（计算机应用技术专业论文）基于web+services技术的认证字典的设计与实现.pdf

东北大学 硕士学位论文摘要 基于we b s e r v i c e s 技术的认证字典的设计与实现 摘要 随着分布式数据应用的日 益增长， 对建立一种能够有效验证分布式数据真实 性方法的需求也更加强烈。比如，一个i n t e r n e t 门户站点，从不同的数据源收集信 息 ( 比如，天气、新闻、股票行情等) ，然后把这些信息提供给它的用户。是否信 任门户站点提供的信息完全取决于用户的判断力，如果他们相信这个站点，同时 也就相信该站点提供的全部信息，这种情况明显缺乏足够的安全保证。认证字典 可以 单独验证每一个数据块的真实性， 而不用信任整个站点的所有信息。 先前版本的认证字典最大的缺点在于:客户端必须访问体积庞大的、私有的 接日。这使得程序开发人员必须具有专门的知识，同时还需要为不同的日 标操作 系统和程序设计语言提供独立的工具， 此外这些工具都拥有各自 独立的通信协议、 标准化机制和序列化机制。为了使认证字典客户端平台有更大的互操作能力，减 少重复开发和简化证据验证的过程，本文采用了 w e b s e r v i c e s 技术。通过实现认 证字典的w e b s e r v i c e s 接口 ，可以 利用现有的标准获得更高的简便性、互操作性 和客户端的简单性。 本文设计了一个包含认证字典数据结构和基于 s o a p协议的认证字典 w e b s e r v i c e s 接c = 1 的系统， 并在j a v a 平台进行了原型实现。 系统中采用跳表实现底层认 证字典数据结构，采用x mi数字签名实现签名及其验证，we b s e r v i c e s 部署采用 j ws d p工具包，实现的过程中还涉及到j a v a 安全包、 j a v a 集合框架和b a s e 5 4 编 码等技术。 文中首先介绍了we b s e r v i c e s 和x ml 安全技术。 随后介绍了认证字典的基本 概念以及基于跳表实现认证字典的设计方案。接下来主要讨论了 s o a p消息格式 设计、 基于跳表的认证字典数据结构的实现和认证字典数据结构与w e b s e r v i e s 整 合等系统实现的相关问 题。并对系统运行情况进行测试， 通过测试结果分析了 各 种因素对系统性能的影响。最后，对论文的工作进行总结，提出了系统设计、实 现的一些不完善之处，并对相关技术的发展趋势进行了展望。 关键词认证字典 w e b s e r v i c e s x m l数字签名 跳表数据结构 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h e d e s i g n a n d i mp l e m e n t a t i o n o f a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a r y b a s e d o n w e b s e r v i c e s ab s t r a c t a s t h e n e e d f o r d i g i t a l d a t a b e c o m e s m o r e u b i q u i t o u s , s o d o e s t h e n e e d t o p r o v i d e e f f i c i e n t m e c h a n i s m s f o r d i s t r i b u t i n g a n d v e r i f y i n g t h e a u t h e n t i c i t y o f t h a t d a t a . f o r e x a m p l e , a n i n t e rne t p o rt a l s i t e t h a t a g g r e g a t e s i n f o r m a t i o n fr o m m a n y d i ff e r e n t s o u r c e s -s u c h a s w e a t h e r , n e w s h e a d l i n e s , a n d s t o c k p r i c e s -a n d p r o v i d e s t h a t i n f o r m a t i o n t o i t s u s e r s . c u r r e n t l y , i t i s u p t o t h e u s e r s d i s c r e t i o n w h e t h e r t o t r u s t t h e i n f o r m a t i o n p r o v i d e d b y t h e p o r t a l ; i f t h e y tr u s t t h e p o rt al , t h e n t h e y t r u s t t h e d a t a i t p r o v i d e s , e v i d e n t l y t h i s m e c h a n i s m l a c k o f s e c u r