（计算机应用技术专业论文）基于p2p的web+services发现机制.pdf

摘要 w e bs e r v i c e s 近年来一直是业界的研究热点，随着w e bs e r v i c e s 应用范围的 扩大，对w e bs e r v i c e s 相关技术的研究越来越广泛。在实际应用中，服务使用者 要怎样才能准确、高效地找到自己想要的w e b 服务是至关重要的问题。因此， 对w 曲s e r v i c e s 发现机制的研究更是上述研究工作中的重点。 p 2 p ，即“p e e r - t o p e e r ”对等互联网络技术，它引导网络计算模式从集中式 向分布式转变，使上网用户能更为轻松地进行共享、交换文件等。在p 2 p 结构中， 每个p e e r 都同时具有信息消费者、信息提供者和信息通讯等三方面的功能。 p 2 p 和w e bs e r v i c e s 两种技术都有着非常广阔的应用前景，因此两者之间的 结合也就变成了目前研究的一个方向。本文的主要研究内容就是在深入研究p 2 p 和w e b s e r v i c e s 技术的基础上，将p 2 p 技术应用于w e b s e r v i c e s 发现机制中，提 出基于p 2 p 的w e bs e r v i c e s 发现机制。 本文以分布式散列表作为p 2 p 的模型，给出了一个基于p 2 p 的w e b s e r v i c e s 发现机制的详细设计。本文给出了一个基丁二同义词集的分布式散列表技术，实现 了分布式散列表的模糊查找。通过对现有本体映射算法的研究，给出了个异构 本体映射的算法，实现了在分布式环境中，基于异构本体的w e b 服务发现。同 时对现有的服务匹配算法进行改进，充分考虑服务和目标描述的各个部分，使得 服务和目标能够更精确的匹配。 本文还利用现有的软件环境本文提出的发现机制进行了模拟实现，并在查询 的响应时间、查全率和查准率等这三个方面将本文提出的发现机制和其他发现机 制进行了对比分析。 关键词：w e bs e r v i c e s 发现，语义w e bs e r v i c e ，p 2 p ，c h o r d a b s t r a c t w e bs e r v i c e st e c h n o l o g yh a sg a i n e dg r e a ta t t e n t i o n w i t hm o r ea n d m o r ea p p l i c a t i o no fw e b s e r v i c e s ，p e o p l ed om o r ea n dm o r es t u d y o i lt h i s t e c h n o l o g y i np r a c t i c a la p p l i c a t i o n ，t h ed i s c o v e r yo f w e bs e r v i c e si sa ni m p o r t a n t i s s u eb e c a u s ep e o p l ec a n n o tu s ew e bs e r v i c e si fh ec a n n o tf i n di t i n t h es a l n et i m e ，p e e rt op e e rs y s t e ma l s og a i n sg r e a ta t t e n t i o n w i t h t h et e c h n o l o g y , t h en e t w o r ki su s e di nm o r ed i s t r i b u t e dw a y , i na p u r ep e e r t op e e rs y s t e m ，e v e r y p e e rt a k et h es a m er o l e ，i tc a l la c ta sap r o v i d e ro ra c o n s u m e r i nr e c e n ty e a r s p 2 pt e c h n o l o g yh a st a k ea ni m p o r t a n tp o s i t i o n i np e o p l e sd a i l yl i f e ，a n dw i l lt a k em o r ee f f e c to nt h ef u t u r en e t w o r k t h e c o n v e r g e n c eo f w e bs e r v i c ea n dp 2 pt e c h n o l o g yi sa d i r e c t i o no f c u r r e n ts t u d y i nt h et h e s i s ，ap 2 pb a s e dw 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 w a sp r o p o s e d t h em e c h a n i s mw a sb a s e