物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術探析

俞 磊，陸 陽

（1.安徽中醫(yī)藥大學 醫(yī)藥信息工程學院，安徽 合肥 230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學院 計算機中醫(yī)應用研究所，安徽 合肥 230012；3.合肥工業(yè)大學 計算機與信息學院，安徽 合肥 230009）

物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術探析

俞 磊1，2，陸 陽3

（1.安徽中醫(yī)藥大學 醫(yī)藥信息工程學院，安徽 合肥 230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學院 計算機中醫(yī)應用研究所，安徽 合肥 230012；3.合肥工業(yè)大學 計算機與信息學院，安徽 合肥 230009）

物聯(lián)網(wǎng)服務相比普通Web服務存在一定的特殊性，現(xiàn)有Web服務組合技術難以直接應用于物聯(lián)網(wǎng)中.分析了物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術的相關內(nèi)容，并從物聯(lián)網(wǎng)服務建模、物聯(lián)網(wǎng)服務選擇與匹配以及物聯(lián)網(wǎng)服務訪問控制三方面對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了概述和分析，最后指出了物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術的應用價值和前景.

物聯(lián)網(wǎng)；Web服務；服務組合

1 引言

“物聯(lián)網(wǎng)”是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第四次技術革命，其最終價值體現(xiàn)在服務及其應用上，需以應用為導向，提供可靠和高效的服務［1］.在實際應用中，物聯(lián)網(wǎng)通過服務組合來實現(xiàn)用戶動態(tài)信息處理，以滿足實際需求.由于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下Web服務在服務描述對象、服務資源以及服務環(huán)境上的特殊性，現(xiàn)有Web服務組合技術難以直接應用于物聯(lián)網(wǎng)中，為此需對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下服務組合技術進行研究.本文首先分析了物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術的相關內(nèi)容，并就相關方面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了概述和分析，最后指出了物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術的應用前景和價值.

2 物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術的相關內(nèi)容

Web服務組合，從廣義上講，包括服務發(fā)現(xiàn)、服務選擇、服務組合和服務安全四個階段.物聯(lián)網(wǎng)服務也是如此，應能按照用戶需求，對封裝特定功能的現(xiàn)有服務進行動態(tài)組裝和管理，并能自動發(fā)現(xiàn)和選擇服務，以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)服務的動態(tài)性及組合過程的自動化.為此，筆者認為，物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術應從以下幾個方面著手研究：

2.1 物聯(lián)網(wǎng)服務建模

為便于用戶在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下搜索符合特定功能的服務（發(fā)現(xiàn)服務），需對物聯(lián)網(wǎng)服務進行建模.這是一個多角度問題，需綜合考慮服務交互、服務功能和服務狀態(tài)三方面因素.

2.2 物聯(lián)網(wǎng)服務選擇與匹配

當對物聯(lián)網(wǎng)服務完成建模之后，在確保物聯(lián)網(wǎng)服務安全性的前提下，接下來還需研究物聯(lián)網(wǎng)服務選擇策略和匹配算法等一系列相關問題，以便更好地滿足實際需要.

2.3 物聯(lián)網(wǎng)服務的訪問控制

物聯(lián)網(wǎng)服務的使用前提是必須保證該服務是安全的、可靠的，并且用戶具有該服務的訪問權限，這就是服務的訪問控制問題.當選擇相關合適服務完成服務匹配并組合相關服務實現(xiàn)復雜功能之后，必然涉及到服務的訪問控制問題，以更好地滿足用戶需要.

3 國內(nèi)外研究概況及分析

總體而言，國內(nèi)外目前與物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術直接相關的研究成果比較少，現(xiàn)從物聯(lián)網(wǎng)服務建模、物聯(lián)網(wǎng)服務選擇與匹配、物聯(lián)網(wǎng)服務訪問控制三方面對國內(nèi)外相關研究現(xiàn)狀進行分析.

