一種基于信任的服務(wù)組合方法

袁東維

摘要：為解決動態(tài)網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行可信的Web服務(wù)組合問題，該文提出一種基于信任的服務(wù)組合方法。該方法首先引入了信任評估機(jī)制，構(gòu)建了基于QoS的服務(wù)組合的信任模型；基于該模型設(shè)計多約束條件下的基于信任的服務(wù)組合方案，采用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化求解。應(yīng)用實例與分析表明了該方法能夠提高組合服務(wù)的可靠性與成功率。

關(guān)鍵詞：服務(wù)組合；信任；粒子群算法

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）11-2539-04

Abstract：A service composition method based on trust is proposed to solve the service credible composition problem in dynamic network environment. A trust evaluation mechanism was introduced to build the trust model of service composition based on QoS. Then， the model is used to design service composition plan under multiple constraints， and the particle swarm algorithm is used to solve the optimization problem. An application example together with the associated demonstrates that the proposed method can enhance the credibility and success rate of services composition.

Key words： service composition； trus； the particle swarm algorithm

隨著面向服務(wù)計算和云計算技術(shù)的發(fā)展，越來越多的Web服務(wù)出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上。目前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)大多結(jié)構(gòu)簡單、功能單一，無法滿足企業(yè)復(fù)雜應(yīng)用的需要。文獻(xiàn)1提出以Web服務(wù)組合為研究重點的應(yīng)用模式，其研究范圍主要包括基于流程、智能規(guī)劃和可信的Web服務(wù)組合。

目前可信的Web服務(wù)組合是一個研究的熱點。Rajbhandari指出，信任評估方法的目的主要是對服務(wù)組合執(zhí)行進(jìn)行優(yōu)化。Liu定義了一種信任概念，構(gòu)建了一種端到端信任質(zhì)量約束的最優(yōu)級信任路徑選擇模型。朱銳等從服務(wù)選擇策略、服務(wù)組合、服務(wù)失效處理及服務(wù)訪問控制等系統(tǒng)的研究了可信服務(wù)選擇.綜上所述，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的可信服務(wù)組合研究是一個非學(xué)復(fù)雜的問題，為此本文提出一種可信的服務(wù)組合方法。首先，根據(jù)用戶自身的服務(wù)使用經(jīng)驗定義了信任度的概念，構(gòu)建了QoS的組合服務(wù)信任模型，并提出一種基于改進(jìn)的粒子群算法，理論分析和實驗結(jié)果表明，具有良好的綜合性能。

2.1單個服務(wù)信任度計算

現(xiàn)實世界中，個人對某個事物的信任來源于自身的體驗或他人體驗后的經(jīng)驗傳授。對服務(wù)信任的定義其實與此類似，從服務(wù)被調(diào)用的歷史記錄、服務(wù)請求者自身的使用經(jīng)驗以及與服務(wù)請求者類似的用戶的使用經(jīng)驗三方面來構(gòu)建服務(wù)信任度，分別命名為初始信任度、直接信任度和間接信任度。

盡管在分布式環(huán)境下服務(wù)提供者宣稱其為所有的用戶提供一視同仁的服務(wù)，但由于受現(xiàn)實環(huán)境中路由狀況等硬件設(shè)備的影響，用戶真正享受到的服務(wù)質(zhì)量往往是參差不齊的。這時候服務(wù)請求者自身的服務(wù)體驗對其選擇有決定性的影響。直接信任度就是服務(wù)請求者根據(jù)直接接觸行為的歷史記錄得出的對一個服務(wù)的信任度，它是服務(wù)請求者與所請求的服務(wù)之間經(jīng)多次歷史交互后所產(chǎn)生的。

4 實驗及結(jié)果分析

實驗?zāi)M實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自助出游系統(tǒng)，組合任務(wù)如圖1所示，其中包括的服務(wù)有查詢天氣（S1）及訂機(jī)票（S2）和反復(fù)的查找景點（S3）是同步進(jìn)行的，在確定好景點和訂好機(jī)票后再訂賓館（S4），訂門票（S5）和訂出租業(yè)務(wù)（S6）是并行進(jìn)行的。

本文實驗環(huán)境是CPU 2.93GHZ，內(nèi)存2GB，操作系統(tǒng)win7，VC6.0+MATLAB7. 網(wǎng)絡(luò)自助出游系統(tǒng)共有服務(wù)分6類，每個服務(wù)對應(yīng)的候選服務(wù)設(shè)定在[1，50]之間。并且設(shè)定最大迭代次數(shù)為500次，[r1]， [r2]分別為0.5，0.5，將本文方法與文獻(xiàn)[5]不考慮信任度的服務(wù)組合算法進(jìn)行了比較，實驗是在存在惡意服務(wù)的環(huán)境下進(jìn)行，當(dāng)惡意服務(wù)所占比例小時，兩種方法的組合成功率都比較大，但是隨著惡意服務(wù)實例的不斷增加，該文方法的組合成功率明顯更高。

