Accès aux contenus du système iclass grâce à un Adaptateur utilisant la SQI

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1 INSTITUT DE LA FRANCOPHONIE POUR L INFORMATIQUE // Mémoire de fin d études Accès aux contenus du système iclass grâce à un Adaptateur utilisant la SQI NGUYEN DUY CU Année académique Promotion 9 Responsable de stage : David MASSART Bruxelles, Belgique

2 Résumé De nos jours, la Technologie de l Information et de la Communication prend part efficacement à la formation. Plusieurs systèmes d apprentissage sont développés afin de fournir aux élèves la possibilité d accéder à des cours facilement. Cependant, en Europe, des statistiques montrent que l on a besoin d augmenter l efficacité et l effet d apprentissage et d enseignement. C est particulièrement évident quand on analyse plusieurs indications de la performance de l école, le taux d abandon par exemple. Le projet Intelligent distributed Cognitive-based LeArning System for School (iclass), financé par la commission européenne, vise àdévelopper un système d apprentissage avancé. Il a pour but de résoudre le problème posé etdepréparer un environnement pour les générations prochaines, où les compétences acquises doivent être mises à jour en permanence pour réagir àl évolution de la société. L Adaptateur est un composant du système iclass. Il permet l interopérabilité entre le système iclass et d autres systèmes d apprentissage. Ce mémoire de fin d études présente le développement de cet Adaptateur. Il aborde des études préalables concernant l Adaptateur, des technologies utilisées, des propositions de la gestion numérique des droits d auteur, et la mise en application de l Adaptateur. ii

3 Abstract Nowadays, the Communication and Information Technology takes part to the formation effectively. Many systems of training are developed in order to provide to the pupil the possibility of reaching courses easily. However, in Europe, some statistics show that one needs to increase the effectiveness and the effect of the training and teaching. It is particularly obvious when one analyzes several indications of the performance of the school, the rate of abandonment for example. The Intelligent distributed Cognitive-based LeArning System for School (iclass) project, financed by the European Commission, aims at developing an advanced learning system. The purpose of the project is to solve the problem and to prepare an environment for the next generations, where acquired competences must be updated permanently reflecting the evolution of the society. The Adapter is a component of the iclass system. It allows the interoperability between the iclass system and another learning systems. This thesis presents the development of the Adapter. It shows preliminary studies concerning the Adapter, the technologies used, the proposals of the Digital Rights Management, and the implementation of the Adapter. iii

4 Remerciements Je tiens avant tout à remercier David Massart, mon responsable de stage et Senior Software Architect à European Schoolnet. Sans lui, mon stage n existerait pas. Ses conseils pertinents et son ouverture d esprit m ont permit d achever ce travail. Je tiens à remercier Ulf W Lundin, le Directeur d European Schoolnet, qui m a accordé une bourse de stage, et m a également encouragé pendant mon séjour de 6 mois à European Schoolnet. Le travail est réalisé dans le cadre du projet iclass, un projet des collaborations de plusieurs sociétés informatiques, p.ex., Siemens, Sun Microsystems, Microsoft, Intel, Infogate. Je voudrais remercier mes collègues, particulièrement Jean-Noel Colin, Igor Blyuss, Oven Colan, Ilhami Gorgun, Eric Meyvis, Ali Turkey. Non seulement ils m ont collaboré pour l objectif du projet, mais ils m ont apportéégalement la chance de perfectionner mon anglais et mon français. Je voudrais remercier mes amis à European Schoolnet (Quentin Trémérie, Chhuoy Bun Chheang, Brigitte Parry, Mourad Etbaz, Sylvia Hartinger, Yong Chui Hsia, Sophie Vandeputte). Pendant mon stage, j ai reçu leurs aides et leurs encouragements. Je voudrais également remercier mes parents, ma copine, mes soeurs, mon frère qui m ont encouragé quand j étais loin de la maison. Merci àtout! iv

5 Acronymes SAC CGP EUN IST SQI XML WSDL SOAP UDDI CORBA ODRL SAML SCORM JAX-RPC JAXB JWSDP UML API LCMS LMS LO LOM Service d Accès aux Contenus Conducteur-Générateur-Présentateur European Schoolnet Information Society Technologies Simple Query Interface Extensible Mark-up Language Web Services Definition Language Simple Object Access Protocol Universal Description, Discovery and Integration Common Object Request Broker Architecture Open Digital Rights Language Security Assertion Markup Language Sharable Courseware Object Reference Model Java API for XML-based Remote Procedure Call Java Architecture for XML Binding Java Web Services Developer Pack Unified Modeling Language Application Programming Interface Learning Content Management System Learning Management System Learning Object Learning Object Model v

6 Table des matières Résumé ii Remerciements iv Acronymes v 1 Introduction Introduction générale Problématique Objectifs Structuredurapport Travaux concernés Adaptateur dans le contexte de projet iclass IntroductionduprojetiClass Adaptateur dans le contexte de projet iclass Travaux antérieurs InterfaceSQI Langage de définitiondeserviceswebwsdl SpécificationdeSQIavecWSDL Sommaireduchapitre Méthodes et Solutions 23 vi

7 TABLE DES MATIÈRES vii 3.1 Scénarios d accèsauxcontenus Mécanisme de gestion numérique des droits et d authentification Expressiondel accord Protocole de négociation et vérification des droits et d authentification Formats des données Requête des métadonnées Format des résultats Requêtedel accord Miseenapplicationdel Adaptateur Environnement de développement et de déploiement Conception et implémentationdel Adaptateur Test Sommaireduchapitre Evaluation et Conclusion RésultatsdutravailetEvaluation Conclusion A Connaissances techniques de base 42 A.1 JavaArchitectureforXMLBinding A.2 JavaAPIforXML-basedRPC(JAX-RPC) B Interfaces graphique de l Adaptateur 44 B.1 Introduction B.2 Interfacesdeconfiguration B.3 Interfacesd administration C Conception de l Adaptateur 49 C.1 Introduction... 49

