1、指導老師：楊家海 教授(jioshu) 學生：姜 寧 2009-6基于服務(fw)的網絡管理系統的實現 共六十七頁摘 要引言一 IMSN的系統實現三 疑慮和進一步工作四二 OWL-MX詳解共六十七頁一、選題(xun t)的背景和意義傳統(chuntng)的基于SNMP協議的集中式管理體系共六十七頁傳統的域間管理(gunl)方式共六十七頁基于(jy)SNMP的集中式網管系統的不足網絡管理結點負擔重，以至于網管流量大，網管系統規模難以擴充；數據表示能力不足，包括(boku)格式不統一（私有MIB）或缺乏必要信息 網管系統之間很難交互。共六十七頁 從上述缺點可以看出：SNMP協議主要是為單個管理域而

2、設計的，隨著internet的發展很多網絡管理必須跨域，那么就必須進行域間合作，因此在一個(y )互聯網的層次上研究網絡管理顯得越來越重要。共六十七頁域間管理(gunl)的兩種方式1.在別的管理域內部署相應的管理節點（如測量探針）2.每個管理域向外提供自己(zj)域的相應管理服務。共六十七頁第一種方式(fngsh)的缺陷1.在別的管理域內部署大量的探針節點，耗時耗力2.每個管理域一般不會(b hu)允許其它管理域隨便在自己域內部署探針節點，因為涉及到一些商業上的利益。共六十七頁第二種方式(fngsh)的優點1.各管理(gunl)域自主地選擇想提供給別人的管理(gunl)服務，可以對發布的服務設

3、置相應的權限，這樣自己可控、可管。2.為各ISP提供了新的業務增長點，可以發布本域的某些管理服務，并收取一定的費用。共六十七頁實現第二種方式(fngsh)需要的條件1.涉及新的域間管理信息模型，SNMP協議雖然考慮到域間信息傳遞的一些問題，但是因為它固有的缺陷，沒有流行起來。2.網絡架構不能再采用集中式的管理模式。（組織模型）3.域間的索引信息模型。即各管理域提供的服務怎么進行描述，別人怎么查找(ch zho)到，怎么進行調用。共六十七頁解決(jiju)方法1.采用XML語言對網管信息進行建模2.采用分布式的P2P架構。3.采用ontology web services的方式對服務進行封裝、發

4、布(fb)、查找、調用。共六十七頁系統(xtng)的總體結構 network management overlay networkpeerimsManagerimsAgentAmbassadorAmbassador: 負責P2P網絡的通訊，主要完成管理節點間服務的定 位以及傳遞消息。imsManager：完成對本管理域內服務的管理，向本域提供注冊服務，向本域或其它域提供查詢(chxn)、調用服務。imsAgent:完成對具體服務的語義描述、封裝、發布，是服務的提供者。共六十七頁XML語言(yyn)的特點XML實際上是在web上表示結構化信息的標準文本格式。它有三個特點(tdin)： 1.可擴展

5、性 2.靈活性 3.自描述性：不僅人能讀懂，計算機也能處理。本系統的管理信息建模和索引信息建模的基礎都是XML語言。共六十七頁Web services1.消息交互：使用(shyng)soap(Simple Object Access Protocol) 協議。（示例）2.服務描述：使用WSDL（ Web Services Description Language ）（示例）3.最大優點：以一種最簡單的方式實現異構系統之間的互通信和數據交換，且跨平臺。 共六十七頁為什么要用“語義”？ Web services確實使異構系統間的服務調用成為可能，而且實現了計算機的自動調用。但正如我們看到的，它描述

6、服務的輸入輸出參數時只是用數據類型，沒有實際含義。 所以(suy)我們引入了“語義web”的概念，而OWL-S(語義web描述語言）使得Web服務實現智能化 。共六十七頁Ontology（本體(bnt)） 如果我們想讓服務的輸入輸出具有實際的含義，那么必須對現實世界（網管領域）進行(jnxng)建模，本體就是一個建模工具。本體是指一種“形式化的、對于共享概念體系的明確而又詳細的說明” 。它用類、示例、關系、規則、約束等形式化的描述了現實世界。它有很多描述語言，我們使用的是owl （示例）共六十七頁OWL-S OWL-S是基于(jy)OWL的Web服務本體，它提供了一個標記語言結構體的核心集合，

