CN102223414B - 一种实现网络资源命名与定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了计算机网络技术领域中的一种实现网络资源命名与定位的方法。该方法包括如下步骤，采用网络本体语言OWL对网络资源进行统一命名；建立分布式网络拓扑结构；网络资源提供者注册网络资源；网络资源请求者定位请求的网络资源。本发明融合了语义网、分布式和Agent三种技术，实现了资源定位方法的平台无关性、可扩展性、互操作性和广泛性，保证可信与可靠基础上的各种资源类型的统一命名与定位。

Description

一种实现网络资源命名与定位的方法

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，尤其涉及一种实现网络资源命名与定位的方法。

背景技术

网络中蕴涵着具有巨大潜在价值的资源，用户可以轻易获取大量的资源，但要从中获取能够真正转化为生产力的知识却十分困难。用户面对的问题不是资源匮乏，而是被资源淹没了。准确地定位资源是网络服务的重要内容之一，而合理地命名资源是有效地定位资源的前提和基础。基于这种情况，最近几年来不少国际组织和研究机构都将研究重点放在了资源定位上，并且采用资源名称、关键词、主题词、元数据等来命名资源。由于网络资源包含了数据与服务两种类型，并且两者之间存在着很大的差异，网络中的服务具有特定的输入、输出、前提和结果(IOPE)，不能简单地将资源以名称、关键词、主题词或元数据等进行命名。资源定位的过程就是资源解析映射的过程，即将需要定位的资源通过解析映射服务器映射到相应的资源提供者处。

带有语义的资源命名方式可以使资源的解析映射过程建立在语义的层面而非文字的层面，从而可以使计算机精确地理解、采集和组合信息。语义网是由万维网创始人蒂姆·伯纳斯·李在2000年的世界XML(Extensible MarkupLanguage)大会上提出来的，他对语义网的概念进行了解释，并提出了语义Web的体系结构。2001年5月，Scientific American封面文章发表了蒂姆·伯纳斯·李的The Semantic Web一文，描绘了语义网的美好前景，并对其中的主要技术进行了简明的介绍。语义网的思想勾勒了一个计算机能在一定程度上根据定义智能地进行信息处理的下一代网络的宏伟构想。

本体是语义网研究中的一个重要方法，OWL(Web Ontology Language，网络本体语言)是一种具体描述本体的语言。OWL是由W3C组织提出的。这种本体描述语言可以用来描述Web文档及应用中内在的类与关系。OWL提供了三种表达能力递增的子语言：OWL Full，OWL DL和OWL Lite。三个子语言的限制由少到多，其表达能力依次下降，但可推理能力依次增强。类、个体和属性是OWL中三个重要的基本概念。类提供了具有相似特征的资源的一种抽象方式，一个领域中的最基本概念应分别对应于各个分类层次树的根。类的成员是我们所关心的范畴中的一个个体。通过本体中属性的定义使得我们可以断言关于类成员的一般事实以及关于个体的具体事实。一个属性有其定义域和值域，定义域说明此属性由哪个类所拥有，值域是说明哪个类可以作为这个属性的值而存在。

OWL-S是用基于本体OWL的语言来描述服务，是计算机可以理解的语言。OWL-S提供了三种类型的知识：service profile(描述服务是做什么的)，servicemodel(描述服务是如何工作的)，service grounding(描述如何调用该服务)。其中，service profile描述了服务可以做什么，用来实现服务的发布、查找和匹配，它描述了服务的基本功能，可以用来实现服务的基本能力匹配。

