（计算机应用技术专业论文）基于agent的web服务发现与选择策略研究.pdf

摘要 w e b 服务是近年来蓬勃兴起的一种分布式计算模型，它能够实现在不同平台、 不同程序语言编写的应用程序或者应用程序组件之间无缝的互操作。w e b 服务提 供将应用程序封装成单个实体，并发布到网络上以供其它程序使用的功能，可以 使企业或个人便利且廉价地向全世界提供他们的服务和使用其他人的服务。w e b 服务具有十分广阔的市场和光明的前景，已经成为新一代电子商务的核心，并且 给企业应用集成带来了光明的前景。 w e b 服务作为w e b 技术的最新发展成果，它的目标是将不同个人、组织甚至 公司提供的服务无缝的连接和通讯，在w e b 上建立一种松耦合的w e b 应用。但是 要想使分布于i n t e r n e t 上的服务可以通过w e b 更自动化地、智能化地交互，就需 要清楚w e b 上有哪些服务可用和自己确切需要哪些服务。也就是服务发现和服务 选择的问题，而w e b 服务发现研究中最重要的目标是：( 1 ) 如何在众多的注册服 务中迅速和精确的定位包含相关服务描述的w e b 服务。( 2 ) 如何在发现的所有符 合条件的服务中，选择出最合适的w e b 服务。将a g e n t 的概念和相应技术引入 w e b 服务发现和选择研究中，可以有效的解决以上问题。 本文通过引进a g e n t 技术，利用a g e n t 其特有的自治性、学习性、社会性和反 应性等特性，来实现w e b 服务的智能查询与选择，使得服务发现和选择可以根据 用户偏好和用户对服务的反馈情况来进行。另外，利用移动a g e n t 可以移动到其 它节点运行这一特性，节省网络带宽，减轻整个系统的网络负载。利用用户的兴 趣模型和服务的反馈信息，提高了服务选择的准确性和个性化。 关键词：服务发现；服务选择；移动a g e n t ；服务反馈；兴趣模型 r e s e a r c ho nw e bs e r v i c e sd i s c o v e r ya n ds e l e c t i o nb a s e do na g e n t a b s t r a c t a sak i n do fn e wd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d e l ，w e bs e r v i c e se m e r g e dv i g o r o u s l y r e c e n t l y ，b yw h i c ht h es e a m l e s sc o o p e r a t i o nc a nb er e a l i z e di nt h ed i f f e r e n tp l a t f o r m s a n dt h ed i f f e r e n ta p p l i c a t i o np r o g r a m sc o d e db yd i f f e r e n tl a n g u a g e so rt h ed i f f e r e n t a p p l i c a t i o nc o m p o n e n t w e b s e r v i c e sp r o v i d et h ef u n c t i o no fe n c a p s u l a t i o nt h e a p p l i c a t i o na sas i n g l ee n t i t y ，a n dp u b l i s h i n gt ot h en e t w o r kf o ro t h e r s u s i n g ，w h i c h m a k et h ee n t e r p r i s eo ri n d i v i d u a lp r o v i d et h e i ro w nw e bs e r v i c e sf o ro t h t e r so ru s e o t h e r s w e bs e r v i c e sc o n v e n i e n t l ya n di n e x p e n s i v l y w e bs e r v i c e sh a v ea ne x t r e m e l y b r o a dm a r k e ta n da t t r a c t i v ep r o s p e c t ，w h i c hi sb e c o m i n gt h ec o r eo ft h en e wg e n e r a t i o n o fe l e c t r o n i cc o m m e r c e ，a n dab r i g h tp r o s p e c tf o rt h ee 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 w i l lb eb r o u g h t a st h er e c e n td e v e l o p m e n ta c h i e v e m e n to fw e