孟 冬，曹介南，朱培棟

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院，湖南 長沙 410073)

基于擴(kuò)展UDDI的Web服務(wù)信任管理*

孟 冬，曹介南，朱培棟

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院，湖南 長沙 410073)

近幾年來Web服務(wù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，但是作為其重要組成部分的統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議由于其局限性，無法有效地幫助用戶選擇高質(zhì)量的服務(wù)，不能滿足用戶的需求。而現(xiàn)有的研究則主要集中在如何建立基于服務(wù)質(zhì)量的Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)模型上，并未考慮對服務(wù)進(jìn)行管理。針對該問題，提出了一種基于自然衰減和用戶反饋的信任維護(hù)機(jī)制，通過該機(jī)制可以對已注冊服務(wù)執(zhí)行管理操作，并為用戶提供選擇服務(wù)的參考，提高發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的有效性和可用性。

Web服務(wù)管理；自然衰減；用戶反饋；統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議

1 引言

近幾年來電子商務(wù)的發(fā)展如火如荼，它推動了一種新型的分布式計算模型——Web服務(wù)的迅猛發(fā)展。Web服務(wù)通過簡單對象訪問協(xié)議SOAP(Simple Object Access Protocol)、統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成UDDI(Universal Description, Discovery and Integration)協(xié)議、Web服務(wù)描述語言WSDL(Web Services Description Language)、Web服務(wù)流語言WSFL(Web Services Flow Language)等開放協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，提供了一個面向互聯(lián)網(wǎng)的松散耦合的分布式計算環(huán)境。開放標(biāo)準(zhǔn)的采用使Web服務(wù)具有互操作性、模塊化、自描述等優(yōu)勢，尤其是松散耦合以及與平臺無關(guān)的特性使其在電子政務(wù)、金融、零售、能源、交通、電子制造、地理信息服務(wù)等行業(yè)和領(lǐng)域扮演起越來越重要的角色。

憑借著這些優(yōu)越性，Web服務(wù)一直被工業(yè)界和學(xué)術(shù)界認(rèn)為是極富前景的一項技術(shù)。但是，現(xiàn)如今Web服務(wù)的應(yīng)用廣泛性卻并沒有當(dāng)初預(yù)期的那么樂觀。Kim S M等人[1]2004年對Web服務(wù)進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)在UDDI 商業(yè)注冊中心UBRs(UDDI Business Registries)部署的Web服務(wù)中有67%不可用。Eyhab Al-Masri等人的報告[2]顯示，2007年UBRs上的服務(wù)數(shù)量與2006年同期相比只增長了12.6%，且其中63%的服務(wù)不可用，注冊中心正在流失其服務(wù)的對象。以上信息表明Web服務(wù)的發(fā)展遇到了瓶頸，產(chǎn)生這一瓶頸的原因是：現(xiàn)有的負(fù)責(zé)聯(lián)接服務(wù)提供者和服務(wù)請求者兩者關(guān)系的UDDI數(shù)據(jù)模型和API規(guī)范不支持任何類型的服務(wù)質(zhì)量QoS(Quality of Service)模型，不能評價一個服務(wù)的好與壞，進(jìn)而導(dǎo)致了其在查找、發(fā)現(xiàn)和選擇服務(wù)功能上存在缺陷，最終造成服務(wù)提供者與請求者之間的信任關(guān)系不斷削弱，Web服務(wù)的發(fā)展開始止步不前。