e g u a r a n t e e . i t i s p o s s i b l e t o i n d i v i d u al l y v e r i f y t h e a u t h e n t i c i ty o f e a c h p i e c e o f d a t a , w i t h o u t i m p l i c it l y t r u s t i n g t h e p o rt al , u s i n g a d i s t r i b u t e d a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a ry t h e ma i n d r a w b a c k o f p r e v i o u s v e r s i o n s o f a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a r i e s w a s t h e f a c t t h a t c l i e n t s h a d t o a c c e s s i t u s in g a b u l k y , p r o p r i e t a ry i n t e r f a c e . n o t o n l y d 记t h i s re q u i r e s p e c i al k n o w l e d g e o n t h e p a r t o f t h e a p p l i c a t i o n d e v e l o p e r , b u t i t a l s o r e q u i r e d a s e p a r a t e t o o l k i t t o b e p r o v i d e d f o r e a c h t a r g e t o p e r a t i n g s y s t e m a n d p r o g r a m m i n g l a n g u a g e . a d d i t i o n al l y , s u c h t o o l k i t s u s e d p r o p r i e t a ry c o m m u n i c a t i o n s p r o t o c o l s , c a n o n i c al i z e r s , a n d s e r i al i z e r s . i n t h i s t h e s i s , w e c h o o s e we b s e r v i c e s t e c h n o l o g y i n o r d e r t o a c h i e v e g r e a t e r i n t e r o p e r a b i l ity w i t h c l i e n t fl a t f o r m s , r e d u c e r e p e t i t i v e d e s i g n a n d r e s e a r c h n e w w a y s o f s im p l i f y i n g p r o o f v e r i fi c a t i o n . b y b u i l d i n g a we b s e r v i c e s i n t e r f a c e t o a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a ry , w e a r e b e tt e r a b l e t o u t i l i z e e x i s t i n g s t a n d a r d s t o a c h i e v e g r e a t e r l e v e l s o f p o rt a b i l i t y , i n t e r o p e r a b l i ty, a n d e a s e o f u s e f o r t h e c l i e n t . w e c o n t r i b u t e a d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f a n a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a ry a n d a s o a p - b a s e d we b s e r v i c e s i n t e r f a c e o f a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a ry i n j a v a p l a t f o r m . i n t h i s s y s t e m w e i m p l e m e n t a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a ry w i t h s k i p l i s t , i m p l e m e n t s i g n a t u r e a