An underlay system for dynamic and distributable web applications [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Heiko Pfeffer

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An Underlay System for Dynamic andDistributable Web Applicationsvorgelegt vonDipl.-Inform. Heiko Pfe erVon der Fakultat IV { Elektrotechnik und Informatikder Technischen Universitat Berlinzur Erlangung des akademischen GradesDoktor der Ingenieurwissenschaften{ Dr.-Ing. {genehmigte DissertationBerichter: Prof. Dr. Prof. e.h. Dr. h.c. Radu Popescu-ZeletinProf. Dr. Hans-Ulrich HeiProf. Dr. Andreas PolzeVorsitzender: Prof. Dr. Odej KaoTag der wissenschaftlichen Aussprache: 18. Marz 2010Berlin 2010D 83AbstractThe Web has continuously developed towards a sophisticated platform foruser-centric applications characterized by a rich graphical presentation and ahigh degree of user interactivity. This trend has been fueled by the increasingimportance and heterogeneity of mobile user devices such as smartphones,PDAs and netbooks. In this case, the Web browser constitutes the uniedplatform that provides a high degree of independence from the underlyinghardware and operating systems.Mashups are composed Web applications that combine multiple servicesstemming from di erent 3rd party providers into a custom Web application.Web mashups can thus be considered as the Web’s service compositions.

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Publié le 01 janvier 2010
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An Underlay System for Dynamic and
Distributable Web Applications
vorgelegt von
Dipl.-Inform. Heiko Pfe er
Von der Fakultat IV { Elektrotechnik und Informatik
der Technischen Universitat Berlin
zur Erlangung des akademischen Grades
Doktor der Ingenieurwissenschaften
{ Dr.-Ing. {
genehmigte Dissertation
Berichter: Prof. Dr. Prof. e.h. Dr. h.c. Radu Popescu-Zeletin
Prof. Dr. Hans-Ulrich Hei
Prof. Dr. Andreas Polze
Vorsitzender: Prof. Dr. Odej Kao
Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 18. Marz 2010
Berlin 2010
D 83Abstract
The Web has continuously developed towards a sophisticated platform for
user-centric applications characterized by a rich graphical presentation and a
high degree of user interactivity. This trend has been fueled by the increasing
importance and heterogeneity of mobile user devices such as smartphones,
PDAs and netbooks. In this case, the Web browser constitutes the unied
platform that provides a high degree of independence from the underlying
hardware and operating systems.
Mashups are composed Web applications that combine multiple services
stemming from di erent 3rd party providers into a custom Web application.
Web mashups can thus be considered as the Web’s service compositions.
However, such mashups are created by software developers by gluing together
open APIs via scripting languages, so that Web mashups expose considerable
shortcomings with regard to readability and reusability of code, dynamic in-
tegration of services, and methods for a user-centric creation beyond explicit
programming techniques.
In this thesis, an underlay system for Web applications is introduced that
features a resource-oriented view on services and data and thereby combines
the advantages of classic service composition languages with the rich graphi-
cal presentation and user-centric nature of Web mashups. Here, the underlay
system abstracts from concrete services and thereby can be dynamically de-
ployed on di erent sets of heterogeneous devices.
The underlay system possesses two key properties that will enhance dy-
namicity within today’s mashups. First, it can be dynamically distributed,
so that each involved device is in control of its local services. This decoupling
of devices increases the mashup’s oine capabilities and provides a means
for a private processing of user data. Second, the underlay system can be
automatically created by common end-users, so that underlay systems can be
employed for the rapid creation of Web mashups on top of end-user devices
in a spontaneous manner.