如何解決Web服務(wù)面臨的信任危機(jī)受到了學(xué)術(shù)界的關(guān)注，國內(nèi)外研究者從不同層面針對Web服務(wù)質(zhì)量的評價機(jī)制的各個方面進(jìn)行了很多研究。Zeng等人[3]提出了一個包括執(zhí)行時間、價格、信譽(yù)等在內(nèi)的五元QoS模型，用以描述Web服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；楊勝文等人[4]提出了一種基于QoS的Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)模型，定義了一組描述Web服務(wù)QoS屬性的tModel；劉家茂[5]提出了一個面向領(lǐng)域的UDDI Registry注冊和查找框架,利用擴(kuò)展后的服務(wù)注冊中心來實現(xiàn)基于QoS的服務(wù)發(fā)現(xiàn)。從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，目前已有不少工作從服務(wù)請求者的角度出發(fā)，利用改進(jìn)的UDDI來支持所提出的基于QoS的模型，旨在能夠幫助用戶發(fā)現(xiàn)滿意的Web服務(wù)[6～8]。該類模型大都默認(rèn)服務(wù)提供者和請求者提供的數(shù)據(jù)是靜態(tài)的、有效的，并要求請求者針對所設(shè)定的QoS指標(biāo)進(jìn)行評價反饋，而對反饋的評價數(shù)據(jù)的處理則主要是通過求均值來實現(xiàn)。雖然不同的模型有不同的優(yōu)勢，能夠在一定程度上緩解服務(wù)提供者與請求者之間的信任問題，但仍存在以下問題：

(1)缺乏有效的機(jī)制維護(hù)QoS信息的正確性；

(2)沒有考慮注冊中心中存在失效服務(wù)的現(xiàn)狀；

(3)當(dāng)采集到的評價數(shù)據(jù)較少時不能繼續(xù)維護(hù)模型的正常運行；

(4)需要評價反饋的QoS指標(biāo)種類較多，對請求者來說過于復(fù)雜，影響用戶參加服務(wù)評價的積極性。

本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，針對上述存在的問題，提出一種基于擴(kuò)展UDDI的服務(wù)信任關(guān)系管理模型。該模型通過擴(kuò)展傳統(tǒng)的UDDI注冊機(jī)制，從服務(wù)提供者、服務(wù)請求者、服務(wù)管理者三個方面獲取并處理QoS相關(guān)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)的處理結(jié)果對已注冊的服務(wù)進(jìn)行管理維護(hù)，幫助用戶發(fā)現(xiàn)滿意的服務(wù)，從而建立起服務(wù)提供者與服務(wù)請求者之間的信任關(guān)系。

2 服務(wù)信任管理模型

Web服務(wù)使用的是SOA架構(gòu)，這種架構(gòu)有三種參與者：服務(wù)提供者(Service Provider)、服務(wù)請求者(Service Requester)、注冊中心(Registry)，相應(yīng)地也有三種基本操作：發(fā)布(Publish)、查找(Find)和綁定(Bind)。服務(wù)信任管理功能除了需要對傳統(tǒng)的Web服務(wù)模型進(jìn)行擴(kuò)展，以支持服務(wù)發(fā)布時添加的QoS描述，還需要進(jìn)行QoS數(shù)據(jù)維護(hù)和處理，保障用戶查找Web服務(wù)時滿足對QoS的需求。擴(kuò)展的模型如圖 1所示。

Figure 1 Structure model of trust management for web services based on extend UDDI圖1 基于擴(kuò)展UDDI的服務(wù)信任管理模型

圖1中的角色和關(guān)系定義如下：

(1)服務(wù)提供者：負(fù)責(zé)開發(fā)和部署Web服務(wù)，通過擴(kuò)展的注冊接口發(fā)布攜帶有QoS信息的Web服務(wù)描述，當(dāng)注冊服務(wù)失效時需要進(jìn)行更新操作。

(2)服務(wù)請求者：是傳統(tǒng)的需要使用服務(wù)的應(yīng)用程序、軟件模塊或其它Web服務(wù)，使用UDDI提供的支持基于QoS搜索的接口查找服務(wù)，在使用過程中或結(jié)束時進(jìn)行評價反饋。

(3)擴(kuò)展UDDI：注冊中心在繼承原有功能的基礎(chǔ)上提供了支持含有QoS信息的服務(wù)的注冊接口，并向服務(wù)請求者提供基于QoS約束的服務(wù)查找功能。

