（图书馆学专业论文）基于语义web服务的协同政务门户系统研究.pdf

摘要 政府门户网站是政府面向社会提供电子化管理和服务的窗口，是电子政务 建设中的重要组成部分。随着信息技术的发展，异构系统之间的信息交换和互操 作已经引起业界的高度重视，并成为政务门户系统研究领域的一个热点问题。 就实践而言，公共政务门户网站提供一体化的服务成为一项基本要求，其目 的是将公众的特定需求收集并转化成为一个单一的与之相应部门对应的服务。基 于这种情况，研究者们提出了一站式的政府门户网站，通过服务组合来整合现有 的w e b 服务来实现互操作。在现实应用中，服务组合大都缺少语义推理，不能很 好地满足用户的需求，针对这种问题，本论文构建了基于语义w e b 服务的协同政 务门户系统框架，以便更好地满足用户的真实需要。本文详细描述了该框架模型 并对框架中所涉及的关键技术进行了深入的分析研究，构建了本体概念模型，分 析了该系统的实施步骤。最后，本文通过案例对比分析，证实了该系统的的理论 基础和优势，并说明基于语义协同的电子政务在国内外的实施情况。 关键词：电子政务语义w e b 服务本体电子政务门户 a b s t r a c t t h eg o v e m m e n tp o r t a ls i t ei sa ni m p o r t a n tp a r t0 f e 9 0 v e m m e n ti n t h e c o n s t n l c t i o n ，锄di st h ew i n d o wt h a tg o v e m m e n tp r 0 v i d ee l e c t r o l l i cm a n a g e m e n ta n d s e r v i c e w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f 0 咖a t i o nt e c l l l l o l o g y ，i i l f o r i i l a t i o nc o m m u t a t i o n a n dc o o p e r a t i o nb e 时e e nh e t e r o g e n e o u sa p p l i c a t i o ns y s t e mh a v ea l r e a d yf b c u s e d o n ，a n db e c o m eae m p h a s i c a lp r o b l e mi nt h ef i e l do ft h ee g o v e m m e n tp o n a l o np r a c t i c a lg r o u l l d s ，t h ei n t e 伊a t i o no fs e r v i c e si sab a s i cr e q u i r e m e n to fp u b l i c a d m i l l i s t r a t j o n p o r t a l s ，w l l i c ha i ma tg a t h e r i n ga n dt r a i l s f o r m i n gp r o c e s s e s n e e d e d f o rap a r t i c u l a rc i t i z e n sl i f ee v e n t 一硫oo n es i n 酉es e i c ea l l dt h ec 0 盯e ：s p o n d i n g b a c k - o f ! f i c cp r a c t i c e s b a s e d0 nt h i ss i t u a t i o n ，r e s e a r e h e r sp u tf b 刑a r do n e s t o p g o v e 删! i l e n tp o n a l s ，w i t hs e n r i c e sc o m p o s i t i o nt oi n t e 笋a t ew i t ht h ee x i s t i n gw e b s e i c e s ，t 0i n t e r o p e r a t e 1 i lr e a la p p l i c a t i o n ， a st h el a c ko fs e m a n t i cr e a s o n i n go n s e i c e sc o m p o s i t i o n ，i td o e sn o tm e e ta d e q u a t e l yt h en e e d so fu s e r s 1 nr e s p o n s et 0 t h i sp r o b l e m ，t h ea u t h o rh a sc o n s t m c t e das e m a n t i cw e bs e r v i c e - b a s e da r c h i t e c t u r e f o rt h ei l l t e r o p e r a b i l i t yo fe g o v e m m e n ts e i c c