（计算机应用技术专业论文）一种基于语义web服务的服务集成模型研究.pdf

摘要 一种基于语义w e b 服务的服务集成模型研究 计算机应用技术专业硕士研究生周敏 指导教师张为群教授 摘要 随着信息技术的不断发展，社会信息化程度的不断提高，企业的信息化程度越来 越高，由于业务流程变化、需求变化或是业务整合的需要，企业各信息系统需要更多 的通信和交互，各系统需要共享相关数据，复用部份功能，共同合作来完成企业业务 流程。由于w e b 服务具有良好的封装性、低耦合度、使用协约的规范性高度可整合 能力等优点，随着w e b 服务技术的发展，利用w e b 服务技术进行企业应用集成有很 大的优势，成为当前服务服务集成的一种重要方法。 为了更好地对服务集成进行研究，在对w e b 服务技术和语义w e b 技术进行研究 的基础上，本文构建了一个基于语义w e b 服务的服务集成模型，主要进行了如下几 个方面的研究： 1 对语义w e b 服务本体o w l s 进行扩展，构建了一个带q o s 信息的w e b 服务 本体o w l w q ，在该本体中给w e b 服务添加费用、时间、可靠性等服务质量指标，并 从多个方面获取并规范度量指标，监控w e b 服务执行过程，并根据监控情况对o w l w q 本体的q o s 信息进行更新，提高了q o s 信息的可信度，和w e b 服务匹配的准确率。 2 在服务集成模型中对基于u d d i 的w e b 服务注册中心进行扩展，建立了o w l - - s u d d i 的w e b 服务注册中心，在传统u d d i 之上增加语义扩展模块，加入相关的 语义操作，使服务注册中心支持语义服务发布、发现、更新及删除操作以适应语义管 理模块的扩展，并与o w l w q 兼容。 3 提出了一种基于o w l w q 的w e b 服务分级匹配算法，给出了一种根据q o s 信息规范量化的排序方法，提高了w e b 服务查找的准确率。 4 为了验证本文提出的集成模型的可行性和可用性，本文开发了一个原型系统 进行了仿真实验，实验结果表明，本文提出的模型能够提高w e b 服务查找的准确率 和可信度。 关键词：w e b 服务语义w e b本体0 w 卜s服务集成 a b s t r a c t ar e s e a r c ho fs e r v i c e o ns e m a n t i c i n t e g r a t e dm o d e lb a s e d w e bs e r v i c e m a jo r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gw e i q u n a u t h o r ：z h o um i n a b s t r a c t w i t ht h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yu n i n t e r r u p t e dg r o w t h , t h ed e g r e eo fs o c i a l i n f o r m a t i o nc e a s e l e s sr i s e ，t h ed e g r e eo fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n i z a t i o ni se n h a n c e d t h e e n t e r p r i s e i 1 1 ：f o r m a t i o ns y s t e m sr e q u i r em o r ec o m m u n i c a t i o na n di n t e r a c t i o n , s h a r i n g r e l e v a n c ed a t a , r e p e a t e du s i n gs o m eo ft h ef u n c t i o n sa n dc o o p e r a t i n gt oa c c o m p l i s hb u s i n e s s p r o c e s ss i n c et h ec h a n g e so ft h eb u s i n e s sp r o c e s s , o rt h ec h a n g e so ft h ed e m a n d ，o rn e e do f t h ef u n c t i o ni n t e g r a t e d f o rt h es i m p l er e a s o nt h a tw e bs e r v i c e sa le aw e l l p a c k a g e d , l o w c o u p l i n gk i n d o fp r o g r a m sw i mt h eu s eo fh i 曲a b i l i t yo fb e i n g i n t e g r a t e d , w i t ht h e d e v e l o p i n go fw e bs