Khóa luận Nghiên cứu bảo mật web services

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Thị Thanh Thủy

NGHIÊN CỨU BẢO MẬT WEB SERVICES

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ thông tin

HÀ NỘI - 2010

[1]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Thị Thanh Thủy

NGHIÊN CỨU BẢO MẬT WEB SERVICES

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ thông tin

Cán bộ hướng dẫn: Tiến Sỹ Trương Ninh Thuận

[2]

Lời cám ơn

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn và biết ơn sâu sắc đến TS. Trương Ninh Thuận –

Giảng viên bộ môn CNPM – khoa CNTT – ĐH Công Nghệ - ĐHQGHN, người đã tận

tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian em nghiên cứu khóa luận. Và

cũng là người đưa ra những ý tưởng, kiểm tra sự phù hợp của luận văn.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô trường ĐH Công Nghệ - DHQGHN

đã giảng dạy, và tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.

Những kiến thức mà chúng em nhận được sẽ là hành trang giúp chúng em vững bước

trong tương lai.

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã luôn ở bên để động viên và là

nguồn cổ vũ lớn lao, là động lực giúp em hoàn thành luận văn này.

Mặc dù đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng có thể. Tuy nhiên sẽ

không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự cảm thông và tận tình chỉ

bảo của quí thầy cô và toàn thể các bạn.

Hà Nội, tháng 5 năm 2010

Sinh viên

Nguyễn Thị Thanh Thu ỷ

Tóm tắt nội dung

Ngày nay công nghệ thông tin đang là nền công nghệ mũi nhọn trong chiến lược phát triển kinh

tế, xây dựng đất nước của hầu hết các quốc gia. Các sản phẩm công nghệ thông tin đã và đang

[3]

được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống kinh tế, xã hội và hầu hết đều đem đến

những giá trị thiết thực. Đối tượng phục vụ chủ yếu của ngành công nghệ thông tin hiện nay

chính là các tổ chức, câc cơ sở doanh nghiệp…

Bảo mật luôn luôn là một vấn đề hàng đầu cho tất cả các loại ứng dụng, đặc biệt là các ứng dụng

web. Từ những ngày đầu của Internet người ta đã quan tâm đến tính an toàn trong trao đổi thông

tin. Tuy không có sự an toàn tuyệt đối nhưng những phát triển trong lĩnh vực này thì rất nhanh và

mang lại nhiều thành quả vì đây là vấn đề cấp bách của nhiều doanh nghiệp. Không có một mức

an toàn thích hợp, sự khai thác thương mại của Internet thì không hoàn toàn an toàn. Do đó

những giải thuật để kiểm chứng, sự mã hóa khóa thông tin, và chữ ký số hóa có thể là những giải

pháp cung cấp một mức đủ an toàn.

Chính vì thế sự an toàn của web service trên mạng cũng không thể nằm ngoài vấn đề này. Có thể

nói ngày nay ngoài việc nghiên cứu làm sao để tạo ra một web services tốt mang lại nhiều lợi ích

thì việc nghiên cứu để làm sao mang lại sự an toàn cho web services cũng là một trong những

vấn đề quan trọng nhất. Thật khó tin tưởng để sử dụng một business service như- mua chứng

khoán hay chuyển tiền trực tuyến mà lại không có một sự an toàn cần thiết.

Luận văn tập trung đi sâu vào nghiên cứu, tìm hiểu về công nghệ web services và các vấn đề bảo

mật liên quan và sử dụng chúng để giải quyết bài toán “Kết nối ngân hàng với công ty chứng

khoán” một cách an toàn, hiệu quả, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao dịch chứng khoán

và giúp cho các thông tin được minh bạch.

Danh mục ký hiệu, từ viết tắt

Tên viết tắt

Mô tả

HTTP

Hypertext Transfer Protocol

[4]

HTML

SOAP

UDDI

WSDL

WS

HyperText Markup Language

Simple Object Access Protocol

Universal Description, Discovery, and Integration

Web Service Description Language

Web services

WSS

Web Service Security

XML

SOA

eXtensible Markup Language

Service Oriented Architecture

Security Sockets Layer

SSL

TCP/IP

FTP

Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

File Transfer Protocol

W3C

World Wide Web Consortium

Danh mục bảng và hình vẽ

Tên Hình

Mô tả

Trang

Hình 2.1

Sơ đồ cộng tác SOA

17

[5]

Hình 3.1

Hình 3.2

Hình 3.3

Hình 3.4

Hình 3.5

Hình 3.6

Hình 3.7

Hình 3.8

Hình 3.9

Hình 3.10

Hình3.11

Hình 3.12

Hình 4.1

Hình 4.5

Hình 4.3

Hình 4.4

Hình 4. 5

Hình 4.6

Hình 5.1

Bảng 4.1

Mô hình Web Service

23

24

25

26

27

28

31

33

34

35

40

56

61

62

63

43

Kiến trúc của Web Serice

Web service protocol stack

Tương tác giữa các thành phần web service

Các thành phần web service

Cấu trúc WSDL

Trao đổi thông điệp SOAP

Cấu trúc của thông điệp SOAP

Mô hình tương tác giữa các thành phần

Sơ đồ sử dụng web service

Cấu trúc của một tài liệu được mô tả bởi XML

Cấu trúc và hoạt động của một web service đơn giản

Cấu trúc của giao thức bảo mật SSL

Các bước SSL Record Protocol

Xác nhận số một thông điệp

Mã hóa một thông điệp

Điều phối thông điệp SOAP

Cơ chế dùng bộ lọc của wse

Biểu đồ hoạt động của hệ thống

Các số cổng được gán cho các giao thức ứng dụng chạy trên

TLS/SSL

[6]

Bảng 4.2

Bảng 4.3

Các thành phần thông tin trạng thái Session SSL

Các thành phần thông tin trạng thái nối kết SSL

44

Mục lục

Lời cám ơn..................................................................................................................................3

