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语义Web服务及其合成方法的研究

黄雪娟  
【摘要】:作为一种新兴的Web网络上的分布式计算模式,Web服务提供了一种集成Web上数据与软件模块的机制,有效地解决了异构平台上共享与集成数据与软件应用系统的互操作问题。语义Web服务是将Web服务概念与语义Web技术相结合而产生的崭新的服务计算实现形式,旨在解决基于XML的Web服务交互过程中因缺乏语义描述导致交互双方无法正确地相互理解的问题。语义Web服务通过共享与重用Web服务的语义知识,使得计算机程序能够理解Web服务交互过程中传递消息的内容,从而促进发现、选择、调用与合成Web服务的自动化实现。 Web服务合成是指当单一的Web服务无法支持业务应用实现时,将多个Web服务有机地组合在一起来实现复杂的应用功能。服务合成过程中的发现、选择、合成与协调各组成Web服务的实现均是对用户“透明的”。虽然当前国内外关于Web服务的研究工作已经提供了一些标准与规范,如:“Web服务描述语言(WSDL)”、“简单对象接入协议(SOAP)”,以及“统一描述、发现和集成(UDDI)”等,然而在开放的、分布式的网络环境下进行语义Web服务的描述、发现、选择与合成存在如下的现实问题需要解决: (1)如何找到满足用户需求的语义Web服务:解决这一问题实际上包括两方面的内容:第一,在较好地隐藏Web服务的实现技术细节的基础上,服务提供者如何清楚明了地描述其提供的Web服务实现的软件应用功能;第二,仅仅明白自己需要什么而不知道到哪里、使用什么方法发现Web服务信息的用户,如何能够顺利地找到满足其需求的Web服务来实现软件功能运行。针对上述Web服务描述需求,必须采取有效的方法实现Web服务的语义化描述。 (2)如何实现语义Web服务描述与用户需求之间的正确匹配:现有的Web服务描述方法是通过描述调用Web服务过程中用户与Web服务之间进行的消息传递来说明Web服务的接口,而用户需求是从用户的角度阐述用户希望得到什么样的软件应用功能。语义Web服务通过增强Web服务描述的语义表述能力减少了服务提供者与用户之间的理解误差,从而实现服务信息的机器可理解,然而当网络上候选Web服务较多时,语义信息将大大降低Web服务匹配的实现效率。 (3)如何灵活地、有效地实现语义Web服务的合成:现实应用中经常会出现从网络上可用的服务资源中找不到单一的Web服务来支持复杂业务流程的情况,此时合成多个Web服务来生成一个新的、支持更复杂应用功能的Web服务是一个可行的、有效的解决方法。然而应对开放的、多变的、不可预期的网络环境、协调各个组成Web服务之间的互操作、根据业务流程定义得到合成服务过程描述说明等方面均使得语义Web服务合成成为一个富有挑战性的研究课题。 在讨论了语义Web服务合成存在的现实问题之后,本文通过研究分析Web服务的描述方法与描述语言、语义化标识、以及现有合成方法等存在的不足,提出了语义Web服务社区SWSC模型,说明了SWSC的概念模型、组成结构、服务语义描述方法、包含的活动等方面,并优化了现有Web服务发现与选择算法,提出了SWSC框架下语义Web服务合成的规则与实现方法。本文的研究工作包括以下几个方面: (1)讨论了Web服务描述包含的内容、描述方法、现有描述语言等,并阐述了语义Web服务是Web服务发展的必然趋势。接下来讨论了如何从语义层面上描述Web服务,并分析Web服务的功能与非功能属性的描述对于服务发现与选择过程的影响,得出了区分Web服务之间的相同点与不同点能够帮助提高服务发现与选择效率的结论。 (2)提出了语义Web服务社区SWSC模型,说明了在SWSC下描述语义Web服务的方法,并从概念模型、组成结构、包含的活动、实现规则、与其它语义Web服务模型相比具有的特性等方面阐述了SWSC模型的构造与运行。 (3)通过增强语义约束改进了现有的基于OWL-S的服务功能匹配算法,弥补了原始算法在服务查找与选择时存在的一类语义偏差。在此基础之上,本文描述了SWSC下查找与选择Web服务的基本思想与实现算法,并结合SWSC的组成结构说明了SWSC下查找与选择服务方法是如何通过缩小Web服务搜索范围来提高查找与选择效率。 (4)在讨论了服务合成面临的现实问题以及现有的服务合成方法的基础之上,提出了SWSC框架下语义Web服务的合成方法,同时介绍了在尽可能满足用户需求的前提条件下,促使Web服务资源与用户需求达到相对地供需平衡的协调机制。 本文的创新之处在于: (1)提出了语义Web服务社区SWSC模型,并阐述了其概念模型、组成结构以及服务语义化描述方法; (2)通过增强语义约束改进并完善了现有的基于OWL-S的服务功能匹配算法; (3)提出了SWSC框架下的服务合成规则与方法; (4)提出了SWSC框架下在尽可能满足用户需求的前提条件下,促使Web服务资源与用户需求之间达到并保持相对平衡的协调机制。


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1 黄雪娟;语义Web服务及其合成方法的研究[D];武汉大学;2009年
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