11 Hypermediajärjestelmistä Lyhyt vilkaisu järjestelmätason hypermediaan sekä hypermediajärjestelmien erikoistapauksena nykyaikaiseen WWW-arkkitehtuuriin. Hypermediasovellukseen liittyy aina kaksi näkökulmaa: lukijan ja laatijan näkökulma Hypertekstijärjestelmä (hypermediajärjestelmä) tarjoaa lukijalle ja laatijalle erilaiset näkymät ja työkalut Tyypillinen hypermediasovellusten (tekninen) jako on seuraava - integroidut sovellukset - alustaratkaisut, ts. yleiskäyttöiset selain+dokumenttix -sovellukset Esimerkki: Integroitu sovellus voi olla esim. Toolbookilla, Macromedia Directorilla tai Visual Basicilla toteutettu infokioski Esimerkki: Tuttu alustaratkaisu: WWW-selain + hyperdokumentti (selain tarjoaa käyttäjälle peruspalveluja, joista tärkein on ajonaikainen "Takaisin"-toiminto) MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 261
Pelkistetyn hypertekstijärjestelmän rakenne (selainpohj.) Kolme arkkitehtuurin perustasoa on helposti tunnistettavissa: esitys akdj kasdklj aslk askdl aslkdlk akdj kasdklj aslk askdl aslkdlk erityyppiset solmut dokumentit ja mediaelementit, ikkunointi, linkkien esittäminen, navigointi, hakupyynnöt, haut & navigointi aineiston välittäminen asiakkaalle hyperdokumenttien looginen rakenne ja käsitteistö (=merkattujen graafien käsitteet) varastointi tietokanta tai tiedostojärjestelmä MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 262
Hypertekstijärjestelmien analysoiminen & vertailu Pelkistetyn hypertekstijärjestelmän rakennetta voi kuvata esim. HAM-abstraktion ([Hypertext Abstract Machine]) avulla (v. 1988) - esitystapakerros ([presentation level]) - abstrakti hypertekstikerros ([HAM level]) (graph, context, nodes, links, attributes) - tietokantakerros ([database level]) User Interface Application Tools Hypertext Abstract Machine Host File System or Storage Mechanism MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 263
Hypertekstijärjestelmän osat voidaan myös standardoida, ts. määritellä yleinen malli (referenssikuvaus), jonka kautta analysoida ja vertailla eri (todellisia) hypertekstijärjestelmiä Kenties merkittävin tällainen kuvaus on Dexter Reference Model (v. 1990) - esitystapataso ([run-time layer]) - rakennetaso ([storage layer]) - komponenttitaso ([within-component layer]) Dexterin pääpaino on rakennetason kuvailulla (hypertekstimäinen tieto) Dexter kuvaa myös - yhteydet eri tasojen välillä ([presentation specifications] & [anchoring]) - eri kerrosten peruskäsitteet (komponentit: atomit, linkit & koosteet, ) - eri tasojen funktiot ja operaatiot Dexterille ominaisia piirteitä: - hypertekstiä lukee yhtä aikaa monta käyttäjää (kullakin oma sessio) ja käyttäjät voivat tehdä hypertekstiin muutoksia MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 264
- hypertekstin reaaliaikainen muokkaaminen & päivittäminen on mahdollista (transaktiot tietokantojen tapaan) - jokaisella solmulla ja linkillä on oma yksikäsitteinen tunnisteensa - linkit ovat aina valideja (linkit ovat omia konkreettisia objektejaan) ja linkit voivat olla aidosti monensuuntaisia - hypertekstin kaikki solmut ovat aina reaalisesti saatavilla saantifunktion avulla - koko hypertekstistä voidaan etsiä solmuja hakufunktion avulla MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 265
Dexterin painotus: rakennetaso (Storage Layer) " Storage layer models a database that is composed of a hierarchy of data-containing components which are interconnected by relational links. Components have unique identifiers and links can be identified by a set of two or more component identifiers. Components correspond to the general notion of nodes and can contain text, graphics, images, audio, video etc. The components are treated as generic containers of data and the model does not specify any structure within the containers. Thus, the storage layer does not differentiate between text components and graphics components. It focuses mainly on the mechanism by which components and links are tied together to form hypertext networks." (Balasubramanian) MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 266