s ，t r y i n gt 0m e e tt h er e a ln e e d so f u s e r s t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ef r a m em o d ea n da n a l y s i sd e e p l yt h ek e yt e c h n o l o 西e s i n v o l v e di ni t ，c o n s t u r c t so n t o l o g yc o n c e p t u a lm o d e l ，a i l a l y s i si m p l e m e n t a t i o ns t e p s o ft h es y s t e m f i n a l l y ，t h ep a p e rt 如f o u 曲c a s ea n a l y s i s ，c o n f i 姗e dt h et h e o r e t i c a lb a s i s o ft h es y s t e m 趾da d v a n t a g e ， e x p l a i n e dt h ei m p l e m e n t a t i o n s0 fas e m a n t i cw 曲 s e i c e - b a s e da r c h i t e c t u r ef o rt h ei i l t e r o p e r a b i l i t y0 fe - g o v e m m e n ti nb o t ha th o m e a n da b r o a d k e y w o r d s ： e g o v e m m e n ts e m n a t i ew e bs e r v i c e o n t o l o g y e g o v e m m e n tp 0 n a l s i l 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我 所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得苤鲞! 重莲盘堂或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 学位论文版权使用授权书 本人完全了解天津师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名：日期：出生巧：f 亡矗 ，f 、侈 第一章绪论 本章首先阐述了选题的背景，其次对相关理论的国内外研究现状进行了综 述。在此基础上，提出了文章的研究意义、研究目的、研究内容及研究方 法和创新点。 1 1 选题背景 2 0 世纪9 0 年代，由于网络技术的快速发展和普及，大部分国家都在不同程 度上发展电子政务，并把它列为国家级的重要项目。电子政务就是政府机构应用 现代信息和通信技术，将管理和服务通过网络技术进行集成，在互联网上实现政 府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间与部门分隔的限制，全方位 地向社会提供优质、规范、透明、符合国际水准的管理和服务。 随着计算机技术和互联网技术的发展，电子政务在政府中的应用从技术来 说，经历了主机、微机加局域网、互联网三个阶段；从处理内容上来说，由数据 管理、信息管理、逐步走向知识管理；从覆盖的范围来说，由政府内部的管理职 能走向政府外部的服务职能。电子政务的概念在近几年有了很大发展，从最初简 单的办公自动化系统，到现在将面向企业和公众的服务作为电子政务的核心价值： 同时，在全球各地，电子政务统一规划和统一技术标准的制定，也为电子政务的 发展提供了良好的基础。互联网的出现和发展，使得政府信息系统有可能向政府 外部延伸，也为政府工作的重新构建和政府间、政府与企业、政府与公民之间的 沟通建立了一个新的平台。 随着信息化的不断深入，电子政务出现了些新的特点【l 】： ( 1 ) 以公众为导向。以公众为导向，目前已经成为西方发达国家电子政务 建设以及政府提供公众服务的基本价值观。建立“以客户为中心”的政府门户网 站，应用客户关系管理( c r m ) 技术整合信息系统的资源，已经成为众多国家 政府的共识。政府门户网站是电子政务的核心内容，是电子政府与其服务对象间 最为高效的交流平台，也是整合电子政务信息资源的有效途径。 ( 2 ) 共享性和协同性。信息共享和协同是电子政府建设的主要目标之一。 改变条块分割、各自为政的电子政务建设现状，加强不同部门的协同合作，以公 众为中心，建立电子政务发展架构。电子政务必须要在结构上有所改变，应打破 原有按职能部门条块分割的架构，构建公共的、一体化的电子政务基础架构，整 合不同的数据资源，实现跨地域、跨部门、跨层次的电子政务协同应用平台。电 子政务发展的关键是信息资源开发利用和数据共享，核心是应用集成。 ( 3 ) 一站式。“一站式”电子政务的出现，为社会公众提供了一种全新的 电子政府服务方式：公民或企业只需要登陆电子政府的门户站点，就可以得到所 需要的完整服务，电子政务系统后台的处理可以跨越不同政府部门，或者同一政 府部门的不同处室，打破部门职能分工界限，但这些处理过程对公众是完全透明 的。 