可信服务架构中基于QoS感知的Web服务组合算法研究

作     者：赵尧 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谭文安

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：Web服务 QoS感知 可信 区块链 遗传算法 

摘      要：互联网具有复杂性、匿名性、动态性的特征。因此,Web服务组合不仅需要考虑服务消费者需求和全局限制,还需要考虑QoS(Quality of Service,服务质量)属性的动态性和服务组合环境的可信性。本文基于区块链技术和模糊数学方法,研究构建可信Web服务组合环境,支持Web服务灵活组合,具有理论研究意义和应用价值。论文主要工作与创新贡献如下:(1)分析可信服务组合面临的问题和目前已有的Web服务组合框架,结合Web服务组合生命周期,基于区块链技术实现一个可信服务组合框架。该框架主要包括五个模块:基础层、约束层、组合层、验证与监控层和智能合约层,通过图示对各模块进行详细说明与分析;(2)Web服务的QoS属性表示方法有多种类型,如用实数值表示(如价格),或用区间值表示(如可靠性),或用自然语言表示(如信誉度)。基于模糊数学理论,本文利用三角模糊数对各类QoS属性表示方法进行归一化处理,并给出组合服务QoS聚合函数的表示方法和适应度函数的计算方法。利用三角模糊数可以更准确的描述服务的各类QoS属性值,从而为后面章节对服务组合的研究奠定理论基础;(3)由于Web服务数量成倍增长,很多现有的Web服务组合算法运算成本高、效率低,不适合工业应用,本文分析对比已有的聚类算法,提出一个增强型自组织神经网络算法ISOM,用于聚类由三角模糊数表示的抽象服务集合,从而极大地缩小解空间,降低服务组合算法的开销。实验结果表明ISOM算法具有较好的性能;(4)在缩小问题解空间的基础上,需要设计一个高效的服务组合算法。考虑服务组合的流程和全局限制属性,同时还考虑服务之间的冲突和依赖关系,设计实现一个新的Web服务组合算法—C-CGA算法(约束型混沌遗传算法),其基本思想是:首先利用ISOM算法确定问题解空间,然后利用混沌思想优化遗传算法,脱离局部最优,提高算法收敛速度。实验结果表明C-CGA算法具有更好的收敛速度。