8 TABLE DES MATIÈRES viii C.2 Conception détaillée D Outil de Test 55 D.1 Fonctionnalitésdel outil D.2 Casdetest... 56

9 Table des figures 2.1 Environnement de collaboration du systèmeiclass Architecture du systèmeiclass Diagramme des composants qui interagissent avec l Adaptateur Diagramme de classe de la Simple Query Interface Spécificationgraphiquedel exempledewsdl SpécificationdeSQIavecWSDL Diagramme d activité pour obtenir un objet d apprentissage Recherche des métadonnées et résolution le location d un objet d apprentissage Unexempled expressiondesdroits Exemple de jeton de sécurité SAML Formatdel accord Protocole de gestion numérique des droits et d authentification B.1 Page de maison de l Adaptateur B.2 Configuration paramètresdesac B.3 Configuration des paramètres du Conducteur et du Service de Sécurité 47 B.4 Interfaced administrationdel Adaptateur C.1 Diagrammedespaquetages D.1 Créationdesession ix

10 TABLE DES FIGURES x D.2 Recherche des métadonnées D.3 Résultats des métadonnées D.4 Récupération de jeton de sécurité D.5 Jeton de sécurité... 60

11 Liste des tableaux 2.1 Spécification de SQI avec WSDL - Gestion de session Spécification de SQI avec WSDL - Méthodes de la destination Environnement de développement et de déploiement de l Adaptateur Liste des fonctionnalités de l Adaptateur C.1 Listedesclassesdupaquetage adapter C.2 Liste des classes du paquetage sessionmanagement C.3 Listedesclassesdupaquetage sqi C.4 Liste des classes du paquetage timeoutmanagement C.5 Liste des classes du paquetage tokenmanagement C.6 Listedesclassesdupaquetage translation C.7 Listedesclassesdupaquetage utils xi

12 Chapitre 1 Introduction 1.1 Introduction générale Dans le programme de la formation à l Institut de la Francophonie pour l Informatique, l étudiant a l occasion d effectuer un stage de fin d études. Il s agit d un stage dans un environnement informatique francophone de type développement ou recherche qui a pour but de préparer l étudiant à la vie professionnelle, soit comme ingénieur, soit comme chercheur. Mon stage s est déroulé à European Schoolnet (EUN) 1,61ruedeTrèves, 1040 Bruxelles, Belgique. C est une organisation de plus de 26 ministères de l éducation en Europe. Son objectif est de développer des plates-formes d apprentissage pour les lycées, les enseignants et les apprenants en Europe. Mon stage concerne àungrand projet dans le domaine e-learning dont l European Schoolnet est un partenaire. J ai achevé bien mon travail sous la direction du Dr. David Massart 2 J étais motivé parcethème de stage car j ai des expériences et connaissances dans le domaine e-learning comme j ai fait des recherches sur les méthodologies et les normes employées pour la formation àdistancelorsdelaréalisation de mon TIPE (Travail d Intérêt Personnel Encadré) à l IFI. En plus, je m intéresse vivement aux questions d interopérabilité entre systèmes d apprentissage et à la construction des normes. D ailleurs, je voulais participer à un projet international àl étranger pour profiter de l environnement de travail et perfectionner mes compétences linguistiques. 1 Pour vous informer vite, visitez le site Web : 2 Dr. David Massart travaille en tant que Senior Software Architect à l EUN. Son travail concerne à l architecture, l interopérabilité et aux standards pour les applications d e-learning réparties 1

13 CHAPITRE 1. INTRODUCTION Problématique Dans la plupart des pays européens, le système d éducation, particulièrement au niveau secondaire, a déjà satisfait l objectif consistant à donner accès à tous les enfants àl éducation de base et secondaire. Cependant, des statistiques montrent que l on a besoin d augmenter l efficacité et l effet d apprentissage et d enseignement. C est particulièrement évident quand on analyse plusieurs indications de la performance de l école, le taux d abandon par exemple. D ailleurs, on a besoin d avoir un environnement pour les générations prochaines, où les compétences acquises doivent être mises à jour en permanence, en réagissant àl évolution de la société. Traditionnellement, l utilisation de la TIC (Technologie de l Information et de la Communication) pour l apprentissage se concentre sur l approche s entraîner et pratiquer (c.-à-d., l apprenant s entraîne puis pratique sur un thème donné). On n arrive pas àintégrer la TIC dans l enseignement/apprentissage en prenant en compte le profil de chaque étudiant et sa capacité àdéfinir enfin un modèle d apprentissage qui lui convient. Le projet Intelligent distributed Cognitive-based LeArning System for School (iclass), financé par la commission européenne, a pour but de contribuer à la réalisation d un décalage : rendre la Technologie de l Information et de la Communication davantage qu un outil simple. Le projet vise àdévelopper un système d apprentissage à base d ontologies pour séquencer les connaissances et les adapter au niveau de compréhension de l élève et au style d apprentissage qui lui convient le mieux en créant dynamiquement des objets d apprentissage. Un système iclass sert non seulement ses utilisateurs, il doit pouvoir interopérer avec des systèmes d apprentissage existants, par exemple les systèmes qui sont membres de la fédération Celebrate [20, 17] ; permettre à ces systèmes d accéder à ses ressources d apprentissage enrichissant par des riches médias. Le composant iclass Adapter (dans notre contexte, nous l appelons désormais Adaptateur) vise àrépondre àce problème. 1.3 Objectifs L objectif de ce mémoire consiste à élaborer des scénarios d accès aux contenus d iclass, à définir des formats des données (pour les requêtes et les résultats utilisés), et à