7、這個結構體集合是以一種無二義性的，計算機能夠理解的形式來描述Web服務的特性和能力。主要的本體包括三個主要的組件：service profile是用來通告和發現服務；過程模型（process model）給出了一個對于服務操作的細節描述；grounding在怎么樣與一個服務進行交互方面提供了一些細節。 共六十七頁共六十七頁開源匹配(ppi)引擎OWLS-MXSource International Conference on Autonomous Agents Proceedings of the fifth international joint conference on Autonomo

8、us agents and multiagent systems. Hakodate, Japan SESSION: Ontologies and web services Pages: 915 - 922 Year of Publication:2006 Authors Matthias Klusch, German Research Center for Artificial Intelligence Saarbruecken, Germany Benedikt Fries University of the Saarland Saarbruecken, Germany Katia Syc

9、ara Carnegie Mellon University共六十七頁一、簡介(jin ji) OWLS-MX 叫做“混合匹配引擎機”，它接收以OWL-S文件形式的請求，對請求中的輸入出類型進行匹配，找出匹配的OWL-S服務文件，并返回。它使用了邏輯推理和基于(jy)句法的IR（信息檢索）相似度算法來進行匹配。它定義了五種匹配過濾器，以及四種IR相似度算法。共六十七頁 二、OWLS-MX的匹配(ppi)過濾器 OWLS-MX為一個給定的服務(fw)公告和請求計算語義匹配的相關度，它是通過依次使用五個不同的過濾器exact, plug in, subsumes,subsumed-by and n

10、earest-neighbor來實現的。前三個只是基于邏輯推理，后兩個是基于混合型的，這個混合型是在邏輯推理的基礎上添加了基于句法的相似度匹配。下面定義一系列符號： 共六十七頁T： 本體語言中的本體術語集合。CTt: 本體術語T的概念包含層次結構。LSC（C）：本體概念C的直接子概念集。LGC（C）：本體概念C的直接父概念集。SimIR(A,B) 0,1:在字符串A和B之間的句法相似 度，這個(zh ge)相似度是針對一個已選擇的信息檢索算法，同時這個(zh ge)信息檢索算法是基于權重和文檔集合的。a0,1已給出的句法相似度閾值。=：術語概念上的相等。 ：術語概念上的包含。共六十七頁共六十七

11、頁三、OWLS-MX匹配(ppi)算法 OWLS-MX匹配引擎機把任何一個OWL-S服務作為一個請求(qngqi)，然后返回一個相關服務的有序集合，這些服務都和請求(qngqi)滿足相應的匹配程度，以及句法上的相似度值。使用者可以明確指定所需要的程度，以及句法上的相似度閾值。 共六十七頁 OWLS-MX首先將服務的請求I/O概念分類，并將它們納入(nr)本地的服務I/O概念本體庫中 。 在匹配機中對每一個本體概念都有一個列表與之連接，這個列表列出了與這個概念相關的所有服務，以及匹配的等級。共六十七頁共六十七頁四、OWLS-MX IR相似(xin s)度算法 我們(w men)實現了與一般的OW

12、LS匹配算法的不同IR相似度算法（variant），叫做“OWLS-M1到OWLS-M4”，每一個都使用了相同的基于邏輯的語義過濾器，但是對于服務的輸入輸出匹配卻使用了不同的IR相似度量SIMIR(R,S)。共六十七頁1.Cosine 相似(xin s)度: （OWLS-M3)2.擴展的Jacquard相似度: (OWLS-M2)3.Intensional loss of information based similarity metric: (OWLS-M1)4.Jensen-Shannon information divergence based similarity metric: (

