XML در دات نت

XML ، يکی از مهمترين دستاوردهای بشريت در عرصه نرم افزارطی ساليان اخير است که بدون شک بيشترين تاثير را در ارتباط با طراحی و پياده سازی برنامه های کامپيوتری خصوصا" در اينترنت، بدنبال داشته و خواهد داشت . XML ، يکی از استانداردهای ارائه شده توسط کنسرسيوم وب است که زمينه استفاده از آن برای تمامی توليدکنندگان نرم افزار، فراهم شده است . XML ، بهمراه خود مجموعه ای از تکنولوژی های ديگر را ايجاد نموده است، بطوريکه امروزه از آن بعنوان يک خانواده بزرگ ياد می گردد (XSLT , XSD ,DOM , XPath ,...) . بديهی است توجه به استانداردهای فوق برای توليدکنندگان نرم افزار بسيار حايز اهميت بوده و در اين راستا ،شرکت های عظيم نرم افزاری بدنبال ارائه بستر مناسب برای طراحی و پياده سازی نرم افزار بر اساس واقعيت های موجود، خصوصا" پديده شگرف اينترنت می باشند . ماکروسافت، بعنوان يکی از شرکت های عظيم نرم افزاری ،پروژه دات نت را مطرح و در نهايت آن را در اختيار علاقه مندان قرار داده است . XML ، در دات نت دارای نقشی بسيار مهم و محوری بوده و لازم است با جايگاه آن بصورت اصولی آشنا شويم . در اين مقاله، به بررسی جايگاه XML در دات نت پرداخته می گردد .

مقدمه

XML ، يک تکنولوژی استاندارد ايده آل برای برنامه هائی است که بر روی بستر اينترنت اجراء می گردند. ماکروسافت در پروژه دات نت ،از استادنداردهای کنسرسيوم وب پيروی و نسخه های اختصاصی خود را طراحی و پياده سازی نموده است. بدين ترتيب (با توجه به تبعيت ماکروسافت از استانداردهای کنسرسيوم وب)، می توان اين اطمينان را بدست آورد که نرم افزارهای توليد شده در دات نت ، قابليت ارتباط با ساير برنامه های توليد شده مبتنی بر استانداردهای کنسرسيوم وب را بخوبی دارا می باشند . در محيط اينترنت، داده ها می توانند از منابع متفاوت و به اشکال گوناگون دريافت گردند . سرويس های وب XML و ساير برنامه هائی که با استفاده از دات نت پياده سازی می گردند ، مسائل و مشکلات مربوط به انجام عمليات بر روی داده هائی با فرمت های متفاوت و از منابع گوناگون ، را برطرف می نمايد.

سرويس های وب XML

ساختار و بدنه دات نت، محيطی مناسب برای ايجاد سرويس های وب XML است . کاربران قادر به فراخوانی سرويس ها بکمک پروتکل های استاندارد شده ای نظير : SOAP ، UDDI و XML می باشند. سرويس های وب XML ، با استفاده از کلاس ها و Namespace هائی که توسط کنسرسيوم وب استاندارد شده اند، ايجاد می گردند. سرويس های وب XML ، روشی مطلوب بمنظور اشتراک ، سازماندهی و انجام عمليات متفاوت در رابطه با داده ها می باشند .

محيط ( پلات فرم ) دات نت

محيط دات نت، شامل مجموعه ای از محصولات است که بر اساس XML و ساير استانداردهای اينترنت،ايجاد شده اند .محيط فوق، برای هر يک از جنبه های مرتبط با پياده سازی، مديريت ، استفاده ، سرويس های وب XML ، امکانات و راهکارهای مناسبی را ارائه داده است . سرويس های وب XML ، اين امکان را به برنامه ها خواهند داد تا قادر به اشتراک اطلاعات از طريق اينترنت صرفنظر از سيستم عامل و زبان برنامه نويسی مربوطه باشند. با استفاده از XML در دات نت ، می توان اغلب مشکلات مربوط به پياده سازی نرم افزار بر روی اينترنت را که در حال حاضر با آن مواجه هستيم ، برطرف کرد. XML ، يک راه حل جامع برای تشريح و مبادله داده های ساختيافته را ارائه می نمايد .