Tóm tắt nội dung.........................................................................................................................3

Danh mục ký hiệu, từ viết tắt.......................................................................................................4

Danh mục bảng và hình vẽ ..........................................................................................................5

Mục lục.......................................................................................................................................7

[7]

CHƯƠNG 1: Mở đầu................................................................................................................11

1.1. Đặt vấn đề...................................................................................................................11

1.2. Nội dung bài toán........................................................................................................12

1.3. Kết quả đạt được.........................................................................................................13

1.4. Cấu trúc khóa luận ......................................................................................................13

CHƯƠNG 2 :Kiến trúc dịch vụ hướng đối tượng SOA..............................................................14

1. Định nghĩa kiến trúc hướng dịch vụ SOA...........................................................................15

2. Tính chất của một hệ thống sử dụng SOA ..........................................................................17

2.2. Tính sử dụng lại dịch vụ..............................................................................................17

2.3. Sử dụng dịch vụ bất đồng bộ.......................................................................................17

2.4. Quản lý các chính sách................................................................................................18

2.5. Khả năng cộng tác.......................................................................................................18

2.6. Tự động dò tìm và ràng buộc động..............................................................................18

2.7. Tự phục hồi.................................................................................................................18

3. Lợi ích khi sử dụng SOA....................................................................................................18

4. Kết luận .............................................................................................................................19

CHƯƠNG 3 : Web Service .......................................................................................................20

3.1. Service ...........................................................................................................................20

3.1.1. Định nghĩa...............................................................................................................20

3.1.2. Đặc điểm service .....................................................................................................21

3.2. Web service....................................................................................................................22

[8]

3.2.1. Định nghĩa...............................................................................................................22

3.2.2. Cấu trúc web service ...............................................................................................24

3.2.3. Các đặc điểm của web service .................................................................................25

3.2.4. Các thành phần của web service ..............................................................................26

3.2.4.1.

3.2.4.2.

3.2.4.3.

3.2.4.4.

WSDL (Web Services Description Language) ..................................................26

UDDI (Universal Description, Discovery and Integration)................................29

SOAP (Simple Object Access Protocol) ...........................................................29

XML (eXtensible Markup language) ................................................................33

3.2.5. Hoạt động của Web services....................................................................................34

3.3. SOA và dịch vụ web.......................................................................................................35

CHƯƠNG 4 : Các kỹ thuật đảm bảo an ninh dịch vụ web .........................................................37

4.1. Các vấn đề bảo mật cần quan tâm...................................................................................37

4.1.1. Những hạn chế của tường lửa ..................................................................................37

4.1.2. Cơ chế bảo mật chưa được định nghĩa một các đầy đủ.............................................37

4.1.4. Bảo mật trong qui trình phối hợp hoạt động của các WS..........................................38

4.2. Giao thức bảo mật SSL...................................................................................................38

4.2.1. Cấu trúc giao thức bảo mật SSL...............................................................................38

4.2.2. SSL Record Protocol...............................................................................................45

4.2.3. SSL Handshake Protocol.........................................................................................47

4.3. Khai thác tính năng bảo mật của bộ thư viện Web Service Enhancement (WSE) ............53

4.3.1. Những tính năng bảo mật web service của wse ........................................................54

[9]

4.3.2. Thư viện WSE...........................................................Error! Bookmark not defined.

a. UsernameToken Authentication: ...................................Error! Bookmark not defined.

b. Chứng nhận X.509........................................................Error! Bookmark not defined.

4.3.3. Hô trợ policy................................................................................................................55

4.3.4. Kiến trúc của wse ......................................................Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 5 : Xây dựng chương trình và đánh giá kết quả .......................................................56

5.1. Mô tả hệ thống cần xây dựng..........................................................................................57

5.2. Triển khai hệ thống.........................................................................................................57

5.2.1. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình....................................................................................57

5.2.2. Hoạt động của hệ thống...........................................................................................58

5.2.2.2.

5.2.2.3.

5.2.3.4.

Đăng nhập............................................................................................................58

Đăng ký tài khoản mới.........................................................................................59

Thực hiện giao dịch .............................................................................................60

5.3. Tích hợp các thẻ bảo mật cho chương trình với công cụ WSE.........................................61

5.3.1. Sử dụng công cụ WSE từ bên trong Visual Studio 2005Error! Bookmark not defined.

5.3.2. Sử dụng công cụ WSE từ menu start .............................Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 6 : Kết luận..............................................................................................................77

Tài liệu tham khảo.....................................................................................................................80

[10]

CHƯƠNG 1

Mở Đầu

1.1. Đặt vấn đề

Kinh doanh chứng khoán là một hoạt động diễn ra khá phổ biến hiện nay, trong một bộ phận xã

hội không nhỏ, nhưng công việc giao dịch hiện nay vẫn chủ yếu bằng tiền mặt. Người mua

chứng khoán vẫn phải trực tiếp đến các công ty chứng khoán giao dịch và công ty chứng khoán

[11]

vẫn giữ toàn bộ số tiền của nhà đầu tư. Công việc này làm mất nhiều thời gian công sức, không

đảm bảo sự an toàn cho nhà đầu tư và không mang tính chuyên nghiệp.