13、OWLS-M4)共六十七頁例子(l zi)共六十七頁展開式如下(rxi)：共六十七頁 如果用OWLS-M1將因為符合PLUG-IN匹配等級而返回服務S1，同時(tngsh)它與請求的IR相似度是SimLOI（R,S1）=0.87.與OWLS-M0不同的是，它也將返回服務S2，因為這個服務對于請求R符合nearest-neighbor匹配等級，它們隱含的語義關系被用下面的方式計算出來：共六十七頁五、實現(shxin) 我們用java語言實現了OWLS-MX匹配引擎機，使用了OWL-S API 1.1beta版，以及Maryland大學開發(kif)的OWL-DL 推理機Pellet（網址為htt

14、p:/）. 因為OWL-S API與Jena語義Web 框架（由惠普實驗室語義Web研究組（網址為/）開發）緊耦合，所以Jena同樣被用來修改OWLS-MX的本體。共六十七頁共六十七頁共六十七頁共六十七頁六、實驗(shyn)評估 針對每個OWLS-MX相似(xin s)度算法為了測量服務I/O檢索性能，我們使用OWL-S服務檢索測量集合OWLS-TC V2。這個集合包含了超過570個服務，并接覆蓋了七大應用領域，它們是教育、醫療、食品、旅游、通信、經濟和武器。這些服務的大部分都是從IBM UDDI注冊中心獲得的，然后我們是有半自動化得方式將這些服務描述從WSDL轉換成OWL-S。 共六十七頁定

15、義(dngy)Q：在OWLS-TC里的測試(csh)請求（服務請求）集合A：和Q中所有請求相關的文件的總數AR：和一個請求RQ相關的服務（服務公告）的應答集。BR ：在每一步中被檢索到的相關文件。B ：在每步中被檢索到的文件共六十七頁共六十七頁共六十七頁根據(gnj)上圖得出的結論OWLS-M0只是比單用Jensen-Shannon divergenceIR相似度算法稍微好一點。 純邏輯匹配當加上混合語義匹配時，性能會有顯著(xinzh)的提高混合語義匹配在IR相似度算法上如果不單單只考慮OWL-S中Profile的hasInput和HasOutput的語義概念展開式，而是再加上一些而外的文本

16、信息，比如serviceName和textDescripton,那么匹配的性能還會大大提高 無論是純邏輯匹配還是混合語義匹配，響應時間都會隨著已注冊的服務數量的增加而顯著得增加。共六十七頁七、相關(xinggun)的工作 在過去幾年中有很多語義Web服務匹配引擎都已經被開發出來了，比如OWLS-UDDI匹配引擎、RACER、SDS、MAMA、HotBlu。和我們的OWLS-MX相似，他們大部分都是基于OWL-S中profile的HasInput和HasOutput的語義類型。其它的方法也被提出，例如基于process-model的匹配、遞歸樹匹配、P2P發現(fxin)、WSMO服務的自動選擇

17、和基于WSDL-S服務的METEOR-S。除了LARKS之外，沒有一個是混合的 。共六十七頁八、結論(jiln) 我們提出了一個語義Web服務匹配的新方法(fngf)，叫做“OWLS-MX”，它同時使用了純邏輯推理和基于句法的IR相似度算法。實驗表明，僅僅用基于邏輯的推理是不夠的，在以后的學習、研究中我們要提出更加強大的匹配方法。共六十七頁三、IMSN的系統(xtng)實現imsAgent模塊的實現 本文實現了一個能夠完成(wn chng)拓撲發現功能的imsAgent。imsManager模塊的實現 imsManager模塊與ambassador模塊聯系非常緊密，這兩個模塊一起構成了IMSN

18、網絡管理中心系統，采用STRUTS2框架來實現 ，提供“管理域發現、服務注冊、服務查詢、服務調用”功能。共六十七頁imsAgent模塊(m kui)的實現本部分包括(boku)如下工作：拓撲發現管理腳本的實現將該管理腳本封裝發布成Web Services 將拓撲發現服務使用語義描述 將拓撲發現服務注冊到本域的網管中心共六十七頁imsAgent的結構(jigu)共六十七頁1.拓撲發現管理(gunl)腳本的實現 采用PERL語言編寫,根據SNMP協議完成拓撲發現功能。本程序完成從一個種子節點(ji din)開始，逐步發現下層網絡路由設備，直到發現到用戶指定的層數或者發現完所有能夠發現的設備。輸入參