所以，要提高政府部门之间、政府与企业、政府与公众之间的信息互动，建 立真正的电子政务，整合政府资源、企业资源、社会资源及社会服务资源实现个 性化服务，建立一个基于语义w e b 服务的协同电子政务门户是适时的。通过语 义w e b 服务技术能够屏蔽各部门问的业务实现，能够十分方便地集成各政府部 门的业务处理系统，使政务信息资源能够充分共享，从而实现政府部门之间协同 工作与方便公众获取政务信息的目标，为公众提供真正的“一站式 信息与知识 服务。 1 2 研究现状 1 2 1 基于语义w e b 的电子政务研究 语义w e b 的概念最早是由互联网的创始人t i m eb e m e r s h e 提出的，与目 前的w e b 相比，语义w e b 不仅是一个人类可读的网络，还是一个机器可理解的 网络。b e m e f s k e 为未来的w e b 发展提出了基于语义的体系结构【引。 语义w e b 技术的发展为电子政务的发展带来了契机，各国政府纷纷关注它 在电子政务中的应用，很多大学、研究机构、大公司也成立了专门的项目组来推 动语义w e b 技术的发展。e u p u b l i c o m 项目1 3 l 定义了一个单一的欧洲网络体系 结构。它提出了一个中间件解决方案连接不同的公共政务部门的异构系统以及公 共行政部门之间的合作型的服务。e g o v 项目【4 l 提出了一种体系结构，实现“一 2 站式 政府，以g o v m l 来标识和描述政府公共化服务及日常生活事件。s m a n g o v 项刚5 1 开发了一个基于知识的平台，协助公共部门的雇员在网上交易服务。 在电子政务信息系统的建立和处理方面，汉堡大学的r a f l i s h c e w k s i ，m a n t i e j n e c i k e 【6 l 在2 0 0 2 年1 0 月开始了一个基于汉堡地区的公民信息服务的系统原型 开发。该原型系统通过建立用户知识的上下文系统，来增强系统的服务质量。在 该文献中，作者详述了需求获取方法和本体建立的思想，具有较高参考价值。此 外，k v a a d i a s n a dn m b o u r i s 提出一种基于x m l 的标记语言g 0 v m l 【7 】，专门用来 描述公共服务的信息和生活事务，在服务入口与职能部门间交换数据。f r 弱e f 在 文献【8 】中，则描述了电子政务服务本体的开发以及利用从本体中产生的分类法在 知识库管理方面的作用。 在对电子政务的文档处理方面，文献【9 】根据我国电子政务文档元数据的现 状，通过国家标准化的元数据来描述文档中的元数据，然后再通过r d f 来进一 步描述元数据和元数据之问的关系，以达到资源之间语义的互操作。另外，还提 出了文档检索词的提取和相似度计算的方法，一定程度上实现了对文档的智能检 索。 总的看来，语义w e b 技术已开始并正在不同程度地运用于电子政务中，关 于这方面的研究正逐渐成为热点。 1 2 2 电子政务门户系统研究 电子政务门户系统十分重要，它体现了着政府的形象，直接关系着政府内的 办事效率和广大市民是否对政府满意。真正意义上的电子政务门户，是政府机构 间按业务流程将后台数据集成一体，客户一次填写的表格各个机构都能使用；与 客户交互的界面也是按作业进程、而不是按机构之间的界面来设置的【1 0 】。所以， 各国都将电子政务门户战略着眼于此，电子政务迈进门户为王的时代。国内外学 者对政府门户的研究和应用也日益重视，提出了以客户为中心、规范政府统一门 户网站建设、通过政府门户建立资源无缝集成、零成本运行、个性化服务、即时 反应的行政管理服务体系等诸多观点。这些理念的提出大大推动了政府的电子化 公共服务的发展。 ( 1 ) 国外研究现状分析 电子政务门户建设是从2 0 世纪9 0 年代开始的，新加坡、加拿大、和美国等 国家的电子政务稳步推进，在电子政务方面的完善程度处在全球领先地位，其门 户战略各具特色【n 】。新加坡于1 9 9 9 年建成电子政务门户网站，“以服务为中心， 将政务与商务整合一体目前可为公民提供2 0 0 多项电子化服务，其电子政务的 发展走在了诸国的前列，美国宾夕法尼亚和其他一些省份也都开始借鉴新加坡 经验：美国于2 0 0 0 年9 月建立了政府门户网站，其“以公众为中心 ，上下齐动，稳 步推进，已经步入政治、经济、文化、法律、技术等领域，并呈现出自己的鲜明 特色【1 2 l ：加拿大于2 0 0 1 年1 月推出政府门户网站，大力推广和加大电子政务在各 行业的应用，成为世界“信息技术和因特网的模范 。 国外学者对电子政务的研究成果反映在各国推行电子政务的行动中，其中比 较典型的有： m a r t i ns l a c h e r 【1 3 】从信息资源的开发、组织、管理和利用等方面探讨了电 子政务门户网站的建设，分析了主题图标准与r d f 标准之间的互操作问题，并提 出了一个基于模型( m o d e l b a s e d ) 的映射来提高政务信息资源的整合效率。 