do ns t r u c t u r e dp 2 pn e t w o r k i n t h et h e s i s ，as y n s e tb a s e dd h ta l g o r i t h mw a sp r o p o s e d b a s e do nt h e c u r r e n tr e s e a r c ho fo n t o l o g ym a p p i n g ，am a p i n ga l g o r i t h mw a sp r o p o s e d w i t ht h i sa l g o r i t h m ，i ti sp o s s i b l et om a t c hs e r v i c eb a s e do nh e t e r o g e n e o u s o n t o l o g y as e r v i c em a t c ha l g o r i t h mw a sa l s op r o p o s e db a s e do nt h e e x i s t i n gr e s e a r c h i tt o o ka s s u m p t i o na n dp r e c o n d i t o ni n t oa c c o u n tt om a k e s e r v i c em a t c h i n gm o r ea c c u r a b l e t h et h e s i s g a v e as a m p l e i m p l e m e n t a t i o n b a s e do n e x i s t i n g t e c h n o l o g y t h et h e s i sg a v et h ea n a l y z a t i o no ft h es y s t e mp e r f o r m a n c e a c c o r d i n gt h er e s u l t ，t h es y s t e mg a i n e ds o m ei m p o v e m e n ti nr e s p o n s e t i m e ，r e c a l lr a t ea n dc o v e r a g er a t e k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e sd i s c o v e r y ，s e m a n t i cw e bs e r v i c e ，p 2 p ，c h o r d 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) ：2 0 0 6 年1 、只lj1 3 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( 含万方数据库) 、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) ： 2 0 0 6 年f 1 月n 日 第一章绪论 1 1 论文的选题背景 1 1 1w e bs e r v i c e s 第一章绪论 随着计算机业的蓬勃普遍，计算机系统的规模不断扩大，分布式计算也得到 了长足的发展。分布式对象计算实现了对象之间的透明互操作，解决了企业计算 中的诸多问题，已经在通信、金融等行业得到了广泛的应用。近年来，随着i n t e m e t 在各个领域应用的普及和深化，人们迫切需要能够方便地实现i n t e m e t 上跨平台、 语言独立、松散耦合的异构应用的集成与交互，这对分布式计算提出了新的要求。 w e bs e r v i c e s 作为一种新的技术应运而生，提出了面向服务的分布式计算模式。 w e b s e r v i c e s 是一种新型的w e b 应用程序，具有自包含、自描述以及模块化 的特点，可以通过w e b 发布、查找和调用【l l 。w e bs e r v i c e s 平台是一套标准，定 义了应用程序如何在w e b 上实现互操作。开发人员可以用任何语言，任何平台 来写w e bs e r v i c e s 。w e bs e r v i c e s 涉及的最基本的技术规范包括x m l 2 1 、w s d l 3 1 、 s o a p f 4 1 和u d d i h 。 1 1 2 语义w e bs e r v i c e s 为了能够更好的描述w e b 服务，目前国内外对给w e b 服务进行建模已有大 量研究。目前有两个主要的模型：即o w l _ s i * i 和w s m o l ”。 o w l - s 主要从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 ，s e r v i c e g r o u n d i n g 三个层次来 描述一个w e b 服务。s e r v i c e p r o f i l e 主要描述服务需要用户提供什么和服务能为 用户提供什么。