Các doanh nghiệp đang hướng tới một hoạt động kinh doanh chứng khoán mà trong đó tất cả các

hoạt động của nhà đầu tư, doanh nghiệp, ngân hàng đều được thực hiện thông qua Internet. Và

cũng hiện nay cũng đã có một số hệ thống phần mềm kinh doanh chứng khoán. Tuy hoạt động

chưa hiệu quả và vẫn còn gặp phải nhiều khó khăn nhưng điều đó cũng nói nên một nền tài chính

không tiền mặt. Những người sử dụng có thể tiết kiệm thời gian, công sức mà vẫn đảm bảo lợi

ích về lãi suất, khả năng thanh toán…

Tuy nhiên hệ thống thông tin của các công ty chứng khoán và ngân hàng còn quá nhiều khác biệt

và chưa kết nối được với nhau. Vấn đề này gây ra nhiều khó khăn và có thể dẫn đến bỏ lỡ cơ hội

của nhà đầu tư. Mặt khác công ty chứng khoán phải đảm bảo kết nối với nhiều ngân hàng cùng

một lúc vì mỗi nhà đầu tư chọn cho mình một ngân hàng khác nhau. Tương tự ngân hàng cũng

muốn kết nối với nhiều công ty chứng khoán để mở rộng mạng lưới của mình.

Khi đưa mọi hoạt động giao dịch lên mạng internet, một điều lo ngại đối với nhà đầu tư, công ty

chứng khoán hay ngân hàng là các thông tin cá nhân của họ có được bảo mật một cách chặt chẽ

và có chắc chắn rằng chúng sẽ không bị tấn công bởi cách hacker… Khi nhà đầu tư mở một tài

khoản chứng khoán hoặc tài khoản ngân hàng họ sẽ được cung cấp username/password hay mã

chứng khoán, mã ngân hàng. Vấn đề bài toán đặt ra là làm thế nào để nhứng thông tin đó được

trao đổi giữa 2 bên một cách an toàn mà không bị tấn công.

Bài toán đặt ra là đưa ra một giải pháp kết nối giữa nhà đầu tư – công ty chứng khoán – ngân

hàng. Các giao dịch được thực hiện trực tiếp trên mạng mà vẫn đảm bảo an toàn cho các bên?

1.2. Nội dung bài toán

Để làm giảm độ phức tạp do những khó khăn trên bài toán được giải quyết, tôi chọn một hệ

thống đơn giản chỉ cung cấp những thông tin đơn giản như thông tin cổ phiếu, thông tin tài

khoản của nhà đầu tư, số dư trong tài khoản ngân hàng…

Khi một nhà đầu tư mở tài khoản chứng khoán có thể được cung cấp luôn tài khoản ngân hàng.

Dịch vụ của công ty chứng khoán sẽ cung cấp thông tin về tài khoản của nhà đầu tư. Sau khi

submit để hoàn thành việc đăng ký, username và password của nhà đầu tư sẽ được gửi đến email

đăng ký. Thông tin về tài khoản ngân hàng của nhà đầu tư số dư trong tài khoản cũng được hiển

thị.

[12]

Khi khách hàng muốn thực hiện một giao dịch, trước tiên cần đăng nhập vào hệ thống. Khách

hàng sẽ nhập username/password và submit để gửi đến hệ thống của công ty chứng khoán. Sau

khi đăng nhập khách hàng có thể thực hiện giao dịch mua/bán bằng tài khoản chứng khoán và tài

khoản ngân hàng của mình, các thông điệp giữa khách hàng – công ty chứng khoán và nhà đầu

tư được trao đổi qua lại. Nếu không có phương pháp bảo mật an toàn, các thông điệp này có thể

dễ dàng bị đánh cắp bởi những phương pháp tấn công và dẫn đến thiệt hại cho các bên giao dịch.

Để đáp ứng được các yêu cầu của bài toán đặt ra, đặc biệt là toàn bộ các giao dịch đều được đảm

bảo chính xác, an toàn cho các bên tham gia sẽ không thể không sử dụng tới các kiến thức trong

lĩnh vực Công nghệ thông tin. Có rất nhiều công cụ bảo mật cho web service như công nghệ bảo

mật SSL và các thành phần của nó, giao thức HTTP, các chứng chỉ số… Trong luận văn này, tôi

tập trung đi sâu vào nghiên cứu bảo mật web service theo công nghệ SSL, giao thức HTTP và

đặc biệt là sử dụng bộ thư viện Web Service Enhencement (WSE) của .NET Framework

Microsoft. Web services giao tiếp thông qua các message SOAP. WSE cung cấp những mở rộng

của giao thức SOAP và cho phép người dùng tự định nghĩa bảo mật, truyền message đáng tin

cậy, chính sách... Các nhà phát triển có thể thêm vào những kỹ thuật này trong quá trình xây

dựng (dùng code) hoặc trong quá trình triển khai (policy file).

1.3. Kết quả đạt được

-

Nghiên cứu về các vấn đề: công nghệ web services, kiến trúc hướng dịch vụ SOA, các kỹ

thuật đảm bảo an ninh web services đặc biệt là cấu trúc giao thức SSL, HTTP, bộ thư viện

WSE và các đặc điểm của nó.

-

Phát triển chương trình “giao dịch chứng khoán thông qua tài khoản ngân hàng”. Triển khai

hệ thống và tích hợp các kỹ thuật đảm bảo an toàn cho hệ thống.

1.4. Cấu trúc khóa luận

Nội dung luận văn bao gồm các chương sau:

Chương 1: Giới thiệu

Mô tả chung về bài toán, hướng giải quyết và các kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu.

Chương 2: Kiến trúc hướng dịch vụ SOA

Giới thiệu về kiến trúc SOA một phương pháp tiếp cận công nghệ thông tin khá phổ biến. Trong

chương này tôi đưa ra những kiến thức cơ bản về mô hình kiến trúc hướng dịch vụ. Các định

[13]

nghĩa, cấu trúc của kiến trúc hướng dịch vụ, những đặc điểm và lợi ích của nó trong việc xây

dựng một web service và kết hợp chúng theo chuẩn.

Chương 3: Web services

Chương này sẽ đi sâu vào tìm hiểu chi tiết về web service, các đặc điểm cũng như đặc tả các

thành phần của nó như WSDL, SOAP, XML, UDDI … và phần cuối chương là mối quan hệ

giữa kiến trúc hướng dịch vụ SOA và Web service.