e r v i c et e c h n o l o g y , t h e r ea r em o r ea d v a n t a g e so fu s i n gw e bs e r v i c e t e c h n o l o g yt oi n t e g r a t ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n s b e c a u s e o ft h a t u s i n gw e bs e r v i c e t e c h n o l o g yt oi n t e g r a t ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n sh a sb e c o m eav e r yi m p o r t a n tm e t h o dt o i n t e g r a t es e r v i c e sn o w f o rt h ep u r p o s eo fab e t t e rr e s e a r c ho fw e bs e r v i c e si n t e g r a t e d ，o nt h eb a s i so ft h e r e s e a r c ho fw e bs e r v i c et e c h n o l o g ya n ds e m a n t i cw e bt e c h n o l o g i e s ，t h i sp a p e rc o n s t r u c t s as e r v i c ei n t e g r a t e dm o d e lo fs e m a n t i cw e bs e r v i c e t h er e s e a r c hi n c l u d i n g ： 1 e x p a n dt h ew e b s e r v i c eb o d i e s o w l sa n ds e tu pw e bs e r v i c eo w l w qw i 廿1q o s i nt h eb o d yo f w e bs e r v i c e ，a d ds o m ei n d e x e ss u c ha s ：e x p e n s e s ，t i m e ，a n dr e l i a b i l i t y t h i s p a p e ra c q u i r e sa n ds t a n d a r d i z e st h e s ei n d e x e s ，m o n i t o rt h ep r o c e s so ft h ew e b s e r v i c e i m p l e m e n t a t i o n ，a n da c c o r d i n gt ot h es i t u a t i o no fm o n i t o r i n gt ou p d a t et h ei n f o r m a t i o no f q o si no w l w q t oi m p r o v et h ea c c u r a c yo ft h em a t c h i n gs e r v i c e 2 i nt h es e r v i c ei n t e g r a t e dm o d e l ，e x p a n dt h ew e bs e r v i c er e g i s t e rc e n t e rw i t hu d d i a n de s t a b l i s haw e bs e r v i c er e g i s t e rc e n t e rw i t ho w l s u d d i o nt h eb a s i so ft r a d i t i o n a l u d d i ，a d ds o m es e m a n t i ce x p a n s i o nm o d u l e sa n dr e l e v a n c es e m a n t i co p e r a t i o n si no r d e rt o r e a l i z et h ef u n c t i o no fs e r v i c e sp u b l i s h i n g ，d i s c o v e r i n g ，u p d a t i n ga n dd e l e t i n gt h r o u g h i i i r e g i s t e rc e n t e ra d a p t i n g t ot h ee x p a n s i o no fs e m a n t i cm a n a g e m e n tm o d u l e a i l dt 1 1 e c o m p a t i b i l i t y w i t ho w l w q 3 b 曲gf 0 州砌t h em a t c h i n ga l g o r i t h mo w i n