3.1 物聯(lián)網(wǎng)服務建模

國內(nèi)外學者已經(jīng)對物聯(lián)網(wǎng)服務模型的構建展開了相關研究.文獻［2］通過采用統(tǒng)一建模語言構建物聯(lián)網(wǎng)信息服務模型，以此分析物聯(lián)網(wǎng)的相關特征能力.文獻［3］從領域、時間和位置三方面屬性定義了物聯(lián)網(wǎng)服務的信息模型，但該模型具有一定的局限性，僅適用于傳感網(wǎng)的相關應用.文獻［4］在對物聯(lián)網(wǎng)服務建模方法討論的基礎上，基于生物自主特征，提出了一個具有自組織和自治能力的物聯(lián)網(wǎng)服務實體模型，但該模型僅停留在概念層次，有待進一步改進和完善.文獻［5］將物聯(lián)網(wǎng)服務應用到傳感器查詢中，需要對物聯(lián)網(wǎng)服務進行相關建模工作，從中反映出物聯(lián)網(wǎng)服務建模的重要應用價值.文獻［6］從物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)應用發(fā)展的角度出發(fā)，詳細分析了面向服務的物聯(lián)網(wǎng)體系架構及其關鍵技術.

從上可看出，國內(nèi)外目前與物聯(lián)網(wǎng)服務建模直接相關的研究成果比較少，并且都是從某個單一方面去考慮，并沒有融合用戶需求因素，從服務交互、服務功能和服務狀態(tài)三方面去構建物聯(lián)網(wǎng)服務模型.

3.2 物聯(lián)網(wǎng)服務選擇與匹配

目前，國內(nèi)外對Web服務選擇與匹配的相關研究已經(jīng)非常成熟，但具體針對物聯(lián)網(wǎng)服務選擇與匹配的研究并不多.楊斌等提出基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應用基礎框架［7］，但對于該框架下物聯(lián)網(wǎng)服務選擇及匹配尚未進行研究.Dominique Guinard等人在物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)應用的集成方面做了大量的研究工作［8-10］，在文獻［9］中給出了物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)服務集成的架構SOCRADES，并在文獻［10］中給出了該架構下的服務查找過程，但是尚未對物聯(lián)網(wǎng)服務的選擇及匹配過程展開研究.文獻［11］采用Web Services技術，以具體QoS指標及指定的服務組合規(guī)則為依據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)服務選擇及匹配.文獻［12］僅從用戶非功能屬性方面考慮物聯(lián)網(wǎng)的服務選擇與匹配，尚未從用戶需求方面考慮物聯(lián)網(wǎng)服務的選擇與匹配問題.文獻［13］融合用戶需求因素，提出一種需求驅動的物聯(lián)網(wǎng)服務組合方法，但尚未考慮物聯(lián)網(wǎng)服務與計算環(huán)境的匹配問題.

從上可看出，國內(nèi)外對物聯(lián)網(wǎng)服務選擇與匹配的研究基本處于起步階段，并沒有綜合考慮計算環(huán)境、用戶需求等多方面因素，提出一種切實適合物聯(lián)網(wǎng)服務的選擇策略和匹配方法.

3.3 物聯(lián)網(wǎng)服務的訪問控制

由于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的異構性和動態(tài)變化特點，其對服務訪問控制策略的安全性和靈活性提出了更高要求，物聯(lián)網(wǎng)服務的訪問控制問題已引起國內(nèi)外學者的高度重視，如文獻［14-15］就明確提到無線和移動網(wǎng)絡的訪問控制問題，實際上這就是物聯(lián)網(wǎng)服務訪問控制的實質(zhì)與核心.文獻［16］為了適應物聯(lián)網(wǎng)主客體間訪問控制的需要，提出一種基于情景演算的物聯(lián)網(wǎng)訪問控制模型，支持狀態(tài)演算、規(guī)則演算等，在物聯(lián)網(wǎng)應用中具有較好的可行性.文獻［17］為較好地實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)服務數(shù)據(jù)的訪問控制，在物聯(lián)網(wǎng)架構中引入PKL模塊，提出一個基于PKL的物聯(lián)網(wǎng)安全訪問模型，提升了物聯(lián)網(wǎng)服務訪問控制的安全性.

