（计算机软件与理论专业论文）基于p2p网络的语义web服务发现机制研究.pdf

山东师范大学硕士学位论文 基于p 2 p 网络的语义w e b 服务发现机制研究 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上、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。这种互操作性将传统 的分布式计算带进了异构系统时代w e b 服务提供将应用程序封装成单个实体并发布到 网络上以供其他程序使用的功能，可以使企业和个人迅速且廉价地向全世界提供他们的 服务。w e b 服务具有十分广阔的市场和诱人的前景，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曙光。 随着w e b 服务不断发展，w 曲服务的研究出现了两大体系：以m m 为代表的工业 界主要关注如何将w 曲服务的各层如何模型化其特点是：采用封闭的服务描述词汇 和标准的工业分类方法描述w e b 服务和检索w e b 服务。这使得w e b 服务应用的可扩展 性和对服务功能的表达能力受到限制，这样的w e b 服务的使用者是入而不是计算机。 学术界研究更注重对服务功能和服务描述的表达能力方面，它采用了语义w e b ( s e m a n t i c w e b ) 的研究成果，使得对w e b 服务的自动发现、自动调用、自动合成和互操作、自动 执行和监控成为可能 w d 碾务发现研究中最主要的目标是：( 1 ) 如何在众多的注册节点中迅速和精确的定 位包含相关服务描述的节点( 2 ) 如何在特定的注册节点中更有效的发现最合适的服务。 本文在参考环状结构化p 2 p 网络c h o r d 和n e t s h o t 的基础上，通过改进c h o r d 的环 状结构并结合服务领域本体，实现了一种基于p 2 p 网络的语义w e b 服务发现模型。该 模型设计的主要特点是将服务注册节点基于服务领域本体分类，使得每个服务查询请求 集中在特定的注册节点分类中处理，避免查询请求被分派到大量无关的节点中，同时注 册节点内采用基于语义功能的服务匹配方法来提高查询效率。分类中的每个注册节点之 间是对等的、自适应的、没有严格的相互依赖关系。 随着w e b 服务数量的增多，不可避免的出现多个功能相同的候选服务共存的情况， 这就要求在服务发现过程中能根据服务质量选择出最能满足用户需求的服务由于互联 网的动态性、不确定性和一些其它原因，可能导致w e b 服务的服务质量不断变化，本 文给出一种基于b p 神经网络的服务质量评估方法来尝试对服务质量进行动态评估预 测。 关键字：w e b 服务；语义w e b 服务；p 2 p ；w e b 服务发现； 分类号：t p 3 9 3 山东师范大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ho np 2 p - b a s e ds e m a n t i cw e bs e r v i c ed i s c o v e r y a b s t r a c t w e bs e r v i c e si san e w - e m e r g e dc o n c e p ti nt h ea g e ao fd i s l r i b u t e dc o m p u t i n g i te n a b l e s i n t e r o p e m t i o na n dd y n a m i ci n t e g r a t i o no fa p p l i c a t i o n sb a s e do nd i f f e r e n to p e r a t i o ns y s t e m s a n dw r i t t e nw i t hv a r i o u sp r o g r a m i n gl a n g u a g e s i th a sb e c o m et h ec o r ep a r to f n e x t - g e n e r a t i o n e - b u s i n e s sa n db r o u g h tn e wo p p o r t u n i t i e st oe a i ( e 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 t h t h ea i do fw e bs e r v i c e s , e n t a p r i s e sw i l lb ea b l et op u b l i s ht h e i rd i g i t a la s s e t sm o r eq u i c k l y a n dm o r ec h e a p l y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fw e bs e r v i c e s ，t w ow o r l d s ，i n c l u d i n gi n d u s t r ya n da c a d e m i c r e s e a r c h e s ，c o n c e r n e do