Tài liệu Kiến trúc dịch vụ Web – mô hình chất lượng và áp dụng cho hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo chuẩn QTI

l ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HÀ QUANG HỒNG KIẾN TRÚC DỊCH VỤ WEB-MÔ HÌNH CHẤT LƢỢNG VÀ ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG TRẮC NGHIỆM THEO CHUẨN QTI Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Đình Hóa Hà Nội - 2014 2 LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Đình Hóa ngƣời đã định hƣớng và tận tình chỉ bảo cho tôi trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, trƣờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, những ngƣời đã tận tình truyền đạt các kiến thức, quan tâm, động viên trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại Trƣờng; Tôi cũng xin cảm ơn gia đình, cơ quan, bạn bè, đồng nghiệp đã cổ vũ động viên tôi trong suốt thời gian học tập vừa qua. Tuy đã có nhiều cố gắng nhƣng do thời gian và trình độ có hạn nên chắc chắn luận văn vẫn còn những thiếu sót và hạn chế nhất định. Kính mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy cô và các bạn để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Hà Quang Hồng 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn “Kiến trúc Web Service – Mô hình chất lƣợng dịch vụ và áp dụng cho hệ thống trắc nghiệm theo chuẩn QTI” là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Đình Hóa, tham khảo các nguồn tài liệu đã chỉ rõ trong trích dẫn và danh mục tài liệu tham khảo. Các nội dung công bố và kết quả trình bày trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào. Học viên Hà Quang Hồng 4 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... 2 LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................. 3 DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... 7 DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................... 8 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... 9 GIỚI THIỆU........................................................................................................ 11 CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ WEB SERVICE ................................................... 13 1.1 Kiến trúc hƣớng dịch vụ SOA ................................................................... 13 1.1.1 Khái niệm kiến trúc hƣớng dịch vụ SOA ...........................................13 1.1.2 Nguyên tắc thiết kế của SOA .............................................................14 1.2 Công nghệ Web Service ............................................................................ 14 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 Khái niệm dịch vụ Web ......................................................................14 Đặc điểm của Web Service ................................................................ 14 Cơ chế hoạt động của Web Service ....................................................15 Kiến trúc phân tầng của Web Service ................................................16 1.3 Các công nghệ của dịch vụ Web ................................................................ 18 1.3.1 1.3.2 Ngôn ngữ XML – RPC ......................................................................18 Giao thức truyền thông điệp SOAP ....................................................18 1.3.2.1 Thông điệp XML .......................................................................18 1.3.2.2 RPC và EDI ...............................................................................19 1.3.2.3 Thông điệp SOAP......................................................................19 1.3.2.4 SOAP Faults ..............................................................................20 1.3.2.5 Vận chuyển SOAP .....................................................................21 Ngôn ngữ mô tả dịch vụ Web - WSDL ..............................................22 1.3.3.1 Khái niệm cơ bản về WSDL......................................................22 1.3.3.2 Các thành phần của WSDL .......................................................22 1.3.4 Đăng ký dịch vụ UDDI ......................................................................24 1.3.4.1 Khái niệm cơ bản về UDDI .......................................................24 1.3.4.2 Mô hình dữ liệu của UDDI ........................................................24 1.3.3 Chƣơng 2: MÔ HÌNH CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ WEB................................... 26 2.1 Mô hình chất lƣợng dịch vụ Web..............................................................26 2.2 Các yếu tố chất lƣợng của dịch vụ Web....................................................27 2.3 Liên kết chất lƣợng của dịch vụ Web .......................................................28 2.3.1 Ngƣời đặt hàng (Stakeholder) ............................................................29 5 2.3.2 Ngƣời phát triển (Developer) .............................................................29 2.3.3 2.3.4 Ngƣời cung cấp (Provider) .................................................................29 Ngƣời sử dụng (Consumer) ................................................................ 29 2.3.5 2.3.6 2.3.7 Ngƣời môi giới QoS (Broker) ............................................................30 Ngƣời đảm bảo chất lƣợng (Quality Assurer) ....................................30 Ngƣời quản lý chất lƣợng(Quality Manager) .....................................30 2.4 Hoạt động chất lƣợng của web service .....................................................31 2.5 Chất lƣợng đo ở mức dịch vụ ....................................................................32 2.5.1 Khái niệm ...........................................................................................32 2.5.2 Các yếu tố chất lƣợng con của chất lƣợng ở mức dịch vụ .................32 Chƣơng 3: TỔNG QUAN VỀ CHUẨN IMS QTI.............................................. 35 3.1 Tổng quan về IMS QTI (Question & Test Interoperability) .....................35 3.2 Các tài liệu trong đặc tả IMS QTI .............................................................36 3.2.1 Hƣớng dẫn thực hiện (Implementation Guide) ..................................36 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Mô hình thông tin (Information Model) .............................................36 Siêu dữ liệu và dữ liệu sử dụng (Meta-data and Usage Data) ............36 Hƣớng dẫn tích hợp (Intergration Guide)...........................................36 3.2.5 XML Binding .....................................................................................36 3.2.6 Hƣớng dẫn phù hợp (Conformance Guide) ........................................36 3.2.7 Hƣớng dẫn di chuyển(Migration Guide) ............................................37 3.3 Các đối tƣợng cơ bản trong đặc tả IMS QTI .............................................37 3.3.1 Item .....................................................................................................37 3.3.2 Assessment .........................................................................................37 3.3.3 Section ................................................................................................ 37 3.3.4 Object-bank ........................................................................................37 3.3.5 Assessment-bank ................................................................................38 3.4 Mô hình User Case: ...................................................................................38 3.4.1 Assessment: ........................................................................................39 3.4.2 assessmentItem: ..................................................................................40 Chƣơng 4: XÂY DỰNG MỘT SỐ DỊCH VỤ WEB TRONG HỆ THỐNG SÁT HẠCH TRẮC NGHIỆM THEO CHUẨN QTI VÀ ĐO ĐẠC THÔNG SỐ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ WEB ....................................................................... 41 4.1 Xây dựng một số dịch vụ web cung cấp tiện ích phục vụ trắc nghiệm bằng máy tính theo chuẩn QTI ...........................................................................................41 4.1.1 4.1.2 Tạo câu hỏi trắc nghiệm theo chuẩn QTI dạng một lựa chọn ............41 Tạo câu hỏi trắc nghiệm theo chuẩn QTI dạng yes/no .......................41 6 4.1.3 Tạo câu hỏi trắc nghiệm theo chuẩn QTI dạng nhập văn bản ............42 4.1.4 4.1.5 Kiểm tra phù hợp chuẩn QTI..............................................................42 Hiển thị nội dung câu hỏi lƣu trong tập tin xml (Hƣớng phát triển) ..42 4.1.6 Đóng gói câu hỏi theo chuẩn IMS QTI (Hƣớng phát triển) ...............43 4.2 Xây dựng hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo kiến trúc hƣớng dịch vụ ...43 4.3 Sử dụng công cụ soapUI để đo chất lƣợng Web Service ..........................44 4.3.1 Giới thiệu công cụ soapUI ..................................................................44 4.3.2 4.3.3 Điều kiện kiểm thử chất lƣợng Web Service .....................................45 Kiểm thử chức năng (Function Test) .................................................49 4.3.4 Kiểm thử tải (Load Test) ....................................................................50 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 57 7 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. 