● 摘要
运行在动态变化环境中的软件系统，例如军事、法律和应急响应等指挥与控制系统（C2），都要求具备无缝互操作、可伸缩以及可生存的特征。遗留系统与由多个供应商提供的新异构系统的动态集成能够提供高效的信息共享，从而确保对资源的有效利用。如果仅仅为静态的或特定操作的需求而设计开发这些系统，则不能满足不断演化的运行需求，也无法支持应急系统在目标环境中的一体化且灵活的反应。人们提出面向服务的体系结构（SOA）以实现基于松耦合和标准化的服务来高效地构建软件应用，而Web 服务通常用于实现SOA 系统。利用SOA 体系结构可以基于已有软件服务的动态组合来开发面向具体业务或者系统级整合的软件系统。SOA 体系结构具有系统级的互操作性、可重用性以及无缝整合等特性，这些性质有利于面向动态异构环境构建软件系统的解决方案。然而，上述软件系统的运行环境通常面临受限的网络环境，其中存在不可靠的网络连接和较低的网络速度。这样的受限网络环境为基于标准Web 服务实现SOA 系统提出了很大的挑战。传统上使用TCP之上的HTTP协议进行SOAP 消息的传输，并将其用于Web服务同步访问以及基于XML的数据交换，但这种方法的效率在受限网络中受到很大影响。为了解决这些问题，需要对Web服务进一步改进从而为跨越多个受限网络进行服务访问提供动态路由支持。首先，深入地探讨了在不可靠网络中访问 Web 服务的早期研究成果，以及其它有关在受限网络中提高Web服务通信与路由性能的关键问题。本文提出了支持在受限网络运行环境中实现SOA的系统框架，且通过面向服务的SOAP代理而实现了Web 服务间的可靠与高效的访问。通过由可靠的、面向服务的、基于UDP的SOAP代理组成的层叠网络，那些运行于可靠网络内的、基于TCP传输机制的Web服务也能够运行于不可靠的受限网络内。此外，在SOAP消息与用户级数据内采用数据压缩技术来降低数据交换的开销。其次，提出了一种在层叠网络内SOAP代理节点间的高效路由机制，使得Web服务能够在多个互连的不可靠网络间进行通信。这种机制鉴于目标网络的结构与需求而降低路由开销。通过利用层叠网络节点的逻辑层次名称以及命令级别，可使各目标网络间的地址管理变得更加容易。最后，基于Apache Axis2引擎模块、Apache HTTP组件实现了在受限网络内进行Web服务通信的实验系统。通过实验，使用基于压缩数据交换的SOAP代理对基于消息通信的Web服务进行了评估。用基于Linux的网络仿真系统来模拟不可靠网络条件，从而评估其中多个节点与网络间的路由机制。实验结果表明不可靠网络内标准Web服务间的通信效果在延迟、丢包率以及错误数方面都有了很大的改善，且本文提出的路由机制也有较低的路由开销，因此有效地推动了SOA在受限网络环境中的应用，从而能够满足其对软件互操作性、重用性以及软件集成等的动态需求。