（计算机软件与理论专业论文）基于语义的web服务发现与匹配的研究.pdf

武汉理t 大学硕士学位论文 摘要 w e b 服务作为一种新兴的w e b 应用模式和分布式计算模型，从根本上解决 了企业之间及企业内部异构系统之间的互操作和互通信问题。然而现有的主流 w e b 服务发现方法是采用基于u d d i 框架的服务匹配，由于u d d i 注册中心只 能提供基于关键字的查询，并且缺乏对语义信息的支持，使得服务匹配是基于 关键字和语法级的匹配，不能实现基于服务功能的匹配，从而造成服务查准率 查全率较低。另一方面，w s d l 描述语言是语法级的服务描述语言，主要提供 w e b 服务的物理信息，即调用具体服务所需的技术细节，缺乏对服务功能的语 义描述，因此不能很好的提供服务的功能信息。 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 的技术应用到 w e b 服务领域，为w e b 服务的描述提供语义信息，即语义w e b 服务( s e m a n t i c w e b s e r v i c e s ) 。本文所作的研究如下： 1 、论文比较全面地介绍了w e b 服务及其现有的服务匹配技术，语义w e b 等的相关知识背景，以及它们的最新发展状况。 2 、设计并实现了基于语义的w e b 服务发现与匹配模型，主要包括以下功能 模块：1 ) 通过查询处理器可抽取查询请求中的服务功能特征信息，并能形成标 准的查询请求p r o f i l e ；2 ) 通过o w l - s u d d i 转换器可扩展u d d i 注册中心，使 其能够支持服务的语义信息；3 ) 语义w e b 服务匹配引擎利用服务本体和领域本 体提供的语义信息并结合语义推理实现服务的匹配。 3 、提出了一种基于语义的w e b 服务发现匹配算法，该算法采用了分层匹配 的思想，首先通过服务分类匹配过滤掉大量无用的服务。在描述性匹配和功能 性匹配完成后，进行服务质量匹配，充分地考虑到各匹配参数的语义相似度， 根据相似函数计算出匹配度，判断是否与用户要求匹配。最后按服务质量排序 显示，提高了用户请求与服务匹配的准确性与筒效性。 关键词：w e b 服务，语义w e b ，u d d i ，w s d l ，本体，o w l s 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w 曲s e r v i c er e s o l v e dt h ep r o b l e mo fi n t e r c o m m u n i c a t i o na n di n t e r o p e r a b i l i t y w i t h i nt h eb u s i n e s se n t e r p r i s ea n dh e t e r o g e n e o u ss y s t e mi nt h ei n t e r n a lb u s i n e s s e n t e r p r i s eb yt h er o o t h o w e v e rt h et r a d i t i o n a lw 曲s e r v i c e sd i s c o v e r ym e t h o di s w e bs e r v i c e sm a t c h m a k i n gw h i c hi sb a s e do i lt h eu d d if r a m e w o r k , b e c a u s eu d d i c a no n l yo f f e rt h eq u e r yb a s e do nk e y w o r d ，a n du d d iu s cx m lt od e s c r i b ei t sd a t a s t r u c t u r e ，i sl a c k o fs u p p o r tf o rs e m a n t i ci n f o r m a t i o n ，s ot h ew 曲s e r v i c e s m a t c h m a k i n gi sb a s e do nt h ek e y w o r da n ds y n t a xm a t c h m a k i n g , c a n ti m p l e m e n t w 曲s e r v i c e sf u n c t i o n a l i t y b a s e dm a t c h m a k i n g a n dt h e nc a u s et h el o wp r e c i s i o n o n t h eo t h e rh a n d , w s d ll a n g u a g ei sas y n t a xl e v e ll a n g u a g e ，o f f e rt h ew e bs e r v i c e s p h y s i c a li n f o r m a t i o n , a n dl a c k o ft h es e m a n t i cd e s c r i p t i o no fw e bs e r v i c e s f o n c t i o