SAAFA-76-MRRRCH
La découverte et la composition des services web
Concepts fondamentaux sur les Concepts fondamentaux sur les services web services web
L’évolution du web Les services web sont considérés comme étant l’évolution du web. On peut distinguer trois phases de développement dans l’histoire du web : Le Web du Document, le phénomène Internet originel, utilisé principalement par des organisations et des particuliers pour publier des informations sur leur travail, etc. Le Web Applicatif, le progrès grâce auquel les entreprises ont commencé à utiliser le Web à des fins commerciales. Les applications qui gèrent les sites Internet reposent Chapitre I Concepts fondamentaux sur les services web 7 sur des standards tels que les CGI (Common Gateway Interface) et les EJB (Entreprise Java Beans). Le Web des Services est la phase émergente, dans laquelle les serveurs d’application précédents communiquent entre eux. L’échange de données informatisées entre deux applications nécessite une normalisation des messages échangés. Les services web constituent une avancée majeure dans le domaine de la coopération entre entreprises, c’est-a-dire les échanges B2B. qui est devenu une infrastructure importante pour l’échange des informations. Pour la raison de son accessibilité facile et large, est fait seulement pour l’être humain pour l’accès aux informations et la publication des services. Pour dépasser les barrières de cette technologie, les deux approches, le web sémantique et les services web, sont proposées. Le web sémantique concerne à ajouter une information sémantique aux descriptions afin de rendre l’ordinateur capable de comprendre l’information et l’analyser sans l’intervention de l’homme. Les services web permettent l’intégration de plusieurs solutions et systèmes. En combinant le web sémantique et les services web, on obtient des services web intelligents [24], qui permettent automatiquement l’interaction et la découverte des services sans l’intervention de l’homme. Définition des services web Un service web est un composant logiciel représentant une fonction applicative (ou un service applicatif). Il peut être accessible depuis une autre application (un client, un serveur ou un autre service web) à travers les réseaux Internet en utilisant les protocoles de transports disponibles. Autrement dit, il représente un mécanisme de communication entre applications distantes à travers le réseau Internet indépendant de tout langage de programmation et de toute plateforme d’exécution en utilisant le protocole HTTP comme moyen de transport, en se basant sur les mécanismes d’appel et de réponse et en employant une syntaxe basée sur la notation XML pour décrire les appels de fonctions distantes et les données échangées. Le consortium W3C1 définit un service web comme étant : « Une application ou un composant logiciel qui vérifie les propriétés suivantes : 1 http://www.w3.org/2002/ws/ Services web SOAP, WSDL,UDDI Services web Intelligent WWW URI, HTML, HTTP Web sémantique RDF,DAML Syntaxique Intelligent Statique Dynamique Chapitre I Concepts fondamentaux sur les services web 8 Il est identifié par un URI1 ; ses interfaces et ses liens (binding) peuvent être décrits en XML2 ; sa définition peut être découverte (dynamiquement) par d’autres systèmes logiciels ou services web ; Il peut interagir directement avec d’autres services web d’une façon décrite par sa définition, à travers le langage XML et en utilisant des protocoles Internet. » IBM définit les services web comme suit : « Les services web sont la nouvelle vague des applications web. Ce sont des applications modulaires, auto-contenues et auto-descriptives qui peuvent être publiées, localisées et invoquées depuis le web. Les services web effectuent des actions allant de simples requêtes à des processus métiers complexes. Une fois qu’un service est déployé, d’autres applications (y compris des services web) peuvent le découvrir et l’invoquer ». I.1.4. Les éléments de définition Plusieurs acteurs définissent les services web par des caractéristiques technologiques distinctives. Certains éléments principaux nous apparaissent importants : • Une application logicielle identifiée par un URI (Uniform Resource Identifier). Un service web est une application autosuffisante en ce sens qu’elle effectue une seule tâche et que ses composantes décrivent ses propres entrées et sorties de telle sorte que d’autres logiciels qui invoquent le service web puissent interpréter ce qu’il fait, comment invoquer sa fonctionnalité et à quel résultat cet autre service peut s’attendre. Un URI est la façon d’identifier un point de contenu sur le Web. L’URI le plus connue est l’adresse d’une page Web, par exemple : http://www.univ-bejaia.dz. • Capacité des interfaces et liaisons (bindings) d’être publiées, localisées et invoquées via XML. Un service web peut-être publié dans un registre situé à l’intérieur ou à l’extérieur d’un SI (Système d’information). Il peut être localisé en interrogeant le registre qui l’héberge. Une fois localisé, un service web peut être invoqué en envoyant une requête appropriée. • Capacité d’interagir avec d’autres composantes logicielles via des éléments XML et utilisant des protocoles de l’Internet L’une des bases des services web est l’utilisation de protocoles standards de l’Internet tels que HTTP (Hypertext Transfer Protocol, le protocole du Web), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, le protocole du courriel électronique) et XML. Contrairement à une page web ou à une application de bureautique, les services web ne sont pas destinés à une interaction humaine directe. Ils sont plutôt conçus pour être utilisés par d’autres logiciels. • Composante logicielle légèrement couplée à interaction dynamique On veut dire par légèrement couplée, que le service web et le programme (le consommateur de service web) qui l’invoque peuvent être modifiés indépendamment l’un de l’autre. Cela offre une flexibilité qui permet aux entreprises d’éviter les coûts engendrés par l’intégration via des communications fortement couplées. L’interaction dynamique signifie que le consommateur de services web peut localiser et invoquer ce dernier au moment de l’exécution du programme sans avoir à programmer cette habileté à l’avance. Tous ces éléments permettent de mieux comprendre ce que sont les services web. Chacun de ces éléments exprime une facette de ce qu’il est maintenant convenu d’appeler services web. Une définition globale d’un service web est donc : Une application logicielle, légèrement couplée, à interaction dynamique, identifiée par un URI, pouvant interagir avec d’autres composantes logicielles et dont les interfaces et liaisons 1 Unique Resource Identifier 2 Extensible Markup Language Chapitre I Concepts fondamentaux sur les services web 9 ont la capacité d’être publiées, localisées et invoquées via XML et l’utilisation des protocoles Internet communs. Ils sont les bases permettant de construire des systèmes distribués et ouverts sur Internet, utilisant des technologies indépendantes des plates-formes.
