题目：Web服务发现与匹配机制研究

Web服务（Web Services）是传统应用组件网络共享的产物，是一种有效集成Web上信息系统的新型分布式计算模型，代表了Web信息技术发展的最新方向，促进了“软件即服务”思想的推广和演进。随着网络技术的发展和电子商务的迅速崛起，Web服务已经被越来越多的企业和研究机构广泛接受。通过将现有应用程序封装为Web服务，实现了平台独立性和语言无关性，满足了任何时间、任何地点、任何设备的无缝计算，提供了异构系统之间的有效集成。本文研究的是Web服务发现和匹配的关键技术，目标是实现Internet上Web服务的自动发现，完成用户需求和服务能力匹配，为“面向服务的自治式软件体系结构与协同环境”提供有效的服务定位技术。同传统分布式计算技术，如DCOM（Distributed Component Object Model）、CORBA（Common Object Request Broker Architecture）和J2EE（Java 2 Enterprise Edition）相比，Web服务所具有的分布性、松耦合性、动态性、封装性和异构性等特点对资源的共享、检索和发现提出了诸多新的挑战。尽管目前已经有不少用于Web服务发现和匹配的解决方案，但仍存在一些问题：一是缺乏对面向Web服务的体系结构（Service Oriented Architecture，简称SOA）以及Web服务描述的形式化建模方法，难以刻画Web服务内涵和操作行为，Web服务描述各异。第二，现有Web服务描述语言缺乏对服务能力的全面描述，语义定义不清晰，导致服务请求与服务能力间不匹配。第三是现有Web服务匹配机制单一，服务匹配主要依赖于文本相似度计算或逻辑演绎和推理机制，缺乏可满足Web服务语法、语义和结构信息匹配的匹配模型，难以满足深层次的Web服务发现；第四是现有基于Internet的Web服务发现技术难以在提供系统可扩展性的同时，保证查全率、避免单点失效等机制，且检索结果大多失效，无法满足实际应用。第五是现有Web服务的发现与匹配机制缺乏支撑体系和应用环境，难以与现有Web服务运行平台无缝集成，无法满足Web服务实际应用需求。针对以上不足，通过分析和研究Web服务发现与匹配技术的相关工作，本文在Web服务描述模型，Web服务发现机制，Web服务匹配机制以及Web服务发现与匹配框架进行了深入探讨和实践。主要贡献如下：1、定义了Web服务描述模型，包括SOA形式化模型以及Web服务描述的数学模型－Services集；在此基础上给出了Web服务的增强描述语言WSDLS和UDDIS。Web服务发现与匹配的首要前提是Web服务的体系结构和Web服务描述。只有在SOA框架下提供完整的Web服务描述，才使得Web服务的发现与匹配机制有意义。SOA形式化模型围绕服务描述，定义了Web服务应用过程中SOA角色对服务描述的操作行为特性。Web服务描述的数学模型则给出了Web服务描述和操作的抽象定义，提供了Web服务描述的自动或半自动生成方法。WSDLS和UDDIS针对Web服务能力的功能特性和非功能特性，利用语义标注方法，对现有WSDL和UDDI协议扩展和完善，给出了Services集实例。2、提出了基于P2P覆盖网的Internet Web服务发布和发现机制SNetSNet针对Web服务描述具有结构性和多属性等特点，扩展了Skip Graph分布式数据结构，定义了WSDLS和UDDIS描述信息的劈分规则，提供了Web服务的发布、索引、精确查询、范围查询、相似查询等多种机制，满足Web服务描述的快速索引和复杂查询，实现了Internet环境中的P2P Web服务发现机制。实验结果表明，SNet在保持Web服务的语义和结构信息的同时，较好的实现了系统的高效查询、容错性、负载均衡和可扩展性。3、提出了一种可满足Web服务语法、语义和结构匹配的Web服务匹配机制WS-SMWS-SM针对现有Web服务语义异构和结构异构的特性，分析了Web服务匹配类型，定义了Web服务匹配模型。WS-SM使用相似度计算方法，定义了语法、语义和结构匹配机制。语法匹配利用增强的VSM模型来计算相似度，语义匹配利用标注的本体来计算相似度，结构信息则使用基于核方法的松散树匹配来计算相似度。WS-SM可根据用户的实际匹配需求，通过Ranking-SVM（Ranking Support Vector Machine，排序支持向量机）方法求解Web服务的最佳匹配集。实验结果表明，WS-SM提高了Web服务匹配效率，获得了较好的查准率，满足实际用户对查询效率和精度的要求。4、设计并实现了Web服务发现与匹配框架WSDF基于上述研究结果，通过深入分析现有Web服务体系架构，提出并设计实现了一个Web服务发现与匹配框架，作为面向服务的自治式软件体系结构与协同环境 WEBSASE中服务发现和匹配工具。