n a l i t yi n f o r m a t i o n a g a i n ，t h et r a d i t i o n a lw 曲s e r v i c e sd i s c o v e r yt e c h n o l o g yi s l a c ko ft h e a b i l i t yo fe x t r a c t i n ga n dp r o c e s s i n go ft h eu s e f u li n f o r m a t i o n ，c a n t e f f e c t i v e l yd e s c r i b et h ew e bs e r v i c e sc a p a b i l i t yf r o mt h es e r v i c e sr e q u e s t ，g oa g a i n s t l o c a t et h eb e s tw 曲s e r v i c e s t or e s o l v el o wp r e c i s i o ni nw e bs e r v i c e sd i s c o v e r y , t h er e s e a r c hc o m m u n i t yb r i n g s s e m a n t i c st ow e bs e r v i c e s s e m a n t i cw e bs e r v i c e sh a v et h e i rs e m a n t i cd e s c r i p t i o n s a n dt h u sm a k ei tp o s s i b l ef o rs e r v i c e st ok n o wt h ec o n t e n t ，f u n c t i o na n da t t r i b u t e so f e a c ho t h e r t or e s o l v el o wp r e c i s i o ni nw e bs e r v i c e sd i s c o v e r y , t h er e s e a r c hc o m m u n i t y b r i n g ss e m a n t i c st ow 曲s e r v i c e s s e m a n t i cw e bs e r v i c e sh a v et h c i r s e m a n t i c d e s c r i p t i o n sa n dt h u sm a k ei tp o s s i b l ef o rs e r v i c e st ok n o wt h ec o n t e n t ，f u n c t i o na n d a t t r i b u t e so f e a c ho t h e r t h em a i nr e s e a r c hw o r k sid oa r ea sf o l l o w s ： 1 、t h ek n o w l e d g ea b o u tw e bs e r v i c e ，。c u r r e n tm a t c h i n gt e c h n o l g ya n ds e m a n t i c w e bw i l lb ei n t r o d u c e da l l s i d e d ，i n c l u d i n gt h el a t e s tp r o g r e s s 2 、t h i sp a p e rd e s i g nas e m a n t i c - b a s e dw 曲s e r v i c e sd i s c o v e r ym o d e l t h e m o d e li n c l u d e st h eo u e r y p r o c e s s e r 、o w l - s u d d i c o n v e r t e r 、s e m a n t i c w 曲s e r v i c e sm a t c h m a k e r 1 ) 1 h e q u e r y p r o c e s s e rs u p p l yt h eu s e ri n t e r f a c ef o ru s e r s t op r e s c r i b et h eq u e r yc o n d i t i o n ，a n dc h a n g et h es e r v i c e sr e q u e s tt on o r m a t i v er e q u e s t n 武汉理工大学硕士学位论文 p r o f i l ea c c o r d i n gt oo w l - sp r o f i l e 2 ) o w l - s a j d d ic o n v e r t e re s t a b l i s h e st h e m a p p i n g b e t w e e nt h eo w l - sp r o f i l ea n du d d it oe n l a r g et h eu d d is oa st os u p p o r t t h es e