Sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ WEB

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÙI VĂN CÔNG SÁNH LƯỢC ĐỒ CHO KHÁM PHÁ DỊCH VỤ WEB Chuyên Ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: 60.48.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2012 Luận văn được hoàn thành tại : HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN ĐÌNH QUẾ Phản biện 1: ……………………………………………………. Phản biện 2: ………………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Dịch vụ Web là các thành phần ứng dụng sử dụng các giao thức mở như HyperText Transfer Protocol (HTTP), Extensible Markup Language (XML) và Simple Object Access Protocol (SOAP) [2]. Chúng được thiết kế để hỗ trợ khả năng tương tác giữa các máy tính với nhau trong mạng. Cho đến nay, nhiều công ty cung cấp dịch vụ Web tới các khách hàng. Ví dụ như dịch vụ web APIs của Google cho phép các nhà phát triển phần mềm truy vấn trực tiếp hàng tỉ trang web từ các chương trình máy tính cá nhân của họ. Nhà phát triển có thể sử dụng ngôn ngữ lập trình mà họ ưa thích ví dụ như Java, Perl, Visual Studio.Net để phát triển các ứng dụng truy cập tới các dịch vụ web của Google. Số lượng các dịch vụ Web đang tăng trưởng với một tốc độ bùng nổ, điều này đặt ra những thách thức lớn về độ chính xác, tính hiệu quả và tự động truy xuất dịch vụ cho người dùng. Khám phá dịch vụ là quá trình đánh giá một truy vấn cho một dịch vụ và trả về một tập hợp các dịch vụ tương thích. Mục đích của khám phá dịch vụ là để tìm dịch vụ Web thích hợp với một tập hợp các yêu cầu của người dùng. Luận văn tập trung vào kỹ thuật sánh lược đồ, nghiên cứu kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web, tập trung vào vấn đề mô hình hóa các thao tác sánh dịch vụ Web bằng lược đồ cây và các vấn đề liên quan. Qua đó áp dụng kỹ thuật đã nghiên cứu, tiến hành cài đặt, thử nghiệm để đưa ra đánh giá, so sánh từ các kết quả đạt được. Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và các phụ lục, nội dung luận văn được trình bày trong ba chương.  Chương 1: Dịch vụ web và khám phá dịch vụ web. Phần này trình bày về lý do sự ra đời của dịch vụ web; một số khái niệm trong dịch vụ web; kiến trúc; cách biểu diễn dịch vụ web; các giai đoạn trong vòng đời của dịch vụ web. 2  Chương 2: Kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web. Chương này tập trung nghiên cứu kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web; tập trung vào vấn đề mô hình hóa các thao tác sánh dịch vụ web bằng lược đồ cây và các vấn đề liên quan; các tiêu chí để phân loại kỹ thuật khám phá dịch vụ web; một số thuật toán khám phá.  Chương 3: Thực nghiệm và kết quả. Chương này sẽ mô tả chi tiết về các công cụ, dữ liệu, phương pháp, kỹ thuật lựa chọn thực nghiệm và toàn bộ quá trình tiến hành thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm sẽ được phân tích, so sánh và đánh giá. 3 CHƯƠNG 1: DỊCH VỤ WEB VÀ KHÁM PHÁ DỊCH VỤ WEB 1.1 Dịch vụ web Một kiến trúc của dịch vụ Web gồm có 3 chuẩn chính: SOAP (Simple Object Access Protocol), WSDL (Web Service Description Language) và UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration). Giao tác UDDI sử dụng SOAP để nói chuyện với UDDI server, sau đó các ứng dụng SOAP yêu cầu một dịch vụ Web. Các thông điệp SOAP được gửi đi chính xác bởi HTTP và TCP/IP. 1.1.1 Các thành phần của dịch vụ web: XML, WSDL, UDDI, SOAP 1.1.1.1 Thành phần XML (eXtensible Markup Language) Là một chuẩn mở do W3C đưa ra cho cách thức mô tả dữ liệu, nó được sử dụng để định nghĩa các thành phần dữ liệu trên trang web và cho những tài liệu B2B. Về hình thức, XML hoàn toàn có cấu trúc thẻ giống như ngôn ngữ HTML nhưng HTML định nghĩa thành phần được hiển thị như thế nào thì XML lại định nghĩa những thành phần đó chứa cái gì. Với XML, các thẻ có thể được lập trình viên tự tạo ra trên mỗi trang web và được chọn là định dạng thông điệp chuẩn bởi tính phổ biến và hiệu quả mã nguồn mở. Mỗi tài liệu XML bao gồm một prolog, một số các phần tử (element) và một epilog (tùy chọn). Prolog bao gồm một khai báo XML và các tham chiếu đến các tài liệu bên ngoài. Các phần tử XML có thể có một số thuộc tính giống như HTML. Các thuộc tính cung cấp thêm thông tin về một phần tử, thông tin này không phải là một phần dữ liệu. Một thuộc tính là một cặp tên – giá trị bên trong thẻ mở của phần tử: 4 1.1.1.2 Thành phần WSDL (Web Service Description Language) WSDL định nghĩa cách mô tả dịch vụ Web theo cú pháp tổng quát của XML, bao gồm các thông tin: + Tên dịch vụ + Giao thức và kiểu mã hóa sẽ được sử dụng khi gọi các hàm của dịch vụ Web + Loại thông tin: thao tác, tham số, những kiểu dữ liệu (có thể là giao diện của dịch vụ Web cộng với tên cho giao diện này). 1.1.1.3 Thành phần UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration) Cấu trúc UDDI : Trang trắng - White pages: chứa thông tin liên hệ và các định dạng chính yếu của dịch vụ Web, chẳng hạn tên giao dịch, địa chỉ, thông tin nhận dạng… Những thông tin này cho phép các đối tượng khác xác định được dịch vụ. Trang vàng - Yellow pages: chứa thông tin mô tả dịch vụ Web theo những loại khác nhau. Những thông tin này cho phép các đối tượng thấy được dịch vụ Web theo từng loại với nó. Trang xanh - Green pages: chứa thông tin kỹ thuật mô tả các hành vi và các chức năng của dịch vụ Web. Loại dịch vụ - tModel: chứa các thông tin về loại dịch vụ được sử dụng. 1.1.1.4 Thành phần SOAP (Simple Object Access Protocol) Cấu trúc một thông điệp theo dạng SOAP Thông điệp theo định dạng SOAP là một văn bản XML bình thường bao gồm các phần tử sau: Phần tử gốc - envelop: phần tử bao trùm nội dung thông điệp, khai báo văn bản XML như là một thông điệp SOAP. Phần tử đầu trang – header: chứa các thông tin tiêu đề cho trang, phần tử này không bắt buộc khai báo trong văn bản. Header còn có thể mang những dữ 5 liệu chứng thực, những chứ ký số, thông tin mã hóa hay cài đặt cho các giao dịch khác. Phần tử khai báo nội dung chính trong thông điệp – body: chứa các thông tin yêu cầu và thông tin được phản hồi. Phần tử đưa ra các thông tin về lỗi – fault: cung cấp thông tin lỗi xảy ra trong qúa trình xử lý thông điệp. 1.2 Khám phá dịch vụ web Để có thể thành công với dịch vụ Web cần