Web Services

 

Abstract

En los últimos tiempos ha surgido con mucha fuerza el concepto de ‘web services’, incluso afirmándose que el mismo cambiaría la forma de programar las aplicaciones orientadas a Internet hacia una arquitectura orientada a servicios. Todo esto se ha visto potenciado luego del anuncio de Microsoft de su nueva estrategia .NET que está basada en el modelo de web services.

 

Este documento describe que son los web services y como es la arquitectura general del modelo, adicionalmente se provee una introducción de los estándares en los cuales se basa este modelo como ser SOAP, WSDL y UDDI.

 

¿Qué es un web service?

Un web service es una aplicación que puede ser descripta, publicada, localizada e invocada a través de una red, generalmente Internet. Combinan los mejores aspectos del desarrollo basado en componentes y la Web.

Al igual que los componentes, los web services son funcionalidades que se encuentran dentro de una caja negra, que pueden ser reutilizados sin preocuparse de cómo fueron implementados. A diferencia de la actual tecnología de componentes, no son accedidos por medio de protocolos específicos del modelo de objetos como ser RMI, DCOM o IIOP; sino que son accedidos utilizando protocolos web como ser HTTP y XML.

La interface de los web services esta definida en términos de los mensajes que el mismo acepta y retorna, por lo cual los consumidores de los web services pueden ser implementados en cualquier plataforma y en cualquier lenguaje de programación, solo tiene que poder crear y consumir los mensajes definidos por la interface de los web services.

 

El modelo de web services.

La arquitectura básica del modelo de web services  describe a un consumidor, un proveedor y ocasionalmente un corredor (broker). Relacionados con estos agentes están las operaciones de publicar, encontrar y enlazar.

La idea básica consiste en que un proveedor publica su servicios en un corredor, luego un consumidor se conecta el corredor para encontrar los servicios deseados y una vez que lo hace se realiza un lazo entre el consumidor y el proveedor.

Cada entidad puede jugar alguno o todos los roles.

 


 


Por todo lo anterior hay ciertos requerimientos a la hora de desarrollar o consumir un web services:

XML es la opción obvia para este requerimiento.

SOAP es el elegido en este caso; SOAP es un protocolo liviano para el intercambio de información. Más adelante en este documento lo veremos con más detalle.

La opción en este caso es WSDL. Es un lenguaje basado en XML desarrollado en forma conjunta por IBM y Microsoft. Lo veremos con más detalle mas adelante en este documento.

UDDI se utiliza en este caso; el mismo especifica un mecanismo para publicar y localizar los servicios por parte de los proveedores y consumidores respectivamente. Se verá con más detalle mas adelante en este documento.

 

   

Ventajas y retos.

Los web services apuntan a ser la piedra fundamental de la nueva generación de sistemas distribuidos. Estos son algunos puntos para fundamentar  esta afirmación:

Cualquier web service puede interactuar con otro web service. Como los web services pueden ser implementados en cualquier lenguaje, los desarrolladores no necesitan cambiar sus ambientes de desarrollo para producir o consumir web services.

Los web services se comunican utilizando HTTP y XML. Por lo tanto cualquier dispositivo que soporte estas tecnologías pueden implementar o acceder web services. Muy pronto estarán presentes en teléfonos, autos e incluso máquinas expendedoras, las que avisarán a la central cuando el stock sea menor al indicado.

Todos los componentes en un modelo de web services son web service. Lo importante es la interface que el servicio provee y no como esta implementado, por lo cual la complejidad se reduce.

El concepto detrás de los web services es fácil de entender, incluso existen toolkits de vendedores como IBM o Microsoft que permiten a los desarrolladores crear web services en forma rápida y fácil.

Todos las empresas de software importantes soportan SOAP, e incluso están impulsando el desarrollo de web services. Por ejemplo la nueva plataforma de Microsoft .NET esta basada en web services, haciendo muy simple el desarrollo de los mismos que luego podrían ser consumidos por un web service desarrollado utilizando VisualAge de IBM y viceversa.

 

 

A la vez hay ciertos retos técnicos que los web services tienen que sortear para poder tener éxito. Muchos de estos retos están relacionados con el ambiente  abierto en el que tienen que sobrevivir. Estos son algunos de esos puntos:

·         Descubrimiento:

¿Como un web service se anuncia para ser descubierto por otro servicio? ¿Qué pasa si el servicio se cambio o se movió luego de ser anunciado?

WSDL y UDDI son dos nuevos estándares que manejan este punto.

·         Confiabilidad:

Algunos web services son más confiables que otros. ¿Cómo puede ser medida esa confiabilidad y comunicada? ¿Qué pasa cuando un web service esta off-line en forma temporaria? ¿Localizamos y utilizamos un servicio alternativo brindado por otra empresa o esperamos a que el servicio este de nuevo on-line?

