IS - Modelle und Architekturen - the Chair of Mobile Business ...

Wirtschaftsinformatik 2 (PWIN) 

I I. Informationssysteme 

I f ti t 

Kapitel 2: Modelle und Architekturen 

Wirtschaftsinformatik 2 (PWIN) SS 2009, Professur für Mobile Business & Multilateral Security 1

1. Modelle für die Architektur von Informationssystemen 

2. Architekturansätze für Informationssysteme y 

Agenda 


Anforderungen 

Minimierung der Komplexität 

Skalierbarkeit 

Portierbarkeit 

Wartbarkeit 

Standardisierung 

Wohl-definierte 

Schnittstellen 

Unabhängigkeit 

Anforderungen an die 

Architektur von IS 

Modularisierung 

der IS Architektur 


ADK ADK-Strukturmodell 

St kt d ll 

Modelle für die 

Architektur von IS 

Gliedert ein Informationssystem in die Teilsysteme 

Anwendungsfunktionen g ( (A), ), Datenverwaltung g ( (D) ) und 

Kommunikation (K). Letztere wird weiter in 

Kommunikation mit Personen (Kp) und Kommunikation 

mit Maschinen (K (KM) M) unterteilt. 

Nutzer- und Basismaschinen Modell 

Beschreibt die Struktur einer programmgesteuerten 

Maschine aus der Innen- (Basismaschine & Programm) 

und Außenansicht (Nutzermaschine). 

( ) 


Quelle: Ferstl, Sinz 2001 

Kommunikation K 

ADK-Strukturmodell 

KKommunikation ik i K M 

KKommunikation ik i K P 

Anwendungsfunktionen A 

Datenverwaltung D 

K p: Kommunikation mit Personen 

K M: Kommunikation mit Maschinen 


ADK-Modell am Beispiel 

Konventionelles Anwendungssystem 

Kommunikation K Windows GUI 

Anwendungsfunktionen A Programm 

Datenverwaltung D DBMS 


Nutzer- und Basismaschinen 

Modell 

Quelle: Ferstl, O. K.; Sinz, E. J.; Hammel 

C.; Schlitt M.; Wolf S. (1997) 


Nutzer- und Basismaschinen Modell 

am Beispiel 

TTextverarbeitungssystem t b it t 

Textsystem (Nutzermaschine) 

Zeichen, Zeilen, Abschnitte, etc. Einfügen, Löschen, etc. 

(Datenobjekte) (Operatoren) 

ASCII Codes, etc. 

(Datenobjekte) 

PC (Basismaschine) 

Prozessorbefehle 

(Operatoren) 


Kommunikation K M 

Vereinigung der Modelle 


Kommunikation K P 

Nutzer/Basismaschine Nutzer/Basismaschine 

Quelle: Auf Basis von Ferstl; Sinz, 1994 


Nutzer/Basismaschine 


Nutzer/Basismaschine 

K p: Kommunikation mit Personen 

K M: Kommunikation mit Maschinen 


1. Modelle für die Architektur von Informationssystemen 

2. Architekturansätze für Informationssysteme y 

Agenda 


Anwender 

Anwendungssysteme 

Typische Komponenten eines 

Informationssystems 

Tabellenkalkulation, Buchführung, 

Auftragsabwicklung, … 

Middleware CORBA, DCOM+, Web Services, … 

Betriebssysteme Windows, Linux, Unix, VMS, Mac OS, … 

Hardware 

Netzwerk 

Quelle: Auf Basis von Schwickert, 2003 

PCC Mainframe Server 


Isolierte Informationssysteme 

Auftragsabwicklung in einem Unternehmen (Bsp (Bsp.) ) 

Kundenbestellung 

Auftragsannahme Auftrag bearbeiten Rechungsstellung 

Auftrag im PC 

erfassen 

Auftragspapier im PC 

erfassen & bearbeiten 

wickert, 20003 

Schw 

Lieferschein erfassen 

von 

& Rechnung erstellen 

sis 

Auftrag drucken Lieferschein drucken Rechnung drucken 

Auftrag Lieferschein Rechnung 

Wirtschaftsinformatik 2 (PWIN) SS 2009, Professur für Mobile Business & Multilateral Security 12 

Quelle: 

Auf Bas

Lange Bearbeitungszeiten 

Probleme isolierter 

Informationssysteme 

Medienbrüche zwischen den Informationssystemen, d.h. 