bt e c h n o l o g y ，t h eg o a lo fw e b s e r v i c e si st oc o u n e c ta n dc o m m u n i c a t et h ew e bs e r v i c e sp r o v i d e db yd i f f e r e n t i n d i v i d u a l s ，d i f f e r e n to r g a n i z a t i o n s o re v e nd i f f e r e n tc o m p a n i e ss e a m l e s s l y ，a n d e s t a b l i s hak i n do fl o o s ec o u p l i n gw e ba p p l i c a t i o n t oi n t e r a c tt h ed i f f e r e n tw e b s e n ，i c e sd i s t r i b u t e do nw e b m o r ea u t o m a t i c a l l ya n dm o r ei n t e l l i g e n t l y ，y o um u s tk n o w w h i c hw e bs e r v i c e sc a l lb eu s e da n dw h i c ho n ei sy o u rr e a l l yn e e d i ti st h ep r o b l e m o f w e bs e r v i c e sd i s c o v e r ya n ds e l e c t i o n ，a n dt h em o s ti m p o r t a n tg o a l so f r e s e a r c ho nw e b s e r v i c e sd i s c o v e r ya n ds e l e c t i o na r e ：( 1 ) h o wt od i s c o v e r ya n dl o c a t et h ew e b s e r v i c e s r a p i d l y w i t hc o n t a i nc o r r e l a t i v es e r v i c ed e s c r i p t i o n i nt h em u l t i t u d i n o u ss e r v i c e s r e g i s t e r e d ( 2 ) h o wt o s e l e c tt h em o s ta p p r o p r i a t es e r v i c ef r o ma l lt h es e r v i c e s d i s c o v e r e d a c c o r d i n gt o t h ed i s c o v e r yc o n d i t i o n t h ep r o b l e mo fw e bs e v i c e s d i s c o v e r ya n ds e l e c t i o nm e n t i o n e da b o v ec a nb es o l v e de f f e c t i v e l yt h r o u g hi n t r o d u c i n g t h ec o n c e p ta n dt e c h n o l o g yo f a g e n t t h i sa r t i c l er e a l i z e st h ew e bs e r v i c ed i s c o v e ya n ds e l e c t i o ni n t e l l i g e n t l y ，t h r o u g h i n t r o d u c i n gt h ea g e n tt e c h n o l o g ya n dc h a r a c t e r i s t i c s u c ha sa u t o n o m y ，l e a r n a b i l i t y ， s o c i a l i t ya n dr e a c t i v i t ya n ds oo n t h es e r v i c e sd i s c o v e r ya n ds e l e c t i o nc a nb ed o n e a c c o r d i n gt ot h eu s e r s i n t e r e s tm o d e lo rf e e d b a c ko fw e bs e r v i c e s t h em o b i l i t yo f m o b i l ea g e n ti su s e dt os a v et h en e t w o r kb a n d w i d t ha n dr e d u c et h ew h o l es y s t e m n e t w o r kb u r d e n t h ea c c u r a c ya n