n d v e r i f i c a t i o n w i t h x m l s i g n a t u r e , a n d d e p l o y we b s e r v i c e s w i t h j ws d p . t h e r e a r e s e v e r al t e c h n o l o g i e s u s e d i n t h e s y s t e m , s u c h a s j a v a s e c u r i t y p a c k a g e , j a v a c o l l e c t i o n f r a m e w o r k a n d b a s e 6 4 e n c o d in g . f i r s t w e i n t r o d u c e we b s e r v i c e s a n d x ml s e c u r i ty t e c h n o l o g y . s u b s e q u e n t l y , w e i n t r o d u c e t h e b a s i c c o n c e p t o f a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a ry a n d t h e d e s i g n o f a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a r y w i t h s k i p l i s t . t h e n , w e m a i n l y d i s c u s s t h e p r o b l e m s a b o u t t h e i m p l e m e n t a t i o n o f t h e s y s t e m, s u c h a s t h e f o r ma t o f s o a p me s s a g e , t h e i mp l e me n t a t i o n i i i 东北大学 硕士学位论文a b s t r a c t o f a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a r y w it h s k i p l i s t a n d t h e i m p l e m e n t a t i o n o f we b s e r v i c e s w i t h j ws d p . we a l s o t e s t t h e e x e c u t i o n o f t h e s y s t e m , a n d a n a l y s e t h e r e s u l t t o f i n d o u t t h e f a c t o r s w h i c h i n fl u e n c e t h e p e r f o rma n c e o f t h e s y s t e m . f i n a l l y , w e s u m m a r i z e d t h e j o b o f t h e s i s a n d p o i n t t h e f a u l t i n e s s i n s y s t e m d e s i g n o r i m p l e m e n t a t i o n o u t a n d g i v e t h e o u t l o o k f o r d e v e l o p m e n t t r e n d o f r e l a t i v e t e c h n o l o g y . k e y w o r d s a u t h e n t i c a t e d d i c t i o n a r y , w e b s e r v i c e s , x ml s i g n a t u r e , s k i p l i s t w 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 弓 久 户0ti 亨 日期:2 o o i . l , ! 6 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、 使用 学位论文的规定: 即学校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。本人授权东北大学可 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、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名;否则视为不同意。 ) 学 位 论 文 作 者 签 名 : k)% - 亨 签字日 期:2 0 0 .0 . l . / 6 导师签名 签字日期 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 近年来，随着计算机网络的应用日 益深入、广泛，分布式数据系统逐步成为 企业级信息系统的应用模式。