（计算机科学与技术专业论文）基于语义网的网络管理服务处理机制.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名。逸墨一 日期。2 1 厶生三厘! 日一 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即s 研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校 可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段 保存、汇编学位论文。 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名z 导师签名： 日期：21 2 1 垒三旦12 璺 日期- 兰竺! 竺叁三! l1 2 旦 j j - 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于语义网的网络管理服务处理机制 基于语义网的网络管理服务处理机制 摘要 随着网络融合、通信市场的开放，电信市场上形成了激烈的竞争 格局。这些都要求能够快速、灵活提供业务的网络管理能力。在这种 情况下，网络管理系统需要由固化、面向结构、面向功能的体系逐渐 向灵活可扩展、面向服务的体系结构演化。 传统的网络管理系统的功能与管理对象紧耦合，一旦管理对象出 现变化，如增加了新的需要管理的电信业务，管理系统的调整则有可 能缓慢费时而成本昂贵，甚至可能导致对原有系统和数据的推倒重 来，这无法满足当前电信新业务大量涌现对网络管理系统的要求。基 于w | e b 服务的网络管理处理机制虽然提出使用“服务”的概念，将管 理功能与管理对象相分离，但是由于管理系统与管理服务之间、不同 管理服务之间缺乏对对方信息的有效获取方式，造成了网络管理系统 在服务发现及服务组合过程中的盲目性，从而影响了基于w e b 服务 的网络管理系统的效率。 在这种背景下，本文提出基于语义w e b 的网络管理服务处理机 制。基于语义w e b 的网络管理服务处理机制从两个方面展开分析， 一方面通过语义w e b 与语义w e b 服务，提出基于语义服务的网络管 理体系结构，将网络管理服务进行语义描述，实现网络管理体系结构 成员之间的服务发布、服务查询和服务组合，使服务与服务之间基于 语义信息的互操作。另一方面，随着网络管理服务注册中心发布服务 数量的增多，注册中心中出现提供相同或者相似功能的服务越来越 多，也可能存在多种实现同一目标的服务组合方式，这些降低了服务 查询、组合等服务处理机制的效率。针对这个问题，将数据挖掘技术 引入到网络管理服务注册中心，实现服务的分类、聚类和关联分析。 最后，将基于语义服务的网络管理服务处理机制应用到s d h 网络管 理中，设计实现了一个s d h 网络管理原型系统。 关键词：网络管理，语义w e b 服务，数据挖掘，o w l s 北京邮电人学硕士研究生毕业论文 基于语义网的网络管理服务处理机制 h 户 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于语义网的网络管理服务处理机制 s e n 心t i cw e bb a s e d 全j e t w o r kn l 蝌a g e 凇n ts e r v i c e p r o c e ss i n gm e c h a n i s m a b s t r a c t w i t ht h e c o n v e r g e n c e o fn e t w o r k sa n dt h e o p e n i n g o f t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a r k e t , af i e r c ec o m p e t i t i o nf o r m e di nt h em a r k e t f a s ta n df l e x i b l en e t w o r km a n a g e m e n tc a p a b i l i t i e sf l l er e q u i r e di nt h e f i e l do fn e t w o r km a n a g e m e n t s on e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi s d e v e l o p i n gg r a d u a l l yf r o m as t r u c t u r ea n df u n c t i o ne m p h a s i z e d ，s o l i d i f i e d s y s t e mt oaf l e x i b l e ，e x t e n s i b l ea n ds e r v i c e - o r i e