39、面向资源架构与大型 Web 服务相关技术解析

面向资源架构与大型 Web 服务相关技术解析

1. SOAP 与面向资源的替代方案

1.1 SOAP 传输现状

大部分 SOAP 流量是通过 HTTP 传输的，不过在企业防火墙后也会使用 JMS 传输，但占比相对较少。

1.2 SOAP 存在的问题及改进方向

SOAP 通常通过 HTTP 发送，但 SOAP 工具包很少使用 HTTP 状态码，且倾向于将所有操作都转换为 POST 方法。这虽未被 REST 架构风格严格禁止，但属于退化的 RESTful 架构，无法获得 REST 应有的优势。大多数 SOAP 服务通过单个 URI 上的 POST 方法支持对不同数据的多个操作，这是 RPC 风格而非面向资源的。

为改进这种情况，可进行以下重要改变：
- 将服务拆分为资源 ：为服务中的每个“事物”分配一个单独的 URI。现有的大多数 SOAP 工具包都能提供此信息，应加以利用。例如，在函数式语言（如 C）中调用函数是 my_function(object, argument); ，而在面向对象语言（如 C++）中是 object->my_method(argument); 。将作用域信息移到括号（或 SOAP 中的 Envelope）之外，能识别出大量具有共同功能的资源，进而重构逻辑以利用这些共性。
- 实现多态性 ：尝试让不同类型的对象对同名方法调用做出响应。在 Web 领域，这至少意味着支持 HTTP 的 GET 方法。如同面向对象语言的标准库中，大多数语言都定义了标准类层次结构，根类通常有一个 toString 方法，为对象提供规范表示。GET 方法为 HTTP 资源提供了类似功能。
- 利用条件 GET 和缓存 ：实现 HTTP 的这些标准特性，使表示可缓存，能提高应用程序的可扩展性，带来直接的经济收益。

2. WSDL 详解

2.1 WSDL 的作用

SOAP 仅为消息提供了信封，对消息结构几乎没有约束。许多依赖静态类型的环境需要更明确的定义，WSDL 便应运而生。

2.2 WSDL 示例

以 weblogs
以 weblogs.com 的 SO 10 - 2 ：

<types>
  <s:schema targetNamespace="uri:weblogscom">
    <s:complexType name="pingResult">
      <s:sequence>
        <s:element minOccurs="1" maxOccurs="1" name="flerror" type="s:boolean"/>
        <s:element minOccurs="1" maxOccurs="1" name="message" type="s:string" />
      </s:sequence>
    </s:complexType>
  </s:schema>
</types>

示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例示例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2.3 WSDL 定义步骤总结

创建 WSDL 文件的步骤如下：
1. 定义自定义类型 ：在 <types> 元素中使用 XML Schema 定义自定义数据类型，如 pingResult 结构体。
2. 定义消息 ：定义请求和响应消息，指定消息的各个部分及其类型。
3. 定义端口类型 ：将消息组合成操作，并将操作暴露为端口类型。
4. 定义绑定 ：将端口类型绑定到具体的传输协议和消息编码方式，如 SOAP/HTTP。
5. 定义服务 ：将端口类型和绑定关联起来，并指定服务的端点 URI。

2.4 WSDL 的问题及资源导向替代方案

手动创建 WSDL 对于简单服务来说可能可行，但较为困难，因此大多数 WSDL 由自动化工具生成。这些工具抽象了服务、绑定、端口类型、消息、模式等，但也使开发者逐渐远离 Web，鼓励了 RPC 风格的 Web 服务，增加了 HTTP 开销却未获得相关好处。

资源导向的替代方案：
- WADL ：一种更符合 Web 的服务描述语言，描述响应 HTTP 统一接口的资源，解决了 WSDL 中接口不统一和 URI 重载的问题。
- JSON ：在许多情况下，不需要描述表示格式，如在 Ajax 应用中，可考虑使用 JSON 作为表示格式，无需定义复杂的 XML 模式。
- XPath 表达式 ：客户端使用 XPath 表达式提取 XML 文档中的所需信息，通常无需正式定义的 XML 模式。