我国市场全球化、全国化趋势日 益明 显， 部门、企 业的结构特征也发生了显著的变化，越来越多的部门、企业的内部信息呈现出异 地存储的特点。在这种情况下，加强信息沟通手段和实现技术的研究与应用，以 保证信息及时和安全的获取、处理和分析，为处于同地或异地的群体提供信息服 务，己经成为企业、部门改善其信息处理能力的关键内容之一。 随着分布式数据应用的日益增长，建立一种能有效验证分布式数据真实性方 法的需求也更加强烈。 比如， 一个】 n t e m e t 门户站点， 从不同的数据源收集信息( 比 如， 天气、新闻、股票行情等) ，然后把这些信息提供给它的用户。 现在，是否信 仟门户站点提供的信息完全取决于用户的判断力，如果他们相信这个站点，同时 也就相信该站点提供的全部信息，这种情况明显缺乏足够的安全保证。认证字典 可以单独验证每一个数据块的真实性，而不用信任整个站点的所有信息。 认证字典是由n a o r 和n i s s i m提出的一类重要的数据结构， 属于分布式数据的 一种类型，它在众多研究领域都具有重要的理论和应用价值。认证字典是一种支 持授权成员查询的数据结构，也就是说在返回查询结果的同时，认证字典还返回 一个关于查询结果的“ 证据” 。在认证字典体系结构中保持可信数据结构的数据源 和代表数据源处理对数据查询请求的响应者是独立的。本文假设系统中的用户只 信任数据源，而不信任响应者。 系统运行过程中，每隔一段时间数据源都会向 每 一个响应者发出一个认证信息，其中包括数据更新命令和由数据源数字签名的带 有时间戳的数据结构的摘要值。当响应者接收到来自 用户的一个请求， 它将返回 给用户一个查询结果、查询结果的“ 证据”和从数据源获得的认证信息的一个副 本。 在仅仅信任被数据源签名的认证信息的情况下， 用户于本地就可以 验证查询 结果的真实性。验证过程分为两个独立的阶段:通过数字签名算法验证数据源签 名的真实性，通过查询结果的 “ 证据”计算数据结构的摘要值与数据源签名的数 据结构的摘要值进行比较验证数据结构的一致性。只有当两个阶段验证都通过， 才说明查询结果是可信的。 实现认证字典的技术和方式各异，但是它们却几乎全部是基于密码学理论的 应用。 一般说来，实现认证字典所需要的基本密码学基础结构主要有数字签名、 单向无碰撞哈希函数、链式哈希认证以及树形哈希认证，以及一些其他独特的密 码学基础结构，如单项累加器等。本文采用的跳表数据结构是链式哈希认证的一 种改进形式，其逻辑结构为非循环有向图，占用线性存储空间，对数时间完成查 找、更新操作，开始节点的值为整个数据结构的摘要值，结果的 “ 证据”是查找 东 北大学 硕士学位论文第一章 绪论 路径上临近节点的值。 随着i n t e rn e t 技术日益广泛的应用，we b s e r v i c e s 作为 一 种新颖的系统应用开 发与集成技术得到了 越来越多的企业以 及开发人员的青睐o w e b s e r v i c e s 描述了一 些操作的接i= 1 ， 通过标准化的x ml 消息传递机制，可以 通过网络访问 这些操作。 该接口隐藏了服务实现的细节，允许通过独立于服务实现、独立于硬件或软件平 台、 独立于编写服务所用的 编程语言的方式使用该服务。 这使得基于w e b s e r v ic e s 的应用程序具备松散祸合、面向组件和跨技术实现的特点。 w e b s e r v i c e s 依赖于使用不同计算平台来彼此进行通信的能力， 这一需求使得 支持代码可移植性的j a v a 平台很自 然地成为了开发we b s e r v i c e s 的选择。随着新 的j a v a 平台w e b s e r v i c e s 开发工具的出现， 这一选择更加具有吸引力。 j 2 e e j a v a 2 p l a tf o r m e n t e r p ri s e e d it i o n , j a v a 2 平台 企 业版) 提 供的 诸如 安全 性、 分 布式 事务 处理管理以 及连接池管理等特性，使得 w e b s e r v i c e s 开发中最困难部分的编程变 的容易。同时由于组件的可重用性，可以使开发时间显著减少口 先前认证字典实现的最大缺点在于:客户端必须访问体积庞大的、私有的接 口。这使得程序开发人员必须具有专门的知识，同时还需要为不同的目 标操作系 统和程序设计语言提供独立的工具，这些工具都拥有各自 独立的通信协议、标准 化机制和串行化机制。为了使认证字典客户端平台有更大的互操作能力，减少重 复开发和简化证据验证的过程， 本文设计了一个基于s o a p 协议和x m l 数字签名 的认证字典w e b s e r v i c e s 接口，并在j a v a 平台上进行了原型实现。通过实现认证 字典的w e b s e r v i c e s 接口，可以利用现存的标准得到更高的 简便性、互操作性和 客户端的简单性。 这个新的接口 通过把通信、标准化、串行化操作委托给己 存在 的实 现， 来简化客 户端工具的体积。 w e b s e r v i c e s 接口， 通过x m l , s o a p 和h t t p 等标准的互操作技术，提供了一个标准的远程调用框架。