（计算机应用技术专业论文）基于owls语义web服务发现研究.pdf

河海大学硕士毕业论文 摘要 摘要 随着w 曲服务技术及语义网技术的发展，网络中存在的w 曲服务日益增多。 如何有效的定位到所需的w 曲服务将是该领域的研究热点与一大挑战。语义w 曲 服务技术通过为w 曲服务提供语义信息描述，使w 曲服务之间互相理解对方的 内容、功能以及属性成为可能，并且为w 曲服务的自动发现、执行、组合、监 控提供了技术基础。o 、l s ( w 曲0 1 1 1 t o l o g yl 姐g u a g e 蠡) rs e r v i c e s ) 为w 曲服务提供 了语义描述的方法，它支持对语义的推理，它使得服务自动发现成为可能。 本文使用o 、l - s 对服务进行描述，在o w l s 基础上设计了语义w 曲服务 发现框架。在服务发布查询客户端方面设计了结构化服务查询语言s q l s ，对于 服务的管理查询、发布、删除、更新更加便捷。在服务的存储方面，对现有的 u d d i t m o d e l 进行了扩充，创建定义了r c q p r 0 1 卸e 、p u b p r 0 1 独e 两种t m o d e l 类 型。在服务匹配阶段，将服务的匹配过程分成了两级，分别提出了匹配算法。 本文最后实现了框架原型系统，并通过一个典型案例验证了系统服务发现过 程的有效性。 关键词语义w e b 服务，o w i 广s ，服务发现，本体 河海大学硕士毕业论文摘要 a b s t r a c t 舢o n gw i mm ed e v e l o p m e n go f 吐l ew 曲s e i c ea n ds e m a n t i ct e c l l l l o l o 跚豫 m l m b 钉o fw 曲s e r v i c ei n 吐l en e t 珊ki 1 1 c r e 觞岛d a yb yd a y ，l l o wt ol o c a t ew 锄t e d w 曲s e r v i c e 胡t i v d yw mb et l l i sd o m a i l l - 懿e 卸c hh o ts p o t 锄dab i gc h a l l 饥g e w r e bs e r c 鹤h a v em e i rs e m a n t i cd c s c r i p t i o n sa n dt l i u sm a k ei tp o s s i b l e 如rs e r v i c 髓 t ok n o wm ec o n t e n t ，矗m c t i o na n da t t r i b u t e so fe a c ho m e l1 1 1 cs e i 】媳n t i cw r e ；b 删d 砌b l ed i 锄曲t 0l o c a t e ，l o c t 蜘叩l o y c o m p o s e 觚dm o i l i t o rw e b b 笛e ds e i c 鹤 a u t o m 撕c a l l y o w l 广s ( w 曲o n t o l o 舒l 鲫g l l a g e 蠡ws e r “c e s ) p r 0 v i d eas e m a r n j c m a f k u pm e t h o df o rw 曲s e r v i c e ns u p p o r t ss e m 枷c 舰s o n i n g 、：h i c _ hm a l 【鹪 a m o m a t i cd i s c o v a y p o s s i b l e h lt h i s 、o r k ，w ed e s 嘶b ew 曲s e 州c cb y o w l s ，觚dd e s i 盟w 曲s e i c e d i s c 0 v e 丐五- e 锄、阳r k w eb u i l dw e bs e r y i c ep u b l i s ha n dq u e 巧c l i e n tb 嬲e do n s q l - s ，i tm a l ( es e r 惦c e sm 觚a g 锄e n t 、q u r e 巧、p u b l i s h 、 d e l e t e 、 u p d a t em o r e c o n v 铋i e n t w ee x p 锄d e dm ee x i s t i n gu d d it m o d e li nt h es e 州c es t o 疆g e ，d e f i l l i t 咖 t ) ，p 骼o ft m o d e lr e q p r 0 1 1 y p e 、p u b p r 0 1 卯e ，t h i sp a p e rl l s et w os t a g e sm e t h o do n s e 州c cm a t c h m e n ta i l dp r o p o s e dm a t c h i n ga 1 9 0 n t h i l l f i n a l l y t h i sp 印e rr e a l i z e sap m t o t y p es y s t e ma i l dv a l i d a t e su s a b i l i t ya i l d e 行i e c t i v e i l e s so ft h ef k a m w o r kb yat y p i c a lc a s es t u d y k e y w o r d s s e i i l a l l t i cw 曲s e r v i c e s ，o w l - s ，s e i c ed i s c o v 哪o i l t o l o g y i i 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位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。