di n d i v i d u a t i o no fs e v i c e ss e l e c t i o ni se n h a n c e d t h r o u g hu s i n gt h eu s e ri n t e r e s tm o d e la n dt h es e r v i c ef e e d b a c ki n f o r m a t i o n k e yw o r d s ：s e v i c e sd i s c o v e r y ；s e v i c e ss e l e c t i o n ；m o b i l ea g e n t ；s e v i c e sf e e d b a c k i n t e r e s tm o d e l 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文! 基王g 巫的班盐雎箜筮逸皇造登筮喳婴宜：!。除论文 中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其它个人或集体已经公 开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：葫b 如”6 年；月西同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保密口( 请在以上方框内打“”) 论文作者签名：玉p 髟 导师签名： 日期：御6 年；月骺 第1 章绪论 1 1 课题研究意义 w e b 服务的主要目标是在现有的各种异构w e b 平台的基础上构筑一个通用的 面向功能的应用基础层，各种不同的功t i 应用在这个基础层上进行连接和集成【”。 w e b 服务通过将功能的实现和交互交给计算机系统使人们可以集中精力进行功能 层面的开发和集成，这样w e b 应用的层次得到了提高。从技术上讲，w e b 服务是 可以通过标准的w e b 层或更高层协议如h t t p ，s o a p ，s m t p 等访问的应用组件， 完整的w e b 服务模型层次包括【2 j ： 1 ) 服务接口技术，如h t t p s o a p ，是服务组合和交互中的技术基础； 2 ) 服务描述技术，如w s d l ，用于发现服务的过程； 3 ) 服务中介或注册点，如u d d i ，用于发布、发现w e b 服务。 在这个框架下，w e b 服务领域的研究有不同的侧重点：高效的w e b 服务发现 技术和架构；w e b 服务中的数据集成；w e b 服务的组合；基于分布式数据库的特 征研究提高w e b 服务质量的有效解决方案；语义w e b 在w e b 服务中的应用w e b 服务的安全和加密策略等【l 】。而这些问题中的核心问题，恰恰是w e b 服务的高效 发现与选择问题，其它问题都是出现在w e b 服务发现与选择之后。 针对w c b 服务发现与选择问题，业界和学术界都作了很多研究和努力，前者的 工作集中在服务体系的标准化上面，女i u d d i ，w s d l 3 】；后者则考虑充分利用人 类长期积累下来的智力遗产，试图将其转化为计算机的智能，从而使其和人的行 为模式一样，准确、快速的定位w e b l 艮务【”。因为对w e b l 匣务的选择涉及到用何种 准则来评价w e b 服务。w e b 服务发现与选择设计与实现评价标准，对于w e b 服务来 讲是外部的。因此，w e b 服务发现选择的问题不应该、也不能由w s d l ，d a m l s t l l 】 或者任何一种其它的w e b 服务描述语言来解决。鉴于此，我需要解决的问题是，为 服务请求者提供一种方法，使其能够依据自己设定的评价标准，在拥有相同接口 的多个实现中做出合适选择。本文正是基于上述诸多原因，提出的基于a g e n t 的服 务查询和选择模型，旨在利用a g e n t 本身的自主性、社会性、主动性、应激性，以 及移动a g e n t 所特有的移动性等特性，来提高服务查询的准确性和智能性，实现一 种个性化查询，这也是一种新的探索。 本篇论文在完成期间得到了国家自然科学基金( 项目号：6 0 1 7 2 0 4 3 ) 的资助， 所研究的课题属于国家自然科学基金项目( 分布式智能异构数据集成支持系统的 研究) 的一部分。 1 1 1w e b 服务关键问题 w e b 服务中的关键问题有两个：w e b 服务的描述和w e b 服务的发现【2 】。 w e b 服务的描述提供了标准性和简单性，使w e b 服务能互操作，它也是进行 w e b 服务被正确定位后的其它步骤的基础，因为服务描述文档是w e b 服务的元数 据，用编程语言的术语来说就是数据类型。w e b 服务描述定义了w e b 服务体系中 所有的特定类型，包括服务基础支撑类型和特定服务类型的功能、行为和其它属 性的类型信息。目前大多数w e b 服务描述都是语法性的，如w s d l 【6 j 。其它w e b 服务描述语言如w s c l 、w s o l 或描述语法如e s p e a k 则根据不同的目的扩充基本 w e b 服务描述，使w e b 服务的商业会话、服务质量、类型以及其它附加属性能够 方便的描述出来【6 _ 8 】。 