14 CHAPITRE 1. INTRODUCTION 3 proposer un mécanisme de gestion numérique des droits 3 et d authentification. Enfin, tous ces aspects seront joints ensemble dans la mise en application de l Adaptateur. 1.4 Structure du rapport La suite du rapport est structurée comme suit : Chapitre 2 aborde l introduction du projet iclass, l architecture de l Adaptateur et les besoins concernant l Adaptateur. Il présente également l interface SQI et la technique de base utilisés dans le développement de l Adapter ; Chapitre 3, Méthodes et Solutions, parle de solutions pour les scénarios d accès aux contenus ainsi que la gestion numérique des droits et l authentification, et également de la mise en application de l Adaptateur ; Finalement, Chapitre 4 donne l évaluation des résultats obtenus et la conclusion du rapport. 3 Mots d origine en anglais : Digital Rights Management

15 Chapitre 2 Travaux concernés Ce chapitre introduit le projet iclass et son architecture. Puis, il aborde l Adaptateur, c est l objectif du stage, et autres composants qui interagissent avec l Adaptateur dans le contexte du projet iclass. Finalement, il présente des travaux antérieurs, il s agit de l interface SQI dont l Adaptateur a besoin pour communiquer avec d autres composants, et du langage de définition des services Web (WSDL) qui est utilisé pour spécifier l interface SQI dans la mise en application de l Adaptateur. 2.1 Adaptateur dans le contexte de projet iclass Introduction du projet iclass iclass est un projet de 54 mois (depuis janvier 2004), 11 millions d euros provenant du programme IST (Information Society Technologies) de la commission européenne et 22 partenaires dans 11 pays (ministères, universités, éditeurs de contenu et fournisseurs des technologies, p.ex., Microsoft, Sun Microsystems, Intel, Infogate etc.)( Le projet vise àdévelopper un système d apprentissage à base d ontologies pour séquencer les connaissances et les adapter au niveau de compréhension de l élève et au style d apprentissage qui lui convient le mieux en créant dynamiquement des objets d apprentissage. La Figure 2.1 illustre l environnement de collaboration du système iclass, y compris les apprenants, les enseignants, les parents des apprenants, les ministères d éducation, les fournisseurs de contenu, etc. et leurs collaborations orientées-apprenant. Le projet iclass prend en compte non seulement l apprenant et l enseignant,ce 4

16 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 5 Fig. 2.1 Environnement de collaboration du système iclass sont les personnes qui font part directement dans un système d apprentissage. Il fournit également des possibilités qui permettent aux parents, et aux ministères de l éducation de suivre les élèves et d analyser les résultats de l enseignement en temps réel (voyez la Figure 2.1). L objectif du projet cherche d une part à formuler une nouvelle approche pédagogique qui exploite la capacité de la TIC de permettre une approche flexible et basée sur apprenant, en prenant en compte les styles d apprentissage, les compétences personnelles et le comportement d étude de l apprenant. D autre part, on va développer des outils TIC permettant cette nouvelle approche de l enseignement et la mettant en valeur. Ceci sera réalisé encréant : unsystème d apprentissage avancé, fondé sur une architecture à base d ontologies ; un environnement distribué et de collaboration avec les participants principaux du processus de la formation (p.ex., les parents, les professeurs, les apprenants, les ministères) ; une architecture ouverte et capable de garantir un degré adéquat d interopérabilité avec les systèmes et les outils d apprentissage existants et de favoriser l évolution des normes existantes concernant des objets d apprentissage.

17 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 6 Fig. 2.2 Architecture du système iclass Ce système doit prendre en compte la gestion de distribution de contenus et des droits d accès aux objets d apprentissage adaptatifs. Ceci permet de protéger les droits d auteur des fournisseurs des contenus. Cette question est discutée en détail àlasec- tion Afin d atteindre l objectif du projet, une architecture distribuée et ouverte est exigée. La Figure 2.2 présente une telle architecture : l architecture du système iclass. Elle se compose des éléments suivants (illustrés à la Figure 2.2). Notons le grand nombre de composants, donc vous pouvez passer rapidement les descriptions qui suivent. Architecture de réseaux. C est l infrastructure TCP/IP et le protocole HTTP. Service de base de données contenant les bases de données de profils des apprenants, de données (résultats) intermédiaires de démarche d un apprenant durant ses études (qui sert àgénérer un chemin d apprentissage qui lui convient le mieux) etc. Service de messagerie (SOAP, XML-RPC). Il fournit une plate-forme de messagerie pour échanger les messages de SOAP/HTTP Réseau pair-à-pair des dépôts des objets d apprentissage. C est un réseau pair-

18 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 7 à-pair des noeuds (chaque noeud correspond àundépôt des objets d apprentissage), il a pour but d équilibrer la charge des demandes et également d augmenter la capacité de stockage. Service d Accès aux Contenus. C est un service qui nous permet de gérer(d ajouter, de mettre à jour, de supprimer) les métadonnées des objets d apprentissage et de chercher des métadonnées. Service de distribution des contenus. Son rôle consiste à localiser et distribuer des objets d apprentissage. Service de Sécurité etdegestionnumérique des droits. Composant de gestion de profil des utilisateurs. Sélecteur. Grâce aux résultats obtenus par un apprenant, ce composant communiqueaveclegénérateur de LO (Learning Object) pour créer dynamiquement des contenus adaptés à l apprenant. Conducteur. Ce composant contrôle tous les accès au système iclass, y compris le suivi des apprenants. Générateur de LO. Ce composant coopère avec le service de distribution des contenus et le Sélecteur pour générer de façon dynamique des objets d apprentissage. Service de Portail. Un système Web qui fournit des interfaces pour les utilisateurs, y compris un Présentateur qui a pour but de consommer un objet d apprentissage. Interfaces client. Ce sont des interfaces graphiques sur les navigateurs des utilisateurs, spécifiées pour chaque groupe d utilisateurs. Autres systèmes (systèmes de 3ème partie) ou systèmes existants qui voudraient accéder aux contenus de riches médias du système iclass. Adaptateur. C est le pont liant le système iclass aux autres systèmes qui existent déjà. La conception de l Adaptateur est le but de ce rapport Adaptateur dans le contexte de projet iclass L Adaptateur est un composant du système iclass [8]. Il permet aux utilisateurs des systèmes existants 1, comme les systèmes de numériquesdetravaileetlessystèmes de gestion de contenu d apprentissage qui sont membres de la fédération Celebrate [20, 17], de rechercher et d utiliser les contenus du système iclass. 1 Dans le contexte de projet iclass, système existant se rapporte à n importe quel système noniclass qui existe déjà

