（计算机应用技术专业论文）基于jxta平台的web服务研究与实现.pdf

北京交通大学硕士学位论文 摘要 摘要：当今世界已经进入了以网络为中心的网络计算时代，由于传统的网络 模式存在互操作性差和平台隔离等问题，如何在网络计算模式下解决这些问题， 实现全世界计算机之间计算资源和服务资源的共享、交互通信、协作研究，充分 利用互联网和w e b 站点中的闲置资源便成为亟待解决的问题。在以分布式计算技 术为基础的架构中，p 2 p 结合w e b 服务无疑是最理想的。但传统的分布式计算往 往难以充分利用各种资源，例如计算资源，信息资源，数据库资源和服务性资源 等，并且交互通信的开销也比较大，而j x t a p 2 p 平台则提供了解决这一难题的良 好途径。如何在p 2 p 平台上构建w e b 服务，将这两种计算模式融合起来，充分发 挥二者各自的优势，以更好地部署i n t e r n e t 应用也成为了一个重要的研究领域。 j x t a 是s u n 公司于2 0 0 1 年推出的用于构建p 2 p 应用的一个公共平台，它解 决了目前众多p 2 p 系统互不相通的问题。同时，它提供了一套独立于开发语言和 通信协议，并且平台无关的泛型p 2 p 基础协议，用于整合p 2 p 应用和标准化p 2 p 服务。目前它的最新版本是j x l a 2 5 。 作者大量的学习并研究了p 2 p 与w e b 服务的相关技术和标准，分析了p 2 p 和 w e b 服务的异同，总结出了p 2 p 与w e b 服务融合的优势，并对j x t ap 2 p 平台和 w e b 服务中的关键问题：j x t a 平台下的节点发现和分布式索引机制、j x t a 安全、 对等节点间s o a p 消息通信、p 2 p 平台上的w e b 服务组合等几个方面进行了深入 的研究。然后基于j x t a 平台，将p 2 p 和w e b 服务有机结合，并通过整合j x t a 中的管道、通告、规范和模块等核心要素，设计并实现了对等网内w e b 服务创建、 发布和请求的n o u d d i 解决方案。最后，通过支持u d d i ，引入节点代理，提出 并改进了n o u d d i 解决方案，以实现访问和调用因特网上的w e b 服务，使方案 有更大的应用价值。 关键词：p 2 p ；w e b 服务；j x t a ；s o a p ；w s d l ；u d d i ； 分类号：t p 3 1 1 5 北京交通大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t ：t h ew o r l dh a sa l r e a d ye n t e r e dan e t w o r k - c e n t e r e dc o m p u t i n ge r a , b u t b e c a u s eo ft h e p r o b l e m s i nt h et r a d i t i o n a ln e t w o r k p a t t e r n ，s u c h a sb a d i n t e r o p e r a b i l i t y ，i s o l a t e dp l a t f o r ma n ds oo n ，i th a sb e c o m ea l lu r g i n gt a s kt os o l v e t h e s ep r o b l e m si no r d e rt os h a r et h ec o m p u t i n gr e s o u r c e sa n ds e r v i c er e s o u r c e sa l l o v e rt h ew o r l d ，t oc o m m u n i c a t ee a c ho t h t or e s e a r c hc o l l a b o r a t i v e l y , t of u l l yi l s et h e f l e er e s o u r c e so nt h ei n t e r n e ta n dw 曲s i t e s w i t h o u taq u e s t i o n p 2 pi n t e g r a t i n g 、v i t l l w 曲s e r v i c e si st h ei d e a la r c h i t e c h t u r eb a s e d o nd i s n 曲u t c d c o m p u t i n g t e c h n o l o g i e s b u t ，t h e t r a d i t i o n a ld i s t r i b u t e d c o m p u t i n g c a n t f u l l y u s em a n y r c s o r i c e s ，s u c h a s c o m p u t i n gr e s o u r c e s ，i n f o r m a t i o nr e s o u r c e s ，d a t a b a s e r e s o u r c e s ，s e r v i c er e s o u r c