\chapter {Erfassung und Analyse von Internetnutzungsstatistiken}

\label{wsp-msa}



In diesem Kapitel wird die Beispielanwendung aus WebSiteProfilern und 

MultiSiteAnalyzern, die die weitere Arbeit begleiten wird, vorgestellt.



Zuerst wird auf die Problematik der Nutzungsstatistiken im WorldWideWeb

eingegangen. Dabei wird eine Motivation f"ur den kommerziellen Einsatz der

Statistiken zum Nachweis der Leistungsf"ahigkeit eines WWW-Angebots gegeben.

Der WebSiteProfiler dient zur Erstellung von Nutzungsstatistiken eines

WWW-Servers. Er wird anhand seiner Systemarchitektur und seines Datenbankschemas

vorgestellt. Der MultiSiteAnalyzer soll die Nutzung mehrerer WWW-Server

miteinander vergleichen. Dazu wird der inhaltliche Zusammenhang von WWW-Servern

untersucht und eine System"ubersicht des MultiSiteAnalyzers gegeben.





\section {Problemstellung}



Jeder Informationsanbieter (Content-Provider), der Dokumente im WWW auf einem

Server zum Abruf bereitstellt, erh"alt Protokolldateien "uber

die Zugriffe auf sein Angebot. Sie dienten urspr"unglich zur Auslastungsmessung

und dokumentieren sekundengenau die Abrufe von diesem Server. Damit ist es

technisch zwar m"oglich, die Nutzung des Angebots, nicht aber, den Zugriff

individueller Nutzer zu verfolgen \cite{Kabel96}.



Im HTTP-Protokoll ist aber eine Zwischenspeicherung von h"aufig abgerufen

Dokumenten (Caching) auf Proxy-Servern vorgesehen, um die Netzbelastung zu verringern

\cite{http96}. Ein Ausschnitt aus dem WorldWideWeb, in dem mehrere Benutzer von

einem Server Dokumente anfordern, ist in der Abbildung \ref{wwwcache}

dargestellt. Die Anforderungen der Dokumente gehen durch mehrere Proxy Server

($P_{1}, P_{2}$ oder $P_{3}$), die das Dokument in ihrem Speicher vorhalten

k"onnen. Erst wenn sie das vom Benutzer angeforderte Dokument in den Caches nicht

finden, wird die Anforderung vom

Server $S$ beantwortet.

Wegen der Zwischenspeicher werden in den Protokolldateien der Informationsanbieter

immer nur untere Nutzungsgrenzen erfa"st. Die Zugriffe auf Proxy-Server k"onnen

aber auch protokolliert werden.



\begin{figure}[bt]

\centerline{\epsfbox{bilder/wwwcache.eps}}

\caption{Caching bei der Dokumentenanforderung im WorldWideWeb}

\label{wwwcache}

\end{figure}





Nach \cite{Kabel96} ist jedoch verbands"ubergreifend festgelegt, da"s das

Proxy-Server-Caching mit Hilfe kleiner CGI-Scripte umgangen wird, weil Zugriffe

auf diese Art von Dateien immer bis zum Informationsanbieter durchgereicht

werden. Jedoch sind Zugriffe auf Dateien, die in lokalen Cache-Speichern auf dem

Rechner der Nutzer gehalten werden, f"ur den Informationsanbieter nicht me"sbar.



Generell ist der Nutzer f"ur den Informationsabieter nicht identifizierbar. Es ist

lediglich me"sbar, welche Host-Rechner auf die Dateien zugegriffen haben. Jedoch

k"onnen die Nutzer "uber inhaltliche Angaben, zum Beispiel ihre e-Mail-Adresse

identifiziert werden, wenn sie es wollen.



Als Effizienzparameter werden in \cite{Kabel96} folgende Me"sgr"o"sen

vorgeschlagen: {\em Page-Views} bezeichnen die Anzahl der Sichtkontakte von

beliebigen Nutzern mit einer HTML-Seite. Wenn in der Seite Werbeanteil und

Information durch das Layout getrennt sind, z"ahlt jeder Sichtkontakt mit der

Information zus"atzlich als Page-View f"ur den zugeh"origen Werbeanteil. Die

Summe aller Page-Views gibt Aufschlu"s "uber die Attraktivit"at eines Angebots.

Ein {\em Visit} ist ein zusammenh"angender Nutzungsvorgang eines WWW-Angebots.

