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Gateways in globalen Informationssystemen

A dissertation submitted to the
SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY ZÜRICH

presented by
Louis PERROCHON


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Abstract

The introduction of faster and cheaper global data networks has resulted in a significant growth in demand for integrated access to new and existing information sources. A Global Information System allows integrated access to any number of such information sources independent of the degree of heterogeneity of the associated subsystems. However, Global Information Systems do place integration demands on these subsystems in that they require them, for example, to be able to cooperate even if not designed for this purpose.

Previous approaches for database integration such as those adopted for distributed, federated and multi-database systems are not feasible for Global Information Systems. These approaches assume the subsystems to be database management systems and, further, expect that they conform to some form of global goal in order to be integrated. They do not scale up to such large, evolving networks with high-levels of heterogeneity in terms of the essential nature of the information sources.

This thesis presents a different approach based on the integration of subsystems by means of gateways. A gateway is a program which allows global access to data stored in a subsystem without requiring changes to that subsystem. The subsystem continues to operate normally and remains responsible for updates to local data while the gateways enable data to be retrieved by any users and applications of the global network.

We introduce a graphical language, SGIS, for describing the general architecture, configurations and components of Global Information Systems. The language SGIS supports the description of both the structure and dynamic interactions of such systems. Gateways between information systems (IS-gateways) are discussed in detail and we propose both a reference architecture and a classification scheme. The reference architecture describes an IS-gateway in terms of its elements, the interfaces and the interoperation of the elements. The classification scheme can be used to identify integration situations associated with one or more subsystems and select appropriate gateway solutions.

To support the development of individual IS-gateways, we have developed an Interface Description Language, IDLE. The IDLE language facilitates the formal description of user interfaces to subsystems, thereby allowing a gateway program to access a subsystem in a manner similar to local users.

The thesis describes five different IS-gateways which were developed to validate the concepts developed in this work. We also present general guidelines for the efficient development of IS-gateways.

Zusammenfassung

Mit der Verfügbarkeit von immer leistungsfähigeren und billigeren weltweiten Datennetzen entsteht eine stark wachsende Nachfrage nach integrierter Nut zung der durch diese Datennetze erschliessbaren Informationsquellen. Eine solche integrierte Nutzung von beliebig vielen, beliebig heterogenen Teilsy stemen wird durch globale Informationssysteme ermöglicht. Globale Informationssysteme stellen hohe, aber spezifische Anforderungen an die Einbindung von Teilsystemen. So müssen die Teilsysteme beispielsweise mit anderen zusammenarbeiten können, ohne speziell darauf vorbereitet zu sein.

Die bisherigen Ansätze zur Integration von Datenbanken, etwa die Bildung von verteilten, föderierten oder Multidatenbanken, eignen sich nicht für globale In formationssysteme. Erstens gehen sie von Datenbanken als Teilsystemen aus und stellen somit hohe Anforderungen an die einzubindenden Teilsysteme. Zweitens versuchen sie, die Einbindung mit einer Perfektion zu erreichen, die oft weder nötig noch erwünscht ist. Sie verlangen im wesentlichen, dass sich die Teilsysteme mehr oder weniger einem globalen Ziel unterordnen.

Diese Arbeit zeigt einen anderen Weg. Die einzubindenden Teilsysteme blei ben unverändert funktionsfähig, der Zugang zu den daraus erhältlichen Infor mationen erfolgt über geeignete Zwischenelemente, sogenannte Gateways. Dabei lassen sich Gateways für bestimmte Typen von Informationssystemen systematisch bereitstellen. Mit diesem Ansatz gelingt es, auf heterogene, be stehende Informationssysteme ohne Änderung derselben in einer neuen, inte grierten Art zuzugreifen. Im Vordergrund steht dabei der Lesezugriff. Für Muta tionen bleiben die einzelnen Teilsysteme zuständig. Um Strukturen in globalen Informationssystemen beschreiben zu können, wird die grafische Notation SGIS" eingeführt. SGIS erlaubt eine einfache Darstel lung statischer Konfigurationen und dynamischer Abläufe innerhalb dieser Konfigurationen.

Ein theoretischer Teil über Gateways zwischen Informationssystemen (sogenannte IS-Gateways) schlägt neben einer allgemeinen Klassifikation auch eine Referenzarchitektur für IS-Gateways vor. Die Klassifikation erlaubt das einfache Einschätzen einer konkreten Situation sowie Rückschlüsse auf geeignete Lösungsansätze. Die Referenzarchitektur beschreibt ein IS-Gateway durch dessen Elemente, die Schnittstellen dazwischen und das Zusammen wirken der Elemente.

Als Hilfsmittel für die schnelle Realisation von IS-Gateways wird die Schnittstel lenbeschreibungssprache IDLE vorgestellt. Mit IDLE lassen sich auch Benutzerschnittstellen effizient formal beschreiben, so dass anstelle des Endbenutzers ein Programm diese benutzen kann. Dies erlaubt anderen Programmen den Zugriff auf bestehende Informationssysteme über die Benutzerschnittstelle.

In einem praktischen Teil werden anhand von fünf realisierten IS-Gateways die theoretischen Konzepte verdeutlicht und umgesetzt.

Den Abschluss der Arbeit bilden konkrete Hinweise für die effiziente Entwicklung von IS-Gateways.


Facts

title        : Gateways in globalen Informationssystemen
author       : Louis Perrochon
type         : phdthesis
organization : Institut für Informationssysteme, ETH Zuerich
month        : Juli
year         : 1996
keywords     : Information Systems, Interface Description Language (IDLE), 
               Library Systems, World Wide Web, Interface Scraping
language     : German
pages        : 155

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