之前的认证字典实现通 常采用j a v a 的r mi 技术实现通信协议， 如果采用以s o a p为基础的通信协议就可 以与很多不同的程序设计语言兼容，在互联网上配置时拥有更好的可扩展性。 本文设计和在j a v a 平台上实现了 基于w e b s e r v i c e s 技术的认证字典，并根据 相关的测试数据进行了性能分析。 本文的内 容共分六章，具体的篇章结构如下: 第一章，绪论。简要介绍本文的背景和主要工作。 第二章 w e b s e r v i c e s 和x ml 安全技术。 本章从x m l 和s o a p 等w e b s e r v i c e s 核心技术开始详细的介绍了w e b s e r v i c e s 技术的定义、 特点、体系结构模型、协 议层次结构和安全性等相关问题。 之后又介绍了w e b s e r v i c e s 安全性的一个重要 方面x ml安全技术的情况。 第三章，认证字典技术。本章首先介绍了认证字典的定义、设计目 标和分类 等认证字典基本概念，随后介绍了跳表数据结构的定义和基本操作，最后提出了 基于跳表实现认证字典设计方案。 东 北大学 硕士学位论丈第一章 绛论 第四章，基于we b s e rv i c e ; 的认证字典的实现。本章介绍了在j a v a 平台火实 现认证字典数据结构及其w e b s e r v i c e s 接口 的方法。首先介绍了系统中s o a p消 息格式设计和自定义x ml 签名变换的情况， 接下来介绍了基于跳表的认证字典数 据结构的实现方法，最后介绍了使用 j ws d p工具把认证字典数据结构与 w e b s e rv i c s 整合的 方法。 第五章， 性能分析。对系统数据结构运行情况、 s o a p 响应速度和x m l 黎名 效率等方面性能进行测试， 通过测试结果分析各种因素对系统性能的影响。 第六章，总结与展望。对论文的工作进f j 总结，提出了系统设计、实现的一 些不完善之处，并对相关技术的发展趋势文 片 行了展望。 东北大学硕士学 位论文第二幸 w e b s e r v i c e 、 和xw. 安全技术 第 一崖匕 - i f _ie rv .e r v i c e s 和 x ml安全技术 在当今的全球市场中， i n t e rne t 不再只与电子邮件和we b 站点有关。网络已经 成为日益增多的电子业务活动创造利润的重要渠道，包括从电子商务和电子供应 链的管理，到联机市场和协作等一系列活动。 w e b s e r v i c e s 服务利用i n t e rn e t 无处 不在的影响力，在企业内部和企业之间链接应用程序、系统和资源，来激活新的、 令人激动的业务流程，并维持与世界各地的客户、合作伙伴和供应商的联系; 相比较而言， 早期的i n t e rn e t 应用程序是帮助个人与其他人相互通信， 而w e b s e r v i c e s 则是帮助应用程序相互通信。 过去， 购买商品可以通过电子邮件向供应商 发送购买订单。而在w e b s e r v i c e s 时代，公司的购买应用程序可以通过i n t e rne t 与 供应商的仓库应用程序直接联系，并查看价格和供货情况， 然后向供应商的运输 应用程序提交购买定单，这些过程都是自 动完成的，几乎不需要人工干预。 we b s e r v i c e s 带来的好处不仅仅局限于不同公司之间的业务往来。在同一家企业内部， 业务单位也通常使用差异很大的处理环境。每个策略域都有可能被分别管理，而 且可能由不同的组织来控制。正是因为 w e b s e r v i c e s 能提供跨安全策略域的互操 作性，他们才这么引人入胜。 2 . 1 x1 vl. s oap x ml是一种通用的结构化数据表示形式，它是整个we b s e r v i c e s 技术架构的 基石。 s o a p 是建立在x m l 之上， 而且支持一个在分散的、 分布式的环境中 进行 信息交换，是we b s e r v i c e s 技术的核心之一。x ml 和s o a p支持与平台无关和数 据无关的应用程序接g 7 ，从而确立了w e b s e r v i c e s 平台无关性和语言独立性的基 础。 2 . 1 . 1 xml x m l ( e x t e n s i b le m a r k u p l a n g u a g e ， 可 扩 展 标 记 语言) ez l 是 由s g m l ( s t a n d a r d g e n e r a l m a r k u p l a n g u a g e ， 标 准 通用 标记 语言) 派生出 来的 简单、 易 于 扩展的 文本 格式i . s g m l 是一 个用来定义电子文档的国际标准， 从1 9 8 6 年起成为i s o标准。 实际上是一种通用的文档结构描述标记语言，主要用来定义文献模型的逻辑和物 理结构。其特点是功能强大、复杂性高、应用实现成本极高，主要应用于一些大 型公司的复杂系统。为了弥补s g ml虽然标记功能强大但却过于复杂不易实施的 缺陷， w3 c ( wo r l d wi d e w e b c o n s o r t i u m )创建x ml 使得可以 在w e b 上传输需 东北大学硕士学 位论文第二幸 w e b s e r v i c e 、 和xw. 