w e b 服务发现是指使服务使用者找到合适的w e b 服务，并使w e b 服务的自动 组合成为可能。不同类型的w e b 服务可能具有不同的形式，并且它们的复杂程度 不相同，例如面向软件( s o f t w a r e o r i e n t e d ) 的服务、面向硬件( h a r d w a r e o r i e n t e d ) 的 服务、移动( m o b i l e ) 服务等。所谓w e b 服务发现，就是客户以某种方式在这些不 同类型的w e b 服务中找到理想的服务，以执行w e b 服务请求。 1 1 2 目前的服务发现技术 w e b 服务发现与传统的信息检索有很多相似之处，但前者具有更高的复杂性 和实现技术的不成熟性，将有更广阔的研究前景和应用领域 4 1 。工业标准的服务发 现大多基于框架和关键字进行精确匹配，学术上为了克服这种服务发现的缺点， 大多考虑有效利用语义信息和本体论，以服务发现的自动化和智能化为目标。实 际应用中，w e b 服务发现技术的结构有以下几种： 1 ) 直接检索：效率和实用性不高，仅用于测试或内部； 2 ) 集中式架构：此架构提供一个中心目录，服务提供者在其中注册服务，发 布服务公告及引用。典型的架构是u d d i 。 3 ) 分布式架构：如p 2 p 发现机制，提供了良好的可扩展性和灵活性，但是效 率无法保证。典型的发现标准有w s i n s p e c t i o n 。 从技术上看，w e b 服务发现可分为三类【4 】： 1 ) 基于关键字的，类似传统的搜索引擎的工作方式： 2 ) 基于框架的，根据分类法和功能将服务归类，服务发现归结为结构化查找； 3 ) 基于语义的，视w e b 服务为功能体及其关系，用语义w e b 及本体论描述 w e b 服务，服务的发现过程就是本体论过程模型中本体的匹配。 1 2 论文章节安排 本文系统地论述了与w e b 服务查询的相关技术及存在的主要问题，提出了一 种基于利用服务反馈，以及用户兴趣模型的服务发现与选择策略，将智能a g e n t 引入到我们的查询模型中。完成了原型系统的理论设计及初步实现。具体的章节 安排如下： 第1 章绪论部分，介绍本文的研究背景及论文主要内容。 第2 章介绍了w e b 服务发现与选择的相关概念以及技术和标准。 第3 章介绍a g e n t 相关技术并着重介绍a g l e t 这一移动a g e n t 平台。 第4 章提出原型系统的设计架构，并对各功能模块进行详细设计。 第5 章根据第4 章的设计要求，实现一个原型系统，验证理论的正确性。 最后结论部分总结自己论文的内容、工作以及不足之处，并对今后可能的工 作进行展望。 1 3 本章小结 本章主要内容是论文的研究背景和论文章节安排。首先详细介绍了w e b 服务 的几个关键问题，以及目前的服务发现技术。提出了论文研究的目的和意义，最 后，给出论文章节安排及各章的主要内容。 第2 章w e b 服务技术架构 2 1w e b 服务的定义 w 3 c 给出了对w e b 服务的定义：w e b 服务是一种通过统一资源指示符( u r l l 标识的软件应用，其接口及绑定形式可以通过x m l 标准定义、描述和检索，w e b 服务能够通过x m l 消息及i n t e m e t 协议完成与其它软件应用的直接交互f ”。 另一种关于w e b 服务的定义是：w e b 服务是一种新型的w c b 应用程序，它被 封装成一个单一的实体并通过网络发布给其它程序使用。它是自包含、自描述、 模块化的应用程序，这些应用程序可以跨越网络发布、定位和调用。从外部的使 用者的角度而言，w e b 服务就是一种部署在网络上的对象组件，w e b 服务所执行 的功能可以是从简单的请求到复杂商务处理的任何事f l 】。一旦部署以后，其它应用 或其它w e b 服务可以发现并调用它部署的服务。因此，w e b 服务是开发分布式系 统的基础模块。它们允许所有的企业和个人快速、廉价建立和部署全球性的应用， 使编程访问更简单，也更可靠。 事实上，从表面看，w e b 服务就是一个应用程序，它向外界提供一个能够通 过w 曲进行调用的a p i ，也就是说，我们能够使用编程的方法通过w e b 调用这个 应用程序。最后，我们给w e b 服务一个更精确的定义：w e b 服务是一段位于i n t e m e t 上的业务逻辑，出服务提供者发布自己的服务到注册中心，服务请求者可以到注 册中心查找选择需要的服务，并通过基于标准的i n t e m e t 协议( 如，h t t p 或s m t p ) 调用服务1 1 l 。 2 2w e b 服务的体系架构模型 w e b 服务体系结构基于三种角色( 服务提供者、服务注册中心和服务请求者) 之间地交互。在典型情况下，服务提供者提供可通过网络访问的软件模块( w e b 服务的一个实现) 。服务提供者定义w e b 服务的服务描述，并把它发布到服务请求 者或服务注册中心。服务请求者使用查找操作从本地或服务注册中心搜索服务描 述，然后使用服务描述与服务提供者进行绑定，并调用相应的w e b 服务实现，同 它交互。