与我一同工 作的同事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。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： 虱去雠 沙罾年 厂月7 z 日 ( 注：手写亲笔签名) 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期 刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文 档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允 许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河 海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：j 昏考再半l z e 9 9 年 月z 日 ( 注：手写亲笔签名) 河海大学硕士毕业论文 基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 第l 章绪论 1 1 课题背景 w 曲服务【l 】【2 】是当下新兴的w 曲应用模式，也是一种崭新的分布式计算模型。 w 曲服务主要解决如何让服务在网络中共享以及用户如何获取网络中的共享的 服务并组合成自己所需的应用程序，实现软件的互操作性。w 曲服务具有良好的 封装性、松耦合性、协议规范等特点，在很多领域得到了广泛的应用，尤其在电 子商务领域中，它大大降低了电子商务的维护成本，成为在该领域最为合理的解 决方案。 w 曲服务框架包括服务提供者、服务请求者和服务代理以及三者之间的通 信、垤l 消息传递机制等【3 1 。w 曲服务建立在一系列的标准协议之上，如 h 1 口p s o a p ( s i l n p l ec l b j e c ta 1 e c e s sp r o t 0 l ，简单对象访问协议) 【4 】、w s d l ( w 曲 s e i c ed e s 嘶p t i o nl a n g u a g e ，w e b 服务描述语言) 【5 1 、u d d i ( u i l i v e r s a ld e s 呻t i o n d i s c o v e 哆a n di n t e 酣i o n ，统一描述发现集成) 【6 】，这些协议均使用x m l 作为语 法基础，彼此间具有兼容性。但随着网络中w 曲服务数量的大量增加，w 西服 务自身的缺陷逐渐暴露出来，引起了研究者的注意。这些缺陷主要集中在服务的 服务的发现效率低下、互操作和服务组合困难等方面。 例如，人们对同一事务的认识不同，于是存在使用不同词汇描述同一概念或 者同一概念在多个服务的描述中的意义不同。在基于u d d i 的检索中，由于u d d i 基于l 文档，没有对w 曲服务提供语义描述，使得目前u d d i 的w 曲服务 发现机制仍然是基于关键字的匹配，不能提供语义上的服务发现。根据服务广告 描述中是否包含请求中关键字返回结果，由于许多意义不相关的服务或许在服务 广告描述中含有相同的关键字，返回的检索结果也将包含许多不相关的服务，当 网络中的服务越多时，服务发现的效率越低。同样意义相关的很多服务或许使用 了不同的关键字来描述，这在使用某一关键字查询时会遗漏掉很多符合要求的服 务。 将语义w 曲相关技术引入到w 西服务技术中，将从根本上解决上述问题。 语义w 曲技术的构想由w 曲创始人t i mb e n l e r s l e e 【7 】于1 9 9 8 年首次提出。语义 w 曲的基本思想就是使用元数据对网络中的资源进行语义描述，使得机器能够自 动理解网络中的内容。它被认为是目前力维网的扩展，将会发展为下一代网络的 基础。 w 曲服务发现准确性的提高需要更多的关于服务本身的语义信息，并且这些 信息机器可以理解。在整个过程中，机器可以自动的完成发现、执行、组合和交 互【8 j 。这就是语义w 曲服务的目标。语义w e b 服务是语义网技术与w 曲服务技 l 河海大学硕士毕业论文基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 术相结合的产物。使用本体概念模型对w 曲服务进行概念描述，它可为w 曲服 务的发现、执行、解释和组合的自动化提供有效的支持，并实现异构环境下系统 的兼容和互操作。在现有s o a 架构的系统中使用语义概念充分利用了语义网技 术和w 曲服务的优势。 