(4)信任管理模塊：該模塊負(fù)責(zé)收集并處理所有注冊服務(wù)的QoS指標(biāo)，根據(jù)服務(wù)請求者的評價反饋維護(hù)的QoS數(shù)據(jù)，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)影響UDDI向用戶返回的查找結(jié)果。

新模型對UDDI的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和API接口規(guī)范沒有進(jìn)行多余的修改和影響，其整體框架與Web服務(wù)體系結(jié)構(gòu)兼容，擴(kuò)展的服務(wù)發(fā)布和發(fā)現(xiàn)API也能夠支持遵從UDDI規(guī)范的各種UDDI客戶端開發(fā)工具。

3 擴(kuò)展的注冊中心

本文在遵循UDDI規(guī)范和數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，對原UDDI框架中的發(fā)布和查找接口進(jìn)行了擴(kuò)充，并增加了信任管理模塊。另外，由于UDDI注冊中心本身只能存儲服務(wù)的一些基本信息，新增添的QoS信息就需要額外的存儲空間，因此本文利用外部數(shù)據(jù)庫存放服務(wù)QoS信息，在原UDDI數(shù)據(jù)庫中增添了兩個表格來存放服務(wù)的額外信息。擴(kuò)展后的UDDI結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

Figure 2 Structure of extend UDDI圖2 擴(kuò)展后的UDDI結(jié)構(gòu)

3.1 新增的屬性表

UDDI中的服務(wù)在屬性表中都有對應(yīng)的記錄，service_properties表用來存儲注冊服務(wù)的QoS屬性元素，service_evaluation表存儲的是用戶的反饋評價信息。兩表中都含有SERVICE_KEY字段，該字段作為主鍵用來存放注冊中心為服務(wù)生成的唯一的ServiceKey，二者通過SERVICE_KEY與注冊中心進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

service_properties表中的字段(Property01, Property02, Property03,…)是服務(wù)的屬性列，存放對應(yīng)服務(wù)的各QoS屬性值。service_evaluation表中user_good字段存儲用戶正面評價數(shù)量，user_bad字段存儲用戶的負(fù)面評價數(shù)量，last_update存儲的是最近一次評價的時間，useable字段存儲的是該服務(wù)是否需要更新。

3.2 Web服務(wù)的注冊與QoS屬性信息的獲取

為了能夠支持服務(wù)提供者在注冊中心發(fā)布QoS信息，對UDDI Registry的注冊接口進(jìn)行擴(kuò)充，在注冊接口中增加了服務(wù)屬性信息發(fā)布功能。調(diào)用擴(kuò)展的save_service接口時，除了填寫服務(wù)的基本信息外，還需要填寫屬性名和屬性值。之后生成含有屬性元素的可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML(eXtensible Markup Language)信息，該信息被封裝為SOAP消息發(fā)送至擴(kuò)展后的UDDI，信任管理模塊解析SOAP消息后提取屬性元素并重新生成只含有基本消息的XML信息，傳統(tǒng)的UDDI將依據(jù)該信息進(jìn)行服務(wù)注冊，而信任管理模塊則負(fù)責(zé)將提取的屬性元素存儲到屬性表中。

3.3 Web服務(wù)的查詢與評價反饋

在傳統(tǒng)的UDDI注冊中心中，服務(wù)請求者查詢服務(wù)的方式是“基于關(guān)鍵字的查詢”和“基于分類的查詢”。當(dāng)已注冊服務(wù)數(shù)量急劇增加時，同類服務(wù)的數(shù)量也會迅速增加，這時傳統(tǒng)的查找結(jié)果將會呈現(xiàn)良莠不齊、混亂無序的狀態(tài)。為了能夠提供可信任的、滿足用戶QoS需求的結(jié)果，需要對查找接口進(jìn)行擴(kuò)充，并利用信任管理模塊對查找結(jié)果集合進(jìn)行過濾排序。