s e r v i c e m o d e l 主要描述服务如何工作。s e r v i c e g r o u n d i n g 主要描 述如何使用该服务。o w l s 主要通过四个元素来描述服务能力，即i n p u t s ， o u t p u t s ，p r e - c o n d i t i o n s ，e f f e c t s 。 w s m o 主要由o n t o l o g i e s ，g o a l s ，w e bs e r v i c e s ，m e d i a t o r s 四个部分组成。 o n t o l o g i e s 为其他各个部分提供统一的机器可理解的术语集，在w s m o 中大量 的使用了本体，对w 曲服务描述提供了强大的语义支持；g o a l s 用来描述用户需 求；w e b s e r v i c e s 用来描述w e b 服务；m e d i a t o r s 用来解决异构和互操作问题；g o a l s 和w e bs e r v i c e s 都是使用c a p a b i l i t y 和i n t e r f a c e s 来描述一个w e b 服务，c a p a b i l i t y 表示服务的功能、i n t e r f a c e 表示请求者如何和服务进行交互。g o a l 从用户的角度 来描述用户希望服务所能提供的功能以及如何与服务进行交互。w e bs e r v i c e 从 服务提供者的角度来描述服务。对w e b 服务的发现来讲，c a p a b i l i t y 是最重要的 第一章绪论 部分，w s m o 中的c a p a b i l i t y 由p r e - c o n d i t i o n s ，a s s u m p t i o n s ，p o s t - c o n d i t i o n s ， e 彘c t s 四个方面表述。p m c o n d i t i o n s 和p o s t - c o n d i t i o n s 分别表示信息空间中的前 提和结果，a s s u m p t i o n s 和e f f e c t s 分别表示现实世界中的假设和影响。w s m o 中 一个突出的特点是在o n t o l o g i e s ，g o a l s ，w e b s e r v i c e s 等3 个部分大量使用 d e f m e d b y l o g i c a l e x p r e s s i o n 的形式，直接使用一阶谓词逻辑表达式对w e b 服务 进行刻画，这种方法准确性高，便于机器理解，使w s m o 的描述能力得以提高。 w s m o 使用w s m l i * l 作为其描述语言。 1 1 3w e bs e r v i c e s 的发现 在实际应用中，用户端的程序要如何才能知道w e b s e r v i c e s 提供了些什么样 的、可以进行调用的服务，要如何才能准确、高效地找到自己想要的服务都是至 关重要的问题。由此便引出了w e b s 盯v i c 鼯发现的概念。 w e bs e r v i c e s 发现的过程实际上就是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的过程。服务请求者可以通过对专门的服务注 册中心的访问来发现适合自己需要的服务，也可以从服务注册中心以外的其他来 源得到服务描述。u d d i 、w s i l 【9 1 是两种产生较早的w e bs e r v i c e s 发现技术。除 了这两种发现技术以外，还有很多有关w e bs e r v i c e s 发现的研究正在进行。 1 1 4 传统w e bs e r v i c e s 发现技术的不足 u d d i 是一套基于w e b 的、分布式的、为w e b s e r v i c e s 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。服务使用者通过访问u d d i 来获取自己 所需服务的信息列表，从这些信息中选择最符合要求的服务提供者，然后访问服 务提供者。 尽管u d d i 提供了较好的保证w e bs e r v i c e s 互操作性的注册服务，但是u d d i 的局限性也是明显的：一是非同步往，u d d i 并不能对服务的请求者保证其发布 的数据、服务描述和超链接反映的是w e b 服务的最新信息；二是非直接查找， 服务的提供者对自己的服务信息作出修改时也必须通过访问u d d i 来完成。由此 可见，服务请求者和服务提供者之间的交互，完全依赖于u d d i 。 w s i l 相当于名片样，利用现有的协议，直接从服务提供者处开始传播服 务信息。当服务使用者知道服务提供者在哪里，能提供什么样的服务时，才能调 用服务。这种发现机制适用于对单个目标执行有重点的发现，但是如果通信伙伴 未知的话，w s i l 将无法提供良好的机制来执行发现操作。 2 第一蕈绪论 1 1 5 基于p 2 p 网络的w e bs e r v i c e s 发现技术的研究现状 p 2 p 技术【l o 】是使用分布的资源，以分散的方式来执行特定功能的一类系统和 应用程序，它具有分布性、可扩展性、自组织性、安全性和互操作性等特点。 w e b s e r v i e s e s 从其提供者来看，他们分布在松散偶合的网络结点上，某些服务提 供者相对于另一些服务提供者而言也是服务请求者。从这些不难看出，w e b s e r v i c e s 和p 2 p 计算环境具有较多的相似之处和共同特征【l l 】，对它们的结合进行 的研究已经越来越多。 目前，在国内外，将p 2 p 和w e b s e r v i c e s 发现技术相结合的研究已经成为一 个热点。目前基于p 2 p 的w e bs e r v i c e s 的发现技术的主要有以下几个方面： 1 基于p 2 p 技术的分布式r e g i s t r y 。主要研究成果是m e t e o r - s l ”】和 w s p d s i ”】。m e t e r - s 在u d d i 规范的基础上引入p 2 p 技术，在u d d i 服务器之 间建立p 2 p 网络，从而将多个注册中心连接起来，共享服务描述信息。f a r n o u s h b a n a e i k a s h a n i 等人提出了一种利用p 2 p 的发现机制w s p d s 。w s p d s 实际上是 一个专门提供w e b 服务发现的s e r v i c e ，由s e r v e n t s 充当注册信息的载体，当一 个w e b 服务发布的时候，服务的描述信息实际上是发布到s e r v e n t s 上，所有的 s e r v e n t s 都以p e e r - t o p e e r 的形式联在一起，形成个分布式的r e g i s t r y ，由s e r v e n t 进行查询请求的处理和转发。分布式的r e g i s t r y 存在注册信息和服务实体同步的 问题。 2 基于结构化p 2 p 网络的w e bs e r v i c e s 发现机制。在基于结构化p 2 p 的 w 曲s e r v i c e s 发现机制中，主要通过分布式散列表来实现结构化的p 2 p 网络。s e r g e 等人提出了k a d o p i l 4 】。在k a d o p 中，底层的p 2 p 网络通过分布式散列表来相互 连接，w e b s e r v i c e s 的注册信息通过散列算法被分布到p 2 p 的网络中去。c h a n l l a 【1 5 1 等人提出了一种基于c a n 的w e bs e r v i c e s 发现机制。在c a n - b a s e 结构中，采用 了空间形式的散列算法，w e bs e r v e i e s 的描述信息被散列到一个多维的空间中。 注册信息和服务实体也存在不同步的问题。当存放被散列的注册信息的p e e r 不 可达的时候会出现无主w e bs e r v i c e s ，即该服务虽然存在，却不能被发现。这个 问题可以通过冗余机制来解决。但是冗余机制存在两个方面的缺点，一是冗余导 致资源的浪费，二是冗余的同步问题。d h t 类结构的最大问题是d h t 的维护机 制较为复杂。 3 基于非结构化的p 2 p 网络的w e bs e r v i c e s 发现机制。这方面的研究成果 主要有a l e x a n d r uc h i r i t a f “】等人提出的基于s u p e r n o d e 的发现机制。目前在非结 构化的p 2 p 网络中使用的最广泛的是g n u t e l l a 协议。最初的g n u t e l l a 0 4 版协议中 使用的发现机制是泛洪机制。这种机制存在着诸多的缺点，如可扩展性差、查找 精度相对较低，占用网络资源较多。在g n u t e l l a 0 6 版的协议中引入了超节点的 概念。通过选择性能较高( 处理、存储、带宽等方面性能) 的结点作为超级节点， 3 第一章绪论 在各个超级点上存储了系统中其他部分结点的信息，发现算法仅在超级点之间转 发，超级点再将查询请求转发给适当的叶子结点。该类结构具有较好的性能和较 好的扩展性。并且比较容易管理。但是当消息在超节点间中转发的时候，盲目性 较大，从而造成了资源浪费。 1 2 本文的主要工作 虽然w s m o 提供了强大的语义表达能力和推理能力支持，但并没有明确服 务发现系统的具体组织形式。本文基于w s m o 的引用实现w s m x ，提出了基于 p 2 p 的语义w e bs e r v i c e s 的发现机制。该机制利用w s m x 中的m e d i a t o r 和 r e a s o n e r 来实现服务的查询和匹配，使用c h o r d 网络来实现消息的转发。从而充 分利用了w s m o 强大的语义表达能力和推理能力以提高查准率，同时利用了 c h o r dp 2 p 网络的优势。本文的主要工作如下： 1 通过对匹配服务所处位置进行分析，提出一个分布式的匹配服务处理机制， 使得在发现过程中，服务的匹配能够在分布式环境下并行处理，从而提高在语义 环境下进行服务匹配的响应效率，并根据该分析设计了基于p 2 p 的w e b 服务发 现的总体框架。 