پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی فناوری اطلاعات

(طراحی و تولید نرم­ افزار)

ارائه روشی برای کشف و انتخاب سرویس های وب در محیط های محاسبات فراگیر بر روی گوشی های هوشمند

استاد راهنما:

دکتر بوشهریان

 شهریور ماه ۱۳۹۳

 
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)


چکیده
 ارائه روشی برای کشف و انتخاب سرویس های وب در محیط های محاسبات فراگیر بر روی گوشی های هوشمند
 به کوشش
شاهین چادرباف شوشتری
امروزه تعداد زیادی سرویس­های وب در شبکه ­های رایانه­ای عرضه می­شوند، که امکان کشف و کلاسه­بندی آنها به­طور موثر وجود ندارد. این موضوع باعث می­شود، که درخواست­کنندگان سرویس­های وب وقت زیادی را صرف پیدا کردن سرویس وب مورد نظر خود، نمایند. این موضوع در محیط­های محاسبات سیار و به­خصوص بر روی گوشی­های هوشمند، مشکلات و چالش­های مربوط به خود را دارد. در این پژوهش به ارائه روشی برای کشف و کلاسه­بندی سرویس­های وب در محیط­های محاسبات فراگیر و مناسب برای گوشی­های هوشمند پرداخته شده است. روش ارائه شده برای کشف سرویس­های وب، بر پایه کشف سرویس­ها مبتنی بر DNS ارائه شده است. روشی که برای کلاسه­بندی سرویس­های وب ارائه شده است از دو مرحله پردازش متنی و کلاسه­بندی تشکیل­شده است. مرحله کلاسه­بندی با به کارگیری پایگاه­داده­ واژگانی WordNet و eXtended WordNet Domain صورت می­گیرد. برای ارزیابی روش پیشنهای دقت، مدت زمان اجرا و مقدار حافظه مصرفی آن اندازه ­گیری شده است و نتایج حاصل از اندازه ­گیری با روشی دیگری که برای کلاسه­بندی سرویس­ها ارائه شده و مبتنی بر SVM است، مقایسه شده است. همچنین از نتایج حاصل از پژوهش برای پیاده­سازی یک نرم­ افزار اندرویدی برای گوشی­های هوشمند استفاده شده است. این نرم­ افزار سرویس­های وب محیط­هایی که گوشی هوشمند در آن قرار می­گیرد را کشف و کلاسه­بندی می­نماید و این اطلاعات را در اختیار کاربر و سایر نرم­ افزارهای کاربردی که بر روی گوشی هوشمند قرار گرفته­اند، می­گذارد.
واژگان کلیدی: سرویس­ وب، معماری سرویس­گرا، کشف سرویس، کلاسه­بندی سرویس­
 فهرست مطالب
عنوان                                                                                 صفحه
فصل ۱- مقدمه ۹
۱-۱- مقدمه ۹
۱-۲- هدف و انگیزه ۱۰
۱-۳- تعریف مسئله ۱۱
۱-۴- ساختار مطالب پایان ­نامه ۱۲
۱-۵- جمع­بندی و نتیجه گیری ۱۲
فصل ۲- مروری بر ادبیات تحقیق و مبانی نظری ۱۶
۲-۱- سرویسهای وب ۱۶
۲-۱-۱- Simple Object Access Protocol (SOAP) 18
۲-۱-۲- WSDL (Web Service Description Language) 20
۲-۱-۳- UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) 22
