsverzeichnis.
C Tabellenverzeichnis.
E Hilfsmittel

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Bachelorarbeit

Vorgelegt an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt in der Fakultät Informatik und Wirtschaftsinformatik zum Abschluss eines Studiums im Studiengang Wirtschaftsinformatik

Studienschwerpunkt: Business Technologies

Web-gestützte Services mit Schwerpunkt

auf Cloud-basierten Systemen

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Zusammenfassung des Themas

Der Inhalt der vorliegenden Arbeit liefert einen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten von verteilten Systemen, insbesondere der gegenwärtigen Webanwendungen und zeigt dafür verwendete und nützliche Technologien auf. Dies beinhaltet eine Einführung in die Funktionsweise von Virtualisierung, Betriebssystemen und Desktop- sowie Webanwendungen. Weiterhin werden Konzepte wie Service-orientierte Architekturen, Software-on-Demand sowie mit besonderem Schwerpunkt das Cloud-Computing erläutert. Außerdem wird auf die Entwicklungen und den Ausbau der notwendigen Übertragungstechnologien eingegangen. Auch die Verfügbarkeit und Entwicklung von Client- und Server-Hardware als Teil der für Webanwendungen benötigten Infrastruktur, inklusive der Tendenz zu umweltfreundlichen, energieeffizienten und gut skalierbaren Rechensystemen wird im Folgenden behandelt.

In die Kategorie des Cloud-Computings fallen auch die in der Arbeit beschriebenen Anwendungen, Infrastruktur- und Plattform-Lösungen. Es handelt sich dabei um eine vielfältige Kombination von Technologien, mit dem Ziel, eine breite Anwendungspalette sowie Infrastruktur-, Rechen- und Speicherkapazitäten über das Internet bzw. das World Wide Web gegen Bezahlung zugänglich zu machen. Hier spielt auch die Orientierung an einem immer höheren Vernetzungs-, und Effizienzgrad eine Rolle, die das Potential und die Nützlichkeit der genannten Dienste bestimmen. Dabei ist auch die Integration solcher Dienste in den allgemeinen Prozessablauf und das Prozessmanagement von besonderer Bedeutung. Des weiteren werden eventuelle Weiterentwicklungen und Anwendungsmöglichkeiten des Cloud-Computings, inklusive bereits existierender neuer Ansätze, erörtert. Beispiele dafür sind die Integration von Cloud-Diensten in eine SOA, in Anwendungen oder gar das Betriebssystem sowie die Realisierung eines persönlichen, virtuellen Computers im Internet mit Hilfe Cloud-basierter Dienste. Zum Abschluss der Arbeit werden einige der Vor- und Nachteile, die sich durch die Verwendung von webbasierten, speziell von Cloud-Diensten, ergeben, aufgezählt und beschrieben. Hier sind Kosten- und Energiesparmöglichkeiten, aber auch Sicherheitsrisiken zu nennen. Auch die Änderungen und damit einhergehenden Verwendungsmöglichkeiten, die in Verbindung mit den Cloud-Diensten entstehen und immer stärker mit der Entstehung des Strom- oder Wassernetzes verglichen werden können, werden im Fazit dieser Arbeit thematisiert.

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Executive Summary

This Thesis' content includes an overview about the applicability of distributed systems, preferably current web applications. It also shows some of the useful technologies needed to put such applications into practice.

Therefore it implys an introduction into virtualization, operating systems and as well desktop applications as web applications. Furthermore concepts like Service oriented Architectures, Software on Demand and especially Cloud Computing are discussed. Including the future development and availability of basic infrastructure services like data transmission in Germany and both client and server hardware, which is needed by web applications. Environment-friendly, energy efficient technologies and advantages of high scalable data processing centers which can be realised by using Cloud Computing will be explained as part of the Thesis, too. After giving a definition of Cloud Computing a selection of possible Cloud solutions including Cloud Platform and Cloud Infrastructure Services will be given. These applications, which combine different technologies, are aiming to provide a broad field of computing and storage power that can be used to perform different tasks against payment of a fee by using the internet and world wide web. The fast growing networks and the importantance of being more and more efficient lead to a higher potential and usefulness of the abovementioned services. Hence the integration of these services into an existing Business Process Management and process chains plays a sustainable role. In addition the author argues possible further and derivative development of Cloud Computing including some basic approaches matching its evolution. For Example the integration of Cloud Services into a Service oriented Architecture as into other applications or into an operating system. Another subject is the internet based realization of a virtual personal computer through Cloud based services.