Als Nutzungsvorgang z"ahlt ein technisch erfolgreicher Seitenzugriff (alle Daten

werden an den Nutzer "ubertragen), wenn der Nutzer von au"sen auf die Seite

zugreift, sich also nicht innerhalb des Navigationssystems des Angebots bewegt.



Einzelne {\em Hits}, die Anforderungen einzelner Dateien, stellen keine

geeignte Me"sgr"o"se dar. Eine WWW-Seite kann sich aus beliebig vielen Dateien

zusammensetzen. Damit wird der Abruf einer grafikreichen Seite mit vielen

Dateien einer Textseite aus einer einzelnen Datei gleichgestellt.



Daten "uber die Nutzung des Angebots dienen zwei grunds"atzlichen Zielen. Zum

einen sollen sie eine

interne Bewertung des Angebots erlauben und St"arken oder Schw"achen

feststellen. Zum anderen sollen Effizienzkriterien f"ur Markt- und Werbepartner

ver"offentlicht werden. Dazu m"ussen die Kriterien zuvor standardisiert und

kontrolliert werden.



Online-Werbung kann auf der Grundlage von Visits und Page-Views abgerechnet

werden. Analog zur klassischen Mediawerbung wird die Werbung auf der Basis der

nachgewiesenen Leistungsf"ahigkeit des Werbetr"agers verg"utet. Ein anderes

Modell basiert auf Werbe-Clicks (Clicks auf ein Objekt mit Weiterleitung zu

Informationen des Werbetreibenden). F"ur eine vern"unftige L"osung sollten

beide Modelle kombiniert werden.



Die Messung der Reichweite von Werbung im WWW nach klassischen Methoden hat auch

einen Nachteil.

Die Parameter der klassischen Werbetr"ageranalysen basieren auf einer

Einwegkommunikation mit dem Konsumenten. Im WorldWideWeb kann der Nutzer jedoch

vom Werbetreibenden eingebunden werden. Ein identifizierbarer Nutzer kann

individuell begr"u"st und mit abgestimmten Informationen bedient werden.

Diese Qualit"aten k"onnen mit den oben beschriebenen Parametern, die allein 

die Quantit"at der Nutzer betrachten, nur unzureichend erfa"st

werden.



Grunds"atzlich wird das Thema "`Analyse von Web-Server-Nutzung"' in einer anderen

Diplomarbeit \cite{Laub97} am Arbeitsbereich DBIS behandelt. 



\section{Der WebSiteProfiler}

\label{WSP}



Hier wird das erste Programm des Gesamtsystems zur Erfassung und Analyse von

Internetnutzungsstatistiken vorgestellt. Zuerst wird die

Systemarchitektur erl"autert. Dann wird mit Hilfe des Datenbankschemas die

inhaltliche Struktur der Statistiken aufgezeigt. Dadurch wird deutlich,

welche Informationen "uber die Benutzung des WWW-Servers vorhanden sind. Der

WebSiteProfiler soll, soweit wie es m"oglich ist, individuelle Nutzer 

und Sitzungen von Nutzern oder Host-Rechnern erfassen.



\subsection {Die Systemarchitektur des WebSiteProfilers}

\label{WSP-TBO}



Zur Darstellung der Systemarchitektur des WebSiteProfilers beschr"anke ich 

mich auf das "Ubersichtsmodell f"ur das System und das

relationale Datenbankschema.



Aus der Sicht eines Dienstnehmers gibt der WebSiteProfiler folgende Dienste

nach au"sen weiter:

\begin{itemize}

\item  Erstellung von Nutzungsstatistiken "uber bestimmte

Zeitr"aume hinweg.

\item Aktualisierung der Datengrundlage f"ur die Statistiken.

\item Archivierung bisher erstellter Statistiken.

\item Verwaltung zugelassener Benutzer.

\end{itemize}



Die Datenbank f"ur die Statistiken wird aus der Zugriffsprotokolldatei

gewonnen, die von jedem WWW-Server automatisch erstellt wird. 

Die Zugriffsprotokolldatei wird in

bestimmten Abst"anden auf neue Eintr"age hin durchsucht, die dann in die

Datenbank aufgenommen werden. Der Inhalt der Datenbank wird in Abschnitt

\ref{wsp-db} vorgestellt.



