物聯網服務組合技術探析

俞 磊，陸 陽

（1.安徽中醫藥大學 醫藥信息工程學院，安徽 合肥 230012；2.安徽省中醫藥科學院 計算機中醫應用研究所，安徽 合肥 230012；3.合肥工業大學 計算機與信息學院，安徽 合肥 230009）

物聯網服務組合技術探析

俞 磊1，2，陸 陽3

（1.安徽中醫藥大學 醫藥信息工程學院，安徽 合肥 230012；2.安徽省中醫藥科學院 計算機中醫應用研究所，安徽 合肥 230012；3.合肥工業大學 計算機與信息學院，安徽 合肥 230009）

物聯網服務相比普通Web服務存在一定的特殊性，現有Web服務組合技術難以直接應用于物聯網中.分析了物聯網服務組合技術的相關內容，并從物聯網服務建模、物聯網服務選擇與匹配以及物聯網服務訪問控制三方面對國內外研究現狀進行了概述和分析，最后指出了物聯網服務組合技術的應用價值和前景.

物聯網；Web服務；服務組合

1 引言

“物聯網”是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業第四次技術革命，其最終價值體現在服務及其應用上，需以應用為導向，提供可靠和高效的服務［1］.在實際應用中，物聯網通過服務組合來實現用戶動態信息處理，以滿足實際需求.由于物聯網環境下Web服務在服務描述對象、服務資源以及服務環境上的特殊性，現有Web服務組合技術難以直接應用于物聯網中，為此需對物聯網環境下服務組合技術進行研究.本文首先分析了物聯網服務組合技術的相關內容，并就相關方面的國內外研究現狀進行了概述和分析，最后指出了物聯網服務組合技術的應用前景和價值.

2 物聯網服務組合技術的相關內容

Web服務組合，從廣義上講，包括服務發現、服務選擇、服務組合和服務安全四個階段.物聯網服務也是如此，應能按照用戶需求，對封裝特定功能的現有服務進行動態組裝和管理，并能自動發現和選擇服務，以實現物聯網服務的動態性及組合過程的自動化.為此，筆者認為，物聯網服務組合技術應從以下幾個方面著手研究：

2.1 物聯網服務建模

為便于用戶在物聯網環境下搜索符合特定功能的服務（發現服務），需對物聯網服務進行建模.這是一個多角度問題，需綜合考慮服務交互、服務功能和服務狀態三方面因素.

2.2 物聯網服務選擇與匹配

當對物聯網服務完成建模之后，在確保物聯網服務安全性的前提下，接下來還需研究物聯網服務選擇策略和匹配算法等一系列相關問題，以便更好地滿足實際需要.

2.3 物聯網服務的訪問控制

物聯網服務的使用前提是必須保證該服務是安全的、可靠的，并且用戶具有該服務的訪問權限，這就是服務的訪問控制問題.當選擇相關合適服務完成服務匹配并組合相關服務實現復雜功能之后，必然涉及到服務的訪問控制問題，以更好地滿足用戶需要.

3 國內外研究概況及分析

總體而言，國內外目前與物聯網服務組合技術直接相關的研究成果比較少，現從物聯網服務建模、物聯網服務選擇與匹配、物聯網服務訪問控制三方面對國內外相關研究現狀進行分析.

3.1 物聯網服務建模

國內外學者已經對物聯網服務模型的構建展開了相關研究.文獻［2］通過采用統一建模語言構建物聯網信息服務模型，以此分析物聯網的相關特征能力.文獻［3］從領域、時間和位置三方面屬性定義了物聯網服務的信息模型，但該模型具有一定的局限性，僅適用于傳感網的相關應用.文獻［4］在對物聯網服務建模方法討論的基礎上，基于生物自主特征，提出了一個具有自組織和自治能力的物聯網服務實體模型，但該模型僅停留在概念層次，有待進一步改進和完善.文獻［5］將物聯網服務應用到傳感器查詢中，需要對物聯網服務進行相關建模工作，從中反映出物聯網服務建模的重要應用價值.文獻［6］從物聯網工業應用發展的角度出發，詳細分析了面向服務的物聯網體系架構及其關鍵技術.

從上可看出，國內外目前與物聯網服務建模直接相關的研究成果比較少，并且都是從某個單一方面去考慮，并沒有融合用戶需求因素，從服務交互、服務功能和服務狀態三方面去構建物聯網服務模型.

3.2 物聯網服務選擇與匹配

目前，國內外對Web服務選擇與匹配的相關研究已經非常成熟，但具體針對物聯網服務選擇與匹配的研究并不多.楊斌等提出基于SOA的物聯網應用基礎框架［7］，但對于該框架下物聯網服務選擇及匹配尚未進行研究.Dominique Guinard等人在物聯網與企業應用的集成方面做了大量的研究工作［8-10］，在文獻［9］中給出了物聯網與企業服務集成的架構SOCRADES，并在文獻［10］中給出了該架構下的服務查找過程，但是尚未對物聯網服務的選擇及匹配過程展開研究.文獻［11］采用Web Services技術，以具體QoS指標及指定的服務組合規則為依據，實現動態的物聯網服務選擇及匹配.文獻［12］僅從用戶非功能屬性方面考慮物聯網的服務選擇與匹配，尚未從用戶需求方面考慮物聯網服務的選擇與匹配問題.文獻［13］融合用戶需求因素，提出一種需求驅動的物聯網服務組合方法，但尚未考慮物聯網服務與計算環境的匹配問題.