g t ot h eo w l w qw e b s e r v i c e 8 c l a s s i f i c a t i o n ，s u p p l yar a n k i n gm e t h o do fq u a n t i t a t i v ei n f o r m a t i o ns p e c i f i c a t i o n 孤d i m p r o v ea c c u r a t er a t et h a tw e b s e r v i c er e q u e s t 4 ht h el l o p eo fv e r i f y i n gt h ef e a s i b i l i t ya n da p p l i c a b i l i t yo f i n t e g r a t i o nm o d e lb r o u 班 f 砷a r db yt h i sp a p d e v e l o pap r o t o t y p es y s t e m t oi m p l e m e n tt h es i m u l a t e d 唧锄m 钮t n er c s u l t so ft h ee x p e r i m e n t sp r o v e t h a tt h em o d e li nt h i sp a p e rh a sag o o dw a y t 0m l p r 0 v e a c ( 奠】r a t er a t ea n dt h ec r e d i b i l i t y k e yw o r d s ：w e bs e r v i e e s e m a n t i cw e b o n t o l o g y o w l - s s e r v i c ei n t e g r a t i o n 1 v 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：签字日期：年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名： 糊签名豁 签字日期：年月 日签字日期：年 月 日 第1 章文献综述 1 1 研究背景 第1 章文献综述 自从二十纪七、八十年以来，随着计算机技术如网络技术、软件工程技术等运用 的不断深入，企业建立了各种各样的信息系统。由于历史、技术水平等多方面的原因， 这些信息系统缺乏统一的规划，这些信息系统往往都是异构的，它们由不同的厂商开 发，采用不同的设计理念、不同的实现平台、不同的数据结构、不同的协议和不同的 开发技术及不同的实现方式等进行建设，信息系统各自为政，封闭、独立地运行，逐 渐形成“信息孤岛。社会经济的快速发展，企业业务的增长，面临需求的不断变化， 都要求企业信息系统之间需要更多的通讯和交互，共享相关业务流程和数据资源，共 同合作来完成企业业务流程，消除“信息孤岛 以提升企业的运作效率，提升企业的 竞争力。因此，如何提供一个有效的机制，消除企业内部信息孤岛、实现企业应用集 成( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，下文简称e a r ) ，已经成为当前信息化进程中急需 解决的问题。e a i 是将基于各种不同平台、用不同技术建立的异构应用信息系统集成 的一种方法和技术，其通过建立底层结构，来联系横贯整个企业的信息系统、数据源 等，完成在企业内部的供应链管理系统( s c m ) 、企业资源计划( e r p ) 系统、客户关系管 理( c r m ) 系统，数据库及其他重要的信息系统之间无缝地共享资源和协同工作目的， 实现共享、交换数据和共享业务流程的需要。其最终目的是快捷、简便、低成本地集 成不同的信息系统，让企业能利用现有r r 资源来提供新的产品和服务，提高了企业的 竞争力。目前e a i 的实现方式主要有两种：一种是点对点的方式，两个需要集成的信 息系统之间建立直接连接，通过数据库访问或业务流程远程调用实现信息交互。另一 种是基于集成平台的方式，即通过建立一个集成平台来实现各信息系统之间的集成。 集成平台和各信息系统间形成一种星形的结构，信息系统之间的信息交换由集成平台 统一控制和管理，一个业务系统集成平台互联就可以实现和其它系统的互联。但这两 种方式都存在着技术要求高，实现代价大，信息系统之间耦合度高的问题。目前，开 放的w e b 服务技术和“软件作为服务 ( s o f t w a r ea sas e r v i c e ，s a a s t l 】【2 】) 的模式导致 基于i n t e m e t 环境下的软件系统的主要形态、生产方式、运行方式、使用方式发生巨 大的变化。w e b 服务是可以通过i n t e r n e t 进行发布和调用的软件组件，具有自包含、 自描述和模块化等特点。它可以单独处理一个简单的请求，也可以通过对多个w e b 服务进行组合来执行复杂的业务流程。它所具备的良好的封装性、松散耦合性和平台 无关性等优良特性也非常适合在i n t e m e t 环境下实现异构应用之间的互操作和相互集 成。