DISEÑO DE APLICACIONES WEB BASADAS EN ARQUITECTURAS ORIENTADAS A SERVICIOS (AOS), UTILIZANDO WEBML

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1 DISEÑO DE APLICACIONES WEB BASADAS EN ARQUITECTURAS ORIENTADAS A SERVICIOS (AOS), UTILIZANDO WEBML Luís Fernando GONZÁLEZ ALVARÁN Facultad de Ingenierías, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid Medellín, Antioquia, , Colombia Adriana Xiomara REYES GAMBOA Facultad de Ingenierías, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid Medellín, Antioquia, , Colombia Y Gladis Helena VÁSQUEZ ECHAVARRÍA Facultad de Ingenierías, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid Medellín, Antioquia, , Colombia RESUMEN. Para el análisis que se realiza en el presente artículo es necesario abordar los conceptos básicos de las Arquitecturas Orientadas a Servicios (AOS) o del inglés Service Oriented Architecture (SOA), la cual obedece a un concepto de arquitectura que define la utilización de servicios para dar soporte a los requisitos de software del usuario, dentro de un marco de trabajo en la fase de implementación del desarrollo de productos software; permitiendo de forma ágil la creación y/o cambios de los procesos de negocio. Por otro lado se aborda el método Web Modeling Language (WebML), que corresponde a una notación para especificar complejos sitios Web en el ámbito conceptual, haciendo una breve descripción de las diferentes fases que lo componen. La combinación de SOA con WebML, es una alternativa de diseño para la capa de presentación en las aplicaciones basadas en Arquitecturas Orientadas a Servicios, que le permitirán a las empresas con una estructura administrativa compleja y que tengan dentro de sus activos múltiples sistemas de información; dar soluciones integrales y efectivas a los diferentes problemas, mediante la integración de estos a través del diseño de WebServices ; de esta forma poder obtener mejor calidad en los datos, evitar procesos redundantes y lograr una amplia visión sistémica, que permita tener claridad y un completo manejo de la información. Palabras Claves Modelo, arquitectura, servicio, método, integración, desarrollo. 1. INTRODUCCION En este artículo se busca establecer un marco de referencia que oriente el desarrollo metodológico de aplicaciones basadas en SOA para la Web, mediante la implementación del método WebML, aprovechando la parte que contribuye a la construcción del sistema; con lo que se establece un marco de diseño para un desarrollo robusto, funcional y distribuido, apto para implementar en Internet, buscando presentar e integrar algunas de las instancias metodológicas más representativas en el ámbito de la ingeniería Web, que inspiran la definición, diseño y creación de aplicaciones que operan en ella, basadas en SOA. Lo anterior se justifica por la necesidad que tiene todo desarrollador de aplicaciones Web, de conocer, aplicar e integrar una amplia variedad de áreas de trabajo, métodos, técnicas y herramientas como: el cómputo distribuido, diseño gráfico, enfoque orientado a objetos, y diseño de aplicaciones hipermediales; cada una de estas áreas demanda el conocimiento del marco teórico, los fundamentos y logística que los respalda, así como los procedimientos que se deben observar para hacer uso de ellos. 2. ARQUITECTURAS ORIENTADAS A SERVICIOS Obedecen a un concepto de arquitectura que define la utilización de servicios para dar soporte a los requisitos de software del usuario, permitiendo de forma ágil la creación y/o cambios de los procesos de negocio desde la perspectiva de las tecnologías de la información (TI), a