Finally some of the resulting advantages and disadvantages, which can be associated with web and Cloud based services, are summarized and pictured. This can be energy efficient computing on one and security risks on the other hand. In the end possible development and changes caused by Cloud Computing encompassing computing's trend of becoming more and more a commodity like water and electricity is part of the final result.

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1 Einleitung

1 Einleitung

Webanwendungen und Webservices dominieren mittlerweile das Bild der Anwendungsentwicklung. Es wird kaum noch eine Software veröffentlicht, die nicht zumindest auch als Webanwendung umgesetzt oder mit Schnittstellen zu diesen ausgerüstet wird. Die stetige Vereinfachung und Automatisierung der Arbeit durch und mit Hilfe von Informationstechnologie sowie den unverzichtbaren verteilten Systemen, wie Webanwendungen, sind Thema dieser Arbeit. Der Schwerpunkt liegt dabei in der Beschreibung und Analyse einiger ausgewählter und gängiger Webgestützter Services und dem Aufzeigen von Einsatzmöglichkeiten sowie möglichen Problemen. Anhand von Konzeptbeschreibungen soll gezeigt werden, welches Potential und welche Entwicklungsmöglichkeiten beim zukünftigen Einsatz von Cloud-Services möglich und zu erwarten sind und welche Erleichterungen und Probleme dies mit sich bringt. In diesem Rahmen konzentriert sich der Autor auf Dienste, die als „Cloud Computing“ bezeichnet werden und hauptsächlich von externen Anbietern bezogen werden. Es sollen grundlegende Funktionsweisen der verwendeten Technologien sowie die Prinzipien der Geschäftsmodelle beschrieben und eine kurze Einführung in die Grundlagen des verteilten Rechnens gegeben werden. Da dies den Rahmen dieser Arbeit um ein Vielfaches sprengen würde, wird auf eine technisch detaillierte Beschreibung der jeweiligen Anwendungen und Technologien an dieser Stelle verzichtet, genauso auf die umfangreiche Darstellung der Möglichkeiten, die sich durch die Technologien für die jeweiligen Anwendungsanbieter bieten. Vielmehr soll der Leser ein Bild des Ist-Zustandes webbasierter Dienste, verteilter Anwendungen und deren Bedeutung sowie einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung möglicher geschäftskritischer Technologien (Business Technologies) bekommen. Zum Abschluss der Arbeit wird deshalb auch auf die Risiken, die mit der Verwendung von Web- sowie Cloud-basierten Anwendungen einhergehen, eingegangen.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit erhebt der Autor keinen Anspruch auf Vollständigkeit der aufgeführten Softwareauswahl und deren Beschreibung, die in ausführlicher Form den jeweils angegebenen Quellen entnommen werden kann. Bei der Behandlung der Dienste werden die Verwendungsmöglichkeit und das Potential behandelt sowie gegebenenfalls mögliche und geplante Entwicklungswege erörtert. Um den verfügbaren Rahmen nicht zu sprengen und trotzdem einen weiträumigen Überblick über Funktionsweise und Nutzen von Cloud-Diensten geben zu können, wird bei den jeweiligen Technologien auf eine tiefgehende Beschreibung der technischen Details verzichtet und lediglich auf geeignete Quellen verwiesen. Zum besseren Verständnis der Thematik sind fortgeschrittene Kenntnisse von

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informationstechnischen und wirtschaftlichen Fachbegriffen sowie der grundlegenden Funktionsweise von Rechner- und Anwendungssystemen hilfreich. Auch Kenntnisse über eventuelle Besonderheiten von Hard- und Software, physikalischer Kommunikation und das Verständnis von grundlegenden wirtschaftlichen Zusammenhängen werden vorausgesetzt und sind nicht Teil dieser Arbeit.

Alle genannten, gegebenenfalls geschützten, Unternehmens- und Markennamen werden in dieser Arbeit zwar nicht ausdrücklich als solche gekennzeichnet, gehören jedoch dem jeweiligen Eigentümer und werden sich vom Autor in keiner Weise zu Eigen gemacht.

2 Motivation

Der für viele Menschen faszinierende und spannende Fortschritt der Informationstechnologie hat in den letzten 60 Jahren eine beispiellos rasante Entwicklung vollzogen und beschleunigt sich von Tag zu Tag mehr. Parallel dazu steht seit ca. 40 Jahren die Vernetzung dieser unterschiedlichen Technologien immer mehr im Vordergrund.