1: Web Service cho phép truy cập tới các code ứng dụng ..........................14 Hình 1. 2 Web Service cung cấp một tầng trừu tƣợng giữa ....................................15 Hình 1. 3 Cơ chế hoạt động của dịch vụ Web .........................................................16 Hình 1. 4 Phân tầng công nghệ dịch vụ Web ...........................................................16 Hình 1. 5 Mô tả cấu trúc của một thông điệp XML.................................................19 Hình 1. 6 Mô tả cấu trúc của một thông điệp SOAP ...............................................20 Hình 1. 7 Mô tả việc trao đổi thông điệp SOAP thông qua giao thức HTTP ..........21 Hình 2. 1 Mô hình chất lƣợng web service ..............................................................26 Hình 2. 2 Các yếu tố chất lƣợng Web Service .........................................................27 Hình 2. 3 Các liên kết chất lƣợng của web services ................................................29 Hình 3. 1 Các thành phần tham gia hệ thống đặc tả IMS QTI.................................38 Hình 3. 2 Cấu trúc bài thi trong đặc tả IMS QTI .....................................................39 Hình 4. 1 Giao diện web service đã tạo ...................................................................43 Hình 4. 2 Giao diện trang web phía client sử dụng webservice đã tạo ....................44 Hình 4. 3Kết quả kiểm thử tải của TestCase 1 ........................................................49 Hình 4. 4 Kết quả kiểm thử tải của TestCase 2 .......................................................50 Hình 4. 5 Sơ đồ kết quả kiểm thử tải của chức năng createSimpleChoice ..............51 Hình 4. 6 Sơ đồ kết quả kiểm thử tải của chức năng createTextQuestion ...............52 Hình 4. 7 Sơ đồ kết quả kiểm thử tải của chức năng createYesNoQuestion ...........53 Hình 4. 8 Sơ đồ kết quả kiểm thử tải của chức năng validateQti ............................54 Hình 4. 9 Sơ đồ kết quả kiểm thử tải của TestCase1 ...............................................55 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1 Các thành phần chính trong tài liệu WSDL ............................................22 Bảng 1. 2 Các kiểu thao tác đƣợc WSDL định nghĩa ..............................................23 Bảng 4. 1 Bảng kết quả kiểm thử tải của chức năng createSimpleChoice ..............51 Bảng 4. 2 Bảng kết quả kiểm thử tải của chức năng createTextQuestion ...............52 Bảng 4. 3 Bảng kết quả kiểm thử tải của chức năng createYesNoQuestion ...........53 Bảng 4. 4 Bảng kết quả kiểm thử tải của chức năng validateQti .............................54 Bảng 4. 5 Bảng kết quả kiểm thử tải của TestCase1 ...............................................55 9 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết đầy đủ Application Programming API 1 Interface Common Object Request CORBA 2 Broker Architecture Defense Advanced Research DARPA 3 Projects Agency Distributed Component DCOM 4 Object Model Electronic Document EDI 5 Interchange HyperText Markup Language HTML 6 Institute of Electrical and IEEE 7 Electronics Engineers Internet Engineering Task IETF 8 Force Learning Content LCMS 9 Management System Learning Management LMS 10 System Learning Object Metadata 11 LOM STT 12 Viết tắt NASSL OASIS 13 14 QoS 15 16 QTI RDF 17 RPC 18 SCORM 19 SOA Ý nghĩa Giao diện lập trình ứng dụng Kiến trúc môi giới yêu cầu đối tƣợng chung Cơ quan các dự án nghiên cứu quốc phòng tiên tiến Mô hình đối tƣợng thành phần phân tán Trao đổi tài liệu điện tử Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản Viện kĩ nghệ điện và điện tử Nhóm đặc trách kĩ thuật Internet Hệ Quản trị nội dung học tập Hệ Quản trị học tập Siêu dữ liệu đối tƣợng học tập Network Accessible Service Specification Language Organization Advancing Open Standards for the Information Society