19 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 8 Fig. 2.3 Diagramme des composants qui interagissent avec l Adaptateur Lescomposantsdusystème iclass interagissant avec l Adaptateur sont indiqués sur la Figure 2.3. Pour exécuter une recherche des métadonnées, le système existant communique avec l Adaptateur via la Simple Query Interface (présenté danslasec- tion 2.2.1). Pour mette en jeu un objet d apprentissage à distance, Il connecte au Conducteur-Générateur-Présentateur. Afin de servir des requêtes du système existant, l Adaptateur interagit avec deux éléments du système iclass : le Service d Accès aux Contenus (SAC) et le Service de Sécurité. Le Conducteur-Générateur-Présentateur communique avec l Adaptateur et le SAC en employant leurs interfaces respectives pour échanger des jetons de sécurité (sous-section 3.2.1). Le SAC est le point d entrée d un réseau pair-à-pair de dépôts d objets d apprentissage [2]. Il propage chaque requête reçue de noeud à noeud. Chaque noeud traite la requête et renvoie les résultats au SAC qui va les expédier de façon asynchrone àla source de la requête, l Adaptateur. Le Conducteur-Générateur-Présentateur représente le Conducteur, le Générateur et le Présentateur du système iclass. Le Présentateur est une interface Web dont les objets peuvent être consommés. Le Générateur est un service qui crée dynamiquement des objets d apprentissage depuis des dépôts d objets d apprentissage pour un cas d étude spécifique. Le Conducteur a pour but de contrôler tous les accès au système iclass. Ces trois composants sont groupés pour simplifier notre modèle. Ils résolvent la demande de jouer un objet d apprentissage du système existant. LeServicedeSécurité etdegestionnumérique des droits est un service Web qui produit des jetons de sécurité (utilisés pour authentifier les systèmes externes) pour les systèmes existants lors qu ils accèdent au système iclass. Ce service fournit également des accords d utilisation des objets d apprentissage

20 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 9 L Adaptateur a pour but de fournir aux systèmes d apprentissage existants des accès au système iclass. La mise en oeuvre de l Adaptateur consiste en quatre modules suivants : Gestion des connections (gestions des sessions de communication) avec les systèmes existants ; Gestion des jetons de sécurité; Partie principale : recherche des métadonnées, adaptation des résultats et lancement de l objet d apprentissage ; Configuration et administration de l Adaptateur. 2.2 Travaux antérieurs Pour que les composants du système iclass et y compris l Adaptateur soient interopérables, une interface commune est nécessaire. Parmi les interfaces d interrogation existantes 2, l interface SQI (Simple Query Interface) est une bonne candidate grâce à sa simplicité et sa capacité à fonctionner en mode asynchrone (partie 2.2.1) dont le système ayant de réseau pair-à-pair des dépôts comme iclass a besoin. Cet section présente l interface SQI, un aperçu des services Web et le langage de spécification WSDL qui est utilisé pourdéfinir SQI de façon partageable. Finalement, elle aborde la spécification de SQI avec WSDL. Ce sont des éléments importants dans la mise en oeuvre de l Adaptateur Interface SQI L interface SQI (Simple Query Inteface)[16] est une interface de programmation (API) qui sert à interroger les métadonnées des objets d apprentissage contenus dans des dépôts des objets d apprentissage hétérogènes. Ses caractéristiques principales sont : simplicité et facilité d implémentation neutralité en terme de langage d interrogation et de format des résultats, et capacité à fonctionner en mode synchrone et asynchrone Etant donné deuxdépôts qui partagent au moins un langage d interrogation et un format des métadonnées commun, les phases suivantes sont nécessaires pour qu un 2 p.ex., la IMS Digital Repository Interoperability (DRI) Specification [4], la Simple Query Interface [16], la Zing Search/Retrieve Web Service (SRW) [22], ou la Open Knowledge Initiative (OKI) Open Service Definition Interface (OSID) [13].

21 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 10 dépôt (nommé source de la requête ) puisse interroger un autre dépôt (nommé destination de la requête ) en utilisant SQI : la source sélectionne un langage d interrogation supporté par la destination(p.ex., XQUERY). Nous pouvons oublier cette phase si le langage d interrogation est déjà proposé par la destination, lasourcesélectionne un format de résultat disponible du coté deladestina- tion(p.ex., le IEEE Learning Object Metadata. Cette phase peut être également omise si le format est proposé par la destination, la source envoie une requête dans le langage sélectionné, enfonctiondumodederequête sélectionné, la destination fourni des résultats dans le format sélectionné soit comme valeur retournée (mode synchrone), soit par un appel àunméthode (results listener) implémentée par la source (mode asynchrone). Ce dernier mode est plus robuste. Il permet à SQI d être utilisée comme interface des recherches fédérées sans qu il ne soit pas nécessaire d attendre les derniers résultats avant de retourner les premiers résultats. Fig. 2.4 Diagramme de classe de la Simple Query Interface Le diagramme de classe 2.4 décrit les méthodes de SQI. Il y a treize méthodes regroupées en quatre catégories : gestion des sessions, gestion des paramètres de requête, requête en mode synchrone, requête en mode asynchrone. Actuellement, les méthodes de gestion des sessions ne font pas partie de la spécification de SQI et peuvent être remplacéespartoutautremécanisme de gestion des sessions qui serait considéré plusapproprié. Les méthodes courantes permettent d ouvrir une session anonyme (createanonymoussession) ou authentifiée (createsession) etdeclôturer (destroysession ) une session avec un dépôt cible.

