Web/App Engineering Basics

„Interconnected Networks“ = miteinander verbundene Netzwerke. Ist ein weltweiter Verbund von Computernetzwerken, in dem sich jeder Rechner mit jedem anderen Rechner verbinden kann. Ist gekennzeichnet durch die Verwendung der verschiedenen Transportprotokolle und eine Vielzahl von Anwendungsprotokollen

Intranet: Internes Netzwerk, nur für Mitarbeitende einer Organisation. Extranet: Erweiterung des Intranets, auch für externe Partner, Kunden oder Lieferanten zugänglich.

HTTP(S) - HyperText Transfer Protocol (Secure) -> Einheitlicher Zugriff und Kommunikation URL - Uniform Resource Locator -> Einheitliche und eindeutige Adressierung HTML - Hypertext Markup Language -> Einheitliche Syntax der Hypertext-Dokumente

1. Client baut Verbindung zum Server auf
2. Client sendet Anfrage via HTTP-Protokoll (Request)
3. Server sendet die angeforderte Ressourcen zurück (Response)
4. Verbindung wird abgebaut

Ein Protokoll in der IT ist ein festgelegter Satz von Regeln und Vereinbarungen, die die Kommunikation und den Austausch von Daten zwischen Computern oder Geräten in einem Netzwerk definieren.

Das OSI-Schichtenmodell, ist ein Referenzmodell für offene Kommunikationsstandards und herstellerunabhängige Kommunikationssysteme.

Zweck: Die Kommunikation über die unterschiedlichen technologischen Systeme hinweg zu ermöglichen und komplexe Vorgänge in einzelne Schritte aufzugliedern.

Aufbau: 7 aufeinander aufbauende Schichten (Layers) mit jeweils bestimmten Aufgaben.

Die Schichten 1 - 4 sind transportorientierte Schichten. Die Schichten 5 - 7 sind anwendungsorientierte Schichten.

Umwandlung der Bits in ein zum Medium passendes Signal und physikalische Übertragung

Segmentierung der Pakete in Frames und Hinzufügen von Prüfsummen.

Festlegung des Weges (Routing) von Datenpaketen und Datenflusskontrolle.

Segmentierung des Datenstroms, die Stauvermeidung und die Sicherstellung einer fehlerfreien Übertragung.

Steuerung der Verbindungen und des Datenaustauschs. Prozesskommunikation zwischen zwei Systemen.

Umwandlung der systemabhängigen Daten in ein unabhängiges Format. Auch Kompression und Verschlüsselung.

Funktionen für Anwendungen, sowie die Dateneingabe und -ausgabe.

Ein proprietäres System ist ein geschütztes System, dessen Quellcode und Nutzung vom Hersteller kontrolliert werden. Es ist nicht öffentlich zugänglich.

Beispiel: Microsoft Windows ist ein proprietäres Betriebssystem. Der Quellcode ist nur für Microsoft zugänglich.

Das TCP/IP Referenzmodell wird auch DoD-Modell genannt (Department of Defense Model).

1 - Network Access Layer [Netzzugang] (Ethernet, WLAN) 2 - Internet Layer [Internet] (IPv4/IPv6) 3 - Transport Layer [Transport] (TCP, UDP) 4 - Application Layer [Anwendungen] (HTTP, FTP)

IPv4-Adresse: Aufbau: Eine IPv4-Adresse besteht aus 32 Bit und wird in 4 Oktette (jeweils 8 Bit) unterteilt. Diese Oktette werden dezimal dargestellt und durch Punkte getrennt. (192.168.1.1)

Aufbau: Eine IPv6-Adresse besteht aus 128 Bit und wird in 8 Gruppen zu je 16 Bit unterteilt. Jede Gruppe wird hexadezimal dargestellt und durch Doppelpunkte getrennt. Beispiel: (2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)

DNS (Domain Name System) ist ein System, das Domainnamen (z. B. www.example.com) in IP-Adressen (z. B. 192.168.1.1) übersetzt. Es ermöglicht es, das Internet mit benutzerfreundlichen Namen zu navigieren, statt sich IP-Adressen merken zu müssen.

Ein Programm auf dem lokalen Rechner (Web Browser, Mail Client) fragt den DNS Resolver des Betriebssystems für die Auflösung eines Domain-Namens in eine IP-Adresse. Wenn der DNS Resolver den Domain-Namen nicht kennt (d.h. weder in Cache noch in der /etc/hosts - Datei), wird der DNS Resolver des Internet-Providers befragt und die Suche rekursiv fortgesetzt.

Hier ist die Skizze zum DNS Ablauf

Das HyperText Transfer Protocol dient zur Standardkommunikation (Request - Response) bei Client-Server-Webarchitekturen.

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GET, POST, HEAD,PUT, PATCH, DELETE, TRACE, OPTIONS, CONNECT

Ressourcenanforderung vom Server (Dateien, Medien usw.).