m a n t i ci n f o r m a t i o n 3 ) u s i n gt h es e m a n t i ci n f o r m a t i o ni ns e r v i c eo n t o l o g ya n d d o m a i no n t o l o g y ，r e a l i z et h es e r v i c em a t c h i n ga ts e m a n t i cl e v e l 3 、s e m a n t i cw e bs e r v i c e sm a t c h m a k e ru s e st h eh i e m r c l i i c a lm a t c ha l g o r i t h m ，t h e f f f s ts t a g ei ss e r v i c e c a t e g o r ym a t c h i n g , i ti su s e dt of i l t e rt h ew e bs e r v i c e sw h o s e s e r v i c e c a t e g o r y 。v a l u ed o e s n te q u a lt ot h er e q u e s t e ds e r v i c ep r o f i l e s t h es e c o n d s t a g em a t c h i n gi sw e bs e r v i c e sf u n c t i o n a l i t yb a s e ds e m a n t i cm a t c h i n g , t h ew e b s e r v i c e s f u n c t i o n a l i t y - b a s e d s e m a n t i c m a t c h i n g i s i m p l e m e n t e db yc a l l i n g l n p u t p a r a m e t e r m a t c h i n ga n do u t p u t p a r a m e t e r m a t c h i n g ，t h i sa l g o r i t h md e f i n ea s e m a n t i cs i m i l a r i t yd e g r e et om e a s u r et h em a t c hd e g r e ea saf l o a tn u m b e r , a n d c o n s e q u e n t l yd i s t i n g u i s ht h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h ew e bs e r v i c e s m a t c hd e g r e e k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e s ，s e m a n t i cw e b ，u d d i ，w s d l , o n t o l o g y , o w l - s 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 第1 章绪论 w e b 服务作为一种新兴的w e b 应用模式，是一个崭新的分布式计算模型， 是w e b 上数据和信息集成的有效机制。从电子商务应用领域来看，复杂的应用 连接和程序代码造成了电子商务应用的高维护代价和更新代价，而w e b 服务的 出现恰好从根本上解决了企业之间及企业内部异构系统之间的互操作和互通 信，成为目前应用环境中最为合理的解决方案【1 l o w e b 服务的发现是w e b 服务体系架构的重要部分，发现符合用户需求的服 务是实现服务复用、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，关系到能否真正实现服务的即插 即用。然而传统的w e b 服务发现方法仍然存在缺陷，查准率和查全率都不能满 足用户的要求，制约w e b 服务的准确、高效的发现。其原因主要体现在以下几 个方面： ( 1 ) u d d i 注册中心只能提供基于关键字匹配的检索方式，根据判断广告服 务描述中是否包含请求查询中的关键词来返回结果，在检索结果中会出现很多 不相关的w e b 服务，因此查准率不高；另一方面由于其只支持关键词的精确匹 配，并不支持语义约束的模糊匹配，因此容易遗漏大量与检索概念同义或相关 的服务，因此查全率也低。 ( 2 ) 现有广泛采用的w e b 服务描述语言是w s d l ，但w s d l 主要提供的是 w e b 服务的物理信息，即调用具体服务所需的技术细节，如消息格式、参数类 型、操作、协议绑定和服务地址等，缺乏对服务功能的语义描述，机器无法理 解和处理。 ( 3 ) 传统的服务发现技术缺乏对服务查询描述中服务功能信息的提取，不能 很好的描述用户查询请求中所需服务的能力，并且没有采用统一规范来描述服 务请求描述和服务广告描述，不利于实现服务匹配的高效性。 