服务提供者和服务请求者角色是逻辑结构。图2 1 展示了这些操作、提供 这些操作的组件以及它们之间的交互口i 。 图2 1w e b 服务体系架构模刑 f 培2 1m o d e lo f w e bs e r v i c e sa r c h i t e c t u r e 22 1 角色 w e b 服务体系结构中的角色包括如下。 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：从企业的角度看，这是服务的所有者。从体 系结构的角度来看，这是托管被访问的服务的平台。 服务请求者( s e r v i c er e q u e s t o r ) ：从企业的角度看，这是要求满足特定功能的 企业。从体系结构的角度看，这是寻找并调用服务，或启动与服务交互的应用程 序。服务请求者角色可以由浏览器来担当，由人或无用户界面的程序( 例如，另 外一个w e b 服务) 来控制它。 服务注册中心( s e r v i c er e g i s t r y ) ：这是可搜索的服务描述注册中心，服务提 供者在此发布它们的服务描述。在静态绑定开发或动态绑定执行期间，服务请求 者查找服务并获得服务的绑定信息( 在服务描述中) 。对于静态绑定的服务请求者， 服务注册中心是体系结构中的可选角色，因为服务提供者可以把描述直接发送给 服务请求者。同样，服务请求者可以从服务注册中心以外的其它来源得到服务描 述，例如，本地文件、f t p 站点、w e b 站点、a d s 文本文件( a d v e r t i s e m e n ta n d d i s c o v e r yo f s e r v i c e s ) 或d i s c o 文件( d i s c o v e r yo f w e bs e r v i c e s ) 。 2 2 2 行为 对于利用w e b 服务的应用程序，必须发生以下三个行为：发布服务描述、查 询或查找服务描述以及根据服务描述绑定或调用服务。这些行为可以单次或反复 出现。w e b 服务体系架构中包含的这些具体操作如下。 发布( p u b l i s h ) 为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务请求者可以 查找它。发布服务描述的位置可以根据应用程序的要求而变化。 查找( f i n d ) ：在查找操作中，服务请求者直接检索服务描述或在服务注册中 心中查询所要求的服务类型。对于服务请求者，会在两个不同的生命周期阶段中 牵扯到查找操作：在设计时，为了程序开发而检索服务的接口描述；而在运行时， 为了调用而检索服务的绑定和位置描述。 绑定( b i n d ) ：最后需要调用服务。在绑定操作中，服务请求者使用服务描述 中的绑定细节来定位、联系和调用服务，从而在运行时调用或启动与服务的交互。 2 3w e b 服务生命周期要求 w e b 服务的整个生命周期必须满足一定条件以使其高效率，并支持自动化过 程。下面分为四个部分对这些要求进行阐述： 1 ) 服务描述的要求： 对w e b 服务的能力进行描述对服务分类、发现、集成至关重要，因此，服务 描述必须满足以下条件： - 包含功能性描述，如服务能做什么及必须的消息序列； _ 包含非功能性描述，包括服务分类法、安全、服务质量等： 一包含行为信息，如服务交互，服务状态转换信息； - 不仅能被人理解，而且机器也能解释； 一包含语法和语义信息，阻便在不同层面支持w e b 服务的使用。 2 ) 服务发布的要求： 服务的发布是使服务可用的基本操作。发布的服务可以是面向终端用户的或 者面向开发者的。服务发布需要满足的主要要求有： 提供面向编程的发布接口和w e b 发布接口以及一定级别的自动化发布功能， 以适应不断增长的服务数量和支持不经代理者的服务描述。 服务代理的匹配算法应具有有效的目录性和分类法，以便对服务描述良好的 管理、准确的匹配，从而建立对特定服务的信任机制。 6 3 ) 请求者需求描述的要求： 请求者需求描述准确与否直接决定了服务发现结果的优劣，对需求的描述必 须与服务本身的发布描述的要求一致。 4 ) 服务匹配的要求： 服务匹配过程通过对比已有的服务描述和请求者需求，找到请求者请求的服 务功能性，这是w e b 服务能否很好被使用的关键，必须支持以下特性： 全面匹配描述中的语法和语义信息，而不是传统的基于关键字匹配。这点对 避免语法语义等价性的不致很重要，同时可以满足终端用户和开发者程序的不 同需求，前者仅需要语义等价即可，后者因为要对w e b 服务组合、集成，需要更 深层次的技术层面的语法等价性；而实际匹配中要遵循语法匹配语义匹配的顺 序进行。 匹配过程支持早期( 设计时) 和晚期( 运行时) w e b 服务绑定。这意味着必须提供 面向编程的接口或w e b 接口以满足不同要求。 支持w e b 服务的自动组合及集成。因为服务组合使单一功能集成以提供满足 用户需求的组合w e b 服务，服务描述必须提供某种声明性的信息反映使用服务的 前提和结果从而支持自动服务组合。 2 4w e b 服务发现 2 4 1w e b 服务发现的要求 服务发现是定位服务提供者以及检索服务描述文档的过程，并且是整个w e b 服务模型的关键【1 1 l 。