調(diào)用擴(kuò)展的find_service接口生成的XML信息中還包含了屬性元素，該屬性元素中可以填寫代表用戶需求的屬性類型和該類型屬性的底限值(在本模型中針對某屬性類型采取的操作是默認(rèn)的，例如,屬性類型為響應(yīng)時間時，執(zhí)行小于底限值的操作，屬性類型為安全等級時，執(zhí)行大于底限值的操作)。該信息被裝載于SOAP消息中發(fā)送至注冊中心并被解析，注冊中心調(diào)用find_service方法以查詢與屬性信息相匹配的服務(wù)，信任管理模型將根據(jù)其維護(hù)的服務(wù)屬性表對查詢結(jié)果進(jìn)行過濾排序，最后將序列以SOAP消息的格式返回給用戶。

用戶在調(diào)用服務(wù)過程中或者調(diào)用完畢后可以對服務(wù)進(jìn)行評價反饋。一般的基于用戶反饋的服務(wù)發(fā)現(xiàn)模型需要用戶對某個服務(wù)所有定義的QoS指標(biāo)進(jìn)行評價，本模型不提倡復(fù)雜的評價反饋機(jī)制，堅持采用友好的用戶交互形式，信任管理模型僅需要輸入被用戶調(diào)用的服務(wù)的SERVICE_KEY以及使用過程中體驗到的好/壞評價，信任管理模型將會把評價結(jié)果存入其維護(hù)的service_evaluation表中。

在擴(kuò)展UDDI技術(shù)方面，本文采取的是利用外部數(shù)據(jù)庫存放QoS屬性信息的方式，對UDDI規(guī)范和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒有進(jìn)行額外的修改和調(diào)整。擴(kuò)展后的UDDI不僅支持傳統(tǒng)的基于關(guān)鍵字和分類的查詢，還可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行基于QoS約束的查詢。外部數(shù)據(jù)庫中存放的服務(wù)屬性以及評價反饋情況可以作為其它查詢方法的過濾條件，縮小查詢結(jié)果集合，除去不可用的服務(wù)，按要求排序返回結(jié)果，為用戶提供最優(yōu)的選擇。

在同類研究中，對UDDI的擴(kuò)展還有兩種主要的方法[5]，分別是“采用tModel存放服務(wù)屬性”和Ran Shu-ping[6]提出的“對UDDI數(shù)據(jù)模型進(jìn)行擴(kuò)充以存放服務(wù)QoS信息”。表 1給出了三種常見方案的比較情況。

Table 1 Comparison of three solutions表1 三種方案對比

從表1可以看出，三種方案各有所長，方案1最簡單，但是其屬性信息的存放方式是以文件的形式分布式存放在各地，需要進(jìn)行文件的傳輸與解析，效率比較低[9]；方案2支持的屬性查詢較為單一，且需要更改UDDI的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[10]；方案3兼容性好且利于擴(kuò)展，支持用戶的評價反饋信息的存儲，利于對注冊服務(wù)的管理。

4 服務(wù)信任管理算法

Web服務(wù)面臨信任問題的主要原因是缺少有效的機(jī)制對注冊服務(wù)的質(zhì)量進(jìn)行評估和維護(hù)。服務(wù)提供者一方面可能出于利益考慮，發(fā)布低質(zhì)量的服務(wù)；另一方面當(dāng)服務(wù)提供者不再維護(hù)和支持其已發(fā)布的服務(wù)時，這些失效的服務(wù)將會存在注冊中心。服務(wù)提供者的這些行為都將導(dǎo)致用戶查詢服務(wù)時獲得大量相似的且不知是否可用的服務(wù)。

針對上述問題，本文設(shè)計了一個信任管理模塊，其核心部分是基于用戶反饋和自然衰減的信任管理機(jī)制，該機(jī)制對注冊服務(wù)進(jìn)行質(zhì)量評估，信任模塊根據(jù)評估結(jié)果對服務(wù)執(zhí)行管理操作，從而實現(xiàn)與服務(wù)提供者共同維護(hù)服務(wù)有效性的目標(biāo)，最終為用戶提供按評估值排序的服務(wù)序列。