phải quan tâm đến khá nhiều vấn đề, bao gồm việc triển khai, giám sát và tích hợp hệ thống. Giám sát (monitoring) Xác định đường đi dữ liệu (Data routing) Triển khai (Deployment) Quản lý (Management) Cấu hình và quản lý phiên bản (Configuration and version management) Bảo mật (Security) Các phương pháp khám phá dịch vụ web Việc tìm kiếm các thao tác dịch vụ web tương tự là kết nối lỏng lẻo được liên quan tới ba vấn đề sánh khác: sánh tài liệu văn bản, sánh lược đồ, sánh các thành phần phần mềm. Sánh tài liệu văn bản: Việc sánh và phân loại các tài liệu là một vấn đề lớn trong việc trích rút thông tin. Sánh lược đồ: Cơ sở dữ liệu chung được xem xét đối với vấn đề tự động hóa của việc sánh các lược đồ [17]. Sánh các thành phần phần mềm: Việc sánh các thành phần phần mềm được xem như là việc quan trọng đối với việc tái sử dụng phần mềm [9]. 1.3 Kết luận chương Dịch vụ Web hiện tại đang được tích hợp với nhiều hệ thống ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực bởi khả năng phát triển và giảm độ phức tạp của hệ 6 thống, đặc biệt là đối với các dịch vụ B2B. Với dịch vụ Web, các doanh nghiệp, khách hàng và cả đối tác kinh doanh có thể dễ dàng hoạt động và gắn kết với nhau. Việc xây dựng một dịch vụ Web cần phải quan tâm đến nhiều yếu tố: kiến trúc, chức năng và các tiến trình nghiệp vụ của hệ thống, ngôn ngữ sử dụng… Do đó, với một dịch vụ Web, việc giao tiếp và truyền nhận dữ liệu trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn, đồng thời đem lại chi phí thấp hơn và tăng cường những khả năng giao tiếp thời gian thực, kết nối với mọi người trên khắp thế giới. Bản chất của nền tảng công nghệ này là kiến trúc hướng dịch vụ và sự phát triển của dịch vụ Web có tương lai rất khả quan. 7 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT SÁNH LƯỢC ĐỒ CHO KHÁM PHÁ DỊCH VỤ WEB 2.1 Khảo sát đặc trưng của các dịch vụ web Có 4 giai đoạn chính để xây dựng một dịch vụ Web là xây dựng, triển khai, tiến hành và quản lý. Giai đoạn xây dựng: bao gồm phát triển và chạy thử ứng dụng dịch vụ Web, xây dựng các chức năng và định nghĩa dịch vụ. Giai đoạn triển khai: công bố định nghĩa dịch vụ, xây dựng WSDL và triển khai mã thực thi của dịch vụ Web. Giai đoạn tiến hành: tìm kiếm và gọi thực thi dịch vụ Web bởi những người dùng muốn sử dụng dịch vụ. Quản lý: quản lý và quản trị dịch vụ, duy trì sự ổn định của dịch vụ, cập nhật thông tin mới, sửa lỗi khi nó xảy ra. Qui trình xây dựng một dịch vụ Web bao gồm các bước sau: a. Định nghĩa và xây dựng các chức năng, các dịch vụ mà dịch vụ sẽ cung cấp (sử dụng ngôn ngữ Java chẳng hạn). b. Tạo WSDL cho dịch vụ c. Xây dựng SOAP server d. Đăng ký WSDL với UDDI registry để cho phép các client có thể tìm thấy và truy xuất. e. Client nhận file WSDL và từ đó xây dựng SOAP client để có thể kết nối với SOAP server f. Xây dựng ứng dụng phía client (như sử dụng Java) và sau đó gọi thực hiện dịch vụ thông qua việc kết nối tới SOAP server. Lựa chọn một ngôn ngữ, xây dựng các tiến trình nghiệp vụ, bắt đầu tạo nên một dịch vụ Web và cung cấp dịch vụ trên Internet. 