چالش های موجود در زمينه بکارگيری برنامه ها در اينترنت

گسترش فعاليت های تجاری بر روی اينترنت باعث حضور شرکت های متعدد بهمراه سيستم های گوناگون، در کنار يکديگر شده است . با اينکه ايده انجام فعاليت های تجاری بر روی اينترنت نسبتا" جديد است ولی اغلب شرکت ها و سازمان ها ، زمان و هزينه زيادی را صرف اين نوع فعاليت ها و تعامل اطلاعاتی مربوطه ، می نمايند . ارتباط داده ها با سيستم های موجود ، يکی از بزرگترين مسائل برنامه نويسان است( خصوصا" در موارديکه داده ها از مراکز و شعب متفاوت يک شرکت دريافت و می بايست به سيستم های اصلی تغذيه گردند ) .

يکپارچگی بين برنامه های مختلف

دستيابی به داده ها ی مشترک بين شرکت های متعدد ، توسط برنامه های متفاوت موجود بر روی سيستم های عامل گوناگون ، به يک ضرورت مهم تبديل شده است . بمنظور مبادله اطلاعات بين برنامه های متقاضی ، می بايست در مرحله اول داده ها، ساختيافته بوده تا زمينه استفاده از آنان فراهم گردد.برخی از داده ها در سيستم های های سلسه مراتبی، شامل سندهای XML ، برخی ديگر در بانک های اطلاعاتی رابطه ای، نظير SQL Server و برخی ديگر، بصورت غيرساختيافته و در فايل هائی تخت (Flat) ذخيره شده اند .

ترجمه بين فرمت های داده متفاوت

يکی از بزرگترين مشکلات موجود در بکارگيری فراگير و يکپارچه برنامه های کامپيوتری خصوصا" بر روی بستر اينترنت ، استفاده از داده ها با فرمت های متفاوت، توسط اين نوع از برنامه ها است . اين مشکلات شامل موارد زير است :
• فرمت های متفاوت XML . فايل های XML می توانند از گرامرهای متفاوتی استفاده نمايند . مثلا" گرامری، صرفا" از المان ها استفاده نموده و در گرامری ديگر ، از المان ها بهمراه خصلت های مربوطه استفاده می گردد . شرکت ها و موسسات تجاری برای غلبه بر اين نوع مشکل تبديل داده ،می توانند از تمپليت های استاندارد شده استفاده نمايند.
• توليد XML از داده هائی با فرمت ديگر . داده ها ی موجود در هر سازمان با فرمت های متفاوتی نظير: EDIFACT ,ANSI ,X12 , XML , فايل های CSV)Comma Separated value) ، فايل های Tab -Separated و موارد ديگر، ذخيره شده اند. در اين راستا ، می توان ساختاری استاندارد برای داده ها ايجاد تا زمينه استفاده از آنان برای ساير برنامه ها فراهم گردد .
• معتبر سازی ساختار داده ها . يکی از مزايای مهم استفاده از XML در برنامه ها ، ارائه روشی مطلوب بمنظور اشتراک اطلاعات است . با توجه به دريافت داده ها از منابع متفاوت، می بايست از روشی بمنظور اطمينان از صحت و اعتبار داده ها استفاده گردد .بدين منظور و جهت غلبه بر مشکل فوق، می توان از ابزارهای معتبر سازی نظير Schema که در بين تمام برنامه ها و نوع داده ها استاندارد است، استفاده گردد.