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 的技术应用到 w e b 服务领域，为w e b 服务的描述提供语义信息，即语义w e b 服务( s e m a n t i cw e b s e r v i c e s ) 。结合语义w e b 和w e b 服务技术的服务发现方法为提高服务发现性 武汉理工大学硕士学位论文 能提供了条件，但同时也随之提出新的挑战，主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 采用何种服务描述语言来形成规范化的服务语义描述，并能与原有的 w e b 服务体系结构有良好的相容性。 ( 2 ) 如何设计一种基于服务功能的语义匹配算法，既能提高服务发现性能， 又尽可能地降低系统响应时间。 1 2 国内外研究现状与分析 在试图提高服务发现和匹配性能效率的问题上， 法，主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 结合语义w e b 技术扩展服务的语义描述， 配，从而提高服务发现性能。 学术界已提出不少解决方 并研究基于语义的服务匹 a ) 美国卡梅隆大学的m a s s i m op a o l u c c i 提出基于w e b 服务能力的语义匹 配思想，它成为后来的语义服务发现方向研究的核心思想1 2 】，该算法采用 d a m l - s 语言来描述服务广告，把体现服务功能的输入输出参数作为匹配依据， 并根据预定义的匹配类型来计算服务的匹配程度。最后通过实验证实能提高查 准率和查全率。该算法还存在匹配程度的划分粗糙、响应时间长等问题。 ”美国麻省理工学院的m a r kk l e i n 和美国纽约大学的a b r a h a mb e r n s t e i n 提出基于过程本体论的服务发现方法 3 1 。通过定义过程本体来表述查询请求与 w e b 服务，同时定义一种过程查询语言( p q l ) 检索服务并通过把查询的过程本 体与服务的过程本体进行语义匹配实现服务发现。经实验证明该服务发现方法 提高了服务查准率和查全率指标。但由于过程本体与w s d l 之间无映射关系， 需要花大量时间对服务建立索引，并且p q l 解释器的性能没评估，因此服务发 现的高效性不能完全保证。 ( 2 ) 特定应用背景下( 例如：p 2 p 环境、a d h o c 环境) 的服务发现方法研究。 a ) 乔治亚大学的s p e e d r 项目提出了在p 2 p 环境下的服务发现方法 4 1 。该 项目基于p 2 p 基础框架建立一个分布式的服务发现系统。该系统结合p 2 p 技术 来连接各私有注册中心解决因集中式的注册中心带来的复制不同步、人工管理 和低效率等问题。但由于该方法仍然采用基于关键字的匹配方式，因而服务发 现性能没有显著提高。 b ) 现有的服务发现技术不能有效地应用于移动自组网( m o b i l e a dh o c 2 武汉理工大学硕士学位论文 n e m o r k ) 中，d r e g g i e 采用d a m l 语言来进行服务的语义描述，并把d a m l 作 为推理语言，d r e g g i e 采用基于语义的p r o l o g 推理引擎进行服务的模糊匹配。 它通过解析d a m l 查询请求、服务本体、来自服务提供者的d a m l 服务轮廓 描述信息，并装载到知识库，再利用这些信息进行匹配，从而实现服务发现i ”。 ( 3 1 结合a g e n t 技术以达到实现服务发现的自动化和智能化的目标。 中科院的史忠植等人实现了多主体服务环境m a g e ( m u f t i - a g e n t - e n v i r o n m e n t ) 6 1 ，该系统利用d l 推理机为多主体系统服务推理提供自动的主体 服务分层机制并自动建立主体服务分层，然后在该服务分层基础上实现主体服 务匹配的自动化、智能化。该系统采用基于描述逻辑的主体服务匹配算法，运 用描述逻辑对本体概念进行推理，从而实现语义相似度匹配。 ( 4 ) 特定领域内的语义服务发现研究。 o l g ac a p r o r i 和m i k ed e w a r 等运用描述逻辑和o w l 设计出基于数学特定 领域的w e b 服务匹配算法【7 。它由m o n e t 项目发展而来，利用o w l 语言来 建立数学描述语言( m a t h e m a t i c a lw e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o n ) 。它作为语义w e b 服 务发现在特定领域内的应用具有重要意义。 综观现有研究，其各自不同的服务发现方法大多都考虑在服务描述上增加 语义信息，并给出各自的语义匹配算法。因此结合语义w e b 和w e b 服务技术 来实现基于服务功能的语义匹配，是w e b 服务发现领域的重要研究方向，同时 也是解决服务发现性能问题的重要途径。 1 3 论文研究内容和研究意义 1 3 1 研究内容 目前改进w e b 服务发现技术的主流方向是在w e b 服务体系中引入w e b 服务 的语义描述，进而探讨实现基于服务功能的语义匹配方案。 在结合语义w e b 和w e b 服务技术的基础上，论文一方面主要设计了语义 w e b 服务发现与匹配模型。