（计算机软件与理论专业论文）基于本体的web服务注解与查找研究.pdf

邦州大学硕士学位论文 基于奉体的w e b 服务注解与查找研究 摘要 服务查找( 匹配) 在w e b j 报务领域是一个活跃的主题。随着人们对w e b 服务需求 的快速增长，如何从海量的w e b 服务中有效的发现所需服务已成为实现w e b 服务互 操作与集成的关键。 语义w e b 在信息检索领域的成功使人们意识到向w e b 服务中加入语义信息将 有助于缩短查找时间、提高查找准确率，给w e b 服务带来巨大成功。 本文提出了一种语义服务发现方法，该方法不仅考虑了服务的接口匹配，还 考虑了服务的操作语义和q o s 语义对服务选择的影响，该方法能够提高服务查找 的准确率，同时对查全率也有一定贡献。 目前的行业标准w s d l u d d i 不支持w e b 服务语义信息的描述和存储，本文对现 有行业标准进行了扩展，使它们能够支持语义信息的描述和存储，并具体介绍了 为w s d l 文件选择本体概念的算法。 最后本文设计了一个w e b 服务发布和发现代理原型系统，其中的语义w e b 服务 查找引擎使用本文设计的语义服务发现方法，能够基于服务模板自动匹配满足所 需功能和性能的最佳服务。该系统提供两种服务：注册服务和查找服务。 关键字：w e b 服务本体语义注解服务匹配 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 a b s t r a c t s e r v i c em a t c h i n gi sa l la c t i v es u b j e c ti nt h ea r e ao fw e bs e r v i c e s w i t ht h e i n c r e a s i n g d e m a n d sf o rw e bs e r v i c e s ，i t st h ep o i n tf o ri m p l e m e n t i n gt h e i n t e r o p e r a b i l i t ya n di n t e g r a t i o no ft h e mt ol o c a t et h er e q u i r e dd a t af r o mt h em a s s i v e t h e s es e r v i c e s i t sh e l p f u lt os h o r t e nt h er e t r i e v i n gt i m e ，i n c r e a s et h ef i n d i n gp r e c i s i o na n db r i n g g r e a tb e n e f i tt ow e bs e r v i c e si fs e m a n t i ci n f o r m a t i o ni sa d d e dt ow e bs e r v i c e s a n d p e o p l eb e g i nt ok n o w t h e s ea d v a n t a g e sg r a d u a l l ya f t e rt h es u c c e s so fs e m a n t i cw e bi n t h ei n f o r m a t i o nr e t r i e v a ld o m a i n a na p p r o a c ho ff m d i n gw e bs e r v i c e ss e m a n t i c a l l yi sp r o p o s e di nt h i sp a p e r ，t h e i n t e r f a c em a t c h i n go fs e r v i c e sa r ei n c l u d e di n t h i sm e t h o d ；a n dt h ei n f l u e n c eo f o p e r a t i o n a ls e m a n t i c sa n dq o so fs e r v i c eo ns e r v i c es e l e c t i o na l et a k e ni n t oa c c o u n t i nt h i sa p p r o a c ha sw e l l ，w h i c hc a ne n h a n c ep r e c i s i o no f r e t r i e v i n gs e r v i c e s d e s c r i p t i o na n ds t o r a g eo ft h es e m a n t i ci n f o r m a t i o no fw e bs e r v i c e sa r en o t s u p p o r t e db yw s d l u d d i ，w h i c ha l ec u r r e n ti n d u s t r ys t a n d a r d s t h e s es t a n d a r d s h a v eb e e ne x p a n d e di no r d e rt os u p p o r