基于Web服务的业务流程安全性与可靠性关键技术研究

摘要

随着分布式计算技术的发展，Web服务已逐渐成为构造分布式计算平台的标准和现代企业的服务框架，其动态性、平台无关性、开放性以及松散耦合性等特点为信息系统之间的相互协作和信息共享提供了方便，使企业或组织能够根据各自的目标动态地选择服务和构建业务流程。对于相同的功能需求，可能存在大量的不同服务质量的服务，因而服务质量成为选择Web服务时需要考虑的因素。而可靠性作为Web服务质量的一个尤为重要的方面，在服务选择时被高度重视。同时，从安全角度讲，在业务流程的执行过程中，因涉及多方人员甚至组织参与，需要考虑流程中各个活动之间的安全约束关系。因此，如何在确保满足安全约束的前提下选择合适的服务成为服务选择的一个关键问题。
　　 现有研究主要是基于服务质量进行服务选择，通过考虑施加在响应时间、价格、可靠性等服务质量参数上的约束，来实现服务组合过程中的服务质量局部或全局优化。但是，这些研究大都没有考虑组织在组合服务上的安全需求。安全约束作为确保业务流程正确执行的前提，必须在服务选择的过程中予以考虑。
　　 针对上述问题，本文细致地分析了在服务选择过程中应该考虑的因素以及这些因素对业务流程执行的影响，从两种角度对基于业务流程的服务选择展开研究，并提出了相应的解决方案，主要贡献是：
　　 针对当前对服务选择的研究忽略了安全约束，提出了一种基于业务流程的服务选择方法，给出了业务流程的形式化定义，并讨论了在为业务流程中的各个活动选择服务的时候需要考虑的因素——服务质量和安全约束。在服务质量上，主要考虑了服务的响应时间、价格、可靠性和信誉度四个参数。在安全约束上，主要考虑了职责分离约束和职责绑定约束。此外，给出了针对业务流程的服务选择问题的形式化定义，并给出了基于线性规划的求解方法，详细介绍了该线性规划问题所对应的目标函数、约束条件(包括对于服务质量的约束以及安全约束上的约束条件表达)。
　　 为了更好地保证整个业务流程的执行，提出了一种面向业务流程安全性和可靠性的动态Web服务选择方法。该方法充分考虑了原子服务的可靠性对业务流程执行效果的影响，保证了在满足组织安全约束的前提下，依据服务组合过程中配置的执行可靠性进行动态的服务选择。使用马尔可夫链对业务流程的服务组合进行模型化。在组合过程中，首先根据安全约束对组合图进行“流程执行路径裁剪”，然后在裁剪后的马尔可夫链上，基于原子服务的可靠性和配置的执行可靠性来实现动态的服务选择。
　　 本文给出了基于业务流程的Web服务组合的逻辑架构和基于BPEL的业务流程管理框架，并介绍了相应模块的功能。同时，通过实验验证了本文所提出的服务选择方法的有效性和可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 问题描述

1.3 研究内容

1.4 论文结构

第二章 相关工作

2.1 Web服务

2.1.1 Web服务及其体系结构

2.1.2 Web服务组合

2.2 基于QoS的服务选择

2.3 安全约束

2.4 本章小结

第三章 面向QoS和安全约束的服务选择

3.1 业务流程评估模型

3.1.1 业务流程模型

3.1.2 服务质量与安全约束

3.2 服务选择问题的形式化定义

3.3 基于线性规划的服务选择

3.3.1 线性规划简介

3.3.2 服务质量参数的表达

3.3.3 安全约束的表达

3.4 本章小结

第四章 面向业务流程安全性和可靠性的动态服务选择

4.1 基于有限状态机的业务流程描述

4.1.1 服务组合定义

4.1.2 业务流程执行描述

4.2 基于马尔可夫链的服务组合模型

4.2.1 马尔可夫链简介

4.2.2 面向业务流程安全性和可靠性的动态服务选择模型

4.3 动态服务选择算法

4.3.1 基于安全约束的流程执行路径裁剪

4.3.2 动态服务选择

4.4 实例分析

4.5 本章小结

第五章 系统架构与数据分析

5.1 Web服务组合逻辑架构及业务流程管理框架

5.2 实验

5.2.1 面向QoS和安全约束的服务选择问题之线性规划求解

5.2.2 面向业务流程安全性和可靠性的动态服务选择

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

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