安全技术 第 一崖匕 - i f _ie rv .e r v i c e s 和 x ml安全技术 在当今的全球市场中， i n t e rne t 不再只与电子邮件和we b 站点有关。网络已经 成为日益增多的电子业务活动创造利润的重要渠道，包括从电子商务和电子供应 链的管理，到联机市场和协作等一系列活动。 w e b s e r v i c e s 服务利用i n t e rn e t 无处 不在的影响力，在企业内部和企业之间链接应用程序、系统和资源，来激活新的、 令人激动的业务流程，并维持与世界各地的客户、合作伙伴和供应商的联系; 相比较而言， 早期的i n t e rn e t 应用程序是帮助个人与其他人相互通信， 而w e b s e r v i c e s 则是帮助应用程序相互通信。 过去， 购买商品可以通过电子邮件向供应商 发送购买订单。而在w e b s e r v i c e s 时代，公司的购买应用程序可以通过i n t e rne t 与 供应商的仓库应用程序直接联系，并查看价格和供货情况， 然后向供应商的运输 应用程序提交购买定单，这些过程都是自 动完成的，几乎不需要人工干预。 we b s e r v i c e s 带来的好处不仅仅局限于不同公司之间的业务往来。在同一家企业内部， 业务单位也通常使用差异很大的处理环境。每个策略域都有可能被分别管理，而 且可能由不同的组织来控制。正是因为 w e b s e r v i c e s 能提供跨安全策略域的互操 作性，他们才这么引人入胜。 2 . 1 x1 vl. s oap x ml是一种通用的结构化数据表示形式，它是整个we b s e r v i c e s 技术架构的 基石。 s o a p 是建立在x m l 之上， 而且支持一个在分散的、 分布式的环境中 进行 信息交换，是we b s e r v i c e s 技术的核心之一。x ml 和s o a p支持与平台无关和数 据无关的应用程序接g 7 ，从而确立了w e b s e r v i c e s 平台无关性和语言独立性的基 础。 2 . 1 . 1 xml x m l ( e x t e n s i b le m a r k u p l a n g u a g e ， 可 扩 展 标 记 语言) ez l 是 由s g m l ( s t a n d a r d g e n e r a l m a r k u p l a n g u a g e ， 标 准 通用 标记 语言) 派生出 来的 简单、 易 于 扩展的 文本 格式i . s g m l 是一 个用来定义电子文档的国际标准， 从1 9 8 6 年起成为i s o标准。 实际上是一种通用的文档结构描述标记语言，主要用来定义文献模型的逻辑和物 理结构。其特点是功能强大、复杂性高、应用实现成本极高，主要应用于一些大 型公司的复杂系统。为了弥补s g ml虽然标记功能强大但却过于复杂不易实施的 缺陷， w3 c ( wo r l d wi d e w e b c o n s o r t i u m )创建x ml 使得可以 在w e b 上传输需 东北大学硕士学位论文第二章 w e b s e r v i c e s 和x m l 安全技术 要有任意深度和复杂性的自 描述数据结构的文件。 x ml 是一种创建标记语言的元语言( m e t a - l a n g u a g e ) ， 它描述了 用来创建特定 标记 语言的概念和规则， 适用于用x m l 创建的所有语言。 w3 c发布的x m l 推荐 标准没有定义任何一种标识符或语言关键字，而是仅仅定义了一种句法和语法。 术语 “ 语法”在此指的是关于如何设置及在何处设置标记的规则，合法的可接收 字符范围，以及总体上的标记规则。 x ml是一种标识语言，一个x ml元素是由开始标签、结束标签以及标签之 间的数据构成的。开始和结束标签用来描述标签之间的数据，标签之间的数据被 认为是元素的值。一个元素可以包含一个或多个属性，属性是一个由“ = ”隔开的 一组名称和值。 x ml的文档规则如下:x ml文档必须包含在一个单一元素 ( 根 元素)中;x ml元素不能重叠;结束标记是必需的;x ml元素是区分大小写的; 属性必须有用引号括起的值，对于每个元素属性名是唯一的。 x m l的优越性包括以 下几个方面: x m l使自 定义标记语言成为可能， 每个 行业、每个部门，甚至每个人都可以定义自己的标记语言，而且不需要任何组织 或部门的批准;x ml可以对信息进行很好的层次描述，它基于信息内容的描述， 对信息的表达清晰， x ml 有一点像早期的层次数据库，但是在应用理论和方法上 有了很大的改进和不同; x ml的模块化特点使定义的标记语言可大可小，有很好 的扩张性，这一点是通过指定 “ 名称空间”的方法实现的，所谓名称空间，就是 为了防止不同组织定义的x m l标记相互冲突而引入的一种方法， 在同一个名称空 间内， 标记是唯一的;不同名称空间的标记如果相同，则使用在标记前加名称空 间的方法加以区别，即“ 名称空间标记” o x m l 用文本表示数据， 方便在i n t e rn e t 上传输，这一点使x m l数据可以方便的利用现有的i n t e rn e t 上基于文本的各种传 输协 议， 如s m t p . h t t p $ i等。 