面向Internet的发布/订阅系统的关键技术研究

论文题目: 面向Internet的发布/订阅系统的关键技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机软件与理论

作者: 汪锦岭

导师: 李京

关键词: 发布,订阅,消息通信中间件,计算,语义,本体,订阅语言,匹配算法,路由协议,对等计算

文献来源: 中国科学院研究生院（软件研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 近年来,随着Internet的快速普及,出现了一种新型的分布式计算环境——基于Internet的大规模分布式计算。这种Internet计算环境与传统的分布式计算环境相比,除了具有异构性等共同特点外,还具有大规模、分散控制、动态性等特点。Internet计算环境的这些特点,要求各参与者能够以一种松散耦合的方式进行信息交互和协同工作。而发布/订阅(publish/subscribe,简称pub/sub)技术能够使得信息交互的双方在时间、空间和控制流三个方面都被完全解耦,因而是Internet计算环境下的理想选择。 然而,现有的pub/sub技术在表达能力、效率和可靠性等方面尚存在着较多的问题,不足以支持大规模的Internet计算环境。本文针对面向Internet计算环境的发布/订阅系统的关键技术进行研究,以使得发布/订阅系统能够成为适用于Internet计算环境的通用、高效、可靠的分布式计算基础设施,从而为Internet计算环境提供一种强大的中间件支持。 本文首先提出了一种新型的发布/订阅系统数据模型,以支持Internet环境下的异构事件。我们将语义Web技术引入pub/sub系统中,利用本体来表示系统的概念模型,利用RDF图来表示事件,利用RDF图模式来表示订阅条件,以解决事件的语义异构和结构异构问题。当事件被发布时,系统首先将其转换成RDF结构,然后再进行进一步的处理。对于Map格式的事件,我们提出了一种基于事件结构描述(Event Schema)的转换方法,通过对系统中原有的事件结构描述加以扩展,以加入转换所必须的信息。对于XML格式的事件,我们提出一种基于XML Schema和XSLT的转换方法。我们还讨论了原有pub/sub系统中的订阅条件如何用RDF图模式来表示,以及相应的转换算法。据我们所知,这是第一个同时支持语义异构和结构异构的事件的pub/sub系统方案。 基于这种新型的数据模型,本文提出一种高效的匹配算法。在基于Internet的大规模计算环境下,一般会有大量的参与者,同时它们之间的信息交互也非常频繁,因而对匹配算法的效率有着很高的要求。与已有的图模式匹配算法相比,本文提出的算法由于利用了RDF的特点以及我们对事件和订阅条件的一些限制,因此可以达到一个很高的匹配效率,能够满足面向Internet的pub/sub系统的需要。该算法的基本思想是将订阅图和事件图都分解成一系列弧的集合,然后以弧作为基本单位进行匹配,不同订阅图中的相同弧只需匹配一次。同时,以系统的概念模型为基础,建立订阅图中各弧的索引结构,并利用与或树(AND-OR tree)来记录所有这些弧的匹配方案,最后在这些与或树的基础上进行计算,以确定最终的匹配结果,从而避免了对事件图和订阅图的回溯,缩短了匹配所需的时间。 在面向Internet的pub/sub系统中,往往有较多的事件代理而且分布在世界各地,它们往往来自不同的组织,这就要求pub/sub系统的路由协议应当具有较强的容错能力和自组织(self-organization)特性。我们将对等计算(P2P)技术与oub/sub技术结合起来,提出了一种新型的路由协议。该协议一方面使面向