w e b 服务这些优良特性为我们在进行e a i 是提供了另外一种思路，即将企业的 西南大学硕十学位论文 信息系统w e b 服务化，根据业务需求，选取不同的w e b 服务进行服务集成，消除信 息孤岛，提升企业的运作效率和竞争力。 服务集成是将两个或多个服务，特别是异构环境里的服务，通过相互协调、相互 合作以共同完成一个特定的功能。主要是指为了满足不断变化的业务需求，进行服务 发布和管理，服务的动态选取，组合服务流程等技术，主要研究服务的发布、服务的 动态匹配和组合、服务流程的监控等。此方面的研究己经超出了多个应用之间范畴， 而演变为整个网络环境中的服务发布、发现、组合、执行以及监管的问题。传统意义 上的服务集成，要求请求方知道响应方的技术实现细节才可访问，其弊端是扩展性差， 无法适应灵活多变的互操作的要求。w e b 服务【3 】1 4 1 是一种面向服务( s e r v i c eo r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 【5 】的体系结构，其最大优点是实现了真正意义上的平台无关性、 互操作性和语言独立性。另外，w e b 服务使用文本记录数据和消息，访问接口不使用 任何限定条件，这些优点使w e b 服务技术能较好地应用于服务集成。 目前，利用w e b 服务技术进行服务集成还存在一些问题，如w e b 服务发布及发 现不提供服务功能性属性的描述，即不带语义信息，很难由计算机进行自动处理。w e b 服务发现匹配过程基于关键字匹配，在w e b 服务注册条目中，对比某些字段与关键字 的匹配性，如服务名、服务描述、标志符、分类性等，采用这种基本的关键字过滤得 到服务结果集。服务分类是其中唯一可以含有一定语义信息的字段，可以确定服务的 行业、服务类别、所处地理位置等，但是由于分类信息不是强制的也没有相应的描述 规范，具有很大的随意性和不确定性，因而不能对w e b 服务的有效查找和集成提供重 要的附加信息，这些问题都有待进一步的研究。 综上所述，本文以企业信息化为研究背景，主要研究如何对分散在各信息系统中 的w e b 服务进行集成，组建新的业务流程，最大程度的复用企业现有的玎资产，以 迅速有效满足新的业务需求。本文通过对w c b 服务技术和语义w e b 技术的研究，在己 有研究成果的基础上，建立了一种基于语义的w e b 服务发布发现模型，对o w l s 本体 进行扩展，构建带q o s 信息的w e b 服务本体o w l w q ，为w e b 服务添加q o s 信息， 提高w e b 服务发现的查准率；从多个方面获取q o s 信息，提高q o s 信息的可信度， 对w e b 服务执行过程进行跟踪，及时更新w e b 服务的q o s 信息，提高w e b 服务及 w e b 服务q o s 信息的可信度。 1 2 研究现状 w e b 服务发现是w e b 服务的热点问题，随着w e b 服务技术的发展，可用的w e b 服务越来越多，如何从大量功能相似的w e b 服务中快速而准确的找到较合适的w e b 2 第1 覃文献综述 服务是当前研究的重点。对w e b 服务查找的研究一直受到人们的关注与重视。为了较 好地从多个功能相似的w e b 服务中选取出较合适的w e b 服务，国内外有很多学者都 对支持q o s 的w e b 服务的描述和发现做了一定的研究，主要的研究成果有： 1 ) k s y c a e a 6 】【5 】、k h r i s h a t 7 1 、g j w i e k l e 一8 】提出了几种不同的w e b 服务匹配算 法，但这些算法主要是是基于w e b 服务功能描述的匹配算法。 2 ) e m m a x i m i l i e n 和m p s i i l 曲提出了一种用于动态w e b 服务选择的框架及相 关本体1 9 】 3 ) s r a n 提出了一种支持q o s 的w e b 服务匹配模型，对w s d l 进行扩展，在描 述w e b 服务时增加了q o s 属性，并提出了相应的匹配模型1 0 】 4 ) c z h o u ，l t c h i a 和b ，s l e e 等人构造了一个q o s 本体框架】。 5 ) 高亚春，张为群等人提出了一种基于q o s 相似性的w e b 服务描述和选择方法， 并建立了相应的模型【1 2 】。 6 、l 程强、胡健等人实现了一种基于组合w e b 服务的服务质量量化算法，建立了 一个结合领域相关服务质量属性的w e bs e r v i c e s 服务质量模型，实现了对w e b 服务操作的服务质量的度量【1 3 1 。 综上所述，现在国内外虽然有众多学者对w e b 服务描述和匹配机制进行了很多研 究，但还是存在着一些不足：现有的匹配方法虽然对w e b 服务的语义信息有所考虑， 但主要限于服务的功能性属性，对非功能属性即服务质量等的研究较少。对服务质量 的研究没有注意到服务质量的可信度。 西南大学硕七学位论文 第2 章绪论 2 1 研究目的和意义 企事业单位需要信息系统来管理它企业的运作，提高工作效率和市场竞争力，然 而随着企业信息化的快速发展，应用系统数的量不断增加，在局部信息化需求得到满 足的同时，也造成信息系统各自为政，相互之间无法有效地互通互联、协同工作，形 成“信息孤岛”，企业无法实现对整体业务运作和流程管理的全面掌控。