2 través de la composición de nuevos procesos; utilizando las funcionalidades de negocio que están contenidas en la infraestructura de aplicaciones actuales o futuras, expuestas bajo la forma de tecnologías diseñadas para permitir la interoperabilidad entre sistemas a través de una red, las cuales se logran mediante un conjunto de estándares abiertos que proporcionan un enfoque común para definir, publicar y utilizar los diferentes servicios Web y que surgen de la implementación de una Arquitectura Orientada a Servicios, denominadas Webservices. SOA es una metodología y una guía de trabajo, que permite documentar las competencias del negocio, aportando apoyo a las actividades de integración y consolidación dentro de las empresas u organizaciones. A diferencia de las arquitecturas orientadas a objetos, SOA está conformada por servicios de aplicación acoplados. Para algunos, ésta es la evolución de conceptos y tecnologías existentes, soportadas por el uso de estándares abiertos. Entre sus ventajas, se cuenta un menor costo de integración, mayor flexibilidad, reutilización de los activos y servicios existentes, y un enfoque basado en estándares e interoperabilidad. Las aplicaciones basadas en SOA son distribuidas y se basan en una arquitectura de tres capas que son: presentación, lógica de negocios y datos; éstas se desarrollan a través de cinco fases las cuales se pueden observar en la figura 1 y que demuestran claramente el estándar de servicio que va relacionado con cada una de ellas. Figura 1: Fases de una Arquitectura Orientada a Servicios. Fuente: Diseño y Elaboración Propia. Arquitectura De Un Webservices Los Webservices extienden el principio del modelo de computación distribuida: donde además de que las aplicaciones pueden trabajar conjuntamente, las personas podrán interactuar con otros sistemas y usuarios. Sus principales características son: Permiten que programas escritos en distintos lenguajes sobre plataformas diferentes se comuniquen entre sí, mediante el uso de estándares preestablecidos. Se ejecutan sobre protocolos y estándares ampliamente utilizados como TCP/IP, HTTP y XML. La ventaja de esto radica en que las empresas que ya cuentan con una infraestructura Web, han manejado dichos estándares y adicionalmente la experiencia y el costo de introducir el uso de Webservices es significativamente menor comparado a tecnologías anteriores. Proveen mecanismos para describir sus interfaces de manera que los clientes puedan usar esta información para comunicarse con ellos. Pueden ser registrados y localizados universalmente. Para que se den estas características, se emplea el lenguaje extendido de marcas o del inglés extensible Markup Lenguaje (XML), el cual permite un amplio soporte al manejo y explotación del Webservice, constituyéndolo en el mecanismo de representación de datos, códigos y mensajes por excelencia, que puede ser empleado desde cualquier aplicación. Lo anterior se logra mediante el uso de documentos XML acompañados por las definiciones de tipos de documentos o del inglés Document Type Definition (DTD), los esquemas reducidos de datos que son trabajados a través de lenguajes de esquemas como Schema for Object- Oriented XML (SOX), y las hojas de estilo o Cascading Style Sheets (CSS) 1 ; permitiendo la presentación de la información en formato de Hyper Text Markup Lenguaje (HTML). A partir de XML y el protocolo HTTP, se da origen a SOAP (Simple Object Access Protocol), que constituye el medio para dar vida a los WebServices, permitiendo proporcionar datos y servicios a otras aplicaciones a través de Internet, los cuales pueden ser declarados por medio del lenguaje de descripción de servicios Web o en ingles Web Services Description Languag (WSDL), que se transfieren sobre un protocolo de red por medio del mecanismo Universal de Descripción, Descubrimiento e Integración o en inglés Universal Description, Discovery and Integration (UDDI), que es donde se registran y consultan los WebServices. 1 Es un mecanismo simple que describe cómo se va a mostrar un documento en la pantalla, o cómo se va a imprimir, o incluso cómo va a ser pronunciada la información presente en ese documento a través de un dispositivo de lectura

