Resource Description Framework

Grundidee und Zweck

Das Resource Description Framework (RDF) ist eine technische Herangehensweise im Internet, mit der logische Aussagen über beliebige Dinge, sogenannte Ressourcen, formuliert werden. Ursprünglich wurde RDF vom World Wide Web Consortium (W3C) als Standard zur Beschreibung von Metadaten entwickelt. Heute gilt RDF als grundlegender Baustein des Semantischen Webs.

RDF ähnelt klassischen Verfahren zur Modellierung von Konzepten, etwa UML-Klassendiagrammen und Entity-Relationship-Modellen. Sein Kern ist eine einheitliche Struktur: Jede Aussage besteht aus Subjekt, Prädikat und Objekt. Eine Ressource wird als Subjekt durch eine Beziehung oder Eigenschaft, das Prädikat, mit einer anderen Ressource oder einem Wert, dem Objekt, verbunden. Diese drei Bestandteile bilden ein Tripel, auch 3-Tupel genannt.

Ressourcen erhalten üblicherweise global eindeutige Bezeichner, die formal an URLs angelehnt sind. Für häufig verwendete Beschreibungen, beispielsweise Metadaten, existieren bekannte URIs, die RDF-Entwickler weltweit für denselben Zweck verwenden können. Dadurch lassen sich Daten aus verschiedenen Quellen verbinden und von Programmen sinnvoll für Menschen darstellen.

RDF-Modell und Tripel

Das RDF-Modell ist ein Datenmodell mit wohldefinierter formaler Semantik. Es basiert auf gerichteten Graphen. RDF-Daten bestehen aus Aussagen über Ressourcen, die jeweils als Tripel modelliert werden. Die Gesamtheit dieser Tripel bildet einen mathematischen Graphen und wird als RDF-Modell bezeichnet.

Ein Tripel enthält:

• das Subjekt: die Ressource, über die eine Aussage gemacht wird;
• das Prädikat: eine Ressource, die die Beziehung oder Eigenschaft bezeichnet;
• das Objekt: eine weitere Ressource oder ein Literal, also ein konkreter Wert.

Die Beziehung verläuft gerichtet vom Subjekt zum Objekt und wird durch das Prädikat benannt. Tripel, die sich auf dieselben Subjekte oder Objekte beziehen, können ein semantisches Netz bilden. Dieses Netz lässt sich tabellarisch oder grafisch darstellen. Anschaulich entspricht ein RDF-Tripel einem einfachen Satz.

Ressourcen, URIs und Literale

Eine Ressource ist etwas, das eindeutig bezeichnet ist und worüber Aussagen gemacht werden sollen. Subjekt und Prädikat sind immer Ressourcen. Das Objekt kann entweder eine Ressource oder ein Literal sein. Literale sind Zeichenketten, die gegebenenfalls anhand eines Datentyps interpretiert werden. Darstellbar sind zum Beispiel Wahrheitswerte, Zahlen und Datumsangaben.

RDF-Ressourcen werden durch eindeutige URIs identifiziert. URIs ermöglichen es, Aussagen aus verschiedenen Quellen miteinander zu verbinden. Meist haben sie eine Form, die einer URL ähnelt. URLs sind spezielle URIs, die Webseiten eindeutig bezeichnen. Eine URI muss jedoch nicht im Netzwerk erreichbar sein.

Beispiele für URIs sind:

• https://de.wikipedia.org/wiki/Resource_Description_Framework als URI der Webseite des Artikels;
• mailto:[email protected] als URI einer Mailadresse;
• urn:isbn:978-3898530194 als URI eines Buches.

Auch die als Prädikate verwendeten Ressourcen können selbst beschrieben werden. Solche Beschreibungen lassen sich als Metadatenformate speichern und von anderen RDF-Autoren durch Referenzierung weiterverwenden. Ein prominentes Beispiel ist die Repräsentation von Dublin Core in RDF.

RDF-Statements, also Aussagen, können ebenfalls als Ressourcen behandelt werden. Dadurch sind Aussagen über Aussagen möglich; diese Technik heißt Reifikation. RDF stellt außerdem vordefinierte Datentypen für Listen und Mengen bereit. Ressourcen ohne explizite URI, die nur zur Gruppierung anderer Objekte dienen, werden meist als sogenannte blank nodes modelliert. Ein Beispiel ist die Darstellung eines Namens, der aus getrennten Zeichenketten für Vor- und Nachnamen besteht.

