Wat is een gemeenschappelijke gateway-interface?

De Common Gateway Interface (CGI) is een standaardprotocol dat internet mogelijk maakt servers om externe programma's uit te voeren of scripts, vaak geschreven in talen als Perl, Pythonof C, om dynamische webinhoud te genereren.

Wat is een gemeenschappelijke gateway-interface (CGI)?

De Common Gateway Interface (CGI) is een protocol dat definieert hoe web servers interactie met externe applicaties, waardoor dynamische inhoud kan worden gegenereerd als reactie op verzoeken van klanten. Wanneer een web server een verzoek ontvangt dat dynamische verwerking vereist, kan het een CGI-script of een uitvoerbaar bestand aanroepen. Dit script verwerkt invoer van de client, doorgaans via omgevingsvariabelen of standaardinvoer, en produceert uitvoer die door de client kan worden gebruikt server verzendt vervolgens terug naar de client als onderdeel van de HTTP reactie.

CGI (Common Gateway Interface) werd in de begindagen van het web veel gebruikt om het genereren van dynamische inhoud mogelijk te maken door internet toe te staan servers om externe scripts uit te voeren. Het speelde een cruciale rol in de ontwikkeling van interactieve websites, maar had te maken met beperkingen, met name in de prestaties, omdat elke aanvraag een nieuw proces opleverde, wat leidde tot inefficiënties bij zwaar verkeer.

Naarmate het webverkeer toenam en de vraag naar meer schaalbare en efficiënte oplossingen groeide, ontstonden er alternatieven zoals FastCGI en server-side scripttalen (bijvoorbeeld PHP, Python via WSGI) begonnen CGI eind jaren negentig en begin 1990 te vervangen. Deze alternatieven boden betere prestaties en veiligheid door de overhead die gepaard gaat met het creëren van processen te verminderen en door meer geïntegreerde oplossingen te bieden flexbare ontwikkelomgevingen. Als gevolg hiervan is het gebruik van CGI afgenomen, hoewel het nog steeds in gebruik is in sommige oudere systemen.

Hoe werkt de gemeenschappelijke gateway-interface?

De gemeenschappelijke gateway-interface werkt als tussenpersoon tussen een web server en extern toepassingen of scripts, waardoor dynamische inhoud kan worden gegenereerd als reactie op verzoeken van klanten. Dit is hoe het proces zich doorgaans ontvouwt:

Verzoek van klant. Wanneer een gebruiker een webpagina opvraagt waarvoor dynamische inhoud nodig is, zoals het indienen van een formulier of het openen van een bron die niet alleen statisch is HTML, het web server geeft aan dat het verzoek moet worden afgehandeld door een CGI-script.
Web server roept CGI-script op. Het web server lokaliseert het juiste CGI-script, dat in elk willekeurig script kan worden geschreven programmeertaal ondersteund door de server. De server stelt de omgeving in waarin het script wordt uitgevoerd, waarbij belangrijke informatie wordt doorgegeven via omgevingsvariabelen. Dit omvat gegevens zoals de aanvraagmethode (GET, POST), queryreeksen, formulierinvoer en andere HTTP-headers.
Invoerverwerking. Als de aanvraagmethode GET is, worden de invoergegevens doorgegeven aan het script via de queryreeks (onderdeel van de URL). Als de aanvraagmethode POST is, worden de invoergegevens via standaardinvoer (stdin) aan het script doorgegeven, meestal in de vorm van sleutel-waardeparen.
Scriptuitvoering. Het web server voert het CGI-script uit als een afzonderlijk proces. Het script verwerkt de invoergegevens en voert taken uit zoals het opvragen van een databank, het verwerken van gebruikersinvoer of het genereren van een aangepast antwoord.
Het genereren van output. Het CGI-script genereert uitvoer, meestal in de vorm van HTML, maar kan ook andere soorten inhoud bevatten, zoals afbeeldingen, platte tekst of JSON. Het script moet ook een set HTTP-headers genereren (bijvoorbeeld Content-Type) voordat de daadwerkelijke inhoud wordt uitgevoerd.
Server reactie. De uitvoer van het CGI-script, inclusief de headers en inhoud, wordt teruggestuurd naar het web server. De server verpakt deze uitvoer vervolgens als onderdeel van het HTTP-antwoord en stuurt deze terug naar de browser van de client.
Klant krijgt reactie. De browser van de client ontvangt het antwoord van de server en geeft de inhoud weer. Als de uitvoer HTML was, geeft de browser de webpagina weer. Als het een ander type gegevens betreft, verwerkt de browser deze dienovereenkomstig.

