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Embedded ServiceFramework

A. DittrichJ. Kowal

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Motivation

Internetstack

ServiceorientierteArchitektur

Prasentation

Fazit

Embedded Service FrameworkROK Forschungsseminar im Sommersemester 2007

Andreas [email protected]

Jon [email protected]

Institut fur InformatikHumboldt-Universitat zu Berlin

Lehrstuhl Prof. Dr. Miroslaw Malek

26. Juni 2007

(1/50) ROK Forschungsseminar SS07 – 2007-06-26

mailto:[email protected]

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Serviceorientierte Architektur

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Einleitung

I Heimautomation

I Dienste

I NOMADS

I ... was fehlt?



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Real Life Szenario



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Herangehensweise

I Miniaturisierung der PlattformI AVR ATmega32 MicrocontrollerI Entwicklung eines angepassten Internetstacks

I Service DiscoveryI Auswahl von Zeroconf zur Service DiscoveryI Entwicklung einer angepassten Implementierung

I Service PresentationI Mit Web2.0 Technologien Ressourcen sparenI Plug & Play Konzept fur lokales Netzwerk



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Grundlagen Hardware



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EMES Hardware



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EMES Hardware - 2



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EMES Hardware - 3



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Studienarbeit Hardware



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TCP/IP Stack Grundlagen

I PaketempfangI IP muss u.U. Fragmente zusammensetzen/puffernI TCP muss Checksum uber gesamtes Paket

berechnen und prufenI TCP muss Daten an Anwendung ausliefernI TCP muss Acknowledgement (ACK) an Absender

senden



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TCP/IP Stack Grundlagen - 2

I PaketversandI TCP erhalt Daten zum Versand von AnwendungI TCP portioniert Daten fur IP und lasst IP sendenI TCP speichert Daten zwischen, bis ACK von

Empfanger ankommtI Kommt kein ACK, muss TCP die Daten erneut

senden



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TCP/IP Stack vs. Realitat

I wohin mit...I Betriebsystem?I Anwendungsdaten?I Programmstack?



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TCP/IP Stack vs. Realitat – Fazit

I kein BetriebsystemI keine SpeicherverwaltungI kein MultitaskingI kein MultithreadingI keine Hardwareabstraktion

I extrem wenig freier Speicher furAnwendungsprogramme



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Losungsansatz

I eigene Hardwareabstraktion

I eigenes SpeichermanagementI dynamisch verwalteter SpeicherbereichI Verwaltung spezieller Pufferspeicher (Queues)I automatisches DefragmentierenI automatisches Reservieren neuer RessourcenI byteweises freigeben von Speicherbereichen

moglichI kooperatives Speichermodell



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Serviceorientierte Architekturen

I zuruck zum Haus der Zukunft:I Welche Dienste werden angeboten?I Wo befinden sie sich?I Wie kann ich darauf zugreifen?I Sind meine Informationen aktuell und korrekt?



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Serviceorientierte Architekturen - 2

I verschiedenste Netzwerkschichten mussenzusammenspielen

I mehrere konkurrierende StandardsI Service Location Protocol (SLP)I Universal Plug’n’Play (UPnP)I Zero Configuration Networking (Zeroconf)I ...



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Stand der Dinge

I IP-Konfiguration meist uber DHCP

I statische Vorkonfiguration vorausgesetzt

I Dienste seltenst autokonfigurierendI Webadressen, dedizierte Clients ...I im lokalen Netz meist nichts davon



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Zeroconf - Grundidee

I vorhandene Dienste sind etabliertI HTTP, FTP, IPP ...I nur minimale Anpassungen akzeptabel

I Erweiterung auf autokonfigurierende BasisI Server propagieren, Clients findenI Nutzung bekannter, offener TechnologienI Local-Link und Wide Area LAN



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Zeroconf - Schichten des Modells