tt h ed e s c r i p t i o na n ds t o r a g eo ft h es e m a n t i c i n f o r m a t i o ni n t h i sp a p e r , f o l l o w e db yt h ed e t a i l e da l g o r i t h mo fm a t c h i n ga n d a n n o t a t i n gw s d lf i l e sw i t hr e l e v a n to n t o l o g y a s y s t e mo nt h ep r o t o t y p eo fw s p d b r o k e ri sp u tf o r w a r da tt h ee n do ft h i s p a p e r b a s e do ns e r v i c et e m p l a t e s ，t h eo p t i m a ls e r v i c ec a nb ep r o v i d e da u t o m a t i c a l l y b yt h es e r v i c e ss e a r c he n g i n ei nt h es y s t e ma f t e ro u ra p p r o a c ho ff i n d i n gs e r v i c e s e m a n t i c a l l yi sa p p l i e d t h e r ea r et w ok i n do fs e r v i c e so f f e r e di nt h i ss y s t e m r e g i s t r y a n d f i n d i n g k e y w o r d s ：w e bs e r v i c eo n t o l o g y ，s e m a n t i ca n n o t a t i o n ，s e r v i c em a t c h i n g 郑重声明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄 袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则，本人愿意承担由此产生的一切 法律责任和法律后果，特此郑重声明。 靴敝储噬釉噜错 佛年山月f 。1 日 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 第一章引言 1 1 研究背景与现状 因特网已经从松散的w e b 页面集合逐渐演化成了互联的应用和服务平台。w e b 服务围绕服务的发布、查找和绑定展开，因此w e b f l 务查找是关键环节。随着w e b 服务的快速增长，为人们( 或软件) 提供快速查找所需服务的工具就变得尤为重 要。 大多数查找引擎基于查询关键字查找项目，其改进方法基于t f i d f 模型， 根据查询关键字出现的频率查找项目，可以提高查找准确率f 1 j 。基于关键字的查 找方法虽然简单，但许多不相关的项目可能包含查询关键字，降低了查准率；也 可能查询关键字和项目关键字在语义上等价，却有不同的语法表现，降低了查全 率。其主要原因就是关键字不能很好的表达查询或项目的语义。w s d l 。1 是目前描 述服务的行业标准，它对w e b 服务具体调用接口方面的表达较为细致，但没有提供 高层的服务描述信息。由于缺乏对w e b 服务进行概念化一致性描述的能力，会出 现服务描述的歧义性和不一致性，造成匹配结果的大量冗余，使发现过程低效、 繁琐，无法实现w e b 过程的自动集成。为解决这闯题，近两年人们开始寻求结 合本体论【3 】的方法定义服务描述的语言和标准，与此相关的研究有：荷兰阿姆斯 特丹大学、德国卡斯鲁尔大学等的联合研究项目i b r o w 3 研制的u p m l ( u n i v e r s a i p r o b l e ms o l v i n gm e t h o dd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) “1 ；d a m ls e r v i c e 联合会的 d a m l s “1 ；开放多主体系统( o p e nm u l t i a g e n t ss y s t e m s ) l a r k s “1 等。其中，d a m l s 采用语义网技术，通过d a m l + o i l 语言建立了一个服务描述的本体，以服务为中 心，将相关的企业概况、服务描述、所用资源以及一些辅助概念( 如时间等) 有机地 联系起来，建立了较为全面的服务描述框架结构；u p m l 和l a r k s 主要通过对输入、 输出的表示描述服务。u p m l 、l a r k s 和d a m l - s 在对服务能力的描述方面仍然很欠缺， 它们更多的通过对服务输入输出参数概念类型的表达替代服务本身的功能描述： 而且它们没有与现有行业标准保持一致：因此就有必要探讨向w s d l 增加语义的方 法。 