Das "Ubersichtsmodell aus Abbildung \ref{wsp-ueber} stellt die Komponenten des

WebSiteProfilers in einer Schichtenarchitektur dar. Es h"alt sich an die

Notation des "Ubersichtsmodells aus Abschitt \ref{mainO-ueber}.



\begin{figure}[bt]

\centerline{\epsfbox{bilder/wspueber.eps}}

\caption{"Ubersichtsdiagramm f"ur den WebSiteProfiler}

\label{wsp-ueber}

\end{figure}



Au"serhalb des Systems stehen die Elemente {\em Datenbank, Zugriffsprotokoll}

und der {\em Benutzer}. Die {\em Datenbank} wird in einem eigenen System von

ORACLE 

verwaltet. Es existieren geeignete Schnittstellen, um Anfragen an die Datenbank

stellen zu k"onnen und weitere Daten einzuf"ugen.



Das {\em Zugriffsprotokoll} wird vom Verwaltungsmodul ausgelesen.



Das Anfragemodul bietet den Dienst {\em Statistik generieren} an. Dazu wird

eine 

Anfrage an die Datenbank gestellt und die Antwort der Datenbank wird zu einer

Grafik aufbereitet. 



Das Modul Zugriffsprotokollverwaltung durchsucht die Protokolldatei nach neuen

Eintr"agen. Sie werden in entsprechende Tupel aufgeteilt und in die Datenbank

eingef"ugt.



Im Archivmodul werden alle erstellten Statistiken gespeichert. Man kann auf die

Statistiken im Archiv entweder gezielt zugreifen oder eine Liste aller

Eintr"age bekommen.



\subsection {Das Datenbankschema des WebSiteProfilers}

\label{wsp-db}

Die Miniwelt f"ur die Datenbank des WebSiteProfilers besteht im wesentlichen

aus Gegenst"anden des WorldWideWeb. Das zugeh"orige

Gegenstands-Beziehungs-Modell ist in Abbildung \ref{WSP-ER} 

zu sehen. Das Gegenstands-Beziehungsmodell ist in der Notation des

Objektstrukturdiagramms aus Abschnitt \ref{mainsO-struk} dargestellt. Alle

Objekte 

sind mit ihren Attributen versehen. Um Nutzungsstatistiken "uber einen

WWW-Server zu erstellen, ben"otigt man die folgenden Gegenst"ande und

Beziehungen zwischen ihnen. \cite{LKK93}



\begin{figure}[btp]

\centerline{\epsfbox{bilder/wsposm2.eps}}

\caption{Objektstrukturdiagramm f"ur die Datenbank des WebSiteProfilers}

\label{WSP-ER}

\end{figure}



\begin{description}



\item[Benutzer] F"ur gesch"utzte Dokumente ist der Zugriff erst nach

vorhergehender Authentifikation m"oglich. Dazu wird ein eindeutiger

Benutzername vergeben. Bei der Anforderung von frei zug"anglichen Seiten bleibt

der Benutzer anonym. Daher ist der Benutzername in der Datenbank als

optionales Feld gekennzeichnet. Wenn ein {neuer} Benutzer auf den Server

zugreift, wird der Zeitpunkt seines ersten Auftretens festgehalten.



\item[Rechner] Der Rechner, von dem aus die Dokumente angefordert werden, ist

durch seine eindeutige IP-Adresse identifiziert. Auch hier wird der Zeitpunkt

des ersten Auftretens gespeichert.



\item[Dom"ane] Das Internet ist in verschiedene Dom"anen unterteilt. Dabei ist

jeder Rechner eindeutig einer Dom"ane zugeordnet.



\item[Dokument] Die Dateien, die auf dem Server zum Abruf bereitliegen.



\item[Angebote] Ein WorldWideWeb-Server kann mehrere Angebote enthalten. Zu

jedem Angebot geh"oren verschiedene Dokumente eines Anbieters.



\item[Sitzung] Wenn ein Benutzer oder ein Rechner mehrere Anfragen in einem

Zusammenhang stellen, werden die Anfragen in einer Sitzung zusammengefa"st. Zu

jeder Sitzung wird ihr Beginn, ihre Dauer und eine Referenz auf die n"achste

Sitzung des gleichen Rechners oder Benutzers gespeichert.



\item[Anfragen] sind die zentralen Gegenst"ande der Miniwelt. Jede erfolgreich

durchgef"uhrte Anfrage wird in der Datenbank eingetragen. Der Eintrag  enth"alt

das angeforderte Dokument, evtl. den Benutzernamen, wenn er nicht anonym

bleibt, die Sitzung, aus der die Anfrage stammt und den Rechner, von dem aus

die Anfrage gestellt wird. Au"serdem wird der Zeitpunkt der Anfrage und die

Dauer bis zur n"achsten Anfrage aus der gleichen Sitzung gespeichert.