1 2 国内外相关技术研究现状 在解决上述问题方面，国内外呈现了许多有关w 曲服务发现领域的研究， 该领域主要包括语义w ，c b 服务组织、语义w 曲服务描述、语义w 曲服务发现算 法三个方面。由于这三个方面对于服务的发现效率密切相关，因此国内外专家对 它们均进行了较为深入的研究。 ( 1 ) 国外研究现状 官方研究组织包括： w 3 c ( w 如技术制定组织) 该组织起到对语义w 曲服务的规范性作用，成 立了专门下属组织“语义w 曲服务行动组对语义w 曲服务领域进行规范工作， 如发布了o w l s 1 1 ( 语义w 曲描述服务语言1 1 版) 。 d a m l ( d a r p a a g e n tm a r k u pl 锄g u a g e ) 2 0 0 0 年8 月由美国国防部高级研 究项目机构赞助实施的项目，旨在建立语义网的工具和语言。如语义w 曲描述 服务语言d a m l s 【9 1 这两个组织均在语义w 曲服务描述领域成果显著。d a m l - s 采用 d a m l + o i l 描述w 曲服务，提供足够的表示w 曲服务能力和特性的完整语义信 息。 o w l s 是建立在d a m l s 基础上发展起来的，是继d a m l s 之后的新一代 语义w 曲服务描述语言。在w 3 c 语义w e b 技术基础上建立了描述服务的本体。 使用户能够使用明确的机器可理解的方式对服务进行语义描述【姗。o w l s 描述 了关于服务的三类关键信息：服务能做什么、服务如何工作以及如何使用服务。 服务的这三个方面的语义分别用类s e r v i c e p r o f i l e 、s e i c e m o d e l 和 s e r v i c e g 帕u n d i n g 来实现。o w l s 为w 曲服务全自动化的执行( 包括服务的发 现、调用、组合和互操作) 提供了基础。在d a m l s 基础之上进行的相关研究 ( 如语义表示的研究、服务匹配的研究、d a m l s 与u d d i 进行相结合的研究【1 1 1 ) 中d a m l s 逐步由o w l s 取代。 研究者个人研究如下图所示： 表1 1 国外语义w 曲服务匹配研究分析表 研究者描述语青匹配机制 描述 美国马萨诸塞州 本体过程逻辑推理 过程本体将每个服务分解成若干个过程 理。l ：学院的 河海大学硕十毕业论文基于o w i - s 语义w 曲服务发现研究 e i l l 和纽约大 的集合【1 2 】。前一个过程的输出是后一个过 学的b a m s t e i n 程的输入，通过对描述服务每个过程的匹 配来提高服务匹配的效率。 美国马里兰大学 d a m 儿 p r o l o g 推理 在移动商务领域，使用p r o l o g 推理语言 c h a i 啪b o r t y 等 实现基于预先定义的服务属性本体中的 属性进行服务发现f 1 3 l 。 d a v i d慨t o l 玎r d f、s i t o rp a t t 锄 从匹配的角度说明一个系统应该具备的 c l 蛐d i ob a n o l i n id a m l 算法特征以及服务描述应该具备的元数据，并 实现了匹配原型【1 1 英国牛津大学的 o 、礼 数学w 曲服m o n e t 项目，运用描述逻辑和o 、l 语 c a p m t t i 等人 务匹配算法言规范设计出数学w 曲服务匹配算法 【1 5 l 。在o w l 语言的基础上发展了数学服 务描述语言，作为语义w 曲服务在特殊 领域的应用具有十分重要的意义。 美国卡内基梅隆 d a m l s 、提出了基于w 曲服务能力服务匹配思想， 大学p a o l u c c i 等 o w l s 该算法成为语义w 曲服务发现研究的核 人 心思想，即通过对需求服务的描述属性和 已有服务的描述属性进行匹配来决定是 否符合需求，并先后提出了对基于 d a m l - s 和o w l s 描述的语义w 曲服务 的输入输出接口的概念匹配算法【1 那引。 卡内基梅隆大学根据该算法开发了 o w l su d d i m a t d l m a k e f，该 m a t c h m a l c 盱中采用的是一种弹性匹配算 法，它不仅支持精确匹配还对非完全的匹 配进行了讨论。采用分类的方式对结果进 行分类，每一种分类代表不同的匹配程 度。此算法最主要的类别有四种：完全匹 配( e x a c t ) 、插拔匹配( p l u 西n ) 、包含匹 配( s u b s u m e ) 、匹配失败( f a i l ) 。 c a r d o s 0 & s h e t h 数量计算定义一个服务模板，其中服务名和描述采 用句法相似计算，输入输出采用输入输出 的匹配度计算1 引。 3 河海大学硕士毕业论文基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 ( 2 ) 国内研究现状 目前，国内在语义w 曲服务发现方面的研究起步稍晚，其中较为突出的是 中科院的史忠植教授及其学生，他们开发了多主体服务环境m a g e 【2 0 】 ( m u i t i a g c - n te n v i r 0 i l l l l e n t ) ，并提出了基于描述逻辑的主体服务匹配算法，该算 法最突出的特点是将服务表示为c 0 n c e p t ：a c t i o n ( 概念，动作) 的格式，然后运用 描述逻辑对主体概念进行分层推理，实现相关度匹配。