22 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 11 Les méthodes de gestion des paramètres de requête nous permettent de configurer les paramètresderequête tels que le langage d interrogation (setquerylanguage), le format des résultats (setresultsformat ), le nombre maximum des résultats retournés (des setmaxqueryresults ), et la durée d une requête (setmaxduration ). En mode synchrone, les résultats d une requête sont retournés comme le résultat d un appel (synchronousquery ). Des méthodes additionnelles permettent de choisir le nombre des résultats retournés par un appel (setresultssetsize), et savoir le nombre des résultats d une requête (gettotalresultscount ). En mode asynchrone, les résultats d une requête sont envoyés par la destination à la source de la requête en appelant une méthode implémentée par la source (query- ResultsListener). Ceci implique que la source doit indiquer la location de la méthode à appeler la destination (setsourcelocation ) avant d envoyer une requête asynchrone (asynchronousquery). Le mécanisme de gestion des erreurs fourni par SQI est intentionnellement peu sophistiqué. Quand un échec se produit, n importe quelle méthode de SQI peut le rapporter moyen d une exception(sqifault) qui conforte un code d erreur prédéfini 3 et un message en texte libre. En pratique, l interface SQI est implémentée dans tous les deux côtés d interrogation : la source et la destination. La destination doit implémenter les méthodes de gestion de session, les méthodes de gestion des paramètres, les méthodes du mode de requêtesynchrone, etlaméthode asynchronousquery. La source d interrogation doit implémenter la méthode queryresultslistener pour que la destination puisse retourner des résultats si l on applique le mode asynchrone Langage de définition de services Web WSDL WSDL est l acronyme de Web Services Definition Language, c est un standard de spécification utilisé pourdécrire les interfaces des services Web (Web Services). Cette section présente un aperçu des services Web ainsi que le WSDL. Puis, elle parle de la spécification de SQI en WSDL. 3 Les codes d erreur font partie de la spécification de SQI.

23 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 12 Aperçu de services Web Aujourd hui, les entreprises comptent sur des milliers de différentes applications de logiciel chacune avec leur propre rôle en faisant des affaires. Pour appeler juste quelques unes, les applications de base de données stockent des informations de clients et des inventaires, les applications Web permettent à des clients de passer en revue et acheter des produits en ligne, et les applications suivant les ventes identifient des tendances et prennent des décisions à l avenir. Ces applications fonctionnent normalement sur de différents plateformes et systèmes d exploitation, et également elles sont mises en application dans différents langages de programmation. En conséquence, il est très difficile que les différentes applications de communiquer entre eux et partagent leurs ressources d une manière coordonnée. Pour résoudre le problème de communication d application-à-application. Les entreprises ont besoin d une manière normalisée pour les applications de communiquer entre eux via des réseaux, n importe comment ces applications ont été développées. Les services Web fournissent exactement cette solution en fournissant une méthode normalisée de communication entre les applications de logiciel. Elle permet les applications d exposer leurs ressources au monde extérieur de sorte que n importe quel utilisateur puisse dessiner sur les ressources de l application. Les services Web adhèrent aux normes de communication suivantes : 1. un service Web décrit publiquement sa propre fonctionnalité par un dossier de WSDL. 2. un service Web communique avec d autres applications par l intermédiaire des messages de XML, normalement ce sont des messages de SOAP. 3. un service Web emploie un protocole de réseau standard tel que le HTTP. Dans la partie suivante, on parle de WSDL, un élément important dans la mise en application de l Adaptateur, et de l implémentation de SQI avec WSDL. XML et SOAP sont omit car il existe énormément de documents concernant ces standards. Introduction à WSDL Le langage de définition de services Web WSDL (publié par le W3C) est définit comme une grammaire XML. Il a pour but de décrire la fonctionnalité d un service Web et de spécifier la manière dont d autres applications peuvent accéder à ce service via une interface [3].

24 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 13 En clair, WSDL définit, de manièreabstraiteetindépendante du langage de programmation, l ensemble des opérations et des messages qui peuvent être transmis vers et depuis un service web donné. Le WSDL décrit quatre ensembles des données importants : information de type de donnée pour toutes les requêtes de message et requêtes de réponse, information d interface décrivant toutes les fonctions disponibles publiquement, information de liaison sur le protocole de transport utilisé, information d adresse pour localiser le service spécifié. Une fois qu un Web Services est développé, il faut publier sa description et faire un lien vers elle dans un catalogue UDDI (Universal Description, Discovery and Integration), de sorte que les utilisateurs potentiels peuvent le trouver. Quand un utilisateurs souhaite utiliser le service, il fait une demande de son fichier WSDL afin de connaître son emplacement, les appels de fonctions et comment y accéder. A partir de cela, il peut composer, par exemple, une requête SOAP (Simple Object Access Protocol) vers l ordinateur du service. Tout ce parcours peut évidemment être automatisé à l aide d outils reconnaissant WSDL, et permet ainsi d intégrer de nouveaux services pratiquement sans devoir entrer de nouveau code [1]. WSDL est donc conçu pour être la pierre d angle de l édifice Web Services, avec un langage commun pour décrire les services et une plateforme pour intégrer automatiquement ces services. L exemple suivant figure un service Web qui a pour but de connaître le nombre d étudiants dans une promotion (à l IFI par exemple). Ce service a une méthode unique appelée getnombreetudiant qui prend un paramètre de type string (nomclasse) et retourne le nombre d étudiant dans la classe correspondant au paramètre. Cette méthode est déployée en utilisant le protocole SOAP 1.1 sur HTTP. Exemple de spécification de WSDL : Sémantiquement, l interface de ce service est définietoutsimplementcommesuivant: interface { service EtudiantService { opération getnombreetudiant(entrée nomclasse: string) retour NombreEtudiant: integer;