h e l k af o l c h 【1 4 l 认为主题图技术为门户网站的信息资源提供了一个语义接 口，能够对信息资源通过分类和归纳来进行有效地导航，并认为这种通过主题 图技术建立起来的导航将比传统的简单导航更加符合用户的习惯和更加满足用 户的需求。 a t h m a nb o u g u e t t a y a 【1 5 】等提出了w e bd g ，是数字政府的w e b 服务管理系统 ( w e bs e r v i c em a n a g e m e n ts y s t e m ) 。它提出了一个有效地利用电子政府服务的 框架，又在文献【1 6 l 提出了基于本体的电子政务。 ( 2 ) 国内研究现状分析 我国的电子政务发展起步比较晚，政府门户网站建立的时间比较短，公众服 务意识不强、重复建设、信息孤岛以及政府工作透明度不高等问题比较突出。国 内对电子政务的研究热潮经过了定义探讨、分步走的发展设想，目前侧重于探讨 电子政务中政务信息门户的建设、电子政务信息资源的开发、组织、管理和应用 研究等方面。 文献【1 7 l 对电子政务建设过程中所形成的知识管理难题进行了分析，并阐述 了解决这些难题所采用的技术一网格，在此基础上提出了一种基于网格的电子政 4 务知识门户框架模型，并对该模型进行了分析研究。基于网格的电子政务知识门 户以统一的一体化方式向用户提供各种服务，它实现了知识门户业务逻辑应用的 灵活集成以及真正意义上的w e b 分布式计算模式，完成了服务组件的实时整合， 克服了传统知识门户架构紧密耦合且无法满足需求多变的缺陷，屏蔽了技术的复 杂性。 文献【1 8 】在分析政府门户网站特点的基础上，指出政府门户网站的组织与整 合的关键是确立以人为本的理念、整合政府机构与服务、科学组织门户网站内容 以及建立电子政务标准。介绍了美国、新加坡以及我国上海政府门户网站建设的 成功经验，并提出一种个性化的门户网站资源组织与整合方式。 文献【1 9 】认为，只有采用知识管理的思想才能对门户网站的信息进行有效的 分类和管理，并对如何将知识管理思想应用到政府信息门户网站建设中的问题 进行了详细的阐述。 文献【驯在分析了语义w e b 技术、本体论及其描述语言o w l 的基础上，对两个 基于0 n t 0 1 0 9 y 的w e b 政务资源的智能处理问题做了初步模型探讨，即市长信箱分 类处理系统架构和语义政府门户网站。 文酬2 1 】提出将语义w e b 技术结合到政务信息系统中来，并介绍了由现有大量 关系数据库系统的数据转化为以本体词汇表作为结构基础实例数据方法。同时， 还介绍了引入语义w e b 技术后，一些系统功能实现的范例。包括基于术语集推理 的应用( 查找案件文档) 、基于断言集( 实例) 的推理应用( 案件查找) 、和通过定义 公共本体实现不同领域间本体互通的应用。 文献【2 2 】提出了基于w e b 服务的电子政务系统集成框架g s n ( e g o v e m m e n t s y s t e m si i l t e 孕a t i o n c h i t e c t u r e ) ，g s n 是一个基于w e b 服务技术的集成框架， 集成引擎通过接口将各类应用系统的功能封装成w e b 服务，并发布到注册中心， 可通过接口调用相应的应用。使用这种松散耦合的方式，提供了连接各类不同系 统应用的有效手段。 从上述的文献看，对电子政务门户的研究大多是关于政府职能定位、电子政 务运作方式、发展模式的探讨，以及对实施电子政务门户建设中的信息资源组织 方式、标准、管理等具体问题的研究，虽然也引入了语义技术，但是主要集中于 对w e b 服务的描述和组合上，较少将语义w e b 服务作为建设电子政务门户系统的基 础设施，从整个政务门户系统的角度来考虑通过语义w e b 服务来实现电子政务知 识协同，以及提出系统的理论架构。 1 3 研究目的与研究意义 1 3 1 研究目的 本文研究目的是在分析基于w e b 的电子政务服务模式不足的基础上，讨论基 于语义w e b 的协同政务门户建设的必要性和优势，设计基于语义w e b 服务的协同政 务门户系统结构，实现政务知识共享和知识协同，最大限度地整合信息资源，满 足政府各部门之间以及政府部门与公众、政府部门与企业的信息共享和交换。政 府各部门之间、公众和企业能够通过网络，享受到政府提供的信息资源和服务。 通过对电子政务信息资源的共享，实现以服务为导向的电子政务，最终达到实现 服务型、知识型政府的目的。 1 3 2 研究意义 在理论意义上，基于语义w e b 服务的协同电子政务门户系统研究，通过语义 服务来实现电子政务知识协同，可以丰富现有电子政务门户系统w e b 服务理论和 电子政务异构系统整合理论的研究。 就实践价值而言，首先，基于语义w e b 的协同政务服务能重塑政府的权能结 构，为公众提供优质的公共服务，将是政府为公众提供服务的主要形式，语义协 同政务门户网站将成为政府服务公众的唯一“窗口 ；其次，基于语义w e b 的电 子政务是对传统电子政务服务模式的改进和优化，它以社会公众为中心，强调“以 服务为本”，将提供“机机交互 的公共服务模式，建立一个真正能够为全社会 所接受的服务型政府。 