Les langages de description
OWL (Ontology Web Language) est un langage de définition d’ontologies destiné, en particulier, à décrire les ressources du web. OWL peut être utilisé pour représenter le sens des termes dans des vocabulaires ainsi que les relations qui existent entre ces termes. Cette représentation des termes et de leurs interrelations est appelée ontologie. OWL décrit la structure d’un domaine en termes de classes et de propriétés comme les approches orientées objets. Il facilite l’interopérabilité, au niveau machine, du contenu du web plus que ce qui est déjà supporté par XML, RDF et RDF Schema (RDF-S) en fournissant du vocabulaire supplémentaire avec des sémantiques formelles, qui indique comment déduire les conséquences logiques d’une ontologie, c’est-àdire les faits qui ne sont pas littéralement présents dans l’ontologie mais peuvent être déduits par la sémantique formelle. Concrètement, la sémantique formelle d’un langage comme OWL peut être vue comme un ensemble de règles génériques de raisonnement (par exemple transitivité de la relation de subsumption). OWL est le successeur de DAML+OIL, langage issu de la collision entre DAML et OIL et s’inspirant des principes de frames et de logique de description. OWL peut-être vu comme une extension de RDFS, mais auquel on aurait enlevé des propriétés telles que la possibilité de traiter les assertions comme des ressources [62]. OWL Permet à une ontologie d’augmenter le sens du vocabulaire prédéfini (RDF et OWL). De ce fait, OWL fournit des sous langages de plus en plus expressifs conçus pour faire un compromis entre son pouvoir expressif et son pouvoir de raisonnement. – Le langage OWL Lite concerne les utilisateurs qui ont principalement besoin d’une hiérarchie de classifications et de fonctionnalités de contraintes simples. Par exemple, OWL Lite ne permet que des valeurs de cardinalité de 0 ou 1. – Le langage OWL DL (Description Logic) concerne les utilisateurs qui souhaitent une expressivité maximum sans perdre la complétude du calcul (garantie de calculer toutes les conclusions) et la décidabilité (tous les calculs seront terminés dans un temps fini) des systèmes de raisonnement. Le langage OWL DL inclut toutes les structures de langage de OWL, mais sont utilisables avec des restrictions (par exemple, lorsqu’une classe peut être une sous classe de plusieurs autre classes, une classe ne peut être une instance d’une autre classe). OWL DL est ainsi nommé en raison de sa correspondance avec la logique descriptive, possède des propriétés de calcul avantageuses pour les moteurs d’inférences. – Le langage OWL Full est destiné aux utilisateurs qui souhaitent une expressivité maximale et la liberté syntaxique de RDF sans garantie de calcul. Par exemple, dans OWL Full, une classe peut se traiter simultanément comme une collection d’individus et comme un Chapitre I Concepts fondamentaux sur les services web 21 individu à part entière. OWL Full permet aussi à une ontologie d’augmenter le sens du vocabulaire prédéfini (RDF et OWL).