就发现模式而言，服务发现有两大类：“有目的”和“无目的”。 “有目的”发现是为了完成特定的任务，寻找其最佳操作流程的过程。“无目的” 发现是被动接受服务信息，或者为了得到可能的可用服务，而遍历有可能无限空 间的服务集合。除发现机制支持的模式以外，信息传播点的选择和发现成本是评 价服务发现技术的重要指标。无论是集中式发现架构还是分布式架构，都应该满 足服务集成和组合的性能和成本要求l 。 为了让用户更让机器能有效和自动的寻找和选取合适的w e b 服务，首先要理 清达到这个目的所要满足的基本及高级需求，即必要条件，在此基础上爿能深入 7 探讨有针对性的解决方案。先来看服务发现的基本过程：在2 2 节所述w e b 服务 架构中，w e b 服务发现其实是通过服务代理者找寻满足服务请求者需求的服务提 供者的过程。基本步骤如下： 1 提供者描述其服务( 服务描述) ； 2 代理者分类并发御这些服务描述( 服务发布) ； 3 请求者询问代理者是否存在具有合适功能性的服务提供者( 请求者需求描 述1 ： 4 服务代理者将请求者的需求与存储的服务描述进行匹配并返回结果( 服务匹 配1 ； 5 最后，服务请求者根据发现的服务描述激活调用目标w e b 服务。 2 4 2w e b 服务发现的实现 w 曲服务发现，可以分为直接发现和间接发现【4 】。直接发现过程从服务提供者 维护的注册中心中取得数据。通过直接发现取得的数据能保证数据精确，因为提 供信息的组织就是经营这个w e b 服务的组织。间接发现过程则是通过第三方注册中 心取得数据。这个数据可能不精确，因为服务提供者更新第三方注册中心的频率 可能没有那么高。所以在进行间接发现时，需要考虑服务提供者与第三方注册中 心交互频率以保证数据精确性。尽管间接发现有一定的缺点，但可以使公司评估 多个服务提供者的w e b 服务之后再确定使用特定服务。 服务提供者先在服务注册中心发布服务信息，服务使用者从而在服务注册中 心发现和使用这- - n 务信息。通常这个过程分为五个步骤【4 i ： l _ 在软件公司和标准组织定义关于在服务注册中心注册的行业或企业的规范 时，丌始向注册中心发布有用的信息。 2 公司还会注册关于其业务及其提供的服务的描述。 3 服务注册中心会给每个实体指定一个在程序中惟一的标识符( v 3 规范中支 持由发布者在创建新实体时，指定自定义的键值) ，叫做惟一通用标识符键( u n i q u e u n i v e r s a li d e n t i f i e r ，u u i d ) ，从而能随时了解所有这些实体的情况 4 1 。u u i d 键 必须是惟一的，并且在一个服务注册中心中从来都不会变化。可以利用这些键来 引用与之相关联的实体。在一个注册中心中创建的u u i d 键，只在该注册中心的上 下文中有效。 4 正如电子交易场所( e m a r k e t p l a c e ) 和搜索引擎等其它类型的客户机与商 业应用程序，使用服务注册中心可以发现它们感兴趣的w e b 服务。 5 另外的企业就可以调用这些服务，简便的进行动态集成。 2 5 本章小节 在本章中，首先给出w e b 服务一个明确定义。w e b 服务是一段位于i n t e r n e t 上的业务逻辑，由服务提供者发布自己的服务到注册中心，服务请求者可以到注 册中心查找选择需要的服务，并通过基于标准的i n t e r n e t 协议( 如，i i t t p 或s m t p ) 调用服务。然后，对w e b g 艮务技术体系架构进行了详尽的叙述，并讲述了w e b 服务 生命周期中服务描述、服务发布、请求者需求描述、服务匹配四部分的具体要求。 最后，重点讲述了w e b 服务的发现要求及服务发现的实现。 第3 章a g e n t 技术研究 3 1a g e n t 的定义 智能代理本质上就是一个计算机软件程序，它运行于动态环境中，并具有较 高的自治能力。它能够接受另外一个实体( 如用户，其它代理，系统或者机器等， 他们统一构成智能代理的生存环境) 的委托并为之提供帮助和服务，并能够在该 目标的驱动下主动采取包括社交，学习等手段在内的各种必要的行动以感知，适 应动态的环境的变化，并对之进行适当的反应，它与其服务主体之问具有较为松 散和相对独立的关系【1 3 1 。 a g e n t 理论与技术源于d a i ( d i s t r i b u t e da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e 分布式人工智 能) 1 3 1 。d a l 系统研究是以模拟人类社会各种组织及其协作关系为目标的”1 。自从 2 0 世纪8 0 年代木开始，a g e n t l 里论和技术研究从d a i 领域中扩展开来，并与许多其 它领域相互借鉴和融合，得到了l e d a z 更为广泛的应用 1 2 1 。 a g e n t 没有一个统一明确的定义，它只是一种抽象工具。通过它模拟人类的行 为和关系，能使我们用更方便、熟悉的拟人化方式来描述、解释、预测一个复杂 系统的行为。