（计算机软件与理论专业论文）基于本体和描述逻辑的web服务查找技术研究.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 随着i n t e m e t 的发展，基于i n t e m e t 的b 2 b 电子商务也不断发展，产生了 巨大的经济价值然而，目前大多数电子商务的应用和基于w e b 的商业服务 在处理方式上各不相同，如何将这些应用以较低代价方便地连结在一起，从而 实现大范围跨企业实体的商务应用系统的对接成为一个十分重要的问题。 w e b 服务概念的出现，为这个问题提供了一个解决的方案。w e b 服务依 赖于h t t p 、x m l 、s o a p 和w s d l 等行业标准，独立于编程语言，平台和 设备，为分布式、异构系统之间跨平台集成提出了真正的解决方案。利用 w e b 服务，各个企业间的应用以w e b 服务的方式有效组织起来实现企业的协 同运作，最大化的利用各种资源，极大的推动了电子商务的发展。 w e b 服务发现是w e b 服务执行的第一步，目前w e b 服务的发现与匹配 是基于u d d i 的w e b 服务查找机制，由于u d d i 并没有提供足够的语义信 息，因此仅仅能够进行基于关键字的服务查找和匹配，准确率不高，而且缺少 服务推理功能，如何准确的发现w e b 服务成为w e b 服务应用和发展的瓶颈。 为了提高服务查找的性能，本文提出了一种基于本体和描述逻辑的服务查找机 制。 首先，本文提出了w e b 服务扩展语义描述模型。完整的w e b 服务描述 信息应该包括物理信息、性能信息和语义信息，而现有的w e b 服务的服务描 述，主要描述与服务调用有关的具体细节即w e b 服务的物理信息的描述上， 而没有充分地描述服务的语义信息和性能信息该w e b 服务扩展语义描述模 型基于领域本体，不仅描述了w e b 服务的基本信息，还突出了w e b 服务的行 为约束、条件和w e b 服务质量模型，为w e b 服务请求者提供了更为详细的 w 曲服务信息，使w e b 服务更能满足于实际应用的需要。 山东大学硕士学位论文 其次，我们定义了w e b 服务社区的概念，目前w e b 服务的查找，是到 u d d i 服务注册中心去，通过关键字的匹配来查找，这样的服务查找方式无疑 会产生大量的无用比较，造成服务查找的效率低，服务查找代价高。我们引入 w e b 服务社区的概念，利用w e b 服务的c a t e g o r y 领域关键字，把u d d l 分割 成代表不同领域的w e b 服务社区，提高了服务查找的效率，降低了服务查找 的代价。 再次，针对目前w e b 服务的发现策略的不足，本文综合了基于关键字的 匹配和基于语义的匹配推理两种查询机制的优点，提出了二阶段w e b 服务发 现匹配策略。在第一阶段，本文利用关键字的匹配选择相应的w e b 服务社 区，减少了匹配中候选服务的数量；在第二阶段，基于本体和描述逻辑，本文 提出了弱w e b 服务匹配的思想。对于第一阶段选择的服务社区领域内的w e b 服务，通过构造概念包含树，给出了一个弱w e b 服务查找匹配的算法。该算 法提高了w e b 服务查找的查准率和查全率，为目前w e b 服务的查找匹配提供 了一个较好的解决方案。 最后。我们给出了一个w e b 服务查找匹配系统模型，并对其构成部分做 了简单的分析介绍。该系统模型基于上面的理论，是对目前w e b 服务查找匹 配体系结构的一个扩展。 关键词：w e b 服务，描述逻辑，语义w e b ，o n t o l o g y ，服务查找匹配 i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h e i n t e r n e t , i n t e r a c t b a s e db 2 be - b u s j n e s sh a s d e v c l o p e d 。a p i d l yw h i c hh a se m b o d i e d t h e g r e a tv a l u e m o s te b u s i n e s s a p p j i c a t j o 邶a n dw e b b a s e dc o m m e r c i a ls e l i c e s a r ew o r k i n gi n d i f f e r c n t 啪y s h o wt oc o m b l n et h e s ea p p l i c a t i o n s w i t hl o wc o s t sa n dc o n v e n i e n c ea s w e l la s 1 m p i e m e n tt h ei n t e 卜e n t e r p r i s ec o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n sc o n n e c t i o ni sab i gp r o b l e m w i t ht h e a p p e a r a n c eo fw e bs e r v i c e ，w eh a v ef o u n das o l u t i o n t ot h i s p r o b l 。