e sa n ds oo n b e s i d e s ，t h ep r i c eo fi n t e r a c t i v ec o m m u n i c a t i o n i sv e r yh i 曲b u tj x t ap r o v i d e sag o o dw a yt oo v e r c o m et h i sd i f f i c u l t y i ti sa l s o b e c o m i n gam o r ei m p o r t a n tr e s e a r c hf i e l dt ob u i l dw 曲s e r v i c e sb a s e do nj x t a p l a t f o r mw i t hr e g a r dt om a k et h eb e s te f f i c i e n c y t od e p l o y n t e m e ta p p l i c a t i o n s j x t ai sac o m m o np l a t f o r mt ob u i l dp 2 pa p p l i c a t i o nw h i c hi sb r o u g h tf o r w a r d b ys u ni n2 0 0 1 i th a ss o l v e dt h ei n c o m p a t i b l ep r o b l e m sb e t w e e nd i f f e r e n tp 2 p s y s t e m s m e a n w h i l e ，i tp r o v i d e sas u i t eo fg e n e r a lp 2 pf o u n d a t i o np r i n c i p l e sw h i c hi s i n d e p e n d e n to fp r o g r a ml a n g u a g e s ，c o m m u n i c a t i o np r i n c i p l e sa n dp l a t f o r m s ，s oa st o i n t e g r a t et h ep 2 pa p p l i c a t i o na n ds t a n d a r d i z ep 2 ps e r v i c e s n o w , i t sh i g h e s tv e r s i o ni s j x l = a 2 5 t h r o u g ht h es t u d ya m dr e s e a r c ho ft e c h n o l o g i e sa n ds t a n d a r d sa b o u tp 2 pa n d w e bs e r v i c e s ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h es i m i l a r i t i e sa n d d i f f e r e n c e s ，t h e ns u m m a r i z e st h e a d v a n t a g e s m e a n w h i l et h ea u t h o rh a sar e s e a r c ho fs o m ek e yp r o b l e m sa b o u tj x t a a n dw e bs e r v i c e s ，s u c ha s p e e rd i s c o v e r y , d i s t r i b u t e di n d e xm e c h a n i s m ，j x t a s e c u r i t y , t h e s o a pc o m m u n i c a t i o nb e t w e e n p e e r s a n dw e bs e r v i c e s c o m b i n a t i o n t h e r e a f t e r , b a s e do nj x t ap l a t f o r m ，b y c o m b i n i n gp 2 pa n dw e b s e r v i c e s ，u s i n gt h ea d v e r t i s e m e n t s ，j x t ap i p e s ，m o d u l e sa n ds oo n ，t h i sp a p e rd e s i g n s a n di m p l e m e n t san o u d d is o l u t i o nt op u b l i s ha n dr e q u e s tw e bs e r v i c ei np 2 p n e t w o r k t h e n , b ys u p p o r t i n gu d d ia n di n t r o d u c i n gp e e rb r o k e r , t h ea u t h o ri m p r o v e d t h en o u d d is o l u t i o ni no r d e rt oa c c e s sa