3. UDDI 及其替代方案

3.1 UDDI 概述

UDDI 可看作是 WSDL 的黄页，是一种帮助客户端查找符合需求的服务的自动化系统。它定义了一个四层层次结构的 XML 模式，提供有关 Web 服务描述的元数据，涉及的数据结构类型有 businessEntity、businessService、bindingTemplate 和 tModel。

3.2 UDDI 的应用现状

UDDI 原本设想有多个注册表，包括面向企业的全复制 Internet 规模注册表和公司防火墙后的私有注册表。但 2006 年，IBM 和 Microsoft 关闭了他们的公共 UDDI 注册表。公共采用 UDDI 未成功的原因可能包括：
- 公共 SOAP 服务数量相对较少。
- 成功企业通常不愿将自身服务通用化。
- WSDL 倾向于为每个 Web 服务推广独特的接口。

不过，UDDI 在公司内部取得了更大的成功，因为在公司内部可以实施质量控制和统一接口。

3.3 UDDI 的资源导向替代方案

• 搜索引擎 ：如 Google、Yahoo! 和 MSN 等搜索引擎是与 UDDI 最接近的 RESTful 等效方案。它们利用 REST 推广的统一接口和常见数据格式，帮助人类客户端查找所需资源。但搜索引擎也存在被垃圾信息干扰的问题。
• 未来展望 ：随着 RESTful Web 服务的普及和连接性增强，未来可能会出现类似当前搜索引擎的系统，实现公共 UDDI 注册表的功能，即搜索具有特定语义表示的资源。

4. 安全相关技术

4.1 HTTP 与 WS - * 安全规范

HTTP 的安全技术主要集中在身份验证和消息传输方面，而与安全相关的 WS - * 规范则试图涵盖更全面的安全概念，如签名、加密、密钥、信任、联合和身份等。

4.2 WS - Security 示例

WS - Security 最简单的应用是 UserName 令牌配置文件，它是一个附加在 SOAP 信封上的“贴纸”，用于为请求提供上下文，说明请求者的身份。示例代码如下：

<Security wsse="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2002/xx/secext">
   <UsernameToken>
      <Username>Zoe</Username>
      <Password>ILoveDogs</Password>
   </UsernameToken>
</Security>

此示例与 HTTP 基本身份验证类似，将身份验证凭据传递给服务器。不过，明文传递密码不是最佳实践，尤其是在不安全的通道上。WS - Security 定义了多种替代方案，它定义了一组一致的 XML 元素名称，用于传达其他标准中定义的概念，如密码、SAML 令牌、X.509 令牌、Kerberos 令牌等。

4.3 大型 Web 服务安全的其他方面

大型 Web 服务安全不仅仅局限于 WS - Security 标准，还包括其他重要方面：
- 签名 ：签名可以实现不可抵赖性，能够证明消息的发送者以及消息在接收后未被修改，这在合同和支票等场景中非常重要。

4.4 安全技术对比表格

安全技术	主要关注点	优点	缺点
HTTP 安全技术	身份验证和消息传输	简单直接，与 Web 紧密结合	功能相对单一
WS - * 安全规范	涵盖签名、加密、信任等全面概念	功能丰富，适用于复杂场景	复杂度高

4.5 安全技术应用流程图

graph LR
    A[客户端请求] --> B{选择安全技术}
    B -->|HTTP 基本身份验证| C[使用 HTTP 安全技术]
    B -->|更复杂安全需求| D[使用 WS - * 安全规范]
    C --> E[进行身份验证和消息传输]
    D --> F[选择合适的 WS - Security 配置文件]
    F --> G[添加签名、加密等操作]
    G --> H[发送安全消息]

综上所述，在构建 Web 服务时，需要根据具体需求选择合适的技术，如 SOAP、WSDL、UDDI 等，并结合面向资源的替代方案和安全技术，以实现高效、可扩展和安全的 Web 服务。