m w e bs e r v i c e ，b a s e d 。np r o t o c o l sh t t p ，x m l ，s o a p a n dw s d l ，i si 盯c l a t e d t 0 p r o g r a m m e i a n g u a g e ，p l a t f o r m sa n de q u i p m e n t s ，a n dt h u s p r o v i d e sa2 0 0 d 5 0 o nt 0t h e i n t e g r a t i o no f d i s t r i b u t e da n d h e t e r o g e n e o u sp l a t f 0 啪s u t i l i z i n 2w e b s e r v l c e ，c o r p o a t l o n sc 赳lc o o p e r a t ew i t he a c ho t h e ra n dm a k e u s eo fa l lr e s o u r c e st o m a x i m a le x t e n t ，w h i c hw i l ld e f i n i t e l yp r o m o t c t h ee - b u s i n e s s w e bs 训c er e t r i e v a li st h ef i r s ts t e pt ou t i l i z ew e b s e r v i c e s c u 玎e n t l v t 1 1 e “i s t i n gd l s c o v e r ya n dm a t c h m a k i n gp o l i c yo fw e b s e i c eb a s e do nk e yw o r di n u d d lw i t h o u te n o u g i ls e m a n t i ci n f o r m a t i o nh a sl o w p r e c i s i o na r i dl a c k sj n f e r e n c e c a p a b i i i t y h o wt od i s c o v e rt h ee x a c tw e bs e r v i c eh a sb e e nt h e b o t t l e n e c kt ot h e w l d ea p p l i c a t i o n 毗w e bs e r v i c e i nt h i sp a p e rw e h a v ep u tf o m d a0 n t o l o g ya n d d e 8 c r i p t i o nl o g i cb a s e dw e bs e r v i c e d i s c o v e r ya n dm a t c h m a k i n ga l g o r i n h n f i r s t , w ep r o p o s ca ne n h a n c e dw e bs e r v i c es e m a n t i cd e s c r i p t i o nm o d e l t h e 。u 傩n tw s e r v i c e d e s c r i p t i o nm a i n l yf o c u so nt h ew e bs e r v i c e m a t e r i a l i n t o n n a t l o n ，1 9 n o r i n gt h ep e r f o r m a n c ea n ds 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 ih ep r o p o s m o d e li sb a s e do nd o m a i no n t o l o g y ，a n d e n r i c h e dw i t hn o to n l vt h e b a s i ci n t b r m a t i o no iw e b s e r v i c e ，b u ta l s ot h eb e h a v i o 删c o n s t r a i n t s ，c o n d i t i o i l sa n d q o so fw e b s e i c e ，p r o v i d i n gc 。m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i 。n 。fw e b s e r v i c et 。