4.1 基于用戶反饋的信任管理機(jī)制

本模型中對用戶的反饋評價并不是強(qiáng)制的，且只需要用戶對調(diào)用服務(wù)過程中的使用體驗進(jìn)行好或壞兩種評價即可，評價結(jié)果將存儲在數(shù)據(jù)庫的service_evaluation表中。該反饋機(jī)制對用戶來說簡單方便，避免了復(fù)雜反饋機(jī)制對用戶不友好的問題，可以獲得更多的更公正的評價數(shù)據(jù)。針對若干同類服務(wù)，我們做如下設(shè)定：

(1)每個用戶的評價反饋都是獨立事件；

(2)用戶評價反饋只有好或者壞兩種結(jié)果；

(3)如果壞的評價數(shù)量為h，好的評價數(shù)量為k，那么評價總?cè)藬?shù)為n=h+k，好評價的比例p=k/n。

雖然當(dāng)p越大時，代表該服務(wù)評價越好，但是由于現(xiàn)實原因，用戶評價反饋數(shù)量并不多，此時從統(tǒng)計學(xué)上講，若樣本太小，p就不再能夠準(zhǔn)確反映真實情況。例如，若服務(wù)A有2個好評價、0個壞評價，服務(wù)B有100個好評價、1個壞評價。這時若按p進(jìn)行排序，服務(wù)A會比服務(wù)B好，這顯然是錯誤的。

1927年，美國數(shù)學(xué)家Wilson E B提出了一個算法，被稱為“威爾遜區(qū)間”，很好地解決了小樣本的準(zhǔn)確性問題。本模型采用該算法來比較服務(wù)的好壞。該算法的實質(zhì)是計算每個服務(wù)好評率的置信區(qū)間，根據(jù)置信區(qū)間的下限值進(jìn)行排名，該下限值越大，排名越靠前。

計算置信區(qū)間的實質(zhì)是進(jìn)行可信度的修正，彌補(bǔ)樣本量過小的影響。如果樣本多，就說明比較可信，不需要很大的修正，所以置信區(qū)間會比較窄，下限值會比較大；如果樣本少，就說明不一定可信，必須進(jìn)行較大的修正，所以置信區(qū)間會比較寬，下限值會比較小。

(1)

在模型中我們默認(rèn)設(shè)置在95%的置信水平下進(jìn)行計算，此時z的統(tǒng)計量為1.96。利用用戶評價信息計算服務(wù)好評系數(shù)的偽代碼如下：

輸入：需要計算服務(wù)的SERVICE_KEY；

輸出：服務(wù)的好評系數(shù)。

過程：

(1)i=find_good(SERVICE_KEY)/*獲得服務(wù)的好評值*/

(2)j=find_bad(SERVICE_KEY)/*獲得服務(wù)的壞評值*/

(3)p=i/(i+j);//計算服務(wù)的好評率

(4)n=i+j//計算評價總?cè)藬?shù)

(5)應(yīng)用式(1)對上述值進(jìn)行處理。

該算法獲得的好評系數(shù)是從服務(wù)使用者角度出發(fā)，提供了對注冊服務(wù)的質(zhì)量進(jìn)行評估的依據(jù)，用來衡量服務(wù)提供者注冊的服務(wù)好壞，可與服務(wù)的屬性值結(jié)合后幫助服務(wù)使用者比較同類服務(wù)的優(yōu)劣，在一定程度上避免了服務(wù)提供者故意夸大其服務(wù)質(zhì)量。

4.2 基于自然衰減的信任管理機(jī)制

為了實現(xiàn)對注冊服務(wù)的管理，需要增加淘汰與更新機(jī)制，對質(zhì)量低、評價差、長時間無人使用的服務(wù)進(jìn)行相應(yīng)操作，以優(yōu)化用戶查詢服務(wù)的結(jié)果，提高注冊服務(wù)的整體質(zhì)量。本文利用基于自然衰減的信任管理機(jī)制來實現(xiàn)上述目標(biāo)，該機(jī)制的前提假設(shè)是：