·         Seguridad:

Muchos web services son publicados para ser utilizados sin ninguna restricción, pero muchos otros van a necesitar autenticación para que los utilicen solo los usuarios autorizados. ¿Cómo autentifica a los usuarios un web service? ¿Lo hace a nivel del método que lo implementa o utiliza otro web service para realizar la autenticación?

·         Responsabilidad

En caso de que el web service no sea de acceso libre, ¿Cómo puedo definir cuantas veces un consumidor puede acceder al web service una vez contratado? ¿Cómo se cobra su uso? ¿Cómo se indica que un servicio ya no esta más en línea?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Tecnologías asociadas

El modelo de web services está basado en ciertas tecnologías emergente que es el resultado del trabajo de varias compañías y organizaciones entre las cuales se destacan IBM y Microsoft.

Estas tecnologías son SOAP, WSDL y UUDI.

 

SOAP (Simple Object Access Protocol)

SOAP es un protocolo para el intercambio de información en un ambiente descentralizado y distribuido. Es el protocolo más utilizado para realizar el intercambio de información en el modelo de web services.

Esta basado en XML y potencialmente puede ser utilizado en combinación con una variedad de protocolos de comunicación, siendo el más utilizado HTTP. Por lo tanto se utiliza HTTP para transportar la información, y XML para representar la misma.

El protocolo completo se puede encontrar en http://www.w3.org/TR/soap

 

El modelo de comunicación de SOAP

El modelo de comunicación de SOAP es muy similar al de HTTP. Un cliente hace un requerimiento (request), el servidor que esta escuchando los requerimientos lo atiene y responde (response) brindando la información solicitada o enviando un mensaje de error en caso de que el requerimiento no haya sido válido.

 

El mensaje SOAP consiste en un elemento envelope SOAP obligatorio, un cabezal SOAP opcional y un cuerpo SOAP obligatorio como un documento XML. El cabezal SOAP es utilizado para definir información acerca del requerimiento, mientras que el cuerpo SOAP contiene el método llamado y los parámetros con los que se llama al mismo.

 


Todo esto es un modelo de mensajes request/response con una forma de describir un conjunto de métodos y pasarle a los mismos parámetros. Esto parece la base del protocolo RPC y de hecho es el uso más común de SOAP. El potencial es entregar esto sobre Internet utilizando HTTP para realizar comunicaciones entre organizaciones permitiendo realizar comunicaciones entre aplicaciones con diferente plataforma, sistema operativo y lenguaje de programación.

 


A continuación se muestra un mensaje SOAP embebido en un request HTTP:

 

Text Box: POST /StockQuote HTTP/1.1
Host: www.stockquoteserver.com
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
Content-Length: nnnn
SOAPAction: "Some-URI"

<SOAP-ENV:Envelope
  xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
  SOAP-ENV:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/">
   <SOAP-ENV:Body>
       <m:GetLastTradePrice xmlns:m="Some-URI">
           <symbol>DIS</symbol>
       </m:GetLastTradePrice>
   </SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>
 


Este ejemplo invoca al servicio StockQuote llamando al método GetLastTradePrice con el símbolo DIS por parámetro.

 

Este es la respuesta al requerimiento anterior, el cual retorna el precio de la acción solicitada:

 

Text Box: HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
Content-Length: nnnn

<SOAP-ENV:Envelope
  xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
  SOAP-ENV:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"/>
   <SOAP-ENV:Body>
       <m:GetLastTradePriceResponse xmlns:m="Some-URI">
           <Price>34.5</Price>
       </m:GetLastTradePriceResponse>
   </SOAP-ENV:Body>
</SOAP-ENV:Envelope>

 

 


Si usted quedo asustado por la aparente complejidad del protocolo SOAP pensando lo engorroso que sería armar los mensajes de requerimiento y parsear los mensajes de respuesta despreocúpese; la mayoría de los lenguajes de programación proveen o proveerán soporte para realizar esto. La idea fundamental consiste en utilizar algún objeto al cual se le brinda un WSDL y se le indica que método se quiere llamar y con que parámetros. Esto arma en tiempo de ejecución el mensaje SOAP, lo manda y parsea el resultado adjudicándoselo a alguna variable en forma trasparente para el usuario como si hubiera hecho un call común.

 

WSDL: Web Services Description Language

WSDL es un lenguaje basado en XML que se utiliza para describir un Web Services. Ha sido suministrado por la W3C por estandarización.