\item[Zugriffsprotokolldatei] Die Datei, in der alle Anfragen an den

Server protokolliert werden.



\end{description}



Die Informationsquelle f"ur die Gegenst"ande ist die

Zugriffsprotokolldatei, die zu jedem WWW-Server geh"ort. 

In ihr stehen f"ur jede Anforderung von Dokumenten, die an den Server

gerichtet werden, folgende Daten: Die Internet-Adresse des Rechners, von dem

die Anforderung kommt, eventuell ein Benutzername, wenn der Benutzer auf

gesch"utzte Seiten zugreift, die Uhrzeit der Anforderung, der Dokumentenname,

ein Fehlercode und die Menge der "ubertragenen Daten. Diese Daten werden in der

zeitlichen Reihenfolge, wie die Dokumente angefordert wurden, verzeichnet.



Auf diesem Datenbankschema sind 26 verschiedene Anfragen m"oglich, die in

Statistiken umgesetzt werden.



Die wichtigsten davon sind:



\begin{itemize}

\item Anzahl der Anfrage pro Stunde an den WebServer

\item Anzahl der Anfragen pro Tag an den WebServer

\item Anzahl der Benutzer des WebServers pro Tag

\item Anzahl der Rechner, die den WebServer benutzen, nach Tagen aggregiert.

\end{itemize}



\section{Der MultiSiteAnalyzer}



In diesem Abschnitt wird zuerst auf den inhaltlichen Zusammenhang von Servern im WorldWideWeb

eingegangen. Daraus ergeben sich Anforderungen an das System, das an\-schlie\-"send

vorgestellt wird. Am Ende werden Kommunikationsm"oglichkeiten f"ur die Programme

WebSiteProfiler und MultiSiteAnalyzer aufgezeigt.



\subsection {Der inhaltliche Zusammenhang verschiedener WWW-Server}



Ganz kurz zusammengefa"st bildet der MultiSiteAnalyzer den integrativen Teil

einer verteilten Datenbankanwendung f"ur Internetnutzungsstatistiken. W"ahrend

die Erstellung dieser Statistiken schon in Abschnitt \ref{WSP} behandelt wurde,

wird jetzt auf den Zusammenhang dieser Statistiken, die "uber das ganze

Internet verteilt an jeder Website anfallen, eingegangen.



\begin{figure}[bt]

\centerline{\epsfbox{bilder/wwwzusam.eps}}

\caption{Der Zusammenhang von Internetnutzungsstatistiken}

\label{wwwzusammen}

\end{figure}



Dieser Zusammenhang ist ausschnittsweise und beispielhaft in der Abbildung

\ref{wwwzusammen} dargestellt. Am linken Bildrand sind die Nutzer des Internet

eingezeichnet. Am oberen Bildrand stehen Verb"ande, die das Mediengeschehen

kontrollieren und messen wollen, zum Beispiel die GfK (Gesellschaft f"ur

Konsumforschung) oder IVW (Informationsgesellschaft "uber die Verbreitung von

Werbetr"agern). Sie nehmen ihre Aufgabe bei den "`alten"' Medien wie Fernsehen

und Zeitungen durch die Ver"offentlichung von Einschaltquoten und der Anzahl

verkaufter Exemplare einer Zeitung wahr. Die Verb"ande wollen solche Zahlen

auch f"ur das

Internet erheben und verbreiten. 



Im Zentrum stehen die Websites verschiedener Informationsanbieter. Sie k"onnen

wiederum beliebig viele Angebote bereitstellen. Die Websites sind mit Sternen

dargestellt, die Angebote durch Seiten. Die Angebote werden au"serdem nach

Medien und Firmen unterschieden. Auch wenn diese Unterscheidung in der

Realit"at nicht haltbar ist, soll sie hier zur Verdeutlichung des Sachverhaltes

dienen. Die Medien zeichnen sich durch Anzeigen, die die Firmen in

deren

Angeboten schalten, aus. Die Anzeigen k"onnen als Links gestaltet werden, mit

denen die Leser zu den Firmenangeboten geleitet werden.