f t w od i f f e r e n td i m e n s i o n s t h ei n d u s t r yh a sf o c u s e do nm o d u l a f i z a t i o n o fs e i c el a y e ra n dt h ee x p r e s s i v e n e s sa n de x p a n s i b i l i t yo fs e r v i c eh a sb e e nl i m i t e d s o t h e r c q u e s t o ri sn o tc o m p u t e rb u th u m a n a c a d e m i cr e s e a r c hh a sb e e nm o s t l yc o n c e r n e dw i t h e x p r e s s i v e n e s so fs e r v i c ed e s c r i p t i o n t h er e s e a r c hr e s u l to fs e m a n t i cw e bh a sb e e np u ti n t o u i nt h i sa r e a s oi tb u i l tu pt h ef o u n d a t i o nf o ra u t o m a t e dw e b t v i c e sd i s c o v e r y , e x e c u t i o n a n di n t e r o p e r a t i o n t h e r ea r et w oo b j e c t si nt h er e s e a r c ho f w e bs e r v i c e sd i s c o v e r ym e c h a n i s m o n ei sh o w t ol o c a t et h ep e e rw h i c hc o n t a i n st h ed e s c r i p t i o ni n f o r m a t i o nf o rw e bs e r v i c ea m o n gal a r g eo f r e g i s t e rp e e r t h eo t h e ri sh o w t os e a r c ht h ep e e rw h i c hf i t sf o rt h er e q u i r e m e n t t h ea r c h i t e c t u r eo fw e bs e r v i c e sd i s c o v e r y , w h i c hw a si m p r o v e df r o mc h o r dc y c l ea n d b a s e do no n t o l o g y , h a sb e e ni m p l e m e n t e di nt h i sp a p e r i t sf e a t u r ei sc l a s s i f y i n gs e r v i c ep e e r s a c c o r d i n gt os e i c eo n t o l o g y s ow ec a nq u e r yt h ew e bs e l v i c 圮a c ) r d i n gt o t h es e m a n t i c i n f o r m a t i o no f w e bs e r v i c e s t h er e q u e s tc a nb ep r o c e s s e di no n eo n t o l o g yd o m a i n b yd o i n g t h e s e ，t h en e w o r ko v e r l o a dc a l lb ea l l e v i a t e da n dt h eq u e r ye f f i c i e n c yc a nb ei m p r o v e d t h e r e q u e s tc a n b ep r o c e s s e di no n e o n t o l o g yd o m a i r lb yd o i n gt h e s e ，t h en e w o r ko v e r l o a dc a nb e a l l e v i a t e da n dt h eq u e r ye f f i c i e n c yc a nb ei m p r o v e d q o se v a l u a t i o np l a y sa nk e yr o l ei nq o s - b a s e ds e r v i c es e l e c t i o n h o w e v e r , c u r r e n t q o s - b a s e ds e r v i c es e l e c t i o nm e t h o d sh a v e n tt a k e nt h ed y n a m i cn a t t u eo fq o si n t o c o n s i d e r a t i o na n dl