5 結(jié)束語

可信Web服務(wù)組合是近年來的一個研究熱點。該文首先構(gòu)建了基于QoS的信任模型，又提出了一種基于信任的服務(wù)組合方法，利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化求解，最近的仿真實驗證明了本方法的有效性。在以后的工作中，將致力改進(jìn)粒子群算法，研究服務(wù)失效時的恢復(fù)手段等問題，以保證優(yōu)化的可靠有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] Papazoglou M P，Georgakopoulos D.Service-oriented computing[J].Communications of the ACM，2003，46（10）：25-28.

[2] Liu Guangfeng，Wang Yan， Orgun M A. A heuristic algorithm for trust-oriented service provider selection in complex social networks[C].2010 IEEE International Conference on Services Computing. Piscataway， NJ， USA：IEEE，2010：130-137.

[3] 朱銳，王懷民.可信服務(wù)組合若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.

[4] 賀興亞，王海艷，楊文彬.一種QOS可信增強(qiáng)的服務(wù)選擇方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報：理學(xué)版，2013，59（5）：443-448.

[5] Zeng Liangzhao， Boualem Benatallah，Ngu Anne，et a.l QoS aware middleware for web services composition [J].IEEE Transactions on Software Engineering，2004，30（5）：311-327.endprint

摘要：為解決動態(tài)網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行可信的Web服務(wù)組合問題，該文提出一種基于信任的服務(wù)組合方法。該方法首先引入了信任評估機(jī)制，構(gòu)建了基于QoS的服務(wù)組合的信任模型；基于該模型設(shè)計多約束條件下的基于信任的服務(wù)組合方案，采用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化求解。應(yīng)用實例與分析表明了該方法能夠提高組合服務(wù)的可靠性與成功率。

關(guān)鍵詞：服務(wù)組合；信任；粒子群算法

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）11-2539-04

Abstract：A service composition method based on trust is proposed to solve the service credible composition problem in dynamic network environment. A trust evaluation mechanism was introduced to build the trust model of service composition based on QoS. Then， the model is used to design service composition plan under multiple constraints， and the particle swarm algorithm is used to solve the optimization problem. An application example together with the associated demonstrates that the proposed method can enhance the credibility and success rate of services composition.

Key words： service composition； trus； the particle swarm algorithm

隨著面向服務(wù)計算和云計算技術(shù)的發(fā)展，越來越多的Web服務(wù)出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上。目前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)大多結(jié)構(gòu)簡單、功能單一，無法滿足企業(yè)復(fù)雜應(yīng)用的需要。文獻(xiàn)1提出以Web服務(wù)組合為研究重點的應(yīng)用模式，其研究范圍主要包括基于流程、智能規(guī)劃和可信的Web服務(wù)組合。

目前可信的Web服務(wù)組合是一個研究的熱點。Rajbhandari指出，信任評估方法的目的主要是對服務(wù)組合執(zhí)行進(jìn)行優(yōu)化。Liu定義了一種信任概念，構(gòu)建了一種端到端信任質(zhì)量約束的最優(yōu)級信任路徑選擇模型。朱銳等從服務(wù)選擇策略、服務(wù)組合、服務(wù)失效處理及服務(wù)訪問控制等系統(tǒng)的研究了可信服務(wù)選擇.綜上所述，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的可信服務(wù)組合研究是一個非學(xué)復(fù)雜的問題，為此本文提出一種可信的服務(wù)組合方法。首先，根據(jù)用戶自身的服務(wù)使用經(jīng)驗定義了信任度的概念，構(gòu)建了QoS的組合服務(wù)信任模型，并提出一種基于改進(jìn)的粒子群算法，理論分析和實驗結(jié)果表明，具有良好的綜合性能。

2.1單個服務(wù)信任度計算

現(xiàn)實世界中，個人對某個事物的信任來源于自身的體驗或他人體驗后的經(jīng)驗傳授。對服務(wù)信任的定義其實與此類似，從服務(wù)被調(diào)用的歷史記錄、服務(wù)請求者自身的使用經(jīng)驗以及與服務(wù)請求者類似的用戶的使用經(jīng)驗三方面來構(gòu)建服務(wù)信任度，分別命名為初始信任度、直接信任度和間接信任度。

