论文研究-本体匹配的网格服务发现模型研究.pdf

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如何从大规模网格服务集合中快速而准确地发现满足用户请求的服务,是语义环境下网络应用的一个重要方面。针对传统的基于关键字匹配的Web服务发现方法无法准确描述网格服务服务能力和应用领域的问题,提出了一种基于输入和输出领域本体的语义网格服务描述模型和基于本体匹配的语义网格服务发现流程,构造了基于本体匹配语义相似度计算的语义网格服务发现算法。实验结果表明,基于本体匹配的语义网格发现方法能够获得很好的查全率和查准率。
何丽:本体匹配的网格服务发现模型研究 2012,48(19)11 Sin(,s)=w 、D、(~im+wo sIm (3)射到相关领域本休,即将概念集映射到语义上相关 其中,Wn,w1,w分别表示R和S在服务描述输入的本体集是该节重点解决的问题。概念集与本体 和输出上的语义相似度计算权重,n+w,+v=1;集之间的映射采用概念之间语义相似度比较方法来 m,SmSm分别表示R和S在描述、输入、输出上实现,具体分成两个步骤: 的语义相似度值。Sn,Sm,Son的计算依赖R和S (1)对概念集C和Ca,将概念集中的每个概 的领城本体,若用C和C分别表示R和S服务描念映射到本体库中的一个或多个领域本体,生成领 述在领域本体中的概念集应用公式(2)可获得和域本体集合:如果C或Ca中的一个概念与某领域 在服务描述上的语义相似度值:Sn=S(CQ,C), 本体树 OTree中的一个非根结点概念在语义上相似, S=(R,S)∈D0,1,Sn和Sm的计算方法相同。 表示该概念与当前领域本体相关,则将该领域本体 添加到O或O。概念c与Omee之间的相关性判 断通由函数 Search(c,OTe)完成: Search(c,OTre) 3本体匹配 在OTee搜索c,若c是OTre中的一个概念或其等价 网格服务发现过程包含三个主要处理模块:本 概念,则认为c与OTe本体相关, Search(c, OTree) 体解析器本体匹配器和网格服务推荐,各个模块之返回TRUE;否则,认为c与OT7e本体不相关。这 间的关系如图1所示。本体匹配是实现网格服务发样,通过扫描本体库, Search函数能够获得与Cx和 现的一个重要环节。 C相关的领域本体集合Oa和Oaoe 网格服务 网格服务 求者 请求者 (2)对O2和OB中的本体进行合并。对O2和 Oa中的本体进行合并,目的是解决O2和Oao中的 本体 本体 网格服务 匹配器 本体重复和包含问题。若用Co和C2分别表示领 解析器 推荐 域本体O1和O2对应的概念集,合并的规则如下: ①若Co1与Co2等价,将O2合并到O1 领域 语义网格 ②若Co1与C2互为父子关系,则保留父本体, 本体库 服务库 删除子本休; ③应用公式(2)计算C,与C,的语义相似度, 图1网格服务发现流程图 若Co与Co2的相似度大于预定义阈值,则保留实例 本体匹配过程通过比较两个本体概念集之间的多的本休删除实例少的本休。 相关性来完成。考虑到不同企业构造的领域本体之 经过上述两个步骤,最终获得服务请求R的本体 间可能存在的异构问题,所以在本体匹配过程不仅Omo2=<ORr,ORo> 要解决概念集与本体集之间的映射问题,还需要解 决本体之间的合并问题。本文将本体匹配过程分3.2服务请求与网格服务的本体匹配 服务请求R与网格服务S之间的本体匹配由本 成:服务请求领城本体获取和服务请求与网格服务 体匹配器完成。本体匹配器将Omog与网格服务库 的本体匹配两个阶段。 屮每个网格服务S的Om进行匹配,如果匹配成 3.1服务请求领域本体获取 服务请求领域本体获取任务由本体解析器完 功,则将该网格服务加入到候选网格服务队列Q中。 成。本体解析器首先根据服务请求R提供的RI和 考虑到在实际应用中,只有满足服务请求输出需求 的网格服务才有可能成为最终的日标服务。因此, RO,建立输入概念集C和输出概念集CA,然后通 本文规定本体匹配按照先输出本体,再输入本体的 过概念集与本体之间的映射,获得R的领域本体向顺序进行:如果S的输出本体与R的输出本体匹配 量OmtR=O,Oo>。其中,O2和Oa分别表示成功,则继续进行R和S输入本体的匹配,否则本体 与Ca和Cm对应的输入本体和输出本体集合。 匹配过程终止。通过这样的匹配顺序,可以首先过 C和C的建立可以通过关键字抽取的方法滤出那些与服务请求输出需求不相关的网格服务, 来实现。用户提供的输入、输出信息可能是关键字从而降低服务发现过稈中的计算开销。本体匹配过 序列,也可能是字符串。从字符串中提取关键字有程描述如下: 很多成熟的方法,本文不再赘述。如何将概念集映 对服务请求R和任一个网格服务S,用COx和 1122012,48(19) Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 CO分别表示S输入、输出领域本休对应的概念集; Merge(Or): Merge(ORo); COa和COao分别表示R的输入、输出领域本体对应 /* merge为本体合并函数*/ 的概念集,应用公式(2),若Son=Sm(CO3o,COo 3. Onto, =<Op,Opo>; 4. For each s∈SDDO 大于预定义阈值,则O∞和Oa是匹配。 