P2P网络是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源(处理能力、存储能力、网络连接能力等)，这些共享资源能被其它对等节点(Peer)直接访问而无需经过中间实体。网络中的参与者既是资源的提供者，又是资源的获取者。P2P网络具有非中心化(Decentralization)的特点，即网络中的资源分散在所有节点上，数据的传输与服务的实现都直接在节点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入，从而避免了可能的瓶颈。同时，它的非中心化特点可以使其具有更好的可扩展性与健壮性。但是，大多数的应用程序只适用于某一种特定的平台，相互之间不能进行通信和数据共享。例如：Napster提供音乐文件的查找，Gnutella提供普通文件共享，Aim提供短消息发送。由于缺乏共同的基础机制，这些对等系统互不兼容，难以相互操作。为了解决这些问题，JXTA提供了一个跨平台、跨操作系统和跨编程语言的P2P网络应用程序的通用平台，很好地克服了P2P系统的缺点。JXTA构建的P2P应用程序具有三大特性：互操作性、平台无关性和广泛性。Chord、CAN等P2P技术采用平面标识方法，使资源的命名不含有语义信息，不能实现资源的模糊定位。采用JXTA的分布式结构，不需要平面标识资源，可以实现资源的语义命名方式与模糊定位。JXTA引入了一些新的概念，如点、组、管道和端点。在分布式定位系统中，JXTA通过Hub进行跨网通信。Hub可以按照地理位置进行组织，或者按照语义内容进行组织。JXTA基于Hub的网络结构有利于资源的分布式定位。

资源的解析映射过程涉及到解析服务器联合求解的问题，并且各个解析服务器节点需要具有自治、主动和智能的特点。Agent具有这些特点，可以很好地实现资源的解析映射过程，并且Agent间的协同任务求解方法可应用于资源解析映射服务器间的任务求解过程。各种资源的可信性是一个与多种因素有关的问题，不仅与网络结构、硬件体系、加密算法等有关，还与资源提供者是否具备完全能力有关，也与资源使用者是否可信有关，因而Agent信任技术为资源解析映射过程提供了质量保证。

综上所述，可以看到关于网络资源命名与定位的方式至今缺乏一种带有语义的统一命名与定位方案。网络资源命名与定位是网络服务的重要内容之一，它应该能够支持各种资源类型的统一命名，同时能够对特殊类型资源有良好的支持，并且具有可信、可靠的定位质量。在设计的时候，也应该从统一性、语义性、分布性、可信可靠性方面入手进行考虑。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于语义网(Semantic Web)、分布式(P2P)和Agent三种技术，使三种技术良好融合地实现网络资源命名与定位的方法，用于实现网络资源带有语义的统一命名与定位方案，保证可信与可靠基础上的各种资源类型的统一命名与定位，并能对资源的扩展性提供良好的支持。

为实现上述的目的，本发明提供的技术方案是，一种实现网络资源命名与定位的方法，所述方法包括：

步骤1：采用网络本体语言OWL对网络资源进行统一命名；

步骤2：建立分布式网络拓扑结构；

步骤3：网络资源提供者注册网络资源；

步骤4：网络资源请求者定位请求的网络资源。

所述采用网络本体语言OWL对网络资源进行统一命名具体是，将提供网络资源的主机作为网络节点，将所有网络节点组成的集合作为网络资源命名本体，将网络资源命名本体分为数据和服务两种类型，并在上述两种类型之间建立关联；所述数据类型和服务类型包括作为领域本体的子类型。

所述分布式网络拓扑结构包括实际物理网络层、虚拟子层和解析映射网络层；其中，实际物理网络层是按照地理位置进行划分的实际的网络拓扑；虚拟子层是由提供相同或相似网络资源的网络节点构成的；解析映射网络层由解析映射服务器构成，每个解析映射服务器是一个智能体；所述解析映射服务器负责对网络资源请求者提出的网络资源请求进行解析，将其映射到相应的解析映射服务器上。

所述解析映射服务器之间进行协同任务求解，完成资源的注册与定位过程；解析映射服务器是基于JXTA结构构建的，相互之间通过JXTA的管道进行通信。

所述步骤3具体包括：

步骤31：网络资源提供者发送注册包到虚拟子层；

步骤32：虚拟子层将注册包发送给解析映射服务器；

步骤33：解析映射服务器根据网络资源命名本体对注册包进行联合求解，得到该注册包所属的领域本体，并将注册包的内容作为个体实例，加入到相应的领域本体中；

步骤34：若注册包中含有服务，则将所述服务的服务描述文件上载到相应的解析映射服务器上；

步骤35：解析映射服务器向虚拟子层发送第一反馈消息；

步骤36：虚拟子层收到第一反馈消息后，将该网络资源提供者加入虚拟子层；同时，虚拟子层向网络资源提供者发送第二反馈消息，结束注册过程。

所述解析映射服务器根据网络资源命名本体对注册包进行联合求解，得到该注册包所属的领域本体，具体是计算注册包的内容与资源命名本体中各个概念的相似度，取相似度最大的概念作为注册包所属的领域本体。