Quality of Service Ngôn ngữ đặc tả dịch vụ có thể truy cập mạng Tổ chức thúc đẩy các tiêu chuẩn mở cho xác hội thông tin Question & Test Interoperability Resource Desciption Framework Remote Procedure Call Câu hỏi và bài kiểm tra có khả năng tƣơng tác Framework mô tả nguồn tài nguyên Thủ tục gọi từ xa Sharable Content Object Reference Model Service Oriented Architecture Mô hình tham khảo đối tƣợng có thể chia sẻ nội dung kiến trúc hƣớng dịch vụ Chất lƣợng dịch vụ 10 20 21 22 23 SOAP TCP/IP UDDI W3C 24 WDS 25 26 WSDL XML Giao thức truy cập đối tƣợng đơn giản Giao thức điều khiển truyền dẫn/giao thức Internet Tích hợp, khám phá và mô tả đa năng Là một tổ chức lập ra các chuẩn cho các công nghệ chạy trên World Wide Web Consortium nền Internet, đặc biệt là Word Wide Web Web Defined Service Dịch vụ định nghĩa Web Web Services Description Ngôn ngữ mô tả dịch vụ Web Language (IBM/Microsoft) eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu có thể mở rộng Simple Object Access Protocol Transmission Control Protocol / Internet Protocol Universal Description, Discovery and Integration 11 GIỚI THIỆU Kiến trúc hƣớng dịch vụ nói chung và dịch vụ Web nói riêng là một mô hình phát triển ứng dụng Web tiên tiến, cho phép xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh từ nhiều thành phần dịch vụ khác nhau. Tuy nhiên, hiệu năng của hệ thống tổng thể phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng của từng dịch vụ thành phần. Đã có nhiều nghiên cứu đề cập đến mô hình chất lƣợng dịch vụ web (Web Services Quality Model), thỏa thuận chất lƣợng ở mức dịch vụ và đo lƣờng đánh giá chất lƣợng dịch vụ web. Trong lĩnh vực giáo dục đào tạo, các ứng dụng web rất hữu ích vì tính tiện lợi và phổ biến của công nghệ web. Nhiều hệ thống eLearning là ứng dụng trên nền web. Việc đánh giá kết quả học tập cũng đƣợc thực hiện thông qua ứng dụng web. Nhiều hệ thống sát hạch trắc nghiệm bằng máy tính đã đƣợc xây dựng. Tƣơng tự nhƣ chuẩn SCORM đối với các hệ thống eLearning quản trị học tập, nội dung học tập (LMS/LCMS), chuẩn IMS QTI nhằm tạo điều kiện thuận lợi để chia sẻ nguồn tài nguyên câu hỏi và bài thi trắc nghiệm giữa các hệ thống sát hạch bằng máy tính. Chúng tôi chọn đề tài: “Kiến trúc dịch vụ web – Mô hình chất lƣợng và áp dụng cho hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo chuẩn QTI” với mục tiêu nghiên cứu về đánh giá hiệu năng của hệ thống sát hạch trắc nghiệm bằng máy tính dựa trên kiến trúc web services. Nội dung nghiên cứu cần thực hiện là tìm hiểu về kiến trúc web services, các mô hình chất lƣợng dịch vụ web và cách sử dụng phần mềm soapUI để đo lƣờng tham số, đánh giá chất lƣợng dịch vụ. Nội dung thực hành sẽ là thử nghiệm áp dụng cho một số dịch vụ web liên quan đến sát hạch trắc nghiệm bằng máy tính theo chuẩn QTI. Bố cục của luận văn đƣợc trình bày nhƣ sau: GIỚI THIỆU Đặt vấn đề về ý nghĩa, tính cấp thiết và tính thực tế của đề tài. CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ DỊCH VỤ WEB Chƣơng này trình bày về kiến trúc hƣớng dịch vụ SOA, tập trung vào tìm hiểu công nghệ Web service, các thành phần kiến trúc của Web Service cũng nhƣ các lợi ích khi sử dụng công nghệ này. Sau đó đi sâu tìm hiểu mô hình và các chuẩn công nghệ áp dụng trong vòng đời của dịch vụ Web, từ bƣớc phát triển cho đến bƣớc xuất bản, sẵn sàng cung cấp dịch vụ. CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ WEB VÀ ĐO LƢỜNG CÁC YẾU TỐ CHẤT LƢỢNG Chƣơng này trình bày mô hình chất lƣợng dịch vụ Web (WSQM) do tổ chức OASIS [8] đƣa ra, đây là mô hình chất lƣợng dịch vụ đang đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới và là tài liệu cực kỳ hữu ích cho những ai quan tâm đến vấn đề chất lƣợng web service (ngƣời phát triển, ngƣời sử dụng, ngƣời giám sát và ngƣời 12 quản trị chất lƣợng dịch vụ...) cũng nhƣ là tài liệu quý giá cho những ai muốn phát triển các công cụ đo và giám sát chất lƣợng Web Service vì WSQM là tài liệu toàn diện và có hệ thống về chất lƣợng dịch vụ web từ nhiều khung nhìn khác nhau mà đƣợc sử dụng bởi các bên liên quan mật thiết. CHƢƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CHUẨN IMS QTI Chƣơng này trình bày tổng quan về chuẩn IMS QTI, lợi ích của việc sử dụng chuẩn IMS QTI, đi sâu vào phân tích các đối tƣợng cơ bản trong chuẩn IMS QTI và cấu trúc của AssessmentItem (Câu hỏi), Assessment (bài kiểm tra),... là những nội dung kiến thức quan trọng cần hiểu rõ khi muốn