Chương 4: Các kỹ thuật đảm bảo an ninh Web Service.

Trong chương này đưa ra tình trạng an ninh của web service hiện nay. Tiếp theo cũng trình bày

về các kỹ thuật đảm bảo an ninh như công nghệ bảo mật SSL và đặc biệt là khai thác tính năng

của bộ thư viện Web Service Enhancement (WSE) của .NET Framework.

Chương 5: Xây dựng, triển khai hệ thống và đánh giá kết quả

Chạy demo chương trình chứng khoán giải quyết vấn đề “kết nối chứng khoán với ngân hàng”.

Phần trọng tâm trong chương này là kết hợp các thẻ security của bộ thư viện WSE vào Web

Service.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển trong tương lai.

CHƯƠNG 2

Kiến trúc hướng dịch vụ SOA

(Service-Oriented-Architecture)

Phần mềm ngày nay đang trở lên phức tạp và dường như vượt khỏi tầm kiểm soát của các mô

hình phát triển phần mềm hiện có. Nhiều phần mềm lại được xây dựng với hệ thống quá phức

tạp, chi phí phát triển cao mà lại khó bảo trì. Nhiều năm qua, nhiều kiến trúc phần mềm dã được

[14]

xây dựng và triển khai nhằm giải quyết vấn đề này. Tuy nhiên độ phức tạp vẫn tiếp tục tăng và

càng khó khăn hơn khi vấn đề lập trình dư thừa và không thể tái sử dụng. Tích hợp các phần

mềm lại với nhau là nhu cầu thiết yếu cho tình trạng phát triển phần mềm hiện nay, và làm thế

nào để tạo ra được một phần mềm với chi phí thấp, chất lượng tốt, dễ sử dụng và dễ bảo trì là

một vấn đề mà nhiều nhà phát triển đã và đang hướng tới.

Các kiến trúc hiện đang được áp dụng vào phát triển phần mềm vẫn còn nhiều khó khăn như

không linh hoạt, không bền vững, phức tạp…vì vậy các doanh nghiệp cần có một phương pháp

tiếp cận mớ với kiến trúc hướng dịch vụ và những công nghệ mới như SOAP, HTTP, và XML sẽ

giải quyết được những khó khăn mà hiện các doanh nghiệp đang vấp phải. Trong chương này tôi

sẽ giới thiệu một cách tiếp cận khá toàn diện đó là kiến trúc hướng dịch vụ SOA. Giải pháp này

bước đầu đã được ứng dụng trong một số dự án và đều đem lại những kết quả khả quan. Và

người ta tin rằng SOA có thể sẽ là “xu thế trong tương lai”. Và sau đây chúng ta sẽ đi vào nghiên

cứu chi tiết.

1. Định nghĩa kiến trúc hướng dịch vụ SOA

SOA viết tắt của cụm từ Service Oriented Architecture là cấu trúc hướng dịch vụ.

Theo định nghĩa của IBM: “SOA is an architectural style for creating an Enterprise IT

Architecture that exploits the principle of server orientation to achieve a tiglter relationship

between the business and the information systems that support the business…”[1].

Theo đó SOA là phong cách kiến trúc để tạo ra một công trình kiến trúc IT, kiến trúc đó khai

thác các nguyên tắc của hướng dịch vụ để đạt được các mối quan hệ chặt chẽ giữa doanh nghiệp

và hệ thống thông tin nhằm hỗ trợ cho các doanh nghiệp.

Theo một định nghĩa khác: “SOA is an approach to IT that builds business processes from

reusable component modules or “services” that are independent of applications and the

computing platforms on which they run.”[2].

SOA là phương pháp tiếp cận công nghệ thông tin nhằm xây dựng các tiến trình nghiệp vụ từ

những thành phần mô hình có sẵn hoặc các dịch vụ mà đối lập với các ứng dụng và các thành

phần nền của máy tính như phần cứng hay môi trường lập trình mà nó chạy.

[15]

Một hệ thống được xây dựng theo mô hình SOA bao gồm các service thỏa mãn các tính chất của

service. Mỗi service trong hệ thống có thể được sửa đổi một cách độc lập với các service khác

nhằm mục đích đáp ứng một yêu cầu mới từ thực tế.

SOA có 3 đối tượng chính

- Service Provider: Cung cấp thông tin về dịch vụ cho một nhu cầu nào đó. Người sử dụng

không cần quan tâm đến vị trí thực sự mà service họ cần sử dụng đang hoạt động. Nhà cung cấp

dịch vụ ở đây là một dịch vụ chấp nhận và xử lý những yêu cầu từ người sử dụng dịch vụ. Nó có

thể là một hệ thống mainframe. Một thành phần hoặc các dạng phần mềm khác xử lý yêu cầu

dịch vụ. Nhà cung cấp gửi hợp đồng lên service registry để những người sử dụng dịch vụ có thể

truy cập đến nó.

- Service Consumer: Người sử dụng service được cung cấp bởi Service Provider. Có thể là một

ứng dụng, một dịch vụ hoặc là các module phần mềm khác yêu cầu sử dụng dịch vụ. Đây là thực

thể thực thi quá trình dịch vụ thông qua service registry, liên kết với dịch vụ và thực thi các chức

năng của dịch vụ. Người sử dụng dịch vụ thực thi chức năng dịch vụ bằng cách gửi một yêu cầu

đúng định dạng mô tả trong hợp đồng.

- Service Regiestry: Nơi lưu trữ thông tin về các service của các service Provider khác nhau.

Service registry chấp nhận và lưu trữ các hợp đồng không gửi đến từ nhà cung cấp dịch vụ và

cung cấp hợp đồng tùy theo yêu cầu của người sử dụng. Service Consumer dựa trên những thông

tin này để tìm kiếm và lựa chọn Service Provider phù hợp.