盡管在分布式環(huán)境下服務(wù)提供者宣稱其為所有的用戶提供一視同仁的服務(wù)，但由于受現(xiàn)實環(huán)境中路由狀況等硬件設(shè)備的影響，用戶真正享受到的服務(wù)質(zhì)量往往是參差不齊的。這時候服務(wù)請求者自身的服務(wù)體驗對其選擇有決定性的影響。直接信任度就是服務(wù)請求者根據(jù)直接接觸行為的歷史記錄得出的對一個服務(wù)的信任度，它是服務(wù)請求者與所請求的服務(wù)之間經(jīng)多次歷史交互后所產(chǎn)生的。

4 實驗及結(jié)果分析

實驗?zāi)M實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自助出游系統(tǒng)，組合任務(wù)如圖1所示，其中包括的服務(wù)有查詢天氣（S1）及訂機(jī)票（S2）和反復(fù)的查找景點（S3）是同步進(jìn)行的，在確定好景點和訂好機(jī)票后再訂賓館（S4），訂門票（S5）和訂出租業(yè)務(wù)（S6）是并行進(jìn)行的。

本文實驗環(huán)境是CPU 2.93GHZ，內(nèi)存2GB，操作系統(tǒng)win7，VC6.0+MATLAB7. 網(wǎng)絡(luò)自助出游系統(tǒng)共有服務(wù)分6類，每個服務(wù)對應(yīng)的候選服務(wù)設(shè)定在[1，50]之間。并且設(shè)定最大迭代次數(shù)為500次，[r1]， [r2]分別為0.5，0.5，將本文方法與文獻(xiàn)[5]不考慮信任度的服務(wù)組合算法進(jìn)行了比較，實驗是在存在惡意服務(wù)的環(huán)境下進(jìn)行，當(dāng)惡意服務(wù)所占比例小時，兩種方法的組合成功率都比較大，但是隨著惡意服務(wù)實例的不斷增加，該文方法的組合成功率明顯更高。

5 結(jié)束語

可信Web服務(wù)組合是近年來的一個研究熱點。該文首先構(gòu)建了基于QoS的信任模型，又提出了一種基于信任的服務(wù)組合方法，利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化求解，最近的仿真實驗證明了本方法的有效性。在以后的工作中，將致力改進(jìn)粒子群算法，研究服務(wù)失效時的恢復(fù)手段等問題，以保證優(yōu)化的可靠有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] Papazoglou M P，Georgakopoulos D.Service-oriented computing[J].Communications of the ACM，2003，46（10）：25-28.

[2] Liu Guangfeng，Wang Yan， Orgun M A. A heuristic algorithm for trust-oriented service provider selection in complex social networks[C].2010 IEEE International Conference on Services Computing. Piscataway， NJ， USA：IEEE，2010：130-137.

[3] 朱銳，王懷民.可信服務(wù)組合若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.

[4] 賀興亞，王海艷，楊文彬.一種QOS可信增強(qiáng)的服務(wù)選擇方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報：理學(xué)版，2013，59（5）：443-448.

[5] Zeng Liangzhao， Boualem Benatallah，Ngu Anne，et a.l QoS aware middleware for web services composition [J].IEEE Transactions on Software Engineering，2004，30（5）：311-327.endprint

摘要：為解決動態(tài)網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行可信的Web服務(wù)組合問題，該文提出一種基于信任的服務(wù)組合方法。該方法首先引入了信任評估機(jī)制，構(gòu)建了基于QoS的服務(wù)組合的信任模型；基于該模型設(shè)計多約束條件下的基于信任的服務(wù)組合方案，采用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化求解。應(yīng)用實例與分析表明了該方法能夠提高組合服務(wù)的可靠性與成功率。

關(guān)鍵詞：服務(wù)組合；信任；粒子群算法

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）11-2539-04

Abstract：A service composition method based on trust is proposed to solve the service credible composition problem in dynamic network environment. A trust evaluation mechanism was introduced to build the trust model of service composition based on QoS. Then， the model is used to design service composition plan under multiple constraints， and the particle swarm algorithm is used to solve the optimization problem. An application example together with the associated demonstrates that the proposed method can enhance the credibility and success rate of services composition.