1 4 研究方法与研究框架 1 - 4 1 研究方法 ( 1 ) 文献调查法：通过文献检索、阅读和分析，了解国内外政府门户系统 构架的研究现状，以此为基础，形成具体的研究思路 ( 2 ) 系统分析法：本文遵循“现状分析一发现问题分析问题一解决问题 的 路线，通过对目前电子政务门户系统的建设情况进行分析，发现存在的问题并以 此提出“基于语义w e b 服务的协同政务知识门户系统 的架构体系。 ( 3 ) 案例分析法：通过对国内典型电子政务门户系统的分析，进一步实证 该架构的理论基础和实践价值；并说明基于语义协同的电子政务在国内外的实施 情况。 1 4 2 研究框架 本文研究框架如图卜l 。首先讨论电子政务门户系统在国内和国外的发展现 状，分析基于w e b 的电子政务服务模式的不足，引出解决方案语义w e b 服务 技术和本体的概念。其次讨论基于语义w e b 服务的协同政务服务门户建设的必要 性和优势，设计基于语义w e b 服务的协同政务知识门户系统结构，讨论实现语 义互操作性的基础设施，并构建了本体概念模型。 政务门户案例分析 l 基十语义w 曲服务的协i 司电子政务门户系统的优越性 图卜l 论文研究框架 1 5 研究内容 本文的研究内容分为六章。 7 提 出 问 题 研 究 重 点 第一章绪论。主要说明本文的研究背景、国内外研究现状、研究目的与意 义、研究方法、研究框架、研究内容及创新点。 第二章相关理论与技术。本章首先介绍w e b 服务和语义w e b 及本体的相关 概念与特点、体系结构以及关键技术，在此基础上提出语义w e b 服务，并介绍语 义w e b 服务的两个主流框架，最后提出了语义w e b 服务技术的优势。 第三章基于语义w e b 服务的协同政务门户的需求分析。本章首先介绍政务 门户的概念及功能，其次对协同政务门户发展现状进行分析指出存在的不足，提 出基于语义w e b 服务的协同政务的需求及其优势分析。 第四章基于语义w e b 服务的协同政务门户系统结构。通过前几个部分对语 义w e b 服务的简单介绍，协同政务门户系统的分析，本章在此基础上，构建基于 语义w e b 服务的协同政务门户系统结构模型，并对模型进行解释性的说明；详细 分析构建本体模型的方法和工具；介绍其实施步骤。 第五章案例分析。通过对美国印第安纳州电子政务领域本体( f s s a h h s ) 、 美国弗吉尼亚州协同政务知识门户( w e b d g ) 、中国阿坝州政务门户三个案例的 分析，进一步实证该架构的理论基础和优势；并说明基于语义协同的电子政务在 国内外的实施情况。 第六章结论与展望。总结本文的主要工作，介绍下一步要研究的主要内容。 1 6 论文创新点 ( 1 ) 对目前电子政务门户系统架构进行深层次的分析。对整个逻辑结构的 技术框架自下而上划分为三个层次：基础设施层、统一的安全电子政务平台层、 电子政务应用层，对每个层次做了较为详细的分析，提出目前电子政务门户系统 的不足。 ( 2 ) 在分析当前电子政务门户系统的基础上，结合语义w 曲技术和w 曲 服务技术设计基于语义w 曲服务的协同政务门户体系架构。 第二章相关理论与技术综述 本章在详细介绍w e b 服务理论及相关技术、语义w e b 及本体和语义w e b 服务 及相关技术的基础上，提出了语义w e b 服务的技术优势。本章作为基本理论和技 术为后面章节提供了理论和技术支持。 2 1w e b 服务( w e bs e r v i c e ) 2 2 1w e b 服务的概念 w e b 服务是一种新型的w e b 应用程序，完全基于) ( m l 的软件技术，是在 i n t e r n e t 上进行分布式计算的基本构造块。它提供了一个标准的方式，用于应 用程序之间的通信和互操作，而不管这些应用程序运行在什么样的平台上和使用 什么架构【捌。w 3 c ( w e bs e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) 小组为w e b 服务暂行的定义是： w e b 服务是由u r i 标识的软件应用程序，其接口和绑定可以通过 x m l ( e x t e n s i b l e r k u pl a n g u a g e ) 构件进行定义、描述和发现，w e b 服务支持 通过基于因特网的协议使用基于) ( m l 的消息与其他软件应用程序直接交互【矧。” ( 在本文中，w e bs e r v i c e s 对应的中文名称是w e b 服务技术，而w e bs e r v i c e 则译为w e b 服务) w e b 服务试图解决的主要问题是数据和应用程序集成i 矧。以前许多分布式技 术都试图解决这个问题，如c o r 队，d c o m c o m + ，r m i 等。但是，这些技术要么过 于复杂、难于使用；要么不能穿透防火墙，不能在i n t e r n e t 上进行工作。更重 要的是不同标准之间不能很好地实现互操作1 2 6 j 。w e b 服务则很好地解决了这些问 题，提供了更大的互操作性。从使用者的角度而言，w e b 服务实际上是一种部署 在w e b 上的对象组件【2 7 1 ，有良好的开放性，它具备以下特征【2 8 l 【2 9 l ： ( 1 ) 完好的封装性：w e b 服务既然是一种部署在w e b 上的对象，自然具备良 好的封装性。