n dr e q u e s tt h ew e bs e r v i c eo ni n t e r n e t s o t h a ti th a sm o r ep r a c t i c a lv a l u e s k e y w o r d s ：p 2 p ；w e bs e r v i c e s ：j x t a ：s o a p ；w s d l ：u d d i c l a s s n o ：t p 3 1 1 5 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交 通大学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，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。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 巷袁南 签字日期：加中1 1 月( f 日 日 域渺字咿 名 、 签 期 师 日 导 字签 北京交通大学硕士学位论文 独创性声明 独创性声明 本人卢明所是交的学位论文是本人在导师指导f 进行的研究】：作和取得的研究成果，除 了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得北京交通人学或其它教育机构的学t i ) ：或证1 5 而使用过的材料。与我一同i ：作的 同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：艿家易签字日期：二仞7 年f 2 月f ，日 北京交通大学硕士学位论文致谢 致谢 在此，我首先向我的导师宋成教授致以深深的敬意和由衷的感谢。在整个硕士 生学习期间，他在生活中给予了我无微不至的关怀，在学习上给予了我精心地教 导，他平易近人的作风和严谨的治学精神将时刻伴随着我、鞭策着我。其次，在 我论文的收集和研究过程中，周围的同学和朋友们给予我很大的帮助和支持，他 们在理论和实践上的经验让我受益非浅，同时实习公司的同事们也给了我许多很 好的意见，在此一并表示感谢。 最后，我还要感谢我的家人和朋友，是他们在物质上、精神上给了我全力 的支持，可以说没有他们就没有今天的我。 向百忙之中抽出宝贵时间来评阅这篇论文的各位专家教授致以衷心的感谢! 北京交通大学硕士学位论文引言 1 1 研究背景 1 引言 1 1 1c l i e n t s e r v e r 模式的局限性 i n t e r n e t 的三大基础资源是信息，带宽和计算能力。但是目前这些资源都没 有得到充分的利用，其中一个主要的原因就是i n t e m e t 中c l i e n t s e r v e r 模式的限 制。 信息方面：信息量逐年都在迅速的增长，但是目前没有一个搜索引擎能及时 的查找并分类这些信息，以至于绝大多数的信息不能被搜索到。据称，g o o g l e 能搜索到的信息量只占到总量的1 4 5 ，这样要想得到全部有用的信息基本是不 可能的。 带宽方面：随着网络流量爆炸性的增长，虽然每年都投入大量的资金铺设更 多的光纤，提高网络带宽，但是网络依然拥挤。这主要是因为信息主要集中在一 些大型的服务器上。同时这也导致了带宽的利用率比较低，利用不均衡的局面。 计算能力方面：目前客户机的处理器速度越来越快，存储设备容量越来越大， 这就造成网络上大量计算能力和存储能力的闲置和过剩。但是由于计算主要集中 在数据中心等大型服务器上，使得服务器的负载几乎达到极限，而网络上还有大 量的计算能力闲置得不到利用。 1 1 2p 2 p 的发展和j x t a 的推出 p 2 p ( p e e r - t o - p e e r ) 也就是对等网络，学术上也称作对等计算，是广受i t 业界 关注的一个领域。尤其是1 9 9 9 年5 月n a p s t e r 的诞生，对整个互联网世界更是 产生了不小的震动，而其后因它而起的一系列沸沸扬扬的版权官司，更使p 2 p 成为人们关注的焦点。尽管n a p s t e r 因为中央服务器的存在引起的版权纠纷导致 了它的破产，但它对于p 2 p 技术的发展的里程碑式的作用是不可磨灭的，正是 从此之后p 2 p 更加快速的发展起来。最近几年，p 2 p 的应用层出不穷，给互联网 增添了勃勃生机。财富杂志更将p 2 p 列为影响i n t e m e t 未来的四项科技之一，甚 至被认为是无线宽带互联网的未来技术【lj 【“。 p 2 p 技术的发展以及p 2 p 与网格技术的结合，将影响整个计算机网络的概念 和人们的信息获取模式，真j 下实现“网络就是计算机，计算机就是网络”的梦想。 但是，虽然目前世界上已经存在很多的p 2 p 系统，可是由于各自为政在自己 北京交通大学硕士学位论文引言 封闭的系统里试图在i n t e r m e t 上圈一块地，形成了一个个p 2 p 的孤岛。这样就与 p 2 p 设计的分布式共享的初衷背道而驰了。因此，2 0 0 1 初，s u n 决定出面发布一 个平台，使所有p 2 p 系统都能连接起来，只有s u n 这样位置中立、且在技术上 有雄厚实力且被大家认可的公司才有希望做成这一平台。这样伟大的j x t a 平台 诞生了i z j 。