xây dựng hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo chuẩn IMS QTI. CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG MỘT SỐ DỊCH VỤ WEB TRONG HỆ THỐNG SÁT HẠCH TRẮC NGHIỆM THEO CHUẨN QTI VÀ ĐO ĐẠC THÔNG SỐ CHẤT LƢỢNG Chƣơng này trình bày việc xây dựng một số dịch vụ web có thể sử dụng trong hệ thống sát hạch trắc nghiệm bằng máy tính theo chuẩn IMS QTI và với mục tiêu nâng cao hiệu năng hệ thống tổng thể, chúng tôi sẽ thử nghiệm việc áp dụng mô hình chất lƣợng dịch vụ web, đo lƣờng tham số, đánh giá chất lƣợng dịch vụ cho một số dịch vụ đã tạo ra bằng công cụ soapUI. Phần kết luận, tóm tắt các kết quả đã đạt đƣợc và gợi mở những hƣớng nghiên cứu tiếp theo. 13 CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ WEB SERVICE Chương này bắt đầu bằng việc trình bày về kiến trúc hướng dịch vụ SOA, tập trung vào tìm hiểu công nghệ Web service, các thành phần kiến trúc của Web Service cũng như các lợi ích khi sử dụng công nghệ này. Sau đó đi sâu tìm hiểu mô hình và các chuẩn công nghệ áp dụng trong vòng đời của dịch vụ Web, từ bước phát triển cho đến bước xuất bản, sẵn sàng cung cấp dịch vụ. 1.1 Kiến trúc hƣớng dịch vụ SOA 1.1.1 Khái niệm kiến trúc hƣớng dịch vụ SOA SOA - viết tắt của thuật ngữ Service Oriented Architecture (kiến trúc hƣớng dịch vụ) là “Khái niệm về hệ thống trong đó mỗi ứng dụng đƣợc xem nhƣ một nguồn cung cấp dịch vụ” [10]. Dịch vụ là yếu tố then chốt trong SOA. Có thể hiểu dịch vụ nhƣ là hàm chức năng (module phần mềm) thực hiện quy trình nghiệp vụ nào đó, một cách cơ bản, SOA là tập hợp các dịch vụ kết nối mềm dẻo với nhau (nghĩa là một ứng dụng có thể nói chuyện với một ứng dụng khác mà không cần biết các chi tiết kĩ thuật bên trong), có giao tiếp (dùng để gọi hàm dịch vụ) đƣợc định nghĩa rõ ràng và độc lập với nền tảng hệ thống, và có thể tái sử dụng. SOA là cấp độ cao hơn của phát triển ứng dụng, chú trọng đến quy trình nghiệp vụ và dùng giao tiếp chuẩn để giúp che đi sự phức tạp của kĩ thuật bên dƣới. Thiết kế SOA tách riêng phần thực hiện dịch vụ (phần mềm) với giao tiếp gọi dịch vụ. Điều này tạo nên một giao tiếp nhất quán cho ứng dụng khách sử dụng dịch vụ bất chấp công nghệ thực hiện dịch vụ. Thay vì xây dựng các ứng dụng đơn lẻ và đồ sộ, nhà phát triển sẽ xây dựng các dịch vụ có tính linh hoạt có thể triển khai và tái sử dụng trong toàn bộ quy trình nghiệp vụ. Điều này cho phép tái sử dụng phần mềm tốt hơn, cũng nhƣ tăng sự linh hoạt vì nhà phát triển có thể cải tiến dịch vụ mà không làm ảnh hƣởng đến khách hàng sử dụng dịch vụ. Thực ra khái niệm SOA không hoàn toàn mới. DCOM và CORBA cũng có kiến trúc tƣơng tự. Tuy nhiên các kiến trúc cũ ràng buộc các thành phần với nhau quá chặt, ví dụ các ứng dụng phân tán muốn làm việc với nhau phải đạt đuợc thoả thuận về chi tiết tập hàm API, một thay đổi mã lệnh trong thành phần COM sẽ yêu cầu những thay đổi tƣơng ứng đối với mã lệnh truy cập thành phần COM này. Ƣu điểm quan trọng nhất của SOA là khả năng kết nối mềm dẻo (nhờ sự chuẩn hoá giao tiếp) và tái sử dụng. Các dịch vụ có thể đƣợc sử dụng với trình khách chạy trên nền tảng bất kì và đƣợc viết bởi ngôn ngữ bất kì. 14 1.1.2 Nguyên tắc thiết kế của SOA SOA dựa trên hai nguyên tắc thiết kế quan trọng [9]:  Mô-đun: đó là tách các vấn đề lớn thành nhiều vấn đề nhỏ hơn.  Đóng gói: che đi dữ liệu và lô-gic trong từng mô-đun đối với các truy cập từ bên ngoài. Hai tính chất này sẽ dẫn đến đặc điểm thiết kế của kiến trúc SOA đó là các dịch vụ tƣơng tác với nhau qua các thành phần giao tiếp. Tuy nhiên các dịch vụ đó vẫn hoạt động độc lập với nhau, chia sẻ các lƣợc đồ dữ liệu cho nhau và tuân thủ các chính sách của kiến trúc chung nhất. 1.2 Công nghệ Web Service 1.2.1 Khái niệm dịch vụ Web Web Service là một giao diện truy cập mạng đến các ứng dụng chức năng, đƣợc xây dựng từ việc sử dụng các công nghệ chuẩn Internet [7]. Đƣợc minh hoạ trong hình dƣới đây. Hình 1. 