n t e do n e t h ef u n c t i o n so fat r a d i t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m 玳 c l o s e l yc o u p l e dw i t hi t s m a n a g e m e n to b j e c t s t h i sc a n n o tm e e tt h e d e m a n d so nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m si np l e n t yo fe m e r g i n gn e w t e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e s o n c et h em a n a g e m e n to b j e c t sc h a n g e d ，f o r e x a m p l ew h e ni n c r e a s i n gs o m en e wt e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e s ，t h e a d j u s t m e n ts p e e do ft h em a n a g e m e n ts y s t e mm a ys l o wd o w na n dc o s t e x p e n s i v e l y , i tm a ye v e nw o r s el e a dt or e b u i l d i n go ft h eo r i g i n a ls y s t e m a n dt h ed a t a a l t h o u g hw e bs e r v i c et e c h n o l o g ya p p l i e st on e t w o r km a n a g e m e n t ， w h i c hs e p a r a t e sm a n a g e m e n tf u n c t i o n sf r o mm a n a g e m e n to b j e c t s ，t h e e f f i c i e n c yo ft h ew e bs e r v i c eb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi s i n f l u e n c e d b y l a c ko fa v a i l a b l ei n f o r m a t i o n a c q u i r e d f r o mt h e c o u n t e r p a r t s ，b e t w e e nm a n a g e m e n ts y s t e m sa n dm a n a g e m e n ts e r v i c e s ， w h i c hr e s u l t si nt h eb l i n d n e s so fn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m si nt h e p r o c e s so f s e r v i c ed i s c o v e r ya n ds e r v i c ec o m p o s i t i o n i ns u c hb a c k g r o u n d ，t h ea u t h o rp u t sf o r w a r dt h es e m a n t i cw e bb a s e d n e t w o r km a n a g e m e n ts e r v i c ep r o c e s s i n gm e c h a n i s m , w h i c hi sa n a l y z e d i nt w oa s p e c t s o nt h eo n eh a n d ，t h ea u t h o rp u t sf o r w a r dt h es e m a n t i c i i i w e bb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ，w h i c hm a k e ss e m a n t i c d e s c r i p t i o no ft h en e t w o r km a n a g e m e n ts e r v i c eb ym e a n so fs e m a n t i c w e ba n dw e b s e r v i c e ，i tc a nh e l pr e a l i z i n gt h es e r v i c ep u b l i