无疑j x t a 对等网络平台是研究p 2 p 的利器。并且，j x t a 具备基 金项目国家自然科学基金( 6 0 3 7 3 0 4 0 ) 和国家高技术研究发展项目( 8 6 3 计 划) ( 2 0 0 3 a a l 4 2 1 5 0 ) ，因此，对于p 2 p 和j x t a 的研究都将是非常有意义的。 1 1 3w e b 服务技术的兴起 随着w 3 c 对w e b 服务协议的规范化以及m m 、b e a 、m i c r o s o f t 等国际顶 级r r 大公司联合制定的规范和服务支持，w e b 服务技术日趋成熟化，并且已成 为目前为止最广泛采纳的一组分布式计算标准。w e b 服务采用了一种面向服务 ( s o a ) 的、开放的、松耦合的架构，所有协议都基于x m l ，具有通用性，并且 实现简单。w e b 服务本身由四大部分组成：x m l 、s o a p 、w s d l 和u d d i 。目 前这种技术均已成为开放的行业标准，w e b 服务技术本身的兴起也正是依托着四 大开放标准的发展和标准化而不断发展起来的。 1 2 课题研究的目的和意义 p 2 p 的目的就是将网络中不同的计算机连接在一起，并充分利用因特网和 w e b 站点中的闲置资源和可用服务。它有利于促进信息的均衡分布，避免信息集 中造成的网络瓶颈，具有可伸缩、健壮、动态、容错、自发、自组织等网络优点。 而w e b 服务的基本出发点是把手动的、信息无序的w e b 变成自动的、信息有序 的w 曲。它允许开发者开发具有松散连接、自我描述、高度可扩展性和能支持不 同平台的软件互操作的系统。虽然p 2 p 和w 西服务技术在体系上存在根本的差 别：p 2 p 偏向离散化模型，而w e b 服务偏向客户服务器模型。但是w e b 服务和 p 2 p 计算环境本身实质上具有较多的相似之处和共同特征。w e b 服务分布在松散 耦合的网络节点上，某些服务提供者相对于另一些服务提供者而言也是服务的请 求者，并且w e b 服务和p 2 p 都采用x m l 传递信息。因此，再联合使用其它技 术，比如s o a p 、w s d l 和u d d i 等，使得使用w e b 服务的p 2 p 应用更加的标 准，更易于访问和集成p 1 。 由此可知，p 2 p 和w e b 服务都作为非常有应用前景的技术，未来它们相互 之间必然存在着大量的互操作应用。尤其是s o a 架构流行之后，w e b 服务资源 必然会更加的丰富，而p 2 p 网络中的p e e r 必然要对对等网内和因特网上的这些 2 北京交通大学硕士学位论文引言 w e b 服务进行调用和访问。但是由于底层协议和信息交换方式的不同，p 2 p 内的 p e e r 访问和调用w e b 服务存在困难或者根本无法访问。本文就是针对这样的问 题，深入研究了p 2 p 上的w e b 服务，探讨了p 2 p 与w e b 服务的融合，并基于 s u n 公司的j x t a 平台，从原理入手，实现了j x t a 平台下w e b 服务的创建、发 布和访问，并给出了具体的实现机制和方法。 由于j x t a 可以解决分布计算，尤其是p 2 p 中出现的问题，并且j x t a 自身 的核心是一组标准协议规范，这使得它功能相当强大，任何需要建立对等应用的 用户，都省去了设计对等网络通信协议的麻烦。因此，综合目前国内外p 2 p 领 域的主要技术，应用和j x t a 平台的优越性，对于p 2 p 与w e b 服务的融合，尤 其是基于j x t a 平台的w e b 服务的研究将有很大的现实意义和应用价值。另外， 由于p 2 p 应用的高性价比的特点，此研究还可能产生很高的商业意义。 1 3 本论文的主要内容 本论文以p 2 p 和w e b 服务为切入点，首先介绍了p 2 p 和w e b 服务技术，并 探讨了p 2 p 的体系结构和w e b 服务的互操作功能栈，然后深入的分析了j x t a 对等网络平台架构，并对j x t a 和w e b 服务关键问题：节点发现和分布式搜索 机制、j x t a 安全问题、p 2 p 与w e b 服务的融合等问题进行了集中研究。然后， 基于j x t a 平台，将p 2 p 和w e b 服务有机结合，通过整合j x t a 中的管道、通 告、规范和模块等核心要素，设计并实现了对等网内w e b 服务创建、发布和请 求的n o - u d d i 解决方案。为了使方案有更大的应用价值和扩展性，通过支持 u d d i ，引入节点代理，本论文最后提出并改进了n o u d d i 解决方案，以实现 访问和调用因特网上的w e b 服务，但是由于时间问题没有给出改进方案的实现。 1 4j x t a 与p 2 p 、d i n i 、n e t 、s u no n e 的关系 j x t a 是s u n 公司为了构建跨平台、跨操作系统和跨编程语言的p 2 p 网络 应用而设计的一个统一的开发平台，它的一切都是为p 2 p 服务的。它是使用户 能更便捷地访问连接在互联网上的个人电脑资源的新框架。 s u n 的j i n i 技术许诺能让任何网络上的任何设备之问相互通信，这一点上 j x t a 与j i n i 相似。