w3 c还发布了其他x m l的相关规范。 x m l 命名空间 ( n a m e s p a c e ) ， 为防止 语义不同名称相同的元素、属性之间发生冲突，给元素或属性提供全局唯一的名 称，命名空间是由一个 u r i( 统一资源标识符)引用标记的元素和属性名称的集 合。 d t d ( d o c u m e n t t y p e d e fi n i t i o n ， 文档 类型定义) 定 义可以 在x m l 文 档中出 现的元素、 这些元素出现的次序、 它们可以如何相互嵌套以及x ml 文档结构的其 它详细信息。x ml s c h e m a( 模式) ，像 d t d一样，x ml s c h e m a 定义用于描述 x ml结构，它可以定义在d t d中使用的所有文档结构。它弥补了d t d的不足， 具有以下优点: x ml模式使用x ml语法:x m l模式支持数据类型: x ml模式 是可 扩展的; x m l 模式有更强的表达能力。 x m l路径语言 ( x p a t h ) 定义了 用于 东 北大学硕士学 位论文 第二章 w e b s e r v i c e s 乖x m l 安全技术 寻址x m l 文档各部分的语法。 x m l 指针语言 ( x p o i n t e r ) 定义了 使用x ml 资 源 标识符的语法。 x m l 的处理技术主要包括d o w s a x两种。 d o m ( d o c u m e n t o b j e c t m o d e l ，文档对象模型) 是一个抽象数据结构，用对象模型来描述文档的结构， 将 结构化文档表示为由 节点构成的树。 w3 c提供了 精确的、语言无关的d o m接u 规范， 可以用任何语言来实现d o m接口。 它定义了文档的逻辑结构， 提供了对文 档进行访问 和操作的方法。 利用d o m， 程序开发人员可以动态的创建文档， 遍历 文 档结构， 添加、 修改、 删除文档内 容， 改变文档的显示方式等等。 s a x ( s i m p l e a p i f o r x ml ) 是一种事件驱动的接口。 s a x用基于事件的方式来处理x ml 文档。 s a x最初是作为j a v a a p i 定义的，其主要目的是用于那些用j a v a 书写的解析器。 现在，s a x已经被移植到大多数主流的面向对象语言。使用s a x的过程有两步。 首先，用户使用s a x的a p i 来定义元素标记事件:然后启用解析器来解析x m l 文档。当解析器遍历x m l文档时遇到用户定义过的元素标记事件时产生事件， 该 事件将驱动应用调用相应的 程序去处理该特定的元素。 否则，解析器继续解析。 s a x与d o m是非常不同的a p t , s a x建模分析器，而d o m建模对象模型。 d o n 】 树在内存中是持久的，可以修改它以便应用程序能对数据和结构做出更改: s a x只是在读取数据时检查数据，因此不需要将数据存储在内 存中，节省内存空 间。d o m适合整体式应用程序，一切都在一个程序中完成;s a x适合流式文档， 适合各个部分可以独立处理的文档。 考虑使用d o m处理的情况: 程序要同时访问 文档中的不同部分，甚至多个文档;内部数据结构几乎和文档本身一样复杂; 程 序要重复修改文档:程序要在多次方法调用过程中长时间存储文档，而不只处理 一次。考虑使用s a x处理的情况:文档过于庞大，甚至无法完整放入内 存中; 文 档可以按小的连续输入块一一处理;处理可以分解为连续操作链。 2 . 1 . 2 s o a p s o a p ( s i m p l e o b j e c t a c c e s s p r o t o c o l , 简 单 对 象 访问 协 议 ) 15 1 是 在分 散 或 分 布 式 的环境中交换信息的 简单协议， 是一个基于x m l 的协议， 它包括四个部分: s o a p 封装 ( e n v e l o p ) ， 定义了 一个 描述消息中 的内 容是 什么， 是谁发送的， 谁应当 接收 并处理它以 及如 何处理 它们的 框架; s o a p 编 码规 则 ( e n c o d i n g r u l e s ) ， 用于 表示 应用程序需要使用的 数据类型的 实 例; s o a p r p c 表示 ( r p c r e p r e s e n t a t i o n ) ， 表 示 远 程 过 程调 用 和 应 答的 协 定 ; s o a p 绑 定( b i n d i n g ) ， 使 用 底 层 协 议 交 换 信息 5 j 一个s o a p消息是一个x ml文档， 它包括一个必有的s o a p 封装， 一个可选 的s o a p 头和一个必有的s o a p 消息体， s o a p 消息依赖于x m l 命名空间和x ml , s c h e m a 定义语言。 请和响应模式构成了s o a p 消息的交换模式。 通常， s o a p 客 户请求被封装在一 个 h t t p p o s t 包中。 东北大学硕士学位论文第二章 w e b s e r v i c e 、 和x m l 安全技术 s o a p具有很多以前的 r p c协议所没有的特点。