c a t i o n ，s e r v i c e q u e r ya n ds e r v i c ec o m p o s i t i o n , a n dt h e nr e a l i z i n gi n t e r o p e r a t i o nb e t w e e n s e r v i c e sb a s e do ns e m a n t i ci n f o r m a t i o n o nt h eo t h e rh a n d , w i t ht h e i n c r e a s i n go ft h ep r o v i d i n gs e r v i c e so fs a m eo rs i m i l a rf u n c t i o n si nt h e 龃t e l c er e g i s t e rc e n t e r , a n dt h e r em a yh a v em o r es e r v i c ec o m p o s i t i o n st o r e a l i z eo n eo b j e c t ，w h i c hr e d u c et h ee f f i c i e n c yo fs e r v i c eq u e r ya n d , l w l c e c o m p o s i t i o n ，i no r d e rt o s o l v os u c hap r o b l e m , t h ea u t h o r i n t r o d u c e st h ed a t a m i n i n gt e c h n o l o g yi n t os e r v i c er e g i s t e r c e n t e r , r e a l i z i n gt h es e r v i c ec l a s s i f i c a t i o n , s e r v i c ec l u s t e ra n ds e r v i c ea s s o c i a t i o n a n a l y s i s f i n a l l y , a p p l ys e m a n t i cw e bb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n ts e r v i c e p r o c e s s i n gm e c h a n i s mt ot h es d h n e t w o r km a n a g e m e n t ，d e s i g n i n ga n d i m p l e m e n t i n ga ns d hn e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o t y p es y s t e m k e yw o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n t , s e m a n t i cw e b s e r v i c e , d a t am i n i n g , o w l s i v 北京邮电大学硕i ：研究生毕业论文 目录 第一章前言。 1 1 研究背景： 1 2 研究内容 1 3 攻读硕士学位期间相关研究工作 1 4 文章结构 第二章网络管理服务研究综述 2 1w e b 服务技术综述一 2 1 1w e b 服务体系结构 2 1 2w e b 服务协议栈 2 2 语义w e b 技术综述一 2 2 1 语义w e b 体系结构 2 2 2 本1 本o n t o l o g y 9 2 2 3 本体描述语言o w l 1 0 2 - 3 语义w 曲服务综述n 2 3 1 语义w e b 服务描述语言o w l - s 1 2 2 3 2o w l - s 与其它服务模型的比较- 1 4 2 3 3 基于o w l - s 的w e b 服务体系结构1 6 2 4 网络管理服务处理机制研究现状1 7 第三章基于语义服务的网络管理体系结构1 9 3 1 基于语义服务的网络管理体系结构1 9 3 1 1 服务发布2 0 3 1 2 服务查询2 2 3 1 3 服务组合2 5 3 2 基于语义网的网络管理体系结构分析与比较2 7 第四章基于数据挖掘网络管理服务注册中心3 0 4 王数据挖掘的含义3 0 4 2 数据挖掘的功能3 1 4 3 数据挖掘的过程一3 2 4 4 数据挖掘技术在服务注册中心的应用。3 3 4 4 1 服务分类3 3 北京邮 乜大学硕 ：研究生毕业论文 基于语义网的 【习络管理服务处理机制 4 4 2 服务聚类3 5 4 4 3 服务关联分析3 6 第五章基于语义服务的s d h 网络管理原型系统设计与实现。3 8 5 1s d h 网络概述3 8 5 2 基于语义服务s d h 网络管理原型系统设计与实现3 9 5 2 1s d h 管理网本体库设计与实现。