۲-۱-۴- RESTful (Representational State Transfer) 23
۲-۱-۵- مقایسه SOAP و RESTfull 24
۲-۱-۶- کشف سرویس مبتنی بر DNS 26
۲-۲- جمع­بندی و نتیجه گیری ۲۹
فصل ۳- پیشینه پژوهشی ۳۳
۳-۱- کلاسه­بندی سرویس­ها مبتنی بر داده­کاوی ۳۳
۳-۱-۱- تشکیل بردار خصوصیت­ها ۳۴
۳-۱-۲- اعمال روش­های کلاسه­بندی داده­کاوی ۳۴
۳-۲- استفاده از تکنیک­های یادگیری ماشین ۳۵
۳-۲-۱- نمونه هایی از کارهای پژوهشی پیشین ۳۶
۳-۳- جمع­بندی و نتیجه گیری ۳۸
فصل ۴- ارائه روش پشنهادی ۴۱
۴-۱- کشف سرویس­ها ۴۱
۴-۲- کلاسه­بندی سرویس­ها ۴۳
۴-۲-۱-  Feature Mining 44
۴-۲-۲-  Tokenization 44
۴-۲-۳- Stemming 44
۴-۲-۴-  Stop List 45
۴-۲-۵- معرفی WordNet Ontology 45
۴-۲-۶- معرفی eXtended WordNet Domains 45
۴-۲-۷- روش کلاسه­بندی ارائه شده ۴۶
۴-۳- جمع­بندی و نتیجه گیری ۴۷
فصل ۵- پیاده­سازی ۵۰
۵-۱- مرور کلی پیاده­سازی از دیدگاه مورد استفاده ۵۰
۵-۱-۱- مورد استفاده ثبت دامنه مورد نظر کاربر ۵۱
۵-۱-۲- مورد استفاده مشاهده لیست دامنه­های مورد نظر برنامه ­های کاربردی ۵۲
۵-۱-۳- مورد استفاده مشاهده لیست سرویس­های هر دامنه ۵۳
۵-۱-۴- مورد استفاده ثبت دامنه مورد نظر نرم­ افزار گوشی ۵۴
۵-۱-۵- دریافت لیست سرویسهای مرتبط با یک دامنه توسط نرم­ افزارهای کاربردی ۵۵
۵-۲- ساختار بسته­ها ۵۵
۵-۲-۱- ساختار کلاس­های بسته Activity 57
۵-۲-۲- ساختار کلاس­های بسته­های Broadcast Receiver و Service 59
۵-۲-۳- ساختار کلاس­های بسته Business Component 61
۵-۲-۴- ساختار کلاس­های بسته Classification 62
۵-۲-۶- ساختار کلاس­های بسته Data Source 67
۵-۲-۷- ساختار کلاس­های بسته Discovery 70
۵-۲-۸- ساختار کلاس­های بسته Entity 71
۵-۲-۹- ساختار کلاس­های بسته ServiceDirectory 73
۵-۳- جمع­بندی و نتیجه گیری ۷۴
فصل ۶- ارزیابی روش پیشنهادی ۷۸
۶-۱- مجموعه­داده ۷۸
۶-۲- اجرای روش پیشنهادی ۷۹
۶-۲-۱- بررسی دقت روش پیشنهادی ۸۰
۶-۲-۲- مشخصات محیط اجرا ۸۰
۶-۲-۳- بررسی زمان اجرای روش پیشنهادی ۸۰
۶-۲-۴- میزان حافظه مصرفی روش پیشنهادی ۸۱
۶-۳- اجرای روش مبتنی بر SVM 82
۶-۳-۱- فاز آموزش ۸۳
۶-۳-۲- فاز تست ۸۴
۶-۳-۳- بررسی دقت روش مبتنی بر SVM 84
۶-۳-۴- بررسی زمان اجرای روش مبتنی بر SVM 85
۶-۳-۱- میزان حافظه مصرفی روش مبتنی بر SVM 85
۶-۴- ارزیابی و مقایسه روش پیشنهادی ۸۶
۶-۴-۱- مقایسه دقت ۸۶
۶-۴-۲- مشاهدات متناظر ۸۷
۶-۴-۳- مقایسه زمان اجرا ۸۸
۶-۴-۴- مقایسه حافظه مصرفی ۸۹
۶-۴-۵- تحلیل نتایج ۹۰
۶-۵- جمع­بندی و نتیجه گیری ۹۲
فصل ۷- بحث و نتیجه‌گیری ۹۶
۷-۱- کشف سرویس­ها ۹۶
۷-۲- کلاسه­بندی سرویس­ها ۹۷