第1 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 u d d i ”1 注册中心为w e b 服务提供了一个良好的服务发布、维护和管理环境， 是实现w e b 服务架构不可缺少的组成部分。但它只能提供一些关于企业概况和服 务所属行业的分类信息，缺乏服务能力方面的表示”3 ，因此只支持基于关键字和 分类的查询，所以必须解决如何将服务描述中增加的描述服务能力的语义信息注 册到u d d i 中的问题。 目前，服务发现的相关研究主要有：c h a k r a b o r t y 。3 等提出了以一种语义w e b 描述语言d a m l ( d a r p aa g e n tm a r k u pl a n g u a g e ) 描述服务，以p r o l o g 语言为推理 语言的服务发现方法，服务发现的依据是预先定义的服务属性本体属性值。 t r a s t o u r “”等提出用r d f 语言把服务描述为一棵树型结构语义树，通过树的历遍， 得到匹配结构。p a y n e “”等提出了以d a m l s 语言描述服务，通过服务的属性和接 口的输入输出的概念匹配，得到匹配的结果。其它类似的关于w e b 服务中的服务 查找研究，可以参见有关文献“2 1 “。 目前的研究中存在的问题主要有： 1 只考虑了服务的属性值匹配和( 或) 接口匹配，没有考虑服务的操作语义； 2 提出了新的语义服务描述语言，如d a m l s ，o w l s 等，但不能与现有行业标 准保持一致： 3 选择服务时，没有考虑服务性能( 如执行时间，成本等) 因素的影响。 这些都要求我们给出一种基于服务的功能语义发现服务的方法。 1 2 本文主要工作及组织结构 1 2 1 论文主要工作 本文的主要目标是给出一种基于服务的功能语义和q o s 语义发现服务的方 法，并分析了此种方法存在的必要性及其合理性。 为了能够语义的描述w e b 服务并能够与现有行业标准保持一致，首先，本文 给出了向w s d l 文件增加语义的方法，并借鉴了把描述服务的d a m l s 语义信息存 储到u d d i 注册中心的方法，阐明了如何将增加了语义信息的w s d l 保存到u d d i 。 其次，本文给出了一种为w s d l 元素增加语义注解时，与本体概念匹配的算 法。 再次，本文设计了w e b 服务发布与发现代理原型系统，并将本文提出的语义 第2 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 发现方法应用于该代理的匹配模块。 最后，对本文的工作作一总结并考虑了进一步的工作。 1 2 2 组织结构 本文的组织结构如下： 第一章主要介绍了本文的研究背景和研究现状，并简要说明了本文的主要工作； 第二章介绍了本文用到的相关技术； 第三章主要讨论了向现有行业标准w s d l 和u d d i 增加语义的方法； 第四章给出了一种为w s d l 进行语义注解时的匹配算法： 第五章提出了一种语义w e b 服务发现方法，该方法用操作语义和接口语义描述 服务的功能，并在选择服务时考虑服务性能的影响，给出了一种服务评价 模型，并把匹配结果集按服务评价系数排序； 第六章主要介绍原型系统的结构和它提供的注册和查找服务执行流程： 第七章总结了论文的工作和进一步要做的工作。 第3 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 2 1x m l x m ls c h e m a 第二章相关技术 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) “”是s g m l “”针对特定应用领域的一个子 集，它是一种元语言。x 札由纯文字表示，不但具有自我描述能力，还可用来描 述其它语言。x m l 能让使用者简单的定义标签和它们之间的关系，x m l 通常有两 个部分：1 ) x m l 标签及其内容2 ) 定义标签及其相互关系的d t d 或) 【m ls c h e m a 。 x m l 有下列特性： 1 可扩展性：即允许用户定义新标签的能力； 2 结构化：x m l 规范要求文件必须是有效的，至少是结构化的。结构化信息的优 点是允许不同格式的数据可以相互交换； 3 交互性：用户可以自己设计应用x m l 的文件格式，能得到比h t m l 更丰富的语 法和更多的功能。 下面是对一个图书馆的藏书数据进行编码的x m l 代码： 2 1 2x m ls c h e m a 为了得到有效的x m l 文档，我们可以使用d t d 1 或x m ls c h e m a “”定义文档结 构。由于s o a p 信息中不得包含d t d ，所以只简单介绍x m ls c h e m a 。 第4 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 x m ls c h e m a 提供了对x m l 元素的结构进行定义的方法。定义上面的l i b r a r y 元素的x m ls c h e m a 如下： 把这段代码存为一个x m l 文件，使用时，只需在文档里引用它就行了。例如 2 2 语义w e b 技术 2 2 1 语义w e b 采用瑚l 描述的信息，结构良好，表达能力充分，并可以通过d t d 或x m ls c h e m a 验证信息结构，因此满足了信息交换在语法层次上的互操作性，但还不能解决语 义层次上的互操作性问题。 