3 9 5 2 2s d h 管理网服务查询设计与实现4 2 5 2 3s d h 管理网服务组合设计与实现4 4 第六章结束语4 9 6 1 论文总结4 9 6 2 进一步研究工作4 9 参考文献5 l 致 射5 3 作者攻读学位期问发表的学术论文5 4 h 北京邮电人学硕1 ：研究生毕业论文基十语义网的网络管理服务处理机制 1 1 研究背景 第一章前言 网络管理系统是保障通信网络正常运行、有效减少运营商网络运行成本的重要系 统。事实证明优秀的网络管理系统能有效的减少电信网络的运行故障、提供优质价廉 的电信业务，从而提高客户的满意度和忠诚度，增加电信运营商的竞争力。目前，电 信运营商网络管理系统的建设已经基本完成，形成了各种层次、各个领域的专业网络 管理系统。这些网络管理系统基本实现了对被管网络的配置、故障、告警、性能的管 理功能，并在一定程度上实现了对业务的简单管理。 但是，随着网络融合、通信市场的开放，电信市场上形成了激烈的竞争格局。这 些都要求网络管理应满足新业务网络快速、大量涌现而带来的新管理需求。在这种情 况下，网络管理系统需要由传统面向结构、面向功能的体系结构逐渐向灵活可扩展、 面向服务的体系结构演化。 传统的网络管理系统多采取集中式的管理架构。在这种架构环境下，系统的结构 较为固化，管理功能依赖性强，对系统需求的轻微调整可能导致对多个系统的大规模 重构，网管系统的可伸缩性无法保证。因此，针对传统网管系统架构导致的功能与系 统结构紧耦问题，业界展开了对基于w e b 服务的网络管理的研究，以保障网络管理的 动态扩展性和协同工作能力。 目前的基于w e b 服务的网络管理服务处理机制提出使用“服务”的概念，实现了 管理功能与管理对象相分离。但是由于管理系统与管理服务之问、不同管理服务之间 缺乏对对方信息的有效获取方式，造成了网络管理系统在服务发现及服务组合过程中 的盲目性，影响了基于w e b 服务的网络管理系统的效率，使其应用主要集中在对实时 性要求不高的管理功能中。 语义w e b 是互联网的创始人之一伯纳斯李提出的下一代互联网的设想，由互联网 协会万维网联盟进行标准化的研究工作。由于语义w e b 的关键技术x m i _ , , r d f o w l 所具备的结构松耦合、语义自描述、智能推理等特点，存在从信息模型和系统体系结 构两个方面解决可扩展性问题的可能。语义w e b 与w e b 服务的结合导致出现的语义 w e b 服务，是基于语义的智能的w e b 服务。语义w e b 服务通过本体和形式语言来推理 服务描述、消息内容、商业法则以及本体之间的联系。将语义w e b 相关技术应用于网 络管理领域，能够提高网络管理系统的语义感知能力和系统问语义级的互操作性。 因此，本文拟针对基于w e b 服务的网络管理系统中的不足，对基于语义w e b 的网 北京邮电人学硕一l ? 研究生毕业论义 基于语义纠的嘲络管理服务处理机制 络管理服务模型及关键技术展开研究。通过建立基于语义w e b 的网络管理服务模型， 实现网络管理元素之间基于语义信息的互操作；基于现有w e b 服务的相关理论与语义 w e b 理论的结合，将现有的w e b 服务技术改造成为适用于网络管理服务的关键技术。 最终克服基于w e b 服务的网络管理系统中的不足，解决传统网络管理中动态扩展和协 同工作的问题。 综上所述，对基于语义w 曲的网络管理服务模型和关键技术展开研究，不仅可以 从理论和技术层面上解决现有的网络管理研究中存在的各类问题，还可以切实改善传 统网络管理中功能结构固化、协同性差的现状，指导新一代网络管理系统的研制，从 而保障在新的网络业务融合环境下的网络管理能力，具有重要的意义。 1 2 研究内容 本文根据网络管理服务处理机制中服务与服务之问缺乏对对方信息有效获取方式 的问题，结合语义w e b 和数据挖掘技术，提出基于语义服务的网络管理服务处理机制。 本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 基于语义服务的网络管理体系结构 基于语义服务的网络管理体系结构即结合语义w e b 与语义w e b 服务，将网络管理 服务进行语义描述，实现网络管理体系结构成员之间服务发布、服务查询和服务组合。 ( 2 ) 基于数据挖掘技术的网络管理服务注册中心 随着服务注册中心中出现提供相同或者相似功能的服务越来越多，并且实现同一 个目标的服务组合性可能有多种，针对这个问题，将数据挖掘技术引入到服务注册中 心，实现服务的分类、聚类和关联分析 ( 3 ) 基于语义服务s l y d 网络管理原型系统设计与实现 将基于语义网的网络管理服务处理机制应用于s d h 管理网，设计和实现s d h 管 理网领域本体库、s d h 管理网中服务的查询和组合。 1 3 攻读硕士学位期间相关研究工作 本文作者在攻读硕士学位期间，作为主要研究人员参与多个网络管理方面的科研项 目。