Fehleranfällig 

Personalintensiv 

Kostenintensiv 

Unflexibel (z.B. bei Änderung eines Auftrags) 

Schwieriges h Controlling, ll dda kkeine gemeinsame Datenbasis b 


Informationssysteme im 

Verbund 

Auftragsabwicklung in einem Unternehmen (Bsp (Bsp.) ) 

Kundenbestellung 

Auftragsannahme 

Auftrag bearbeiten 

Kunde bestellt über Auftragssystem 

mobiles Portal empfängt 

digitalen Auftrag 

System erstellt 

Auftrag 

Rechungsstellung 

Auftragssystem 

empfängt 

digitalen Lieferschein 

Basi 

System erstellt 

System druckt 

Auf 

Lieferschein Rechnung, 

elle: 

Lieferschein Que 

digitale digitaler AAuftrag ft ag digitale digitaler Liefe Lieferschein schein 

Rechnung, Lieferschein 


s von Schwicckert, 

2003

Zentralrechner Konzept p 

Zentraler Rechner, auf dem angeschlossene 

Terminals arbeiten 

Eb Ebenen Konzept K t 

Hierarchisch, über mehrere Ebenen verteilte 

Rechner, mit unterschiedlichen 

Aufgabenbereichen 

Client/Server Konzept 

Verwobenes Netz aus Rechnern, Rechnern welche jeweils 

sowohl als Client (Nachfrager von Diensten) 

sowie als Server (Anbieter von Diensten) 

fungieren können 

Peer-to-Peer Konzept 

Ve Verwobenes obene Netz Net aus gleichberechtigten 

glei hbe e htigten 

Rechnern 

Architekturansätze für 

Informationssysteme 

im Verbund 

Upsizing 

Downsizing 


Ein zentraler Host 

Meist „dumme“ Terminals 

(meist ohne Festplatte) 

Terminals stellen nur die 

Anwendungsoberfläche dar 

Host führt die Anwendungssysteme 

aus. 

Zentralrechner-Konzept 

Terminal 

Zentrale Datenverwaltung 

TTerminal i l 

durch den Host 

Host 

Terminal 

Terminal e a 

Terminal 




Datenverwaltung l D 

Zentralrechner-Konzept 

im ADK-Strukturmodell 

Terminal 

Host 


Vorteile 

• Zentrale Datenverwaltung 

• Homogene Anwendungsumgebung 

Bewertung des 

Zentralrechner-Konzepts 

• Keine Administration der Terminals notwendig 

• Kostengünstige Terminals 

Nachteile 

• Single Point of Failure 

• Starre Struktur 

• Monolithisch 

• Kostenintensive Hosts 

• Problematisch bei großen g Datenmengen g 


Hardware - Hersteller 

Betriebssysteme 

Solaris 

Unix 

… 

Zentralrechnerlösungen 


Arbeitsplatz 

Host 

Ebenen-Konzept 

Dezentralisierung nach der Unternehmensstruktur 

Abteilung 

Unternehmen 

Server Server 

Terminal PC PC Terminal PC 


Anwendungs- g 

funktionen A 

Arbeitsplatz 


Abteilung 

Unternehmen 

Ebenen-Konzept am ADK- 

Strukturmodell 

Server 

Host 

Server 

TTerminal i l PC PC TTerminal i l PC 



Vorteile 

Bewertung des 

Ebenen-Konzepts 

• Separierung von Daten und Anwendungsfunktionen nach 

Zugehörigkeit 

• AAusfallsicherheit f ll i h h it wird i d durch d h Redundanzen R d d erhöht. höht 

Nachteile 

• Übergeordneter Rechner ist immer noch Single Point of 

Failure. 