语义w e b “”是由舯的创始人b e r n e r s l e e 在2 0 0 1 年正式提出 的，b e r n e r s l e e 给出了语义w e b 中的层次关系，主要基于x m l 和r d f r d f s ，并 在此上构建本体和逻辑推理规则。语义w e b 研究的主要目的就是将网络上的所有 信息都以计算机能够理解和处理的形式表示，即让信息带有语义，方便人和计算 第5 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 机间的交互。目前，本体的使用已经成为信息共享和语义交互的基础。 2 2 2r d f r d f s r d f 阱1 是w 3 c 推荐的一种通用的知识表示语言，用于描述w e b 资源特性及资源 问的关系。其基本的数据模型。”包括三个对象类型：资源，属性和陈述。资源是 r d f 的核心概念，可用于描述从网页到人的任何事物，每种资源都用唯一资源标 识符( u r i ) 标识。属性用于描述资源的特定特性或关系。陈述用一个命名属性和 相应属性值描述资源，属性值可以是资源、字符串或其它的形态。r d f 模型由一系 列陈述构成，并被表示为有向图，用节点表示w e b 上的资源，用弧表示资源的属 性，如图2 1 所示： 图2 1 ：一个r d f 陈述 由于r d f 中立的表示知识。没有和特定的语义相关，所以需要表达依附于该表示 的解释，解释依赖于上下文。 r d fs c h e m a ( r d f s ) 的作用就是为r d f 资源的属性和类型提供定义良好的词汇 集，描述每个属性的意义、特性，以及属性值的限制。在用r d f 描述资源的时候， 可以使用各种词汇集，只要用u r i 指明它们即可。当然，词汇集的受欢迎程度不 同，有的只被定义它的人使用，有的却由于其定义的科学性被广为接受，如d u b l i n c o r e ( d c ) “3 。r d f s 可以是为了让人阅读的描述，也可以是机器可以处理的表示法， 如果是后者，则应用程序便可以直接透过r d f s 来了解每个属性的意义，并作自动 化处理。 2 2 3 本体 本体1 被n e c h e s 等首次引入计算机科学领域之后，其研究、开发和应用日益 受到人们的重视，主要原因就是本体使机器问的交流建立在对所交流领域共识的 基础上。本体主要由概念和关系组成：概念表示领域中的一组或类实体；关系 描述概念之间或概念的属性之间的相互作用，如“i s a ”、“i s p a r t o f ”等。 本体的主要特性是捕获相关领域的知识，确定该领域内共同认可的词汇，从不同 第6 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 层次给出这些词汇( 术语) 和词汇间相互关系的明确定义，通过概念之间的关系很 好的表达语义。一个简单的本体如图2 2 所示： 图2 2 ：一个简单的本体 2 2 4 基于w e b 的本体描述语言的发展 本体需要用知识表示语言进行编码，并得到相应工具的支持。图2 3 所示是 基于w e b 的本体描述语言的发展过程，它能够帮助我们更好的理解各语言之间的 关系。 图2 3 ：基于w e b 的本体描述语言的发展 第7 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 2 2 5n 触i l + o i l i d a m l ( d a r p aa g e n tm a r k u pl a n g u a g e ) d a m l 例扩展t r d f 标记，拥有更多更复杂的类、属性等定义。x m l 的表达能力 有限，特别是在关系描述问题上。我们使用本体知识，使得对象及对象间的关系 描述变得丰富和精确。d a m l 语言是对x m l 和r d f 的扩展，是一种自治性更强的标记 语言。d a m l 的目标是定义出能够很好地表达语义关系的文件，同时必须与现在及 将来的i n t e r n e t 技术保持一致。 2 o i l ( o n t o l o g yi n f e r e n c el a y e r ) o i l ”1 把基于框架的描述语言的优点和严格的具有逻辑表达能力的语言结合 起来。它具有三层结构：对象层( 处理实例) 、本体的定义和本体容器( 包含本 体的元数据，如本体的作者、名称、主题等) 。o i l 语言在容器中通常采用d u b l i n c o r e 元数据集定义本体的一些元数据信息，如作者、标题、主题等等。o i l 的本 体定义部分分为引用、规则和类及槽定义三部分。引用部分可以引入其他的o i l 模块。规则部分定义作用于本体的若干约束规则。类及槽定义部分给出本体中的 各个类和槽的结构，分别用c l a s s - d e f 和s l o t - d e f 表示，其中c l a s s d e f 包含 s u b c l a s s o f 、t y p e 、和s l o t c o n s t r a i n t 三部分，s l o t c o n s t r a i n t 给出了作用 于s l o t 上的约束，它包括f l a m e 、h a s v a l u e 、v a l u e - t y p e 、m a x c a r d i n a l i t y 、 m i n c a r d i n a l i t y 等属性。