جستجو و بازيابی اطلاعات

پس از دريافت داده ها از منابع متفاوت و با فرمت ها ی گوناگون ، می بايست قادر به يافتن اقلام اطلاعاتی مورد نياز برنامه های با صراحت و بسرعت باشيم . خواسته فوق می تواند مشکلات خاص خود را بدنبال داشته باشد
• جستجو برای يک آيتم خاص در داده ها : برنامه ها از داده ها ئی با فرمت متفاوت و ساختاری گوناگون استفاده می نمايند. برخی از داده ها در ساختارهای سلسله مراتبی، برخی ديگر در ساختارهای رابطه ای و برخی ديگر دارای ساختاری خاص نبوده و صرفا" بصورت متن ذخيره می گردند. بدين منظور لازم است از روشی بمنظور حرکت در طول ساختار استفاده تا به نتايج مطلوب بمنظور بازيابی يک آيتم اطلاعاتی بدرستی و بسرعت دست پيدا کرد .
• خلاصه سازی، ترکيب و همبستگی . پس از يافتن اطلاعات مورد نياز، می خواهيم بر روی آنان عمليات متفاوتی را انجام دهيم . مثلا" ممکن است، قصد تنظيم يک گزارش خاص در رابطه با ميزان فروش ماهانه، وجود داشته باشد. در اين راستا می توان، داده های دريافتی از منابع متفاوت را با يکديگر ترکيب و آنها را با يک فرمت خاص ذخيره و در ادامه پردازش های لازم را انجام داد . طراحی دات نت بر اساس استفاده از تکنولوژی محوری XML پايه گذاری شده است . با استفاده از XML ، می توان عمليات فيلترسازی داده ها را بمنظور کاهش حجم اطلاعاتی انجام و بدين ترتيب صرفا" با داده هائی که به فعاليت مرتبط می باشند، درگير خواهيم شد .

پردازش ( عمليات ) بر روی داده ها

بمنظور انجام عمليات بر روی داده ها، می بايست يک ساختار، بافتار(Context) لازم را ارائه نمايد . پس از انجام عمليات بر روی داده ها ، می بايست از ساختاری بمنظور نمايش نتايج استفاده گردد.در اين رابطه موارد زير مورد توجه خواهد بود :
• تبديل داده از XML به فرمت ديگر .در صورتيکه المان ها و خصلت های برنامه ای که با آن کار می شود متفاوت از ساختار XML مربوط به داده هائی باشد که از آن بعنوان منبع تامين اطلاعات ، استفاده می گردد، می بايست از روشی برای تبديل داده از يک گرامر XML به شکل ديگر، استفاده گردد. در صورتيکه با يک برنامه وب کار می شود، می بايست داده های ساختيافته در اسناد XML به اسناد Html بمنظور نمايش بر روی وب سايت ، تبديل گردند.
• تغيير ساختار يک سند . در برخی موارد لازم است به يک سند XML المان و يا خصلتی ، اضافه و يا حذف گردد . بدين ترتيب در ساختار سند موجود تغييراتی بوجود می آيد.

استانداردهای کنسرسيوم وب در دات نت

امکان استفاده از XML در محيط ها و برنامه های متعددی وجود دارد . تحقق خواسته فوق، بکمک استانداردهائی است که توسط کنسرسيوم وب ايجاد شده است. XML در دات نت، استانداردهای ارائه شده توسط کنسرسيوم وب را حمايت تا زمينه ارتباط متقابل بين برنامه های استاندارد شده ، فراهم گردد.