25 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 14 } } En utilisant WSDL, nous avons donc quatre ensembles principaux présentés sous forme de XML comme suivant : Typededonnées et de messages. Ils sont spécifiés dans les éléments types et messages : <types> <!-- Définition de données --> </types> <message name="getnombreetudiantrequest"> <part name="parameters" element="tns:getnombreetudiantrequest"/> </message> <message name="getnombreetudiantresponse"> <part name="parameters" element="tns:getnombreetudiantresponse"/> </message> Interface décrit la fonctionnalité du service : <porttype name="etudiantserviceporttype"> <operation name="getnombreetudiant"> <input message="tns:getnombreetudiantrequest"/> <output message="tns:getnombreetudiantresponse"/> </operation> </porttype> Liaison sur le protocole de transport. Dans cet exemple, on utilise le protocole SOAP / HTTP : <binding name="etudiantservicebinding" type="tns:etudiantserviceporttype"> <soap:binding style="document" transport=" <operation name="getnombreetudiant"> <soap:operation soapaction="urn:#getnombreetudiant"/> <!-- Entrée et sortie de l opération --> </operation> </binding> Nom du service et de son adresse : <service name="etudiantservice">

26 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 15 <port name="etudiantserviceport" binding="tns:etudiantservicebinding"> <soap:address location=" </port> </service> Description complète du service avec WSDL : <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <definitions xmlns=" xmlns:soap=" xmlns:http=" xmlns:xs=" xmlns:tns=" targetnamespace=" <!-- Définition de données --> <types> <xs:schema elementformdefault="qualified" targetnamespace=" <xs:element name="getnombreetudiantrequest"> <xs:complextype> <xs:all> <xs:element name="nomclasse" type="xs:string"/> </xs:all> </xs:complextype> </xs:element> <xs:element name="getnombreetudiantresponse"> <xs:complextype> <xs:all> <xs:element name="nombreetudiant" type="xs:int"/> </xs:all> </xs:complextype> </xs:element> </xs:schema> </types> <!-- // // -->

27 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 16 <!-- Définition de messages --> <message name="getnombreetudiantrequest"> <part name="parameters" element="tns:getnombreetudiantrequest"/> </message> <message name="getnombreetudiantresponse"> <part name="parameters" element="tns:getnombreetudiantresponse"/> </message> <!-- // // --> <!-- Définition de portes du service --> <porttype name="etudiantserviceporttype"> <operation name="getnombreetudiant"> <input message="tns:getnombreetudiantrequest"/> <output message="tns:getnombreetudiantresponse"/> </operation> </porttype> <!-- // // --> <!-- Spécification de la Porte sous SOAP > <binding name="etudiantservicebinding" type="tns:etudiantserviceporttype"> <soap:binding style="document" transport=" <operation name="getnombreetudiant"> <soap:operation soapaction="urn:#getnombreetudiant"/> <input> <soap:body use="literal"/> </input> <output> <soap:body use="literal"/> </output> </operation> </binding> <!-- // // -->

28 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 17 <!-- Définition du service --> <service name="etudiantservice"> <port name="etudiantserviceport" binding="tns:etudiantservicebinding"> <soap:address location=" </port> </service> </definitions> Ce document WSDL est représenté demanière graphique sur la Figure 2.5. Il y a quatre éléments : Services identifient nom du service, son adresses et le regroupement des interfaces ; Binding spécifie la liaison sur le protocole de transport ; PortTypes décrient les interfaces du service ; Messages contient les formats de messages utilisés par le service. Fig. 2.5 Spécification graphique de l exemple de WSDL Spécification de SQI avec WSDL Théoriquement, l interface SQI pourrait être implémentée dans n importe quel langage ou plate-forme, par exemple : JAVA-RMI, CORBA, Microsoft COM+, etc. Cependant,

29 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 18 à l aide de WSDL, on arrive àspécifier cette interface de manière universelle, c est à dire indépendante des plates-formes et des langages de programmation. C est pourquoi WSDL est choisi pour spécifier l interface SQI. Afin d aborder une vue générale, cette partie présente la spécification de SQI avec WSDL sous forme graphique dans la Figure 2.6. La spécification complète est mise sur le site Fig. 2.6 Spécification de SQI avec WSDL La Figure 2.6 montre trois ensembles de méthodes (dans l élément services) : SqiSessionManagementPort contient des méthodes pour gérer les sessions de travail entre la source et la destination d interrogation ; SqiTargetPort contient des méthodes de la destination d interrogation ; etsqisourceport contient la méthode de récolte des résultats. Méthodes de la gestion des sessions Le rôle de chaque méthode est introduit dans le tableaux 2.1. Méthode createsession createanonymoussession destroysession Description Créer une session authentifiée Créer une session anonyme Déconnecter Tab. 2.1 Spécification de SQI avec WSDL - Gestion de session Le spécification des méthodes de la gestion des sessions avec WSDL est regroupée