3 Los beneficios de adoptar SOA son: Mejora en los tiempos de realización de cambios en procesos. Posibilidad de evolucionar a modelos de negocios basados en tercerización. Facilidad para abordar modelos de negocios basados en colaboración con otros entes. Capacidad de reemplazar elementos de una aplicación basada en arquitecturas orientadas a servicios, sin interferir en el proceso de negocio. Facilidad para la integración de tecnologías. 3. DISEÑO Y DESARROLLO DE UNA ARQUITECTURA ORIENTADA A SERVICIOS SOA es tanto un marco de trabajo para el desarrollo de software como de implementación. Para que un proyecto basado en SOA tenga éxito, los desarrolladores deben romper paradigmas y enfocar su mentalidad hacia la creación de servicios comunes, que pueden ser orientados por clientes o por un software de conectividad, que ofrece un conjunto de servicios que hacen posible el funcionamiento de aplicaciones distribuidas, sobre plataformas heterogéneas (comúnmente conocido como middleware ), para implementar los procesos de negocio. El desarrollo de sistemas usando SOA requiere un compromiso con este modelo en términos de planificación, herramientas e infraestructura. Cuando se habla de SOA, se está haciendo referencia a un juego de servicios residentes en Internet o en una intranet, que se relacionan con diversos estándares, dentro de los cuales se pueden mencionar: Extensible Markup Lenguaje (XML) Es un metalenguaje de marcación ampliable (extensible de etiquetas) desarrollado por el World Wide Web Consortium (W3C). Permite la lectura de datos a través de diferentes aplicaciones, por lo cual muchos lo consideran un formato simple pero estricto y que juega un papel fundamental en el intercambio de una gran variedad de datos en forma segura, fiable y fácil, en un proyecto Web. Es un lenguaje muy similar a HTML pero su función principal es describir datos y no mostrarlos como este último. Dentro de las ventajas que ofrece XML es que es extensible: Después de diseñado y puesto en producción, es posible extender XML con la adición de nuevas etiquetas, de modo que se pueda continuar utilizando sin complicación alguna. Si un tercero decide usar un documento creado en XML, es sencillo entender su estructura y procesarla; lo cual permite determinar donde están las mejoras de compatibilidad entre aplicaciones. Hyper Text Markup Lenguage (HTTP) Lenguaje de marcación de hipertexto. Es el protocolo principal de la World Wide Web, se considera simple, sin estado y orientado a conexión, porque emplea para su funcionamiento un protocolo de comunicaciones llamado Transmisión Control Protocol (TCP), que establece un canal de comunicaciones entre el cliente y el servidor, por el cual pasan los bytes que constituyen los datos de la transferencia, en contraposición a los protocolos denominados datagrama (o no orientados a conexión), que dividen la serie de datos en pequeños paquetes (o datagramas) antes de enviarlos, pudiendo llegar por diversas vías del servidor al cliente [1]. Simple Object Access Protocol (SOAP) Protocolo simple de acceso a objetos. Este se encarga de estandarizar el intercambio de mensajes entre diferentes aplicaciones, por eso su función básica es la de definir un formato de mensajes estándar (basado en XML) que encapsulará la comunicación entre las diferentes aplicaciones. Web Services Description Language (WSDL) Lenguaje de Descripción de Servicios Web. Se basa en XML y permite la descripción de los servicios Web desplegados. Se utiliza también para la localización y ubicación de estos en Internet. Universal Description, Discovery and Integration (UDDI) Es un catálogo de negocios independiente basado en XML, que lista los negocios de Internet de todo el mundo. Es una iniciativa industrial abierta, en donde los negocios se listan a sí mismos en la Web, como si se tratara de las páginas amarillas en una guía telefónica. Es patrocinado por Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS), y permite a las empresas publicar listas de servicios y descubrirse entre sí, y así definir cómo los servicios o aplicaciones de software interactúan sobre Internet [2]. Hay que considerar, sin embargo, que un sistema SOA no necesariamente necesita utilizar estos estándares para ser "orientado a servicios", pero es altamente recomendable su uso, porque en un ambiente SOA, los nodos de la red hacen disponibles sus recursos a otros participantes que se encuentran en ella como servicios independientes a los que tienen acceso de un modo estandarizado. La mayoría de las definiciones de SOA identifican la utilización de WebServices (empleando SOAP y WSDL) en su implementación, no obstante esto se puede hacer utilizando otra tecnología basada en servicios.