m e e t 一 1 1 1 山东大学硕士学位论文 t h ep r a c t i c a ln e e d sc l o s e l y s e c o n d ，w ep r o p o s et h ec o n c e p to fs e r v i c ec o m m u n i t y c u r r e n t l y , t h ed i s c o v e r y o fw e bs e r v i c ei st os e a r c ht a g e r ts e r v i c ei nw h o l eu d d i ，w h i c hd e f i n i t e l yp r o d u c e s o m eu n n e c e s s a r yc o m p a r e ，l e a d i n gt ol o we f f i c i e n c ya n dh i g hc o s t b a s e do nt h e e n h a n c e dw e bs e r v i c es e m a n t i cd e s c r i p t i o nm o d e l ，u d d ii sd i v i d e di n t od i f f e r e n t s e r v i c ec o m m u n i t i e si na c c o r d a n c ew i t ht h es e r v i c ec a t e g o r yk e yw o r d s e r v i c e c o m m u n i t yi m p r o v e st h ed i s c o v e r ye f f i c i e n c ya n dr e d u c et h ed i s c o v e r yc o s t t h i r d ，w ep r o p o s eat w os t e p sq u e r y i n gi n t e g r a t e dw i t ht h ea d v a n t a g e so f k e y w o r d _ b a s e da n ds e m a n t i c _ b a s e ds e r v i c em a t c h m a k i n g i nt h ef r i s t s t e p ，a k e y w o r d _ b a s e dm a t c h m a k i n gi sp r o p o s e dt of r e dt h ec o r r e s p o n d i n gs e r v i c e c o m m u n i t yi na c c o r d a n c ew i t ht h er e q u e s tc a t e g o r yk e y w o r d ，w h i c hr e d u c e st h e a m o u n to fc a n d i d a t ew e bs e r v i c e s i nt h es e c o n ds t e p ，w ep r o p o s et h ei d e ao fw e b s e r v i c ew e a km a t c h m a k i n g b a s e do nt h ep r o p o s e de n h a n c e dw e bs e r v i c es e m a n t i c d e s c r i p t i o nm o d e la n dt h et h e o r yo fs e r v i c ec o m m u n i t y ，w er e s o t tt ot h ee f f e c t i v e s u b s u m p t i o ni n f e r e n c ec a p a b i l i t yb e t w e e nt w oc o n c e n p t so fd e s c r i p t i o nl o g i ca n d c o n s t r u c tas u b s u m p t i o nt r e ef o rs e r v i c e si nt h ef r i s r ts t e pr e s u l tc o m m u n i t y ，a n d t h e np u tf o r w a r daw e bs e r v i c ew e a km a t c h m a k i n gm g o f i t h mw h i c hi m p r o v e s s e r v i c em a t c h m a k i n gp r e c i s i o na n dr e c a l lt h u sh a sb e e np r o v e dab e t t e rs o l u t i o nt o w e bs e r v i c ed i s c o v e r ya n dm a t c h m a k i n g f i n a l l y , b a s e d o nt h et h e o r i e s a b o v e ，w ep r o p o s et h e w e bs e r v i c e m a t c h m a k i n gs y s t e mw h i c hi st h ee x t e n t i o no ft h ec