在项目工作和学习过程中，作者对网络管理功能、网络管理信息模型、网络管理 体系结构等方面有了较为深入的认识和理解。概括起来，作者在攻读硕士学位期间主 要参与了以下网络管理领域内的科研项目： 国家自然科学基会项目：基于本体的网络动态服务模型及其关键技术研究 在项目组里，主要负责基于本体的共享管理信息建模方法研究及网络管理服务动 2 北京邮i 乜人学硕j j 研究生毕业论文 皋于语义| 】c ) 4 的网络管理服务处理机制 态组合机制研究，提出了基于模拟退火算法的面向q o e 的网络管理服务动态组合方法。 相关的科研成果在国际会议w i c o m 2 0 0 9 上发表学术论文1 篇。 i b m 研究院项目：基于语义网的网络管理体系结构研究 本项目是与i b m 研究院合作性科研项目。本项目将在基于w e b 服务的网络管理体 系结构研究成果的基础上研究基于语义网的面向内容感知的网络管理体系结构，该 网络管理体系结构能够支持对系统和服务的内容感知。作者是该项目的主要参研人员， 参与研究语义了网和s o a 相关知识，以及基于语义网的网络管理体系结构的设计。 中国移动研究院项目：h ( e ) n b g w 和h ( e ) n b 之间链路保证机制的研究 作为主要参研人员，掌握监测电信施放的a d s l 干扰的方法，分析干扰影响的范 围，研究h e n b g w 和h e n b 间链路的保护方法，设计h e n b g w 和h e n b 之间链路 保证机制。 1 4 文章结构 本论文共分为7 章，除本章前言外，其他章节内容如下： ( 1 ) 第2 章网络管理服务研究综述 本章对网络管理服务研究进行综述，分别介绍了w e b 服务研究、语义w e b 研究和 语义w e b 服务研究。根据w e b 服务处理机制思想，提出了网络管理服务处理机制的基 本内容，同时总结了网络管理服务机制的研究现状及不足之处。 ( 2 ) 第3 章基于语义服务的网络管理体系结构 基于第2 章的研究和分析，提出了基于语义服务的网络管理体系结构。分别从服 务发布、服务查询和服务组合三个方面展开介绍基于语义网的网络管理服务处理机制。 ( 3 ) 第4 章基于数据挖掘网络管理服务注册中心 针对在服务注册中心中如何实现服务查询和服务组合过程中的服务精确匹配的问 题，结合数据挖掘技术知识，提出服务分类、服务聚类以及服务关联分析的解决方案。 ( 5 ) 第5 章基于语义服务s d h 网络管理原型系统设计与实现 将基于语义网的网络管理服务处理机制应用于s d h 管理网中，分别介绍构建s d h 管理网的领域本体库，以及s d h 管理网服务查询和服务组合的应用场景示例。 ( 6 ) 第6 章结束语 对全文进行了总结，归纳了本文的创新点，并对下一步可能的研究方向进行了展 望 3 北京邮l 乜人学硕l ：研究生毕业论文基于语义网的网络管理服务处理机制 第二章网络管理服务研究综述 本章对网络管理服务研究相关的领域进行了综述，主要包括w e b 服务研究、语义 w e b 研究、语义w e b 服务研究以及网络管理服务处理机制研究等。总结了当前网络管 理服务处理机制研究中存在的不足，为论文后续章节的研究工作进行铺垫。 2 1w e b 服务技术综述 w e b 服务技术通过借鉴现有的互联网开放互联标准，为运行在各种平台框架上的 不同软件应用程序之间进行互操作提供了一种标准方式。 万维网联盟对w 曲服务的定义1 1 l 是“w e b 服务是一个可以支持网络上机器一机器之 问互操作的软件系统，它的接口用一种机器可处理的格式w s d l ( w e bs e r v i c e d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，网络服务描述语言) 描述。其他系统根据服务描述中指定的方 式使用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 o l ，简单对象访问协议) 消息与该w e b 服务 进行交互，具有代表性的是使用h t r p ( h y p e rt e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，超文本传输协议) 采用一个结合了其他w 曲相关标准的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 ，可扩展标记 语言) 串行化序列进行传送。” i b m 给w e b 服务的定义是“一个w e b 服务是一个描述一组操作的接口，这些操作 在网络上可通过标准化的x m l 消息传递进行访问。一 尽管目前对w e b 服务尚无一个公认的确切定义，但几乎所有的定义都有以下的共 同点：w e b 服务可以通过标准的w e b 协议访问从而向用户提供其实现的功能；w e b 服 务的接口使用一种标准的基于x m l 的方法描述w e b 服务可以通过注册以被潜在用户 发现并使用。 