4 4. LENGUAJE DE MODELADO WEB (WebML) Es una notación para especificar complejos sitios Web en el ámbito conceptual[3], que permite apoyar las actividades del diseño de estos, a partir de su descripción desde distintos puntos de vista como son el conceptual, el navegacional y el de presentación, entre otros. WebML provee gráficos, formalismos, especificaciones, y diseño de procesos apoyados por herramientas gráficas, los cuales se desarrollan a través de las diferentes fases de su ciclo de vida, el cual se observa en la figura 2. especificando los vínculos ( links ) entre páginas y entre unidades de una misma página. Modelo De Presentación En esta fase se define claramente la apariencia gráfica de cada una de las páginas que conformarán el proyecto. WebML no incluye un modelo específico para establecer la presentación a nivel conceptual. Modelo De Personalización Se encarga de definir como debe adaptarse el sistema a los diferentes roles de usuario. Uno de los aportes más interesantes de WebML es que ofrece una herramienta CASE que permite aplicar las técnicas propuestas y conseguir los resultados sistemáticamente [5]. WebML se enfoca en el diseño de la interfaz. Para esto provee una serie de estereotipos que pueden ser implementados usando XML. 5. PROCESO DE DISEÑO BASADO EN WEBML Para un buen diseño, se debe partir de un análisis cuidadoso al inicio de la planificación del proyecto, teniendo en cuenta el uso de herramientas y metodologías apropiadas, que permitan detallar el problema y proponer una línea concreta de acción. Figura 2: Ciclo de vida de WebML Fuente: [4] A continuación se hace una breve descripción de cada una de las fases del ciclo de vida de WebML: Modelo Estructural Cuando se trabaja con WebML el proceso de desarrollo comienza con la descripción conceptual del sistema, en la cual, utilizando herramientas CASE para modelado, como UML, DIA, Enterprise Architec, se representa la estructura estática del sistema, mediante la definición de entidades o contenedores de datos y sus relaciones. Una característica a destacar de WebML es que no exige ninguna herramienta específica para hacer este modelo. Modelo De Hipertexto Luego de haber cumplido con en el anterior, se realiza éste, en el que se describen los diferentes hipertextos que van a ser publicados en el sitio Web. Cada uno de estos define una vista del sitio y su descripción se realiza mediante dos modelos: el de composición, que define las páginas que componen la estructura del hipertexto, así como el contenido de éstas; y el de navegación, que describe cómo se podrá navegar a través de ellas, Partiendo de lo anterior y teniendo en cuenta que WebML es una notación para especificar portales Web complejos en el ámbito conceptual y que facilita la descripción a un alto nivel a través de distintas dimensiones, se determina un diseño completo y estructurado, que se aplicará en el momento de establecer los elementos de éste, los cuales harán parte de la capa de presentación del WebServices. Durante el proceso de creación de un WebServices se requiere la participación de distintos especialistas que elaboren las siguientes actividades: Modelo estructural. Arquitectura de la aplicación. Diseño de páginas. Esquema de navegación. Diseño arquitectónico (empleado en los estilos de presentación de las páginas). Diseño de la interfaz para la administración del portal. Opciones de personalización, las cuales incluyen las reglas de negocio. Al desarrollar en conjunto todas las actividades mencionadas anteriores, se está incorporando al WebServices el proceso de diseño mediante WebML, lo cual se logra mediante la ejecución de los siguientes pasos:

5 Levantamiento de requerimientos Se identifican los objetivos, destinatarios, contenidos, estilos, atributos de personalización y condiciones a satisfacer. Diseño de datos Es donde se determina el modelo de estructura a través de los esquemas lógicos. Diseño de hipertexto general Se establecen las páginas y las relaciones entre las entidades del esquema de estructura, con lo que se obtiene un esqueleto del sitio Web. Diseño de hipertexto a detalle Se concentra en las particularidades de cada página y unidad, precisando la estructura, contenidos, objetos, experiencia, y cualquier otro elemento integrante de las páginas. Diseño de presentación Se incorpora el estilo de presentación a cada página. Diseño de usuario y de grupo Permite