u r r e n tw e bs e r v i c ed i s c o v e r y s y s t e m ，a n dab r i e fi n t r o d u c t i o na b o u tp a r t so fi ti sm e n t i o n e d k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e ，d e s c r i p t i o nl o g i c ，s e m a n t i cw e b ，o n t o l o g y , s e r v i c ed i s c o v e r ya n dm a t c h m a k i n g 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：叠远日期：塑然：主：? 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅； 本人授权山东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，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) & 论文作者签名：虹导师签；秘丛如 论文作者签名：越导师签每三窆垒咝绉j 期：丛量：p 山东大学硕士学位论文 1 1 研究w e b 服务查找的意义 1 绪论 随着i n t e m e t 的发展，基于i n t e m e t 的b 2 b 电子商务也不断发展，带来了 巨大经济价值，然而，目前大多数的电子商务应用和基于w e b 的商业服务在 处理方式上各不相同。如何将这些应用以较低代价方便地连结在一起，从而实 现大范围跨企业实体的商务应用系统的对接成为一个十分重要的问题。 w e b 服务概念的出现，为这个问题提供了一个解决的方案。w e b 服务依 赖于h t t p 、x m l 、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 o l ，简单对象访问协议) 和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 e b 服务描述语言) 等行业标 准，独立于编程语言、平台和设备，为分布式、异构系统之间跨平台集成以及 系统之间提供透明的服务提出了真正的解决方案。借助于w e b 服务的松散耦 合特性和平台无关性，各个企业问的应用以w e b 服务的方式有效组织起来实 现企业的协同运作，企业之间强强联合，最大化的利用各种资源，达到共同发 展的目的。 w e b 服务的出现为企业间商务合作注入了新的活力，利用w e b 服务，企 业可以最大化的利用各种资源，推动电子商务快速发展。然而，随着w e b 服 务应用的普及，w e b 服务的数量急剧增加，面对数量庞大、形态万端的服务 群，如何发现恰当的w e b 服务已成为制约以w e b 服务为主要载体和实现方式 的电子商务和电子政务进一步发展的瓶颈。 w e b 服务的查找是w e b 服务具体应用的第一步也是最重要的一步，一个 好的w e b 服务查找策略，可以自动在数量庞大的候选服务中，实现服务的精 确定位，筛选出符合用户需求的最佳服务，对于以w e b 服务为基础的电子商 山东大学硕士学位论文 务和电子政务具有重要推动作用，这也是研究w e b 服务查找策略的意义所 在 1 2 国内外研究现状 目前，业界普遍采用u d d ii l l ( 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 y ，a n d i n t e g r a t i o n ，统一描述、发现和集成) 公共注册仓实现w e b 服务管理，方便实现 服务发布、发现和调用。然而，u d d l 只支持基于关键字和分类查询，没有提 供强大的自动发现机制。基于关键字的查询如基于商业实体名称唯一标识、 商务服务名称唯一标识、商业实体类别、服务类别的查询。分类查询2 1 是将 分类信息定义在t m o d e l 中，将t m o d e l 注册入u d d i ，并为t m o d e l 提供唯一标 识存于c a t e g o r y b a g s 中，使u d d l 支持按一个或多个t m o d e l 分类查询。基于 关键字的搜索方法简单，但无语义信息，可能包含许多不相关的术语，查询精 度低，查找代价高在基于关键字查询的基础上，软件代理和分布计算团体发 展了简单的基于帧的搜索方法【3 】，实现请求服务与发布服务的匹配 ( m a t c h m a k i n g ) 。基于帧的搜索方法是基于固定数量的属性值对描述服务的属 性4 】【5 】，同基于关键字的搜索方法相似，其查询精度没有多少改进。 为了提高服务发现效率和精确度，在基于关键字和基于帧的方法的基础 上，需要给予语义支持，即在w c b 服务描述信息中增加语义信息。