simS=Ontomatch(Ontos, Onto); 在网格服务发现过程中,规定不能接受来自于R IF(simS--True &&Sin(COso, COpo)25) 之外的输入信息。所以,只有在下列两种情况下,S Q=9∪Us; 和R的输入本体才是匹配的 ENDFOR (1)若CO与COa等价; 5FORi=1 to len(Q)DO/*en为求队列长度函数* (2)COs是COa的子集。 应用公式(2)分别计算 因此,输入本休的匹配可以直接使用本体描述 Ssin(r, o[]=wpSsinm +w, Ssim +wos 语言提供的推理规则来完成。 IF(S=n(R,Q印)≥2)L=LUQ 本体匹配过程由函数 Ontomatchonto,Ono ENDFOR 实现:当S和R的输入和输出本体都是匹配的, 6. Sort(l); Ontomatch(Onto,Onog)返回TRUE,否则返回 7返回TopN个网格服务; FALSE。经过本体匹配过程,能够筛选出所有与服务 请求匹配的网格服务,并将其保存到网格服务发现实验 的候选队列Q中,为节省服务推荐过程的计算开销, 本文使用 OWL-TO22提供的本体、服务和服务 Q中元素包含Son的值。 査询作为实验数据集对基于本体匹配的网格服务发 现模型的有效性进行验证。OWLS-TC2.2提供了 个包含1008个使用OWLS描述的Web服务实例样 4网格服务发现 本集,一个包含29服务查询的测试集。本文选取了 网格服务发现由网格服务推荐模块实现。网格 测试集中与 Book car和 Academic等相关的10个服4 服务推荐模块应用公式(2),分别计算R与每个网格务查询作为服务请求的测试用例,并用查全率和查 服务S在描述、输入上的语义相似度SnSn,然后准率作为网格服务发现算法的评价指标。查全率是 应用公式(3)计算出候选网格服务队列Q中每个网指发现结果中与网格服务请求相关的语义网格服务 格服务S与R之间的语义相似度Sam(R,Q 数量和与服务请求相关的语义网格服务总数量的比 网格服务推荐模块对Q中网格服务与R之间的值;查准率定义为发现结果中与网格服务请求相关 语义相似度值按照递减规则进行排序,最后将具有的网格服务数量与发现算法返回的网格服务总数量 最大相似度值的前TopN个网格服务返回给服务请的比值。图2描述了本文提出方法、文献4的基于 求者 WordNet和基于关键字匹配的Web服务发现方法的 设ξ和ξ2是预定义的概念集语义相似度阈值和平均查全率和平均查准率对照情况。为与本文的网 服务请求与网格服务的相似度阈值,语义网格服务格服务定义相一致,在实验中只使用文献[4]定义的 发现算法描述如下 Web服务本体模型中的公共属性和输入、输出属性, 输入:i语义网格服务库SD={81,S2,…,SN:领域本体集并将wn,wp,w的值设为0.2,0.35,0.45,51和2的值 合OTD=OTe,Ome2…,OTen;服务请求R的输入和设为04和05。 输出概念集Cg和CB;相似度权重wn,w,wo、阈值ξ和 返回给的网格服务数TopN 10 输出:TopM个网格服务。 步骤: 班8,支主: 06 1初始化L=Q=Om=O=φ; 0.4 2对每个c∈Cg和c∈Co的概念 FOR j=l to M do IF(Search(c, OTree)==TRUE)OR=ORIUO 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 查全率 IF(Searche, OTree)== TRUE)OR=ORUO,; 一本体匹配—文献[4]关键字 ENDFOR 图2召凹率与查准率对照图 何丽:本体匹配的网格服务发现模型研究 2012,48(19)113 从图2中可以看出,本文提出的基于本休匹配的度探讨了网格服务的发现过程,对于网格服务的语 网格服务发现算法的平均査准率眀显髙于其他两种乂匹配、发现和组合等问题有待进一步深入研究。 方法,最低查准率能够维持在75.1%以上,这说明本 文提出的网格服务发现模型能够获得很好的服务发参考文献 现査全率和查准率。另外,通过本体匹配模块对语[1] Banerjee S, Basu s,Gags,etal. Scalable grid service 义上不相关网格服务的过滤,使得服务发现过程的 discovery based on UDDIlC/Proc of the 3rd Internation 语义相似度计算只涉及OWLS-TC22本体库中约63% al Workshop on Middleware for Grid Computing. New 的概念,与文献[4提供的方法比较,本文提出的方法 York: ACM. 2005:1-6 通过本体匹配过程,能够有效过滤掉与服务请求输 [2] Sinclair B, Goscinski A, Dew R Enhancing UDDI for 入、输出不相关的概念,降低了服务发现过程中语义 grid service discovery by using dynamic parameters[C]// Proceedings of the Computational Science and Its Applica 相似度的计算开销。 