Un archivo con formato WSDL provee información de los distintos métodos (operaciones) que el Web Services brinda, muestra cómo accederlos y que formatos deben de tener los mensajes que se envían y se reciben. Es como un contrato entre el proveedor del servicio y el cliente, en el cual el proveedor se compromete a brindar ciertos servicios solo si el cliente envía un requerimiento con determinado formato. Es el documento principal a lo hora de documentar un Web Services, pero puede  no ser el único. En la mayoría de los casos es conveniente que este acompañado por un documento escrito en lenguaje natural que brinde información de que es lo que hace cada uno de los métodos brindados por el Web Services así como también ejemplos, por ejemplo, de los mensajes SOAP que espera y responde el servicio.

 

En forma resumida podríamos decir que un archivo WSDL describe lo siguiente:

·         Mensajes que el servicio espera y mensajes que el servicio responde.

·         Protocolos que el servicio soporta.

·         A donde mandar los mensajes.

 

Formato de un archivo WSDL:

A continuación se muestra como es el formato básico de un archivo WSDL. La especificación completa de este lenguaje se puede encontrar en http://www.w3.org/TR/wsdl.html

 

Un archivo con formato WSDL básicamente contiene los siguientes elementos:

 

Type: Describe los tipos no estándar usados por los mensajes (Message).

 

Message: Define los datos que contienen los mensajes pasados de un punto a otro.

 

PortType: Define una colección de operaciones brindadas por el servicio. Cada operación tiene un mensaje de entrada y uno de salida que se corresponde con algún Message antes definido.

 

Binding: Describe los protocolos que se utilizan para llevar a cabo la comunicación en un determinado PortType; actualmente los protocolos soportados son SOAP, HTTP GET, HTTP POST y MIME, siendo SOAP el más utilizado.

 

Port: Define una dirección (URL) para un determinado Binding

 

Service: Define una colección de Ports.

 

El siguiente es un ejemplo de archivo WSDL:

El mismo define dos mensajes (Simple.foo y Simple.fooResponse), luego define un método llamado “foo” el cual recibe el mensaje Simple.foo y retorna el mensaje Simple.fooResponse. A continuación se define un binding para el método foo asociándolo con el protocolo SOAP. Por último se da una URL física que implementa lo antes descrito.

Text Box: <?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<definitions name="FooSample"
targetNamespace=http://tempuri.org/wsdl/
xmlns:wsdlns=http://tempuri.org/wsdl/
xmlns:typens=http://tempuri.org/xsd
xmlns:xsd=http://www.w3.org/2001/XMLSchema
xmlns:soap=http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/
xmlns:stk=http://schemas.microsoft.com/soaptoolkit/wsdl-extension
xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/">
<message name="Simple.foo">
<part name="arg" type="xsd:int"/>
</message>
<message name="Simple.fooResponse">
<part name="result" type="xsd:int"/>
</message>
<portType name="SimplePortType">
<operation name="foo" >
<input message="wsdlns:Simple.foo"/>
<output message="wsdlns:Simple.fooResponse"/>
</operation>
</portType>
<binding name="SimpleBinding" type="wsdlns:SimplePortType">
<stk:binding preferredEncoding="UTF-8" />
<soap:binding style="rpc" transport="http://schemas.xmlsoap.org/soap/http"/>
<operation name="foo">
<soap:operation soapAction="http://tempuri.org/action/Simple.foo"/>
<input>
<soap:body use="encoded" namespace="http://tempuri.org/message/" 
encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/" />
</input>
<output>
<soap:body use="encoded" namespace=http://tempuri.org/message/ encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/" />
</output>
</operation>
</binding>
<service name="FOOSAMPLEService">
<port name="SimplePort" binding="wsdlns:SimpleBinding">
<soap:address location="http://carlos:8080/FooSample/FooSample.asp"/>
</port>
</service>
</definitions>
 


Interfase e implementación

La estructura básica de archivo con formato WSDL podría ser dividido en dos partes lógicas: la interfase del servicio, y la implementación del mismo.

Esta división lógica divide los elementos de la siguiente forma:

Interface del servicio:

Type, Message, PortType, Binding.

Contiene una definición abstracta y reusable del servicio que puede ser instanciada y referenciada  por distintos proveedores del mismo.

 

Implementación del servicio:

Port, Service.

Contiene una implementación de una determinada Interface del servicio.

 

A partir de esta división lógica se puede definir por medio de una Interfase del servicio una estándar para realizar, por ejemplo, ordenes de compras que puede ser reutilizada e implementada por todas las empresas, sin tener que redefinir cada una de ellas la interfase.