目前普遍 采用的方法是基于u d d i 引入语义w e b 概念，基于语义实现服务最佳匹配 1 6 1 ，这也是业界研究的重点 最早为发现w e b 服务而增加语义信息的是d a m l s 【7 】 8 】( d a r p aa g e n t m a r k u pl a n g u a g ef o rs e r v i c e ) ，o w l s 9 1 1 1 0 l ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g ef o rs e r v i c e ) 是d a m l - s 的最新版d a m l s 采用d a m l ( d a r p aa g e n tm a r k u p l a n g u a g e ) + o i l ( o n t o l o g yi n f e r e n c el a y e o 描述w e b 服务，提供了足够的表示 2 山东大学硕士学位论文 w e b 服务能力和特性的语义信息，目的是实现自动的w e b 服务发现、调用、 合成和执行监控。d a m l s 的描述信息包括三部分：服务概要、处理模型和 服务绑定。服务概要信息是描述服务能力的信息，服务请求代理基于此信息确 定服务是否满足需求，主要包括服务的输入、返回的输出、服务执行的前提条 件、成功执行的效应；处理模型根据服务所在的子处理及其执行流程描述服务 的内部结构，为代理与该服务相互作用提供详细的规范；服务绑定描述服务的 访问，如采用何种通信协议与接口等。 目前，存在许多基于d a m l s 的研究，如语义表示的研究1 1 】，服务绑定 的研究【1 2 】，基于本体的服务匹配【1 3 1 的研究，d a m l s 和u d d i 相结合的研究 ( 1 4 1 ( ”1 等，其中将d a m l s 与u d d i 相结合，补充u d d i 的w e b 服务表示语 义，增强服务自动发现能力是服务最佳发现的一种趋势。在当前存在的研究 中，基于语义的w e b 服务发现的典型的研究主要分为两类：( 1 ) 实现d a m l - s 本体描述信息到u d d i 的映射，补充u d d i 的w e b 服务语义描述能力【15 1 ； ( 2 ) 基于d a m l + o i l 扩展w s d l 模式，并基于扩展的w s d l 实现w s d l 到 d a m o s 本体的映射，再将语义信息扩展到u d d i 中【2 1 7 d a m l s 服务概要信息全面地描述了服务，是服务发现的依据。在文献 【1 4 】【1 5 】中，通过将d a m l s 概要信息映射到u d d i 注册仓中，来补充w e b 服务描述语义。具体实现方法是：( 1 ) d a m l s 概要信息中可以直接映射到 u d d i 描述信息的属性，采用直接映射的方法实现，例如：服务提供者的信息 如名称( n a m e ) 、电话( p h o n e ) 、地址( p h y s i c a l a d d r e s s ) 、电子邮件( e m a i l ) 等；服 务信息如服务名( s e r v i c e n a m e ) 、描述( d e s c r i p t i o n ) 等。( 2 ) 其它属性定义为相应 的t m o d e l ，注册到u d d i 的b u s i n e s s s e r v i c e 中的c a t e g o r y b a g 中，如将 s e r v i c e t y p e定义为 s e r v i c e t y p e _ t m o d e l ， s e r v i c e c a t e g o r y定义为 s e r v i c e c a t e g o r y j m o d e l ，q u a l i t y r a t i n g 定义为q u a l i t y r a t i n g - t m o d e l ，i n p u t 定义 3 山东大学硕士学位论文 为i n p u t t m o d e l 等。在服务发现中，采用服务匹配算法( 输入、输出匹配算法 和输入、输出匹配规则算法) ，匹配发布的服务描述和请求的服务描述。 在文献【2 】中，采用将d a m l + o i l 本体扩展到w s d l 模式的方法补充 w e b 服务的语义描述信息，其扩展的信息类似于d a m l s 中的 s e r v i c e g r o u n d i n g 描述，强调的是从w e b 服务描述的多个操作中发现恰当的操 作。实现思想是将操作信息映射到相应的由d a m l + o i l 描述的操作本体上， 映射的信息主要包括：将操作( o p e r a t i o n ) 映射为本体概念，用户可基于操作本 体发现相应的操作；信息部分m e s s a g ep a r t s ( 操作的输入、输出参数) 映射为本 体概念，基于此可发现最好的匹配；增加预定义条件( p r e c o n d i t i o n s ) 和结果效 应( e f f e c t s ) ，保证选择最恰当的服务本体保证了w e b 服务描述是机器可理解 的，消费者可基于本体概念请求服务操作。在w e b 服务发布时，扩展的 w s d l 信息的本体概念存入u d d i 中，基于4 个t m o d e l 保存w e b 服务语义信 息。