可扩展性，由于使用 x ml 进行编码， s o a p消息可以根据应用的需要进行扩展;简单性，在调用服务器上、 服务的、组件的、对象的方法的协议中，s o a p 是最小的;在现存的i n t e rn e t 架构 上工作，不用为了让 s o a p工作而对路由器、防火墙和代理服务器进行特别的改 变;平台 无关性，不关心服务器或者客户端使用什么操作系统，什么编程语言或 者对象模型:文本的可读性，它使得s o a p易于开发和调试。 s o a p 使用h t t p 传送x m l ， 尽管h t t p 不是最有效率的通讯协议， 而且x ml 还需要额外的文件解析( p a r s e ) , 两者使得处理速度大大低于其他方案。 但是x m l 是一个开放、健全、有语义的消息机制，而 h t t p是一个广泛协议，又能避免许 多关于防火墙的问题，从而使 s o a p得到了广泛的应用。但是如果效率很重要， 那么应该多考虑其他的方式，而不要用s o a p . 2 . 2 we b s e r v i c e s 技术 2 . 2 . 1 we b s e r v i c e s 的定义 随着分布式计算技术的迅速发展，企业的商务活动和政府的政务活动将越来 越多的依靠i n t e r n e t 。传统的对象模型c o r b a , d c o m, r m 不适用于极端异构 的i n t e m e t 环境。因为， 它们各自有一套独立的体系结构和私有协议，不同模型的 应用系统之间通信十分不便;客户端与服务端必需紧密祸合，一旦服务端的接口 或执行方式发生变化，客户端将无法执行;客户与服务器之间有较大的网络通信 量与交互信息。 w e b s e r v i c e s 克服了传统分布式模型的缺点， 其优势在于: 协议的 通用性，we b s e r v i c e s 利用标准的i n t e me t 协议 ( h t t p , s m t p 等) ，解决的是面 向w e b的分布式计算:而c o r b a , d o o m, r m i 使用私有协议，只能解决企业 内部的对等实体间的分布式计算; 完全的平台、 语言独立性， w e b s e r v i c e s 进行了 更高程度的抽象，只要遵守we b s e r v i c e s 的接口即可进行服务的请求与调用。 从技术角度来看， w e b s e r v i c e s 可以 被认为是一种部署在w e b 上的 对象，具 有 对象技术的优点，同时w e b s e r v i c e s 的基石是以x m l为主的、开放的w e b 规 范服务， 因此具有比任何现有对象技术更好的开放性。 从使用者的角度来看， w e b s e r v i c e s 是一种部署在we b 上的组件。 w e b s e r v i c e s 描述了一些操作的接口， 通过 标准化的x ml消息传递机制， 可以通过网络访问 这些操作。 该接日隐藏了服务实 现的细节，允许通过独立于服务实现、 独立于硬件或软件平台、独立于编写服务 所用的编程语言的方式使用该服务。这使得基于we b s e r v i c e s 的应用程序具备松 散祸合、 面向组件和跨技术实现的特点。 we b s e r v i c e s 都履行一项特定的任务或一 东北大学硕士学位论文第二章 w e b s e r v i c e 、 和x m l 安全技术 s o a p具有很多以前的 r p c协议所没有的特点。可扩展性，由于使用 x ml 进行编码， s o a p消息可以根据应用的需要进行扩展;简单性，在调用服务器上、 服务的、组件的、对象的方法的协议中，s o a p 是最小的;在现存的i n t e rn e t 架构 上工作，不用为了让 s o a p工作而对路由器、防火墙和代理服务器进行特别的改 变;平台 无关性，不关心服务器或者客户端使用什么操作系统，什么编程语言或 者对象模型:文本的可读性，它使得s o a p易于开发和调试。 s o a p 使用h t t p 传送x m l ， 尽管h t t p 不是最有效率的通讯协议， 而且x ml 还需要额外的文件解析( p a r s e ) , 两者使得处理速度大大低于其他方案。 但是x m l 是一个开放、健全、有语义的消息机制，而 h t t p是一个广泛协议，又能避免许 多关于防火墙的问题，从而使 s o a p得到了广泛的应用。但是如果效率很重要， 那么应该多考虑其他的方式，而不要用s o a p . 2 . 2 we b s e r v i c e s 技术 2 . 2 . 1 we b s e r v i c e s 的定义 随着分布式计算技术的迅速发展，企业的商务活动和政府的政务活动将越来 越多的依靠i n t e r n e t 。传统的对象模型c o r b a , d c o m, r m 不适用于极端异构 的i n t e m e t 环境。因为， 它们各自有一套独立的体系结构和私有协议，不同模型的 应用系统之间通信十分不便;客户端与服务端必需紧密祸合，一旦服务端的接口 或执行方式发生变化，客户端将无法执行;客户与服务器之间有较大的网络通信 量