a c km e c h a n i s m st op r o v i d ed y n a m i cs e r v i c ep e r f o r m a n c ep r e d i c t i o n t h i s p a p e rp r o p o s e sab pa n nb a s e dw e bs e r v i c ee v a l u a t i o na n ds e l e c t i o nm e c h a n i s m t h e a r c h i t e c t u r eo fs e r v i c es e l e c t i o nf r a m e w o r ka n dt h eq o sp r e d i c t i o nm o d e la r ed i s c u s s e di n t h i sp a p e ri nd e t a i l k e y w o r d ： w e bs e r v i c e ；s e m a n t i cs e r v i c e ；p 2 p ；w e bs e r v i c ed i s c o v e r y ； c l a s s i f i c a t i o n ：1 p 3 9 3 山东师范大学博( 硕) 士学位论文 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，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，也不包含为获得( 注：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材 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：到落石 导师签字： 痧多口 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，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。 本人授权堂撞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，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在 解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：刹落引乜 签字日期：z 0 0 7 匀z 毕月旬日 导师签字：渺 签字日期；2 0 0 7 年4 月审日 山东师范大学硕士学位论文 1 1 研究背景和意义 第1 章绪论 w e b 服务是种新型的w e b 应用程序，w 3 c 4 , 组给w e b 服务的定义是：“w e b 服务是由 u r i 标识的软件应用程序，其接口和绑定可以通过x m l 进行定义、描述和发现，w e b ) i t 务 使用基于x m l 的消息与其他软件应用程序直接交互【i 】”。w e b 服务作为一种新型的w e b 应用 模式，是一种可重用、松散耦合的分布式计算模型，其主要思想是用户可以使用服务提 供商在网络上发布的服务，组合成自己需要的应用程序。w e b 服务体系结构是面向对象 分析与设计( o o a d ) 和电子商务解决方案中组件化思想的合理发展 2 1 。w e b 服务本身是 一种无需购买并部署的组件，这种组件是一次被部署n i n t e m e t 中，然后到处可用的一种 新型组件，所有应用只要能够连入i n t e r a c t 就可以使用和集成w e b 服务由于w e b 服务良好 的封装性、松散耦合性、灵活性等特点使其在很多领域得到广泛应用。 w e b 月l 务发现是指根据用户的服务请求在服务信息库中查找匹配的服务服务发 现是w e b 服务研究领域的热点问题，是面向服务体系结构( s 0 a ) 的一个重要组成部分， 是实现服务复用、组合的重要前提。服务发现的效果直接关系到服务调用的质量，影响 到服务组合的相容性和可替换性。随着互联网i - w e b 服务数量的急剧增多，如何准确地、 高效地从庞大的w e b 服务群中找到所需服务，尤其是如何从众多功能相似的w e b 服务中发 现最符合要求的服务是w e b 服务技术面临的巨大挑战。 目前，工业男- w e b 服务的标准主要有：w e b 服务描述语言w s d l ( w e bs e r v i c e s d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) p 】，统一描述、发现和集成协议u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ， d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ) 4 1 和简单对象访问协议s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 嘲。这些标准的相继推出为w e b 服务的研究和发展奠定了基础。 在目前的w e b b t 务架构中主要采用集中式的u d d i 技术来实现w e b 服务发现。