與此同時，更多的學者是針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡服務訪問控制RBAC（Role Based Access Control，RBAC）模型應用在物聯(lián)網(wǎng)上的諸多不適，對其擴展和改進，以滿足物聯(lián)網(wǎng)服務的訪問控制需要.如文獻［18-19］引入環(huán)境屬性，提出一種基于屬性的訪問控制方法，以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的細粒度訪問控制，較好地滿足了物聯(lián)網(wǎng)服務的訪問控制需求.文獻［20-21］針對無線或移動網(wǎng)絡環(huán)境下對資源訪問控制的特殊需求，在傳統(tǒng)RBAC模型的權限授予策略中融入位置信息因素，提出一個支持空間上下文的訪問控制模型SCRBAC.文獻［22］則在上述基礎上，提出一個基于空間索引樹的訪問控制模型，以提高在授權過程中的查詢與判斷效率.文獻［23］針對現(xiàn)有訪問控制模型難以適應環(huán)境變化的問題，在傳統(tǒng)RBAC模型中增加事件觸發(fā)機制并引入環(huán)境角色概念，提出一個面向環(huán)境適應的RBAC模型.文獻［24］在RBAC模型基礎上通過對角色委托授權周期的時間約束描述，提出一個支持時間約束的RBAC模型，以完成用戶到用戶的服務委托.文獻［25］綜合時間、空間以及尺度等元素，在傳統(tǒng)RBAC模型的角色激活策略中增加時間和位置等約束條件，提出一個基于尺度的時空RBAC模型.文獻［26］以電力調(diào)度系統(tǒng)為應用背景，在傳統(tǒng)RBAC模型基礎上通過設置角色和權限的可信度激活閾值而完成對角色和權限的激活控制，提出一個基于可信度的RBAC模型.文獻［27-28］在環(huán)境、角色和時態(tài)概念的基礎上，通過對行為的定義以及環(huán)境、時態(tài)和行為的層次結構分析，提出一個基于行為的RBAC模型，并討論該模型中環(huán)境、時態(tài)與角色三要素之間的關系.

從上可看出，上述對物聯(lián)網(wǎng)服務的訪問控制研究往往都集中在某一個影響因素上，而實際中物聯(lián)網(wǎng)服務訪問控制取決于多種因素，需綜合考慮由時間、位置、用戶、環(huán)境、角色等構成的上下文整體信息.

4 結束語

物聯(lián)網(wǎng)服務相比普通Web服務存在一定的特殊性，現(xiàn)有Web服務組合技術難以直接應用于物聯(lián)網(wǎng)中.本文分析了物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術的相關內(nèi)容，并從物聯(lián)網(wǎng)服務建模、物聯(lián)網(wǎng)服務選擇與匹配以及物聯(lián)網(wǎng)服務訪問控制三方面對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了概述和分析.物聯(lián)網(wǎng)服務組合技術具有廣泛的應用前景，通過物聯(lián)網(wǎng)應用服務的集成與融合可快速準確地實現(xiàn)應用服務相關信息的獲取與共享，從而推進交通、醫(yī)療、家居、政務、商業(yè)、社區(qū)、農(nóng)業(yè)等諸多應用領域智慧化服務［29］的實現(xiàn)進程，為推進物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，以及今后智慧化服務的建設提供科學依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值.

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TP393

A

1673-260X（2015）05-0010-03

本文受情感計算與先進智能機器安徽省重點實驗室開放基金項目（ACAIM150101），衛(wèi)生部國家臨床重點專科建設開放基金項目 （2014lckf02011），安徽中醫(yī)藥大學科研基金項目 （2014zr021，2015rw006），安徽省高等學校省級質(zhì)量工程項目（2012sjjd025，2013zjjh019，2014tszy018，2014jyxm200，2012jyxm295，2013zytz035），安徽中醫(yī)藥大學質(zhì)量工程項目（zlgc201107，zlgc200916，zlgc200928，zlgc200907，zlgc200921，2013xjjy012，zlgc201242，zlgc201203）資助