2 1 1w e b 服务体系结构 w e b 服务体系结构模型是一个概念性框架1 2 i ，它包括三种角色： 服务提供者；实现服务并在互联网上提供这个服务。 服务请求者：需要某种功能的商业团体和个人组织，与服务注册中心一起发现 w e b 服务，然后调用这些服务以创建相应的应用程序。 服务注册中心：为服务提供交换的场所。服务注册中心充当服务提供者与服务 请求者之间的中介。w e b 上提供的各种服务在这里注册，服务提供者把各种服 务说明存放于此，服务请求者通过服务注册中心搜索和发现所需要的服务，并 4 北京邮电人学硕士研究生毕业论文皋于语义网的网络管理服务处理机制 得到与服务提供者的服务绑定信息，从而可以与服务提供者进行绑定。 这三个角色之间主要有三种w e b 服务操作： 发布：发布是一种对服务进行描述，并将此描述置入注册服务器和注册中心的 过程。在发布过程中，服务提供者需要通过身份验证，才能在服务器中进行服 务描述。 查找：查找是服务请求者向服务注册中心查询服务提供者所提供的服务所处位 置的过程。服务请求者在下述两种情况下使用查找操作：在服务设计时为了简 化程序开发查找已有范围的接口描述；在要求服务时为了得到相应服务而查找 服务的绑定和位置描述。 绑定：绑定是在服务请求者在要求服务时，按照相应的描述信息进行服务定位、 连接和调用的过程，用以启动服务的交互。绑定所基于的信息是一组服务请求 者和服务提供者之间的描述信息，包括服务的访问路径、调用参数、返回结果、 传输协议、安全要求等。 服务提供者将服务部署在w e b 上，通过使用w s d l 来描述w e b 服务所提供的功 能。服务提供者将所部署的服务发布在w e b 上，由服务注册中心帮助服务提供者和服 务请求者找到彼此。服务请求者使用a p i 向服务注册中心寻求它所需要的服务，当服 务注册中心返回结果时将它们作为搜索结果，服务请求者将这些结果与特定服务绑定 起来以获取服务。 w e b 服务体系结构模型如图2 1 所示： 查找 w s d l ，u d d i 服务注册中心，7 0 一一一 服务请求者 发布 w s d l ，u d d i ， ，一、 服务) i p , 服务提供者 图2 - 1w e b 服务体系结构模塑 、7 ， 7 、 服务描述 一一一 图2 - 1 中显示了w e b 服务体系结构模型包括的三种角色和角色之问的三种操作。 另外，相关的两个概念是服务和服务描述，服务是互联网上的软件，这些软件是服务 提供者在互联网上发布的，服务请求者通过调用或交互获得服务：服务描述包含接口 和实现的详细细节，包括数据类型、操作、绑定信息和网络位置等。在有些服务描述 5 北京邮l 乜大学硕t - 研究生毕业论文 基于语义网的网络管理服务处理机制 中还包括分类和其他元数据信息，这些信息通常是为了协助服务请求者发现和使用服 务。服务提供者可以把服务说明直接发送给服务请求者( 一般是特定服务) ，或者发送 到服务注册中心，由服务请求者到统一的注册中心来查找( 一般是通用服务) 。 2 1 2w e b 服务协议栈 通过w e b 服务协议栈，可以比较直观地了解w e b 服务中的技术。w e b 服务协议栈 描述了w e b 服务的逻辑分层结构，以及各层中可能使用的协议或描述方法，如图2 2 所示。 安全 兰! ! 茎翌：竺! 竺 二二二至：三二二二二 l 描述tw s d l 1 消息 一一一 i ! 辈一朗i s o a p ! ： 通信：i 册，s m t p ，f 1 呼，j m s ，l l o p 等 图2 - 2 w e b 服务协议栈 w e b 服务的概念协议栈自下至上主要由以下四层组成： 网络传输层：该层负责在应用程序问传输消息。目前这一层的协议主要有 h t r p 、s m t p ( s i m p l e m a i lt r a n s f e rp r o t o c o l ，简单邮件传输协议) 、f t p ( f i l e t r a n s f e rp r o t o c o l ，文件传输协议) 、f l o p ( i n t e r n e ti n t e r - o r bp r o t o c o l ，互联网 内部对象请求代理协议) 等。其中唧正成为w e b 服务所使用的标准网络 协议；不过在某些扩展应用领域中，也支持s m t p 协议和f t p 协议。 消息传输层：该层在网络传输层之上负责对消息进行编码和传递。目前这一层 的主要协议规范是s o a p 。 服务描述层：该层负责描述w e b 服务的公共接口，为调用w e b 服务提供了具 体的方法。目前该层通过基于x m l 格式的w s d l 来描述服务实现和服务接口 服务发现层：该层负责将服务集中到一个共同的注册中心，并提供容易使用的 6 北京邮电大学硕i ：研究生毕业论文基于语义网的网络管理服务处 发布和查找功能。