2 提出了基于同义词集的分布式散列技术。在该技术中，p 2 p 网络上的p e e r 维 护的不再是单个的关键字，而是一个同义词集，从而实现基于分布式散列技术的 模糊查找。 3 在分布式的环境中，网络中的每个实体不可能都使用同样的本体。本文根据 分布式环境下的这种异构特点，在分析了异构本体映射算法s - - m a t c h 的基础上， 对s - - m a t c h 算法进行了改进，使之适应与使用w s m l 定义的异构本体，从而实 现在数据异构环境下的w e b 服务发现。 4 对u w e k e l l e r 提出的服务匹配算法改进，改进后的算法充分考虑了目标和服务 描述中各个部分的匹配，从而实现服务和目标的精确匹配。 5 利用现有的软件搭建环境，实现了本文设计的基于p 2 p 的w e bs e r v i c e s 发现 机制，并在查询响应时间、查全率和查准率等方面进行了分析。 1 3 本文的内容安排 本文共分为五章： 第一章：绪论。本章首先介绍了论文的研究动机和背景，然后介绍了论文的 研究内容。 第二章：相关技术。主要介绍w e bs e r v i c e s 、语义w e b 服务以及p 2 p 网络的 相关概念。 4 第一章绪论 第三章：基于p 2 p 的w e bs e r v i c e s 发现机制的设计。本章主要介绍基于p 2 p 网络的w e b 服务发现机制的总体架构，基于同义词集的分布式散列算法，改进 的本体映射算法和改进的服务匹配算法。 第四章：基于p 2 p 的w e bs e r v i c e s 发现机制的实现和性能分析。 第五章：总结与展望。本章对本文的工作进行了总结，并提出了今后进一步 研究的方向。 5 第二章相关技术 第二章相关技术 本章将介绍w e bs e r v i c e s 相关技术、w e bs e r v i c e s 发现机制、语义w e b 和语 义w e bs e r v i c e s 、p 2 p 技术。 2 1w e bs e r v i c e s 2 1 1w e bs e r v i c e s 的定义 w 曲s e r v i c e s 自1 9 9 9 年以来直是业界的研究热点，许多的开发工具、应用 软件和操作系统厂商都纷纷投入这门新的软件技术的研究中去。但是w e b s e r v i c e s 的定义却没有一个统一的标准，下面给出了从技术角度和功能角度看的 两个不同定义。 从技术的角度来看，w e bs e r v i c e s 可以被认为是一种部署在w e b 上的对象 ( w e b o b j e c t ) ，因此，具有对象技术所承诺的所有优点；同时，w e b s e r v i c e s 的 基石是以x m l 为主的、开放的w e b 规范技术，因此，具有更好的开放性【1 目。 从功能角度来看，w e bs e r v i c e s 是一种新型的w e b 应用程序，具有自包含、 自描述以及模块化的特点，可以通过w e b 发布、查找和调用。w e b s e r v i c e s 也可 以看成是部署在i m e m e t 上的a p i ，它可以方便地被应用程序甚至其它w e b s e r v i c e s 集成和调用，形成新的应用服务【1 8 】。 w e bs o w i c c s 涉及的最基本的技术规范包括x m l 、w s d l 、s o a p 和u d d i 等。 2 1 2w e bs e r v i c e s 的体系结构 w e bs e r v i c e s 体系结构【1 9 1 是基于三种角色( 服务提供者、服务注册中一t l , 和服 务请求者) 之间的交互。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。交互具体涉及到发布、查找和绑定操作。这些角色和操作一起作用 于w e bs e r v i c e s 构件：w e bs e r v i c e s 软件模块及其描述。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 bs e r v i c e s 的一个实现) 。服务提供者 定义w e bs e r v i c e s 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 bs e r v i c e s 实现，同它交互。服务提供者 和服务请求者角色是逻辑结构洲。 8 第二章相关技术 图2 _ 1w e bs e r v i c e s 体系架构模型 2 1 3w e bs e r v i c e s 相关协议 为了支持w e b s e r v i c e s 技术架构的特性，各种各样的技术规范被不断地开发 出来。整个w e bs e r v i c e s 的技术系列被称为是“w e bs e r v i c e ss t a c k ”，他们就像 一个堆栈那样，按照这样的方式共存和协作。