從上可看出，國內外對物聯網服務選擇與匹配的研究基本處于起步階段，并沒有綜合考慮計算環境、用戶需求等多方面因素，提出一種切實適合物聯網服務的選擇策略和匹配方法.

3.3 物聯網服務的訪問控制

由于物聯網環境的異構性和動態變化特點，其對服務訪問控制策略的安全性和靈活性提出了更高要求，物聯網服務的訪問控制問題已引起國內外學者的高度重視，如文獻［14-15］就明確提到無線和移動網絡的訪問控制問題，實際上這就是物聯網服務訪問控制的實質與核心.文獻［16］為了適應物聯網主客體間訪問控制的需要，提出一種基于情景演算的物聯網訪問控制模型，支持狀態演算、規則演算等，在物聯網應用中具有較好的可行性.文獻［17］為較好地實現對物聯網服務數據的訪問控制，在物聯網架構中引入PKL模塊，提出一個基于PKL的物聯網安全訪問模型，提升了物聯網服務訪問控制的安全性.

與此同時，更多的學者是針對傳統網絡服務訪問控制RBAC（Role Based Access Control，RBAC）模型應用在物聯網上的諸多不適，對其擴展和改進，以滿足物聯網服務的訪問控制需要.如文獻［18-19］引入環境屬性，提出一種基于屬性的訪問控制方法，以實現物聯網的細粒度訪問控制，較好地滿足了物聯網服務的訪問控制需求.文獻［20-21］針對無線或移動網絡環境下對資源訪問控制的特殊需求，在傳統RBAC模型的權限授予策略中融入位置信息因素，提出一個支持空間上下文的訪問控制模型SCRBAC.文獻［22］則在上述基礎上，提出一個基于空間索引樹的訪問控制模型，以提高在授權過程中的查詢與判斷效率.文獻［23］針對現有訪問控制模型難以適應環境變化的問題，在傳統RBAC模型中增加事件觸發機制并引入環境角色概念，提出一個面向環境適應的RBAC模型.文獻［24］在RBAC模型基礎上通過對角色委托授權周期的時間約束描述，提出一個支持時間約束的RBAC模型，以完成用戶到用戶的服務委托.文獻［25］綜合時間、空間以及尺度等元素，在傳統RBAC模型的角色激活策略中增加時間和位置等約束條件，提出一個基于尺度的時空RBAC模型.文獻［26］以電力調度系統為應用背景，在傳統RBAC模型基礎上通過設置角色和權限的可信度激活閾值而完成對角色和權限的激活控制，提出一個基于可信度的RBAC模型.文獻［27-28］在環境、角色和時態概念的基礎上，通過對行為的定義以及環境、時態和行為的層次結構分析，提出一個基于行為的RBAC模型，并討論該模型中環境、時態與角色三要素之間的關系.

從上可看出，上述對物聯網服務的訪問控制研究往往都集中在某一個影響因素上，而實際中物聯網服務訪問控制取決于多種因素，需綜合考慮由時間、位置、用戶、環境、角色等構成的上下文整體信息.

4 結束語

物聯網服務相比普通Web服務存在一定的特殊性，現有Web服務組合技術難以直接應用于物聯網中.本文分析了物聯網服務組合技術的相關內容，并從物聯網服務建模、物聯網服務選擇與匹配以及物聯網服務訪問控制三方面對國內外研究現狀進行了概述和分析.物聯網服務組合技術具有廣泛的應用前景，通過物聯網應用服務的集成與融合可快速準確地實現應用服務相關信息的獲取與共享，從而推進交通、醫療、家居、政務、商業、社區、農業等諸多應用領域智慧化服務［29］的實現進程，為推進物聯網技術的應用，以及今后智慧化服務的建設提供科學依據，具有重要的現實意義和應用價值.

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TP393

A

1673-260X（2015）05-0010-03

本文受情感計算與先進智能機器安徽省重點實驗室開放基金項目（ACAIM150101），衛生部國家臨床重點專科建設開放基金項目 （2014lckf02011），安徽中醫藥大學科研基金項目 （2014zr021，2015rw006），安徽省高等學校省級質量工程項目（2012sjjd025，2013zjjh019，2014tszy018，2014jyxm200，2012jyxm295，2013zytz035），安徽中醫藥大學質量工程項目（zlgc201107，zlgc200916，zlgc200928，zlgc200907，zlgc200921，2013xjjy012，zlgc201242，zlgc201203）資助