所述步骤4具体包括：

步骤41：网络资源请求者发送请求包到虚拟子层；

步骤42：虚拟子层将请求包发送给解析映射服务器；

步骤43：解析映射服务器根据网络资源命名本体对请求包进行联合求解，得到该请求包所属的领域本体，并向对应的虚拟子层发送第三反馈消息；

步骤44：若请求包中含有服务，则将服务的输入、输出、前提和结果发送给相应的解析映射服务器；

步骤45：在虚拟子层解析映射出网络资源请求者所请求的已注册的网络资源提供者；

步骤46：虚拟子层向网络资源请求者发送第四反馈消息；

步骤47：若请求包含有服务，由相应的解析映射服务器进行解析映射，向网络资源请求者发送第五反馈消息；

步骤48：网络资源请求者与网络资源提供者建立连接，完成定位过程。

所述解析映射服务器根据网络资源命名本体对请求包进行联合求解，得到该请求包所属的领域本体具体是计算请求包的内容与资源命名本体中各个概念的相似度，取相似度最大的概念作为请求包所属的领域本体。

本发明通过应用语义网来命名网络资源本体，每种类型的网络资源都可以获得一个带有语义的命名，并且资源之间拥有内在的相互联系；通过应用Agent技术，使得资源的定位过程具有自治、主动和智能的特点；同时，Agent信任技术为资源解析映射过程提供了很好的质量保证。另外，通过引入JXTA概念，使得资源的分布式定位过程可以进行跨网通信，实现了资源定位方法的平台无关性、可扩展性、互操作性和广泛性；并且Hub可以按照语义内容进行节点组织，便于实现带有语义的资源命名与定位方式。

附图说明

图1是网络资源命名本体结构图；

图2是分布式网络拓扑结构图；

图3是网络资源注册与定位流程图；

图4是基于分布式网络拓扑结构的网络资源注册示意图；

图5是添加个体实例的资源命名本体结构图；

图6是基于分布式网络拓扑结构的网络资源定位示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

本发明提供的实现网络资源命名与定位的方法，是一种基于语义网(Semantic Web)、分布式(P2P)和Agent的改进的综合解决方案。该方法实现了语义网、分布式以及Agent三种技术的良好融合，其中语义网用于网络资源的命名，使每种资源类型都有统一的标识；分布式为网络资源定位提供服务，并满足资源定位的可扩展性；Agent为解析映射服务器提供协同任务求解的方法，使每个解析映射服务器具有自治、主动和智能的特点，Agent信任技术为资源解析映射过程提供质量保证。该方法包括：

步骤1：采用网络本体语言OWL对网络资源进行统一命名。

图1是网络资源命名本体结构图。图1中，网络资源命名采用OWL语言对数据与服务这两种类型的资源进行统一命名，命名结构如图1所示。网络资源命名本体包括Service(服务)和Data(数据)两个类。Data按照类型可以分为视频(video)、文件(file)、消息(message)、语音(voice)等，每个类又可以分成不同的子类。服务分成交互式(interactive)与非交互式(non-interactive)两大类，交互服务是指用户与用户之间的交互，例如聊天服务等；非交互的服务是指用户与服务器之间的交互。交互型服务根据交互内容的不同划分为视频(video)、文件(file)、语音(voice)等几类。非交互型的服务按照服务器的类型划分为mail、http、ftp等几类，随着网络的发展，服务类型可以动态扩展。扩充的方法可以是在此本体中直接添加子类，也可以是将其它领域本体合并到此本体中来。数据与服务之间的关系通过属性has data和through来建立。through属性表示数据是由哪种服务提供，其定义域是Data，值域是Service；has_data属性表示提供这个服务伴随得到的数据是什么，其定义域是Service，值域是Data。数据与领域本体直接相连，领域本体的相关知识描述了数据的语义内容。由于服务自身具有IOPE属性，采用OWL-S的service profile类型知识对服务进行具体描述。