8 2.2 Kỹ thuật sánh lược đồ Các phương thức sánh lược đồ đã được đề xuất ở [20]. Phương thức đầu tiên là sự nỗ lực để xác định sự tương tự ngữ nghĩa giữa các yếu tố của hai lược đồ. Bởi vậy công việc khảo sát cần bắt đầu với các kỹ thuật tương tự ngữ nghĩa mà nó đã được sử dụng để sánh giữa hai lược đồ. 2.2.1 Định nghĩa kỹ thuật sánh lược đồ Kỹ thuật sánh lược đồ có thể được hình thức hóa như sau: “Cho hai lược đồ, S 1 và S 2 , tìm kiếm các thành phần tốt nhất giữa lược đồ S 1 và lược đồ S 2 . Việc khám phá tất cả các thông tin sẵn có trong các lược đồ, các nguồn thể hiện dữ liệu và các nguồn từ vựng”. 2.2.2 Biểu đồ truyền thống Sánh lược đồ truyền thống được xây dựng dựa trên ý tưởng mà có hai lược đồ cần phải sánh với nhau. Khi số lượng lớn hơn 2 thì việc sánh được thực hiện trong mỗi cặp với nhau. Vấn đề chính trong sánh lược đồ truyền thống cho phép độ tương tự tương ứng giữa các thành phần trong hai lược đồ input Định nghĩa 1: Một ánh xạ là một tập của các ánh xạ thành phần, mỗi trong số chúng chỉ định các thành phần cụ thể của bất kỳ lược đồ input tương ứng. Công thức xây dựng như sau: cho hai lược đồ S 1 và S 2 một ánh xạ được viết như sau   1 2 , , , T k M M M M  , trong đó M i đại diện cho một ánh xạ như một biến nhị phân. Ví dụ: 1 2 i i G G  , sao cho 1 1 i G S  , 2 2 i G S  và 1 j i G  . 2.2.3 Biểu đồ Holistic Việc sánh lược đồ là việc khám phá ngữ nghĩa tương ứng giữa các thuộc tính trong các lược đồ khác nhau dựa trên nền tảng của việc tìm kiếm và trao đổi dữ liệu thông qua các nguồn thông tin. Cách tiếp cận Holistic tạo ra một lược đồ trong thực tế. Việc xây dựng này dựa trên “nội dung ngang hàng với nhau” giữa các lược đồ. Dựa trên nội dung thông tin, việc sánh Holistic sẽ có nhiều lợi ích chẳng hạn như độ chính [...]... dịch vụ web; một số khái niệm trong dịch vụ web; kiến trúc; cách biểu diễn dịch vụ web, tìm hiểu sâu cách miêu tả dịch vụ web dựa trên các thành phần như WSDL, UDDI, SOAP; các giai đoạn trong vòng đời của dịch vụ web: miêu tả dịch vụ, quảng cáo dịch vụ, lựa chọn dịch vụ, hợp dịch vụ, thực thi dịch vụ, đặc biệt thấy được tầm quan trọng của việc khám phá dịch vụ  Kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch. .. dịch vụ web: Trình bày kỹ thuật sánh lược đồ: như biểu đồ truyền thống, biểu đồ Holistic, kiến trúc hệ thống sánh, đồng thời nghiên cứu kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web thông qua mô hình hóa các thao tác sánh dịch vụ Web bằng lược đồ cây, hiệu chỉnh khoảng cách cây, mô hình chi phí cho lược đồ cây, chuyển đổi lược đồ cây XML Đồng thời xác định tương tự giữa các thao tác dịch vụ web ... các giải thuật sánh sau: o Giải thuật sánh với trọng số lớn nhất o Giải thuật sánh với trọng số cực đại có thứ tự o Giải thuật sánh lược đồ tổng thể 2.3 Kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web 2.3.1 Giới thiệu về tìm kiếm dịch vụ web Việc tìm kiếm các thao tác dịch vụ web tương tự là kết nối lỏng lẻo được liên quan tới ba vấn đề sánh sau: sánh tài liệu văn bản, sánh lược đồ, sánh các thành phần... web, chưa có demo cụ thể cho thấy kết quả Hướng phát triển:  Nghiên cứu các kỹ thuật khác cho khám phá dịch vụ web và so sánh đánh giá 24  Xây dựng demo hoàn chỉnh để thấy được kết quả của việc sử dụng kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web đồng thời so sánh với các kỹ thuật sánh khác Nghiên cứu quan hệ giữa quá trình khám phá và lựa chọn dịch vụ ... tiếp cận khám phá dịch vụ web dựa trên lược đồ phù hợp và kết hợp sánh dựa trên lược đồ và dựa trên mức đối với khám phá dịch vụ web Qua đó đưa ra đánh giá, so sánh các kết quả đạt được trên hai cách tiếp cận trên thông qua các mô hình của chúng Hạn chế: Luận văn mới chỉ dừng ở việc nghiên cứu và đánh giá giữa các cách tiếp cận khác nhau trong việc khám phá dịch vụ web, chưa có demo cụ thể cho thấy... bảo toàn Định nghĩa 1: Hệ thống sánh lược đồ S2 là một ánh xạ - tiền xử lý nhằm nâng cao hiệu năng cho hệ thống S1 nếu với mọi vấn đề sánh lược đồ P, Cả S1 và S2 tạo ra các tập ánh xạ lược đồ A1=A2 Định nghĩa 2: Hệ thống sánh lược đồ S2 là một ánh xạ - bảo toàn nhằm nâng cao cho hiệu năng cho hệ thống S1 nếu với mọi vấn đề sánh lược đồ P, và cho với mọi ánh xạ lược đồ T    A1  A2 cùng các giá trị... vấn đề tìm kiếm: Cấu trúc của các dịch vụ Web: Đối với mỗi dịch vụ web có một file WSDL được liên kết để mô tả chức năng và giao diện của nó Một dịch vụ web được công bố bởi việc đăng ký file WSDL của nó và một mô tả trong UDDI 2.3.3 Giải thuật phân cụm các thao tác dịch vụ Web Kỹ thuật sánh lược đồ được phân cụm - Một kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu năng cho việc sánh lược đồ bằng cách sử dụng giải thuật... cả hai đều là phương pháp thống kê mà lợi ích thu được từ các quan sát với cách tiếp cận Holistic việc sánh lược đồ đại diện cho hai phương pháp 2.2.4 Kiến trúc hệ thống sánh Do việc phổ biến rộng rãi của việc sánh lược đồ đưa đến sự hình dung giải pháp chung, phù hợp đối với các ngôn ngữ lược đồ khác nhau và các miền ứng dụng chẳng hạn như một giải pháp có tiềm năng cao được phát triển, do đó việc... thành phần phần mềm o Sánh tài liệu văn bản: việc sánh và phân loại các tài liệu là một vấn đề lớn trong việc trích rút thông tin 10 o Sánh lược đồ: Là cơ sở dữ liệu chung được xem xét đối với vấn đề tự động hóa của việc sánh các lược đồ [12,13], thông qua đó nó xác định ngữ nghĩa của các lược đồ và đề xuất các thao tác sánh dựa trên chúng o Sánh các thành phần phần mềm: việc sánh các thành phần phần... áp dụng cho các node liên kết Sau quá trình kết hợp, mỗi node liên kết được thay thế bởi tất cả các node tùy chọn của nó, ví dụ được thay thế bởi tất cả node con của nó - delete (xóa): luật này được áp dụng cho các node đa dạng 2.3.2.5 Xác định tính tương tự giữa các thao tác dịch vụ web Việc xác định tính tương tự giữa các thao tác dịch vụ Web thực chất là việc mô tả cấu trúc của các dịch vụ Web thông . nghiên cứu kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web, tập trung vào vấn đề mô hình hóa các thao tác sánh dịch vụ Web bằng lược đồ cây và các vấn đề. nghiên cứu kỹ thuật sánh lược đồ cho khám phá dịch vụ web; tập trung vào vấn đề mô hình hóa các thao tác sánh dịch vụ web bằng lược đồ cây và các vấn đề