该模型利用本体建模方法来建立领域本体库，来解 决w e b 服务发现匹配过程中存在的语义异构问题，达成领域内一致的语义理解； 并采用o w l - s ( 语义w e b 服务本体描述语言) 分别对所提供的w e b 服务和服务请 3 武汉理工大学硕士学位论文 求进行语义描述，产生的w e b 服务本体使服务请求者篚够了解服务的功能细节， 加强服务描述信息的机器可理解性同时服务请求p r o f i l e 能精确描述服务请求 者所需服务的功能信息，为实现基于服务功能的语义匹配提供充分的语义信息； 该模型通过扩展u d d i 注册中心，使其能支持服务功能的语义描述。另一方面， 本文将给出一种分步匹配策略，结合语义推理实现模糊匹配，从而提高了服务 的检索效率和查准率。 本论文研究的主要内容按章节次序编排如下： ( 1 ) 分析传统的w e b 服务发现技术存在的问题，在对国内外研究成果进行 分析和比较基础上，确定将本体论和语义推理引入到w e b 服务匹配的研究，以 实现基于语义的w e b 服务发现与匹配的技术路线。 ( 2 ) 通过总结语义w e b 服务发现机制来为服务发现与匹配模型设计提供理 论和技术依据。并对发现机制的重要技术( 本体方法、描述逻辑和服务语义描语 言1 进行详细阐述， ( 3 ) 设计一个语义w e b 服务发现与匹配模型，并给出了各模块的功能设计。 查询处理器是为了解决原有的服务发现技术缺乏抽取有用信息的能力的问题。 o w l - s u d d | 转换器是为了扩展u d d i 注册中心，使其能够存储服务的语义信 息。语义服务匹配引擎是为了实现基于服务功能的语义匹配而设计。该服务发 现与匹配模型的设计是本文的重点研究工作。 ( 4 ) 本文的另一重点是针对传统服务精确匹配查准率和查全率低的现状，在 引入本体的基础上，提出了一种分步匹配的匹配策略。第一步是过滤性质的 s e r v i c e c a t e g o r y 匹配，用来筛选与服务请求分类相同的服务集，第二步是基于 服务功能的语义区配，通过输入参数集匹配和输出参数集匹配来实现，其中给 出语义相似度函数来量化匹配程度。能细粒度区分服务问匹配程度的差别。 ( 5 ) 阐述了语义w e b 服务发现与匹配模型的具体实现过程，并对该模型主 要功能模块的实现进行论证，最后通过一个服务请求实例来验证该模型的发现 性能，并针对匹配结果给出性能分析，从而论证了该模型的可行性。 1 ，3 2 研究意义 针对传统w e b 服务精确匹配查准率和查全率低的现状，本文在对国内外研 究成果进行分析和比较基础上，将本体论和语义推理引入到w e b 服务的发现与 匹配研究中来，即在w e b 服务和语义w e b 技术中搭建了座桥梁。然后通过设 4 武汉理工大学硕士学位论文 计实现了一个基于语义的w e b 服务发现与匹配模型，从而将本文提出的一种分 步匹配的策略通过试验来进行验证。验证结果表明该匹配策略在一定程度上提 高了服务的发现与匹配的效率，为实现w e b 服务发现与匹配的高效性、自动化 和智能化作出了一定的努力。 1 4 论文组织结构 论文的组织结构安排如下： 第一章绪论：介绍了论文研究的背景，国内外研究现状，论文的所作工作 和意义以及论文的结构安排。 第二章w e b 服务及其发现与匹配技术：介绍w e b 服务的定义、特点、体 系结构及规范标准，介绍了目前w e b 服务发现技术及存在的缺陷。 第三章语义w e b ：介绍语义w e b 的目标、体系结构和相关技术，重点介 绍了本体描述语言o w l 。 第四章0 w l - s ：对0 w l - s 规范作了详细介绍。通过引入0 w l _ s ，服务信息 能够以计算机可解释的语义标签的形式给出，它是后续开发基于0 n t o l o g y 的服 务匹配引擎的重要技术基础。 第五章s w s 发现与匹配模型设计：给出基于语义的w e b 服务发现与匹配模 型的总体设计和各模块的功能设计，该服务发现与匹配模型主要包含查询处理 器、o w l - s u d d i 转换器、u d d i 注册中心和语义服务匹配引擎几个模块。 第六章语义匹配算法设计：详细阐述了以基于服务功能为主的分步匹配算 法，该算法通过分步匹配能缩小查找范围，过滤掉大量无关服务。同时基于服 务功能的语义匹配算法通过引入概念语义相似度函数可量化匹配度，便于用户 区分服务匹配度之间的差别，从而更好的定位所需服务。 第七章s w s 发现与匹配系统的实验验证：介绍了语义w e b 服务发现与匹配 模型的具体实现过程，并对该模型主要功能模块的实现进行论证，最后通过一 个服务请求实例来验证该模型的发现性能，并针对匹配结果给出性能分析，从 而论证了该模型的可行性。 第八章结束语：总结本文所作的工作并对未来研究前景展望。 s 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章w e b 服务及其发现与匹配技术 2 1 w e b 服务的概念和体系结构 2 1 1w e b 服务的概念 w e bs e r v i c e s 是建立可互操作的分布式应用程序的新平台。这个平台是一 套标准，它定义了应用程序如何在w e b 上实现互操作性。w e bs e r v i c e s 的基本 思想是把软件当作一种服务。