其结构图如下图表示： 图1 1m a g e 结构图 文献【2 1 1 给出了一个面向领域的u d d ir e 西s t 叫框架，提出基于s e i c e 属性、 关系和约束的注册和查找。 文献【冽研究如何在语义w 曲服务中确认分布式本体变动、维护其一致性， 并实现基于进化的分布式本体的w 曲服务语义查询。 文献【2 3 】探讨如何为服务建立本体描述( 不同于o w l - s 和w s m o 的服务描 述) ，并以此为基础进行基于本体相似的服务搜索。 ( 3 ) 国内外研究现状总体分析 综上，o w l 广s 推出的时间不长，并且还在不断完善中，以o w l s 为基础 进行的语义w 曲服务发现研究还处于起步阶段，同时以0 w l s 为基础的语义 w 曲服务发现策略中仍有可改进的地方。 主要包括：p a o l u c c i 提出的弹性匹配算法把匹配结果分为完全匹配( e x a c t ) 、 捅拔匹配( p l u g i n ) 、包含匹配( s u b s u m e ) 、匹配失败( f a i l ) 还不够精确；另 外仅仅使用接口参数的语义相似度作为服务发现的基础难以保证服务发现的精 4 河海大学硕士毕业论文基于o w l 广s 语义w 曲服务发现研究 确度；在服务的分类进行严格匹配可能会导致查全率f 2 4 1 降低。 1 3 论文工作 1 3 1 研究内容 本文以u d d i 作为语义w 曲服务组织机制、o w 【广s 作为语义w 曲服务描 述的基础上，从研究语义w 曲服务发现过程入手，建立完整的语义w e b 服务发 现的框架，并对服务匹配引擎进行了详细设计，设计了o w l s 匹配算法，采用 服务的广告和服务请求o w 【广s 描述作为匹配输入，进行两级匹配，首先进行分 类匹配，提出了服务分类匹配算法，产生第二级匹配候选服务集，再次对二级匹 配候选服务集进行服务功能i o p e s 的匹配，改进了语义距离公式提出了服务请求 与已有服务匹配相似度算法，提高了检索效率和服务发现的自动化程度。 1 3 2 论文内容组织结构 本章共分五章，主要内容如下： 第一章，引言。介绍了研究背景与选题依据以及国内外的研究现状。 第二章，w e b 服务发现技术。介绍了传统w 曲服务发现技术，包括w s d l 和u d d i 的介绍。在介绍语义w 曲服务发现技术方面，主要介绍了语义w 曲服 务描述语言o w l s 。 第三章，语义w 曲服务发现框架s w s d 。研究语义w 曲服务发现技术，基 于o w l s 设计了语义w | e b 服务发现框架s w s d 。扩展了u d d it m o d e l 并提出了 两级匹配策略以及每个阶段的相似度算法。 第四章，s w s d 原型系统的实现。介绍了原型系统各个模块和算法的实现， 并通过测试用例对系统进行了验证。 第五章，总结与展望。对本文的研究工作进行总结，并提出下一步工作的展 望 河海大学硕上毕业论文 基于o w l 广s 语义w 曲服务发现研究 第2 章w e b 服务发现基础 本章将对目前w 曲服务发现的相关技术进行介绍。分别从传统w 曲服务、 语义w 曲服务方面进行介绍。 2 1 传统w 曲服务 w 曲服务是微软提出的基于i n t 锄e t 的开发模型，是一种新的分布式计算模 型，可以用来解决跨网络应用集成的问题。而在w 曲服务产生之前，在网络上 提供对象服务通常要采用d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m ) 或c o r b a 。w 曲服务的主 要思想是用户可以通过网络来查找由服务提供者发布的各种服务，并可以组合多 个服务以满足自己的需求。在电子商务领域，w 曲服务技术则大显身手，降低了 在电子商务应用中的成本。 w 曲s e r v i c e 有两种架构，一种是讨论w 曲s e 州c e 每个功能角色( r o l e ) ，另 一种是讨论w 曲s e r v i c e 的协议层( p r o t o c o ls t a c k ) 。 就前者而言，w 曲s e i c e 有三个角色：服务提供者，服务请求者和服务注 册机构。如下图所示， 图2 1w 曲s e i c e 三个功能角色 服务注册机构注册已经发布的服务，对其进行分类，并提供搜索服务；服务 提供者发布自己的服务，并且对使用自身服务的请求进行响应；服务请求者利用 服务注册机构查找所需的服务，然后使用该服务。 就后者而言，w 曲s e i c e 有四层：服务传输层( s e r v i c et r a n s p o r t ) 、x m l 通信层( x m l m e s s a 百n g ) 、服务描述层( s e i c e d e s 嘶p t i o n ) 和服务发现层( s e i c e d i s c o v e r y ) 。 1 ) 服务传输层：负责信息在应用程序之间的传送。现在包括h t t p 、f t p 、 s m t p 和较新的如b e e p 等协议。 