俞 磊，陸 陽

（1.安徽中醫(yī)藥大學(xué) 醫(yī)藥信息工程學(xué)院，安徽 合肥 230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學(xué)院 計(jì)算機(jī)中醫(yī)應(yīng)用研究所，安徽 合肥 230012；3.合肥工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，安徽 合肥 230009）

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合技術(shù)探析

俞 磊1，2，陸 陽3

（1.安徽中醫(yī)藥大學(xué) 醫(yī)藥信息工程學(xué)院，安徽 合肥 230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學(xué)院 計(jì)算機(jī)中醫(yī)應(yīng)用研究所，安徽 合肥 230012；3.合肥工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，安徽 合肥 230009）

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

物聯(lián)網(wǎng)；Web服務(wù)；服務(wù)組合

1 引言

“物聯(lián)網(wǎng)”是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第四次技術(shù)革命，其最終價(jià)值體現(xiàn)在服務(wù)及其應(yīng)用上，需以應(yīng)用為導(dǎo)向，提供可靠和高效的服務(wù)［1］.在實(shí)際應(yīng)用中，物聯(lián)網(wǎng)通過服務(wù)組合來實(shí)現(xiàn)用戶動(dòng)態(tài)信息處理，以滿足實(shí)際需求.由于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下Web服務(wù)在服務(wù)描述對象、服務(wù)資源以及服務(wù)環(huán)境上的特殊性，現(xiàn)有Web服務(wù)組合技術(shù)難以直接應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中，為此需對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下服務(wù)組合技術(shù)進(jìn)行研究.本文首先分析了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并就相關(guān)方面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述和分析，最后指出了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合技術(shù)的應(yīng)用前景和價(jià)值.

2 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

Web服務(wù)組合，從廣義上講，包括服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)選擇、服務(wù)組合和服務(wù)安全四個(gè)階段.物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)也是如此，應(yīng)能按照用戶需求，對封裝特定功能的現(xiàn)有服務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)組裝和管理，并能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和選擇服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的動(dòng)態(tài)性及組合過程的自動(dòng)化.為此，筆者認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合技術(shù)應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手研究：

2.1 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)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(wù)（發(fā)現(xiàn)服務(wù)），需對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行建模.這是一個(gè)多角度問題，需綜合考慮服務(wù)交互、服務(wù)功能和服務(wù)狀態(tài)三方面因素.

2.2 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)選擇與匹配

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

2.3 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的訪問控制

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的使用前提是必須保證該服務(wù)是安全的、可靠的，并且用戶具有該服務(wù)的訪問權(quán)限，這就是服務(wù)的訪問控制問題.當(dāng)選擇相關(guān)合適服務(wù)完成服務(wù)匹配并組合相關(guān)服務(wù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能之后，必然涉及到服務(wù)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(wù)組合技術(shù)直接相關(guān)的研究成果比較少，現(xiàn)從物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)建模、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)選擇與匹配、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)訪問控制三方面對國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析.

3.1 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)建模

國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模型的構(gòu)建展開了相關(guān)研究.文獻(xiàn)［2］通過采用統(tǒng)一建模語言構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)模型，以此分析物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)特征能力.文獻(xiàn)［3］從領(lǐng)域、時(shí)間和位置三方面屬性定義了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)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(guān)應(yīng)用.文獻(xiàn)［4］在對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)建模方法討論的基礎(chǔ)上，基于生物自主特征，提出了一個(gè)具有自組織和自治能力的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)實(shí)體模型，但該模型僅停留在概念層次，有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善.文獻(xiàn)［5］將物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)應(yīng)用到傳感器查詢中，需要對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行相關(guān)建模工作，從中反映出物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)建模的重要應(yīng)用價(jià)值.文獻(xiàn)［6］從物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)應(yīng)用發(fā)展的角度出發(fā)，詳細(xì)分析了面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù).

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

3.2 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)選擇與匹配

目前，國內(nèi)外對Web服務(wù)選擇與匹配的相關(guān)研究已經(jīng)非常成熟，但具體針對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)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(yīng)用基礎(chǔ)框架［7］，但對于該框架下物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)選擇及匹配尚未進(jìn)行研究.Dominique Guinard等人在物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)應(yīng)用的集成方面做了大量的研究工作［8-10］，在文獻(xiàn)［9］中給出了物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)服務(wù)集成的架構(gòu)SOCRADES，并在文獻(xiàn)［10］中給出了該架構(gòu)下的服務(wù)查找過程，但是尚未對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的選擇及匹配過程展開研究.文獻(xiàn)［11］采用Web Services技術(shù)，以具體QoS指標(biāo)及指定的服務(wù)組合規(guī)則為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)選擇及匹配.文獻(xiàn)［12］僅從用戶非功能屬性方面考慮物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)選擇與匹配，尚未從用戶需求方面考慮物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的選擇與匹配問題.文獻(xiàn)［13］融合用戶需求因素，提出一種需求驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合方法，但尚未考慮物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與計(jì)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(wù)選擇與匹配的研究基本處于起步階段，并沒有綜合考慮計(jì)算環(huán)境、用戶需求等多方面因素，提出一種切實(shí)適合物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的選擇策略和匹配方法.