目前对于w e bs e r v i c e s 并没有一种严格的定义， 一般认为w e bs e r v i c e s 是通过w e b 调用的应用逻辑或功能，具有自包含 ( s e l f - c o n t a i n e d ) 、自描述( s e l f - d e s c r i b i n g ) 以及模块化的特点，可以通过w e b 发布、查找和调用嘲。w e b 服务以其普遍、易于开发等特点得到了i b m 、微软、 s u n 等大厂商的广泛支持，它在应用集成领域有广阔的应用前景。 2 1 2w e b 服务的体系结构 w e bs e r v i c e 的体系结构是基于w e b 服务提供者、w e b 服务请求者和w e b 服 务中介者三个角色和发布、发现、绑定三个动作构建的。1 。 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：创建w e bs e r v i c e s 并通过服务代理 ( s e r v i c eb r o k e r ) 注册该项服务，从而把w e bs e r v i c e s 发布到i n t e r n e t 上去。 从体系结构上看，它是提供服务访问的平台。 服务代理( s e r v i c eb r o k e r ) ：充当管理者的角色，用来存储和维护己发布服 务的注册信息，是服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) 发布服务和服务请求者 ( s e r v i c er e q u e s t e r ) 查询服务并获取服务的绑定信息的场所。 服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) ：需要某种特定服务的企业或个人，通过 搜索服务代理( s e r v i c eb r o k e r ) 所维护的注册表找到所需的w e bs e r v i c e s ，然 后连接使用。从体系结构上看，它是指查找和调用服务的客户端程序。 下图2 - 1 是w e bs e r v i c e s 的体系结构： 6 武汉理工大学硕士学位论文 图2 - 1w e b 服务体系结构 与w e bs e r v i c e s 有关的三个操作为： 发布( p u b l i s h ) ：服务提供者对服务进行一定的描述并通过服务代理向其 注册表中注册服务发布己经注册的服务。 查找( f i n d ) ：服务注册库( s e r v i c er e g i s t r y ) 中的服务如何被服务请 求者发现。服务注册库会提供规范的接口来接受服务请求者的查询请求；对于 服务请求者，一般在设计阶段为了程序开发而主要检索服务的接口描述，而在 运行阶段则为了调用服务而检索服务的绑定和位置描述。 绑定( b a n d i n g ) ：如何实现对服务的调用，发生在服务请求者和服务提供 者之间。在绑定操作中，注册服务器反馈给服务请求者所请求服务的详细信息， 包括服务的访问路径、服务调用的参数、返回结果、传输协议、安全要求等， 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，而在运行时 调用或启动与服务的交互。 2 2w e b 服务的核心协议 w e bs e r v i c e 平台是一套协议来实现分布式应用程序的创建。任何平台都有 它的数据表示方法和类型系统。要实现互操作性，w e bs e r v i c e 平台必须提供一 套标准的类型系统，用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系 统。w e bs e r v i c e 平台也必须提供一种标准来描述w e bs e r v i c e ，让客户可以得 到足够的信息来调用这个w 曲s e r v i c e 。最后，还必须有一种方法来对这个w e b s e r v i c e 进行远程调用，这种方法实际是一种远程过程调用协议( r p c ) 。w e b s e r v i c e 组件是一套开放的技术规范，组件的基本组成部分包括为h t r p 、x m l 、 7 武汉理工大学硕士学位论文 w s d l 、u d d i 、s o a p l l 0 1 。下图2 - 2 给出了w e bs e r v i c e s 的框架构成： w e b 服务 w s d lu d d ls o a p x m l h t t p 邸t pe t c ) 图2 - 2w e b 服务的组件构成 1 ) m w 是一个在i n t e m e t 上广泛使用的协议，为w e bs e r v i c e s 部件通过 i n t e r a c t 交互奠定了协议基础，并具有穿透防火墙的良好特性。 2 ) 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 ) ：x m l ( 可扩展标记语言) 是一种元语 言，可以用来定义和描述结构化数据，它是w e bs e r v i c e s 得以实现的语言基础。 3 ) w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ：w s d l ( w e b 服务描述语言) 用于描述w e b 服务的接口和功能。 