s l o t d e f 包括s u b s l o t o f 、d o m a i n 、r a n g e 、i n v e r s e 、 p r o p e r t i e s 等，给出的是s l o t 全局的约束规则。根据图2 2 的概念体系用o i l 语言 描述的本体定义如图2 4 所示： 第8 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 i 藜鬻攀辩a l l 鬻爹爹i i 篓爹攀蕊攀；| | | l i ：篡瓣slot-const囊rain；誊ti；s-jpi；：!iairt；-o攀fvalue-typeh u m a n 爹| | i l | i 妻：i i i ；i | | ；i | | ；i ：i i i ；| i ii ij | ；l 。 i 誊曩。强j j 誊i u ； i l ： ；| 1 1 j _ 。 誊襟饕篱| l 瀵繁豢攀褰爹爹纛i j i | | | ； ；0 ；i l爹蓊纂鬻l ；篆瀵鬻燮豢燮i 蒙i i i | | i i j 誊i ； | ；、i ； 图2 4 ：用o i l 表示的本体 可以看出，o i l 为定义本体提供了一种分层的结构，该语言具有以下特点： ( 1 ) 它为基于架构的本体定义提供了模型原语； ( 2 ) 它有基于描述逻辑的简洁明了定义良好的语义特征； ( 3 ) 它有支持自动推理的功能。 3 d a m l + o i l d a m l + o i l 唧1 是d a m l 结合o i l 的产物，能够定义更为复杂的类和关系。这种 语言具有清晰和定义良好的语义，因此具有更好的语义表达能力和结构描述能 力。图2 5 所示是用d a m l + o i l 描述的部分本体定义： 第9 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 2 3w e b 服务概述 人们要求在语义w e b 上不仅能访问包含有用信息的静态文档，而且可以访问 包含有用行为的服务。这些服务类型有： 能被人或软件远程调用的软件应用( 如字处理、金融软件等) ； 创建新应用时可以下载的软件组件； 描述如何达到某一目标的过程模型( 如电子商务模型) ； 执行特定功能的个人或组织。 w e b 服务。”是可通过网络访问的自描述、自包含的模块化的应用程序，它正 日益成为网络上的一种重要应用。w e b 服务提供了一种新的按需交换动态信息的 模式，这种转变对于电子商务尤为重要，它使得商业交易更加快速有效。因此， 越来越多的企业将资源封装成服务后，通过网络发布以寻找更多商机；需要服务 的客户通过网络查找服务并调用找到的匹配服务。相信在不久的将来，w e b 服务 将普遍存在于社会生活的各个领域。 2 3 1w e b 服务的特点 w e b 服务是在w e b 上部署的具有一定功能的模块化的应用程序，但与传统的 组件技术相比有更多优点，主要表现在： 1 平台无关性：w e b 服务可以用任何语言编写，同时在使用已有w e b 服务时不 必考虑w e b 服务的实现语言、运行环境等具体实现细节： 2 互访性：任何w e b 服务都可以通过s o a p 与其它w e b 服务进行交互，避免了 不同协议间的转换； 第1 0 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 3 普遍性：w e b 服务使用h 1 v r p 和x m l 进行相互问的通信，任何支持这些技术的 设备都可以拥有和访问w e b 服务。 2 3 2 面向服务架构( s o a ) w e b 服务面向服务的架构( s o a ) 。2 1 可以用图2 6 来描述。 1 发布操作：服务提供者通过与服务代理交互s o a p 消息，使用u d d ia p i s 实 现商业实体或服务的发布、浏览、修改和删除操作； 2 查找操作：服务请求者从服务代理查询商业实体或服务信息，用于定位恰当 的w s d l 文件： 3 绑定操作：服务请求者获得w s d l 文档及x s d 文档，并依此调用该服务。 2 4 语义w e b 服务 顾名思义，语义w e b 服务就是将语义w e b 和w e b 服务技术结合起来，通过 w e b 服务的语义封装，为人们提供带有语义信息的w e b 服务。语义w e b 中，我们 第l i 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 不仅可以向诸如网页的信息资源增加语义，也可以向w e b 服务增加语义，使得服 务信息的共享和集成成为可能，这些共享定义称为语义注解。“。