Der MultiSiteAnalyzer soll jetzt zum einen quasi die Links r"uckw"arts

verfolgen und die Nutzungsstatistiken "uber die Seiten, auf denen die Anzeigen

geschaltet sind, einholen, miteinander vergleichen und gegen"uberstellen. F"ur

die Medienverb"ande zum anderen spielen die Links auf andere Sites keine Rolle,

sie untersuchen verschiedene Sites unabh"angig von ihrem Inhalt und verlegen

den Zusammenhang auf eine andere Ebene. In beiden F"allen sollen die

Nutzungsstatistiken auf quantitativer Ebene verglichen werden. Dazu bieten sich

Ranglisten an.



\subsection {Die System"ubersicht}



Der MultiSiteAnalyzer bildet einen Teil einer verteilten Datenbankanwendung.

Dabei handelt es sich nach \cite{OezVa94} um ein verteiltes, homogenes System

vieler Datenbanken. Die

WebSiteProfiler, die verteilt im Internet liegen, bilden die einzelnen

Datenbanken. Der MultiSiteAnalyzer stellt Anfragen an diese

Datenbanken und stellt die Einzelergebnisse in einem Anfrageergebnis zusammen.



Bei der Kommunikation von WebSiteProfilern und MultiSiteAnalyzern ist

prinzipiell das Szenario aus Abbildung \ref{msa-wsp} denkbar. Im Internet

arbeiten mehrere MultiSiteAnalyzer, von denen jeder mit mehreren

WebSiteProfilern kommuniziert. Da die Angebote einer Website f"ur mehrere

Vergleiche interessant sind, werden wiederum verschiedene

MultiSiteAnalyzer ihre Statistiken anfordern.



\begin{figure}[bt]

\centerline{\epsfbox{bilder/wsp-msa.eps}}

\caption{Die Kommunikation von WebSiteProfilern und MultiSiteAnalyzern}

\label{msa-wsp}

\end{figure}



Die WebSiteProfiler sind autonome Systeme, die ihre Datenbest"ande selbst

verwalten. Dem MultiSiteAnalyzer, und nur ihm, wird erlaubt, von au"sen

Anfragen an die Datenbanken zu stellen. Sonst darf er keine "Anderungen an den

Daten vornehmen. 



Desweiteren m"ussen die Daten, die von den WebSiteProfilern gewonnen werden,

im MultiSiteAnalyzer aufbereitet werden. Die oben genannten Medienverb"ande

weisen ihre Statistiken in der Regel als Rangliste aus. Daran orientiert sich

der MultiSiteAnalyzer. Diese Rangliste wird dem Benutzer als Ergebnis seiner

Anfrage geliefert.



\begin{figure}[bt]

\centerline{\epsfbox{bilder/msaueber.eps}}

\caption{Die System"ubersicht f"ur den MultiSiteAnalyzer}

\label{msa-ueber}

\end{figure}



Insgesamt kommt man zu dem Systemaufbau aus Abbildung \ref{msa-ueber}. 

Auch in

diesem Programm wird eine Benutzerverwaltung und ein Archiv eingesetzt. 



\subsection{Kommunikation des MultiSiteAnalyzers mit den WebSiteProfilern}



Die offene Frage nach der Vorstellung beider System"ubersichten 

ist die nach der Kommunikation des MultiSiteAnalyzers mit

den verschiedenen WebSiteProfilern. Hierf"ur sind verschiedenste M"oglichkeiten

denkbar. So k"onnte die Kommunikation unabh"angig von existierenden Systemen

von Grund auf selbst entwickelt werden. Dabei mu"s der Programmierer viele Probleme

selbst l"osen. Eine andere M"oglichkeit w"are es, in beiden

Programmen Kommunikationsschnittstellen vorzusehen, die mit einem geeigneten

System zusammenarbeiten. Man k"onnte au"serdem beide Programme in ein

verteiltes System wie CORBA oder das DCE einbetten, um diese m"achtigen

Kommunikationsm"oglichkeiten zu nutzen. Alle bisherigen Vorschl"age haben

gemeinsam, da"s neben der Kom\-mu\-ni\-ka\-tions\-schnittstelle in beiden

Programmen eine geeignete Benutzerschnittstelle vorhanden sein mu"s.



Um diesen Nachteil auszugleichen, wird im n"achsten Kapitel das Modell der

Business Conversations vorgestellt. Mit diesem Modell ist es m"oglich,

selbstentwickelte Anwendungen in eine Umgebung einzuf"ugen, in der 

sowohl die Kommunikation mit anderen Anwendungen als auch die Benutzung

durch menschliche Akteure abgewickelt wird.