• Keine direkte Kommunikation zwischen Arbeitsplätzen 

bzw. Abteilungen möglich 


Verwobenes Netz aus Rechnern 

Host Host Host Host 

Server 

Server 

Terminal PC PC Terminal PC 

Client/Server-Konzept 

Clients fordern Dienste an an. 

Server bieten Dienste an. 

Rechner können Server 

und Client gleichzeitig sein. 

Ausgeprägte Kommunikation 

Rollenverteilung für 

(ansonsten autonome) 

Rechner 


Client/Server-Konzept im ADK- 


Server 

Terminal Fileserver 

Emulation 

Verteilte Entfernte Verteilte Entfernte Verteilte LAN 

Host 

Präsentation Präsentation Anwendung Datenbank Datenbank 

Fileserver 

2 

nnekeuser, Hen von asis 

D 

A 

K 

D 

A 

K 

D 

A 

D 

A 

D D 

D 

D 

A A A 

A 

K K K K K 

K 

„Dummes“ 

WWorkstations k t ti mit it unterschiedlicher t hi dli h „Intelligenz“ 

I t lli “ 

Terminal Clients 

Lokale 

Workstation 


2004 

Queelle: 

Auf Ba

Verteilte Präsentation 

Aufteilung der Kommunikation auf Server und Client 

Abstrakter Teil der Kommunikation (Server) 

Objekte (z.B. ein Windows-Fenster) werden abstrakt, d.h. ohne konkrete 

Darstellung und Funktionalität erzeugt. 

Konkreter Teil der Kommunikation (Client) 

Abstrakte Objekte werden plattformspezifisch bzw. entsprechend der 

Benutzeroberfläche dargestellt bzw bzw. umgesetzt. 

umgesetzt 

Vorteil dieses Ansatzes 

Heterogene Anwendungssysteme können in eine einheitliche 

Benutzeroberfläche integriert oder auf unterschiedlichen Plattformen 

verwendet werden. 

Server 

Verteilte 

Präsentation 

Anwendungsbeispiel: X-Windows X Windows 

K 

Eine Benutzeroberfläche kann mit X-Windows auf verschiedenen 

Plattformen (Windows, Linux, Unix, etc.) dargestellt werden. 


D 

A 

K 

Client

Kommunikation ist auf den Client ausgelagert 

Entfernte Präsentation 

Ausgliederung der Kommunikation auf den Client 

ist besonders für den Anschluss an Zentralrechner 

ohne Benutzerschnittstelle geeignet geeignet. 

Clients können auf unterschiedlichen Plattformen 

laufen. 

Benutzeroberflächen können individuell auf den 

Anwender angepasst werden (z.B. grafisches GUI 

vs. Sh Shell). ll) 

Client kann kein „dummes“ Terminal sein. 

Beispiel: Citrix Metaframe Access Suite 

Server 

Entfernte 

Präsentation 


D 

A 

K 

Client

Verteilte Anwendung 

Anwendungsfunktionen aufgeteilt: zentral/dezentral 

Zentral genutzte Anwendungsfunktionen werden auf 

dem Server für eine gemeinsamen Verwendung 

gehalten gehalten. 

Dezentrale Anwendungsfunktionen liegen individuell 

auf dem Client. 

Zentrale Anwendungsfunktionen werden nur bei 

Bedarf genutzt. 

Vorteil: Entwicklung und Pflege von 

Anwendungsfunktionen vereinfacht sich; Komplexität 

wird reduziert. 

Beispiel: Groupware 

Server 

Verteilte 

Anwendung 


D 

A 

A 

K 

Client

Datenverwaltung liegt auf dem Server 

Entfernte Datenbank 

Server 

Klassische Aufteilung für Datenbank-Applikationen Entfernte 

Datenbank 

Mehrere Anwendungssysteme nutzen die gleiche 

Datenbank/-verwaltung. 

