高可信Web服务组合方法研究

Web service is a highly promising distributed computing model, and service composition is a hot topic in the research of web services. The trustworthy problem of web service has become an important factor constraining the efficient composition of services. This project aims at the requirements of high trustworthy of web service composition in a modern open environment, and studies the method of constructing high-trusted combinatorial service through potential general trusted service components. Firstly, the secure interaction model of web services is investigated; the secure interaction protocol and the reliable service metric algorithm are also examined. According to the interaction paths of services, the confidence differential manifold model is constructed, and the Markov network graph reasoning is used to realize dynamic propagation of the trust chain, as well as to improve the quantification level of the trust degree of combination services. Secondly, we study the trusted service selection method and construct the active service selection algorithm by combining QoS combinatorial optimization and time series prediction. With this, the cooperation of web service requestor and provider to improve the reliability of the composite service is realized. Thirdly, the formal verification method of high performance service combination is analyzed; the model checking algorithm suitable for semantic web is constructed; hierarchical programming and parallel accelerating strategy are adopted, and the state space is optimized to improve the automation and intelligence levels of combinatorial verification.

Web服务是极具前景的分布式计算模型，服务组合是Web服务研究的热点。Web服务的可信性问题已成为制约服务高效组合的一个重要因素。本项目面向现代开放环境下Web服务组合的高可信需求，研究由潜在的一般可信服务组件构造出高可信组合服务的方法。首先，研究Web服务的安全交互模型，探讨可互操作的安全交互协议及可靠服务度量算法，依照服务组合交互行为路径构建可信度微分流形模型，采用马尔可夫网络图推理实现信任链动态传播，提高组合服务可信度评价的量化水平。其次，研究可信服务选择方法，构建QoS组合优化和时间序列预测相结合的主动服务选择算法，实现Web服务请求者和提供者的协同，提高组合服务的可靠性。再次，探索高性能服务组合形式化验证方法，构建适用于语义Web的模型检测算法，采用分层规划和并行加速策略，优化状态空间，提高组合验证的自动化和智能水平。

本项目建立了可信服务组合的形式化模型，并进一步采用基于熟人模型的服务选择算法提升服务组合的可靠性。在高可信Web服务组合系统中，协商过程的执行是通过服务提供者之间的通信完成，它们之间的协作可以模仿人类社会人与人之间的协作方法，即：熟人模型。该模型可进一步提升服务组合的可信性。本项目针对服务质量感知的可信服务组合全局优化问题，构建了基于知识图谱的Web服务模型，提出了一种改进的PSO-GA混合算法来求解Web服务组合，该算法比GA具有更好的寻优效果和收敛性能。本项目提出了一种基于可信QoS的Web服务组合优化方法。根据Web服务历史运行数据将不同服务划分可信级别，从时间和空间两个维度改进用户评价相似度的计算，利用相似用户评分信息分别从客、主观两方面对QoS数据可信度进行评价，修正原始服务提供商承诺的QoS值，采用熵值法和序关系分析法对不同类型的QoS属性进行赋权。在服务组合优化阶段，本项目将协同进化框架应用到改进的多变异策略的离散差分进化算法中，设计了一种多变异策略的合作型协同进化差分进化算法来寻找最优的服务组合方案，改善了差分进化算法的局部收敛和维数灾难问题。本项目针对基于OWL-S描述的语义Web服务组合模型进行验证，建立了OWL-S的服务描述到该可信服务组合模型的自动化映射关系。采用基于SMT的编码方式来对服务模型中的时间变量等进行更加合理的编码以及高效的验证。使用限界模型检测算法来对服务组合系统进行性质验证。项目构建了公共区突发事件服务组合平台，通过实例对项目所提出的模型以及算法的可行性和高效性行进了验证。