Gemeenschappelijk gebruik van de gateway-interface

De gemeenschappelijke gateway-interface werd gebruikt in verschillende toepassingen waarbij het genereren van dynamische inhoud vereist was. Hier zijn enkele van de meest voorkomende toepassingen:

Formulierverwerking. CGI-scripts werden vaak gebruikt om formulierinzendingen op websites af te handelen. Wanneer een gebruiker een formulier indiende, werden de gegevens naar de server, waarbij een CGI-script de invoer verwerkte. Het script valideerde de gegevens, sloeg deze op in een database of voerde berekeningen uit op basis van de invoer voordat een antwoord naar de gebruiker werd teruggestuurd.
Dynamische inhoudgeneratie. CGI maakte de creatie van dynamische webpagina's mogelijk die veranderen op basis van gebruikersinteractie of andere invoer. Een CGI-script genereerde bijvoorbeeld een aangepaste webpagina op basis van gebruikersvoorkeuren of invoer, zoals een persoonlijke begroeting, zoekresultaten of een dynamisch gegenereerd rapport.
Database-interactie. CGI-scripts werkten samen met databases om informatie op te halen, bij te werken of te verwijderen. Dit werd vaak gebruikt in toepassingen zoals contentmanagementsystemen (CMS), e-commerceplatforms of elke webtoepassing die gegevens die in een database zijn opgeslagen, moest beheren en weergeven.
Bestandsbeheer. CGI werd gebruikt om het uploaden en downloaden van bestanden op internet af te handelen server. Met een CGI-script konden gebruikers bijvoorbeeld bestanden uploaden naar een server, verwerk deze bestanden (bijvoorbeeld door het formaat van afbeeldingen aan te passen) en sla ze op een specifieke locatie op. Op dezelfde manier zorgden CGI-scripts voor het veilig downloaden van bestanden.
E-mailafhandeling. CGI-scripts werden gebruikt om e-mails te verzenden op basis van gebruikersacties. Wanneer een gebruiker bijvoorbeeld een formulier indiende, zou een CGI-script een bevestigingsmail naar de gebruiker sturen of een beheerder op de hoogte stellen van de indiening.
Logboekregistratie en analyse. Er werden CGI-scripts gebruikt om gebruikersactiviteiten vast te leggen en analysegegevens te verzamelen. Een CGI-script zou bijvoorbeeld details over elke bezoeker van een website registreren, zoals het tijdstip van toegang, bezochte pagina's en gebruikersgegevens. IP adressen, die vervolgens werden geanalyseerd om het gebruikersgedrag te begrijpen en de site te verbeteren.
Externe programma's uitvoeren. CGI werd gebruikt om externe programma's of scripts uit te voeren op de server. Hierdoor konden webapplicaties complexe taken uitvoeren waarvoor de uitvoering van gecompileerde binaire bestanden of shellscripts nodig was, zoals gegevensverwerking, het genereren van rapporten of het aanroepen van andere opdrachtregelprogramma's.
Toegangspoort tot andere diensten. CGI fungeerde als een gateway tussen het web server en andere diensten of API's. Een CGI-script is bijvoorbeeld gekoppeld aan een backend-service, zoals een weerstation API, om gegevens op te halen en op een geformatteerde manier aan de gebruiker te presenteren. Dit maakte CGI nuttig voor het integreren van diensten van derden in een webapplicatie.
Inhoud beheer. CGI-scripts werden gebruikt om webinhoud te creëren, wijzigen en verwijderen op basis van gebruikersinvoer of administratieve controles. Dit was vooral handig in contentmanagementsystemen waarbij niet-technische gebruikers de inhoud van websites moeten bijwerken zonder rechtstreeks HTML-bestanden te bewerken.
Oudere systeemintegratie. In scenario's waarin oudere systemen nog steeds in gebruik zijn, dienen CGI-scripts als brug tussen moderne webapplicaties en oudere systemen. CGI kan worden gebruikt om oudere applicaties of scripts in te pakken, zodat ze via een webinterface kunnen worden geopend en beheerd.