但是j i n i 的功能完全依赖于j a v a 平台，而j x t a 不依赖于特 定的编程语言；j i n i 使用中心服务器来定位网络上的服务，一般应用于本地网络， 受限于网络绑定协议，并且使用远程方法调用( r m i ) 和对象序列化与远程设备通 信。而j x t a 使用x m l 在所有的对等点之阳j 交换数据和发现服务，可以同时服 务于本地网络和i n t e m e t ，没有以上限制。 3 北京交通大学硕士学位论文引言 j x t a 与n e t 有完全不同的目的。虽然n e t 也能构建对等应用，但是需要大 量额外的工作，需要开发者处理核心的对等交互( 如发现对等节点) ，也就说要重 复构建j x t a 协议已经建立好的机制。 s u no y e ( o p e nn e t w o r ke n v i r o m e n t ) ，即s u n 的开放网络环境，是与微软 的n e t 平台相竞争的一个平台，它的目的是使拥有数字心脏的任何东西都接入网 络，而j x t a 只是s u no n e 互联网战略的一部分。 4 北京交通人学硕士学位论文p 2 p 技术和w e b 服务技术 2 1p 2 p 概述 2 1 1p 2 p 的由来 2p 2 p 技术和w e b 服务技术 p 2 p 起源于最初的联网通信方式，其中建立在t c p i p 协议之上的通信模式 构成了今r 互联网的基础。而t c p i p 并没有客户端和服务器的概念，所有的设 备都是通讯中平等的一端，只是随后网络规模的扩大及信息量的增加，为了便于 分组管理、配置和维护，才相继出现了c s 和b s 模式，所以从基础技术角度看， p 2 p 不是新技术，它和最初的互联网的前身是孪生兄弟，而现在只是新的应用技 术模式而已。今天，p 2 p 技术再一次成为学术界的热点，是因为p 2 p 技术能够很 好的解决c s 和b s 结构所存在的问题，能够更有效的促进i n t c r n e t 的发展l l j 。 目前，c s 和b s 架构的应用程序是网络应用的主流，它们在一定的时期都 符合技术发展的趋势，满足了企业和个人信息化的需要。但是这种架构下的应用 必须在网络上设置一个服务器，信息先集中上传到服务器上保存和处理，然后再 返回响应。该结构的显著特点就是：内容的中心化。系统必须有一个或若干个服 务器来提供服务，大量客户频繁的访问，服务器将成为系统的瓶颈。固然硬件更 新能够一定程度缓解这种矛盾。但是不可能满足日益发展的实际需求。正如第一 章研究背景所描述的。这种矛盾有时是不可以或者根本是不能调和的。而p 2 p 网络中的p e e r 能够彼此通信，且这种通信无需依赖集中式服务器或资源就可完 成。在p 2 p 网络中，通过p e e r 之间的交互操作就可以协同工作、共享信息和完 成分布式计算。通过创建具有高可用性和容错能力的计算资源网络，p 2 p 体系结 构使真正的分布式计算成为可能。同时，伴随着互联网的发展，以及b 2 b ，c 2 c 等商务交易模式的日益流行，全面的分布式计算也必将成为一种商业的需求。 2 1 2p 2 p 的定义 p 2 p 是p e e r - t o 。p e e r 的缩写，称为对等网。i n t e l 将p 2 p 定义为“通过系统间 的直接交换所达成的计算机资源与信息的共享【4 l ，这些资源与服务包括信息交 换、处理器时钟、缓存和磁盘空问等。m 则给p 2 p 赋予更广阔的定义，把它 看成是由若干互联协作的计算机构成的系统，并具备若干特性【4 j p l 。 p 2 p 是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源 ( 处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等) ，这些共享资源需要由网络 5 北京交通大学硕士学位论文 p 2 p 技术和w e b 服务技术 提供服务和内容，能被其它对等节点直接访问而无需经过中间实体。在此网络中 的参与者既是资源( 服务和内容) 提供者，又是资源消费者。 还有这样一种解释，“p 2 p 除了是一种技术，也是一种思想，有着改变整个 互联网基础的潜能思想。”“p 2 p 中的p 应该解释为p e o p l e ，它是无间隔的人与人 之间的交往【4 1 。” 虽然上述定义各不相同，但共同点都是p 2 p 打破了传统的c l i e n t s e r v e r ( c s ) 模式。在网络中的每个结点的地位都是对等的。每个结点既充当服务器，为其它 结点提供服务，同时也享用其它结点提供的服务。 2 1 3p 2 p 的特点 一种网络架构的特点只有和其它的架构相比较才会显现出其特点，对等网络 架构与c s 架构和b s 架构的对比如表1 所示： 表1p 2 p 架构与c s 架构 b s 架构比较表 p 2 p 架构中没有服务器和客户端的 ( 勒， 区别，每个节点既是客户端又是服务 器，即s e r v e n t ( s e r v e r + c l i e n t ) ，它们 是平等的关系。它的主要优点是充分 的利用网络中的资源，可扩展性好、 ， y 岬 健壮性和负载均衡。 p 2 p 架构 o 二二 ( ( i c s 架构以服务器为中心，网络的能 卢 力和资源( 存储资源、计算资源、通 o i 咚嚆 信资源、信息资源和专家资源) 全部 c s 架构 集中在中央s c r w r ，客户端与服务器 是主从关系。