就现在而言，由于h t t p 比较简单、稳定以及被广泛应用，而且大部分防火 墙对h t t p 协议的8 0 端口是开放的，所以h t t p 是服务运输层的最流行的协议。 6 河海大学硕士毕业论文基于o w l 广s 语义w 曲服务发现研究 当然它会有一些安全上的隐患，因为h r i p 协议的设计并不能满足w 曲s 而c e 的安全性。s o a p l 2 5 】是不依赖于具体协议的，除了h w 瞪协议，它还可以通过 f r p 、s m t p 等传输，比较有前途的是b e e p ( b l o c k se 灿s i b l ee x c h 锄g ep r o t o c 0 1 ) 协议。b e e p 协议属于t c p ，它较h r r p 的优势在于：除了t c p 公共的握手外， 它每次所带的报文头只需3 0 个字节。 2 ) l 通信层：负责用通用的) a l 格式对信息进行编码。现在包括 x m l - r p c 和s o a p 。 3 ) 服务描述层：负责用w s d l 将公共接口向特定的w 曲s 硎描述 4 ) 服务发现层：负责将服务集中到公共注册机构，并且提供w e bs e 州c e 发布和寻找功能，现在服务发现是通过u d d l 来实现的i l i v e r s a l d e s c r i p t i o l l ，d i s c o v e 啦如dh l t e 鲫i o n ) 可见，w 曲s e 耐采用可类似网络分层的结构，使各个层次的功能互补干 扰，同时又能很好的互相合作。当然，随着w 曲s e 而c e 的不断发展，可能会出 现新的层次。 一个完整的w 曲s e 州c e 体系结构需要上述一系列协议实现，具体如图表示。 s t a t i cu d d i服务发现层 d i r 。c tu d d l服务发布层 w s 兄 服务描述层 服 一服务发现 安管 全 务 一服务接口 质 性理 s o a p x m l 消息传输 量 x m ls c h 锄a 数据模型层 x m l 数据表示层 h 1 t p 、f t p 、s m t p传输层 图2 2 w 曲服务协议栈 2 1 1 服务描述语言w s d l w s d l ( w e bs e r v i c ed c s 两p t i o nl a n g u a g e ) 【2 6 】w 曲服务描述语言，以x m l 为 格式对服务的接口( 如方法和方法的服务类型) 、传输协议、服务位置以及实现 细节进行详细的描述，也就是描述服务的三种属性：服务能做什么、如何访问服 务、服务位于何处。 w s d l 定义文档包含了7 个关键的构成元素： l 、 ：w s d l 文件的根元素，它定义w 曲服务的名称、声明 7 河海大学硕士毕业论文基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 w s d l 其余部分使用的命名空间。 2 、 ：包含了消息中) a l 元素的数据类型定义。 3 、 ：具体定义了在通信中使用的消息的数据结构。m e s s a g e 元素 包含了一组p a n 元素，每个p a i t 元素都是最终消息的一个组成部分。 以上三种结构描述了调用w e bs e n ，i c e 的抽象定义，这三部分与具体w 曲 s e 耐c e 部署细节无关，是可复用的描述( 每个层次都可以复用) 。如果与一般的 对象语言做比较的话，这部分可以堪称是i d l ( 接口定义语言) 描述的对象，描 述了对象的接口标准，但是到底对象是用哪种语言实现，遵从哪种平台的细节规 范，被部署在哪台机器上则是后面的元素所要描述的。 4 、邱忧f t m e ：通过组合由 定义的各种请求和响应消息，定义了 w 曲服务支持的各项操作的抽象定义。 5 、 ：指定了用于表示通信中的特定元素 定义的操作和 消息的具体协议和资料格式。 6 、 ：描述一个访问入口的部署细节，包括通过哪个w 曲地址来访问， 应当使用怎样的消息调用模式来访问等。其中消息调用模式则是使用b i n d i n g 结 构来表示。 7 、 ：描述一个具体被部署的w 曲s e r v i c e 所提供的所有访问入口的 部署细节，一个s e r v i c e 往往包含多个服务访问入口，而每个访问入口都会使用 一个p o r t 元素来描述。 2 1 2u d d i u d d i ( u n i v e r s a ld e s 嘶p t i o i i ，d i s c o v e a i l di n t e g r a t i o n ，通用、描述、发现和集 成) 是一套面向w 曲服务的信息注册中心的实现标准和规范【2 7 1 。创建u d d i 注 册中心的目的是实现w 曲服务的发布和发现。我们利用u d d i 规范在w 曲上 建立发现服务，这些发现服务为所有请求者提供了一致的接口，使得已经发布的， w | e b 服务能通过编程被需要的请求者发现。u d d i 规范文本定义了u d d i 操作 入口站点能够支持的a p i 接口和a p i 中用x m l 描述的数据结构的具体定义 【2 8 】。u d d i 提供了三个基本功能：服务的发布、查找和绑定。 