19、數 ： 拓撲發現的名稱、種子節點IP、拓撲發現的深度、SNMP版本號、Community的名字集合。輸出結果： router.txt、link.txt、interface.txt共六十七頁2.將拓撲發現功能(gngnng)封裝成Web Services 并發布 我們使用開源工具Apache Axis1.4。我們發布的拓撲發現服務有兩個：啟動拓撲發現 輸入參數為本次拓撲發現的名稱（字符串類型），沒有返回值，實現(shxin)的方法是通過JAVA內部調用拓撲發現管理腳本，直接啟動拓撲發現。 獲得某次拓撲發現信息 輸入參數為想要獲取的拓撲發現的名稱（字符串類型），返回值是其發現的具體拓撲信息（字符串

20、類型），返回信息采用XML語言描述。共六十七頁3.將拓撲發現服務使用(shyng)語義描述 我們使用OWL-S Editor插件，在Protg本體編輯工具中將拓撲發現(fxin)服務的WSDL文檔生成相應的OWL-S文檔 ，對于服務輸入/輸出使用網絡管理本體庫中的本體概念進行語義描述。共六十七頁4.將拓撲發現服務(fw)注冊到網管中心 我們將服務的WSDL描述文檔和相應的OWL-S描述文檔提交到本域的imsManager中即完成了服務的注冊過程，之后其它管理人員就可以搜索到此服務，并進行相應的調用，具體(jt)實現會在imsManager部分詳細描述。共六十七頁imsManager模塊(m k

21、ui)的實現 imsManager模塊與ambassador模塊聯系非常緊密，這兩個模塊一起構成了IMSN網絡管理中心，此網管中心在每個管理域內至少需要有一個，采用STRUTS2框架來實現，它主要提供(tgng)以下功能：管理域發現、服務注冊、服務查詢、服務調用。共六十七頁imsManager的結構(jigu)共六十七頁管理域發現(fxin)功能 此功能是展示當前活動管理域的網管中心的詳細信息，包括管理域名、管理域的子網地址、子網長度、管理域的主頁(zh y)地址以及管理域的文字描述等信息。 共六十七頁管理域發現功能(gngnng)界面共六十七頁服務(fw)注冊功能 網管中心(zhngxn)需

22、要維護本管理域內所有imsAgent的服務描述，以供本域或其它管理域的服務檢索使用，因此網管中心需要提供服務注冊功能，接收已發布服務的WSDL和OWL-S描述。共六十七頁服務(fw)注冊功能界面共六十七頁服務(fw)查詢功能 當管理員想要檢索某一網管服務時，輸入服務的目的管理域名或目的設備的IP地址、輸入/輸出的本體概念以及一些啟發式條件，網管中心會根據輸入的條件，將查詢(chxn)消息發送到目的管理域的網管中心，網管中心的服務匹配引擎經過計算后，將符合條件的服務描述返回給管理員，以供管理員進一步篩選、調用。共六十七頁服務查詢(chxn)功能界面共六十七頁服務查詢(chxn)結果界面1共六十七

23、頁服務查詢(chxn)結果界面2共六十七頁服務調用(dioyng)功能 本功能是IMSN網管中心的可選功能，目的是減輕網管人員的工作量，達到初步智能化的服務調用 。用戶輸入(shr)服務的OWL-S文檔描述地址、服務的輸入類型以及相應的值，網管中心會自動完成服務的OWL-S和WSDL文檔解析，調用網管服務，最后顯示服務的返回值。共六十七頁服務調用(dioyng)界面共六十七頁服務調用結果(ji gu)界面共六十七頁關于本系統(xtng)的幾點疑慮1.域間合作，跨域的網管服務調用的需求量是否很大。2.雖然XML在信息建模中有很大優點，但畢竟snmp協議已是事實的標準，它是使用ASN.1語言進行信息建模，這兩個建模語言在網管領域（域間）究竟以后誰能成為主流。3.在一個(y )穩定的網管系統中加入P2P的實現是否會造成系統的不穩定性。共六十七頁4.新的體系