如下图所示， 图2 - 2w e bs e r v i c e s 相关技术 其中，底部的是先前已经定义好的并且广泛使用的传输层和网络层的标准： i p 、h t t p 、s m t p 等。而中间部分是目前开发的w e b 服务的相关标准协议，包 括服务调用协议s o a p 、服务接述协议w s d l 和服务发现协议u d d i 、 w s i n s p e c t i o n ，以及服务工作流描述语言w s f l 、w e b 服务的安全协议以及路由 协议等。右边部分是各个协议层的公用机制，这些机制一般由外部的正交机制来 完成1 2 1 1 。 为了研究w e bs e r v i c e s 的发现机制，本节先对x m l 、s o a p 、w s d l 、u d d i 进行简单介绍。 7 第二章相关技术 2 1 3 1x m l 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 ) 基本组成部分由序言、元素、实体属性 构成。 ( 1 ) 序言部分指出现在文档的开始标签或根元素之前的信息，出它们提供 有关x m l 文档总体情况的信息，例如字符的编码方式、所指定的样式单等等。 序言为x m l 解析器和应用程序提供了一些处理线索。序言由几部分组成：一个 可选的x m l 声明，可能紧跟若干个注释、处理指令( p i ) 、空白字符，其后可能 有一个可选的文档类型说明。由于这些内容都是可选择的，这就意味着序言部分 可以被省略。 ( 2 ) 元素是x m l 文档内容的基本单元，它的语法格式如下： 文本内容叫标签 元素是由起始标签、元素内容和结束标签组成。用户把要描述的数据对象放 在起始标签和结束标签之间，元素还能包含嵌入其他元素。用“ ”括起 来的标记( 也就是标签) 所界定的元素，得到文档的树形层次结构。 ( 3 ) x m l 元素的起始标记可以具有零个或多个属性，一个属性是一个名字 值对。属性的语法是一个名字( 使用与x m l 元素名字相同的字符集) 后跟一个 等号( = ) ，再跟一个引号括起来的值。x m l 技术规范要求将值用单引号或双引 号括起来，引号前后应相匹配。 x m l 文档被定义为一系列字符，x m l 文档处理软件可以从头到尾进行处 理。但是x m l 还可以使用非线性方式组织文本，把文本分成许多块，再由语法 分析器重新组织成线性结构。这种“文本块”构件就称为“实体”。每个实体都 有名字。可以在文档某处插入一个“实体引用”来使用某个实体，x m l 文档处 理器将会用实体本身来替换实体引用。实体提供了对文本进行复用和维护的一个 重要途径。 2 1 3 2s o a p 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 ) 是一个基于x m l 的、在松散分布式 环境中用于信息交换的轻型协议，s o a p 可以和许多协议一起使用。在整个互联 网范围内实现程序间的远程调用和信息传递，挖掘出现有技术的核心概念，将其 规范为简单普通的协议并成为工业标准，是s o a p 要解决的问题和目的。 s o a p 以x m l 形式提供了一个简单、轻量的用于分散或分布环境中交换结 构化和类型化信息的机制。x m l 本身并没有定义任何应用程序语义，如编程模 型或特定语义的实现，而是通过提供打包模块和编码模块来对数据进行封装和 8 第二章相关技术 编码，即定义了一个简单的表示应用程序语义的机制。图2 3 是s o a p 在w e b s e r v i c e s 中的应用的简单示例。 图2 - 3s o a p 在w e bs e r v i c e s 中的应用 so j a p 协议包含了以下四个部分： ( 1 ) s o a p 封装结构定义了一个用来表示消息内含和处理方式的整体框架； ( 2 ) s o a p 编码规则定义了用于交换应用程序定义的数据类型的实例的序 歹u 化机制； ( 3 ) s o a pr p c ( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ) 定义了一个用来表示远程过程 调用和应答的协议； ( 4 ) s o a p 绑定( b i n d i n g ) 确定s o a p 所使用的传输协议。 2 1 3 3w s d l 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 ) 是一种用来描述w e b 服务的基 于m 。的规范模式( s c h e m a ) ，用于提高分布式应用之间的互操作性，它把w e b 服务定义为消息上的一组端点或端口操作。个w s d l 服务描述包括对一组操 作和消息的一个抽象定义，一个绑定到这些操作和消息的具体协议，和绑定的一 个网络端点规范。它定义了w e b 服务以及如何调用它们，同时也插述了分布在 i n t e r a e t 环境中服务操作的抽象定义接口和服务的具体实现端口。w s d l 是可以 扩展的，它允许对端点以及与其相关联的消息进行描述，不论消息是什么格式或 者采用何种网络协议进行通信。 