u d d i 基于现成的标准，如可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k l 叩l a n g u a g e ， x m l ) 和简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ，s o a p ) 。u d d i 的 所有兼容实现都支持u d d i 规范。 如图所示，u d d i 包含于完整的w 曲服务协议栈之内，而且是协议栈基础 的主要部件之一，支持创建、说明、发现和调用w 曲服务。 u d d i 构建于网络传输层和基于s o a p 的x m l 消息传输层之上。诸如 w 曲服务描述语言( w 曲s e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g t l a g e ，w s d l ) 之类的服务描 r 河海大学硕士毕业论文 基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 述语言提供了统一的l 词汇( 与交互式数据语言( h l t 黜石v ed a t a 胁g 嗽g e ， d l ) 类似) 供描述w 曲服务及其接口使用。您可以通过添加分层的功能搭起 整个基础，比如使用w 曲服务流程语言( w 曲s e 州c e sf l o wl a n g l l a g e ，w s f l ) 的w 曲服务工作流描述、安全性、管理和服务质量功能，从而解决系统可靠性 和可用性问题。 u d d i 注册中心包含了通过程序手段可以访问到的对企业和企业支持的服 务所做的描述。此外，还包含对w 曲服务所支持的因行业而异的规范、分类法 定义( 用于对于企业和服务很重要的类别) 以及标识系统( 用于对于企业很重要 的标识) 的引用。u d d i 提供了一种编程模型和模式，它定义与注册中心通信的 规则。u 】) d i 规范中所有a p i 都用x m l 来定义，包装在s o a p 信封中，在 舯上传输。 图2 3u d d i 消息在客户机和注册中心之间的流动 图2 3 说明了u d d i 消息的传输，通过h t t p 从客户机的s o a p 请求传 到注册中心节点，然后再反向传输。注册中心服务器的s o a p 服务器接收u d d l s o a p 消息、进行处理，然后把s o a p 响应返回给客户机。就注册中心条例而 言，客户机发出的要修改数据的请求必须确保是安全的、经过验证的事务。 u d d l 注册中心里的数据从概念上可以分为四类，每一类表示u d d i 最上 层的一种实体。每个这样的实体都指定有自己的u u i d ，利用这个标识符总能在 u d d i 注册中心的上下文中找到它： 技术模型( t e c h n i c a im o d e l ) t m o d e l 结构以由键标识的元数据的( 关于数据的数据) 形态存在。概括地理 解，在u d d i 注册中心里的t m o d e l 结构的用途是提供一个基于抽象的引用系统。 9 河海大学硕士毕业论文 基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 因而，t m o d e l 结构所表示的数据类别是相当繁多的。换句话说，一条t m o d e l 注 册信息可以定义任何东西，但在目前的版本中，应用了两个约定，这两个约定分 别将t m o d e l 结构用作确定兼容性的来源以及由键标识的命名空间引用。 企业( b u s i n e s s ) 在商业领域内，合作伙伴和潜在的合作伙伴都期望能准确地定位到商业实体 所能提供的服务或产品的相关信息，并把这些信息作为了解你们企业的开始。而 在技术领域，技术人员、程序员或应用程序都期望能知道他们需要集成的商业实 体的名称和一些关键性的标识，以及该商业实体是属于那个具体工业分类之类的 分类信息，以及联络方法( 包括e m a i l 、电话、u r l ) 等。支持对u d d i 商业注册 的商业信息发布和发现的核心x m l 元素都包含在屯u s i i l e s s e n t i t y ”结构中。这个 结构是商业实体专属信息集的最高层的数据容器，位于整个信息结构的最上层。 企业服务( b u s i n e s ss e r v i c e ) b u s i n e s s s e 州c e 结构将一系列有关商业流程或分类目录的w 曲服务的描述 组合到一起。b u s i n e s s s e r 访c e 和下面要提到的b i n d i n g t 锄p l a t e 一起构成了”绿页 信息。其中，一个可能的商业流程的例子是一组相关的w 曲服务信息，包括采 购服务、运输服务和其它的高层商业流程。这些服务都将是提供这些商业流程服 务的商业实体所需要注册的w 曲服务。 服务绑定( s e i c eb i n d i n g ) 对于每一个b u s i n e s s s e 州c e ，存在一个或多个w 曲服务的技术描述 b i n d i i l 9 1 锄p l a t e 。这些技术描述包括应用程序连接远程w 曲服务并与之通讯所 必须的信息。这些信息包括w 曲应用服务的地址、应用服务宿主和调用服务前 必须调用的附加应用服务等。