Dexter-malli on suunniteltu lähinnä hypertekstijärjestelmän suunnittelijan näkökulmasta. Referenssimallin idea on, että - erilaisten hypertekstijärjestelmien vertailu ja analysoiminen helpottuu (esim. etsimällä yleisestä mallista pienin yhteinen tekijä) - standardointi tiedonsiirto eri hypertekstijärjestelmien välillä helpottuu - samalla oikeastaan myös täsmällisesti määritellään mitä hypertekstillä tarkoitetaan MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 267
Sisällöntuottajan näkökulmasta Dexter-malli ei nykyään ole kovinkaan ajankohtainen, standardien kehittäjät mallia kuitenkin käyttävät - multimedian huomioonottaminen: Dexter Amsterdam Hypermedia Model (AHM) - standardointi, tiedon abstrahointi & SGML Hypermedia / Time-based Structuring Language (HyTime) XLink(!) Soveltajan näkökulmasta referenssijärjestelmiä mielenkiintoisempia ovat yleensä kuitenkin konkreettiset hyperteksti- ja hypermediajärjestelmät esim. - multimedian tekeminen Multimedia ToolBook-ohjelmalla - multimediaohjelmointi Visual Basic -ohjelmointityökalulla - hypermedian tekeminen Macromedia Director-ohjelmistolla - HyTime SGML-standardin käyttäminen sisällöntuotannossa ja työhön liittyvät työkalut, - XML-standardiperhe ja ko. standardeihin liittyvät työkalut sekä - WWW:n HTML-standardi ja tähän liittyvät muut spesifikaatiot ja työkalut. MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 268
Käytännössä hypertekstiä ja -mediaa voidaan siis toteuttaa suunnilleen miten tahansa, Dexteristä yms. hypertekstimalleista piittaamatta - kuitenkin esim. WWW hypertekstijärjestelmänä voidaan aika luontevasti jäsentää HAM-mallin avulla Dexter-tyyppiseen standardointi- & kerrosajatteluun päätyy kuitenkin myös omassa työssä helposti, lähinnä taloudellisista ja tehokkuussyistä johtuen Standardoinnin tyypillinen tavoite on kuvattavan järjestelmän eri tasojen erottaminen käsitteellisesti toisistaan, tasojen yhdistäminen toisiinsa standardoitujen primitiivien avulla ja tasojen toteutuksen kapselointi, vrt. HAM: User Interface Application Tools Hypertext Abstract Machine Host File System or Storage Mechanism MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 269
Hypertekstin käsitteelliset tasot Hypertekstin tarkasteleminen johtaa väistämättä tiedon ja kielen ominaisuuksien (omituisuuksien?) tarkasteluun Hypertekstin laatimisessa, käytössä ja opiskelussa voidaan erottaa kolme (kielenkäytön) käsitteellisesti erilaista osa-aluetta: syntaksi, semantiikka ja pragmatiikka Semantiikka vastaa sisältöjä, joita halutaan esittää ja käsitellä (tietosisältö), syntaksi tarjoaa keinon tehdä asiat käytännössä (rakenne) ja lopulta pragmatiikka osoittaa, miksi asioita tehdään (käyttö) Esimerkki: HTML-sivu noudattaa HTML-syntaksia, jolla on HTML:n & selainten toteuttama (sovittu) semantiikka. Se, miksi sivu on tehty ja mitä sillä ajetaan takaa, riippuu laatijan ja käyttäjän näkökulmista ja työlle asetetuista tavoitteista: pragmatiikka. Edellä esitetty formaali kolmijako nousee tärkeään rooliin yleensä vasta siinä vaiheessa, kun erottelu osataan (lähinnä teknisesti) tehdä MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 270