主要优点是配置和维护 () 幽在 方便，但是如果服务器发生单点故 障，将会造成整个系统的瘫痪。同时 随着客户端的增多，也会有系统瓶 颈。 6 北京交通大学硕士学位论文p 2 p 技术和w e b 服务技术 表1p 2 p 架构与c s 架构 b ，s 架构比较表( 续) 一i b s 结构，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器 服务器) 结构。很明显，与c s 架构 b s 架构 礤b r o r 相比较，它是对c s 结构的一种变化 或者改进的结构。它更加强化了服务 器的作用，同时弱化了客户端的作用。 软件应用的业务逻辑完全在应用服务 器端实现，用户表现完全在w e b 服务 器实现，客户端只需要浏览器即可进 行业务处理，是一种改进的软件系统 构造技术。 具体来说，p 2 p 的特点可以归纳如下l 卅： ( 1 ) 非中心化( d e c e n t r a l i z a t i o n ) ：网络中的资源和服务分散在所有结点上，信 息的传输和服务的实现都直接在结点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介 入，避免了可能的瓶颈。p 2 p 的非中心化基本特点，带来了其在可扩展性、健壮 性等方面的优势。 ( 2 ) 可扩展性：在p 2 p 网络中，随着用户的加入，不仅服务的需求增加了，系 统整体的资源和服务能力也在同步地扩充，始终能较容易地满足用户的需要。整 个体系是全分布的，不存在瓶颈。理论上其可扩展性几乎可以认为是无限的。 ( 3 ) 健壮性：p 2 p 架构天生具有耐攻击、高容错的优点。由于服务是分散在各 个结点之间进行的，部分结点或网络遭到破坏对其它部分的影响很小。p 2 p 网络 一般在部分结点失效时能够自动调整整体拓扑，保持其它结点的连通性。p 2 p 网 络还能够根据网络带宽、结点数、负载等变化不断地做自适应式的调整。 ( 4 ) 高性能价格比：性能优势是p 2 p 被广泛关注的一个重要原因。随着硬件技 术的发展，个人计算机的计算和存储能力以及网络带宽等性能依照摩尔定理高速 增长。采用p 2 p 架构可以有效地利用互联网中散布的大量普通节点，将计算任 务或存储资料分布到所有节点上。利用其中闲置的计算能力或存储空间，达到高 性能计算和海量存储的目的。通过利用网络中的大量空闲资源，可以用更低的成 本提供更高的计算和存储能力。 ( 5 ) 隐私保护：在p 2 p 网络中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无 需经过某个集中环节，用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩小。此外， 目前解决i n t e r n e t 隐私问题主要采用中继转发的技术方法，从而将通信的参与者 7 北京交通犬学硕士学位论文 p 2 p 技术和w e b 服务技术 隐藏在众多的网络实体之中。在传统的一些匿名通信系统中，实现这一机制依赖 于某些中继服务器节点。而在p 2 p 中，所有参与者都可以提供中继转发的功能， 因而大大提高了匿名通讯的灵活性和可靠性，能够为用户提供更好的隐私保护。 ( 6 ) 负载均衡：p 2 p 网络环境下由于每个节点既是服务器又是客户机，减少 了对传统c s 模式中服务器计算能力、存储能力的要求，同时因为资源分布在多 个节点，更好的实现了整个网络的负载均衡。 2 1 4p 2 p 技术体系结构与分类 p 2 p 技术存在三种结构模式的体系结构，即以n a p s t e r 为代表的集中目录式 结构、以g n u t e l l a 为代表的纯p 2 p 网络结构和混合式p 2 p 网络结构。从p 2 p 技 术的分代来说，到目前为止，p 2 p 技术可分为如下四代【4 】： ( 1 ) 第一代p 2 p ( 中央控制网络体系结构集中目录式结构) 集中目录式结构采用中央服务器管理p 2 p 各节点，p 2 p 节点向中央目录服务 器注册关于自身的信息( 名称、地址、资源和元数据) ，但所有内容存贮在各个 节点中而非并服务器上，查询节点根据目录服务器中信息的查询以及网络流量和 延迟等信息来选择与定位其它对等点并直接建立连接，而不必经过中央目录服务 器进行。集中目录式结构的优点是提高了网络的可管理性，使得对共享资源的查 找和更新非常方便；缺点是网络的稳定性问题( 服务器失效则该服务器下的对等 节点全部失效) 。 ( 2 ) 第二代p 2 p ( 分散分布网络体系结构纯p 2 p 网络结构) 纯p 2 p 网络结构也被称作广播式的p 2 p 模型，它没有集中的中央目录服务 器，每个用户随机接入网络，并与自己相邻的一组邻居节点通过端到端连接构成 一个逻辑覆盖的网络。对等节点之间的内容查询和内容共享都是直接通过相邻节 点广播接力传递，同时每个节点还会记录搜索轨迹，以防止搜索环路的产生。纯 p 2 p 网络结构解决了网络结构中心化的问题，扩展性和容错性较好。由于没有一 个对等节点知道整个网络的结构，网络中的搜索算法以泛洪的方式进行，控制信 息的泛滥消耗了大量带宽并很快造成网络捌塞甚至网络的不稳定，从而导致整个 网络的可用性较差，另外这类系统更容易受到垃圾信息，甚至是病毒的恶意攻击。 ( 3 ) 第三代p 2 p ( 混合网络体系结构混合式网络结构) 混合式网络结构综合了纯p 2 p 去中心化和集中式p 2 p 快速查找的优势。按 节点能力不同( 计算能力、内存大小、连接带宽、网络滞留时间等) 区分为普通节 点和搜索节点两类。搜索节点与其临近的若干普通节点之间构成一个自治的簇， 簇内采用基于集中目录式的p 2 p 模式，而整个p 2 p 网络中各个不同的簇之间再 通过纯p 2 p 的模式将搜索节点相连起来。可以在各个搜索节点之白j 再次选取性 8 北京交通人学硕士学位论文p 2 p 技术和w e b 服务技术 能最优的节点，或者另外引入一新的性能最优的节点作为索引节点来保存整个网 络中可以利用的搜索节点信息，并负责维护整个网络的结构。由于普通节点的文 件搜索先在本地簇内进行，只有查询结果不充分的时候，再通过搜索节点之间进 行有限的泛洪。这样就极为有效地消除纯p 2 p 结构中使用泛洪算法带来的网络 拥塞、搜索迟缓等不利影响。同时，由于每个簇中的搜索节点监控着所有普通节 点的行为，能确保一些恶意的攻击行为能在网络局部得到控制，在一定程度上提 高整个网络的负载平衡。 ( 4 ) 第四代p 2 p ( 发展中的p 2 p 技术) 应该说第四代p 2 p 并没有真j 下形成，而是在原有技术的基础上作了改进， 提出和应用了一些新技术措施。典型的有： 1 动态口选择：目前的p 2 p 应用一般使用固定的端口，但是一些公司已经 开始引入协议，可以动态选择传输口，一般端口的数目在1 0 2 4 - - 4 0 0 0 之问。甚至 p 2 p 流可以用原来用于h t t p ( s m t p ) 的端口8 0 ( 2 5 ) 来传输以便隐藏。这使得 识别和掌握跨运营商网络的p 2 p 流及其流量变得更困难。 2 双向下载：e d 和b t 等公司进一步发展引入双向流下载。该项技术可以 多路并行下载和上载一个文件和，或多路并行下载一个文件的一部分。而目前传 统的体系结构要求目标在完全下载后才能开始上载。这将大大加快文件分发速 度。 3 智能结点弹性重叠网络：智能结点弹性重叠网络是系统应用p 2 p 技术来 调度已有的承载网资源的新技术，在路由器网络层上设置智能结点，用各种 链路对等连接，构成网络应用层的弹性重叠网。可以在保持互联网分布自治体系 结构前提下、改善网络的安全性、q o s 和管理性。智能结点可以在路由器之间交 换数据，能够对数据分类( 分辩病毒、垃圾邮件) 保证安全。通过多个几何上分 布的结点观察互联网，共享信息可以了解互联网蠕虫感染范围和性质。提供高性 能、可扩张、位置无关消息选路，以确定最近的本地资源位置。改进内容分发。 使用智能结点探测互联网路径踪迹并且送回关于踪迹的数据；解决目前互联网跨 自治区路径选择方面存在的问题。实现q o s 选路，减少丢包和时延，快速自动 恢复等。 2 1 5p 2 p 系统存在的问题 尽管p 2 p 技术和相应的应用飞速发展，但是毕竟还处在不断摸索和完善的 阶段，因此p 2 p 本身存在着许多亟待解决的问题【2 2 】。如下： ( 1 ) 版权问题：大多数p 2 p 服务都将不可避免地和知识产权发生冲突。 ( 2 ) 管理困难：p 2 p 网络的精髓在于其”乌托邦”式的管理方式，这种方式给 9 北京交通大学硕士学位论文p 2 p 技术和w e b 服务技术 了用户更多的自由，但是这也陷入了”无政府主义”的困境。 ( 3 ) 垃圾信息问题：由于p 2 p 网络的用户众多，当某个用户进行搜索时，自 然会得到大量的搜索结果。而除了少数有用的信息以外，其它大多数的信息可能 都属于垃圾信息。 ( 4 ) 吞噬网络带宽问题：p 2 p 使网络变得空前活跃，大多数用户利用p 2 p 网 络在计算机之间传送文件，大量吞噬网络带宽，特别是大量的语音和视频文件的 传送，这个问题不容忽视。 ( 5 ) 慈善病毒问题：现有的p 2 p 软件对源代码的加密并不可靠，容易被反向 汇编得出源代码，篡改软件源代码，在系统中留下后门，对系统造成安全隐患。 ( 6 ) 标准之争问题：i n t e l 、s u n 、l i p 等公司为左右p 2 p 未来市场，都在努力 推行自己的标准。 2 2w e b 服务技术概述 随着i n t e m e = t 的蓬勃发展，w e b 服务已渗透到了各个行业和领域中，逐渐成 为一种新的应用平台和软件开发环境。另外，软件开发技术和x m l 等技术也取 得了长足进步，所有这些促成了w e b 服务技术的出现。w e b 服务技术是x m l 的一个实际应用，是i n t e r n e t 环境中的分布式组件开发技术。正是有了w e b 服务 技术，当前的i n t e m e t 才从“可浏览w e b ”发展成为“可编程w e b ”。 2 2 1w 曲服务的基本概念 w e b 服务全称为x m l w e b 服务，是一种自描述的、松散耦合的、可复用的 软件模块。从语义上看，它封装了离散的功能，在i n t e m e t 上发布后能够通过标 准的i n t e r n e t 协议在程序中访问。从内部的使用者的角度看，w e b 服务其实是一 种部署在w e b 上的对象组件，它利用标准的x m l 传递消息，独立于平台和编程 语言，具有自描述性和可发现性【7 】【9 1 。 