目前这一层通过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 y , a n d i n t e g r a t i o n ，统一描述、发现和集成) 处理。 由图2 2 还可以看出，消息传输层、服务描述层和服务发现层都是基于x m l 、d t d ( d o c u m e n tt y p cd e f i n i t i o n ，文档类型定义) 和s c h e m a 这些基础技术的，而w e b 服务 的安全及管理也始终贯穿于整个概念协议栈中。 2 2 语义w e b 技术综述 万维网之父伯纳斯李在2 0 0 2 年描绘了下一代互联网的前景，并将下一代互 联网称为“语义w e b ”l l 。他描述道：“语义w e b 是当前网络的延伸，信息在其中被 赋予明确的含义，从而实现了人与计算机的更好协作。一根据伯纳斯李的观点，语义 w e b 并非是全新的w e b ，而是对现有w e b 的扩展。它与传统w e b 的不同在于，信息的 语义在语义w e b 环境下能够很好地加以定义，并使得计算机和人类能够更好地协同工 作。或者说，语义w e b 的目标是让w e b 上的信息能够被机器所理解，从而实现w e b 信息的自动处理，以适应w e b 资源的快速增长，更好地为人类服务。 万维网联盟是这样阐述语义w e b 的：将机器能理解的数据发布在w e b 上正成为很 多组织最优先考虑的工作，只有w e b 成为一个自动工具和人能够共享和处理数据的平 台，它的潜能才可能全部发挥。对于w e b 这个范围来说，未来的程序必须能够共享和 处理数据，即使它们是独立设计的。语义w e b 是这样的一个设想：使w e b 上的数据能 以一种可以被机器所理解的方式定义和联系起来，它不仅仅以显示为目的，而是为了 自动集成和重用不同平台的数据。 在语义w e b 环境下，w e b 上定义和链接的数据不仅能显示，而且可以被机器自动 处理、集成和重用。只有当数据不仅可以被人而且可以被机器自动地共享和处理的时 候，w e b 的潜力才发挥到极致。但是，“机器可理解”并不意味着机器能够理解人类的 语言，它只是说明：机器根据明确定义的数据，通过执行明确定义的操作，来解决明 确定义的问题。 2 2 1 语义w e b 体系结构 根据伯纳斯李的设想，语义w e b 是由一种分层的体系结构构成，如图2 3 所示。 这是一个功能逐层增强的层次化结构，由七个层次构成。 7 北京邮电人学硕l ：研究生毕业论文 基于语义嗣的网络管理服务处理机制 广一l 一一1 t r u s t 刃 邑! ：一j 一一j nj ； 萌j p r o o f：； l 0 9 j c d i g i t a l 9 管l 一 o n t o l o g yv o c a b u l a r y l l 峨 ：鞭_ r d f + r d 一二= 一一_ i 一一一一一_ _ _ _ _ _ - _ _ 一一- 。_ - _ - _ _ _ _ - _ _ h u n 渤d 。 u r l 一，j 一。一 图2 - 3 语义w e b 体系结构 u r i ( u n i f o r mr e s o u r c em e n t i f i e r ，通用资源标识) 和u n i c o d e 层是标识语义网对 象和统一使用国际字符集的基本手段。x m l 、n a m e s p a c e 和x m ls c h e m a 定义了语义 网上语法互操作的标准。r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ，资源描述框架) 和 r d f s c h e m a 用来描述和定义语义w e b 上的资源。o n t o l o g yv o c a b u l a r y 层用来定义不同 概念之间的关系，以支持词汇的演化。l o g i c 层为基于规则的系统提供一个描述公理的 框架。p r o o f 层执行规则并做出相应的评估。t r u s t 层为应用程序是否信任一个给定的证 明提供检测机制。d i g i t a ls i g n a t u r e 用来检测文档的改动情况，是增强w 曲安全的手段。 ( 1 ) u r i 和u n i c o d e 。u r i 是w e b 的核心概念之一，它能够唯一地标识w e b 上的 任意一个资源，其思想是在需要的时候通过链接引用资源，因此不需要对资源进行拷 贝或集中管理。u n i c o d e 是一种新的字符编码标准，它支持世界上所有的语言。无论在 什么平台上，无论在什么程序中，无论使用什么语言，每个字符都对应于一个唯一的 u n i c o d e 编码值。因此，它是语义w e b 多语种支持的基础。 ( 2 ) x m l 、n a m e s p a c e 和x m l s c h e m a 。x m l 提供文档结构化的语法，实现了文 档结构与文档表现形式的分离，根据不同的目的同一个文档可以有不同的表现形式。 