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Table des matières
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des algorithmes
Liste des acronymes
CHAPITRE Concepts fondamentaux sur les services web
Introduction générale
1. Généralités
2. La problématique du sujet
3. Les limitations des travaux existants
4. Objectifs et composition du mémoire
I.1. Les services web
I.1.1. Introduction
I.1.2. L’évolution du web
I.1.3. Définition des services web
I.1.4. Les éléments de définition
I.1.5. L’architecture SOA
I.1.5.1. Principes généraux de l’architecture SOA
I.1.5.2. Composants d’une SOA
I.1.5.3. Avantages et objectifs d’une architecture SOA
I.1.6. L’architecture des services web
I.1.6.1. L’architecture de référence (le modèle d’interaction)
I.1.6.2. L’architecture étendue
I.1.7. Les technologies des services web
I.1.7.1. XML, une solution d’interopérabilité intéressante
I.1.7.2. La communication (échange) de données avec SOAP
I.1.7.2.1. Architecture du protocole SOAP
I.1.7.2.2 Structure d’un message SOAP
I.1.7.2.3. Formats de message SOAP
I.1.7.3. La description des services web
I.1.7.3.1. WSDL
I.1.7.3.2. OWL-S
I.1.7.4. La recherche des services web
I.1.7.4.1. EbXML
I.1.7.4.2. UDDI
I.1.8. Conclusion
I.2. Le web sémantique
I.2.1. Principes généraux du web sémantique
I.2.2. Les langages pour le web sémantique
I.2.2.1. Les langages du w3c (architecture en couche)
I.2.2.2. RDF et RDFS
I.2.2.3. Les langages de description
I.2.3. Les ontologies
I.2.3.1. Définition
I.2.3.2. Langages de représentation d’ontologies
I.2.3.3. Les principes de construction des ontologies
I.2.4. conclusion
I.3. Les services web sémantiques
I.3.1. Annotations Sémantiques
I.3.2. L’architecture de service de Web d’IBM
I.3.3. Modélisation des services web sémantiques
I.3.3.1. La description des services web sémantiques à base des ontologies
I.3.3.2. DAML-S
I.3.3.3. WSFL
I.3.4. Conclusion
CHAPITRE II La découverte et la composition des services web
II.1. Introduction
II.2. La découverte des services web
II.2.1. Principes Généraux
II.2.2. Autour de la découverte des services web
II.2.2.1. OWL-S
II.2.2.2. Découverte dynamique des services web
II.2.2.3. L’architecture de découverte des services web
II.2.3. La substitution des services web
II.2.4. Les approches existantes de découverte de service
II.2.4.1. la découverte traditionnelle de service
II.2.4.2. découverte du contexte du service
II.2.4.3. découverte de service basée sur les ontologies
II.2.5. L’approche du Matching
II.2.5.1. Algorithme de Matching
II.2.5.2. Matching des services web (Services Web matching)
II.3. La composition de services web
II.3.1. Définition de la composition de services web
II.3.2. Problèmes liés à la composition de services web
II.3.3. Classification des services web selon leur modèle d’interaction et de composition
II.3.3.1. Modèle de service web Atomique
II.3.3.2. Modèle de service web comportemental
II.3.4. Architecture d’un environnement de composition
II.3.5. Présentation de quelques techniques de composition de services web
II.3.5.1. Composition séquentielle des services web
II.3.5.2. Composition concurrentielle de services web
II.3.6. Langages de composition de services web
II.3.7. Autour de la composition des services web
CHAPITRE III Etat de l’art sur le service du matching
III.1. introduction
III.2. Le matching des services web sémantiques
III.3. Etat de l’art sur la proposition
III.3.1. Les type de spécifications
III.3.2. La méta-ontologie pour modéliser le domaine d’application
III.3.2.1. La couche schématique
III.3.2.2. La couche sémantique
III.3.3. Le graphe de substitution
III.3.4. Définition de quelques concepts sur la substitution des contraintes
III.3.5. Le graphe de substitution des concepts ou Concept Substitutability Graph
III.3.5.1. Le modèle de but G+
III.3.5.2. La justesse du GAP ou GAP correctness
III.4. Quelques travaux reliés au problème du matching
III.5. Conclusion
CHAPITRE IV L’algorithme du matching direct par substitution
IV.1. Introduction
IV.2. L’algorithme proposé
IV.2.1. Préliminaire
IV.2.1.1. Le matching par le principe de la substitution
IV.2.1.2. La substitution des contraintes
IV.2.2. Les détails le la proposition
IV.2.3. La complexité de l’algorithme 73
IV.3. Un exemple d’application
IV.4. Conclusion
CHAPITRE V Une approche dynamique pour la composition des services web
V.1. Introduction
V.2. Une approche de composition basée sur le système muti-agents
V.3. Généralités
V.4. Le matching
V.4.1. Le matching au niveau des entrées/sorties d’un service
V.4.2. Le matching basé sur les conversations
V.5. Description de notre approche
V.6. L’algorithme de matching
V.6.1. Le matching de deux opérations élémentaires
V.6.2. Le déroulement de l’algorithme
V.6.3. Le pseudo algorithme de la composition
V.6.4. La complexité de l’algorithme
V.6.4. Un exemple de l’application
V.7. conclusion
Conclusion générale
Perspectives
Bibliographie
ANNEXE A. Les automates d’états finis
ANNEXE B. La réalisation de SWSMF .
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