[16]

Hình 2.1: Sơ đồ cộng tác SOA

Service Provider sẽ đăng ký thông tin về service mà mình có thể cung cấp (các chức năng có thể

cung cấp, khả năng của hệ thống như resource, performance, giá cả dịch vụ…) vào Service

Registry. Service Consumer khi có nhu cầu về một service nào đó sẽ tìm kiếm thông tin trên

service registry. Ngoài chức năng hỗ trợ tìm kiếm, Service Registry còn có thể xếp hạng các

Service Provider dựa trên các tiêu chí về chất lượng dịch vụ, bầu chọn từ các khách hàng đã sử

dụng service, … Những thông tin này sẽ hỗ trợ thêm cho quá trình tìm kiếm của Service

Consumer. Khi đã xác định được Service Provider mong muốn, Service Consumer thiết lập kênh

giao tiếp trực tiếp với Service Provider nhằm sử dụng service hoặc tiến hành thương lượng thêm

(về mặt giá cả, resource sử dụng…).

2. Tính chất của một hệ thống sử dụng SOA

2.1. Tính loose coupling¹

SOA hỗ trợ tính loose coupling thông qua việc sử dụng hợp đồng và liên kết. Một người dùng

truy vẫn đến nơi lưu trữ và cung cấp thông tin dịch vụ để lấy thông tin về loại dịch vụ cần sử

dụng. Registry sẽ trả về tất cả những dịch vụ theo tiêu chuẩn tìm kiếm. Theo đó, người sử dụng

chỉ việc chọn dịch vụ mà mình cần, và thực thi phương thức trên đó theo mô tả dịch vụ nhận

được từ registry. Bên sử dụng dịch vụ không cần phụ thuộc trực tiếp vào cài đặt của dịch vụ mà

chỉ dựa trên hợp đồng mà dịch vụ đó hỗ trợ.

2.2. Tính sử dụng lại dịch vụ

Vì các dịch vụ được cung cấp lên trên mạng và được đăng ký ở một nơi nhất định nên chúng dễ

dàng được tìm thấy và tái sử dụng. Nếu một dịch vụ không có khả năng tái sử dụng, nó cũng

không cần đến interface mô tả. Các dịch vụ có thể được tái sử dụng lại bằng cách kết hợp lại với

nhau theo nhiều mục đích khác nhau. Tái sử dụng lại các dịch vụ còn giúp loại bỏ những thành

phần trùng lặp và tăng độ vững chắc trong cài đặt, nó còn giúp đơn giản hóa việc quản trị. Thực

ra tái sử dụng dịch vụ lại dễ dàng hơn tái sử dụng thành tố hay lớp. Những dịch vụ dùng chung

bởi tất cả các ứng dụng của một hệ thống SOA gọi là những share infrastructure service.

2.3. Sử dụng dịch vụ bất đồng bộ

Trên lý thuyết một hệ thống SOA có thể hỗ trợ gửi và nhận cả thông điệp đồng bộ và bất đồng

bộ.

[17]

2.4. Quản lý các chính sách

Khi sử dụng các dịch vụ chia sẻ trên mạng, tùy theo mỗi ứng dụng sẽ có một luật kết hợp riêng

gọi là các policy. Các policy cần được quản lý các áp dụng cho mỗi dịch vụ cả khi thiết kế lẫn

khi trong thời gian thực thi.

2.5. Khả năng cộng tác

Kiến trúc hướng dịch vụ nhấn mạnh đến khả năng cộng tác, khả năng mà hệ thống có thể giao

tiếp với nhau trên nhiều nền tảng và ngôn ngữ khác nhau. Mỗi dịch vụ cung cấp một interface có

thể được triệu gọi thông qua một dạng kết nối. Một kết nối được gọi là một interoperable chứa

bên trong nó một giao thức và một định dạng dữ liệu mà mỗi client kết nối đến nó đều hiểu.

2.6. Tự động dò tìm và ràng buộc động

Với tính chất này khi sử dụng kiến trúc SOA một người sử dụng cần đến một dịch vụ nào đó có

thể tìm kiếm dịch vụ dựa trên một số tiêu chuẩn khi cần. Người sử dụng chỉ cần hỏi một registry

về dịch vụ nào thỏa mãn yêu cầu tìm kiếm.

2.7. Tự phục hồi

Một hệ thống tự phục hồi là hệ thống có khả năng tự phục hồi sau khi bị lỗi mà không cần sự can

thiệp của con người. Trong kiến trúc hướng dịch vụ, các dịch vụ luôn có thể hoạt động hay

ngừng bất kỳ lúc nào, nhất là đối với những ứng dụng tổng hợp từ nhiều dịch vụ của nhiều tổ

chức khác nhau. Độ tin cậy của hệ thống phụ thuộc vào khả năng phục hồi của phần cứng sau khi

bị lỗi.

3. Lợi ích khi sử dụng SOA

Nói đến SOA là nói đến “tiết kiệm” – cả tiết kiệm chi phí lẫn thu được giá trị nhiều hơn từ các hệ

thống có sẵn. Sử dụng mô hình SOA trong việc thiết kế hệ thống mang lại lợi ích về mặt kinh tế

cũng như kỹ thuật.

- Lợi ích từ việc tái sử dụng.

Một trong những lợi ích rõ ràng nhất của SOA là nó giúp các công ty thu được giá trị bằng việc

tái sử dụng lại những tài nguyên có sẵn. Thông qua việc tái sử dụng này có thể tiết kiệm chi phí

cho phần kiến trúc và tích hợp, không những thế nó còn giảm chi phí mua phần mềm mới. Thời

gian viết chương trình lấy dữ liệu từ máy chỉ cũng giảm rất nhiều.Thông thường những nhóm

[18]

phần mềm được phát triển trên nhiều nền tảng khác nhau, sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác

nhau và thường có nhiều tính năng lặp lại giữa chúng. Sử dụng hệ thống SOA cho phép các công

ty tránh khỏi tình trạng lặp dư thừa, tạo ra những đơn thể dịch vụ chia sẻ giữa các ứng dụng.