tions(ICCSA) Berlin, Heidelberg: Springer, 2005: 9-59 「3]邓水光,尹建伟,李莹,等基丁二分图匹配的语义Wb服 6结束语 务发现方法门计算机学报,2008,31(8):1364-1374 网格服务发现是实现语义网环境下web服务共4]吴健,吴朝晖,李莹,等基于本体论和词汇语义相似度的 享和组合的重要组成部分,也是实现网格服务个性 Web服务发现[J计算机学报,2005,28(4):595-602 化和专业化的必要条件。本文通过在语义网格服务5曹泽文钱杰,张维明,等,一种宗合的概念相似度计算方 中增加输入和输出领域本体描述,并在对网格服务 法计算机科学,2007,34(3):174175 请求进行输入、输出领域本体映射的基础上,实现了 [6 Yang Xuemei, Xu Lizhen, Dong Yisheng, et al. Web ser vice description and discovery based on semantic model[J 基于本休匹配的语义网格服务发现过程。实验证明 Wuhan University Journal of Natural Sciences, 2006,II 基于领域本体匹配的语义网格服务发现方法能够获 (5):1306-1310 得很好的web服务发现查全率和查准率。网格服务 OWLs-IC version2H/O1(20005-2)htp:/pro 4发现是个复杂的问题,本文只是从本体匹配的角 ects.semwebcentral. org/projects/owls-tc/ 上接108页) 表1本文方案与文献[9方案效率比较 方案部分签名生成阶段部分签名验证阶段最终签名验证阶段 总计算 文献[9方案P+1Q+1H 3P+1H+4T 3P+1Q+4T+1H1P+2Q+3H+8T 本文方案 5P+1Q+1H 3P+1H+4T 4P+10+3T+1H 12P+2Q+3H+7T 54和原方案相比的效率分析 and signatures[C]/Proceedings of Cryptology( CRYPTO'91) 本文用T来表示在整数模的意义下一次指数运 Berlin Springer-Verlag, 1991: 457-469 算,H表示在整数模的意义下一次Hah运算,Q表示2]罗守山,陈萍邹永思,等密码学与信息安全技术M]北 在整数模的意义下一次求逆运算,P表示在整数模的 京:北京邮电大学出版社,2009 意义下次数乘运算。 [3]闫德勤,赵洪波无可信中心的可验证门限代理签名方案 计算机科学,2009,36(11):82-84. 本文方案和文献[9相比,虽然总的计算量增加米军利张建中一种收进的动态门限签名方案计算机 了一次乘法运算,但同时也减少了一次指数运算。 工程,2007,33(7):158-15 由于在实际操作中一次乘法运算要比一次指数运算[5]伍忠东,谢维信喻建平.一种安全增强的基于椭圆曲线可 的运算复杂度小得多,所以从总体上看,本文方案的 验证门限签名方案[计算机研究与发展,2005,42(4) 效率是优于原方案的。 705-710 [6]徐静标准模型下可证安全的门限签名方案计算机学 6结束语 报,2006,29(9):1636-1640 分析了高炜等人的方案,针对原方案的不安全 7]龙仕工,伍岳,王利军基于门限的无可信中心的门限盲签 名方案门]计算机应用研究,2010,27(7):2657-2660 之处进行了改进。改进后的方案不仅可以抵抗内部s1王斌李建华无可信中心的(n门限签名方案门计算机 攻击、外部攻击,还能抵抗公钥替换攻击,理论上证 学报,2003,26(11):1582-1584. 明是一个安全且高效的无可信中心的门限签名方案 [9]郭丽峰,程相国.一个无可信中心的(,n)门限签名方案的 安全性分析[计算机学报,2006,29(11):2013-2016 参考文献: [10]高炜,于晓东对一个无可信中心的(t,n)门限签名方案 [1] Desmedt Y, Frankel Y Shared generation of authenticators 的改进[计算机工程与应用,2010,46(1):84-86

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    2019-09-07
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