基于对等网的语义Web服务发现机制的研究和实现

摘要

近年来，随着Internet技术的飞速发展，Web服务已经成为新兴的一种分布式计算模型。它能够实现在不同平台上、不同程序语言开发的应用程序之间无缝的互操作。Web服务的大量涌现使得在实际应用中如何快速地发现请求者期望的服务成为重要的研究课题。传统的研究工作主要是基于集中式的解决方案，不可避免地存在计算瓶颈、单点故障、扩展性差等问题。另一方面，传统的Web服务描述缺乏语义描述，不能很好地提供服务的功能信息。因此Web服务技术朝着语义化并具高性能的分布式计算架构发展了。 语义Web是Web发展的一个新兴方向，致力于Web上信息的语义化。语义Web服务就是给Web服务的定义中加入语义信息，使得计算机了解互相通信的内容，更好地发现并利用Web服务。 P2P技术打破了传统的集中式网络模式，在P2P网络中，所有节点地位相同，每个节点既是服务器为其他节点提供服务，同时也是客户机享用其他节点提供的服务。P2P系统很好地解决了集中式系统的计算资源瓶颈以及单点故障问题，是一种可扩展的、高性能的服务共享架构。把P2P的思想与Web服务结合起来，可以有效地解决传统的Web服务发现所带来的一系列问题。 本文在深入研究语义Web、P2P网络以及Web服务技术基础上，将三者结合起来，提出了一个基于P2P对等网络上的语义Web服务发现机制。本文以分布式散列表作为P2P的底层模型，将发布的相关服务目录结构均匀分布在不同的对等点上，实现了负载平衡。在Web描述方面，借鉴语义Web的核心思想，以旅游领域应用为例，采用OWL-S语义描述模型描述Web服务，从而在语义层次上描述服务功能。在服务发现方面，分两个阶段进行，第一阶段使用服务Category的匹配用来筛选符合服务请求者要求的服务，取得候选服务集的匹配目录列表，通过过滤掉一些无关服务，缩小服务检索的范围。第二阶段是将服务请求目标描述和本体发给匹配的服务，由服务提供者的匹配服务进行服务功能语义匹配，通过引入语义相关度概念为服务匹配程度提供了一个量化的标准，细化了匹配粒度，有利于区分各服务匹配程度之间的差别。在语义匹配方面，在分析了现有的概念语义相关度算法基础上，提出了一个基于特征的相似度模型的语义相似度算法，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地匹配。 在对相关理论分析和研究的基础上，本文采用了广泛应用的JXTA平台设计底层通信机制，设计和开发了基于分布式哈希路由机制下的语义Web服务发现系统原型。通过对节点之间的通信消息报文格式的设计，完成服务的发布和发现。最后给出了系统的性能评价，并对未来的进一步工作提山了相关的展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1论文背景

1.2国内外研究现状

1.3论文研究目标

1.4论文章节安排

第二章 Web服务发现与P2P技术基础

2.1Web服务概述

2.2Web服务发现

2.2.1Web服务发现的需求

2.2.2Web服务发现技术

2.3语义Web以及语义Web服务

2.3.1语义Web

2.3.2本体(Ontology)

2.3.3语义Web服务

2.3.4语义Web服务描述方法

2.4P2P技术

2.4.1P2P基本概念

2.4.2P2P技术的主要应用

2.4.3P2P分类

2.5本章小结

第三章 JXTA体系结构和核心协议分析

3.1JXTA概述

3.2JXTA的体系结构

3.3JXTA的核心概念

3.4JXTA核心协议

3.4.1对等点发现协议(PDP)

3.4.2管道绑定协议(PBP)

3.4.3端点路由协议(ERP)

3.4.4对等点解析协议(PRP)

3.4.5集合点协议(RVP)

3.4.6对等点信息协议(PIP)

3.5本章小结

第四章 基于P2P的语义Web服务发现系统的设计

4.1引言

4.2基于P2P的服务发布机制的总体架构

4.2.1基于OWL-S的Web服务描述

4.2.2基于服务分类信息的分布式哈希表技术

4.2.3服务的发布

4.2.4服务的发现

4.2.5服务的匹配

4.2.6OWL-S本体数据库

4.3两层P2P网络拓扑方案

4.4本章小结

第五章 Web服务匹配算法

5.1语义Web服务匹配的研究发展

5.2基于OWL-S的服务描述匹配算法

5.2.1概念的语义相似度

5.2.2ServiceProfile相似度计算

5.3基于OWL-S的Web服务匹配示例

5.4算法的定性分析

5.5本章小结

第六章 基于P2P的语义Web服务发现系统的实现

6.1实现环境

6.2P2P网络底层通信机制

6.2.1节点的发现机制

6.2.2节点之间的通信机制

6.3基于DHT的P2P网络实现

6.3.1资源标识的命名模块

6.3.2节点需维护的重要数据结构

6.3.3消息格式

6.3.4消息的构建方法

6.3.5节点的加入模块

6.3.6节点的离开模块

6.3.7节点的状态维护模块

6.3.8P2P网络的实现

6.4Web服务描述文件生成模块

6.5服务的匹配算法的实现

6.6服务的发布模块

6.7服务的发现模块

6.7.1服务发现实例

6.7.2服务发现的性能分析

6.8本章小结

第七章 论文总结和相关展望

7.1论文总结

7.2未来的工作展望

致谢

参考文献

硕士期间发表的文章