对于使用者而言，他能且仅能看到该对象提供的功能列表。 ( 2 ) 松散耦合：这一特征也是源于对象组件技术，当一个w e b 服务的实现 发生变更的时候，调用者是不会感到这一点的。对于调用者来说，只要w e b 服务 的调用接口不变，w e b 服务实现的任何变更对他们来说都是透明的，甚至是当w e b 9 服务的实现平台从j 2 e e 迁移到了n t e 或者是相反的迁移流程，用户都可以对此 一无所知。对于松散耦合而言，尤其是在i n t e r n e t 环境下的w e b 服务而言，需 要有一种适合i n t e r n e t 环境的消息交换协议。而) ( m l s o a p 正是目前最为适合的 消息交换协议。 ( 3 ) 使用协约的规范性：这一特征从对象而来，但相比一般对象，其界面规 范更加规范化和易于机器理解。首先，作为w e b 服务，对象界面所提供的功能应 当使用标准的描述语言来描述( 比如w s d l ) 。其次，由标准描述语言描述的服务 界面应当是能够被发现的，因此这一描述文档需要被存储在私有的或公共的注册 库里面。同时，使用标准描述语言描述的使用协约将不仅仅是服务界面，它将被 延伸到w e b 服务的聚合、跨w e b 服务的事务、工作流等，而这些又都需要服务质 量( q o s ) 的保障。然后，是安全机制对于松散耦合的对象环境的重要性，因此需 要对诸如授权认证、数据完整性( 比如签名机制) 、消息源认证以及事务的不可否 认性等运用规范的方法来描述、传输和交换。最后，在所有层次的处理都应当是 可管理的，因此需要对管理协约运用同样的机制。 ( 4 ) 使用标准协议规范：作为w e b 服务，其所有公共的协约完全需要使用开 放的标准协议进行描述、传输和交换。这些标准协议具有完全免费的规范，以便 由任意方进行实现。一般而言，绝大多数规范将最终有w 3 c 或0 a s i s 作为最终版 本的发布方和维护方。 ( 5 ) 高度可集成能力：由于w r e b 服务采取简单的、易理解的标准w 曲协议作 为组件界面描述和协同描述规范，完全屏蔽了不同软件平台的差异，无论是 c o r b a 、d c o m 还是h b 都可以通过这一种标准的协议进行互操作，实现了在 当前环境下最高的可集成性。 2 2 2w e b 服务的体系架构 w e b 服务技术是为解决在i n t e r n e t 环境下，松散耦合的w e b 服务之间进行 互相调用、互相集成而设计的技术框架。以) ( m l s o a p w s d l u d d i 为主干的w e b 服务技术赋于了w e b 服务一个与传统对象调用技术相似但又不太相同的体系架 构。w e b 服务是独立的、模块化的应用，能够通过因特网来描述、发布、绑定以 及调用。w e b 服务的体系架构如图2 1 所示。其中包括三个角色：服务提供者、 l o 服务请求者、服务注册中心，以及角色之间主要的三个操作：发布( p u b l i s h ) 、 查找( f i n d ) 、绑定( b i n d ) 。 图2 1 w 曲服务体系架构 w e b 服务正是利用w s d l 、u d d i 、s o a p 等技术和规范来实现服务的描述、发 布、查找、绑定及服务间的通信。在发布w e b 服务时，服务提供商把所提供服务 的接口和需要的数据类型和结构用w s d l 进行描述，然后和服务商自己的描信息 结合起来构成u d d i 注册中的相关资料，在u d d i 注册中心进行注册。当一个应用 系统需要调用w e b 服务时，它首先通过i n t e r n e t 在u d d i 注册机构中查找需要的 w e b 服务，取得w e b 服务的地址和用w s d l 描述的接口，根据w s d l 描述的接口信 息准备数据，依据相应的地址进行连接。完成连接后，应用系统通过s o a p 协议 和w e b 服务中的远程对象绑定在一起，进行请求的发送和应答的接收。一个w e b 服务也可以同样请求其他的w e b 服务为自己完成某些服务。 ) ( m l 、s o a p 、w s d l 和u d d i 是可用于构建和使用w e b 服务的核心标准和技术。 w s d l 是w e b 服务接口界面的跨平台描述语言：u d d i 提供了w e b 服务注册、发现和 查找的技术规范：s o a p 则提供了不同系统之间进行w e b 服务调用的通信手段：x m l 是s o a p 、w s d l 和u d d i 的基础，为w e b 服务之间交换数据提供了跨平台性。 2 2 3w e b 服务的核心技术 2 2 3 1x m l 叫e b 服务技术的基石 x m l 一可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g ) ，是一种可以用来创 建自己标记的语言，具有自描述性、可扩展性和数据处理结构化等特点，是w e b 服务技术的基础。和h t m l 样，) ( m l 基s g m l 一标准通用标记语言( s t a n d a r d g e n e r a liz e dm a r k u p l a n g u a g e ) 。 ) ( m l 具有以下重要特性【3 1 】：自描述性；可扩展性；可校验性；层次性结构； 丰富的链接定义；多样的样式表支持；保值；可精确搜索。正是这些优点，使得 ) ( m l 得到广泛应用，尤其是在需要信息交换的地方，使用x m l 能得到事半功倍的 效果。x m l 作为通用的信息描述手段，采用的是最简单的文本格式，使用任何 文本工具都能处理，因而大大简化了信息交换的过程。在供应商与客户之间以及 不同供应商之间，只要在使用什么标记来标注信息上达成共识( 即遵循同一个 ) 【m l s c h e m a 的规范) 就可以方便的进行信息交互，无需考虑对方的后台系统是如 何实现的，唯一需要做的就是采用同一标记集合【3 2 1 。 ) ( m l 己经成为一种用于在i n t e r n e t 上交换数据的有效机制。在w e b 服务的 时代，全部的规范、技术都是以】( m l 为底层核心和构架基础的【3 3 1 。无论是w e b 服务的调用( s o a p 技术) 、w e b 服务界面的描述( w s d l 技术) 、还是w e b 服务的 发现( u d d i 技术) ，都是使用) 【m l 作为信息描述和交换的标准手段。 2 2 3 2s o a p _ w e b 服务的调用 s o a p 二简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 为在一个松散 的、分布式环境中使用x m l 对结构化的和类型化的信息提供一个简单且轻量级的 机制，能够以一种开放的、自说明的、统一的方式进行集成和交互【3 4 1 。s o a p 本 身并不定义任何应用语义，如编程模型或特定语义实现，它只是定义了一种简单 的机制，通过一个模块化的包装模型和对模块中特定格式编码的数据的重编码机 制来表示应用语义。s o a p 的这项能力使得它可被很多类型的系统用于从消息系 统到r p c ( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ) 系统的延伸。在w e b 服务领域，s o a p 就成为 基本的w e b 服务调用协议。 s o a p 由四个部分级成【3 5 】： s o a pe n v e l o p e ( s o a p 信封) ：它构造定义了一个整体的表示框架，可用于 表示在消息( m e s s a g e ) 中的是什么，谁应当处理它，以及这是可选的还是强制 的。 s o a pe n c o d i n gr u l e s ( s o a p 编码规则) ：定义了一个数据的编序机制，通 过这样一个编序机制来定义应用程序中需要使用的数据类型，并可用于交换由这 1 2 些应用程序定义的数据类型所衍生的实例。 s o a pr p cr e p r e s e n t a ti o n ( s o a pr p c 表示) ：定义了一个用于表示远端过 程调用和响应的约定。 s o a pb i n d i n g ( s o a p 绑定) ：定义了一个使用底层传输协议来完成在结点 问交换s o a p 信封的约定。 s o a p 是) ( m l 文档形式的调用商业方法的规范，它可以支持不同的底层接口， 像h t t p ( s ) 或者s m t p 。之所以使用) ( m l 是因为它的独立于编程语言、具有良好的 可扩展性、并且得到强大的工业支持。之所以使用h ”p 是因为几乎所有的网络 系统都可以用这种协议来进行通信，由于它是一种简单协议，所以可以与任何系 统结合，还有一个原因就是它可以方便地穿越防火墙。s o a p 的强大是因为它简 单。s o a p 是一种轻量级的，非常容易理解的技术，并且很容易实现。它有工业 支持，可以从各主要的电子商务平台供应商那里获得支持。 2 2 3 3w s d i 描述w e b 服务 w s d l _ w 曲服务描述语言( w 曲s e i c e sd e s c r i p t i o nl a n g l l a g e ) 是由 m i c r o s o f t 、i b m 、a r i b a 三家公司于2 0 0 0 年9 月联合推出的一个w e b 服务的描 述标准。s o a p 是用来最终完成w e b 服务调用的，而w s d l 则是用于描述如何使用 s o a p 来调用w e b 服务的【3 6 1 。 w s d l 是一种) ( m l 应用，它将w e b 服务描述定义为一组服务访问点，客户端 可以通过这些服务访问点对包含面向文档信息或面向过程调用的服务进行访问 1 3 7 1 。w s d l 首先对访问的操作和访问时使用的请求响应信息进行抽象描述，然后 将其绑定到具体的传输协议和消息格式上，以最终定义具体部署的服务访问点。 相关的具体的服务访问点通过组合就成为抽象的w e b 服务。 w s d l 文档将w e b 服务定义为服务访问点或者端口的集合【3 8 】。在w s d l 中，由 于服务访问点和消息的抽象定义已从具体的服务部署或数据格式绑定中分离出 来，因此可以对抽象定义进行重复使用：消息，指对交换数据的抽象描述；而端 口类型，指操作的抽象集合。用于特定端口类型的具体协议和数据格式规范构成 了可以再次使用的绑定。