Bei der ersten Nutzung von elektronischen Computersystemen in den 1940er Jahren zu militärischen Zwecken, z. B. des Vakuumröhrenrechners „COLOSSUS“, welcher 1943 in Großbritannien mit dem Ziel der Dekodierung der deutschen ENIGMA-Verschlüsselungsmaschine gebaut wurde und dem etwa zeitgleich vom US-Militär genehmigten ENIAC, (Electronic Numerical Integrator And Computer), der allerdings erst 1946 fertiggestellt werden konnte, spielte noch eine spezielle (in diesem Fall militärische) Aufgabe die entscheidende Rolle zum Bau des Rechners.1Es wurde aber eine Entwicklung angestoßen, die eine Vielzahl neuer Möglichkeiten zur Lösung von Problemen schaffen sollte, auch wenn die Idee einer Rechenmaschine an sich nicht neu war.

Nach der bedeutsamen Erfindung des Transistors machten die Entstehung des Betriebssystems (etwa 1960) sowie der ersten Minicomputer (z. B. der DEC PDP-8) die neue Rechenmaschine auch für den alltäglichen Gebrauch interessant.2Eine logische Entwicklung zur Gewinnung von mehr Rechenkapazität und einer höheren Verfügbarkeit waren deshalb auch Rechnernetzwerke (z. B. der Vorläufer des Internets, das ARPANET). Der endgültige Durchbruch gelang mit der Erfindung und

1 [Tane06, S. 34]

2 [Tane06, S. 26-31]

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2 Motivation

Verwirklichung des integrierten Schaltkreises, des darauf basierenden IBM-PCs (1981) und der dadurch möglichen vergleichsweise kleinen Server- und Client-Systeme. Seitdem konnte sich das enorme Potential von elektronischen Rechnern für alle Arten von Anwendungen entfalten.3Mit der Verfügbarkeit vernetzter Systeme begann die Entwicklung von an Komplexität stetig wachsender verteilter Software für unterschiedliche Arten von Anwendungsgebieten, die softwareseitig mit der Durchsetzung der TCP- und Internet-Protokoll-Familie4(IP) ihren vorläufigen Höhepunkt durch den Aufbau und die Entwicklung des Internets und dem darauf aufbauenden WWW (World Wide Web) fand. Dafür verwendete Software und Protokolle sind je nach Anwendungsgebiet sehr vielfältig und werden teilweise mit ausgefeilten Middleware-Lösungen5miteinander verbunden und für unterschiedliche Aufgabenbereiche eingesetzt. Die derzeitige Entwicklung und weiter wachsende Bedeutung von verteilten Systemen, die auch durch die zunehmende Verbreitung von Ubiquitous (Allgegenwärtig) bzw. Pervasive (Durchdringend) Computing6beeinflusst wird, mit primären Bezug auf Web- und Netzwerkinhalte bzw. Anwendungen und Dienste ist Thema dieser Arbeit und soll abschließend auch einen Ausblick auf die Generation kommender Systeme, insbesondere den möglichen und schon stattfindenden Änderungen von Betriebssystemen und der Arbeitsweise mit Computern, bieten.

3 Grundlagen und wichtige Technologien

Im folgenden Kapitel sollen zusammengefasst die Grundlagen des verteilten Rechnens und Betriebssystemen dargestellt sowie die Prinzipien wichtiger Geschäftsmodelle, wie Software als Service (SaaS), der Vorgänger Application Service Providing (ASP) bzw. On-Demand Services, erläutert werden. Des weiteren werden Funktion und Nutzen von Virtualisierung und das Client-Server-Modell dargestellt und auf Webanwendungen und Service-orientierte Architekturen (SOA) eingegangen. Die vorgestellten Technologien und Modelle sind zum Teil gängige Mechanismen in der Praxis und schon seit vielen Jahren im Einsatz, haben aber an Aktualität nicht verloren und stellen wichtige Teile oder Grundlagen aktueller, neuer und kommender Technologien dar, auf die in dieser Arbeit eingegangen wird.

3 [Tane06, S. 38-42]

4 [Come02, S. 292-296]

5 [CDK02, S. 204 f.]

6 [Weis93] zitiert nach [Tane06, S. 43]