总结国内外对a g e m 的各种研究工作，我们发现，不同的研究人员都 在自己的系统中赋予a g e n t 不同的结构，内容和能力，以方便自己特定方向的深入 研究。 通常从广义和狭义两方面去理解a g e n t ，狭义的a g e n t 是指能够自主连续地在可 动态变化的、存在其它a g e n t 的环境中运行的，并可与环境进行交互的实体。广义 地讲，a g e n t 是具有自主性、社会能力( 交互性) 和反应特征的计算机软、硬件系统。 在更多情况下，a g e n t 是一个基于软件的系统。 3 2a g e n t 的基本特性 a g e n t 的基本特性包括自治性、社会性、能动性、反应性、学习性，移动性等 1 3 】。 自治性 自治性是a g e n t 最基本的特性，是指行动上的独立性。a g e m - - 旦被初始化后， 无需用户直接干预即可独立执行。a g e n t 控制着自己的外部行为和内部状态，它可 以被授权去做某种决定，完成一些重要的事情。 社会性 社会性是指a g e n t 可以和周围环境或其它a g e n t 通过某种a g e n t 交流语言进行交 互。 反应性 反应性指a g e n t 能够清醒地对待所处的环境，感知和作用其所处的环境( 环境 可能是物理的世界、使用图形接口的客户、其它a g e n t 集合或者所有这些的组合) ， 能对环境发生的改变及时做出响应，当a g e n t 遇到例外情况时，可以及时采取相应 措施。 _ 能动性 为达到目标，a g e n t 不是只等着接受指令要求做什么，而是事先有计划，并做 一些初始化的工作。a g e n t 能探测到适合客户目标的有利场景，通知客户这个场景 出现的时机。也就是说，a g e n t 不仅能对所处环境做出响应，也能主动地发出面向 目标的行为。这种特性称为能动性。例如t 虫a g e n t 采取主动的以目标为导向的行为， 适时地对用户操作流程做出调整，而不必等待环境的变化。通过能动性系统可以 接受高层次的要求、决定如何更好的满足用户要求。一个a g e n t 具有单一的目标， 所有的行动都应该符合这个目标。 _ 学习性 基于历史活动的执行情况也就是经验来指导未来的行为，a g e n t 这种对时间上 的适应性称为学习性。通过学习可以使a g e n t 获取更多的新知识同时增长技能。例 如：a g e n t 学习用户的技能水平，从而提高支持用户的水平。又如在智能搜索中， a g e n t 从大量用户数据中发现用户的需求和偏好，然后逐步调整搜索结果以满足用 户需要。 移动性 移动性是指a g e n t 有能力在一个网络上随时、随地，自主地从一台主机迁移到 另一台主机上。正在运行中的a g e n t 状态可以被存储且传送到新主机上，在那里 a g e n t 程序被恢复并继续从暂停的地方开始执行。a g e n t 将代码和数据封装在执行的 一个线程中。每个a g e n t 独立于其它a g e m 主k p b ，从编程角度讲，a g e n t 是自包含的。 当a g e n t 从一个网络节点移动到另一个节点时，a g e n t 将保留它的所有状态信息。 3 3 基于a g e n t 系统的应用特点 1 、开放式系统的丌发。 基于a g e n t 系统没有为开放式系统中系统确定边界，这样就为系统动态变化 等问题的求解提供了一种自然、有效的途径。 2 、复杂系统的开发。 当一个大问题特别庞大、复杂甚至不可预测时，应将问题模块化、抽象化，基 于a g e n t 系统提供了强有力的抽象工具和问题求解方式。 3 、智能计算机系统的开发。 如果计算机要深入地应用到家庭、办公室、娱乐等领域，那么用户对计算机的 可操作性和友好性将提出更高的期望和要求，基于a g e n t 系统中计算实体行为的智 能性、动态性等特征为丌发智能计算机系统提供了可能。 4 、数据、控制和资源等分布的系统开发。 基于a g e n t 系统提供了一种自然的方式用于对分布式系统的建模，能有效地解 决多个不同问题求解实体之间相互交互，从而达到最终求解这样一类系统的开发 问题。 5 、已有软件系统的重用。 在基于a g e m 系统中，将现有软件系统包装成基于a g e n t 系统，每个基于a g e n t 系统都有其特定的资源和能力，一个a g e n t 可以通过任务代理或者请求来动态、间 接地从其它基于a g e n t 系统中获得相应的功能和能力，不需再一次开发能力齐全的 软件系统。 3 4 移动a g e n t 技术研究 移动a g e m 是一种软件对象，它能携带执行代码、数据和运行状态，在复杂 的网络系统中自治的、有目的迁移，并能响应外部事件，在迁移过程中能保持其 状态的一致性”3 。简单的说移动a g e m 就是一个能在异构网络中，自主地从一台 主机迁移到另一台主机，并可与其它a g e n t 或资源交互的程序1 4 1 ，如图3 2 所示。 图3 2 移动a g e n t 运行过程 f i g 3 2p r o c e s so f m o b i l e a g e n tr u n n i n g 移动a g e n t 技术是分布式技术与a g e n t 相结合的产物，它除了具有智能a g e n t 的最基本特性，例如：自主能力、社交能力、适应能力和一致主动性，还具有移 动能力、可靠性和安全性。 