随着企业的发 展壮大，企业的业务范围也相应扩大，其业务流程会变得越来越复杂，企业的应用系 统也逐渐境多，需要多个应用系统进行资源交互、协同工作的情况以完成业务流程的 情况也相应增加，企业的服务集成需求大增加。应用系统越多，服务集成复杂度越高， 服务集成成本越高。并且，由于应用系统的建设情况不同，存在各应用系统语义不一 致的情况，传统的靠语法分析进行服务集成的办法存在很多问题，不能较好地满足企 业信息整合的需要。因此，为了更好地对服务集成进行研究，在目前基于w e b 服务 技术和语义w e b 技术研究的基础之上，本文提出一个基于语义w e b 服务的服务集成 模型s e r v i c ei n t e g r a t e dm o d e lb a s e do ns e m a n t i cw e bs e r v i c e ( 下文简称s n v m o s w s ) ， 该模型完成对企业服务的基于语义w e b 服务技术的描述、发布、查找、w e b 服务 q o s 信息的记录和更新，以及服务流程管理的功能，形成语义层次的服务集成解决方 案，提高服务集成的效率，降低服务集成成本，提高现有信息系统的使用价值，提高 现有系统服务的复用度，以快速满足企业不断增长、变化的需求。 2 2 研究范围和内容 本文通过对w e b 服务技术和语义w e b 技术的深入研究，在已有研究成果的基础上， 提出了一种基于语义w e b 服务的服务集成模型( s e r v i c ei n t e g r a t e dm o d e lb a s e do n s e m a n t i cw e bs e r v i c e ，下文简称s n v m o s w s ) 。主要进行如下几个方面的探讨和研 究： l 、通过对o w l - s 本体进行扩展，构建了一个带有q o s 信息的语义w e b 服务描述 本体o w l w q ，在其描述信息中加入了服务质量描述信息。同时对基于u d d i 的w e b 服务注册中心进行扩展，使之能与o w l w q 进行映射，以支持s i m b o s w s 中的语 义w e b 服务发布和查找。 2 、根据本文提出的服务集成模型，对基于功能描述的语义w e b 服务匹配设计了 相应的分级匹配算法。针对多个功能相似侯选w e b 服务的服务质量不同的问题，本文 4 第2 牵绪论 提出了一种基于q o s 排序的w e b 服务发现机制，根据本文提出了基于q o s 信息的规范 度量方法，将w e b 服务的q o s 信息进行规范量化，对规范量化后的q o s 信息进行计 算，并对候选w e b 服务依q o s 计算结果排序，作为功能相似w e b 服务选择的依据。 3 、由于w e b 服务存在于网络之中，其性能与网络、主机、访问数等情况密切相 关，为了提高w e b 服务q o s 信息的可信度，本文提出了一种服务评价的方法，首先 从用户、服务提供者、第三方测试机构获取q o s 信息，进行加权计算，并在服务被调 用后，由服务使用者对服务进行评价，实时更新q o s 信息，以确保q o s 信息的可信 度。 4 、为了验证本文提出服务集成模型的可行性和有效性，依据本文的模型开发了一 个原型系统进行仿真实验，并对实验数据进行了分析和总结。 2 3 论文的组织结构 本文描述了w e b 服务及语义w 西及应用集成的国内外现状，描述了w e b 服务技 术及语义w e b 技术的相关理论，在总结和分析现有利用w e b 服务技术和语义w e b 技术进行服务集成所存在的问题的基础上，将w e b 服务的q o s 信息引入到集成模型 中，对w e b 服务查找法进行改进，提高了基于q o s 信息的w e b 服务查找成功准确率， 提高了服务集成成功率。本文的组织结构如下： 第1 章文献综述介绍了论文的研究背景、国内外的研究现状及当前相关研究存在 的问题。 第2 章介绍了本文研究的目的和意义，介绍了本文所做的工作，及本文的组织结 构。 第3 章介绍了本文的技术路线，主要使用的相关理论及技术。 第4 章是本文的重点，提出了基于语义w e b 服务的服务集成模型s e r v i c e i n t e g r a t e dm o d e lb a s e do ns e m a n t i cw e bs e r v i c e ( 下文简称s i m b o s w s ) 。 构建了本文研究所用的w e b 服务本体o w l w q ，给出了w e b 服务的q o s 参数的定 义。在此基础上，对基于u d d i 的w e b 服务注册中心进行扩展，构建了o w l s u d d i 服务注册中心，使之能与o w l w q 兼容，提出了基于语义w e b 服务功能、服务质量 描述的分级匹配算法，提出了q o s 标准量化和综合计算方法，提出了q o s 信息更新的 办法。 