استانداردهای کنسرسيوم وب در دات نت

امکان استفاده از XML در محيط ها و برنامه های متعددی وجود دارد . تحقق خواسته فوق، بکمک استانداردهائی است که توسط کنسرسيوم وب ايجاد شده است. XML در دات نت، استانداردهای ارائه شده توسط کنسرسيوم وب را حمايت تا زمينه ارتباط متقابل بين برنامه های استاندارد شده ، فراهم گردد.
• Xml Information set : کنسرسيوم وب مشخصاتی را بعنوان مجموعه اطلاعات مرتبط با XML ، استاندارد و ارائه نموده است .استاندارد فوق، شامل مجموعه ای از تعاريف بمنظور استفاده توسط ساير مشخصاتی است که بنوعی به اطلاعات موجود در يک سند XML مراجعه می نمايند. يک سند XML ، حاوی تعدادی از مجموعه اطلاعات ارائه شده در استاندارد فوق است . مشخصات فوق ، اطلاعات لازم بمنظورتشريح ساختار يک سند XML را ارائه می نمايد .يک سند XML شامل يک مجموعه اطلاعات است، اگر " خوش - شکل " بوده و محدوديت های تعريف شده در رابطه با Namespace را در مجموعه اطلاعات ومشخصات XML ، تامين نمايد . اغلب استانداردهای XML کنسرسيوم وب، از تعاريف ارائه شده در مشخصه فوق ، اقتباس ( مشتق ) شده اند.برای اطلاعات تکميلی می توان به آدرس http://www.w3.org/TR/xml-infoset مراجعه کرد .
• XML 1.0 Namespace . استاندارد فوق ،ضوابط لازم بمنظور ايجاد يک شی داده بصورت يک سند XML ، را تعريف می نمايد . مشخصات فوق همچنين ،ساختار فيزيکی و منطقی يک سند XML و ساير خصايص مربوطه را تعريف می نمايد. برای اطلاعات تکميلی می توان به آدرس http://www.w3.org/Tr/REC-xml مراجعه استفاده کرد.namespace ها درXML يک namespace را تعريف و نحوه استفاده از namespace در زمان ايجاد يک گرامر XML را که شامل المان ها و خصلت هائی است، مشخص می نمايد . برای اطلاعات تکميلی می توان به آدرس http://www.w3.org/TR/REC-xml-names مراجعه کرد .
• XML Path Language ( XPath) 1.0 : استاندارد XPath ، گرامر و سمنتيک مورد نياز برای آدرس دهی بخش های متفاوت يک سند XML را مشخص می نمايد. XPath ، همچنين شامل امکانات پايه برای انجام عمليات در رابطه با رشته ها ، اعداد و منطق است . برای مشاهده اطلاعات تکميلی می توان به آدرس http://www.w3.org/TR/XPath مراجعه کرد .
• XSL Transformation (XSLT) 1.0 : استاندارد XSLT ، گرامر و سمنتيک XSLT را تعريف و زبانی برای تبديل اسناد XML به فرمت های ديگر است . تبديل مورد نظر( بيان شده ) در XSLT يک Style Sheet ناميده می شود . برای مشاهده اطلاعات تکميلی می توان به آدرس http://www.w3.org/TR/XSLT مراجعه کرد .
• Document Object Model )DOM) : استاندارد DOM سطح يک و دو، اينترفيس لازم را بمنظور دستيابی و انجام عملياتی نظير: بهنگام سازی Style ،محتويات و ساختار يک سند از طريق برنامه نويسی ، فراهم می نمايد . برای مشاهده اطلاعات تکميلی می توان به آدرس http://www.w3.org/DOM مراجعه کرد .
• XML Schema Definition Language )XSD) : استاندارد XSD ، روشی برای تشريح ساختار ، محتويات و سمنتيک يک سند XML است . Schema امکان استفاده از واژه های مشترک را فراهم می نمايد . برای مشاهده اطلاعات تکميلی می توان به آدرس http://www.w3.org/XML/Schema مراجعه کرد .
جدول زير نسخه های پياده سازی شده هر يک از استانداردهای فوق را در دات نت نشان می دهد :

استاندارد کنسرسيوم وب	namespaceمربوطه در دات نت
XML 1.0 and Namespaces in XML	System.Xml
XPath	System.Xml System.Xml.XPath
XSLT	System.Xml.Xsl
DOM Level 1	System.Xml
DOM Level 2 Core	System.Xml
XML Schemas	System.Xml System.Xml.Schemas
XML Schema Object Model(SOM)	System.Xml.Schemas

دات نت با ارائه namespace و کلاس های پايه از استانداردهای ارائه شده توسط کنسرسيوم وب، حمايت می نمايد . جدول زير نسخه های پياده سازی شده

W3C XMLstandard	.NET Framework namespace	.NET Framework class
XML 1.0 and Namespaces in XML	System.Xml	Not applicable
XPath	System.Xml System.Xml.XPath	XPath base class
XSLT	System.Xml.Xsl	XslTransform base class
DOM Level 1	System.Xml	XmlDocument class
DOM Level 2 Core	System.Xml	XmlDocument class
XML Schemas	System.Xml System.Xml.Schemas	XmlSchema
XML Schema Object Model(SOM)	System.Xml.Schemas	XmlSchema

مروری بر کلاس های XML در دات نت

کلاس های پايه تجريدی در دات نت ، اساس مبادله اطلاعات می باشند . جدول زير کلاس های پايه در فريمورک دات نت را نشان می دهد :

Abstract base class	کلاس های  مشتق شده
XmlReader	XmlTextReader XmlNodeReader XmlValidatingReader
XmlWriter	XmlTextWriter
XmlNavigator	XmlPathNavigator
XmlResolver	XmlUrlResolver