另外，通过附加的特性还可以实现一些复杂的路由 选择，诸如负载平衡等。 2 1 3传统的w 曲服务发现技术 w 曲服务是独立的、模块化的应用程序，被统一描述然后在网络上发布、查 找、调用。如何实现高效率、自动化的w 曲服务发现技术，充分体现w 曲服务 的优点是整个w 曲服务模型的关键。一个完整w e b 服务发现过程包括以下几步： 服务描述：服务提供者使用服务描述语言进行描述服务。 服务发布：服务提供者把服务发布到注册中心( 如u d d i ) 。 服务请求：服务请求者通过代理机构查询注册中心是否有所需服务。 服务匹配：代理机构通过匹配请求需求和已有服务，并把匹配结果返回给请 求者。 对于传统w 曲服务发现技术，使用w s d l 进行服务描述，注册中心主要使 用u d d i 技术。 1 0 河海大学硕士毕业论文 基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 图2 4 基于u d d l 的服务发现模型 其中： 1 ) 客户查询u d d i 来获取所需服务 2 ) u d d i 给于客户w s d l 网络地址，引导客户访问 3 ) 客户访问服务w s d l 文档 4 ) 客户通过w s d l 文档获取访问服务细节 5 ) 客户根据服务地址发送s o a p 消息访问服务 6 ) w 曲服务返回访问结果 在传统服务发现模型中使用了w s d l 、u d d i 、s o a p 、l 技术。然而 w s d l 和u d d i 确有明显的缺陷。它们都不支持语义，w s d l 无法实现w 曲服 务的语义描述，比如w s d l 可以描述服务的参数，却无法表达参数间的逻辑关 系。u d d i 虽然在服务注册方面有很多特性，但在发现机制方面却有两个重要缺 陷【2 9 】。首先，在u d d i 中服务通过分类机制和关键字来钻取服务，返回的结果粗 糙。比如关键字相同的服务可能完全不相关，而相关的服务却使用不同的关键字 描述。其次，u d d i 使用x m l 来描述其数据模型，无法对其中元素进行语义描 述。 2 2 语义w e b 服务 语义w 曲服务( s e m a i l t i cw e bs e i c e ，s w s ) 是语义w 曲技术在w 曲服务 领域的一种应用。语义w 曲服务技术通过为w 曲服务提供一种以l 为语法 基础的包含语义信息的描述，使w 曲服务之间互相理解对方的内容、功能以及 属性成为可能，并且为w 曲服务的自动发现、执行、组合、监控提供了技术基 础。对语义w 曲服务的研究主要集中在三个方面：语义w 曲服务标准、语义 w 曲服务发现以及语义w 曲服务自动组合。语义w e b 服务发现的特点就是能够 l l 河海大学硕士毕业论文基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 表达服务的语义，使得查询者能更准确的查到所需服务。语义w 曲服务的基础 就是创建一种描述w 曲服务的本体语言。 2 2 1o w l s o w l s ( w 曲o n t 0 1 0 9 ) rl a l l g t l a g ef o rs e r v i c e s ) 是使用w 曲本体语言o w l 【3 0 1 ( w 曲眦o l o g yl a i l g u a g c ) 定义的一种w 曲服务的本体，它也是一种具有显式 语义的无歧义的机器可理解的标记语言，用于精确描述w 曲服务的属性和功能。 可以实现服务的自动发现、执行、组合、互操作、验证以及执行监控等。o w l - s 由美国d a 印a 组织资助，参与者主要包括美国c m u 、s t 锄f o r d 、m i t 等大学。 o w l 广s 前期版本为d a m l - s ，目前最新版本为2 0 0 6 年推出的o w l s 1 2 p r e r e a l e a s e 。o w l s 主要定义了w 曲服务的三个方面的语义。如图所示： 图2 5o w 【广s 服务本体主要结构 在图2 5 中可看到类s e 州c e 是声明一个w e b 服务的引用点，每个发布的 w 曲服务对应为s e i c e 类的实例，p r e s e n t s 、d e s 嘶b c d b y 和s u p p o n s 是s e 州c e 类的三个属性，它们的值域分别映射到类s e r v i c e p r o f i l e 、s e r v i c e m o d e l 和 s e r v i c e g m u n d i n g 。这三个类实例的细节可能因描述的服务的不同而大相径庭。 它们描述了一个服务的三个重要方面。 1 ) s e r v i c e p r o f i l e s e i c e p r o f i l e 对应业务层，描述了“服务能做什么 ，它向查找服务的服务 请求代理提供服务的相关信息来帮助代理决定该服务是否满足其要求。 s e r v i c e p r o f i l e 提供了描述服务提供者提供的服务和请求者所请求服务信息的方 式。服务提供者可以把s e r v i c e p r o f i l e 描述的服务广告发布在注册中心，服务提 供者同样可以使用s e i c e p r o f i l e 说明所要发现服务的条件，从而方便的发现和 匹配服务。 