DDatenverwaltung t lt kann k auch h auf f mehreren h Servern S 

verteilt sein. 

Problem: DB DB-Abfrage-Standard Abfrage Standard „SQL“ SQL“ beinhaltet 

herstellerabhängig Abweichungen bzw. proprieritäre 

Erweiterungen. 

Klassisches Anwendungsbeispiel: 

Kundeninformationssystem 


D 

A 

K 

Client

Datenverwaltung verteilt auf Server und Client 

Zwei Ausprägungen der verteilten Dankbank 

• Aufteilung der Daten in zentral (Server) und 

dezentrale (Client) gehaltene Daten 

o Organisationsstruktur: Zentrales Adressbuch eines 

Unternehmens vs. persönliches Adressbuch 

o Verwendungshäufigkeit: g g Aktuelle Geschäftsdaten vs. 

Geschäftsarchiv 

o Zugriffszeiten: Aktuelle Börsenkurse 

o … 

Verteilte Datenbank 

• Aufteilung der Datenverwaltung (DBMS) auf Client 

und Server 

o Datenzugriffsfunktionen g ( (häufig g g genutzt) ) auf dem 

Client 

o Datenbankadministration (weniger genutzt) auf dem 

Server 

Server 

Verteilte 

Datenbank 


D 

D 

A 

K 

Client

Client/Server-Konzept im ADK- 


Server 

Terminal Fileserver 

Emulation Verteilte Entfernte Verteilte Entfernte Verteilte LAN 

Host 

Präsentation Präsentation Anwendung Datenbank Datenbank 

Fileserver 

D 

A 

K 

D D D D D 

A A A 

K 

A A 

K K K K 

„Dummes“ 

Workstations mit unterschiedlicher „Intelligenz 

Intelligenz“ 

Terminal Clients 


D 

A 

K 

D 

A 

K 

Lokale 

Workstation 

2004 

Quuelle: 

Auf Basis 

von Heennekeuser,

Vorteile 

• Flexibel gestalt- und erweiterbar 

• Hohe Kommunikation 

• Ausfallsicherheit durch Redundanzen 

Nachteile 

Bewertung des 

Client/Server-Konzepts 

• Hohe Auslastung der Server durch Mehrbenutzerzugriff 

• Hoher Planungs- Planungs und Koordinationsaufwand 

• Breitbandige Netzwerkstrukturen erforderlich 

• Hoher administrativer Aufwand 


Peer-to-Peer Konzept 

Verwobenes Netz aus gleichberechtigten Rechnern 

Eigenschaften 

• Keine zentrale Instanz, die Interaktionen steuert. 

• Keine zentrale Datenbank 

• Peers handeln autonom. 

• Jeder Peer kennt nur die Peers, mit denen er gerade kommuniziert. 

• Peers, Verbindungen und Informationen innerhalb dieses Konzept sind nicht 

garantiert garantiert. 

Vorteil 

• Benötigte Ressourcen werden von vielen Parteien 

erbracht (z.B. Verteilung großer Dateien) 

Nachteile 

• Hohe Komplexität der Peer-to-Peer Systeme 

• Benötigt kritische Masse an Peers 

• Sicherheitsaspekte 


Literatur 

Ferstl Ferstl, O. O K.; K ; Sinz, Sinz E. E J.; J ; Hammel C.; C ; Schlitt M.; M ; Wolf S. S 

(1997) "Applications Objects – fachliche Bausteine für die 

Entwicklung komponentenbasierter Anwendungssysteme", 

Bamberger b Beiträge zur Wirtschaftsinformatik. 

h f f k 

Ferstl Ferstl, O. O K.; K ; Sinz, Sinz E. E J. J (2001) "Grundlagen Grundlagen der 

Wirtschaftsinformatik", 4. Auflage, München. 

Hennekeuser J.; Peter G. (2004) "Rechner-Kommunikation 

für Anwender", Springer Verlag, Berlin. 

Schwickert, A. (2003) "Grundzüge der Wirtschaftsinformatik", 

Universität Gießen.

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