(1)用戶調(diào)用服務(wù)后會主動評價服務(wù)；

(2)經(jīng)常被服務(wù)請求者調(diào)用的服務(wù)是可以運行的服務(wù)；

(3)長時間沒有被調(diào)用的服務(wù)可能是不好的服務(wù)；

(4)沒有服務(wù)提供者對其維護(hù)的服務(wù)是無效的服務(wù)。

基于上述假設(shè)本文設(shè)計了衰減因子γ，其計算公式為：

(2)

該公式各變量含義如下：

(1)服務(wù)的調(diào)用總數(shù)(n)。

某個服務(wù)的調(diào)用總數(shù)越多，代表該服務(wù)越受關(guān)注，因此放在分子的位置，當(dāng)該值越大時，對應(yīng)服務(wù)的衰減因子越大。在這里使用以ε為底數(shù)的對數(shù)形式，代表當(dāng)n越來越大時，其對衰減因子的影響不斷減少，而ε則控制了這種影響衰減的速度?？紤]到新注冊服務(wù)的評價為零，所以加上1，這時該因素的影響將變?yōu)?。

(2)時間因素(t1-t0+T)。

某個服務(wù)長時間未被用戶調(diào)用，代表服務(wù)出現(xiàn)了問題。t1-t0代表距離最近一次用戶評價的時間，該值越大則衰減因子越小。而新注冊或更新的服務(wù)t1=t0，為保持公式的有效性需要加上常數(shù)T。時間因素使用的是以G為冪的指數(shù)形式，G為下墜因子，其數(shù)值大小決定了衰減因子隨時間減小的速度，該值越大，衰減因子減小速度越快，意味著服務(wù)更新的頻率就越大。

(3)服務(wù)歡迎程度(z)。

z的定義如下：

(3)

其中,k代表該服務(wù)好評數(shù)量，h代表該服務(wù)壞評數(shù)量。

當(dāng)某個服務(wù)特別受好評時，應(yīng)當(dāng)減緩其衰減速度。這里使用的是以ε為底數(shù)的對數(shù)形式，ε可以用來控制該部分對衰減因子的影響程度。對于好評數(shù)不大于壞評數(shù)的服務(wù)，z值為1，因此該部分等于0，不會影響衰減因子。

本模型利用衰減因子評估服務(wù)的有效性，當(dāng)值小于某個閾值時，信任管理模塊負(fù)責(zé)通知服務(wù)提供者進(jìn)行服務(wù)更新操作，一旦服務(wù)提供者重新注冊服務(wù)，目標(biāo)服務(wù)的應(yīng)用評價時間會改為更新時間，此時衰減因子被重置。若在通知服務(wù)提供者更新后，服務(wù)提供者無作為，衰減因子將繼續(xù)衰減，當(dāng)?shù)陀谝粋€更低閾值時，信任管理模塊會執(zhí)行停止服務(wù)操作，即將目標(biāo)服務(wù)在service_evaluation表中的useable字段值設(shè)置為false，該服務(wù)不會再對外公布。

衰減因子從服務(wù)管理者角度出發(fā)進(jìn)行服務(wù)的評估，考慮了時間因素的影響，彌補(bǔ)了好評系數(shù)只依據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算的缺陷，長時間未調(diào)用的服務(wù)被納入了信任管理體制。隨著時間因素的增長，所有的服務(wù)都會自然衰減到閾值從而觸發(fā)更新操作，無人維護(hù)的服務(wù)將被停止，從而維護(hù)了注冊中心的健康狀況，為用戶保障了服務(wù)的可信性。