Nykyaikainen WWW-arkkitehtuuri WWW on ylivoimaisesti suosituin hypertekstijärjestelmä. Käydään seuraavaksi läpi nykyaikaisen WWW-arkkitehtuurin perusteet. Vuonna 2004 julkaistu Architecture of the World Wide Web -määritys jakaa WWWarkkitehtuurin kolmeen kokonaisuuteen: Yksilöinti ([Identification]): Resurssien yksilöinti URI-tunnisteiden avulla. Esimerkki: Levyharrastajilla on verkkopalvelu, jonka URI-tunniste on http://www.levylaari.fi. Vuorovaikutus ([Interaction]): Viestien välittäminen sovellusten välillä protokollien avulla. Esimerkki: Käyttäjä kirjoittaa URI:n selaimen osoitekenttään. Selain ottaa yhteyden palvelimeen www.levylaari.fi (portti 80) ja tekee tälle HTTP-pyynnön resurssista. Selain lähettää vastauksen HTTP-protokollan avulla. Representaatio ([Representation]): Resurssit esitetään tiedostomuotojen joukon avulla. Esimerkki: Levyjen tiedot esitetään XHTML-dokumentteina, kannet ja ikonit ovat PNG-muotoisia. Palvelun ulkoasu määritellään CSS-tyylitiedostossa. MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 271
Resurssi, yksilöinti ja representaatio Representaatio edustaa resurssia tietyllä ajanhetkellä (HTTP-pyyntö): URI http://www.levylaari.fi/vuodenlevy Representaatio Metatieto Content-type: application/xhtml+xml Tietosisältö <html><head> <title>l e v ylaari: Vuoden levy</title> </html><body>...</body></html> Edustaa Yksilöi Resurssi Levylaarin vuoden levy MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 272
Yksilöinti: URI-tunnisteet Idea: maailmanlaajuisen verkon muodostaminen vaatii maailmaanlaajuisesti yksikäsitteiset tunnisteet Tim Berners-Leen alkuperäisen määritelmän mukaan URI tulee sanoista Universal Resource Identifier, joka muutettiin myöhemmin muotoon Uniform Resource Identifier. (Syy: Universal koettiin liian vahvaksi termiksi). URI on joko URL (Uniform Resource Locator) tai URN (Uniform Resource Name) Esimerkkejä URI-skeemoista: http, mailto, tel, ldap,... Esimerkkejä URI-tunnisteista: http://www.levylaari.fi, mailto:jukka.huhtamaki@tut.fi, tel:+358-3-555-1234 URI-skeemojen rekisteröinnistä vastaa IANA. URI-tunnisteita voidaan käyttää verkosta noudettavissa olevien resurssien lisäksi minkä tahansa yksilöintiin: ihmiset, valuutat, äänilevyt, aikavyöhykkeet, tietotyypit,... Tämä on keskeinen ajatus W3C:n Semanttisessa Webissä. MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 273
URI-tunnisteet: hyviä käytäntöjä Resurssilla pitäisi (SHOULD) olla tasan yksi tunniste: rinnakkaisia URI-aliaksia on syytä välttää Minkä tahansa URI-tunnisteen perusteella pitäisi koska tahansa olla mahdollista noutaa resurssin representaatio: kokeile esimerkiksi ladata selaimeesi XHTMLnimiavaruuden yksilöivä URI http://www.w3.org/1999/xhtml Laiteriippumattomuus ([Device Independence]): resurssin representaation pitäisi olla noudettavissa saman URI:n perusteella päätelaitteesta riippumatta. - Voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että laite kuvaa ominaisuutensa pyynnön yhteydessä ja representaatio räätälöidään laitteen ominaisuuksien perusteella ([Content negotiaton]). - Saavutettavuus (Accessibility) voidaan toteuttaa samalla idealla: laitteen tuomien reunaehtojen lisäksi rajoitteita voi aiheutua esimerkiksi käyttäjästä tai käyttötilanteesta Viileät URI:t eivät muutu : älä siirtele resursseja paikasta toiseen. Parempi vaihtoehto on resurssien järkevä nimeäminen (versiointi). MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 274
