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    Diplomarbeit

    Entwurf und Implementierungdes ETHOC-Systems

    Nikolaos Kaintantziskaintantzis@iaeth.ch

    Betreut von: Jurgen Bohn und Michael RohsUnter der Aufsicht von Prof. Dr. Friedemann Mattern

    Institut fur Informationssysteme, Fachgruppe Verteilte Systeme

    Abgabe: 4. Marz 2002

  • ii

  • Inhaltsverzeichnis

    Zusammenfassung xi

    1 Einleitung 11.1 Ubiquitous Computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Ziel dieser Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Kapitelubersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

    2 Motivation 52.1 Beispiele fur online erweiterte Dokumente . . . . . . . . . . . . . 5

    2.1.1 Veranstaltungshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.2 Ankundigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.3 Unterrichtsbezogene Dokumente . . . . . . . . . . . . . . 92.1.4 Weitere Dokumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    2.2 Verallgemeinerung auf beliebige Gegenstande . . . . . . . . . . . 10

    3 Technologien und Plattformen 133.1 Identifikationstechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    3.1.1 Barcodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.1.2 Weitere Tagging-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    3.2 Barcode-Leser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.3 Klienten-Plattformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    3.3.1 PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.2 Laptop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.3 PDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.4 Mobiltelefon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    4 Systemanalyse und -Anforderungen 214.1 Benutzungsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    4.1.1 Filmveranstaltung und drahtlose Kommunikation . . . . . 214.1.2 Vorlesung und Studenten-Raum . . . . . . . . . . . . . . . 224.1.3 Aktionen auf Kleinstrechner . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.1.4 Annonce und Mobiltelefon . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    4.2 Autorenunterstutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2.1 Erstellungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2.2 Anderungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.2.3 Autorbezogene Systemkomponenten . . . . . . . . . . . . 24

    4.3 Benutzerunterstutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.3.1 Vermittlungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    iii

  • iv INHALTSVERZEICHNIS

    4.3.2 Benutzerbezogene Systemkomponenten . . . . . . . . . . 274.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

    5 Konzepte fur das ETHOC-System 315.1 Barcode-Erstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.2 Objekt-ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    5.2.1 Hashwert als ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2.2 Globaler Zahler als ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2.3 Tag-URI als ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2.4 ETHOC-Tag als ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

    5.3 Varianten im Erstellungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345.3.1 Webservice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345.3.2 Logischer lokaler Drucker . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375.3.3 Logischer Online-Drucker . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.3.4 Varianten-Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    5.4 Varianten im Vermittlungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.4.1 Online ID-Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.4.2 Variante ID-Manager mit lokaler Komponente . . . . . . . 455.4.3 Variantenvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    5.5 Meta-Informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475.5.1 Aktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485.5.2 Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

    5.6 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    6 Design des ETHOC-Systems 516.1 XML-Strukturen und -Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . 516.2 Barcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526.3 ETHOC-Portal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526.4 Autoren-Portal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    6.4.1 Einstiegsseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536.4.2 Objekt-Erstellung und -Anderung . . . . . . . . . . . . . 546.4.3 Abstrakte Servlets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566.4.4 Servlet-Hierarchien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

    6.5 Datenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586.5.1 Zugriff auf die Datenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

    6.6 Benutzerseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606.6.1 Lokale Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616.6.2 Online-Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

    7 Implementierung 657.1 XML-Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

    7.1.1 Virtuelle Gegenstucke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657.1.2 Modulkonfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667.1.3 Autoren-Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

    7.2 Autorenportal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677.2.1 Einstiegsseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677.2.2 Autoren-Identifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677.2.3 Virtuelle Gegenstucke erstellen und andern . . . . . . . . 677.2.4 Datei-Upload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687.2.5 Barcode-Erzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

  • INHALTSVERZEICHNIS v

    7.3 Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687.4 Email-Verkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697.5 Benutzerportal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707.6 ETHOC-Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717.7 Datenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727.8 Aspekte der Verteiltheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747.9 Sicherheitsaspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

    7.9.1 Ausgezeichnete Benutzerrechte . . . . . . . . . . . . . . . 757.9.2 Datenubertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757.9.3 Passworter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

    8 Erweiterung des ETHOC-Systems 798.1 Neue Module einbinden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798.2 Erweiterung auf Gegenstande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808.3 Neue ETHOC-Typen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

    8.3.1 Autorenseitig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818.3.2 Benutzerseitig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

    8.4 Einbinden neuer Barcode-Leser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828.4.1 Serverseitige Anbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828.4.2 Anbindung im ETHOC-Browser . . . . . . . . . . . . . . 83

    9 Diskussion und Ausblick 859.1 Erfullung der Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 859.2 Bewertung der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 869.3 Verifikation der Benutzungsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . 86

    9.3.1 Filmveranstaltung und drahtlose Kommunikation . . . . . 869.3.2 Vorlesung und Studenten-Raum . . . . . . . . . . . . . . . 879.3.3 Aktionen auf Kleinstrechner . . . . . . . . . . . . . . . . . 879.3.4 Annonce und Mobiltelefon . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

    9.4 Vorschlage fur weiterfuhrende Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . 889.4.1 Modifizierende Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889.4.2 Erweiternde Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

    A Aufgabenstellung 91

    B Glossar 95

    C Eingesetzte Softwareprodukte 97C.1 Windows 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97C.2 JAVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97C.3 Jakarta Tomcat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97C.4 XALAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98C.5 XERCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98C.6 MySQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98C.7 MM.MySQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98C.8 COS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99C.9 SUNs JPEG-API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99C.10 Acme Labs GIFEncoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99C.11 SmtpClient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

  • vi INHALTSVERZEICHNIS

    D XML-Definitionen 101D.1 doc.dtd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101D.2 modules.dtd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103D.3 authoringtools.dtd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

  • Abbildungsverzeichnis

    3.1 Beispiele zweidimensionaler Barcodes . . . . . . . . . . . . . . . . 143.2 UPC Version A und EAN13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3 Aufbau eines Code 128 Barcodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.4 Beispiel eines Code 39 Barcodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    4.1 Prinzip des Erstellungsprozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2 Zusammenspiel der autorbezogenen Systemkomponenten . . . . . 244.3 Prinzip des Vermittlungsprozesse

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