4 ) u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r y & i n t e g r a t i o n ) ：u d d i ( 统一描述、 发现和集成) 标准定义了w e b 服务的发布与查找的方法。 5 ) 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 0 1 ) ：s o a p ( 简单对象访问协议) 用于构 建w e b 服务和服务请求之间的通讯，定义了服务请求者和服务提供者之间的消 息传输规范。 下面将介绍构成w e bs e r v i c e s 架构的三大核心协议：简单对象访问协议 ( s o a p ) ，统一描述、发现和集成协议( u d d i ) ，w e b 服务描述语言( w s d l ) 。 2 2 1s o a p ( 简单对象访问协议) 简单对象访问协议s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 是在分散或分式的 环境中交换信息的简单的协议，是一个基于x m l 的协议1 1 1 l 。s o a p 任何对象模 型兼容，它包括通信框架所需的基本功能集，因此s o a p 支持几乎任何协议传 输。例如，h i t p 的s o a p 关联采用h t l v 请求响应模式。此外，s o a p 支持任 何数据编码方法，使基于s o a p 的应用程序能在s o a p 消息中发送几乎任何类 型的信息。 s o a p 消息包括四个部分：( 1 ) s o a p 信封( e n v e l o p ) ，信封定义了一个描述消 息中的内容、所要接收者和消息的处理要求的框架。信封包含可选h e a d e r 元素 8 武汉理工大学硕士学位论文 和b o d y 元素两个部分，h e a d e r 元素提供处理指令给接收消息的应用程序。b o d y 元素包含所要传送给接收者的应用程序特定数据。( 2 ) s o a p 编码规, l j ( e n c o d i n g m l e s ) ，用于表示应用程序需要使用的数据类型的实例。( 3 ) s o a pr p c 表示 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。( 4 ) s o a p 绑定( b i n d i n g ) ，使用 底层协议交换信息。 2 2 2u d d i ( 通用描述、发现和集成协议) ( 1 ) u d d i 概述 统一描述、发现和集成协议( u d 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，同时也包含一组使企业能将自身提供 的b 服务注册以使得别的企业能够发现的访问协议的实现标准【1 2 1 。从概念上 来说，u d d i 商业注册所提供的信息包含三个部分：“白页”( w h i t e p a g e ) ，包括 了地址、联系方法、已知企业标识、所提供的商业服务等；“黄页”( y e l l o w p a g e ) ， 包括了基于标准分类法的行业类别及技术信息，其具体形式可能是指向详细技 术文件的指针( 例如u r l ) ；“绿页”( g r e e n p a g e ) 是指与服务相关联的绑定信息， 并提供了指向这些服务所实现的技术规范的引用和指向基于文件的u r l 的不 同发现机制的指针，绿页通常包括服务的w s d l 文档引用，其中包含如何与w e b 服务交互的信息。所有的u d d i 商业注册信息存储在u d d i 商业注册中心。 ( 2 ) u d d i 注册信息 u d d i 所登记的信息主要包括【切： 商业实体信息( b u s i n e s s e n t i t y ) ：这可以被看成是个关于商业机构的标 准描述元数据，作为注册和发现的核心，包括b u s i n e s s k e y ( 商业实体标识) 、 n b m e ( 名称) 、d e s c r i p t i o n ( 描述) 、b u s i n e s s s e r v i c e s ( 商业服务集) 、 i d e n t i f i e r b a g ( 企业或商品标识集) 、c a t e g o r y b a g ( 分类集，包括行业代码、 产品代码、地理位置代码和商业标识代码) 等元素。这个描述结构类似于“白 页”登记，是商业机构专属信息集的最高管理者，位于整个信息结构的最上层， 通过分类集支持以行业分类为基础的“黄页”分类检索，通过企业或商品标识 集可以利用多种标识方式( 注册商标、企业l o g o 、通用名称等) 进行检索。 商业服务信息( b u s i n e s s s e r v i e e ) ：作为“绿页”服务，对w e b 服务进行 商业业务描述，是b u s i n e s s e n t i t y 的子结构，一个b u s i n e s s e n t i t y 可以有 多个b u s i n e s s s e r v i c e o b u s i n e s s s e r v i c e 也是元数据容器，通过商业服务标识、 9 武汉理工大学硕士学位论文 商业实体标识、名称、描述、绑定模板、分类集等元素，对特定企业所提供的 特定服务进行描述。 