西南大学硕十学位论文 第5 章对本文采用的开发平台和工具进行了介绍，并根据本文提出的 s i m b o s w s ，开发了一个原型系统进行仿真实验，根据实验数据对本文所提出的模 型进行了可行性和有效性分析。 第6 章总结了本文的工作，指出了有待改进的地方以及下一步的研究方向。 6 第3 章相关理论 3 1 服务化和服务集成 第3 章相关理论 服务化和服务集成的目的是为了重用企业资产，提高企业运作效率。服务化可 以分为多个层次，从微观上讲，最基本的将一段能提供某种业务功能的代码封装为服 务并对外提供操作接口，即完成了这个业务功能的服务化。从宏观上讲，将整个应用 系统进行服务化，提供给需求方使用，需要将整个应用系统进行服务化。将应用系统 功能模块或者整个应用系统以服务的形式对外开放，为服务组合提供了可能性和基础。 当单独的服务不能满足用户需求时，可以通过组合原有服务，建立新的业务流程，满 足用户新的业务需求。将各种不同功能的服务相连而成一组有相互关系的服务，将分 布的服务组合实现新的业务流程，即服务集成。 3 2w e b 服务技术 w 3 cw 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 服务的作了如下定义：，“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 标准进行定义、描述和发 现，通过i n t c m e t 协议与其它软件应用程序直接进行交互。 w e b 服务是一种模块化应用，它通过标准的i n t e m e t 协议提供服务，使得不同平 台、不同运行环境的应用服务可以相互操作。w e b 服务是一种基于网络的分布式计算 模式，是分布式对象技术针对应用需求的进一步扩展，把分布式计算的高生产率，紧 密耦合的特点和w c b 面向消息，松散耦合的特点有机地结合在一起形成的一种新的网 络计算模式。w c b 服务技术使用标准的i n t e r n e t 协议，利用x m l 和s o a p 在内的规范 将信息资源、计算资源等从服务器中解放出来，使它们能够被共享、重新组合和复用， 然后以任何可能的方式，在任何设备和系统上显示出来，开放的w e b 服务是其基础设 施，w e b 服务可单独提供服务，也可以组合起来，一起向外部提供更强大、更系统的 功能。w e b 服务目前并没有统一的定义，上述定义也不能对全面和准确定义w e b 服 务，但从逻辑结构上来看，w e b 服务技术通常包含如下图3 1 所示的三个基本部份： 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) 、服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) 和服务注册中。i , , ( s e r v i c e r e g i s t r y ) t m 】 。这三个部份分别提供服务发布( s e r v c i e p u b l i s h ) 、服务发现( s e r v i c e f i n d ) 和服务绑定( s e r v i c e b i n d ) 这三个基本操作，这三个基本操作将w e b 服务技术三个逻辑 组成部份有机地连系起来，实现w e b 服务应用。w e b 服务技术基本逻辑结构图如图 3 1 所示： 7 西南大学硕士学位论文 ( u w eb 服务提供者 溪佣 s o 宣i w e b 服务请求者 图3 - 1w e b 服务技术结构示意图 w e b 服务技术利用h t t p 、f t p 、s m t p 等传输协议和s o a p 等消息规范协议来实 现数据在w e b 服务间的传输，s o a p 通过h t t p 、f t p 或s m t p 等调用远程w e b 服 务，执行远程功能，以实现资源共享。用户可以根据自己的需求，使用直接浏览或是 查找服务注册中心的办法，在网络中寻找满足自己需求的w e b 服务，然后通过s o a p 对w e b 服务进行调用，实现对相关资源的操作。w e b 服务技术是一种技术架构，一 个成熟完整的w e b 服务技术体系由一系列的标准技术和规范协议来支撑，w e b 服务 技术就是由现有标准w e b 技术和基于这些标准技术的新的标准和协议所构成的。当 前w e b 服务技术主要使用的标准和协议( 如h t t p 、x m l 、w s d l 、u d d i 、s o a p 、 w s f l 等) 组成了一个协议栈【1 6 1 ，如图3 - - 2 1 7 】所示： w s 秘 图3 2w e b 服务体系协议栈示意图 銎 第3 章相关理论 w s f l 、u d d i 、w s d l 、s o a p 等是实现w e b 服务体系的关键技术。其中， w s d l ( w e bs e r v i c e sf l o wl a n g u a g e ，w e b 服务流程语言) 用户对w e b 服务组合进行管 理，让多个w e b 服务协同完成一个应用。