x m l 名称空间是名称的一个集合，用于文档元素和属性名有效性的验证，由u r i 引用 来标识。x m ls c h e m a 是描述了x m l 文档结构的语言。 ( 3 ) r d f ( s ) 。x m l 实现了文档结构化，但文档信息并不包含任何语义。r d f 数 据模型提供简单的语义，r d f 属性可以看作是资源的属性，同时又表达了资源之间的 关系，因此r d f 数据模型对应于传统的属性二值对，有类似于e r 图。r d fs c h e m a 为r d f 模型提供了一个基本的类型系统，其目的就是定义资源的属性，定义被描述资 源的类，并对类和关系的可能组合进行约束，同时提供约束违例的检测机制。 ( 4 ) o n t o l o g yv o c a b u l a r y 。虽然r d f ( s ) 能够定义对象的属性和类，并且还提供了 8 北京邮电大学硕卜研究生毕业论文基十语义嗍的网络管理服务处理机制 类的泛化等简单语义，但它不能明确表达描述属性或类的术语的含义及术语间的关系。 本体层就是要提供一个能明确描述的形式化语言，以准确定义术语语义及术语问的关 系。 ( 5 ) l o g i c 、p r o o f 、t r u s t 。除了本体层定义的术语关系和推理规则外，还需要有一 个功能强大的逻辑语言来实现推理。证明语言允许服务代理再向客户代理发送断言的 同时将推理路径也发送给客户代理。这样应用程序只需要包含一个普通的验证引擎就 可以确定断言的真假。但是，证明语言只能根据w e b 上已有的信息对断言给出逻辑证 明，它并不能保证w e b 上所有的信息都为“真。因此，软件代理还需要使用数字签名 和加密技术用来确保w e b 信息的可信任性。 ( 6 ) d i g i t a ls i g n a t u r e 。数字签名简单地说就是一段数据加密块，机器和软件代理 可以用它来唯一地验证某个信息是否由特定的可信任的来源提供。它是实现w e b 信任 的关键技术。公共密钥加密算法是数字签名的基础。 2 2 2 本体o n t o l o g y 虽然本体早在2 0 世纪6 0 年代就为计算机领域所使用，但是对于本体的理解和定 义一直缺乏统一的看法。第一个让人信服并被广泛应用的本体定义是1 9 9 3 年g r u b e r 给出的，即“本体是概念模型的明确的规范说明 。后来，b o r s t 在此基础上，给出了 本体的另外一个定义：“本体是共享概念模型的形式化规范说明。s t u d e r 等人对上述 两个定义进行了深入的研究，他们认为本体是“共享概念模型的明确的形式化规范说 明”，这个定义包含了四层含义：概念模型、明确、形式化和共享，具体描述如下： ( 1 ) 概念模型。通过抽象出客观世界中一些现象的相关概念而得到的模型，概念 模型表现的含义独立于具体的环境状态； ( 2 ) 明确。概念和概念的约束都有明确的和无歧义的定义； ( 3 ) 形式化。本体能通过本体语言编码，使得计算机可读，并可以被计算机处理； ( 4 ) 共享。本体体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域内公认的概念集。 总的来说，本体的目标是捕获相关领域的共有知识，提供对该领域知识的共同理 解，确定该领域内共同认可的术语，从不同层次的形式化模型上给出这些术语和术语 刨相互关系的明确定义，实现对领域知识的推理。从知识共享的角度来说，本体是通 用意义上的概念定义集合，是在各种知识系统问交换知识的共同语言。 在语义w e b 中，本体就有非常重要的地位，是解决语义层次上w e b 信息共享和交 换的基础，构建本体的方法是当前研究的热点问题。本体的构建多是面向特定领域， 如果没有好的方法路线指导，就难以在不同地域本体的构建中保持一致，也不利于本 体的规模化和规范建设。 9 北京邮电大学硕j j 研究生毕业论文基于语义嗍的网络管理服务处理机制 处于对特定问题领域和具体工程的考虑，构造本体的过程各不相同，直至目前， 还没有一种标准的本体构建方法但是研究者在本体构建的实践过程中，逐渐产生这 样的共识：本体构件是一个工程问题，需要科学准则去指导构建过程。人们在总结已 有成功和失败的构建经验基础上，归纳出一些有用的本体构建准则，用于指导构建。 其中最有影响的是g m b e r 在1 9 9 5 年提出的五条准则。 ( 1 ) 清晰性。本体应该能有效地传达其中所定义的术语的含义。这便要求术语的 定义尽可能客观。此外，给出的定义应该尽可能完整，所有的定义应该以自然语言的 方式文档化，方便别人能正确理解这些术语的含义 ( 2 ) 一致性。本体必须是一致的，即由本体得出的推论与原有的定义是相容的， 不能产生矛盾和冲突。本体中定义的公理应该是逻辑一致的，这是最基本的要求。概 念也同样要满足一致性的要求。 ( 3 ) 可扩展性。本体在设计时不仅要使用领域内公认的词汇，同时还要考虑可能 的应用任务范围，使得本体的表达能被单调的扩展。也就是说，本体应该能够保证添 加新的通用或专业术语，而