将w e b 访问地址与可再次使用的绑定相关联，可以定义 一个端口，而端口的集合则定义为服务。 2 2 3 4u d d i 注册发布w e b 服务 1 3 u d d i 一统一描述、发现和集成( u n i v e f s a ld e s 嘶p t i o n ，d i s c o v e 珂卸d h l t e g r a t i o n ) 规范，是一套基于w 曲的信息与服务注册的标准，使用u d d i ，企 业能够注册自己所能提供的w r e b 服务以供别的企业和用户查询访问。利用 u d d i ，企业应用可以通过编程接口来注册它们所能够提供的服务，同时也可以 通过一致认可的编程接口来实现对所注册服务的访问。在用户能够调用w 曲服 务之前，必须确定这个服务中包含哪些w 曲方法，找到被调用的接口定义，还 要在服务端来编制软件。 u d d i 是一个主要针对w 曲服务供应商和使用者的新项目。u d d i 项目中的 成员可以通过u d d i 商业注册中心d d lb u s i n e s sr e 酉s t 哪u b r ) 来操作w 曲服 务的调用，u b r 是一个全球性的服务。w 曲服务供应商可以在u b r 中描述并且 注册他们的服务。用户可以在u b r 中查找并定位那些他们需要的服务f 3 9 1 。u d d i 利用s o a p 消息机制( 标准的x m i h t t p ) 来发布，编辑，浏览以及查找注册信息。 它采用x m l 格式来封装各种不同类型的数据，并且发送到注册中心或者由注册 中心来返回需要的数据。 u d d i 是一种根据描述文档来引导系统查找相应服务的机制【柏1 。u d d i 包含 标准的“白页 类型的商业查询方式，“黄皮书”类型的局部查找，以及“绿页” 类型的服务类型查找。“绿页”允许开发者精确查找符合服务类型的所有服务。 2 2 4w e b 服务的不足 尽管w | e b 服务有很多优点，但是如何面对这样数目庞大的服务群，如何找 到需要的服务，如何根据需要将服务动态组合为一个能完成特定功能的合成服务 等，w 曲服务存在不足。 首先，u d d i 没有利用任何语义信息，对于资源的描述可以采用不同的概念 体系表示，而同一个概念体系中的概念也可能有同型异义或同义异型的现象。因 而无法表达不同资源的匹配，对于用户来说，无法根据所要发现的服务功能进行 服务定位，更不能实现服务的互操作；对于服务提供者来说，自然不能有效的发 布服务。 其次，w s d l 着重于服务的基础，它虽然在x s d 中定义了输入和输出类型 的概念，但它并不支持在输入和输出参数之间的逻辑约束的定义，它与u d d i 1 4 一样不能对服务进行语义描述，只提供服务接口的语法层次的描述【4 2 】。因此， 用户在搜索并发现服务时，只能通过关键字( 标识符，标准分类法或服务名称) 匹配来搜索。搜索的查准率和查全率都不能令人满意，造成“大数据量，小信息 量 的问题，而以前的面向服务的体系结构也因为缺乏语义的缘故不能很好地解 决交互双方接口的语义问题，妨碍接口间相互协作，使该结构很难支持智能化 w 曲服务的发现、集成和执行。 2 2 语义w e b 及本体 2 2 1 语义w e b 语义w 曲( s e m a i l t i cw 曲) 并不是抛开今天的w 曲的另一条道路，而是今天的 w e b 的扩展。语义w 曲就是能够根据语义进行判断的网络。因此，简单地说， 语义w | e b 是一种能理解人类语言的智能网络，它不但能够理解人类的语言，而 且还可以使人与机器之间的交流变得像人与人之间交流一样轻松。 具体地说：“w | e b ”是一个可导航的空间，在其中每一个u r i 都映射到一个 资源【4 3 l 。“s e m a n t i c 意味着机器可处理的，对于数据来说，s e m a n t i c s 告诉了机 器在这些数据上所能做的操作。那自然语言适不适合表达这种s e m 卸t i c s 呢? 虽 然自然语言有很强的表达能力，但由于它的歧义性，使它不能满足机器可处理的 要求。t i mb e m e r s k e 在x m l 2 0 0 0 国际会议上提出了s e m a n t i cw 曲的一种层次 结构，如图2 2 所示。它主要基于x m l 和r d f ( r e s o u c r ed e s 嘶p t i o n f r a m e w o r k t d f s ( r d fs c h e m a ) ，并在此之上提供本体和逻辑推理规则，以完成 基于语义的知识表示( k r ) 和推理，从而能为计算机所理解和处理。 第一层：u n i c o d e 和u r l 。u n i c o d e 是一个字符集，这个字符集中所有字符 都用两个字节表示，可以表示6 5 5 3 6 个字符，基本上包括了世界上所有语言的字 符。数据格式采用u n i c o d e 的好处就是它支持世界上所有主要语言的混合，并且 可以同时进行检索。u r i ( u n i f o n nr e s o u r c ei d e n t i f ! i e r ，统一资源标识符) 用于唯一 标识网络上的一个概念或资