4.3 基于屬性表的搜索和篩選算法

好評系數(shù)根據(jù)“威爾遜區(qū)間”算法，利用服務(wù)請求者的反饋信息來衡量服務(wù)的好壞，該系數(shù)可以直接作用于服務(wù)的各屬性，從而獲得加權(quán)后的合理的屬性值。但是，該系數(shù)沒有考慮評價反饋的時間問題，若一個服務(wù)長時間未被調(diào)用了，可能已經(jīng)失效只是還未被發(fā)現(xiàn)，此時只用好評系數(shù)評估服務(wù)顯然不夠全面。因此，在為用戶返回查詢結(jié)果時，需要同時使用好評系數(shù)與衰減因子來評估服務(wù)。

假設(shè)Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)中的數(shù)據(jù)源用W=(WS，PN，PV)表示，其中：WS={WS1，WS2，WS3，…，WSμ)是基于關(guān)鍵字查詢到的滿足用戶功能需求的一組服務(wù)，WSi={Q1，Q2，…，Qv}(i∈[1,μ])表示服務(wù)WSi的v個QoS屬性，PN表示用戶查詢時輸入的屬性名字，PV表示用戶查詢時輸入的底限值。基于屬性表的搜索和篩選算法描述如下：

輸入：W=(WS，PN，PV);

輸出：排序后的服務(wù)列表。

過程：

(1)fori=1 toμdo/*根據(jù)用戶評價更新每個服務(wù)的QoS值*/

(2)λ、γ//獲取目標(biāo)服務(wù)的好評系數(shù)與衰減因子

(3) forj=1 tovdo

(4)WSij=λ×γ×WSij

(5) if(WSij==PN)

(6) if(WSij.Q

(7) removeWSij/*除去指定屬性值小于用戶要求的WS*/

(8)endif

(9)endif

(10)endfor

(11)endfor

(12)orderWSijbyPV

5 實驗以及分析

5.1 用戶反饋對好評系數(shù)的影響

好評系數(shù)是根據(jù)用戶的歷史反饋數(shù)據(jù)生成的，其對服務(wù)的評價可以幫助用戶在眾多同類服務(wù)中挑選最優(yōu)服務(wù)。本實驗討論用戶的反饋信息對好評系數(shù)的影響，暫不考慮服務(wù)的有效性問題。實驗?zāi)J(rèn)置信水平為95%，此時z的統(tǒng)計量為1.96。好評數(shù)、壞評數(shù)初始數(shù)量設(shè)置為0，隨著評價數(shù)量的增加，好評系數(shù)的變化趨勢如圖3所示。

Figure 3 Trust management mechanism based on user feedback圖3 基于用戶反饋的信任管理機(jī)制

由圖3可知，壞評數(shù)量為固定值時，好評數(shù)越大，好評系數(shù)值越大，意味著該系數(shù)對應(yīng)的服務(wù)越好。好評數(shù)量為固定值時，壞評數(shù)越大，好評系數(shù)值越小，意味著該系數(shù)對應(yīng)的服務(wù)并不好。另外，當(dāng)好評數(shù)與壞評數(shù)的值成固定比例時，例如二者相等時，好評系數(shù)的值隨著評價總數(shù)的增加不斷接近某值，能夠區(qū)分特殊樣本時的服務(wù)質(zhì)量。由于大多數(shù)服務(wù)在初期評價總數(shù)較少，上圖顯示本文中的好評系數(shù)可以清晰地衡量小樣本時的服務(wù)質(zhì)量。

5.2 衰減因子對服務(wù)管理的影響

衰減因子的作用是為服務(wù)管理者執(zhí)行管理操作提供參考，因此作用對象是單個服務(wù)。實驗中忽略服務(wù)受歡迎程度的作用，只測試衰減因子在服務(wù)時間和評價總數(shù)的共同影響下的變化趨勢。首先假設(shè)90天為服務(wù)的更新周期，即衰減因子需要在90天時衰減到1.00，我們設(shè)置底數(shù)ε為3，評價總數(shù)在100以內(nèi)時下墜因子G為0.282 7，評價總數(shù)大于或等于100時下墜因子G為0.318 5。我們的測試樣本設(shè)置如表2所示。