Trong một hệ thống SOA, chỉ cần thay đổi duy nhất một phiên bản của dịch vụ cần được thay

đổi và chỉ cần kiểm thử một lần, sử dụng những kỹ năng tương ứng với những ký năng đã dùng

để phát triển dịch vụ -> giảm chi phí bảo trì phần mềm. Ngoài ra còn giúp doanh nghiệp chịu

trách nhiệm nhiều hơn với những thay đổi về mặt nghiệp vụ và cho phép doanh nghiệp cập nhật

những tính năng của nó nhanh hơn.

Ngoài ra sử dụng những thành phần có sẵn trước đó mỗi khi có thể thì mỗi khi có lỗi xảy ra ta có

thể giới hạn vào khu vực có những thành phần đang được phát triển. Nhờ đó rủi ro về lỗi phần

mềm giảm đi và tăng chất lượng dịch vụ.

- Lợi ích kinh tế:

Doanh nghiệp có điều kiện tập trung thời gian để tìm kiếm các giải pháp cho các bài toán liên

quan đến kinh tế.

Thúc đẩy sự phát triển của hệ thống hiện có cũng như cung cấp khả năng mở rộng hệ thống trong

tương lai.

- Lợi ích kỹ thuật:

Hệ thống xây dựng theo mô hình SOA đảm bảo các service trong hệ thống có tính độc lập cao

(độ kết dính thấp).

Trên phương diện người sử dụng, vị trí các service có tính trong suốt (transparency), việc di dời

các service đến một máy tính khác không ảnh hưởng khả năng phục vụ yêu cầu khách hàng.

Hoạt động của các service có tính động, hành vi của các service tùy thời điểm, tùy yêu cầu cần

xử lý mà có sự khác nhau.

Thích ứng với những thay đổi trong tương lai. Ngoài ra kiến trúc hướng dịch vụ còn hỗ trợ đa

thiết bị như pager, điện thoại di động và hỗ trợ đa nền tảng.

4. Kết luận

[19]

Chương này trình cơ sở lý thuyết của mô hình SOA, bao gồm: khái niệm, cấu trúc, các tính năng

và lợi ích của nó trong việc xây dựng một web service và kết hợp theo chuẩn. Ứng dụng khi xây

dựng kiến trúc bảo mật hướng dịch vụ. Thông qua đây chúng ta cũng biết được kiên trúc hướng

dịch vụ thật sự đem lại những lợi ích to lớn. Và cung cấp những kiến thức cơ bản về SOA để

phục vụ cho phần sau SOA và Web Service giải quyết vấn đề tích hợp như thế nào.

CHƯƠNG 3

Web Service

3.1. Service

3.1.1. Định nghĩa

Theo định nghĩa IBM

“service is a repeatable task within a business process…”[3].

Service là một ứng dụng với user, một thao tác được thực hiện một hoặc nhiều lần trong một tiến

trình nghiệp vụ được thực hiện bởi một người hoặc một nhóm người.

Service là một hệ thống có khả năng nhận một hay nhiều yêu cầu xử lý và sau đó đáp ứng lại

bằng cách trả về một hay nhiều kết quả. Quá trình nhận yêu cầu và trả kết quả được thực hiện

[20]

thông qua các interface đã được định nghĩa trước đó. Thông thường, việc giao tiếp này được thực

hiện trên các interface đã được chuẩn hóa và sử dụng rộng rãi.

Một tiến trình gồm nhiều services và nhiều tiến trình hợp lại thành một service hay cũng có thể

nói một service có thể bao gốm nhiều services khác. Ví dụ: Thư điện tử là một service.

Có nhiều loại dịch vụ khác nhau, có những dịch vụ chỉ mang tính chất công cộng cho phép người

ở xa truy nhập thông tin qua mạng, cũng có loại dịch vụ mang tính chất local và giới hạn người

sử dụng.

Ví dụ đơn giản về một service chính là hoạt động của một nhà hàng. Khi khách hàng vào nhà

hàng và gọi thức ăn, khách hàng đang tiền hành gởi các yêu cầu của khách hàng, nếu món ăn

khách hàng yêu cầu nhà hàng không có hoặc đã hết, nhân viên nhà hàng sẽ từ chối hoặc đề nghị

khách hàng gọi món khác. Nếu nhà hàng có thể đáp ứng được yêu cầu của khách, món ăn sẽ

được chế biến và mang ra cho khách hàng muốn thưởng thức, còn kết quả trả về của service

phục vụ nhà hàng chính là từ chối hay là món ăn mà khách hàng không cần [4].

3.1.2. Đặc điểm service

 Có ranh giới rõ ràng: Mỗi service được xây dựng dựa trên các interface chuẩn hòa đã được

sử dụng rộng rãi. Chi tiết thực hiện của mỗi service sẽ không được thể hiện ra bên ngoài. Mỗi

service chỉ công bố một số các interface của nó cho user có thể dùng để gởi các yêu cầu và

nhận kết quả trả về.

 Tính tự trị (autonomous): Mỗi service có tính độc lập cao, có thể được xây dựng và đưa vào

sử dụng mà không phụ thuộc vào các service khác.

 Về mặt trao đổi dữ liệu, các service không truyền các class và type. Thay vào đó, các class và

type sẽ được đặc tả hình thức

 Sự tương thích giữa các service được căn cứ vào các policy. Tương thích về mặt cấu trúc dựa

trên các đặc tả hình thức bao gồm contract dựa trên WSDL hoặc Businesss Process

Execution Language for Web Services.