Datenversand an Server (auch größere Datenmengen)

Server sendet nur Header wie bei GET (ohne Nachrichtenrumpf).(z.B.: zur Gültigkeitsprüfung einer Datei im Browser-Cache)

Upload zum Server. Ressource (z.B.: Datei) wird unter Angabe des Ziel-URLs direkt auf dem Server hochgeladen (ohne serverseitige Skriptverarbeitung)

Ändert Daten auf dem Server, ohne diese wie bei der PUT-Methode vollständig zu ersetzen.

Löscht die angegebene Ressource auf dem Server. (Wie PUT häufig in der Standardkonfiguration des Servers abgeschaltet.)

Liefert die Anfrage so zurück wie sie vom Server empfangen wurde (Debugging -> Wurde die Anfrage zum Server irgendwo verändert?).

Liefert eine Liste der vom Server unterstützen Methoden und Merkmale.

Wird von Proxyservern implementiert, die in der Lage sind, SSL-Tunnel zur Verfügung zu stellen.

Eine typische HTTP Nachricht besteht aus 3 Teilen: der Start-Zeile, dem Nachrichtenkopf (bzw. Header) und dem Nachrichtenrumpf (bzw. Body).

Eine URL (Uniform Resource Locator) ist eine Webadresse, die eine Ressource im Internet eindeutig identifiziert, wie z. B. eine Webseite, ein Bild oder ein Video.

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-> Relativ einfache Funktionalität -> Response bestehen i. Allg. aus HTML-Code (ggf. mit CSS und clientseitigem JavaScript) -> Alle Webseiten liegen als Dateien auf dem Webserver und werden von dort kopiert -> Keine Datenbank im Hintergrund -> Modifikationen relativ umständlich. Dateien müssen getauscht bzw. direkt bearbeitet werden -> Bei zunehmender Komplexität wird die Erhaltung des Designs problematisch -> Geringe Anfangsinvestitionen, u.U. hohe Folgekosten durch zeitintensive Pflege.

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-> Baukastenprinzip indem Layout und Inhalt (Content) getrennt sind. -> Basiert auf Design-Vorlagen (Templates) und Datenbank-System für den Inhalt. -> Webseite wird erst bei Anforderung dynamisch (je nach Parameter) generiert. -> Höhere Serverbelastung, höhere Hardwareanforderungen. -> Änderungen und Erweiterungen vergleichsweise einfach. (Backend-Verwaltung, Plugins, …) -> Viele CMS (Content Management System) sind frei verfügbar. (Wordpress, Joomla, Typo3, …) -> Höhere Anfangsinvestitionen (höherer Planungs- und Konfigurationsaufwand), geringe Folgekosten

Die dreischichtige Architektur ist eine etablierte Softwareanwendungsarchitektur, die Anwendungen in drei logischen und physischen Datenverarbeitungsschichten organisiert.

1.Die Darstellungsschicht oder Benutzerschnittstelle, 2.die Anwendungsschicht, in der die Daten verarbeitet werden, 3.und die Datenschicht, in der die der Anwendung zugeordneten Daten gespeichert und verwaltet werden.

Der Hauptvorteil der dreischichtigen Architektur ist die logische und physische Trennung der Funktionalität. Jede Schicht kann auf einem separaten Betriebssystem und einer separaten Serverplattform ausgeführt werden.

3-Tier-Architektur

Höhere Flexibilität, höhere Sicherheit, verteilte Last und höhere Skalierbarkeit

Organisatorische Mängel (z.B. Fehlende Regelungen und Kontrollen; unerlaubte Ausübung von Rechten; fehlende oder unzureichende Dokumentationen)

Menschliche Fehlhandlungen (z.B. Fehlerhafte Administration von Zugangs- und Zugriffsrechten; Konfigurations- und Bedienungsfehler, Ungeeigneter Umgang mit Passwörtern)

Technisches Versagen (z.B. Software-Schwachstellen oder –Fehler; schlechte oder fehlende Authentisierung; unsichere kryptographische Algorithmen)

Vorsätzliche Handlungen (z.B. Systematisches Ausprobieren von Passwörtern; Missbrauch von Benutzerrechten und Administratorrechten; Injection-Angriffe; Clickjacking)

(1) Funktionale Anforderungen (2) Qualitative Anforderungen (3) Plattformbezogene Anforderungen (4) Prozessbezogene Anforderungen

Funktionalität, Zuverlässigkeit, Benutzbarkeit, Effizienz, Änderbarkeit, Übertragbarkeit

DevOps bezeichnet eine Vorgehensweise, bei der die Entwicklung (Development) und der Betrieb (Operations) von Software eng verzahnt sind. Mit DevOps sollen die Softwarequalität, die Geschwindigkeit der Entwicklung und der Auslieferung, sowie das Miteinander der beteiligten Teams verbessert werden.

Continuous Integration: Regelmäßiges automatisiertes Erstellen von lauffähiger Software. Continuous Delivery: Regelmäßiges automatisiertes Erstellen und Testen von releasefähiger Software (erfordert Continuous Integration). Continuous Deployment: Regelmäßiges automatisiertes Einspielen von neuen Releases im laufenden Betrieb (erfordert Continous Delivery)