步骤2：建立分布式网络拓扑结构。

图2是分布式网络拓扑结构图。图2中，分布式网络拓扑结构基于P2P与Agent建立，它的结构自底向上包含实际物理网络层、虚拟子层和解析映射网络层三个层次。实际物理网络层为按照地理位置进行划分的实际的网络拓扑；虚拟子层是根据网络资源命名本体由下层提供相同语义资源的网络节点构成；解析映射网络层由解析映射服务器构成，每个服务器是一个Agent智能体，各个解析映射服务器之间可以进行协同任务求解，完成资源的注册与定位过程；解析映射服务器是基于JXTA结构进行构建的，相互之间通过JXTA的管道进行通信。解析映射服务器负责对用户提出的资源请求进行解析，将其映射到相应的解析映射服务器上。

步骤3：网络资源提供者注册网络资源。

图3是网络资源注册与定位流程图。如图3所示，网络资源提供者注册网络资源的过程包括：

步骤31：网络资源提供者发送注册包到虚拟子层。

步骤32：虚拟子层将注册包发送给解析映射服务器。

步骤33：解析映射服务器根据网络资源命名本体对注册包进行联合求解，得到该注册包所属的领域本体，并将注册包的内容作为个体实例，加入到相应的领域本体中。

解析映射服务器根据网络资源命名本体对注册包进行联合求解，得到该注册包所属的领域本体，具体是计算注册包的内容与资源命名本体中各个概念的相似度，取相似度最大的概念作为注册包所属的领域本体。其中，相似度计算公式如下：

$\mathrm{simBetween}(n_1,n_2)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{\&alpha;}\&times;(l_1+l_2)\&times;\max \left(\right|l_1-l_2|+\mathrm{\&alpha;},1)}{\mathrm{dis}(n_1,n_2)+\mathrm{\&alpha;}}& (\mathrm{dis}(n_1,n_2)=|l_1+l_2\left|\right)\\ \frac{\mathrm{\&alpha;}\&times;(l_1+l_2)\&times;D^2}{(\mathrm{dis}(n_1,n_2)+\mathrm{\&alpha;})\&times;\max \left(\right|l_1-l_2|,1)}& (\mathrm{dis}(n_1,n_2)<|l_1+l_2\left|\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中，l₁和l₂分别代表网络资源命名本体根节点root到节点n₁与n₂的路径长；dis(n₁，n₂)＝|l₁+l₂|表示除了根节点root外，节点n₁与n₂没有其它的共有父亲节点；D代表树的深度；dis(n₁，n₂)＜|l₁+l₂|表示节点n₁与n₂之间存在着非root节点的其它共有父亲节点；节点n₁与n₂之间的距离dis(n₁，n₂)由算法计算可得，取α＝0.5。

步骤34：若注册包中含有服务，则将该服务的服务描述文件上载到相应的解析映射服务器上。

步骤35：解析映射服务器向虚拟子层发送第一反馈消息。

步骤36：虚拟子层收到第一反馈消息后，将该网络资源提供者加入虚拟子层；同时，虚拟子层向网络资源提供者发送第二反馈消息，结束注册过程。

步骤4：网络资源请求者定位请求的网络资源。

如图3所示，网络资源请求者定位请求的网络资源的过程包括：

步骤41：网络资源请求者发送请求包到虚拟子层。

步骤42：虚拟子层将请求包发送给解析映射服务器。

步骤43：解析映射服务器根据网络资源命名本体对请求包进行联合求解，得到该请求包所属的领域本体，并向对应的虚拟子层发送第三反馈消息。

解析映射服务器根据网络资源命名本体对请求包进行联合求解，得到该请求包所属的领域本体具体是计算请求包的内容与资源命名本体中各个概念的相似度，取相似度最大的概念作为请求包所属的领域本体。其中，相似度计算公式如下：