w e b 服务栈和语 义如图2 7 所示： b p e ls e r v i c ef l o w c o m p o s i t i o n t r a d i n gp a r t n e r s e r v i c ea g r e e m e n t l a g r e e m e n t u d d i w si n s p e c t i o ns e r v i c ed i s c o v e r y u d d i s e r v i c ep u b l i c a t i o n w s d ls e r v i c ed e s c r i p t i o n w ss e c u r i t ys e c u r em e s s a g i n g s o a p x m lm e s s a g i n g h t t p f t p t r a n s p o r t 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 第三章向w e b 服务标准增加语义 3 1 引言 通过向w e b 服务增加语义信息可以更好地进行服务发现，使得w e b 服务的互 操作与合成更加容易。目前，主要有两种方法可以向w e b 服务增加语义信息，一 种是向现存的w e b 服务标准如w s d l 和u d d i 添加语义注解( 以后我们把增加了语 义信息的w s d l 称为s - w s d l ，把能够存储和处理语义数据的u d d i 称为e u d d i ) ， 另外一种是创建新的本体描述语言如d a m l s ，描述w e b 服务。这些方法的共同 特点就是将w e b 服务中的概念与特定域的本体相联系。虽然近来出现的d a m l s 、 o w l s 川等w e b 服务本体描述语言能很好的描述服务的功能和性能，有利于服务 的语义发现，但是它们的最大缺点就是需要新的基础结构的支持，不能充分利用 现有的开发工具和环境。而目前描述和发布w e b 服务的行业标准是w s d l 和u d d ， 因此如何对现有行业标准进行扩展，使得它们能够描述和存储服务的语义信息， 进尔支持服务的语义发现就是一个值得研究的问题，本文正是基于这样的考虑对 该问题进行了探讨。 w s d l 是x m l 的具体应用，j ( j i l 的可扩展性也在鹳d l 中得到了充分体现。船d l 规范1 2 版本支持元素和属性的扩展，因此我们可以向w s d l 扩展元素构造子， 使得它能够描述服务的语义，本章3 3 节对此进行了详细描述。 u d d i 不能存储服务的任何语义信息，也只支持基于关键字和特定分类的查 询。但是，我们可以使用它提供的t m o d e l 数据结构扩展u d d i 的描述功能，使它 能够存储语义信息并支持语义发现。本文借鉴了d a m l s 映射到u d d i 的方法，解 决了该问题，详见3 5 节。 3 2 髑d l 概述 为了更好的理解如何对w s d l 进行语义扩展，首先对w s d l 作一简要介绍。 w s d l 是目前描述w e b 服务的行业标准，使用) ( m l 元语言定义。w s d l 将w e b 服务 描述为能够进行消息交换的服务访问点的集合。w s d l 文档分为服务接口文档和服 务实现文档。服务接口文档描述w e b 服务的抽象定义，包括参数类型( t y p e s ) 、消 息( m e s s a g e ) ，端口类型( p o r t t y p e ) 、操作( o p e r a t i o n ) 四种元素，在u d d i 中作为 第1 3 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 t m o d e l 发布；服务实现文档描述服务的细节规范，包括绑定( b i n d i n g ) ，端口( p o r t ) 和服务( s e r v i c e ) 三种元素，在u d d i 中作为b u s i n e s s s e r v i c e 发布。可以参考图3 1 理解w s d l 的结构： 图3 1 ：w s d l 数据模型 各元素具体描述如下： ：使用某种类型系统( 一般使用x m ls c h e m a 【 u 的类型系统) 的数据类型 定义容器，任何复杂数据类型必须在一个可选的参数类型里定义： ：是调用者和服务间传递信息的抽象表示，使用t y p e s 定义的类型定义 整个消息的数据结构。消息元素包含了一组p a r t 元素，每个p a r t 元素都是消息的 一个组成部分，每个p a r t 元素都会引用一个d a t a t y p e 表示它的结构； 第1 4 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 ：用来定义客户端可以向服务提供者请求的抽象动作，每个操作定 义一个特定的输入出消息序列； ：经过命名的操作的集合，每个端口类型对应一个或多个操作； ：描述操作如何被调用，通过绑定可以把端口类型与用来传递消息的 传输协议和数据格式关联起来； ：定义了绑定与w e b 月e 务地址组合的单个服务访问点： ：一组相关端口的集合。 3 3 向w s d l 增加语义 d a m l s 。”中，“s e r v i c e ”类是d a m l s 本体的根，它有三个重要属性用来描述 服务，图3 2 所示是d a m l s 的顶层服务本体： 图3 2 ：顶层服务本体 其中s e r v i c e p r o f i l e 用于描述和发现服务，主要包括三部分信息： 1 服务及供应商的描述信息，即d a m l s 中所谓的服务的a c t o r ，如联系方式信 息等； 2 服务的功能性行为，如输入、输出参数信息等； 3 一组功能性属性，如完成服务所需时间、执行服务的成本等信息。 