u d d i 是 一套为w e b 服务提供信息注册中心的实现标准规范，同时也包含一组使企业能将自身提 供的w e b 服务注册以使别的企业能够发现的访问协议的实现标准旧。i j d d i 提供了描述和注 册服务的平台，允许w e b 服务使用者发现满足他们需求的服务并集成到他们商务应用中 去【刀。虽然集中式的i j d d i 服务注册机制有很多优势，但是它的服务发现机制却有很大的 不足： l 、u d d i 中服务的描述缺乏语义信息，不能准确的表达服务的功能。u d d i 对服务 山东师范大学硕士学位论文 的描述主要是w s d l 文档，而w s d l 语言只能描述w e b 服务的技术和语法方面，不包含服务 的语义信息，这种方式只支持面向技术细节的关键字比较。 2 、u d d i 中服务的匹配过程是基于框架的关键字匹配。u d d i 通过服务请求者提供 的服务名称、标识符和服务分类等信息来查找服务。虽然提供了t m o d e l 数据结构来支持 扩展的属性( 例如w s d l 描述，n a i c s 中所属分类等) ，但是u d d i 是基于x m l 的文档，它没 有对w e b 服务提供基于语义的描述，使得日前u d d i 的w e b 服务发现机制主要还是基于关键 字的匹配。基予关键字的匹配不支持服务功能的匹配，不能度量广告服务和服务请求的 匹配程度，从而导致了u d d i 服务发现的低查准率和低查全率。 3 、u d d i 使用集中的服务注册中心来存储和发现服务描述，所有分类的w e b 服务部 署在同一注册中心，这些注册中心必须定期的复制来保持各服务注册中心数据的一致 性。虽然集中式的拓扑有数据定位快、定位准确，所有查询都在本地进行的优点，但是 每个服务注册中心容易单点失效和可扩展性差，同时动态、快速增加的w e b 服务数目使 每个服务注册中心维护整个w e b 服务描述信息全集变的越来约困难。 针对目前w e b 服务中遇到的问题，研究界提出了将语义w e b 技术应用至u w e b 服务领 域来为w e b 服务的描述提供语义的信息，即语义w e b 服务( s e m a n t i cw e bs e r v i c e s ) 的 概念。语义w e b 服务技术通过为w e b 服务提供一种以x m l 为语法基础的包含语义信息的描 述，使w e b 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 e b 服务的自 动发现、执行、组合、监控提供了技术基础嘲。 对于集中式u d d i 存在的不足，可以采用分布式的服务发现结构，例如采用p 2 p 的 结构来组织注册节点，把不同领域的w e b 服务存储在不同的服务注册节点中，这样不仅 可以提高服务发现的效率还可以在一定程度上缓解了注册中心资源过于集中而带来的 网络瓶颈问题。 1 2 相关研究 目前在语义w e b 服务及分布式服务发现方面已经有了一些有益的研究。 文献 9 3 提出了把语义引入至u u d d i 中的方法，文章在介绍了u d d i 中对服务的表示 以及用d a m l - sp r o f i l e 对服务进行语义描述后，提出了通过把d a m l - s 映射至u u d d i 记录来 给u d d i 记录添加语义信息，从而实现基于语义的查找。 文献 1 0 3 把p 2 p 技术与语义w e b 技术相结合，提出了一种基于语义w e b 的p 2 p 分布式 注册网络体系。文章中提出了一种新的注册中心模式，注册处保留服务的语义描述及服 务的相应w s d l 文件，每个注册处成为p 2 p 网络中的一个节点，利用p 2 p 的方式进行通信。 2 山东师范大学硕士学位论文 。普通节点 管理节点( 超节点) 圈l l 文献1 1 l 】给出的基于p 2 p 的服务发现模型 文献 1 1 提出了一种基于p 2 p 网络的分布式服务发现机制。该机制将服务的部署 与服务的发布绑定在一起，不设专门的服务注册节点，服务部署的w e b 应用服务器连成 p 2 p 网络，构成分布式的w e b 服务发现模型( 如图卜1 ) 该模型利用组( g r o u p ) 将p 2 p 网 络划分成两个层次，每个组内至少有一个p e e r 充当组服务器角色，我们称为管理节点或 超节点可以看出，该模型实现了分布式的服务发现，利用节点分组或分类的方法提高 了服务发现效率，但是模型没有摆脱对“超节点”的依赖 b r p ( 8 0 r d e rr e g i s t e r yp e e r ) 图1 2 文献【1 2 】提出的基于双层重叠网络的w e b 服务发现模型 如图1 - 2 ，文献 1 2 3 提出了一种基于双层重叠网络的分布式w e b 服务发现方法。 注册节点组成双层拓扑网络，上层由边界注册节点b r p 组成具有结构化拓扑的主干网络， 下层由属于同一服务领域的注册节点r p 组成非结构化的p 2 p 网络。上层基于服务领域名 称运用哈希函数映射到一个周长为2 m 的逻辑环，其中m 的大小保证容纳最大可能的节点 数。每个b r p 是相应服务领域的人口节点，负责域问的感知和请求转发，b r p 之间选用 c h o r d 协议构造具有结构化拓扑的主干网。