Beispiel eines RDF-Netzes

Die Aussage „ACME produziert Batterien“ wird in RDF folgendermaßen zerlegt:

• Subjekt = ACME
• Prädikat = produziert
• Objekt = Batterien

Weitere Tripel können dieses Netz ergänzen:

• ACME – produziert – Batterien
• Batterien – enthalten – Säure
• Batterien – enthalten – Zink
• ACME – ist – eine Firma

Jede Zeile stellt ein eigenes Tripel dar. Die Tripel beschreiben, welche Ressourcen miteinander in Beziehung stehen und welche Eigenschaften oder Werte ihnen zugeordnet werden.

Repräsentation, Speicherung und Abfragen

RDF ist unabhängig von einer bestimmten textuellen Darstellung. Übliche Repräsentationen sind XML und die kürzere Syntax Notation 3 (N3). Im Jahr 2011 definierte das W3C zusätzlich die Sprache Turtle. Turtle ist eine reduzierte Teilmenge von N3 und sollte dadurch eine größere Verbreitung ermöglichen.

Für die Speicherung von RDF-Daten gibt es verschiedene Konzepte und Datenstrukturen, die als Triplestore bezeichnet werden. Ein einfaches Ablegen der Tripel in einer relationalen Tabelle ist für viele Abfragen nicht sehr effizient.

RDF-Graphen werden auch grafisch dargestellt. Ressourcen, die Subjekt oder Objekt eines Tripels sind, werden nach Konvention durch Ellipsen symbolisiert, Literale durch Rechtecke. Eine gerichtete Kante verbindet Subjekt und Objekt; sie ist mit dem Prädikat beschriftet.

Für die Suche in RDF-Daten wurden verschiedene Abfragesprachen entwickelt. Die RDF Query Language (RDQL) ähnelt in ihrer Form stark SQL. Im Januar 2008 verabschiedete das W3C SPARQL als W3C Recommendation. SPARQL wurde damit quasi zum Standard für RDF-Anfragesprachen und wird in vielen Implementierungen unterstützt.

Als Beispiel beschreibt der Artikel die Ressource http://de.wikipedia.org/wiki/Resource_Description_Framework mit zwei Dublin-Core-Eigenschaften: Sie hat den Titel „Resource Description Framework“ und den Herausgeber „Wikipedia – Die freie Enzyklopädie“. Eine SPARQL-Abfrage sucht nach dem Titel einer Ressource, deren Herausgeber diesem Wert entspricht. Das Ergebnis ist eine Tabelle mit genau einem Eintrag: Der Wert der Variablen ?title lautet „Resource Description Framework“.

Entwicklung des Standards

Als Vorläufer von RDF gilt das Meta Content Framework (MCF) in XML. Es wurde 1995–1997 von Ramanathan V. Guha entwickelt und nach seinem Wechsel zu Netscape im Juni 1997 beim W3C eingereicht. Im Rahmen der Browserkriege war MCF auch eine Reaktion auf das Channel Definition Format von Microsoft.

Das W3C entschied sich schließlich für die Entwicklung einer allgemeinen Sprache zur Formulierung von Metadaten und gab ihr den Namen RDF. Der erste RDF-Standard wurde im August 1997 als Entwurf vorgelegt und im Februar 1999 als Empfehlung veröffentlicht. Ab 1999 begann die Entwicklung von RDF-Schema.

Die Empfehlung von 1999 wurde 2004 durch sechs Spezifikationen ersetzt: „The RDF Primer“, „RDF Concepts and Abstract“, „RDF/XML Syntax Specification (revised)“, „RDF Semantics“, „RDF Vocabulary Description Language 1.0“ und „The RDF Test Cases“.

Diese Dokumentenreihe wurde 2014 durch sechs RDF-1.1-Dokumente abgelöst: „RDF 1.1 Primer“, „RDF 1.1 Concepts and Abstract Syntax“, „RDF 1.1 XML Syntax“, „RDF 1.1 Semantics“, „RDF Schema 1.1“ und „RDF 1.1 Test Cases“.