w s d l 文档描述的内容包括：网络服务所理解的消息和对那些消息响应的格 式：服务支持的协议；把消息送到哪里等。w s d l 文档还可用于动态发布w e b 服务、查找己发布的w e b 服务已经绑定w e b 服务。 w s d l 编写的四个简单步骤为： ( 1 ) 定义服务接口； ( 2 ) 指定将向它们发送和从它们返回的参数； ( 3 ) 将s o a p 与w s d l 文件绑定到一起； ( 4 ) 创建该w s d l 文件的概要。 9 第二章相关技术 2 1 3 4u d d i 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 f i o n ) ，统一描述、发现和 集成协议，是一套基于w e b 的、分布式的、为w e bs e r v i c e s 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。 u d d i 的核心组件是u d d l 商业注册，它使用一个x m l 文档来描述企业及 其提供的w e b 服务。u d d i 商业注册中心的创建目的就是为促进企业的w 曲服 务的发展及为企业发现适当的w e b 服务。提供了一种基于分布式的商业u d d i 注册中心的方法，该商业注册中心维护了一个企业和企业提供的w e b 服务的全 球目录，而且其中的信息描述格式是基于通用的x m l 格式的。 目前u i ) d i 规范已经发展到了v 3 版本，而几个代表性的u d d i 注册服务中 心( 如s a p 公司、微软公司、l b m 公司、日本n 兀公司等) 都是遵从v 2 规范 实现的。 2 1 4w e bs e r v i c e s 发现机制【2 2 l 2 1 4 1u d d i 发现机制 在u d d i 发现机制中，服务使用者必须先访问u d d i 的站点，以获取自己所 需的服务的信息，然后从中选择符合自己要求的服务，报告给u d d i ，然后根据 u d d i 反馈回来的要访问的服务的w s d l 文档的信息对w e b 服务进行调用。 在这种的机制下，w e b 服务描述信息( 即w s d l 文档) 都集中发布到了u d d i 注册库中，而u d d i 注册库中的信息和实际的w e b 服务是分开的。u d d i 注册库 中的信息实际上是对服务的一个引用描述，因此就存在着u d d i 中的信息与服务 本身状况同步的问题。 当一个w e bs e r v i c e s 因为故障而不能提供服务时，服务本身并不能对u d d i 中的信息进行及时更新，服务使用者通过l i d d i 发现的服务实际就是一个不存在 的服务。如果w e bs e r v i c e s 进行了升级，那么w e bs e r v i c e s 的提供者必须主动去 更新u d d i 中的描述信息。若未能及时更新或是更新失败，那么当服务使用者通 过u d d i 发现的该服务的描述信息实际上是过期的信息，这样就可能导致对w e b s e r v i c e s 的调用失败。虽然u d d i 可以通过轮询的机制来对服务进行查询，以确 保注册信息与服务的同步，但是这通常受到u d d i 注册库中数据规模和轮询时间 设定值的影响，从而降低注册信息和服务本身的同步性。 1 0 第二章相关技术 2 。1 4 2w 引l 发现机制 w s i l ( w e bs e r v i c e si n s p e c t i o nl a n g u a g e ) ，是w e b 服务检查语言，是一种 x m l 文档的格式，以简便并可扩展的样式来简化w 曲服务描述的发现和聚合。 w s i l 是由i b m 组织和微软工程师创造的，并在2 0 0 1 年1 1 月发布。 w s i l 以一种分散的方式来实现服务发现，服务描述信息可以用一种简单、 可扩展的x m l 文档格式来分布到任何位置。与u d d i 相比，它并不关系到业务 实体信息，也不需要明确一种特殊的服务描述格式。w s i l 文档采用现存一些简 单、规范的w e b 结构来定位。w s i l 就像一张名片，它可以表现明确的实体、服 务及联系信息，并且可以有特色地被用来传送。w s i l 的些简单的功能和特性 留给了开发者来处理实现。w s i l 运作在假定你已经熟悉服务供应者的前提下， 并依靠其他的一些服务描述机制，比如w 曲服务描述语言( w s d u 。需要确切知 道服务供应者，这是w s i l 发现机制的一个最大的不足。 w s i l 规范为访问现存的服务提供了一种新的方式，然而w s 文档可能包 含一些对其它w s i l 文档的引用，这些文档能创建n 层w s 儿文档树。如果一篇 文档内容很多或者是文档集的结构很杂，w s i l 开始停滞并且对查询及管理操作 难以处理。确定w s i l 到底引用了多少的服务时就变得非常麻烦了。这是w s i l 发现机制的另一个不足之处。 