[21]

3.2. Web service

3.2.1. Định nghĩa

Là một hệ thống phần mềm được thiết kế nhằm hỗ trợ khả năng tương tác giữa các máy tính

hoặc với các thiết bị khác thông qua mạng. Một WS được xác định bằng địa chỉ URL(Uniform

Resource Locator) thực hiện các chức năng và đưa ra thông tin người dùng yêu cầu. Nó có thể

cung cấp các chức năng khác nhau từ cơ bản nhất đến những nghiệp vụ phức tạp hay những qui

trình khoa học...

Hình 3.1: Mô hình Web Service

WS sử dụng nền tảng là ngôn ngữ XML(extensible makup language) cho việc trao đổi dữ liệu.

Các hệ thống tương tác với WS theo một phương pháp qui định bằng cách sử dụng các thông

điệp SOAP(Simple Object Acess Protocol) sử dụng giao thức HTTP. Và mô hình đặc thù của

WS là mô hình client-server. WS được đặc tả sử dụng các chuẩn WSDL, UDDI, SOAP, W3C...

[22]

Giao diện của nó được mô tả trong một khuân mẫu khả năng xử lý máy (tiêu biểu là WSDL).

Giao diện này được gọi là giao diện “dịch vụ”. Nó giúp WS có thể được gọi bởi bất kì một ứng

dụng nào hay bởi 1 WS nào khác.

Hình 3.2: Kiến trúc của Web Serice

[23]

3.2.2. Cấu trúc web service

Hình 3.3: Web service protocol stack

Hình 3.3 mô tả các layer hình thành nên Web Service. Trong đó:

Service Provider: Dùng WSDL để mô tả dịch vụ mà mình có thể cung cấp cho Service Broker

(tương tự Service Registry trong SOA)

Service Broker: Lưu trữ thông tin về các service được cung cấp bởi các Service Provider. Cung

cấp chức năng tìm kiếm hỗ trợ Service Requester (Service Consumer trong SOA) trong việc xác

định Service Provider phù hợp. Thành phần chính của Service Broker là UDDI.

Service Requester: Dùng WSDL để đặc tả nhu cầu sử dụng(loại service, thời gian sử dụng,

resource cần thiết, mức giá…) và gởi cho Service Broker. Bằng việc sử dụng UDDI và chức

năng tìm kiếm của Service Broker, Service Requester có thể tìm thấy Service Provider thích hợp.

Ngay sau đó, giữa Service Requester và Service Provider thiết lập kênh giao tiếp sử dụng SOAP

để thương lượng giá cả và các yếu tố khác trong việc sử dụng service.

[24]

Hình 3.4: Tương tác giữa các thành phần web service

3.2.3. Các đặc điểm của web service

 Web services được truy xuất thông qua Web bằng cách dùng địa chỉ URL

 Web services liên lạc với thế giới bên ngoài dùng thông điệp XML được gửi trực tiếp qua

Web protocols. Giao tiếp với người dung bằng những phương thức mở.

 Web services được đăng kí tại nơi chung và được đặc tả tất cả các chức năng

 Có độ an toàn riêng tư

 Web Service cho phép client tương tác với server ngay cả trong những môi trường khác

nhau. Và nó cũng đóng vai trò như là một thiết bị có thể “giao tiếp” với các Web service

khác mà không cần quan tâm đến các yêu cầu bên trong. Ví dụ, đặt web server trên một máy

chủ chạy hệ điều hành Linux trong khi người sử dụng để máy tính chạy hệ điều hành

windows, ứng dụng vẫn có thể chạy và xử lý bình thường mà không cần thêm yêu cầu đặc

biệt để tương thích giữa hai hệ điều hành.

 Phần lớn các web services được xây dựng dựa trên mã nguồn mở và được phát triển từ các

chuẩn được công nhận, ví dụ như XML.

[25]

 Một WS bao gồm nhiều module và có thể công bố trên mạng Internet

3.2.4. Các thành phần của web service

Web service là một tập các chuẩn đặc tả mở rộng khả năng của các chuẩn có sẵn như XML,

URL, HTTP, nhằm cung cấp chuẩn truyền thông giữa các hệ thống với nhau. Web services là

những thành phần thực thi một số xử lý nghiệp vụ thông qua những dịch vụ và cung cấp những

dịch vụ qua mạng, những dịch vụ này có thể được triệu gọi bởi các dịch vụ client bằng cách sử

dụng giao thức SOAP trên HTTP. Web service độc lập về ngôn ngữ và độc lập về nền tảng bởi

vì nó tách biệt đặc tả ra khỏi cài đặt; nó còn hỗ trợ tích hợp loose coupling giữa các ứng dụng với

nhau qua trao đổi các thông điệp đồng bộ và bất đồng bộ thông. Web services dựa trên kiến trúc

phân tán trong đó không có bất kì dịch vụ xử lý trung tâm nào và tất cả dạng truyền thông đều sử

dụng các giao thức chuẩn. Các giao thức không được có bất kỳ ý nghĩa ngầm định nào bên trong

mà phải được mô tả rõ ràng.

Hình 3.5: Các thành phần web service

3.2.4.1. WSDL (Web Services Description Language)

Ngôn ngữ đặc tả dịch Web Service, . Ngôn ngữ này cơ bản dựa trên XML, khi tương tác các dịch

vụ với nhau ta tương tác file WSDL của chúng. Một client có thể đọc WSDL để xác định những

chức năng có sẵn trên server, sau đó client có thể sử dụng SOAP để lấy ra những chức năng

chính xác có trong WSDL.

Cấu trúc chính của một tài liệu WSDL như sau:

[26]

Hình 3.6: Cấu trúc WSDL

-

Service: Chứa các method có thể được sử dụng thông qua các web protocol.

Ports: Địa chỉ dùng để kết nối đến WS. Thông thường, ports được mô tả bằng một HTTP

URL.