Gemeenschappelijke voordelen en uitdagingen van de gateway-interface

De Common Gateway Interface (CGI) was een van de eerste methoden die werd gebruikt om dynamische inhoud op internet te creëren, waardoor internet mogelijk werd servers om externe programma's uit te voeren en webpagina's te genereren als reactie op gebruikersverzoeken. Ondanks de historische betekenis en het voortdurende gebruik in bepaalde oudere systemen, heeft CGI opmerkelijke voor- en nadelen die de geleidelijke vervanging ervan door modernere technologieën hebben beïnvloed. Inzicht in de voor- en nadelen van CGI biedt inzicht in de rol ervan in de evolutie van webontwikkeling en waarom het nu grotendeels als een verouderde aanpak wordt beschouwd.

CGI-voordelen

De gemeenschappelijke gateway-interface speelde een cruciale rol in de vroege ontwikkeling van het web en bood verschillende voordelen die het tot een populaire keuze maakten voor het creëren van dynamische en interactieve webapplicaties. Hier zijn enkele van de belangrijkste voordelen van het gebruik van CGI:

Eenvoud en universaliteit. CGI is een eenvoudig en breed ondersteund protocol, waardoor het gemakkelijk te begrijpen en te implementeren is. Bijna allemaal internet servers ondersteunen CGI, wat zorgt voor brede compatibiliteit zonder dat er complexe configuraties of afhankelijkheden nodig zijn.
Taalonafhankelijkheid. CGI-scripts kunnen in verschillende programmeertalen worden geschreven, zoals Perl-, Python-, C- of shell-scripts. Dit flexDankzij deze functionaliteit kunnen ontwikkelaars de taal kiezen die het meest geschikt is voor de taak of bestaande code benutten.
Modulariteit. CGI maakt de scheiding van webinhoud en serverlogica aan de zijkant. Deze modulaire aanpak kan het gemakkelijker maken om de logica te onderhouden en bij te werken zonder de statische inhoud van de website te beïnvloeden.
Veiligheid door isolatie. Omdat elk CGI-verzoek doorgaans een nieuw proces voortbrengt, zijn deze processen geïsoleerd van elkaar en van het internet server. Dit kan de impact van potentiële beveiligingsproblemen beperken, aangezien een misbruikt script geen directe invloed heeft op andere delen van het server.
Oudere systeemintegratie. CGI wordt vaak gebruikt om te communiceren met oudere systemen die een eenvoudig mechanisme vereisen voor interactie met een web server. Het kan als brug fungeren, waardoor oude en nieuwe systemen effectief kunnen communiceren.

CGI-uitdagingen

Hoewel CGI een baanbrekende technologie was bij de ontwikkeling van dynamische webinhoud, brengt het verschillende uitdagingen met zich mee die hebben geleid tot de achteruitgang ervan in de moderne webontwikkeling. Het begrijpen van deze uitdagingen is essentieel voor het evalueren van de geschiktheid in de hedendaagse webomgevingen. Ze omvatten:

Prestatieoverhead. Elk verzoek aan een CGI-script brengt een nieuw proces voort, dat veel middelen vergt en kan leiden tot aanzienlijke prestatieknelpunten, vooral bij druk verkeer. Deze overhead voor het creëren van processen maakt CGI inefficiënt voor websites of applicaties met veel verkeer die snelle responstijden vereisen.
Schaalbaarheidsproblemen. Vanwege de overhead die gepaard gaat met het creëren van processen, schaalt CGI niet goed mee met het toenemende verkeer. Naarmate het aantal gelijktijdige gebruikers groeit, wordt de server kan moeite hebben met het hanteren van de last, wat kan leiden tot langzamere prestaties of zelfs server loopt vast.
Beveiligingsproblemen. CGI-scripts vormen veiligheidsrisico's als ze niet correct zijn geschreven en geconfigureerd. Omdat CGI directe interactie met de server's besturingssysteemkunnen slecht ontworpen scripts door aanvallers worden misbruikt om willekeurige code uit te voeren, toegang te krijgen tot gevoelige gegevens of denial-of-service-aanvallen uit te voeren.
Gebrek aan doorzettingsvermogen. Elke scriptuitvoering is staatloos, wat betekent dat alle gegevens of variabelen die door het script worden gebruikt, verloren gaan zodra het proces wordt beëindigd. Dit gebrek aan volharding vereist aanvullende mechanismen, zoals sessiebeheer of databaseopslag, om de status van meerdere gebruikersinteracties te behouden, waardoor de ontwikkeling complexer wordt.
Beperkte foutafhandeling en foutopsporing. CGI-scripts kunnen lastig te debuggen en te beheren zijn vanwege hun staatloze aard. Wanneer een script faalt, kan het een uitdaging zijn om de fout terug te traceren naar de bron, vooral in productieomgevingen waar logboekregistratie en foutopsporing beperkt kunnen zijn.
Gebrek aan moderne functies. CGI wordt als verouderd beschouwd in vergelijking met moderne webtechnologieën, die meer functies, betere prestaties en meer bieden flexmogelijkheid. Moderne kaders en server architecturen bieden ingebouwde tools voor sessiebeheer, sjablonen en database-interactie, die niet standaard worden ondersteund door CGI.

Algemene gateway-interface-alternatieven

CGI blijft nuttig in bepaalde oudere of specifieke scenario's met weinig verkeer, maar voor de meeste hedendaagse webontwikkeling wordt doorgaans de voorkeur gegeven aan andere technologieën. Naarmate de webontwikkeling zich ontwikkelde, zijn er verschillende alternatieven voor CGI ontstaan, waarmee de prestaties, schaalbaarheid en beveiligingsbeperkingen worden aangepakt. Hier zijn enkele van de meest voorkomende alternatieven:

SnelCGI. FastCGI is een verbeterde versie van CGI die is ontworpen om de prestatieproblemen aan te pakken die gepaard gaan met traditionele CGI. In tegenstelling tot CGI, dat voor elk verzoek een nieuw proces voortbrengt, houdt FastCGI het applicatieproces draaiende, waardoor het meerdere verzoeken gedurende zijn levensduur kan afhandelen. Dit vermindert de overhead van het creëren en vernietigen van processen, wat leidt tot betere prestaties en schaalbaarheid. FastCGI ondersteunt ook gedistribueerde architectuur, waardoor het kan communiceren met applicaties die op verschillende computers draaien servers, waardoor de schaalbaarheid verder wordt verbeterd.
mod_perl. mod_perl is een Apache HTTP server module die een Perl-interpreter rechtstreeks in het web integreert server. Hierdoor kunnen Perl-scripts sneller worden uitgevoerd, omdat het niet meer nodig is om voor elk verzoek een nieuw tolkproces te starten. mod_perl biedt een krachtig en flexomgeving voor webontwikkeling, waardoor diepe integratie met Apache mogelijk is server. Het maakt permanente databaseverbindingen, geavanceerde afhandeling van verzoeken en volledige toegang tot de Apache API mogelijk, waardoor het een robuust alternatief is voor CGI voor op Perl gebaseerde applicaties.
mod_php. Net als mod_perl is mod_php een Apache-module die de PHP-interpreter rechtstreeks in het web integreert server. PHP is een veelgebruikte scripttaal die speciaal is ontworpen voor webontwikkeling. Door PHP als module binnen het serverelimineert mod_php de overhead die gepaard gaat met traditionele CGI, waarbij voor elk verzoek een afzonderlijk proces vereist is. Dit resulteert in snellere responstijden en betere prestaties, vooral bij veel verkeer. Het gebruiksgemak en de uitgebreide bibliotheekondersteuning van PHP hebben het tot een van de meest populaire alternatieven voor CGI gemaakt.
Java-servlets. Java-servlets zijn serverJava-programma's aan de zijkant die klantverzoeken afhandelen en dynamische inhoud genereren. Servlets draaien binnen een servletcontainer (zoals Apache Tomcat) en zijn ontworpen als een efficiënter alternatief voor CGI. In tegenstelling tot CGI-scripts worden servlets één keer geladen en kunnen ze gedurende hun levensduur meerdere verzoeken verwerken, waardoor de prestatieoverhead aanzienlijk wordt verminderd. Servlets bieden ook uitgebreide API's voor sessiebeheer, databaseconnectiviteit en andere webgerelateerde taken, waardoor ze een krachtig hulpmiddel zijn voor het bouwen van schaalbare webapplicaties op bedrijfsniveau.
ASP.NET. ASP.NET is een door Microsoft ontwikkeld webapplicatieframework waarmee ontwikkelaars dynamische websites, webapplicaties en webservices kunnen bouwen. ASP.NET draait binnen IIS (Internet Information Services) server, en net als servlets en FastCGI vermijdt het de prestatieboetes van traditionele CGI door een gecompileerd codemodel te gebruiken en de applicatiestatus voor alle verzoeken te behouden. ASP.NET biedt een uitgebreide reeks functies voor webontwikkeling, waaronder webformulieren, MVC-architectuur (Model-View-Controller) en naadloze integratie met andere Microsoft-technologieën.
Knooppunt.js. Node.js is een JavaScript-runtime gebouwd op de V8 JavaScript-engine van Chrome, ontworpen voor het bouwen van schaalbare netwerkapplicaties. Node.js maakt gebruik van een gebeurtenisgestuurd, niet-blokkerend I/O-model dat het lichtgewicht en efficiënt maakt, vooral voor toepassingen die realtime gegevensverwerking vereisen. In tegenstelling tot CGI, dat elk verzoek in een afzonderlijk proces afhandelt, handelt Node.js meerdere verzoeken af met behulp van één enkele thread, wat de overhead aanzienlijk kan verminderen en de prestaties kan verbeteren. Node.js is een populair alternatief voor CGI geworden voor het bouwen van snelle, schaalbare webapplicaties.
Robijn op rails. Ruby on Rails (vaak simpelweg Rails genoemd) is een server-side webapplicatieframework geschreven in Ruby. Rails maakt gebruik van een model-view-controller (MVC)-architectuur en staat bekend om zijn nadruk op conventie boven configuratie, waardoor het gemakkelijk is om aan de slag te gaan met webontwikkeling. Rails-applicaties draaien doorgaans op applicatie servers zoals Puma of Unicorn, die zijn ontworpen om meerdere verzoeken tegelijk te verwerken zonder de overhead die CGI met zich meebrengt. Rails biedt ook een schat aan ingebouwde tools en bibliotheken, waardoor het een populaire keuze is voor snelle webontwikkeling.
PythonWSGI (web server gateway-interface). WSGI is een specificatie die definieert hoe web servers communiceren met Python-webapplicaties. WSGI fungeert als een standaardinterface tussen webapplicaties. servers en Python-frameworks of -applicaties, waardoor ze naadloos kunnen samenwerken. Python-frameworks zoals Django en Flask zijn gebouwd op WSGI, waardoor ze efficiënt kunnen worden uitgevoerd zonder de overhead van CGI. WSGI maakt de ontwikkeling van schaalbare, onderhoudbare webapplicaties mogelijk door een duidelijke scheiding te bieden tussen het web server en de applicatielogica.