移动a g e n t 不同于基于过程的r p c ，也不同于面向对象的对象引用，其独特的对 象传递思想和卓越的特性给分布式计算乃至开发系统带来了巨大的革新【1 6 】。 3 4 1 移动a g e n t 的优势 利用移动a g e n t 技术，能够克服传统客户服务器模式中的很多不足，使基于 移动a g e n t 的系统充分利用以网络为中心的计算环境，更好地适应分布式动态变化 的网络环境。以下是移动a g e n t 技术的主要优势1 1 7 - 1 9 】。 移动a g e n t 的引入，能使得计算单元在尽量靠近源数据的地方进行数据处理， 从而提高效率减少网络传输量，并有效地减轻网络的负载。 移动a g e n t 能够优化网络和计算资源更好的达到负载均衡，其基于规则的智 能化移动策略，能够优化路径降低网络延时避免资源访问的盲目性1 2 0 i 。 移动a g e n t 之间能够相互交流和合作，根据具体的要求共同完成各种不同层 次的协同工作，更好地为各领域的复杂大型的应用，提供有效的处理途径。 移动a g e n t 带来了完整的异步计算环境，使得用户能够异步地与异地的用户 或机器进行交互。 移动a g e n t 的使用，能够极大地降低应用对网络带宽和质量以及通讯设备质 量的要求，使得更多的用户有机会进入移动a g e n t 的世界，并充分地享受它所带来 的好处。 移动a g e n t 能够根据环境的变化和事件的发生，做出相应的响应和迁移，从 而避免了类似在不可靠的网络上，进行远程交互和数据传输等事件的发生，使得 应用系统具有更好的可靠性。 3 4 2 移动a g e n t 系统结构 移动a g e n t 系统包括两个部分：移动a g e n t ( m a ) 和移动a g e n t 运行环境( m a e ) 【1 42 ”。移动a g e n t 运行环境是系统的核心部分，它实现移动a g e n t 在主机间的迁移， 并为其建立远程执行环境。移动a g e n t 运行环境提供对移动a g e n t 的各种操作的支 持，包括创建、运行、挂起、中止传送和接收等。移动a g e n t 运行环境创造了一 个位置透明、便于控制、安全可靠的平台。移动a g e n t 运行环境要实现容错策略、 安全控制策略，并提供各种通信机制和基本服务模块，例如：事件服务( e v e n t s e r v i c e ) 、黄页服务( y e l l o wp a g es e r v i c e ) 、事务服务( t r a n s a c t i o ns e r v i c e ) 和域名服 务( d n s ) 等。一台主机上可以有一个或多个m a e ，通常情况下，一个m a e 只位于一 台主机上，但当主机之间是以高速、持续、稳定可靠的网络连接时，一个m a e 可 以跨越多台主机而不影响整个系统的运行效率。 移动a g e n t 可以从一个m a e 移动到另一个m a e ，在m a e 中执行，并通过a g e n t 通信语言( a c l ) 与其它m a 通信或访问m a e 提供的服务【l ”。移动a g e n t 的主要作 用是完成用户指定的任务，需要实现移动语义( 即目标主机或路由的选择) 、安全 控制( 保护自身) 、与外界( m a 服务环境以及其它a g e n t ) 的通信等功能。 一个完整的移动a g e n t 系统由几个部分构成：用户接口、a g e n t ( 包括静态a g e n t 和移动a g e n t ) 、a g e n t 服务环境和a g e n t 服务通信中心。a g e n t 运行环境利用a g e n t 传输协议( a g e n tt r a n s f e r r i n gp r o t o c o l ，a t p ) 实现a g e n t 在主机之间迁移，并为 其建立运行环境和提供各种服务接1 ：3 。a g e n t 在服务环境中执行，并通过a c l ( a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ) 与其它a g e n t 通信或访问服务环境所提供的服 务。a g e n t 中转站提供暂时保存a g e n t 的服务。通信中心为移动a g e n t 提供可靠、 容错的通信服务。 在移动a g e n t 系统中，每个a g e n t 都对应一个c l a s s 当要生成一个a g e n t 的时 候，a g e n t 运行环境就根据c l a s s 来创建a g e n t 实例，然后为a g e n t 分配一个唯一 1 4 的名称来进行身份验证，并启动a g e n t 的执行线程。当需要派发a g e n t 时，需要先 中止a g e n t 的执行线程，然后序列化其代码和状态，并以a t p 协议进行传输。当 a g e n t 到达目的地时，运行环境对a g e n t 进行解序列化，并恢复a g e n t 对象，然后 对移动a g