该方法根据服务领域来划分服务注册节点， 并利用哈希函数提高了查询效率，但是该方法同样依赖“超节点”对分类节点进行操作 和管理。 如图1 - 3 ，文献c 1 3 提出一种层次式u d d i 注册库模型。该模型按照一定的分类方法 把u d d i 数据划分成不同层次类别，并用树状结构组织起来，使单个主题相关的数据信息 3 山东师范大学硕士学位论文 用一组相关的节点存放，以此实现u d d i 数据的分布化。该模型本质上是按照树型结构来 组织注册节点的分类，根节点只存储注册节点分类的层次关系不存储具体的服务描述信 息。该模型通过u d d l 分类提高了服务查询效率，但是对等组内需要增加冗余节点来提高 系统可靠性和减少网络瓶颈，并且需要设置一个主注册节点来管理本组内节点的加入、 离开、保持组内各个节点的动态同步更新。 图1 - 3 分布式式层次u d d i 注册库网络模型 文献 1 4 中设计了一个基于结构化p 2 p 网络的w e b 服务发现架构p w s d 。在p w s d 中没 有集中式的服务器，服务信息完全以非集中式的方式进行管理，每个节点既是客户端又 是服务器端，节点间通过c h o r d 方式连接。文中提出的查找方法是基于描述文档的x p a t h 的查找该方法提高了服务发现的效率，但是服务描述不包含语义信息，服务发现没有 考虑服务的语义功能。 从目前的研究看，大多数分布式w e b 服务发现模型都采用了服务注册节点分类的 思想，并且配合两阶段服务查询算法进行服务发现。在目前多数分布式服务发现模型中， 服务注册节点采用两层或多层的网络拓扑结构，并且需要“超节点”来管理组内节点。 在参考相关研究的基础上，本文给出一种基于单层p 2 p 网络的分布式服务发现模型，该 模型基于领域本体对服务注册节点进行分类并且支持服务语义功能的匹配。模型中各节 点同是对等的，没有严格的互相依赖关系。 1 3 本文的研究内容和组织结构 1 3 1 主要研究内容 针对目前集中式w e b 服务发现结构存在的不足，本文基于结构化p 2 p 网络，实现了 一种服务注册节点分类的分布式语义w e b 服务发现模型。本文的研究内容主要在如下 几个方面： 第一，在参考环状结构化p 2 p 网络c h o r d 和一 e t s h o t 的基础上，通过改进c h o r d 的 4 山东师范大学硕士学位论文 环状结构给出一种区间弦环结构( 区间c h o r d ) 基于此区问弦环结构并且结 合服务领域本体，设计了一种基于p 2 p 网络的分布式语义w e b 服务发现模型。 该模型的主要特点是将服务注册节点基于服务领域本体分类，使得每个服务 查询请求集中在特定的注册节点分类中处理，避免查询请求被分派到大量无 关的节点中，同时注册节点内采用基于语义功能的服务匹配方法来提高查询 效率。该模型不依赖管理节点或超节点，每个注册节点之间是对等的、自适 应的、没有严格的相互依赖关系 第二，为了快速将查询请求定位在可能包含相关服务的注册节点上，文中给出了两 种服务查询请求的转发算法：区间定位算法和区间传送算法。 第三，在设计注册节点结构模型的基础上，给出了一种基于语义相似度的w e b 服务 匹配方法，来实现注册节点内基于语义功能的服务选择。 第四，由于互联网的动态性、不确定性和一些其它原因，可能导致w e b 服务的服务 质量不断变化，本文给出一种基于b p 神经网络的服务质量评估方法来尝试 对服务质量进行动态的评估预测。 1 3 - ? - 组织结构 本文的结构安排如下： 第一章首先介绍了w e b 服务的概念，然后阐述了目前w e b 服务发现结构存在的问 题，并提出了相应的解决思路，最后介绍了目前分布式w e b 服务发现的研究现状。 第二章首先介绍了w e b 服务的构架和工业界的服务描述和注册机制w s d l 和 u d d i ，然后重点介绍了语义w e b 服务描述语言0 w l s 。 第三章介绍了两种典型的环形结构化p 2 p 网络模型：c h o r d 和n e t s h o t 第四章在参考c h o r d 和n e t s h o t 模型的基础上提出一种区间弦环结构，并基于此结 构给出一种分布式语义w e b 服务发现模型，并详细介绍了该模型的框架结构和注册节 点的内部结构。为了实现快速的服务定位，我们给出了两种服务查询请求的转发算法： 区间定位算法和区间传送算法。 第五章给出了服务注册节点内w e b 服务的语义匹配算法。该算法在服务匹配过程 中充分利用了服务中存在的语义信息，通过结合本体针对服务的功能进行语义相似度计 算来选择服务。 第六章给出了一种基于b p 神经网络的服务质量评估方法，并详细介绍了该服务质 量预测评估的原理和评估预测模型的结构。 结束语阐述了模型中存在的问题和对未来的展望。 5 山东师范大学硕士学位论文 2 1w e b 服务 第2 章语义w e b 服务相关技术 随着i n t e r n e t 和w e b 技术的迅速发展，传统的分布式计算技术如d c o m 、c o r b a 己不能很好地适用于w e b 环境。如何建立一个适合w e b 环境的分布计算模型已成为当 前的一个研究热点。w 3 c 倡导的w e b 服务即是这样一个新型的分布计算模型，它就是 为w e b 这样高度分散化，高度自治的分布环境量身定做的。