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 论文工作

1.4 论文组织

第二章 发布／订阅系统研究背景

2.1 发布／订阅系统概述

2.1.1 发布／订阅系统模型

2.1.2 发布／订阅与其它通信范型的比较

2.1.3 发布／订阅系统与其它中间件的关系

2.2 发布／订阅系统的设计目标

2.3 发布／订阅系统的关键技术

2.4 发布／订阅系统关键技术研究现状

2.4.1 对数据模型的研究

2.4.2 对匹配算法的研究

2.4.3 对路由协议的研究

2.5 面向INTERNET的发布／订阅系统

2.6 小结

第三章 面向INTERNET的发布／订阅系统的数据模型

3.1 OPS系统数据模型概述

3.2 语义WEB的基本概念

3.2.1 语义Web的体系结构

3.2.2 RDF

3.2.3 本体

3.2.4 几个基本概念的含义

3.3 OPS的概念模型

3.3.1 概念模型描述的内容

3.3.2 概念模型的定义

3.3.3 概念模型描述语言S-DAML+OIL

3.3.4 概念模型的建立和维护

3.4 OPS的事件模型

3.5 OPS对其它结构的事件的支持

3.5.1 对Map事件的支持

3.5.2 对XML事件的支持

3.6 OPS的订阅模型

3.6.1 语句模式

3.6.2 订阅的表示与定义

3.6.3 订阅语言OPS-SL

3.6.4 订阅与事件的匹配

3.7 OPS对已有系统的订阅条件的支持

3.7.1 对平面模式的支持

3.7.2 对树模式的支持

3.8 相关工作比较

3.9 小结

第四章 面向INTERNET的发布／订阅系统的匹配算法

4.1 发布／订阅系统的匹配算法概述

4.1.1 发布／订阅系统匹配算法的基本思路

4.1.2 发布／订阅系统匹配算法的设计目标

4.1.3 已有的发布／订阅系统的匹配算法

4.1.4 其它相关领域的匹配算法

4.2 OPS系统的匹配算法

4.2.1 算法的基本思想

4.2.2 订阅的索引结构

4.2.3 事件的遍历

4.2.4 匹配过程

4.2.5 匹配树的检验

4.2.6 算法的完整描述

4.2.7 正确性证明

4.3 OPS系统的订阅维护

4.4 实验

4.4.1 实验设计

4.4.2 实验结果

4.5 小结

第五章 面向INTERNET的发布／订阅系统的路由协议

5.1 发布／订阅系统的路由协议概述

5.1.1 基于内容路由协议

5.1.2 传统的基于内容路由协议

5.1.3 路由协议的设计目标

5.1.4 对路由协议容错能力的研究

5.2 P2P网络上的发布／订阅系统

5.2.1 P2P网络上的发布／订阅系统模型

5.2.2 结构化P2P网络路由协议

5.2.3 结构化P2P网络的生成树构建

5.2.4 结构化P2P网络上的基于内容路由协议

5.3 一种新型的基于内容路由协议IRBR

5.3.1 基本IRBR协议

5.3.2 操作顺序的确定

5.3.3 对并发操作的考虑

5.3.4 节点自组织机制

5.3.5 协议的完整描述

5.3.6 正确性证明

5.3.7 性能分析

5.4 在OPS系统中实现IRBR协议

5.4.1 OPS系统订阅覆盖的定义

5.4.2 OPS系统订阅覆盖的判断算法

5.4.3 算法的正确性证明

5.5 实验

5.5.1 实验设计

5.5.2 实验结果

5.6 小结

第六章 发布／订阅原型系统P2P-OPS

6.1 P2P-OPS的功能模型

6.2 网络结构

6.3 运行环境

6.4 软件模块结构

6.5 主要数据结构

6.5 执行过程

6.5.1 客户连接的处理过程

6.5.2 客户订阅的处理过程

6.5.3 客户发布事件的处理过程

6.5.4 概念模型维护的处理过程

6.6 小结

第七章 结束语

7.1 论文的主要贡献

7.2 进一步的工作

参考文献

发表文章目录

专利申请情况

致谢

发布时间: 2005-07-08

参考文献

• [1].面向网络入侵检测的串匹配算法优化[D]. 杨天龙.哈尔滨工业大学2014
• [2].面向网络安全的高性能特征匹配技术研究[D]. 张树壮.哈尔滨工业大学2011
• [3].入侵检测系统中字符串匹配算法与实现[D]. 黄建.华中科技大学2008
• [4].上下文感知计算技术研究及其在语义Web服务中的应用[D]. 刘栋.北京邮电大学2009

相关论文

• [1].分布式语义发布/订阅系统的若干关键技术研究[D]. 钱剑锋.浙江大学2011
• [2].对等计算中的分布式路由算法及其安全性研究[D]. 周世杰.电子科技大学2004
• [3].基于本体的Web信息集成若干关键技术研究[D]. 张凯.复旦大学2004
• [4].面向对象异步通信中间件的研究与实现[D]. 张志伟.国防科学技术大学2004
• [5].基于P2P架构的网格文件系统研究[D]. 李庆虎.清华大学2004
• [6].基于领域知识的知识发现研究[D]. 杨立.中国科学院研究生院（软件研究所）2005
• [7].基于P2P的分布式存储及其相关技术研究[D]. 侯孟书.电子科技大学2005

标签：发布论文;  订阅论文;  消息通信中间件论文;  计算论文;  语义论文;  本体论文;  订阅语言论文;  匹配算法论文;  路由协议论文;  对等计算论文;