30 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 19 dans l interface SqiSessionManagementPort (en termes de WSDL) comme suivant : <porttype name="sqisessionmanagementport"> <operation name="createsession"> <input message="types:createsessionrequest"/> <output message="types:createsessionresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <operation name="createanonymoussession"> <input message="types:createanonymoussessionrequest"/> <output message="types:createanonymoussessionresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <operation name="destroysession"> <input message="types:destroysessionrequest"/> <output message="types:destroysessionresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> </porttype> Méthodes implémentées par la destination Le rôle de chaque méthode est introduit dans le tableaux 2.2. La spécification des méthodes de la destination avec WSDL est dans l interface SqiTargetPort : <porttype name="sqitargetport"> <!-- Query Parameter Configuration Operations --> <operation name="setquerylanguage"> <input message="types:setquerylanguagerequest"/> <output message="types:setquerylanguageresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <operation name="setmaxqueryresults"> <input message="types:setmaxqueryresultsrequest"/> <output message="types:setmaxqueryresultsresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/>

31 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 20 Méthode setmaxduration setmaxqueryresults setquerylanguage setresultsformat setresultsetsize synchronousquery gettotalresultscount setsourcelocation asynchronousquery Description Limiter la durée d exécution d une requête Limiter le nombre maximal de résultats d une requête Spécifier le langage de requête Spécifier le format des résultats Limiter le nombre de résultats par un appel Interroger en mode synchrone Retirer le nombre de résultats (utilisé aveclemode synchrone) Spécifier la location à laquelle la source peur recevoir les résultats (utilisé aveclemodeasynchrone) Interroger en mode asynchrone Tab. 2.2 Spécification de SQI avec WSDL - Méthodes de la destination </operation> <operation name="setmaxduration"> <input message="types:setmaxdurationrequest"/> <output message="types:setmaxdurationresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <operation name="setresultsformat"> <input message="types:setresultsformatrequest"/> <output message="types:setresultsformatresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <!-- Synchronous Query Operations --> <operation name="setresultssetsize"> <input message="types:setresultssetsizerequest"/> <output message="types:setresultssetsizeresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <operation name="synchronousquery"> <input message="types:synchronousqueryrequest"/> <output message="types:synchronousqueryresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/>

32 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS 21 </operation> <operation name="gettotalresultscount"> <input message="types:gettotalresultscountrequest"/> <output message="types:gettotalresultscountresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <!-- Asynchronous Query Operations --> <operation name="setsourcelocation"> <input message="types:setsourcelocationrequest"/> <output message="types:setsourcelocationresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> <operation name="asynchronousquery"> <input message="types:asynchronousqueryrequest"/> <output message="types:asynchronousqueryresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> </porttype> Méthode dédiée à la source En appliquant le mécanisme de requête asynchrone, la source d interrogation doit implémenter uneméthode pour recevoir les résultat,c est àdire une méthode que la destination d interrogation appelle lorsqu il peut retourner des résultats. Cette méthode s appelle queryresultslistener. Saspécification est suivante : <porttype name="sqisourceport"> <operation name="queryresultslistener"> <input message="types:queryresultslistenerrequest"/> <output message="types:queryresultslistenerresponse"/> <fault name="sqifault" message="types:sqifault"/> </operation> </porttype>

33 CHAPITRE 2. TRAVAUX CONCERNÉS Sommaire du chapitre Le projet iclass applique de nombreuse technologies et recherches avancées (le service Web / WSDL, la recherche sur l ontologie, le réseau pair-à-pair, etc.) dans la formation à distance, rend la Technologie de l Information et de la Communication davantage qu un outil simple. Pédagogiquement, iclass prend en compte le style d apprentissage, les compétences personnelles et le comportement d étude de l apprenant en créant dynamiquement des objets d apprentissage qui lui conviennent les mieux. L Adaptateur est un composant du projet iclass, il vise à permettre aux systèmes existants d accéder aux contenus du système iclass. La construction de l Adaptateur est l objectif de ce rapport. L interface SQI est une interface robuste, neutre avec le langage d interrogation et facile àimplémenter. Elle peut fonctionner en deux modes (synchrone et asynchrone). C est pourquoi SQI est choisie pour l interopérabilité entre le système iclass et les systèmes existants, et entre les composants du système iclass. Les Services Web et le langage de définition des services Web (WSDL) sont des technologies émergentes aujourd hui. Ils sont indépendants de l infrastructure de déploiement (p.ex.,.net, Java, PHP, etc.). L interface SQI est spécifiée en utilisant WSDL pour profiter des avantages de WSDL.

34 Chapitre 3 Méthodes et Solutions L Adaptateur vise à permettre l interopérabilité entrelessystèmes d apprentissage existants et le système iclass. Ce chapitre présente cette adaptation. Il met en oeuvre des scénarios d accès aux contenus, des mécanismes de gestion numérique des droits et d authentification, et des formats des données utilisés pour la communication iclass- Système existant. 3.1 Scénarios d accès aux contenus Un objet d apprentissage représente un morceau définissable et réutilisable de contenu et de processus numérique. Il est utilisé dans la formation et l instruction [14]. Actuellement, les objets d apprentissage peuvent être n importe quoi de numériques utilisés pour apprendre (p.ex., des textes, des illustrations, des vidéos numériques, des multimédias interactifs, des essais, des leçons ou des cours etc.). La nature dynamique et multimédia des objets d apprentissage rend difficile pour les moteurs de recherche basés sur le texte, comme Google, de les localiser et également d afficher les résultats de recherche. Le standard IEEE Learning Object Metadata [9] vise àrésoudre ce problème en décrivant les objets d apprentissage à l aide de métadonnées normalisées. L interopérabilité entre le système iclass et les systèmes d apprentissage existants apourbut, précisément, de permettre aux systèmes existants de chercher des objets d apprentissage en se basant sur leurs métadonnées, et de les consommer. Les scénarios de recherche et de consommation des objets d apprentissage sont donc importants et doivent être analysés avec soin. Cette section se concentre sur ces scénarios. Habituellement, l obtention d un objet d apprentissage est un processus en trois 23