技术绑定信息( b i n d i n g t e m p l a t e ) ：对于每一个b u s i n e s s s e r v i c e ，存在 一个或多个技术实现方式，这些方式的技术描述通过b i n d i n g t e m p l a t e 来实 现，包括应用程序连接远程w e b 服务并与之通讯所必须的信息，例如 b u s i n e s s k e y ( 绑定标识) 、s e r v i c e k e y ( 服务标识) 、d e s c r i p t i o n ( 描述) 、 a c c e s s p o i n t ( 接入地址，提供商业服务的远程服务器地址) 等。这个接入地址 一般与相应的调用规范链接。 调用规范( t m o d e l ) ：本身提供一种引用机制，它包括服务名称、发布服务 的组织以及指向有关技术规范的u r l 指针( u d d i 定义了一个利用u r l 和w e b 服务的框架，使每个企业能够集中地维护自己的调用规范) 。技术规范包括信息 格式、响应机制、传输协议、安全机制等。这个引用信息可被看作是提供这项 服务的公司的承诺，承诺他们已经实现了一个与所引用的t m o d e l 相兼容的服 务；这个引用信息被嵌入到相应的b i n d i n g t e m p l a t e 中，从而支持第三方系统 利用这些调用规范来了解技术要求和配置系统。 ( 3 ) u d d i 服务接口 为了支持自动的发布和检索，u d d i 定义了程序员a p i 规范( p r o g r a m m e r s a p is p e c i f i c a t i o n ) ，查询a p i 和发布a p i 是主要部分，前者主要用于访问 登记系统并从登记系统读取有关信息，后者用于应用程序和登记系统之间发布、 存储和修改登记信息的互操作。发布a p i 必须通过授权，每个操作入口站点都 负责选择和实现一种与发布a p i 兼容的授权协议，同时提供新用户的注册，使 用查询a p i 功能不需要经过任何授权，二者都使用基于h t t p 的s o a p 消息机 制的协议实现的。 2 2 3w s d l ( w a b 服务描述语言) w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 是一种用于描述w e b 服务的x m l 语言【1 4 1 。它由m i b a 、i n t e l 、i b m 、m s 等共同提出，w s d l 描述了w e b 服务的三 个基本属性： 服务做些什么假务所提供的操作( 方法) 如何访问服务一和服务交互的数据格式以及必要协议 服务位于何处协议相关的地址，如u r l 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 弱d l 文档以端口集合的形式来描述w e b 服务，w s d l 服务描述包含对一组 操作和消息的一个抽象定义，绑定到这些操作和消息的个具体协议，和这个 绑定的一个网络端点规范。w s d l 文档被分为两种类型：服务接口( s e r v i c e i n t e r f a c e ) 和服务实现( s e r v i c ei m p l e m e n t a t i o n s ) ，文档基本结构框架如 图2 - 3 所示： w s d l s e r v i c ei n t e r f a c e d o c u m c n t w s d l s e r v i c el m p l e m e n m f i o n d o c u m e n t 图2 - 3w s d l 文档基本结构 我们以一个机票代理的w e b 服务的w s d l 文档抽象定义部分为例来说明， 它提供了查询机票价格的功能。 i i r，lttjl，lli 武汉理工大学硕士学位论文 从上面抽象程序可解释出下面信息：此服务提供了名为q u e r y f l i g h t 的操 作，输入为q u e r y f l i g h t r e q u e s t ，参数为三个字符型的，输出为 q u e r y f l i g h t r e s p o n s e ，参数为浮点型的。这里的数据类型由w e b 服务的标准 系统x s d ( x m l 模式定义) 来确定。但程序不能像人一样知道输入的出发地、 目的地和航班具体信息，还有价格是用什么货币来表示的，即w s d l 文档缺乏 语义。 2 2 4w e bs e r v i c e $ 的运行机制 综合上面的知识，得到w e bs e r v i c e s 更为详细的运行机制如下： 服务提供者在发布w e bs e r v i c e s 时，把所提供服务的接口和需要的数据类 型及结构用w s d l 进行描述，生成相应的w s d l 文件，在全球的u d d i 注册中心进 行注册。 服务请求者首先利用u d d i 浏览器浏览u d d i 注册服务器，查询到满足需求的 w e b s e r v i c e s 后，取得其地址，并将相应的服务描述文件( 即w d s l 文件