1: Web Service cho phép truy cập tới các code ứng dụng 1.2.2 Đặc điểm của Web Service Web Service cho phép các ứng dụng khác nhau từ các nguồn khác nhau có thể giao tiếp với các ứng dụng khác mà không đòi hỏi nhiều thời gian viết mã. Do tất cả các quá trình giao tiếp đều tuân theo định dạng XML, cho nên dịch vụ Web không bị phụ thuộc vào bất kì hệ điều hành hay ngôn ngữ lập trình nào. Web Service cho phép phía khách và phía chủ có thể tƣơng tác đƣợc với nhau trên các nền tảng khác nhau mà không cần bất cứ thay đổi hay yêu cầu đặc biệt nào. Ví dụ, chƣơng trình viết bằng ngôn ngữ Java cũng có thể trao đổi dữ liệu với các chƣơng trình viết bằng Perl; các ứng dụng chạy trên nền Windows cũng có thể trao đổi dữ liệu với các ứng dụng chạy trên nền Linux. Công nghệ dịch vụ Web không yêu cầu phải sử dụng trình duyệt và ngôn ngữ HTML, đôi khi Web Service còn đƣợc gọi là Application Services. Phần lớn kỹ thuật của Web Service đƣợc xây dựng trên mã nguồn mở và đƣợc phát triển từ các chuẩn đã đƣợc công nhận. Nó tích hợp các ứng dụng trên nền web lại với nhau bằng cách sử dụng các công nghệ XML, SOAP, WSDL và UDDI trên nền tảng các giao thức Internet với mục tiêu tích hợp ứng dụng và truyền thông điệp. XML đƣợc sử dụng để đánh dấu dữ liệu; SOAP đƣợc dùng để truyền dữ liệu; WSDL đƣợc sử dụng để mô tả các dịch vụ có sẵn và UDDI đƣợc sử dụng để liệt kê những dịch vụ nào hiện tại đang có sẵn để có thể sử dụng. Web Service cho phép các tổ chức có thể 15 trao đổi dữ liệu với nhau mà không cần phải có kiến thức hiểu biết về hệ thống thông tin đứng ở phía sau các tƣờng lửa [7]. Web Service có thể gồm nhiều mô đun và đƣợc công bố trên Internet. Nó là sự kết hợp của việc phát triển hƣớng thành phần với những lĩnh vực cụ thể và cở sở hạ tầng Web, mang lại lợi ích cho cả doanh nghiệp, khách hàng, những nhà cung cấp dịch vụ khác cũng nhƣ các cá nhân thông qua mạng Internet. Web Service khi đƣợc triển khai sẽ hoạt động theo mô hình khách-chủ. Nó có thể đƣợc triển khai bởi một phần mềm ứng dụng phía máy chủ nhƣ PHP, JSP, ASP.NET, … Không giống nhƣ mô hình khách-chủ truyền thống, chẳng hạn nhƣ hệ thống máy chủ Web – trang web, Web Service không cung cấp cho ngƣời dùng một giao diện đồ hoạ nào. Web Service đơn thuần chỉ là việc chia sẻ các dữ liệu và logic xử lý các dữ liệu đó thông qua một giao diện chƣơng trình ứng dụng đƣợc cài đặt xuyên suốt trên mạng máy tính. Tuy nhiên nguời phát triển Web Service hoàn toàn có thể đƣa Web Service vào một giao diện đồ hoạ ngƣời dùng (chẳng hạn nhƣ là một trang web hoặc một chƣơng trình thực thi nào đó) để có thể cung cấp thêm các chức năng đặc biệt cho ngƣời dùng. Nhƣ Hình 1.1 và Hình 1.2 đã minh họa, Web Service là một giao diện ứng dụng đƣợc đặt giữa mã lệnh của ứng dụng và ngƣời sử dụng các mã lệnh đó. Nó có thể đƣợc ví nhƣ một tầng trừu tƣợng, phân tách giữa nền tảng hệ thống và ngôn ngữ lập trình. Nó mô tả cách thức mà các mã lệnh ứng dụng đƣợc triệu gọi nhƣ thế nào. Điều này có nghĩa nếu bất kì một ngôn ngữ lập trình nào hỗ trợ Web Service đều có thể truy cập các chức năng ứng dụng của nhau. Hình 1. 2 Web Service cung cấp một tầng trừu tƣợng giữa ứng dụng client và ứng dụng cần gọi tới Tính tƣơng thích (Inteoperability) là một lợi thế vô cùng mạnh mẽ của dịch vụ Web. Thông thƣờng, các công nghệ Java và công nghệ của Microsoft rất khó có thể tích hợp đƣợc với nhau, nhƣng với dịch vụ Web thì các ứng dụng và trình khách sử dụng 2 công nghệ trên hoàn toàn có khả năng tƣơng tác với nhau thông qua dịch vụ Web. Nhiều nhà cung cấp ứng dụng nhƣ IBM và Microsoft đều đã hỗ trợ dịch vụ Web trong các sản phẩm của họ. IBM hỗ trợ dịch vụ Web thông qua gói WebSphere, Tivoli, Lotus và DB2 và Microsoft cũng đã hỗ trợ dịch vụ Web với .NET. 1.2.3 Cơ chế hoạt động của Web Service Cơ chế hoạt động của dịch vụ Web yêu cầu phải có 3 thao tác đó là: Tìm kiếm (Find), Xuất bản (Public), Kết buộc (Bind) [7]. 16 Trong kiến trúc dịch vụ Web, bên cung cấp dịch vụ (Service Provider) công bố các mô tả về các dịch vụ thông qua Đăng ký dịch vụ (Service Registry). Bên tiêu dùng dịch vụ (Service Consumer) tìm kiếm trong các Đăng ký dịch vụ để tìm ra các dịch vụ mà họ cần sử dụng. Bên tiêu dùng dịch vụ có thể là một ngƣời hoặc cũng có thể là một chƣơng trình. Hình 1. 3 Cơ chế hoạt động của dịch vụ Web Kĩ thuật mô tả dịch vụ là một trong những thành phần chủ chốt của kiến trúc dịch vụ Web. Các thông tin mô tả đầy đủ nhất về kiến trúc dịch vụ Web đƣợc thể hiện trong hai tài liệu riêng biệt, đó là NASSL (Network Accessible Service Specification Language) và WDS (Web Defined Service) NASSL là một tài liệu XML tiêu chuẩn cho các dịch vụ chạy trên nền mạng. Nó đƣợc sử dụng để chỉ ra các thông tin hoạt động của dịch vụ Web, chẳng hạn nhƣ danh sách các dịch vụ, các mô tả dịch vụ, ngày hết hạn của dịch vụ và các thông tin liên quan đến các bên cung cấp dịch vụ nhƣ tên, địa chỉ. Tài liệu WDS là một tài liệu bổ sung cho NASSL. Khi kết hợp hai tài liệu này với nhau, ta sẽ có đƣợc mô tả một cách đầy đủ về các dịch vụ để cho phía yêu cầu dịch vụ có thể dễ dàng tìm kiếm và gọi các dịch vụ đó. 1.2.4 Kiến trúc phân tầng của Web Service Mô hình kiến trúc phân tầng của dịch vụ Web tƣơng tự với mô hình TCP/IP đƣợc sử dụng để mô tả kiến trúc Internet [7] : Hình 1. 