4 个t m o d e l 分别描述相关领域的操作功能、输入信息、输出信息和满足 输入输出预定义条件结果效应的操作分组信息。具体的发现策略分三步实 现：( 1 ) 基于操作功能：( 2 ) 基于输入输出参量；( 3 ) 基于预定义条件结果效 应。 上面介绍的两类增加语义的策略，都是基于本体概念，通过建立t m o d e l 达到扩展语义的目的，保证了与u d d i 的结构的一致。然而，存在如下不足： 在服务查找时，首先需要访问多个t m o d e l ，获得必要的语义信息；之后，再 经过语义匹配算法获得匹配的结果。这种需要多次访问w e b 服务注册中心的 实现机制，势必影响服务发现的响应时间。 在 1 6 中，当需要发现一个恰当的服务参与合成时，首先定义一个服务模 板( s t ) ，包括服务名( s n ) 、服务描述( s d ) 、操作质m - ( q o s ) 、输出( 0 s ) 和输入 ( i s ) 五部分。服务对象( s o ) 与服务模板具有相同的结构，用于描述物理的w e b 4 山东大学硕士学位论文 服务，通过s t 与s o 的相似度计算，选择具有高相似度的服务。其中服务名 ( s n ) 和服务描述( s d ) 采用句法相似计算，操作相似基于q o s 模型计算，输入 输出相似基于输出( o s ) 和输a o s ) 的匹配度计算。在该种服务发现策略中，每 步都需要相似度计算，不仅计算复杂，也不利于实现服务精确匹配。而在 w e b 服务合成中，等价的w e b 服务或序列的w e b 服务间必须满足操作的精确 匹配或兼容，才能保证服务等价替换和合成流程的正确执行。可见，上述采用 多次相似度计算的服务匹配方法不是理想的服务发现策略。 1 3 本文研究的内容和意义 在未来的电子商务应用中，w e b 服务将会是其主要实现载体和推动技 术，对于w e b 服务的查找与匹配技术的研究方兴未艾，呈百花齐放之势。但 从前面的论述中我们看到，现有的w e b 服务的查找匹配策略，并没有很好的 解决在实际应用中w 西服务发现和匹配的问题。从目前来看，对于这一问题 的研究还有很长的一段路要走。 本文针对w e b 服务的查找匹配问题，对语义w e b 、本体以及描述逻辑进 行了深入的研究，并探讨了这些技术在w e b 服务发现匹配过程中的作用，为 w e b 服务的查找匹配做了一个有意义的探索与尝试。 本论文共分为五章： 第一章是序论部分，简单介绍了研究w e b 服务查找的意义，并分析了目 前该方向研究的一些技术及其不足。 第二章介绍了目前w e b 服务查找和匹配相关的一些基础技术。 第三章提出了基于本体和描述逻辑的w e b 服务发现策略。在该章中，我 们提出了w e b 服务语义扩展描述模型和w e b 服务社区的概念，并详细描述了 二阶段w e b 服务查找匹配策略。 5 山东大学硕士学位论文 第四章给出了一个w e b 服务发现匹配模型框架，并对框架的各个组成部 分做了一下简要的讨论。 第五章总结了本论文提出的解决方案的优点和有待改进的地方，明确了下 一步的工作。 6 山东大学硕士学位论文 2 w e b 服务发现基础 2 1 w e b 服务 w e b 服务可以看作是一种部署在w e b 上的对象组件，它是对象组件技 术在i n t e m e t 中的延伸。w e b 服务提供了基于x m l 和s o a p 协议的可跨越 i n t e r n e t 进行远程调用的服务机制，包括s o a p 、u d d i 和w s d l 等相关协议。 目前，w e b 服务大致可以分为以下四类： 1 ) 面向商务的w e b 服务：面向商务的w e b 服务主要针对的是那些面向企 业信息化管理的应用服务，如企业内部的企业资源规划信息系统、客户关系管 理信息系统、企业之间的供应链管理信息系统等。当这些企业管理信息系统以 w e b 服务的形式出现在网络中时，企业内部的应用集成将更加容易实现，在 企业之间的众多合作伙伴的企业信息系统对接也将不再是难题； 2 ) 面向客户的w e b 服务：面向客户的w e b 服务主要针对那些原先以企业 对消费者( b 2 c ) 的电子商务网站的改造，一个非常重要的应用领域就是企业信 息门户。从技术角度来说，企业信息门户是一个基于w e b 服务的系统，它能 通过各种w e b 服务向分布各处的用户提供商业信息，帮助用户管理、组织和 查询与企业和部门相关的信息。内部和外部用户只需要使用浏览器就可以得到 自己需要的数据、分析报表及业务决策支持信息； 3 ) 面向设备的w e b 服务：对于移动电子商务而言，利用面向设备的w e b 服务，用户可以在不用修改网络服务体系结构的前提下，使以前的网络服务支 持除了p c 以外的各种终端设备，比如掌上电脑、p o c k e t p c 等。这样，用户获 取天气预报服务、股市信息服务等更为有效和便捷： 4 ) 面向系统的w e b 服务：一些传统意义上的系统服务，比如用户权限认 7 山东大学硕士学位论文 证、系统性能监控等，如果迁移到i n t e r n e t 或企业内部的i n t r a n e t 上进行，它 们的作用范围将从单个系统拓展到整个i n t e r n e t 或企业局域网。