3.3 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的訪問控制

由于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，其對服務(wù)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(wù)的訪問控制問題已引起國內(nèi)外學(xué)者的高度重視，如文獻(xiàn)［14-15］就明確提到無線和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的訪問控制問題，實(shí)際上這就是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)訪問控制的實(shí)質(zhì)與核心.文獻(xiàn)［16］為了適應(yīng)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(yīng)用中具有較好的可行性.文獻(xiàn)［17］為較好地實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)數(shù)據(jù)的訪問控制，在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中引入PKL模塊，提出一個(gè)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(wù)訪問控制的安全性.

與此同時(shí)，更多的學(xué)者是針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問控制RBAC（Role Based Access Control，RBAC）模型應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)上的諸多不適，對其擴(kuò)展和改進(jìn)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的訪問控制需要.如文獻(xiàn)［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(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的細(xì)粒度訪問控制，較好地滿足了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的訪問控制需求.文獻(xiàn)［20-21］針對無線或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)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(quán)限授予策略中融入位置信息因素，提出一個(gè)支持空間上下文的訪問控制模型SCRBAC.文獻(xiàn)［22］則在上述基礎(chǔ)上，提出一個(gè)基于空間索引樹的訪問控制模型，以提高在授權(quán)過程中的查詢與判斷效率.文獻(xiàn)［23］針對現(xiàn)有訪問控制模型難以適應(yīng)環(huán)境變化的問題，在傳統(tǒng)RBAC模型中增加事件觸發(fā)機(jī)制并引入環(huán)境角色概念，提出一個(gè)面向環(huán)境適應(yīng)的RBAC模型.文獻(xiàn)［24］在RBAC模型基礎(chǔ)上通過對角色委托授權(quán)周期的時(shí)間約束描述，提出一個(gè)支持時(shí)間約束的RBAC模型，以完成用戶到用戶的服務(wù)委托.文獻(xiàn)［25］綜合時(shí)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(shí)間和位置等約束條件，提出一個(gè)基于尺度的時(shí)空RBAC模型.文獻(xiàn)［26］以電力調(diào)度系統(tǒng)為應(yīng)用背景，在傳統(tǒng)RBAC模型基礎(chǔ)上通過設(shè)置角色和權(quán)限的可信度激活閾值而完成對角色和權(quán)限的激活控制，提出一個(gè)基于可信度的RBAC模型.文獻(xiàn)［27-28］在環(huán)境、角色和時(shí)態(tài)概念的基礎(chǔ)上，通過對行為的定義以及環(huán)境、時(shí)態(tài)和行為的層次結(jié)構(gòu)分析，提出一個(gè)基于行為的RBAC模型，并討論該模型中環(huán)境、時(shí)態(tài)與角色三要素之間的關(guān)系.

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

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)相比普通Web服務(wù)存在一定的特殊性，現(xiàn)有Web服務(wù)組合技術(shù)難以直接應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中.本文分析了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并從物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)建模、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)選擇與匹配以及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)訪問控制三方面對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述和分析.物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組合技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的集成與融合可快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)相關(guān)信息的獲取與共享，從而推進(jìn)交通、醫(yī)療、家居、政務(wù)、商業(yè)、社區(qū)、農(nóng)業(yè)等諸多應(yīng)用領(lǐng)域智慧化服務(wù)［29］的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程，為推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，以及今后智慧化服務(wù)的建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值.

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TP393

A

1673-260X（2015）05-0010-03

本文受情感計(jì)算與先進(jìn)智能機(jī)器安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（ACAIM150101），衛(wèi)生部國家臨床重點(diǎn)?？平ㄔO(shè)開放基金項(xiàng)目 （2014lckf02011），安徽中醫(yī)藥大學(xué)科研基金項(xiàng)目 （2014zr021，2015rw006），安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項(xiàng)目（2012sjjd025，2013zjjh019，2014tszy018，2014jyxm200，2012jyxm295，2013zytz035），安徽中醫(yī)藥大學(xué)質(zhì)量工程項(xiàng)目（zlgc201107，zlgc200916，zlgc200928，zlgc200907，zlgc200921，2013xjjy012，zlgc201242，zlgc201203）資助