2 2 语义w e b 及语义w e bs e r v i c e s 2 2 1 语义w e b 语义w e b 的概念由t i mb e m e r s i 七e 【”】首次提出，其日标是扩展当前的w e b 并赋予w e b 中的所有信息以定义良好的语义，使计算机能够理解和处理，从而 使人和计算机能更好的协作，充分发挥w w w 这个巨大的分布式信息系统的潜 力。语义w e b 是对未来w e b 体系结构的伟大构想，被定义为“由一些可以被计 算机直接或间接处理的数据组成的w e b ”。语义w e b 的基本思想是通过本体 ( o n t o l o g y ) 和w 曲内容的语义标记，使计算机能够理解和处理w e b 上的信息，从 而更好的协助人们在w e b 上发现知识、处理事务。 语义w 曲的目的是提供一种具有语义支持的计算平台，以机器可处理的方 式来表示和处理信息。它主要基于x m l 和r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o n f r a m e w o r k ) i r d f s ( r d fs c h e m a ) ，并在此之上提供本体和逻辑推理规则，以完成 基于语义的知识表示o m ) 和推理，从而能为计算机所理解和处理。 第一层是u n i c o d e 和u i 己iou n i c o d e 提供统一的字符编码标准，u r i 提供对 资源标准化的名字的描述。 第二章相关技术 第二层是x m l 1 - n s + x m l s c h e m a ，提供表示数据内容和结构的语法。 第三层为r d f i r d f s c h e m a ，提供描述w e b 资源的数据模型及类型原语。 第四层为o n t o l o g y v o c a b u l a r y 层，是在r d f s 基础上定义的概念和关系的抽 象描述。 第五层为l o g i c 层，主要定义逻辑描述原语，为更高层次的逻辑推理提供语 义支持。 第六和第七层是在下面各层提供的功能基础上进行逻辑推理和证明操作。 第三层到第五层是语义w e b 提供语义交互支持的核心，其中的本体层为语 义w e b 提供语义级的共享，是语义w e b 实现的关键所在。 语义w e b 的研究给w e b 服务带来了活力，有效利用本体理论模型对w e b 服 务进行概念建摸，可以指导w 曲服务应用的设计。同时采用语义w 曲的指示标 记手段来描述服务的语义，将使w 曲服务成为计算机可以理解的实体，从而支 持服务的自动发现、执行和组合等。因此结合了语义网技术和w e b 服务技术的 语义w e b 服务将是w e b 服务未来的发展趋势。 2 2 2 语义w e b 服务 结合了语义w e b 技术的语义w e b 服务是一种更为智能的服务。传统的w e b 服务缺乏语义信息，各服务方不能达成共同的语义理解，容易造成语义冲突，因 而不能实现w e b 服务发现、执行和组合的自动化。而语义w 曲服务结综合了语 义w e b 和w e b 服务的优点并实现功能互补，使基于语义的w 曲服务可以做到明 确描述和推理事务之间的联系和规则；明确描述w e b 服务所执行的任务，实现 w 曲服务发现的自动化；在w e b 服务所执行过程中进行监控，并随时自动进行 调整，实现执行自动化：将简单w e b 服务组合成为复杂w e b 服务，并实现自动 化组合。 语义w 曲服务的目标是使w 曲服务成为计算机可理解的实体，以便完成服 务的自动发现、选择、调用、组合等。利用本体方法和服务本体描述语言是达到 该目标的有效途径。而语义w e b 可为w e b 服务的自动发现、自动执行、自动解 释和自动组合提供有效的支持。如何将语义w e b 、语义本体和语义推理应用到 w e b 服务的查找和匹配是语义w e b 服务发现方向的研究关键。从这个意义上说， 语义w e b 服务发现是语义w 曲在w 曲服务中的一种应用。 2 2 3o w l s 语义w e b 和w e b 服务是语义w e b 服务的两大支撑技术，而o w l s 是连接 两大技术的桥梁。语义w e b 服务的目标是使w e b 服务成为计算机可理解的实体， 1 2 第二章相关技术 以便完成服务的自动发现、选择、调用、组合等，而实现语义w e b 服务的关键 步骤是对w e b 服务进行语义描述。o w l s 是采用o w l 语言对w e b 服务进行描 述的本体，是一种具有显式语义的、无歧义的、机器可理解的标记语言，用来精 确描述w e b 服务的属性和功能。 o w l s ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g es e r v i c e ) 是一种基于本体的描述w e b 服务属 性和功能的规范，是d a r p a 组织继续d a m l s 后推出的新一代的语义w e b 服务 描述框架。o w l s 框架主要包括s e r v i c ep r o f i l e ，s e r v i c em o d e l 和 s e r v i c e g r o u n d i n g 三类上层本体，这三类本体分别描述了服务具备的功能、服务 如何执行、服务如何访问等语义信息。 类s e r v i c e 提供一个