4 Phân tầng công nghệ dịch vụ Web 17 Các tầng truyền thống nhƣ Đóng gói (Packaging), Mô tả (Description), và Phát hiện (Discovery) trong mô hình tầng công nghệ dịch vụ Web là những tầng cung cấp khả năng tích hợp và cần thiết cho mô hình ngôn ngữ lập trình trung lập. Tầng Phát hiện (Discovery): Cung cấp cơ chế để cho ngƣời dùng có khả năng lấy các thông tin mô tả về các bên cung cấp dịch vụ. Công nghệ đƣợc sử dụng tại tầng này chính là UDDI – Universal Description, Discovery and Integration. Tầng Mô tả (Description): Khi dịch vụ Web đƣợc thực thi, nó cần phải đƣa ra các quyết định về các giao thức trên các tầng Mạng (Network), Vận chuyển (Transport), Đóng gói (Packaging) mà nó sẽ hỗ trợ trong quá trình thực thi. Các mô tả dịch vụ sẽ đƣa ra phƣơng pháp, làm thế nào để bên tiêu dùng dịch vụ có thể liên kết và sử dụng các dịch vụ đó. Tại tầng Mô tả, công nghệ đƣợc sử dụng ở đây chính là WSDL (Web Service Desciption Language – Ngôn ngữ mô tả dịch vụ Web). Ngoài ra, ít phổ biến hơn, chúng ta còn có 2 ngôn ngữ khác đƣợc định nghĩa bởi tổ chức W3C. Đó là ngôn ngữ mô tả tài nguyên RDF (Resource Desciption Framework) và ngôn ngữ đánh dấu sự kiện DARPA. Cả hai ngôn ngữ này đều có khả năng cung cấp mô tả dịch vụ Web mạnh hơn ngôn ngữ WSDL. Tuy nhiên do tính phức tạp của chúng nên không đƣợc phát triển rộng rãi. Tầng Đóng gói (Packaging): Việc thực hiện vận chuyển các dữ liệu dịch vụ Web đƣợc thực hiện bởi tầng Vận chuyển. Tuy nhiên trƣớc khi đƣợc vận chuyển, các dữ liệu cần phải đƣợc đóng gói lại theo các định dạng đã định trƣớc để các thành phần tham gia vào mô hình dịch vụ Web có thể hiểu đƣợc. Việc đóng gói dữ liệu đƣợc thực thi bởi tầng Đóng gói. Đóng gói dữ liệu bao gồm việc định dạng dữ liệu, mã hóa các giá trị đi kèm dữ liệu đó và các công việc khác. Các dữ liệu có thể đƣợc đóng gói dƣới dạng các tài liệu HTML, tuy nhiên tài liệu HTML thƣờng không thuận tiện cho yêu cầu này bởi vì HTML chỉ mạnh trong việc thể hiện dữ liệu hơn là trình bày ý nghĩa dữ liệu đó. XML là một định dạng cơ bản nhất cho việc trình bày ý nghĩa dữ liệu. Do đó XML có thể đƣợc sử dụng để trình bày ý nghĩa dữ liệu đƣợc vận chuyển, và hơn thế nữa, hiện tại đa số các ứng dụng chạy trên nền Web đều hỗ trợ các bộ phân tích cú pháp XML. SOAP là công nghệ chủ yếu đƣợc sử dụng tại tầng này. Nó là một giao thức đóng gói dữ liệu phổ biến dựa trên nền tảng XML. Tầng Vận chuyển (Transport): có vai trò đảm nhiệm việc vận chuyển các thông điệp dịch vụ Web. Ở đây có vài công nghệ khác nhau cho phép giao tiếp trực tiếp ứng dụng – tới – ứng dụng dựa trên tầng Mạng. Mỗi công nghệ bao gồm các giao thức nhƣ tcp, http, smtp và jabber ..v.v. Việc lựa chọn giao thức vận chuyển dựa trên từng nhu cầu giao tiếp của các dịch vụ Web. Ví dụ, giao thức HTTP là một giao thức vận chuyển khá phổ biến đƣợc sử dụng cho các ứng dụng trên nền Web, nhƣng nó không cung cấp cơ chế giao tiếp bất 18 đối xứng. Jabber, xét trên phƣơng diện khác, nó không phải là một chuẩn nhƣng có khả năng cung cấp tốt các kênh giao tiếp bất đối xứng. Tầng Mạng (Network): Trong công nghệ dịch vụ Web tầng Mạng chính xác giống nhƣ tầng Mạng trong mô hình giao thức TCP/IP. Nó cung cấp khả năng giao tiếp cơ bản, định địa chỉ và định tuyến. 1.3 Các công nghệ của dịch vụ Web 1.3.1 Ngôn ngữ XML – RPC  XML : đƣợc viết tắt của cụm từ Extensible Markup Language – Ngôn ngữ đánh dấu dữ liệu.  RPC – đƣợc viết tắt của cụm từ Remote Procedure Call – Thủ tục gọi từ xa. RPC cung cấp cho ngƣời phát triển kĩ thuật để định nghĩa ra một giao diện mà có thể đƣợc gọi từ xa thông qua môi trƣờng mạng máy tính. Giao diện này có thể là một hàm đơn giản nhƣng cũng có thể là một thƣ viện API khổng lồ.  XML – RPC là một hƣớng tiếp cận dễ và rõ ràng nhất cho Web Service, nó cung cấp phƣơng thức gọi một ứng dụng từ một máy tính local đến một máy tính từ xa thông qua môi trƣờng mạng.  XML – RPC cho phép chƣơng trình có khả năng tạo ra các hàm hoặc các thủ tục gọi hàm thông qua mạng máy tính.  XML – RPC sử dụng giao thức HTTP để vận chuyển thông tin từ Client đến Server.  