Key words： service composition； trus； the particle swarm algorithm

隨著面向服務(wù)計算和云計算技術(shù)的發(fā)展，越來越多的Web服務(wù)出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上。目前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)大多結(jié)構(gòu)簡單、功能單一，無法滿足企業(yè)復(fù)雜應(yīng)用的需要。文獻(xiàn)1提出以Web服務(wù)組合為研究重點的應(yīng)用模式，其研究范圍主要包括基于流程、智能規(guī)劃和可信的Web服務(wù)組合。

目前可信的Web服務(wù)組合是一個研究的熱點。Rajbhandari指出，信任評估方法的目的主要是對服務(wù)組合執(zhí)行進(jìn)行優(yōu)化。Liu定義了一種信任概念，構(gòu)建了一種端到端信任質(zhì)量約束的最優(yōu)級信任路徑選擇模型。朱銳等從服務(wù)選擇策略、服務(wù)組合、服務(wù)失效處理及服務(wù)訪問控制等系統(tǒng)的研究了可信服務(wù)選擇.綜上所述，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的可信服務(wù)組合研究是一個非學(xué)復(fù)雜的問題，為此本文提出一種可信的服務(wù)組合方法。首先，根據(jù)用戶自身的服務(wù)使用經(jīng)驗定義了信任度的概念，構(gòu)建了QoS的組合服務(wù)信任模型，并提出一種基于改進(jìn)的粒子群算法，理論分析和實驗結(jié)果表明，具有良好的綜合性能。

2.1單個服務(wù)信任度計算

現(xiàn)實世界中，個人對某個事物的信任來源于自身的體驗或他人體驗后的經(jīng)驗傳授。對服務(wù)信任的定義其實與此類似，從服務(wù)被調(diào)用的歷史記錄、服務(wù)請求者自身的使用經(jīng)驗以及與服務(wù)請求者類似的用戶的使用經(jīng)驗三方面來構(gòu)建服務(wù)信任度，分別命名為初始信任度、直接信任度和間接信任度。

盡管在分布式環(huán)境下服務(wù)提供者宣稱其為所有的用戶提供一視同仁的服務(wù)，但由于受現(xiàn)實環(huán)境中路由狀況等硬件設(shè)備的影響，用戶真正享受到的服務(wù)質(zhì)量往往是參差不齊的。這時候服務(wù)請求者自身的服務(wù)體驗對其選擇有決定性的影響。直接信任度就是服務(wù)請求者根據(jù)直接接觸行為的歷史記錄得出的對一個服務(wù)的信任度，它是服務(wù)請求者與所請求的服務(wù)之間經(jīng)多次歷史交互后所產(chǎn)生的。

4 實驗及結(jié)果分析

實驗?zāi)M實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自助出游系統(tǒng)，組合任務(wù)如圖1所示，其中包括的服務(wù)有查詢天氣（S1）及訂機(jī)票（S2）和反復(fù)的查找景點（S3）是同步進(jìn)行的，在確定好景點和訂好機(jī)票后再訂賓館（S4），訂門票（S5）和訂出租業(yè)務(wù)（S6）是并行進(jìn)行的。

本文實驗環(huán)境是CPU 2.93GHZ，內(nèi)存2GB，操作系統(tǒng)win7，VC6.0+MATLAB7. 網(wǎng)絡(luò)自助出游系統(tǒng)共有服務(wù)分6類，每個服務(wù)對應(yīng)的候選服務(wù)設(shè)定在[1，50]之間。并且設(shè)定最大迭代次數(shù)為500次，[r1]， [r2]分別為0.5，0.5，將本文方法與文獻(xiàn)[5]不考慮信任度的服務(wù)組合算法進(jìn)行了比較，實驗是在存在惡意服務(wù)的環(huán)境下進(jìn)行，當(dāng)惡意服務(wù)所占比例小時，兩種方法的組合成功率都比較大，但是隨著惡意服務(wù)實例的不斷增加，該文方法的組合成功率明顯更高。

5 結(jié)束語

可信Web服務(wù)組合是近年來的一個研究熱點。該文首先構(gòu)建了基于QoS的信任模型，又提出了一種基于信任的服務(wù)組合方法，利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化求解，最近的仿真實驗證明了本方法的有效性。在以后的工作中，將致力改進(jìn)粒子群算法，研究服務(wù)失效時的恢復(fù)手段等問題，以保證優(yōu)化的可靠有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] Papazoglou M P，Georgakopoulos D.Service-oriented computing[J].Communications of the ACM，2003，46（10）：25-28.

[2] Liu Guangfeng，Wang Yan， Orgun M A. A heuristic algorithm for trust-oriented service provider selection in complex social networks[C].2010 IEEE International Conference on Services Computing. Piscataway， NJ， USA：IEEE，2010：130-137.

[3] 朱銳，王懷民.可信服務(wù)組合若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.

[4] 賀興亞，王海艷，楊文彬.一種QOS可信增強(qiáng)的服務(wù)選擇方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報：理學(xué)版，2013，59（5）：443-448.

[5] Zeng Liangzhao， Boualem Benatallah，Ngu Anne，et a.l QoS aware middleware for web services composition [J].IEEE Transactions on Software Engineering，2004，30（5）：311-327.endprint