基于语义的分布式服务与资源一体化发现方法研究

摘要

随着科学技术的不断发展，互联网已成为人们工作和生活中不可或缺的一部分，并成为推动社会进步的巨大动力。网络是蕴涵着巨大潜在价值知识的分布式信息空间，人们可以轻易获取大量的信息，但是要从中获取能够真正转化为生产力的知识却仍非易事。人们面对的问题不再是缺少信息，而是被信息淹没了。因此，网络中资源与服务的获取是最重要的两种应用，几乎所有的网络活动都需要两者的支持。 现有的服务或资源发现系统均是单独存在的，它们很少考虑服务与资源两者之间的关系。实际上，服务与资源之间存在着很多必然的联系，如果能很好地挖掘出这些联系，不但可以减少服务和资源两套处理系统带来的网络资源浪费，而且还可以为用户提供更为便利、一体的服务与资源处理机制。然而，传统互联网在这方面的研究和应用却非常有限。鉴于此，本论文分析了服务与资源之间的联系，并以此为基础建立了服务与资源的统一描述方法，提出了基于语义的分布式服务与资源一体化发现原型系统及相应的一体化注册与发现方法。由于区分服务质量（Quality Of Service，QoS）等级是未来网络服务的发展趋势、是新一代网络的主要特点之一，所以为用户提供带有QoS等级信息的服务查询是新网络下服务查询的关键。为此，本论文提出将QoS信息加入服务描述文件OWL-S（Ontology Web Language for Services）中，使服务描述本体中包括服务质量等级信息，并称其为OWL-QoS。基于OWL-QoS，给出了带有QoS信息的服务匹配算法。 本论文依托国家973项目“一体化可信网络与普适服务体系基础研究”开展。一体化网络创新性地提出一种全新的两层网络体系结构模型，即“网通层”和“普适服务层”。本文的工作主要应用在一体化网络的“普适服务层”，实现了一体化网络中服务与资源的统一描述与命名，即服务标识（Service Identifer， SID）的生成，以及从用户描述到服务标识的映射过程，即一体化搜索引擎的实现。这两部分的工作是一体化网络结构中“服务层”的主要工作，也是973课题的重要部分，本文主要研究内容与创新点如下： （1）针对互联网的服务与资源的查找，提出以本体为基础，将资源和服务通过属性关系联系起来的统一描述方法。 （2）基于OWL-S提出了带有QoS的语义服务描述方式，给出了相应的带有QoS的服务匹配算法及其功能与性能测试，测试结果表明了带有QoS的服务描述与查询方法的可行性与有效性。 （3）研究了现有服务或资源发现系统中基于关键词进行查询匹配的问题，基于概念间的距离及概念的粒度提出了一种概念间语义相似度的计算方法，提出并实现了基于语义的服务与资源一体化发现原型系统。基于原型系统，给出了服务与资源一体化匹配算法，实现了服务与资源的统一注册与查询。基于原型系统的性能分析及测试结果表明该方法在查询效率、查准率及用户满意度方面均有很好的提高。 （4）提出将服务与资源的一体化描述方法应用于新一代网络——一体化网络中，实现了服务标识SID的生成。提出将服务与资源一体化发现方法融合到一体化网络的服务标识映射机制中，从而建立了一体化网络中从用户描述到服务标识的映射，实现了服务与资源的统一标识、注册与查找。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:主要缩略语对照表

声明

致谢

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究目标和论文主要工作

1.3 论文主要创新与贡献

1.4 论文组织结构

第二章 服务与资源发现方法研究综述

2.1 引言

2.2 网络资源检索的研究现状

2.2.1 目录式搜索

2.2.2 机器人搜索

2.2.3 元搜索

2.2.4 语义搜索

2.3 服务发现的研究现状

2.4 本章小结

第三章 服务与资源一体化描述

3.1 引言

3.2 现有资源的描述、注册和查找

3.3 现有服务的描述、注册和查找

3.3.1 服务的描述

3.3.2 服务的注册与查找

3.4 服务与资源一体化描述

3.4.1 语义网

3.4.2 基于本体的服务与资源一体化描述

3.5 本章小结

第四章 带有QoS的语义服务描述及发现方法

4.1 引言

4.2 带有QoS的语义服务描述——OWL-QoS

4.3 带有QoS的语义服务发现

4.4 实验

4.5 本章小结

第五章 服务与资源一体化发现方法

5.1 引言

5.2 相关本体介绍

5.2.1 本体语言

5.2.2 领域本体

5.2.3 词典本体

5.3 基于本体论的语义相似度

5.3.1 语义相似度

5.3.2 语义相似度与概念间的距离

5.3.3 语义相似度与概念的粒度

5.3.4 语义相似度的计算

5.4 JXTA

5.5 原型系统的结构及原理

5.6 服务与资源一体化注册与发现方法

5.6.1 服务与资源一体化注册

5.6.2 服务与资源一体化查询

5.6.3 相关算法

5.7 一体化发现系统性能分析

5.7.1 存储开销分析

5.7.2 查询响应时间分析

5.8 实验结果与分析

5.8.1 实验环境

5.8.2 正确性评估

5.8.3 效率评估

5.8.4 用户满意度比较

5.8.5 节点的加入与离开对原型系统影响的评估

5.9 本章小结

第六章 服务与资源统一发现方法在一体化网络中的应用

6.1 前言

6.2 普适服务

6.3 现有网络的缺点与不足

6.4 一体化网络结构

6.5 统一命名与定位

6.5.1 服务与资源的统一描述与命名——SID

6.5.2 用户描述到服务标识映射——一体化搜索引擎

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 问题与展望

参考文献

作者简历