u d d i ( t m i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n d i n t e g r a t i o n ，统一描述、发现和集成协议) 是描述、发布、查找以及调用w e b 服务的基 础。w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e b 服务描述语言) 是一个描述w e b 服务的x m l 文档，用来描述要与w e b 交互时w e b 服务端口的访问方式以及需要绑 定的协议和信息格式。s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ，简单对象访问协议) 技术 是w e b 服务的核心技术，它对w e b 服务通信中交换的信息进行封装，是w e b 服务 间进行有效通信的基础。下面就对这四种种协议做一个具体的介绍。 3 3 1w s f l w s f l 1 8 】是由m m 引入的一种描述业务过程语言。它主要用来对工作流或工作过 程建模。通过编写基于x m l 语法的w s f l 文档，工作流引擎可以预排业务过程，w s f l 文档的目的是用来定义w e b 服务的组合模型。与其它的工作流管理系统相比，w s f l 基本了大的优点是它能够跨越技术和业务边界对业务过程进行建模。w s f l 定义活动 来描述业务过程的处理步骤，控制链路和数据用来表示活动之间的执行顺序和信息流 程。 3 3 2u d d i u d d i 1 9 】是一个基于x m l 描述规范，它描述如何将w e b 服务添加到w e b 服务 注册中心，帮助w e b 服务提供者在网络上公布自己的w e b 服务，帮助服务请求通过 它查找w e b 服务注册中心，发现所需要的w e b 服务。u d d i 描述包括如下三个部份： 白页：描述提供w e b 服务的企业的基本，如企业的地址、联系方式等信息； 黄页：对基于标准分类的目录进行描述； 绿页：提供与w e b 服务相关的绑定信息描述，以及对实现w e b 服务所采用的技 术规范的描述。 3 3 3w s d l w s d l f 2 0 1 是w e b 服务技术体系中一种描述w e b 服务的语言，是一种基于i d l 2 1 】 ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 技术的w e b 服务描述语言。w s d l 是一个描述w e b 服务的x m l 词汇表，在词汇表上定义了一套基于x m l 的句法，实现了对w e b 服务 名称，w e b 服务提供的方法的名称、参数、w e b 服务分类信息等进行描述让服务使 9 西南大学硕十学位论文 用者知道如何与该w e b 服务进行通信，如何使用该服务。w s d l 文档可以用来转辅 助生成客户端代码及相关的配置信息。w s d l 文档包含了w e b 服务的u r i 地址，w e b 服务所提供的方法及与w e b 服务通信需要绑定的协议和信息格式等细节等信息。 w s d l 中的描述信息都是预先定义好的，通过对w s d l 文档的解析，服务请求者可以 在运行时对w e b 服务进行动态调用。透过提供w e b 服务ws d l 描述，服务提供者 能够隐藏w e b 服务实现细节，服务请求者能够绕过平台、网络等细节而根据w s d l 文档的对w e b 服务的描述直接调用服务。一个w s d l 文档包含了w e b 服务地址信 息、数据信息接口信息、及绑定信息。 3 3 。4s o a p s o a p t 2 2 】是一个用于在w e b 应用间进行消息传递的协议。它以标准的x m l 语法 将消息封装成文本，同时绑定一个传输层协议来携带其数据，这个协议一般是h t t p 协议，也可以是h t t p s 、s m t p 、f t p 或x m p p 。s o a p 协议的最大优势在于发挥了 h t t p 等传输层协议和x m l 的优点，完成在i n t e m e t 环境下不同应用之间的操作。s o a p 为应用间在分散、分布、异构的环境中交换信息提供了一种简单有效的机制，为服务 提供者和服务请求者之间提供了一个通信协议。它包括如下三个部分： - s o a p 封装结构：该部份确定消息中包含什么内容，这些类容由谁来处理，以 及这些内容中哪些必要的，哪些是可选的。 - s o a p 编码规则：该部份定义了一组编码规则，这些规则用于交换应用程序定 义的数据类型实例。 s o a pr p c 表示：该部份定义了一个表示远程过程调用和响应的协定。 这种w e b 服务体系对w e b 服务进行描述时主要采用x m l 技术从语法、句法层 在对w e b 服务进行描述，其描述能力有限。由于缺乏对w e b 服务的语义描述，不能 实现从逻辑层面实现基于语义的w c b 服务发布、w e b 服务查找、业务流程组合和服 务动态调用及服务监控。针对这些问题，人们将语义技术弓l 入w e b 服务技术体系， 研究将语义w e b 技术和w e b 服务技术进行结合，产生了语义w e b 服务技术，下面对 语义w e b 【2 3 】做一下介绍。 