-

<type>: xác định kiểu dữ liệu mà được sử dụng đặc tả WS

<types>

<xsd:schema .... />*

</types>

-

<message>: mô tả thông điệp truyền đi giữa client và server. Mỗi một thông điệp có một tên

duy nhất và tương ứng với một operation và chứa các thông tin cần thiết để thực thi operation

đó. Mỗi message có thể bao gồm một hoặc nhiều phần. Mỗi phần có thể được so sánh với

thông số của một chức năng gọi trong ngôn ngữ lập trình truyền thống. Các thực thi và những

message được mô hình riêng rẽ để hỗ trợ tính linh hoạt và đơn giản hóa việc tái sử dụng lại.

Chẳng hạn, hai thao tác với cùng tham số có thể chia sẻ một định nghĩa message.

<message name="nmtoken"> *

<part name="nmtoken" element="qname"? type="qname"?/> *

[27]

</message>

-

<portType>: Định nghĩa một web service, các tác vụ mà service cung cấp và định dạng các

thông điệp được sử dụng để khởi động các tác vụ này.

<Wsdl:portType name="nmtoken">

<Wsdl:operation name="nmtoken" .... /> *

</Wsdl:portType>

-

Operations: Mỗi operation có thể được xem như một method hay một lời gọi hàm trong các

ngôn ngữ lập trình cổ điển.

Binding: Chỉ định port type, các operation và chứa các thông tin cần thiết để thực thi

operation đó. Mỗi message có một tên duy nhất và một hay nhiều thành phần được phân biệt

với nhau qua tên và có thể lưu trữ các tham số cần cho operation.

-

Element: Được định nghĩa trong Types. Mỗi element có một tên duy nhất và kiểu dữ liệu.

Element được dùng để đặc tả dữ liệu dùng trong message. Element có thể đặc tả các dữ liệu

đơn giản như string, integer hay phức tạp hơn như array, truct…

XSD file: Các element thường được định nghĩa trong các XML Schema Definition. XSD file

có thể ở trong cùng file WSDL hoặc ở file riêng biệt.

Mô tả cách nhận và gửi thông điệp, là một phần tử quan trọng trong WSDL. Phần tử có thể

được so sánh như chức năng thư viện(hay một module, class) trong các ngôn ngữ lập trình.

WSDL định nghĩa 4 kiểu thao tác mà một cổng có thể hỗ trợ:

- One-way: cổng nhận một message, message đó là message nhập

- Request – response: cổng nhận một message và gửi một message phản hồi

- Solicit-response: Cổng gửi một message và gửi về một message

- Notification: Cổng gửi một message, message đó là message xuất.

Mỗi kiểu thao tác có cú pháp biến đổi tùy theo thứ tự của các message nhập, xuất và lỗi.

[28]

3.2.4.2. UDDI (Universal Description, Discovery and Integration)

Làm thế nào để một client sử dụng được một web service?

Để có thể sử dụng được các dịch vụ, trước tiên client phải tìm dịch vụ, ghi nhận thông tin về

cách sử dụng và biết được đối tượng nào cung cấp dịch vụ. UDDI định nghĩa một số thành phần

cho biết các thông tin này, cho phép các client truy tìm và nhận những thông tin được yêu cầu

khi sử dụng Web Service. Nhiệm vụ chính của nó chính là tìm đúng dịch vụ đang cần và định

nghĩa các kích hoạt dịch vụ. Các client sẽ tìm kiếm, ghi nhận thông tin thông qua việc truy cập

đến UDDI.

UDDI giao tiếp thông qua SOAP và được xây dựng trên nền Microsoft.NET

UDDI sử dụng W3C (World Wide Web Consortium) và IETF (Internet Engineering Task Force)

sử dụng các chuẩn Internet như XML, HTTP, và phương thức DNS. UDDI sử dụng WSDL để

mô tả giao diện đến web services.

Trước UDDI chưa có chuẩn Internet nào cho các nhà doanh nghiệp tiếp cận khách hàng của họ

với các thông tin về sản phẩm và dịch vụ của họ và cũng chưa có phương thức nào tích hợp các

hệ thống khác nhau vào. UDDI giải quyết một số vấn đề như: Tìm kiếm ra hàng triệu người hiện

đang online (có thể giúp một doanh nghiệp phát triển tốt), xác định hướng phát triển khi một tính

năng thương mại được phát hiện, tiếp cận khách hàng mới và tăng lượng khách hàng hiện tại.

Mở rộng thị trường.

3.2.4.3. SOAP (Simple Object Access Protocol)

Là giao thức triệu gọi các đối tượng dựa trên nền giao thức HTTP và ngôn ngữ XML. Các đối

tượng được cài đặt và chạy trên một web service nào đó trên Internet. Chúng ta lập trình và gọi

phương thức, thuộc tính của nó trên chương trình và máy tính của chúng ta. Có khả năng tích

hợp các chương trình trên Internet. SOAP định nghĩa cơ chế giao tiếp giữa các đối tượng thông

qua 2 bước: SOAP request và SOAP response.

SOAP = XML + Một giao thức có thể hoạt động trên Internet (HTTP, FTP, SMTP) trong đó

HTTP phổ biến hơn cả.

[29]

Hình 3.7: Trao đổi thông điệp SOAP

Thông điệp theo định dạng XML bình thường gồm các phần như hình sau:

SOAP envelope – Phần tử gốc

header

Body

fault

Hình 3.8: Cấu trúc của thông điệp SOAP

- SOAP envelope: Phần tử gốc bao trùm nội dung thông điệp, khai báo văn bản XML như một

thông điệp SOAP.

<?xml version="1.0"?>

<soap:Envelope

xmlns:soap="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope"

soap:encodingStyle="http://www.w3.org/2001/12/soap-encoding">

...

Message information goes here

...

</soap:Envelope>

[30]