这样，基于同 一系统服务的不同应用将得以在整个网络环境中部署，如虚拟企业的所有在线 服务，可以使用同一用户权限认证w e b 服务。 w e b 服务( w e bs e r v i c e ) 是基于x m l 、自包含、自描述、规范以及模块化 的新型的w e b 应用程序，可以通过w e b 发布、查找和调用，它具有可描述 性、可发布性、可定位性以及可被远程调用( 一般是通过i n t e m e t ) 等优良的特 性及以下特点： 平台无关性：任何能够访问i n t e r n e t 的平台都可以访问w e b 服务。任何 与i n t e r n e t 建立的应用程序都可以向i n t e r n e t 上的任何一个w e b 服务发送 s o a p 消息，同时可以接收w e b 服务发送的s o a p 消息。 企业的互操作性：任何的w e b 服务都可以与其他的w e b 服务进 行交互。由于有了s o a p 这个所有供应商都支持的新标准协议，因而避免了 在c o r b a 、d c o m 和其他协议之间转换的麻烦。 功能复用：通过使用外部厂商提供的w e b 服务，开发人员能够利用外 部厂商已经实现的功能。这意味着可以使用较少的开发时间与解决具体的业务 问题无关的应用程序，开发人员不必创建基础结构和支撑服务就可以集中精力 针对问题提供最好的业务解决方案 2 1 1w e b 服务的体系结构 w e b 服务包含三个基本组成部分：服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) 、服务 提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) 和服务注册中一l 、( s e r v i c er e g i s t r y ) 这三个部分由三个 基本的操作发布( p u b l i s h ) 、发现( f i n d ) 和绑定( b i n d ) 互相连接，密不可分，其基 本逻辑结构图如图2 1 所示： 8 山东大学硕士学位论文 服务请求者 发现 服务注册中心f 服务描述 w ：? 7 更新u 7 撤d d 销i 调用，绑定 服务发布者 !服务 i 服务描述 图2 - 1w e b 服务框架体系结构图 ( 1 ) 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：服务提供者，负责使用w s d l 来描述 和定义那些可以通过编程来访问的应用程序的功能，在u d d i 服务注册中心中 发布这些服务的信息，使其可以被其它应用访问，并接收和处理w e b 服务请 求者的调用。 ( 2 ) 服务请求者( s e r v i c er e q u e s t e r ) ：是要求满足特定服务的用户，也称服 务用户( s e r v i c eu s e r ) 。从体系结构的角度看，这是寻找并调用服务，或启动与 服务的交互的应用程序。服务请求者角色可以由浏览器来担当，由人或由无用 户界面的程序( 如另外一个w e b 服务) 来控制它。 ( 3 ) 服务注册中, g ( s e r v i e er e g i s t r y ) ：是可搜索的服务描述注册中心。服 务提供者在此发布( p u b l i s h ) 他们的服务描述，服务请求者发现( f i n d ) 服务并获 得服务的信息( 在服务描述中) 对于w e b 服务的应用来说，必须发生以下三个功能操作： ( 1 ) 发布服务描述( p u b l i s h ) ：服务提供者为了使自己的服务能够被使用， 需要向服务注册中心发布服务描述，以使服务请求者可以查找它。 ( 2 ) 发现服务描述( f i n d ) ：在查找操作中，服务请求者直接检索服务注册 中心，查询满足要求的服务。 9 山东大学硕士学位论文 ( 3 ) 绑定服务( b i n d ) ：最后需要绑定服务。在绑定操作中，用户使用服务 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 1 2 w s d l w s d l 文档将w e b 服务定义为服务访问点或端口的集合。在w s d l 中，由于服务访问点和消息的抽象定义已从具体的服务部署或数据格式绑定中 分离出来，因此可以对抽象定义进行再次使用( 消息，指对交换数据的抽象描 述；而端口类型，指操作的抽象集合) 。用于特定端口类型的具体协议和数据 格式规范构成了可以再次使用的绑定。将w e b 访问地址与可再次使用的绑定 相关联，可以定义一个端口，而端口的集合则定义为服务。因此，w s d l 文 档在w e b 服务的定义中使用下列元素： t y p e s 一数据类型定义的容器，它使用某种类型系统( 一般地使用x m l s c h e m a 中的类型系统) 。 m e s s a g e - - j 置信消息的数据结构的抽象类型化定义使用t y p e s 所定义 的类型来定义整个消息的数据结构。 