 

Si al igual que con SOAP se siente preocupado por la complejidad de los archivos WSDL de nuevo despreocúpese; la mayoría de los lenguajes de programación proveen o proveerán herramientas para generar en forma automática el archivo WSDL a partir de un determinado método o función.

 

UDDI (Universal Description, Discovery and Integration).

UDDI (www.uddi.org) es un proyecto inicialmente  propuesto por Ariba, Microsoft e IBM; es un estándar para registrar y descubrir web services. La idea es que las distintas empresas registran su información acerca de los web services que proveen para que puedan ser descubiertas y utilizadas por potenciales usuarios.

La información es ingresada al registro de empresas UDDI, un servicio lógicamente centralizado, y físicamente distribuido a través de múltiples nodos los cuales replican su información en forma regular. Una vez que una empresa se registra en un determinado nodo del registro de empresas UDDI la información es replicada a los otros nodos y queda disponible para ser descubierta por otras empresas.

 

El esquema UDDI

El modelo de información base utilizado por los registros UDDI es definido en un esquema XML. Este esquema define cuatro tipos básicos de información, cada uno de los cuales proveen la clase de información que un usuario necesita saber para utilizar un web service de otra empresa.

Los cuatro tipos de información son:

·         Información del negocio.

Este tipo de información esta definido en el elemento businessEntity. Contiene información de la empresa, como ser su nombre, los contactos, el tipo de empresa, etc.

 

·         Información del servicio.

Dentro del elemento businnessEntity se encuentran los elementos businessServices, estos elementos contienen información sobre web services generalmente agrupados por procesos de negocio o categorías de servicios.

 

·         Información del enlace (binding).

Dentro de cada elemento businessServices se encuentran los elementos bindingTemplate. Cada uno de ellos brinda una dirección fisica para hacer contacto con los servicios descriptos anteriormente.

 

 

·         Información sobre las especificaciones del servicio.

Cada bindingTemplate tiene asociado un tModel, el cual brinda informacíon sobre las especificaciones del servicio, por ejemplo, como tienen que ser los mensajes que el servicio espera y responde, etc.

Un tModel puede ser asociado con elementos bindingTemplate de distintas empresas que brindan la misma especificaión del servicio. Utilizando entonces los tModels se pueden encontrar todas las empresas que brindan tal servicio.

 


 


Por más información sobre el esquema UDDI:

http://www.uddi.org/pubs/ProgrammersAPI_v2.pdf

 

API UDDI

El acceso al registro UDDI, ya sea para realizar búsquedas o para ingresar o modificar un registro, se puede realizar a través de una página web que implemente el acceso o utilizando ciertas interfaces (web services) que provee la especificación de UDDI. Estas interfaces están descriptas en una API, que puede ser dividida en dos partes lógicas, la API de consultas y la API de publicación.   

Por más información sobre la API UDDI: http://www.uddi.org/pubs/ProgrammersAPI_v2.pdf

 

 


Un ejemplo

Las formas en que se puede realizar negocios utilizando web services es muy variada. El consumidor podría pagar por utilizar los servicios brindados por un proveedor, o el proveedor podría pagar para que aparezcan los servicios que él ofrece en un determinado consumidor, o incluso existen casos en los cuales ni el consumidor ni el proveedor pagan por consumir o proveer los servicios en forma respectiva. Este es el caso que se presenta a continuación.

El ejemplo es tomado de la vida real y es sobre la compañía aérea Southwest. En su portal http://www.southwest.com/ , esta compañía aérea permite hacer reservas de boletos, pero además como valor agregado a los clientes permite hacer reservas de hoteles y reservas de alquileres de autos. Los datos para poder realizar estas reservas están tomados de web services que brindan los distintos hoteles y rentadoras de autos.

Este es un ejemplo de uso de web services en el cual ni el consumidor ni los proveedores pagan; a ambos le sirve este intercambio ya que la compañía de aviones le brinda un valor agregado a sus clientes, y los hoteles y rentadoras de autos están expuestos a ser contratos por potenciales clientes. Es más, estas empresas no publicaron sus servicios para que fueran exclusivamente utilizados por la compañía aérea, sino que los mismos pueden ser descubiertos y utilizados por cualquier empresa que los necesite.

Claramente se muestra en este ejemplo el gran poder de los web services, y la ventaja que tendrán las empresas que los sepan utilizar en forma adecuada con respecto a las otras. Imagínese en este caso si usted fuera a reservar boletos de avión y pudiera elegir por una compañía que además de reservar los boletos le permitiera hacer la reserva de hotel, y otra que no; ¿por cual haría la reserva? Por otro lado imagine que usted es dueño de una rentadora de autos y sabe que su competencia esta brindando sus servicios en un portal de una compañía aérea y usted no, ¿qué haría?.