3 3 语义w e b 服务技术 3 3 1 语义w e b 当前w e b 是仅仅是一个让人来处理数据的平台，其上存在大量的内容，这些内 容只能由人来阅读、理解和处理。计算机、程序等无法理解这些内容的含义，不能对 1 0 第3 章相关理论 这些内容进行有效的理解( 这里的理解指能够通过形式化系统解释、推理并判断) 和 处理。为了让w e b 上的信息能被计算机理解和自动处理，需要在这些w e b 内容里加 上意义明确的语义信息，将w e b 中的信息描述成计算机能够处理的方式。语义具有 领域性特征，不同领域所提的语义含义是不一样的，不存在不属于任何领域的语义。 计算机科学领域的语义一般是指人们对用来描述现实世界的计算机数据符号的解释， 是人们用来联系计算机数据符号和现实世界的途径，是指定义良好的概念的集合，以 及这些概念之间的相互关系。语义是对计算机数据符号的解释，而语法则是对于这些 数据符号之间的组织方式和结构关系的定义。 通过使w e b 内容中包含定义良好的语义描述信息，使得计算机能够有效处理信 息的含义以及与其它信息之间的相互关系，甚至可以进行逻辑推理来发现一些潜在的 信息，这正是语义w c b 的主要特征。在许多w e b 应用中，都可以找到语义w e b 的应 用场景，它使得w e b 更加智能，计算机之间以及计算机与人之间的协同工作更方便、 有效。 在w e b 服务技术中引入本体技术，利用本体技术对w e b 服务进行语义标注，为 w e b 服务添加语义描述信息，就是语义w e b ( s e m a n t i cw e t , ) ，语义w e b 的目的是给 w e b 上的信息加入计算机可以理解的语义描述信息。语义w e b 是计算机能够根据 w e b 上信息的语义描述进行逻辑推理、判断的网络。 w e b 的发明者w 3 c 主席t i mb e m e r s l e e 于1 9 9 8 年第一次提出了语义w e b 的概 念。它的核心是：通过给万维网上的w e b 服务添加能够被计算机所理解的语义描述 信息，使整个互联网成为一个通用的信息交换平台。2 0 0 1 年9 月9 日，国际w 3 c 组 织“技术与社会领域( t e c h n o l o g ya n ds o c i e t yd o m a i n ) ”下的语义w e b 活动论坛 ( s e m a n t i cw e b a c t i v i t y ) 正式成立。语义w e b 活动论坛在其宣言中指出：“语义w e b 是当前w e b 的一个扩展，其中信息具有形式化定义的语义，更有助于计算机之间以及 计算机与人之间的协同工作。其思想是使w e b 上的数据以这样一种方式来定义与链 接，使其能够在各种不同的应用场景中有效地实现数据的发现、自动化处理、集成与 复用。当且仅当w e b 不仅成为人所共享加工的场所，也成为自动化工具所共享加工的 场所时，语义w e b 方能实现其全部潜力 。其思想主要是自用元数据语言对w e b 上的资源进行语义描述，使计算机或程序能够理解这些资源的语义，能够根据这些语 义进行逻辑推理和处理，并在此基础上，实现满足智能代理对w e b 上离散的、异构 的资源进行有效的搜索和访问，以实现更高级的智能应用。语义w e b 能够更好地使 人与计算机之间、计算机之间进行协同工作。t i m b e m e r s l e e 给出了主义w e b 基本架 构，其模型的体系结构如图3 3 所示。 两南大学硕士学位论文 图3 3语义w e b 体系结构示意图 第一层u r i 和u n i c o d e ：第一层是整个语义w e b 的基础，它主要解决了w e b 上如何对资源进行定位的问题和如何处理跨平台、跨地区字符编码的问题。u r i 负责 w e b 上的资源进行标识，u n i c o d e 负责对资源字符编码处理。语义w e b 的目标是要 构造一个全球化的信息资源网络，这个网络应该能处理世界上绝大部份语言和文字的 信息资源，因此它采用统一编码u n i c o d e 作为字符的编码标准，u n i c o d e 有一个标准字 符集，所有该字符集中的字符都用长度为两个字节的数字来表示，可以表示6 5 5 3 6 个 字符，基本上包括了所有语言的字符，它为每个字符提供唯一的数字编号，不论什么 平台、什么语文、什么程序，该数字的代表的字符都是一样的。因此，数据采用u n i c o d e 编码的好处就是它可以支持世界上所有主要语言的混合而不会发生混淆，可以进行有 效检索。w e b 上的信息中有很大一部分是对资源的描述，首先应该以明确的方式对这 些资源进行标注。语义w e b 采用统一资源标识符l r r j ( u n i f o r mr e s o u r c ei d e n t i f i e r s ) 来 对资源及其属性进行标识，u r i 是i n t e m e t 标准，一个u r i 是一个用来标识资源的简 洁字符串，用于唯一地标识网络上的一个资源。其详细定义文件为p d 了c 2 3 9 6 2 4 j 。 第二层) a v i l 、命名空间n s ( n a m es p a c e ) 和) g v i