35 CHAPITRE 3. MÉTHODES ET SOLUTIONS 24 étapes : recherche et évaluation des métadonnées, résolution de l emplacement de l objet choisi, et consommation de l objet. Ce processus est dépeint sur le diagramme d activité danslafigure3.1. Fig. 3.1 Diagramme d activité pour obtenir un objet d apprentissage. 1. recherche et évaluation des métadonnées : Le choix d un objet d apprentissage qui satisfait aux besoins d utilisateur sur la base de la description a fourni dans les métadonnées. Il peut être nécessairederépéter cette étape afin de raffiner les critères de recherche et trouver les objets appropriés ; 2. résolution de l emplacement d objet d apprentissage : Dans quelques circonstances, les métadonnées fournissent des références aux objets d apprentissage plutôt que leurs endroits. Une étape additionnelle est nécessaire afin de résoudre l endroit d un objet sur la base de sa référence 1. Cette situation se produit, par exemple dans le projet iclass où la nature adaptative et de multimédia des objets d apprentissage est combinée avec la nature de pair-à-pair du réseau fondamental des dépôts des objets, rend difficile d accéder aux objets d apprentissage directement. C est pourquoi, dans le projet iclass, l étape de résolution de l emplacement est employée pour rechercher l objet demandédansunréseau de pair-à-pair des dépôts des objets d apprentissage (abordé dans la Section 2.1) ; 3. consommation de l objet d apprentissage : Obtenant à l objet d apprentissage choisi à l endroit (normalement par son URL) obtenu pendant la deuxième étape. Dans le cas du projet iclass, les métadonnées indiquent l identificateur de l objet d apprentissage et non son emplacement. Le deuxième étape est ainsi nécessaire pour rendre et jouer un objet identifié danslesmétadonnées. Le diagramme de séquence sur la Figure 3.2 décrit l ordre des appels nécessaires pour rechercher les métadonnées et pour obtenir un objet d étude en utilisant l interface de SQI implémentée dans l Adaptateur de l iclass. Il couvre l étape de rechercher des métadonnées et celle de jouer un objet d apprentissage. Pour la simplicité, les appels de méthode exigés pour établir une session entre le système existant et l Adaptateur de l iclass ont été omis. 1 Dans certains cas simples, quand l emplacement d un objet d apprentissage est directement fourni dans ses métadonnées, la deuxième étape n est pas nécessaire.

36 CHAPITRE 3. MÉTHODES ET SOLUTIONS 25 Fig. 3.2 Recherche des métadonnées et résolution le location d un objet d apprentissage. Recherche des métadonnées : Lesystème existant commence àenvoyerà l Adaptateur l adresse de la méthode de source SQIqui peutêtre employée par l Adaptateur pour renvoyer des résultats de requête (setsourcelocation). Lesystème existant envoie une requête asynchrone à l adaptateur (asynchronousquery). L adaptateur fait suivre la requête au Service d Accès aux Contenus (SAC) (asynchronousquery). Le Service d Accès aux Contenus traite la requête et renvoie les résultats (c.-à-d., un ensemble des métadonnées) à l Adaptateur (queryresultslistener). A son tour, l Adaptateur adapte les résultats retournés pour ajouter l adresse du Conducteur-Générateur-Présentateur (où un objet d apprentissage sera invoqué) dans chaque résultat. Puis il envoie les résultats adaptés en appelant la méthode (queryresultslistener) implémentée par le système existant. Mise en jeu d un objet d apprentissage : A cet état, Un système existant peut mettre en jeu un objet d apprentissage en se basant sur l information trouvée dans le résultat de la requête (les métadonnées contiennent l identificateur de l objet d apprentissage).

37 CHAPITRE 3. MÉTHODES ET SOLUTIONS 26 Lesystème existant ouvre une fenêtre de jeu qui va lancer la page de début (startinvokeilo) du conducteur-générateur-présentateur (CGP) et envoie l identificateur de l objet d apprentissage choisi à cette page Ensuite, le Conducteur retire l identificateur envoyé par le système existant, produit d une requête d accord (discutée dans la section 3.2) et l envoie à l adaptateur pour rechercher l accord qui indique les droits du système existant vis-à-vis d un objet d apprentissage (l accord sera employé dansl étape prochaine)(getagreement). Le Conducteur vérifie le jeton de sécurité et les droits d utilisation dans l accord (authenticateandcheckrights). Silesystème existant passe àl étape de vérification, le Conducteur appelle la méthode de getilo depuis le Service d Accès aux Contenus pour rendre l objet d apprentissage et pour le présenter sur le navigateur de web. 3.2 Mécanisme de gestion numérique des droits et d authentification Fournir l accès général aus contenus, par exemple aux programmes, documents, données, est certainement l un des résultats principaux du Web. Cependant, l accès à ces contenus n est généralement pas libre (dans le sens non-libre), non seulement du coût, mais également d autres conditions et contraints d utilisation. Ces contraints et conditions peuvent atteindre différents objectifs[18] : protéger le propriétaire de l objet : le fournisseur de l objet peut vouloir demander le paiement avant n importe quelle utilisation de l objet, ou assurer que l objet sera non seulement employé dans un contexte non-commercial ; protéger l utilisateur de l objet : les droits devraient fournir une manière d empêchement des utilisations interdites ; protéger l objet : on peut vouloir limiter le temps de validité de l objet, le rendre accessible seulement pendant une période indiquée, ou permettre son utilisation mais non sa copie ; suivre l utilisation de l objet pour le but de reportage ou de paiement. N est pas hors de ce contexte, le système iclass a besoin d un mécanisme de gestion numérique des droits qui peut couvrir ces contraints, d une part, pour protéger les objets du système iclass et pour suivre l utilisation de ces objets, d autre part, pour protéger les utilisateurs du système existant, empêcher leurs accès aux contenus dont ils n ont pas assez de droits. En plus, puisque le système iclass a plusieurs composants