在进行服务发现时，可根据s e r v i c e p r o f 订e 中提供的信息，按服务的功能 和性能找到最佳服务。因此我们对w s d l 扩展的目的就是提供与s e r v i e e p r o f i l e 同样的功能，以进行服务发现。利用w s d l 的扩展性，我们可以将已存在的和扩 展的w s d l 构造元素与d a m l + o i l 本体联系。那么需要扩展哪些构造元素昵? 由于 u d d l 支持s e r v i c e p r o f i l e 中的某些信息，如服务供应商信息，所以我们不必向 w s d l 增加它们。另外，服务的描述和服务的发现方法二者关系密切：服务的描 述能力影响到发现方法是否能够正确实现；而发现方法的设计又会对描述能力提 第j 5 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 出要求。第五章中我们提出了一种语义w e b 服务发现方法，可以根据服务的功能 和性能匹配服务。基于以上分析，我们扩展了 、 和 三个反映服务性能的子元素，并将它们与现存的操作元素和消息元素的部件和 d a m l + o i l 本体联系。下面分别介绍每一种映射。 3 3 i 操作到本体概念的映射 每个w s d l 文件可能包含多个功能不同的操作，所以服务发现时不仅包括 w s d l 文件的定位，也包括要调用操作的定位。图3 3 中的示例是一个机票订购 服务的w s d l 文件，该服务有预订机票和取消预订两种操作。本例中使用的命名 空间m v o n t 和m y e x t 分别包含t r a v e l s e r v i c e s 本体和扩展的w s d ls c h e m a 。 第1 6 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 图3 3 扩展了语义的w s d l 文件 为增加语义并发现相关操作，应把这些操作映射到描述操作能力的合适的 d a m l + o i l 本体概念。本例中使用了o p e r a t i o n c o n c e p t 属性，将b u y t i c k e t 和 c a n c e l t i c k e t 操作分别映射到本体概念t i c k e t b o o k i n g 和t i c k e t c a n c e l l a t i o n ， 这样用户就可根据语义搜索所需服务。扩展的元素和属性只要使用x m ls c h e m a 定义并在w s d l 文件中导入即可。 第1 7 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 3 3 2 消息部件至q 本体概念的映射 消息部件是指操作的输入输出参数，由于服务供应商在服务描述中以嵌入模 式定义，所以很难共享和重用它们。本体的表达能力很强，所以本文使用本体作 为共享定义来注解w s d l 中的消息部分。使用本体不仅能使用户请求和发布服务 使用共同的概念空间，而且可应用推理机制发现更好的匹配。本文在w s d l 中使 用d a m l + o i l 本体，使得服务描述中结构暗含的语义被明确表达。上面的示例中， w s d l 的输入即t r a v e l d e t a i l s 和输出即c o n f i r m a t i o n 分别被映射到本体概念 t i c k e t i n f o r m a t i o n 年口c o n f i r m a t i o n m e s s a g e 。 3 3 3 为q o s 增加新标签 可能存在多个具有相同操作及输入输出语义的服务，但这些服务的性能存在 差异，如执行时间、成本等。服务的性能对于选择最佳服务很重要，但w s d l 中 没有提供对服务性能的描述，因此需要为w s d l 扩展性能描述的元素和属性标签。 我们为每个 元素增加了三个子元素，分别是： 、 和 ，如图3 3 中所示。在第五章基于语义的服务发现方法中，我们 使用它们对功能相似的服务进行服务评价以选择最佳服务。 3 4u d d i 概述 一旦生成了服务的语义描述，就需要进行发布以便被其他用户( 或服务) 访 问。然而，目前u d d i v 2 对语义信息的存储几乎不提供任何支持，于是出现了 e - u d d i ，其实质是位于u d d i 之上能够处理语义信息的附加层。为了解决语义信 息的存储和查询问题，必须对u d d i 数据结构的内部组织加以修改。为了帮助理 解，首先介绍一下u d d i 数据模型。 3 4 1u d d i 数据模型 统一描述、发现和集成协议( u i ) d i ) 是一套基于w e b 的、分布式的、为w e b 服 务提供的信息注册中心的实现标准规范。企业将自身提供的服务在u d d i 注册中 心( 以下简称u d d i ) 发布，用户( 或服务) 可通过u d d i 发现该服务。