$\mathrm{simBetween}(n_1,n_2)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{\&alpha;}\&times;(l_1+l_2)\&times;\max \left(\right|l_1-l_2|+\mathrm{\&alpha;},1)}{\mathrm{dis}(n_1,n_2)+\mathrm{\&alpha;}}& (\mathrm{dis}(n_1,n_2)=|l_1+l_2\left|\right)\\ \frac{\mathrm{\&alpha;}\&times;(l_1+l_2)\&times;D^2}{(\mathrm{dis}(n_1,n_2)+\mathrm{\&alpha;})\&times;\max \left(\right|l_1-l_2|,1)}& (\mathrm{dis}(n_1,n_2)<|l_1+l_2\left|\right)\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，l₁和l₂分别代表网络资源命名本体根节点root到节点n₁与n₂的路径长；dis(n₁，n₂)＝|l₁+l₂|表示除了根节点root外，节点n₁与n₂没有其它的共有父亲节点；D代表树的深度；dis(n₁，n₂)＜|l₁+l₂|表示节点n₁与n₂之间存在着非root节点的其它共有父亲节点；节点n₁与n₂之间的距离dis(n₁，n₂)由算法一计算可得，取α＝0.5。

步骤44：若请求包中含有服务，则将服务的输入、输出、前提和结果(IOPE)发送给相应的解析映射服务器。

步骤45：在虚拟子层解析映射出网络资源请求者所请求的已注册的网络资源提供者。

步骤46：虚拟子层向网络资源请求者发送第四反馈消息。

步骤47：若请求包含有服务，由相应的解析映射服务器进行解析映射，向网络资源请求者发送第五反馈消息。

步骤48：网络资源请求者与网络资源提供者建立连接，完成定位过程。

为了便于理解本发明，下面根据具体的实例，说明：网络资源提供者注册网络资源以及网络资源请求者定位网络资源的过程。

实施例2

图4是基于分布式网络拓扑结构的网络资源注册示意图。如图4所示，网络资源提供者注册网络资源的过程是：

A1、用户(即网络资源提供者)向虚拟子层发送注册包，注册包中的信息包含了注册的内容Beijing 2008 Olympics与E-learning，前者属于数据类型，后者属于服务类型，所以注册内容还包含了E-learning的service prolile描述文件。

A2、虚拟子层在收到注册包中的信息后，将注册包中的信息发送到虚拟子层所对应的解析映射服务器上。

A3、解析映射网络层的各个节点Agent(即解析映射服务器)根据网络资源命名本体对Beijing 2008 Olympics与E-learning的注册信息进行联合求解，分别得到Beijing 2008 Olympics与E-learning所属的领域本体，如图5所示，将Beijing2008 Olympics与E-learning做为个体实例加入到相应的领域本体中，并且将注册信息分别发送到相应的解析映射服务器上。

A4、将服务E-learning的服务描述文件service profile上载到相应的解析映射服务器上。

A5、解析映射服务器向虚拟子层发送第一反馈消息Reply1。

A2、虚拟子层向注册用户(即网络资源提供者)发送第二反馈消息Reply2，说明注册成功。

实施例3

图6是基于分布式网络拓扑结构的网络资源定位示意图。如图6所示，网络资源请求者定位网络资源的过程是：

B1、用户(即网络资源请求者)向虚拟子层发送资源请求包，请求包的内容包括London 2012 Olympics与home schooling，前者属于数据类型，后者属于服务类型。

B2、虚拟子层在收到请求包后，将请求包中的信息发送到虚拟子层所对应的解析映射服务器上。

B3、解析映射网络层的各个节点Agent根据网络资源命名本体对London2012 Olympics与home schooling进行联合求解，分别得到London 2012 Olympics与home schooling所属的领域本体，向London 2012 Olympics的相关领域虚拟子层发送第三反馈消息Reply3，向home schooling相应的解析映射服务器发送服务请求信息，包含有服务的IOPE请求信息。