XML – RPC sử dụng ngôn ngữ XML để mô tả các thông điệp yêu cầu và các thông điệp đáp ứng gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên.  XML – RPC Client chỉ ra cụ thể các thông tin về tên thủ tục, các tham biến trong thông điệp XML request, và Server trả về lỗi hoặc trả về thông điệp response trong thông điệp XML response.  Các tham số của XML-RPC đơn giản chỉ là kiểu dữ liệu và nội dung, tuy nhiên các cấu trúc dữ liệu phức tạp nhƣ struct, array cũng đƣợc hỗ trợ bởi XML –RPC 1.3.2 Giao thức truyền thông điệp SOAP SOAP viết tắt cho cụm từ - Simple Object Access Protocol nghĩa là giao thức truy cập đối tƣợng đơn giản. Trong kiến trúc phân tầng của dịch vụ Web, SOAP nằm ở tầng đóng gói (Packaging). SOAP là một giao thức đóng gói các dữ liệu chia sẻ chung giữa các ứng dụng. Xét về cơ bản, SOAP là XML hay nói chính xác hơn SOAP là một ứng dụng cụ thể của XML, đƣợc xây dựng lên từ các chuẩn XML nhƣ XML Schema và XML Namespaces. Ứng dụng cụ thể này phục vụ cho việc định nghĩa SOAP và các chức năng của nó [7]. Các thành phần cơ bản của SOAP gồm có: 1.3.2.1 Thông điệp XML XML : viết tắt của cụm từ Extensible Markup Language – Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng đƣợc. Thông điệp XML là các tài liệu XML đƣợc dùng để trao đổi thông tin 19 giữa các ứng dụng. Nó cung cấp tính mềm dẻo cho các ứng dụng trong quá trình giao tiếp với nhau và là một dạng cơ bản của SOAP. Các thông điệp này có thể là bất cứ thứ gì: Hóa đơn thanh toán, yêu cầu về giá cổ phiếu, một truy vấn tới một công cụ tìm kiếm hoặc có thể là bất kì thông tin nào có quan hệ tới từng thành phần của ứng dụng. Hình 1. 5 Mô tả cấu trúc của một thông điệp XML Bởi vì XML không phụ thuộc vào một ứng dụng cụ thể, hệ điều hành hay ngôn ngữ lập trình nào, cho nên các thông điệp XML có thể sử dụng trong tất cả các môi trƣờng. Một chƣơng trình Windows Perl có thể tạo ra một thông điệp XML, trình bày thông điệp đó và gửi đến cho một chƣơng trình cài đặt bằng ngôn ngữ Java đƣợc triển khai trên nền Unix. 1.3.2.2 RPC và EDI Sử dụng thông điệp XML, đƣơng nhiên SOAP có 2 ứng dụng liên quan: RPC và EDI. Thủ tục gọi hàm từ xa RPC (Remote Procedure Call) là một dạng tính toán phân tán cơ bản, mô tả cách thức để một chƣơng trình tạo ra một thủ tục gọi hàm hoặc phƣơng thức tới một máy tính khác, truyền đối số và lấy giá trị trả về. Trao đổi tài liệu điện tử EDI (Electronic Document Interchange) là một dạng transaction cơ bản cho quy trình thƣơng mại nó định nghĩa các chuẩn định dạng và thông dịch của các tài liệu, thông điệp tài chính và thƣơng mại. Nếu sử dụng SOAP cho EDI, khi đó thông điệp XML có thể là các hóa đơn thanh toán, trả tiền thuế, hoặc các tài liệu tƣơng tự. Nếu sử dụng SOAP cho RPC khi đó thông điệp XML có thể trình bày các đối số hoặc các giá trị trả về. 1.3.2.3 Thông điệp SOAP Thông điệp SOAP bao gồm phần tử gốc envelope bao trùm toàn bộ nội dung thông điệp SOAP, và các phần tử header và body. Phần tử header chứa các khối thông tin có liên quan đến cách thức các thông điệp đƣợc xử lý nhƣ thế nào. Nó bao gồm việc định tuyến và các thiết lập cho việc phân phối các thông điệp. Ngoài ra phần tử Header còn có thể chứa các thông tin về việc thẩm định quyền, xác minh và các ngữ cảnh cho các transaction. Các dữ liệu thực sự đƣợc lƣu trữ tại phần tử body. Bất cứ thứ gì có thể trình bày cú pháp XML đều nằm trong phần tử body của một thông điệp SOAP[7]. 20 Hình 1. 6 Mô tả cấu trúc của một thông điệp SOAP Tất cả các phần tử envelope đều chứa chính xác một phần tử body. Phần tử body có thể chứa các nốt con theo yêu cầu. Nội dung của phần tử body là các thông điệp. Nếu phần tử envelope mà chứa phần tử header, nó chỉ chứa không nhiều hơn một phần tử header và phần tử header này bắt buộc phải là phần tử con đầu tiên của phần tử envelope. Mỗi một phần tử chứa header đều đƣợc gọi là header block. Mục đích của header block cung cấp giao tiếp các thông tin theo ngữ cảnh có liên quan đến quy trình xử lý các thông điệp SOAP. 1.3.2.4 SOAP Faults SOAP faults là một dạng thông điệp SOAP đặc biệt đƣợc dùng để thông báo lỗi trong quá trình trao đổi thông tin, SOAP faults có thể xuất hiện trong quá trình xử lý các thông điệp SOAP [7]. Client.Authentication Invalid credentials http://acm.com

Các thông tin về SOAP faults đƣợc diễn tả dƣới đây:  Fault code: Các thuật toán phát hiện lỗi sẽ tự sinh ra các giá trị dùng để phân biệt các kiểu lỗi xuất hiện. Các giá trị này phải là các XML Qualified Name,