u d d i 是一个逻 辑上统一，物理上分布的所有提供公共注册服务的站点的通称，不同站点之间采 第1 8 页 郑州大学硕士学位论文 基于本体的w e b 服务注解与查找研究 用p 2 p ( 对等网络架构) 通信。u d d i 的数据模型如图3 4 所示 an c e i n f o _ 一 | | j ； 蛰，i * 各部分分别介绍如下： 图3 4 ：u d d i 数据模型 1 商业实体( b u s i n e s s e n t i t y ) 元素 支持u d d i 结构的所有商业注册的商业信息都包含在“b u s i n e s s e n t i t y ”结 构中，其中，b u s i n e s s k e y ，o p e r a t o r 和a u t h o r i z e d n a m e 分别表示b u s i n e s s e n t i t y 的主键、实旌注册的u d d i 操作入口站点以及对该b u s i n e s s e n t i t y 拥有所有权的 用户i d 。b u s i n e s s k e y 在注册后由u d d i 自动赋予，并在b u s i n e s s e n t i t y 整个生 命周期中有效：仅能通过a u t h o r i z e d n a m e 指定的用户i d ，由o p e r a t o r 指定的 操作入口站点，进行该b u s i n e s s e n t i t y 信息的维护。d i s c o v e r y u r l s 体现了u d d i 第1 9 页 郑州大学硕士学位论文基于本体的w e b 服务注解与查找研究 的发现能力，可包含多个d i s c o v e r y u r l ，访问其中的每个d i s c o v e r y u r l 都可以 获得这个b u s i n e s s e n t i t y 的完整的x m l 文本( x m l 文本的顶级元素一定是 b u s i n e s s e n t i t y ) 。n a m e ，d e s c r i p t i o n 和c o n t a c t s 分别表示该商业实体的名称、 描述和联系方式；i d e n t i f i e r b a g 存放商业实体身份的标识信息；c a t e g o r y b a g 存放商业实体的分类信息。b u s i n e s s s e r v i c e s 是一个b u s i n e s s s e r v i c e 的容器， 表示该b u s i n e s s e n t i t y 所能提供的所有w e b 服务，b u s i n e s s e n t i t y 和 b u s i n e s s s e r v ic e 具有父子包含关系。 2 商业服务( b u s i n e s s s e r v i c e ) 元素 b u s i n e s s s e r v i c e 结构将一系列有关商业流程或分类目录的w e b 服务的描述信 息组合到一起。b u s i n e s s s e r v i c e 的信息集合可以再次分类，使w e b 服务可以按不同 的行业、产品或地域来划分，分类方法与b u s i n e s s e n t i t y 类似。其中s e r v i c e k e y 和b u s i n e s s k e y 分别表示b u s i n e s s s e r v i c e 的主键和其父类容器b u s i n e s s e n t i t y 的 主键。s e r v i c e k e y 在注册后由u d d i 注册中心自动赋予，并在b u s i n e s s s e r v i c e 整个 生命周期中有效。b u m n e s s k e y 的值仅当b u s i n e s s s e r v i c e 的父类容器发生变化时才 会被修改。n a m e ，d e s c r i p t i o n 分别表示该服务的名称和描述信息：c a t e g o r y b a g 的 作用与b u s i n e s s e n t i t y 类似；b i n d i n g t e t n p l a t e s 是一个b i n d i n g t e m p l a t e 的容器， 它表示了这个b u s i n e s s s e r v i c e 所包含的所有技术绑定信息，b u s i n e s s s e r v i c e 和 b i n d i n g t e m p l a t e 具有父子包含关系。 3 绑定模板( b i n d i n g t e m p l a t e ) 元素 对于每一个b u s i n e s s s e r v i c e ，存在一个或多个w e b 服务的技术描述绑定模板。 这些绑定模板为应用程序连接远程的w e b 服务提供了必须的通信信息，主要包括 w e b 服务的地址、w e b 服务宿主和调用服务前必须遵循的规范等。其中b i n d i n g k e y 和s e r v i c e k e y 分别表示绑定模板的主键和其父类容器b u s i n e s s s e r v i c e 的主键。 b i n d i n g k e y 由u 叻i 自动赋予，并在