w e b 服务是描述一些操作 的接口，通过标准化的x m l 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w e b 服务模型具有如下特征： ( 1 ) 完好的封装性； ( 2 ) 使用标准的协议规范，应用解决方案与厂商、平台以及语言无关； ( 3 ) 松散祸合，提供高度的互操作性； ( 4 ) 高度的可集成能力。 2 1 1w e b 服务架构 图2 1w e b 服务体系架构 w e b 服务使用的是s o a 架构( s e r v i c eo r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，面向服务的架构) 。此架 构由三个部分和三个基本操作构成。三个部分分别是服务提供者，服务请求者和服务注 册中心；三个基本操作是发布、查找和绑定；如图2 1 所示。其基本过程是：服务提供 者将它的服务发布到服务注册中心；当服务请求者需要调用该服务时，它首先到服务注 册中心去搜索该服务，得到如何调用该服务的信息，然后根据这些信息去调用服务提供 者发布的服务。在w e b 服务架构中，使用w s d l 来描述服务，u d d i 来发布、查找服 务，s o a p 则用来执行服务调用 6 山东师范大学硕士学位论文 2 1 2w e b 服务的实现规范 w e b 服务主要利用h t i p 和s o a p 协议使服务数据在w e b 上传输s o a p 通过h t f p 调用服务对象执行远程功能调用，w e b 用户能够使用s o a p 和h t t p 通过w e b 调用的 方法来调用远程对象。具体地说就是客户根据自己的需求，使用浏览或直接获取两种途 径查找通过u d d i 发布在网上满足自己需要的w e b 服务，获得这些w e b 服务的w s d l ， 生成客户端代理。使用该客户端代理就像使用本地组件，而代理通过s o a p 协议去激活 远程方法，实现数据访问。实现一个完整的w e b 服务体系需要有一系列的协议规范来 支撑，具体如图2 - 2 所示： s t a t i c - u d d i服务发现层 d i f 嘣u d d i 服务发布层 服 w s d l 服务描述层 安 管务 s o a p x m l 消息 全 理质 ) 眦s c h e m a数据模型层 性 t ) 眦 数据表示层 h t r p y l p , 蝴 传输层 图2 - 2 w e b 服务协议栈 因此，s o a p , w s d l , u d d i 等是该体系结构应用的关键技术s o a p ( 简单对象访问 协议) 是w e b 服务通讯的基础，其中s o a p 封装了通讯中交换的消息因为w e b 服务是 自治的软件模块，因此需要有一个标准化的通讯方式表示服务之间通讯的消息，s o a p 就发挥了这个作用。s o a p 是一种简单的、轻量级的基于可扩展标记语言( e x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 的机制，用于在网络应用程序之间进行结构化数据交换。 w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 是基于x m l 的w e b 服务描述语言它将 w e b 服务描述定义为一组服务访问点，客户端可以通过这些服务访问点对包含面向文档 信息或面向过程调用的服务进行访闯。w s d l 首先对访问的操作和访问时使用的请求 响应消息进行抽象描述，然后将其绑定到具体的传输协议和消息格式上，以最终定义具 体部署的服务访问点。相关的具体部署的服务访问点通过组合就成为抽象的w e b 服务 i t s l 。 u d d i 是一个跨产业、跨平台的开放性架构，其可以帮助w e b 服务开发商在i n t e m e t 上公布自己推出的w e b 服务。简单的说，w e b 服务是一种开发的规范，使得通过网络 可以对基于规范开发的各种应用进行调用、整合，从而在互联网上完成更复杂的任务， u d d i 就是w e b 服务的服务中介。 7 山东师范大学硕士学位论文 周2 - 3 0 d d i 信息结构图 u d d ix m ls c h e m a 定义了四种主要的信息类型，它们是技术人员在需要使用合作 伙伴所提供的w e b 服务时必须了解的技术信息。它们是：商业实体信息( b u s i n c s s e n t i t y 结构) 、服务信息( b u s i n c s s s c r v i c e 结构) 、绑定信息c o i n d i n g t c a n p l a t c 结构) 和技术规范信 息( t m o d e l 结构1 ，如上图2 - 3 所示 b u s i n e s s e n f i t y ：描述了发布服务信息的商业实体的详细信息，比如说联系方式、商 业种类、标识、和其它商业实体的关系等。 b u s i n c s s s c r v i c c ：描述了一个商业实体提供的服务。比如说，一个酒店提供的房间 预定服务。服务将以b u s n e s s s c r v i e e 的数据结构来描述。