The work on the underlay system for Web applications was a joint project
of the TU Berlin and Fraunhofer FOKUS. The results have been employed
within the scope of multiple national and international research projects
funded by the BMBF (UST+), the European Commission (BIONETS), and
industry partners (uMASH, LCAI). Parts of the work have also been patented.
iiiZusammenfassung
Das Web hat sich in den letzten Jahren zu einer Plattform fur Applikationen
entwickelt, die sich durch einen besonders hohen Grad an Benutzerinter-
aktivitat und Medienreichtum auszeichnen. Die Bedeutung des Webs hat
besonders durch die zunehmende Anzahl mobiler Endgerate mit stetig steigen-
der Leistungsfahigkeit wie z.B. Smartphones oder Netbooks zugenommen,
fur die der Web Browser einen einheitlichen Zugang zu Applikationen unab-
hangig von ihrer Hardwareausstattung und ihrem Betriebssystem darstellt.
Mashups sind Webapplikationen, die sich aus mehreren von Drittanbietern
bereitgestellten Diensten zusammensetzen, so dass Mashups als Dienstkom-
positionen innerhalb des Webs verstanden werden konnen. Solche Mashups
werden jedoch von Softwareentwicklern erzeugt, indem o ene APIs anhand
von Skriptsprachen miteinander verbunden werden. Diese statische Kom-
bination von Diensten und die Verwendung von Skriptsprachen fuhrt zu er-
heblichen Nachteilen von Mashups in Bezug auf die Lesbarkeit und Wiederver-
wendbarkeit des Programmcodes, der dynamischen Integration von Diensten
und der Erzeugbarkeit solcher Applikationen durch Endbenutzer abseits von
klassischen Programmiersprachen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Underlay System fur Webapplikationen
eingefuhrt, das sich durch seine ressourcenorientierte Sicht auf Dienste und
Daten auszeichnet und dadurch die Vorteile von klassischen Dienstkompo-
sitionsansatzen mit denen von benutzer- und medienorientierten Web Mashups
verbindet. Das Underlay System abstrahiert dazu von konkreten Diensten
und ermoglicht so die Instantiierung von Mashups auf verschiedenen Gruppen
unterschiedlicher Gerate.
Daruber hinaus besitzt das Underlay System zwei zentrale Eigenschaften.
Zum einen kann es automatisch auf mehrere Endgerate verteilt werden, so
dass jedes Gerat genau diejenigen Dienste kontrolliert, die es lokal ausfuhrt.
Diese Entkopplung von Geraten erhoht die Fahigkeit von Mashups, auch
ohne kontinuierliche Verbindung zum Web partiell ausgefuhrt zu werden und
ero net die M oglichkeit, sensible Daten nur auf vorde nierten Benutzerger aten
zu halten, ohne sie uber das Netzwerk zu ubermitteln. Zum zweiten kann
das Underlay System uber eine spezielle Anfrage von Endbenutzern automa-
tisch erstellt werden, so dass Benutzer Web Mashups spontan erzeugen und
verwenden konnen.
vvi Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit zur Thematik von Underlay Systems stellt das
Ergebnis von Forschungsarbeiten sowohl im Rahmen der TU Berlin als auch
des Fraunhofer Instituts FOKUS dar. Die Resultate wurden im Kontext
von mehreren nationalen und internationalen Projekten, gefordert durch das
BMBF (UST+), die Europaische Kommission (BIONETS) sowie Industrie-
partner (uMASH, LCAI), erarbeitet und verwendet. Teile der Arbeit wurden
patentiert.Acknowledgments
First of all, I would like to thank my supervisor Prof. Dr. Radu Popescu-
Zeletin, who gave me the opportunity to work at both the TU Berlin and
the Fraunhofer Institut FOKUS and thus let me experience an environment
that gave me room for fundamental as well as applied research. I’m grateful
for his continual openness, patience, and guidance during the past years.
I’m deeply thankful to all my colleagues at TU Berlin, Fraunhofer FOKUS,
and those who worked with me on the BIONETS project over the last
years. Their comments and criticisms during many fruitful discussions were
of tremendous importance and help.
I would like to thank all the students who have graduated in the eld of
composability and dynamic Web applications. Special thanks go out to Louay
Bassbouss, Piotr Wrona, and Tobias Heger for their veritably outstanding
work.
I would not have been able to complete my work without the continuous
support, encouragement, and warmth of my family, Antje and Jule. I’m
grateful for their ability to cheer me up and to rell my strength by simply
being there.
vii