Table 2 Test data表2 測試數(shù)據(jù)

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)得到衰減因子的變化如圖4所示。

Figure 4 Trust management mechainism based on natural decay圖4 基于自然衰減的信任管理機(jī)制

在1～45天時，服務(wù)評價總數(shù)沒有改變，衰減因子從3.58正常衰減到1.22。從第60天評價總數(shù)開始增長，衰減因子此時重置為新的值3.74。第120天開始評價總數(shù)不再增加，衰減因子將恢復(fù)衰減，到第210天時減為1.00，此時服務(wù)信任模塊向服務(wù)提供者發(fā)送服務(wù)更新通知，若服務(wù)提供者無作為，衰減因子將會繼續(xù)衰減直至設(shè)定的閾值，此時服務(wù)信任模塊將停止該服務(wù)。

上述實驗將更新周期設(shè)定為固定值，當(dāng)樣本的評價總數(shù)增加了50時，其衰減因子增加了0.035 8，則當(dāng)衰減因子固定時，服務(wù)的評價總數(shù)越大其更新周期就越長。這代表衰減因子考慮到了各個服務(wù)的特殊性，對受歡迎程度不同的服務(wù)要求的更新周期也不同。服務(wù)信任管理模塊以衰減因子為依據(jù)所執(zhí)行的管理操作，充分考慮了時間因素和用戶因素對服務(wù)的影響，能夠有效地對服務(wù)進(jìn)行管理維護(hù)。

6 結(jié)束語

本文在對Web服務(wù)的使用現(xiàn)狀分析后，針對所存在的問題提出了基于擴(kuò)展UDDI的信任管理模型。該模型以基于自然衰減和用戶反饋的信任維護(hù)機(jī)制為核心，聯(lián)合服務(wù)提供者保證已注冊服務(wù)的可靠性，從而維護(hù)了服務(wù)提供者與服務(wù)請求者之間的信任關(guān)系，最終為用戶選擇滿意的服務(wù)提供了保障。

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MENGDong,born in 1989,MS candidate,his research interest includes network management.

曹介南(1962-),男,湖南沅江人，碩士，副教授，研究方向為網(wǎng)絡(luò)管理。E-mail:james6116@163.com

CAOJie-nan,born in 1962,MS,associate professor,his research interest includes network management.

朱培棟(1971-),男,山東兗州人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，CCF會員(200012398M),研究方向為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)路由和網(wǎng)絡(luò)管理。E-mail:zpd136@gmail.com

ZHUPei-dong,born in 1971,PhD,professor,PhD supervisor,CCF member(200012398M),his research interests include network architecture, network router, and network management.

TrustmanagementforWebservicesbasedonextendedUDDI

MENG Dong,CAO Jie-nan,ZHU Pei-dong

(College of Computer,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China)

With the rapid development of internet technology, Web services are becoming more widespread in the recent years, but the traditional Web services discovery mechanism can not satisfy the requirements of clients due to its limitations．Meanwhile, current researches mainly focus on QoS-based Web services model and computation, but neglect services management. To address the problem, a trusted management mechanism is proposed based on natural attenuation and user feedback, which can eliminate the invalid services and provide reference evidence for the clients to select the best service．Through the mechanism, the usefulness and usability of the Web discovery system can be improved.

Web services management;natural attenuation;user Feedback;UDDI

2012-06-20;

：2012-10-12

國家自然科學(xué)基金資助項目(61170285)

1007-130X(2014)02-0258-07

TP393.08

：A

10.3969/j.issn.1007-130X.2014.02.012

孟冬(1989-),男,山西長治人，碩士生，研究方向為網(wǎng)絡(luò)管理。E-mail:donemen30@gmail.com

通信地址：410073 湖南省長沙市國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院Address:College of Computer,National University of Defense Technology,Changsha 410073,Hunan,P.R.China