I auto-IP/ DHCP

I mDNS

I DNS-SD

I Schnittstelle fur Anwendungen



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Zeroconf - Service Discovery

I Namensgebung

I Reservierung von Namen

I Suchen von Diensten

I Konfliktbehandlung



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DNS Service Discovery - Notation

I TXT-Records eines Zeroconf-Druckers

ty=Apple LaserWriter 8500

product=(LaserWriter 8500)

adminurl=http://LaserWriter8500.local./rendezvouspage.html

pdl=application/postscript

Color=F

Duplex=T

Staple=F

PaperMax=legal-A4



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Demonstration aus der Praxis - Drucken



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Demonstration aus der Praxis - Browser



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Demonstration aus der Praxis - iTunes



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Demonstration aus der Praxis

I Zeroconf-Browser live



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Zeroconf in Eingebetteten Systemen

I mDNS-Backend

I Schnittstelle fur Applikationen

I Paketgroßenbeschrankung

I muss extrem schlank implementiert werden



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Zeroconf in der Heimautomation - nIP

I Verschiedene Dienste denkbarI speisekammer. temp. udp.local.I schlafzimmer. helligkeit. udp.local.I yuccapalme. wasser. udp.local.

I Frontend dazu als Dienst verfugbar machenI wohnung. nip. tcp.local.



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Ubiquitare Prasentation

I alle vorhandenen Dienste anzeigen

I ansprechende Darstellung

I von uberall nutzbar



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Web 2.0

I neue, moderne Dienste im NetzI Google Mail, MapsI FlickrI Last.fm

I Prasentation im Webbrowser



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Web 2.0 - Google Maps



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Technik hinter Web 2.0

I statisches Seitengerust

I dynamisches Nachladen von InhaltenI Java Script offnet 2. VerbindungI ladt in XML kodierte Objekte

I Darstellung clientseitig generiert



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Technik hinter Web 2.0 - Google Maps

Aufruf von http://maps.google.com

Google liefert HTML-Seitemit JavaScript-Code aus

JavaScript öffnet 2. Verbindung

Google liefert über dieseKartenmaterial aus

Benutzer verschiebt den Kartenausschnitt

JavaScript bindet Inhalte dynamischin die Webseite ein



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Unser Ansatz - nIP

I nIP-Dienst als Zeroconf-Dienst

I stellt Zeroconf-Browser zur VerfugungI lauft in dynamischer WebseiteI von jedem JS-fahigen Browser nutzbarI uber NAT auch Zugang von außen



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Auslagern von Rechenleistung

I kann bestimmte Dienste nutzenI Sensordaten lesenI Multimediadateien abspielenI Schnittstellen zu OS-spezifischen Funktionen

I nIP-Server schleust Daten nur durchI slim server, rich client



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Pluginsystem

I Gerate konnen Treiber anbieten

I Zugriff in mDNS TXT-Records kodiert

I nIP kann Code nachladen

I neue Dienste werden automatisch nutzbar



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Demonstration unseres Ansatzes



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Fehlermodelle

I SicherheitI Einschleusen von Fremdcode, Maßnahmen

dagegen

I Absturz des Browsers



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Ausblick

I Tunneln von Diensten

I Handover von Verbindungen



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Szenario

=(46/50) ROK Forschungsseminar SS07 – 2007-06-26


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Szenario - 2

=(47/50) ROK Forschungsseminar SS07 – 2007-06-26


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Diplomarbeit - weitere Details

I als offenes Framework konzipiert

I definierte Schnittstellen fur ServicesI zum IP-StackI zum Zeroconf-Frontend

I Plattformunabhangigkeit fordert Verbreitung(hoffentlich)



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Verwandte Arbeiten - unser Beitrag

I eingebettete Internetstacks existieren

I eingebettete Zeroconf Implementierungen skalierennicht

I in dieser Kombination betreten wir Neuland



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Abschließende Betrachtung

I Danke!

I Fragen?


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