o p e r a t i o n - - 对服务中所支持的操作的抽象描述，一般单个o p e r a t i o n 描 述了一个访问入口的请求响应消息对。 p o r t t y p e 一对于某个访问入口点类型所支持的操作的抽象集合，这些操 作可以由一个或多个服务访问点来支持 b i n d i n g - - 特定端口类型的具体协议和数据格式规范的绑定。 p o r t 一定义为协议数据格式绑定与具体w e b 访问地址组合的单个服务 访问点。 s e r v i c e - - 相关服务访问点的集合。 1 0 山东大学硕士学位论文 2 1 3u d d i 统一描述、发现和集成( 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 y ，a n di n t e g r a t i o n ， u d d i ) 提供了一组基于标准的规范，用于描述和发现服务。u d d i 规范建立一 个全球化的、平台无关的、开放式的架构，使得企业能够彼此发现，在 i n t e m e t 上进行交互，通过使用一个全球性的商务注册中心，共享信息，加速 全球b 2 b 的电子商务的应用。 u d d i 规范包含了对基于w e b 的u d d i 商业注册中心可以实施的整套共 享操作，服务请求者可以通过u d d i 注册中心来获得w e b 服务的位置及其技 术信息。从商业角度来看，u d d i 注册中心可以被用于检查某个合作伙伴是否 拥有特定的w e b 服务调用接口，或者是去找出某行业中能够提供某种类型服 务的公司，并确定某一个合作伙伴或者是潜在的合作伙伴的w e b 服务的技术 描述以了解与该w e b 服务进行交互所必须的技术细节。 在u d d i 中，有五种主要数据结构类型，分别是商业实体信息( b u s i n e s s e n t i t y ) 、服务信息( b u s i n e s s s e r v i c e ) 、绑定信息( b i n d i n gt e m p l a t e ) 和服务调用 规范的技术模型信息( t m o d e l ) 以及企业之间的关联信息( p u b l i s h e ra s s e r t i o n ) 。 商业实体信息( b u s i n e s s e n t i t y ) ：w e b 服务都是由一个特定实体发布，所 以合作伙伴、技术人员、程序员或应用程序在定位服务时总是需要了解发布实 体的相关信息。u d d i 中将u d d i 商业注册的商业信息发布和发现的核心 x m l 元素都被包含在“b u s i n e s s e n t i t y ”结构中，这个结构位于整个信息结构的 最外层。 服务信息( b u s i n e s s s e r v i e e ) ：是一个描述性的容器，将一系列的有关商 业流程的w e b 服务的描述组合到一起。w e b 服务的信息同样可以进行分类， 使得可以按照服务的不同行业、产品、服务类型等等进行划分。 绑定信息( b i n d i n g t e m p l a t e ) ：对于每个w e b 服务都具有一个或者多个 山东大学硕士学位论文 的对w e b 服务的技术描述，主要包括调用w e b 服务时所必须的信息，如服务 访问地址、重定向信息等。 技术模型( t m o d e l ) ：绑定信息描述的是调用w e b 服务所必须的信息，而 技术模型作为辅助的描述信息，对w e b 服务给予更充分的说明和描述，促使 调用能够正确的执行。技术模型通常记录的是标准、规范的信息。在绑定信息 元素中包括有对技术模型的引用元素，这些引用作为一个标识符的集合，组成 了类似于指纹的技术标识，这些标识可以用来查找、识别给定行为或编程接口 的w e b 服务。 企业关联信息( p u b l i s h e ra s s e r t i o n ) ：在u d d l l 0 规范中并没有企业关联 信息但在客观的商务交易活动中。存在有企业之间关联的信息。所以原有的 规范无法支持对于复杂商业信息的注艇。所以在u d d l 2 0 版本中，为了解决 这一问题，引入了发布者断言信息的概念。发布者断言能够使得己经注册的企 业实体能够以某种方式互相链接，这样来表示一种特定类型的关联关系。 对于w e b 服务的查找，u d d l 只支持基于关键字和分类查询，不能提供 强大的语义服务发现机制例如，我们要搜寻能够报告当前济南地区天气的 w e b 服务，但在u d d i 中只查找到报告当前中国所有省会天气的w e b 服务 尽管“所有省会”这一较大本体在逻辑上包含“济南”这一本体，但在u d d i 的w s d l 文档库中来查询关键字包含“济南”的天气报告w e b 服务，我们便 不会得到任何结果。从而我们只可能搜索到在字面上符合w s d l 中服务描述 的w e b 服务，显然这种现状与我们需要更加准确的信息、更加智能化的w e b 服务发现的需求是矛盾的。为了解决此问题，我们借助于语义w e b ( s e m a n t i c w e b ) 思想，利用语义w e b 来解决服务发现中存在的问题。 山东大学硕士学位论文 2 2 语义w e b 语义l i 目( s e m a n t