s e r v i c e p r o f i l e 描述了服务的三方面信息：服务提供者的信息、服务的功能信 1 2 河海大学硕十毕业论文 基于o w l s 语义w 曲服务发现研究 息以及服务的其他特征信息。 ( a ) 服务提供者信息主要是服务提供实体的联系方式 ( b ) 服务的功能信息根据服务的转变来进行表达，具体讲，它指定了： 服务所需的输入和输出 由于服务执行前需要某些外部条件要满足，而服务执行后某些条件 发生改变，因此还包括服务执行的前置条件和服务执行的结果 ( c ) 服务的其他特征信息主要包含以下属性 服务的类属或分类法 服务的质量信息 自定义的服务参数列表，它可以包含任何类型的信息。这些信息可 能包含服务的最大响应时间、地理可用性等。o w l s 提供了表达这 些参数的机制。 s e r v i c e p 1 f i l e 模型细节上可以分为四部分：链接s e r v i c e p r o f i l e 和s e r v i c e 类 以及过程模型的属性；s e r v i c e p r o f i l e 联系信息和描述信息；i o p e s 的功能描述； s e 州c e p r o f i l e 的属性。 连接属性 s e i c e p r o i l e 提供了将s e i c e p r o f i l e 实例和s e r v i c e 实例链接的基本信 息。这种链接是双向的，分别使用p r e s e n t s 和p r e s e l l t e d b y 属性来表达。 服务名、联系方式和描述 s e r v i c e p r o f 订e 的一些属性提供了入可读的信息，而非机器可自动处 理。这些属性包括s e i c e n 姗e 、t e x t d e s c r i p t i o n 和c o n t a c t i n f 0 锄a t i o n 。 一个p r o f i l e 只能有一个s e r v i c e n 锄e 和t e x t d e s 嘶p t i o n ，但可以有多个 c o f l t a c t i l l f b m a t i o n 。 s e r v i c e n 锄e 服务的名称，可以作为服务的标志符 t e x t d e s c r i p t i o n 提供服务的简要描述，如服务内容以及服务提供 者希望与服务需求者共享的信息 c o n t a c t i n f o m a t i o n 提供负责该服务的个人或组织的联系方式 i o p e s 功能描述 s e r v i c e p r o f i l e 提供了服务功能的两个方面：信息转换( 即i n p u t s 和o u t p u t s ) 和服务执行产生的状态变化( p r e c o n d i t i o n s 和 e f f e c t s ) ，艮口1 0 p e s 。s e r v i c e p r o f i l e 中i o p e s 有女口 ：属性： h a s p a r a m e t e r ：值域为p a r a m e t e r 实例 h a s i n p u t ：值域为服务p r o c e s s 中定义的i n p u t s 实例。 河海大学硕士毕业论文基于0 w l s 语义w 曲服务发现研究 h a s o l j t p u t ：值域为服务的p r o c e s s 中定义的o u t p u t s 实例。 h a s p r e c o n d i t i o n ：指定了服务的一个前置条件，值域为p r o c e s s 的p r e c o n d i t i o n 实例。 h a s r e s u l t ：指定了服务执行的一个结果，值域为p r o c e s s 的 r e s u n 实例。 s e r v i c e p r o f i l e 属性 这些附加属性主要包括服务质量、服务分类和服务的额外参数信息。 s e r v i c e p a r a m e t e r ：可扩展的参数列表，属性值域为 s e n ，i c e p a r a m e t e r 的实例 s e r v l c e p a r a m e t e r n a m e ：参数名称，可能是一串文字或者一 个u r i 。 s p a r a m e t e r ：在某个o n t 0 i o g y 内指向该参数的值 s e i c e c a t e g o 巧：描述服务的分类，属性值域为s e r 访c c c a t e g o 巧 类，s e i c e c a t e g o 叫类是基于o w l - s 之外或者o w l 之外的分类 标准描述的服务分类。 c a t e g o r y _ n 锄e ：分类名，可能是一串文字或者一个u r i 。 _ t a x o n o m y ：存储一个分类系统的引用，它可能是分类系统的 u r i 或者其所在位置的u r l 亦或者是它的名字。 _ v a l u e ：指定分类的值。 _ c o d e ：一个分类的相关编码。 2 )s e r v i c e m o d e l s e r