m 将其定义为“自包含、自描述、模块化的应用，可以在网络中被描述、 发布、查找以及通过w e b 来调用1 9 1 ”。 w 3 c ( w b r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ) 则将w e b 服务定义为：一个w e b 服务 就是一个可以用u r i 来标志的软件系统，而且它的公共接口可以用x m l 格式的 信息来定义和描述。它的定义可以被其它软件系统发现，并且其它软件系统可以 通过基于x m l 的消息，借助i n t e m e t 协议，通过在w e b 服务的定义中描述的方 式与其交互【i ”。 1 0 北京交通人学硕十学位论文 p 2 p 技术和w e b 服务技术 2 2 2w e b 服务的特点 w e b 服务采用u s o a p 作为信息交换协议，对于松散耦合的系统而言， 尤其是因特网环境中的w e b 服务而言，x m l s o a p 无疑是目前最为适合的消息 交换协议，它解决了将分御式应用扩展到因特网上的问题。w e b 服务具有以下特 点1 9 】【l l 】【1 2 】： ( 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，自然具有对 象的良好的封装性。对于服务的使用者而言，它只能看到该对象提供的功能列表， 而不知道功能实现的细节。当一个服务的实现发生变更的时候，w e b 服务的使用 者不会感到这一点，只要不改变w e b 服务的访问接口即可。 ( 2 ) 互操作性：任何w e b 服务都可以与其它w e b 服务通过s o a p 信息和标 准的i n t e m e t 协议进行访问和调用。由于w e b 服务采取简单的标准w e b 协议作 为操作的协议规范，它完全屏蔽了不同软件平台的差异，这一点不像c o r b a ， e j b 和d c o m 等中间件，由于它们采用专有的协议进行通讯，因此它们之间的 互操作建立在协议转换的工作之上。而w e b 服务就避免了协议之间转换的麻烦。 ( 3 ) 自描述性：w e b 服务互操作性的目的是提供一个软件应用程序到另外一 个软件应用程序无缝的，自动的连接。s o a p ，w s d l 和u d d i 协议定义了一种 自描述的方式，使计算机能够在程序级别上发现并调用w e b 服务，从而实现w e b 服务之问无缝，自动的连接。 ( 4 ) 松散耦合：软件设计的目标是高内聚，低耦合。w e b 服务同样实现了松 散耦合的目标，具体就是数据与传输的松散耦合和和客户端与服务端的松散耦 合。s o a p 消息是x m l 格式的，可以绑定在不同的i n t e m e t 协议上进行传输， 而不像在中间件中将传递的信息硬编码到传输协议中。 ( 5 ) 跨越防火墙：因为s o a p 信息是文本格式的，在传输时又采用h t t p 协 议，因此具有很好的跨越防火墙的能力。 ( 6 ) 可重用性：从重用的粒度上来看，w e b 服务比对象和构件粒度更粗，更 加有利于重用。从使用的角度来看，由于采用了标准化的信息封装和信息传输， 使用起来也是非常方便。 正是由于w e b 服务具有以上突出的特点，代表了软件开发的一种趋势，因 此w e b 服务的出现受到了1 1 r 产业界的高度重视。m i c r o s o f t ，m m ，s u n ，b e a 等各大公司投入了巨大的人力和财力，并且推出了w e b 服务的开发工具，大大 方便了w e b 服务的开发。 北京交通大学硕士学位论文p 2 p 技术和w e b 服务技术 2 2 3w e b 服务技术架构 w e b 服务主要建立在三个角色的交互上，它们是：服务的提供者、服务的注 册处和服务的请求者。而交互的内容包括发布、查找和绑定三个操作。这些角色 和操作都围绕w e b 服务的两个产品展开，它们是：服务和服务说明。 w e b 服务最典型的实现模型是服务提供者拥有一个可以通过网络访问的软 件模块，它为这个w e b 服务定义服务说明，并把它发布给服务的请求者或者服 务的注册处。服务的请求者使用查找操作从本地或服务的注册处得到服务说明， 并使用服务说明中的信息与服务的提供者实现绑定，然后与w e b 服务交互，调 用其中的操作。服务的提供者和服务的请求者是w 曲服务的逻辑基础，一个角 色既可以是服务提供者又可以是服务请求者。 图2 一l 显示了的角色，操作和它们之间交互的基本w e b 服务技术架构。 图2 - 1w e b 服务技术架构图 f i g u r e2 - 1t h e a r c h i t e c t u r eo f w e bs e r v i c e s ( 1 ) w e b 服务的角色 服务提供者：创建w e b 服务并且发布到服务注册中心，一般服务提供者把 他们机构的某种功能封装成一种w e b 服务，供其它机构使用。从商业的角度看， 这是服务的拥有者。从w e b 服务的架构看，这是拥有服务的平台。 服务请求者：也称为服务消费者。从商业的角度看，这是需要某种功能的商 业机构。从w e b 服务的架构看，这是查找、调用服务的应用程序。服务请求者 可以使用浏览器完成，也可以通过没有用户界面