definir los perfiles del usuario basados en los requerimientos de presentación y en los roles de cada grupo. Diseño personalizado Se realiza a través del perfil de usuario y de las reglas de negocio que pueden garantizar una efectiva personalización del sitio Web. Luego del diseño se definen los siguientes modelos: Modelo estructural Donde las entidades son los elementos que lo componen, las cuales disponen de atributos con tipos asociados y propiedades con múltiples ocurrencias que pueden disponer de varios valores y están organizadas en jerarquía que pueden ser editadas en XML. Modelo de composición En éste se definen los nodos que representan el hipertexto incluido en el portal, al especificar las unidades de contenido, los elementos de información y las páginas WebML; los cuales soportan como unidades, a los datos, multidatos, listas de objetos y filtros, para dirigir la búsqueda y directivas que se usan para representar la conexión entre un objeto simple, semánticamente relacionado con otro. Modelo de Navegación Éste involucra la notación, patrón y cadena de navegación y por último las vistas del portal. Teniendo en cuenta estos estándares se determina que una de las mejores alternativas en el momento de pensar en el diseño de la capa de presentación, es WebML, cuyos conceptos son asociados al WebService; ya que éste provee una serie de estereotipos que pueden ser implementados con una notación gráfica y textual representada en XML, la cual, como se explico anteriormente es la base de una Arquitectura orientada a Servicios. 6. CONCLUSIONES El diseño de aplicaciones Web basadas en Arquitecturas Orientadas a Servicios utilizando WebML, es una alternativa apropiada, cuando se habla de diseño en la capa de presentación de este tipo de aplicaciones, ya que la utilización del modelado de WebML permite enriquecer el diseño de la interfaz de comunicación con el usuario, sus componentes, relaciones y mecanismos de navegación, tanto de manera gráfica como a través de XML. Una de las ventajas de SOA es que permite abordar proyectos a partir del fraccionamiento del problema. La idea principal es crear servicios que resuelven situaciones puntuales y que cada uno de estos sea reutilizable. Uno de los aportes significativos en cuanto a las aplicaciones basadas en SOA, es que estas permiten unificar los servicios que el usuario comúnmente utiliza; dichas aplicaciones por tal motivo deben contar con un diseño de interfaz que sea agradable, amigable y adecuado para cada proceso que ejecute el usuario. Dentro de las aplicaciones basadas en SOA, se consideran como puntos iniciales a tener en cuenta: la descripción de la información, las personas, los procesos, la integración de las aplicaciones y por último la reusabilidad del software. El diseño de aplicaciones basadas en SOA es apropiado para los servicios que tiene cambios frecuentemente, por tal motivo se requiere mas dedicación en las fases de planificación y definición del servicio, así como en su documentación. Dependiendo de la capa, se encuentran múltiples métodos y herramientas de modelado de estas aplicaciones, que ayudan a que estas fases cumplan con su objetivo. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1]Fundamentos de la Web [en línea] [fecha de consulta: 05/02/2009] duccion_aplicaciones_web/2_1_fundamentos_web.php [2]ALEGSA. UDDI Universal Description, Discovery and Integration [en línea] [fecha de consulta: 02/02/2009]. [3]CERI, S., FRATERNALI, P., BONGIO, A., BRAMBILLA, M., COMAI, S., and MATERA, M. (2002). Designing Data-Intensive Web Applications. Morgan Kauffmann. [4]ESCALONA, M J. (2004) Modelos y técnicas para la especificación y el análisis de la navegación en

6 sistemas software. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática, Universidad de Sevilla. [5]WebRatio. The CASE Tool for the Web. Politecnico di Milano. [6]DUSTIN, E., RASHKA, J., and MCDIARMID, D. (2002) Quality Web Systems: Performance, Security,and Usability. Addison-Wesley. [7]GAMMA E. et al. (1995) Design Patterns: Elements of reusable object-oriented software. Addison-Wesley. [8]PRESSMAN, R. E. (2005) ingeniería de software. Sexta Edición en Español, McGraw Hill. [9]W3C XML Information Set [en línea] [fecha de consulta: 07/02/2009] REC-xml-infoset [10]WebML ORG. WebML User Guide. [en línea] [fecha de consulta: 13/02/2009].

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