B4、在London 2012 Olympics的相关领域虚拟子层中通过JXTA管道通信，解析映射出用户所需的已注册网络资源，向用户发送第四反馈消息Reply4；homeschooling相应的解析映射服务器根据IOPE请求信息进行服务定位操作，并向用户发送第四反馈消息Reply4。

B5、网络资源请求者与网络资源提供者建立连接，完成资源定位的过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种实现网络资源命名与定位的方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：采用网络本体语言OWL对网络资源进行统一命名；

所述采用网络本体语言OWL对网络资源进行统一命名具体是，将提供网络资源的主机作为网络节点，将所有网络节点组成的集合作为网络资源命名本体，将网络资源命名本体分为数据和服务两种类型，并在上述两种类型之间建立关联；所述数据类型和服务类型包括作为领域本体的子类型；

步骤2：建立分布式网络拓扑结构；

所述分布式网络拓扑结构包括实际物理网络层、虚拟子层和解析映射网络层；其中，实际物理网络层是按照地理位置进行划分的实际的网络拓扑；虚拟子层是由提供相同或相似网络资源的网络节点构成的；解析映射网络层由解析映射服务器构成，每个解析映射服务器是一个智能体；所述解析映射服务器负责对网络资源请求者提出的网络资源请求进行解析，将其映射到相应的解析映射服务器上；

所述解析映射服务器之间进行协同任务求解，完成资源的注册与定位过程；解析映射服务器是基于JXTA结构构建的，相互之间通过JXTA的管道进行通信；

步骤3：网络资源提供者注册网络资源；具体包括：

步骤31：网络资源提供者发送注册包到虚拟子层；

步骤32：虚拟子层将注册包发送给解析映射服务器；

步骤33：解析映射服务器根据网络资源命名本体对注册包进行联合求解，得到该注册包所属的领域本体，并将注册包的内容作为个体实例，加入到相应的领域本体中；

步骤34：若注册包中含有服务，则将所述服务的服务描述文件上载到相应的解析映射服务器上；

步骤35：解析映射服务器向虚拟子层发送第一反馈消息；

步骤36：虚拟子层收到第一反馈消息后，将该网络资源提供者加入虚拟子层；同时，虚拟子层向网络资源提供者发送第二反馈消息，结束注册过程；

步骤4：网络资源请求者定位请求的网络资源。

2.根据权利要求1所述的一种实现网络资源命名与定位的方法，其特征是所述解析映射服务器根据网络资源命名本体对注册包进行联合求解，得到该注册包所属的领域本体，具体是计算注册包的内容与资源命名本体中各个概念的相似度，取相似度最大的概念作为注册包所属的领域本体。

3.根据权利要求1所述的一种实现网络资源命名与定位的方法，其特征是所述步骤4具体包括：

步骤41：网络资源请求者发送请求包到虚拟子层；

步骤42：虚拟子层将请求包发送给解析映射服务器；

步骤43：解析映射服务器根据网络资源命名本体对请求包进行联合求解，得到该请求包所属的领域本体，并向对应的虚拟子层发送第三反馈消息；

步骤44：若请求包中含有服务，则将服务的输入、输出、前提和结果发送给相应的解析映射服务器；

步骤45：在虚拟子层解析映射出网络资源请求者所请求的已注册的网络资源提供者；

步骤46：虚拟子层向网络资源请求者发送第四反馈消息；

步骤47：若请求包含有服务，由相应的解析映射服务器进行解析映射，向网络资源请求者发送第五反馈消息；

步骤48：网络资源请求者与网络资源提供者建立连接，完成定位过程。

4.根据权利要求3所述的一种实现网络资源命名与定位的方法，其特征是所述解析映射服务器根据网络资源命名本体对请求包进行联合求解，得到该请求包所属的领域本体具体是计算请求包的内容与资源命名本体中各个概念的相似度，取相似度最大的概念作为请求包所属的领域本体。

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