一个b u s i n e s s - e n t i t y 可包含一 个或更多的b u s i n c s s s c r v i c e ，同时相同的b u s i n e s s s e r v i c e 可以被许多b u s i n e s s e n t i t y 所使 用。 b i n d i n g t e m p l a t e ：描述了关于服务的入口点和构造规范的技术信息。对于每一个 b u s i n e s s s c r v i c ，存在一个或多个b i n d i n g t c m p l a t c 要注意的是。b i n d i n g - t e m p l a t e 并不 提供服务规范描述的细节，比如它不提供服务通信接口。这些信息由t m o d e l 提供， b i n d i n g t e m p l a t e 只是仅仅指向一个或更多的t m o d c l 。 2 2 语义w e b 服务 随着w e b 的迅猛发展，万维网己成为一个巨大的全球化信息仓库。如何集成这些 信息，为用户提供更好的服务，是目前迫切需要解决的课题。然而现有w e b 主要是为 人使用w e b 上的内容而设计，如何实现机器自动处理信息，加强异构信息系统之间的 互操作，提供智能服务，是人们一直追求的目标而w e b 服务的出现为智能服务提供 了一个努力的方向，并已有了一些工业标准，但w e b 服务主要集中于数据交换和服务 发布的静态标准。要想提供真正意义上的智能服务，主要还是需要机器能理解w e b 服 山东师范大学硕士学位论文 务的意思。 智能代理在实现自动服务时只有在以某种方式将领域内部模式与w s d l 描述的隐 含语义相连。才能正确地解释并处理这种信息这样，智能代理需要一个计算机可理解 的服务描述，并可实现的访问方法，才可实现自动w e b 服务。而描述w e b 服务的w s d l 只给出了服务能作什么和如何绑定、发现服务的描述，而不知道智能代理需要哪些服务 以及所应满足的约束，即w s d l 只能解决一个h o w 的问题，无法解决w h a t 和w h y 的问题。u d d i 也没有给出服务的性能描述，只局限于服务的名称，一个指向服务提供 者的指针和一个表明在什么地方可访问服务的端口因此现有的w e b 服务很难满足智 能服务的要求，需要第三方软件的帮助，有些文献提出将移动代理与w e b 服务结合来 提供智能服务的解决办法。其实问题的根本还在于当前的w e b 服务缺乏清楚的语义， 不能对服务的语义进行描述。因此要为w e b 服务标注清楚的语义，将w e b 服务与语义 w e b 结合起来提供智能服务。 语义w e b 服务是语义w e b 的一种应用，它将w 曲服务与语义w e b 集成起来，通过 w e b 发布、定位和调用，是独立的、自描述的、模块化的应用。语义w e b 服务的目标 是【l6 1 7 l ： ( 1 ) 使服务成为机器可解释的、用户明了的、能够使用智能主体的； ( 2 ) 个性化的机器代理支持自动的w e b 服务发现、执行、组成和互操作； ( 3 ) 突破虚拟领域，扩展到现实世界。 2 2 1 本体( o n t o l o g y ) 本体是一种对共享概念模型的明确的形式化规范说明【1 8 1 。它最初在人工智能领域被 开发，其目的是方便知识的共享和重用。现在它逐渐被看作是促进由语义驱动的访问和 操作数据的关键理论。它明确定义了主题领域词汇的基本术语和关系，以及用予组合这 些术语和关系以定义词汇的外延的规则，通过本体定义的语义使机器能够理解数据的含 义进而能够进行互操作，从而达到s e m a n t i cw e b 的数据是机器可理解的要求。为网络环 境下机器能够自动处理数据、信息提供了基础。本体的定义体现了本体的四层含义： ( 1 ) 概念模型( ce r p t u a l i z a t i o n ) ，通过抽象出客观世界中一些现象( p h e n o m e n o n ) 的相关 概念而得到的模型，其表示的含义独立于具体的环境状态。 ( 2 ) 明确( e x p l i c i t ) ，所使用的概念及使用这些概念的约束都有明确的定义。 ( 3 ) 形式化( f or m a l ) ，本体是计算机可读的。 ( 4 ) 共享( s h a r e ) ，本体中体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域中公认的概 念集，它所针对的是团体而不是个体。 本体的目标是捕获相关的领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域 9 山东师范大学硕士学位论文 内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇( 术语) 和词汇之间相互 关系的明确定义。 在构建一个知识库系统的时候，不同的本体扮演不同的角色，对于本体的分类尚没 有统一的标准，通常可以区分为几下几种本体类型1 2 s ： ( 1 ) 通用或常识性本体( t o po n t o l o g y ) 主要描述客观世界一般性的知识。如时间、空 间等，通常适用于多个领域。 ( 2 ) 领域本体( d o m a i no n t o l o g y ) 针对特定的应用领域抽象领域知识的结构和内容， 包括领域知识的类型、术语和概念，并对领域知识的结构和内容加以约束，形成描述特 定领域中具体知识的基础。 ( 3 ) 应用型本体( a p p l i c a t i o no n t o l o g y ) 针对特定应用领域知识建模的抽象定义。如任 务本体描述的是特定领域中的概念与概念的关系。这是针对特定方法和任务和方法构件 的本体。 2 2 2 语义w e b 服务描述语言o w l s 服务如何工作 图2 - 4 0 w ls 定义的服务本体 o w l - s 是d a r p a 组织继d a m l - s 后推出的新一代的语义w e b 服务描述标准，使用 w 3 c 推荐的w e b 本体语言o w l ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g e ) 1 9 作为语言基础，目前版本 为2 0 0 6 年3 月刚刚推出的o w l - s 1 2 预览版。2 0 0 4 年1 1 月o w l - s 标准被提交给w 3 c 。 作为第一个提交到w 3 c 审议的语义w e b 服务规范，o w l - s 得到了w 3 c 的一致好评 2 0 1 语义w e b 上需要使用一个基本的类和属性的集合声明和描述服务，这可以在o w l 的本体架构下完成。o w l - s 就是通过本体语言o w l 定义了一组本体来描述w e b 服务。 如图2 4 所示，s e r v i c e 类是对所描述w e b 服务的结构化的引用点，每个s e r v i c e 实 例将对应一个发布的服务。p r e s e n t s ，d e s c r i b e d b y 和s u p p o r t s 作为s e l v i c e 类的三个属性， 分别将值域映射到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 c r r o u n d i n g 。这三个类的实例根 据它们所描述的服务的不同其内容可能大不相同。但是它们都描述了一个w e b 服务的 重要的内容： 1 0 山东师范大学硕士学位论文 s e r v i c e p r o f i l e ：描述“服务能做什么，即服务的功能”，为一个寻找服务的代理提供 有关信息类型来帮助代理决定该服务是否能满足的需求。s e r v i c e p r o f i l e 还可以用来描述 用户的需求。 s c r v i c e m o d e l ：描述“服务如何工作”，描述了服务在执行时将会发生什么。 s e r v i c e g r o u n d i n g ：描述访问服务的细节。通常制定消息格式、通信协议、以及其 他如端口号等和服务相关的细节。 综上，s c r v i c e p r o f i l e 提供了代理发现服务所需的信息；服务的s e r v i c 宅m o d e l ， s c x v i c c g r o u n d i n g 一起为代理能够进一步使用服务提供信息。 w e b 服务市场上进行一个交易需要三方参加：服务请求者，服务提供者和基础组件。 服务请求者相当于买方，需要寻找一个服务来完成自己的任务；服务提供者相当于卖方， 为服务请求者提供需要的服务。在i n t c r n e t 的开放环境下，服务请求者一般预先并不知 道提供者的存在，所以需要依托一些基础组件如注册中心帮助查找需要的服务。服务发 现就是帮助请求者在提供的服务中寻找满足需求服务的过程。 在o w l - s 框架中，s e r v i c e p r o f i l e 提供了一个方式来描述服务提供者提供的服务和 服务请求者所需的服务 s e r v i c e p r o f i l e 将服务描述为一个具有三种类型信息的功能：哪个组织提供了该 服务，该服务提供什么功能，一组描述服务特征的属性。 ( 1 ) 提供者信息包含了指向提供服务的实体的联系信息； ：( 2 ) 服务的功能描述根据服务产生的转换进行表达具体的，在s e r v i c e p r o f i l e 中包 括了： l 、服务的输入、输出； 2 、服务执行的前提以及服务执行产生的影响； ( 3 ) 用于描述服务特征的一组属性可能包括： l 、服务所属的种类； 2 、服务的质量评价。该属性通过用户来评定，并最终为用户所使用； 3 、一个不限长度的服务参数列表，它可以包含任何类型的信息。这些信息可能包 括服务的最大响应时间，服务的位置可用性等。o w l s 提供了用于表达这些参 数的机制。 s e r v i c e p r o f i l e 提供了服务在注册中心所需信息的准确描述，一旦用户找到了所需的 服务，以后和服务的交互通过s c r v i c c m o d e l 进行尽量两者在和整个服务事务中扮演不 同的角色，但它们是对同一服务的不同表达，两者之间应该就输入i n p u t s 、输出o u t p u t s 、 前提p r o c o d i t i o n s 和结果e f f e c t s ( 以下简称l o p e ) 达成一致 o w l - s 没有在s e r v i c e p r o f i l e 和s e r v i c e m o d c l 之间做出严格的限制，在不违反o w l 有效性