مقايسه بين MSXML 4.0 و دات نت

ماکروسافت دو روش متفاوت بمنظور کار با XML ، در اختيار برنامه نويسان قرار داده است :
• MSXML، که در ابتدا پارسر XML ناميده می شد.
• کلاس های XML فريمورک دات نت
MSXML 4.0 ، با پارسر MSXML جايگزين شده است . عملکرد MSXML 4.0 در اغلب موارد مشابه کلاس های فريمورک دات نت است . تفاوت عمده در نحوه استفاده از عناصر است . در MSXML بمنظور ارائه امکانات از اشياء COM)Componenet Object Model) استفاده شده ( ازManaged code استفاده نمی گردد ) و دارای امکانات از قبل ساخته ای برای SAX)Simple API for XML) است .
MSXML 4.0 ، شامل سرويس های زير است :
• DOM
• XSD
• XPath 1.0
• XSLT 1.0
• SAX ( يک مدل برنامه نويسی و مشابه با DOM است )
• Schema Object Model)SOM) ، شامل امکانات API اضافه ، بمنظور دستيابی به سندهای XML Schema از طريق برنامه نويسی است .
کلاس های XML فريمورک دات نت ، عمليات مشابهی را نظير MSXML 4.0 انجام می دهند. طراحی کلاس های فوق بگونه ای است که امکان استفاده از آنان در يک محيط مديريت يافته، خصوصا" سرويس های وب XML ،وجود دارد .
جدول زير ويژگی هر يک را نشان می دهد :

استاندارد کنسرسيوم وب	MSXML  ( محيط مبتنی بر COM)	کلاس های XMLفريمورک دات نت ( محيط مديريت يافته دات نت )
XML 1.0 and Namespaces in XML	yes	yes
XPath	yes	yes
XSLT	yes	yes
DOM Level 1	yes	yes
DOM Level 2 Core	no	yes
XML Schemas	yes	yes
XML Schema Object Model(SOM)	yes (فقط خواندنی)	yes
Simple API for Xml (SAX)	yes	no

XML و امنيت در دات نت

XML ،مهمترين امکان ذخيره سازی داده ها و انتقال اطلاعات د ر فريمورک دات نت محسوب می گردد. بنابراين تمام ملاحظات امنيتی در فريمورک دات نت، به رويکردهای امنيتی XML مربوط می گردد . دستيابی به سرويس های وب XML می تواند محدود به سرويس گيرندگان تائيد شده و مجاز باشد( مشابه دستيابی کاربران مجاز به يک وب سايت ) .

مدل مبتنی بر شی XML برای رمزنگاری اشياء

کلاس SecurityElement ، مدل XML لازم بمنظور رمزکردن اشياء را ارائه می نمايد. کلاس فوق ، بمنظور استفاده همراه يک سيستم ايمنی در نظرگرفته شده است و امکان استفاده از آن بعنوان يک کلاس شی XML عمومی وجود نخواهد داشت .
XML signature . کنسرسيوم وب در حال پياده سازی مشخصه ای برای امضاء ديجيتالی مبتنی بر XML است . System.Security.Cryphtography.xml ،مدلی مبتنی بر XML برای استفاده از سيستم امنيتی فريمورک دات نت بوده که از امضاهای XML حمايت می نمايد. مدل فوق اين امکان را به اشياء XML خواهد داد که از طريق يک امضاء ديجيتالی تاييد گردند . رمزنگاری باعث حفاظت اطلاعات در مقابل نمايش و يا تغييرات شده وبدين ترتيب يک کانال ايمن ارتباطی ايجاد خواهد شد .
رمزنگاری سرويس های وب XML بمنظور انتقال . برنامه های مبتنی بر دات نت از پروتکل SOAP ، بمنظور ارتباط با سرويس های وب XML استفاده می نمايند( فرمت اوليه پيام ها ) . کتابخانه کلاس فريمورک دات نت ، ضمائم SOAP را بمنظور اجراء ، همراه با يک متد سرويس وب XML ، ارائه می نمايد . namespace ، شامل کلاس هائی است که پروتکل های مورد نياز برای انتقال داده ها را فراهم می نمايد . ارسال مدارک تائيد شده .در موارديکه يک سند XML ايمن شده باشد ،بدون ارسال مدارک لازم، امکان دستيابی و استفاده از آن وجود نخواهد داشت. کلاس XmlTextReader ،امکان ارسال مدارک را از طريق استفاده از کلاس CredentialCache موجود در System.Net فراهم می نمايد .