Esimerkki: levylaari.fi on valinnut Laika and the Cosmonautsin levyn Absurdistan vuoden 1997 levyksi: Vuoden levyn URI: http://www.levylaari.fi/vuodenlevy Vuoden 1997 levyn URI: http://www.levylaari.fi/1997/vuodenlevy Levyn Absurdistan URI: http://www.levylaari.fi/levy/absurdistan Esimerkin URI-tunnisteet eivät ole aliaksia, koska kaikki URI:t yksilöivät eri resurssin. Esimerkin URI:t voivat käytännössä ohjata samaan resurssiin HTTPuudelleenohjauksen avulla. Esimerkki uudelleenohjauksen toteuttamisesta PHPohjelmointikielen avulla: <?php header( Location: http://www.levylaari.fi/levy/absurdistan );?> Uudelleenohjauksen voi toteuttaa myös HTML-kielen META-elementin tai vaikka JavaScriptin avulla, mutta tämä ei ole suositeltavaa. Arvaatko miksi? URI-tunnisteiden tulevaisuus on IRI (Internationalized Resource Identifier), joka mahdollistaa esimerkiksi skandinaavisten kirjainten (ja riimukirjoituksen) käytön resurssien tunnisteissa. Esimerkiksi Seinäjoen kaupungin kotisivujen tunniste voi siis tulevaisuudessa olla reilusti http://www.seinäjoki.fi. MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 275
Vuorovaikutus: protokollat Protokolla on keino viestien ([message]) välittämiseen asiakasohjelman ja palvelimen välillä. Protokolla määrittelee viestien sisällön kieliopin (syntaksi), viesteissä käytettyjen termien merkityksen (semantiikka) ja kiinnittää viestien vaihdon järjestyksen. Esimerkkejä WWW-protokollista: HTTP, SOAP, FTP, SMTP,... Yksityiskohta: W3C määrittelemän nyrkkisäännön mukaan protokollat säilyvät keskimäärin pitempään kuin niitä käyttävät sovellukset (Lähde: Architecture of the World Wide Web) tai esimerkiksi ohjelmointirajapinnat (API). Vinkki hajautettujen sovellusten kehittäjille? WWW:n arkkitehtuuri -suosituksen mukaan käyttäjän (protokollan avulla tekemät) toimenpiteet voidaan jakaa turvallisiin ja turvattomiin: - Turvalliset toimenpiteet vastaavat luonteeltaan hakuja tai kyselyjä: käyttäjä ei esimerkiksi saa linkkiä seuratessaan tietämättään joutua sähköpostilistalle. - Turvattomat toimenpiteet vastaavat luonteeltaan tilauksia. Turvattomia toimintoja varten selaimeen voidaan toteuttaa oma käyttöliittymä. Toteutuuko WWW:ssä? MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 276
Representaatio: tiedostomuodot Representaatio: resurssin informaation tilaa esittävä tieto ja metatieto Tiedostomuodot voidaan jakaa binäärisiin ja tekstipohjaisiin: - Binäärisiä: PNG, MPEG, PDF,... - Tekstipohjaisia: HTML, SMIL, CSS, RDF/XML,... Binääristen ja tekstipohjaisten tiedostomuotojen vertailua (yleistyksiä): - Tekstipohjaiset ovat riippumattomampia yksittäisestä sovelluksesta, laitteesta tai käyttöjärjestelmästä - Binäärimuotoinen tieto vaatii vähemmän tilaa: pienempi tiedostokoko - Tekstimuotoisen tiedon esittäminen vaatii enemmän suorituskykyä - Tekstipohjainen tieto on helpommin hyödynnettävissä tulevaisuudessa: uudelleenkäyttö HTML: WWW:n keskeisin tiedostomuoto, mahdollistaa hypertekstiverkon rakentamisen (linkit) ja yksittäisten solmujen sisäisen rakenteen esittämisen MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 277
Lopuksi Osa Architecture of World Wide Web -suosituksen ohjeista on suunnattu erityisesti protokollien tai tiedostomuotojen suunnittelijoille. Suuri osa tiedosta on kuitenkin hyödyllistä kaikille WWW-sovellusten ja -sivustojen tekijöille. Tutustumisen arvoinen dokumentti! Suositus tarjoaa jälleen kerran mahdollisuuden oppia toisten tekemistä virheistä: ainakin periaatteet ([Principles]) ja hyvät käytännöt ([Good practices]) on hyvä käydä läpi yleisten sudenkuoppien välttämiseksi. Mielenkiintoista: WWW on hypertekstijärjestelmä, jota ei oikeastaan koskaan ole määritelty kokonaisuutena arkkitehtuurin tasolla. WWW:n pienin yhteinen tekijä on HTML-kielen, HTTP-protokollan URI-tunnisteiden yhdistelmä. Mikäli WWW-sovelluksen keskeinen toiminnallisuus on nojaa näiden lisäksi muihin tekniikoihin, käyttäjäryhmä selaimineen olisi syytä olla tiedossa. Järjestelmätason hypermediaan kannattaa perehtyä viimeistään siinä vaiheessa kun on suunnittelemassa uutta hypertekstiin perustuvaa järjestelmää, esimerkiksi monikanavaisuuteen kykenevää sisällön hallinta- ja julkaisujärjestelmää. Valmis jäsennys helpottaa taatusti suunnittelutyötä. MATHM-37000 HYPERMEDIAN PERUSTEET (syksy 2007) 278