۷-۳- جمع­بندی و نتیجه گیری ۹۸
فصل ۸- پیشنهادها و فرصت‌های پژوهشی آینده ۱۰۲
۸-۱- جمع­بندی و نتیجه گیری ۱۰۴
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                  صفحه
شکل ‏۲‑۱- معماری سرویس­های وب ۱۸
شکل ‏۲‑۲- تفاوت نسخه­های WSDL نسخه ۱٫۱ و نسخه ۲٫۰ ۲۱
شکل ‏۴‑۱- فرآیند کلاسه­بندی سرویس­های وب ۴۳
شکل ‏۵‑۱-نمودار موردهای استفاده ۵۱
شکل ‏۵‑۲- نمای دامنه­های مورد نظر کاربر ۵۲
شکل ‏۵‑۳-نمایی اصلی برنامه ۵۴
شکل ‏۵‑۴- نمودار بسته­ها ۵۶
شکل ‏۵‑۵- نمودار کلاس­های بسته Activity 58
شکل ‏۵‑۶- نمودار کلاس بسته­های Broadcast Receiver و Service 60
شکل ‏۵‑۷- نمودار کلاس بسته Business Component و وابستگی­ها ۶۲
شکل ‏۵‑۸- نمودار کلاس بسته Classification 64
شکل ‏۵‑۹- نمودار کلاس بسته Content Provider 66
شکل ‏۵‑۱۰-نمودار کلاس بسته Data Source 68
شکل ‏۵‑۱۱- کلاس Service 69
شکل ‏۵‑۱۲- نمودار کلاس بسته Discovery و بسته­های وابسته ۷۱
شکل ‏۵‑۱۳- نمودار کلاس بسته Entity 73
شکل ‏۵‑۱۴- نمودار کلاس بسته Directory 74
شکل ‏۶‑۱- بردار نمونه یک سرویس در روش متنی بر SVM 83
شکل ‏۶‑۲- نمودار مقایسه دقت روش­ها ۸۷فهرست جدول‌ها
عنوان                                                                                 صفحه
جدول ‏۳‑۱- جدول مقایسه دقت کلاسه­بندی برای انواع بردارها و روش­ها ۳۵
جدول ‏۶‑۱- بررسی دقت روش پیشنهادی ۸۰
جدول ‏۶‑۲- مشخصات گوشی که به عنوان محیط اجرا استفاده شده ۸۰
جدول ‏۶‑۳- زمانی اجرای روش پیشنهادی ۸۱
جدول ‏۶‑۴- حافظه مصرفی روش پیشنهادی ۸۲
جدول ‏۶‑۵- بررسی دقت روش مبتنی بر SVM 84
جدول ‏۶‑۶- زمانی اجرای روش مبتنی بر SVM 85
جدول ‏۶‑۷- حافظه مصرفی روش مبتنی بر SVM 85
جدول ‏۶‑۸- مقایسه دقت روش­­ها ۸۶
جدول ‏۶‑۹- بازه­های اطمینان مختلف به ازای سطوح اطمینان مختلف برای زمان اجرا ۸۹
جدول ‏۶‑۱۰- بازه­های اطمینان مختلف به ازای سطوح اطمینان مختلف برای حافظه مصرفی ۹۰

فصل ۱- مقدمه

در این فصل به ارائه مقدمه­ای در مورد موضوع پروژه می پردازیم. در ادامه به بیان انگیزه و هدف تحقیق پرداخته می­شود، و سپس مسئله­ای که با آن مواجه هستیم توضیح داده می­شود. در قسمت آخر نیز ساختار مطالب پایان ­نامه توضیح داده می­شود.

-۱- مقدمه

امروزه در دسترس بودن اینترنت در اکثر مکان­ها یک تجربه روزمره است. از این رو برای کاربران سیار این انتظار ایجاد شده است، که دستگاهی که از آن استفاده می­نمایند، در همه مکان­ها و زمان­ها قادر به پردازش باشد. پیشرفت­های اخیری که در تولید دستگاه­های سیار صورت گرفته به همراه تحولات بسیاری که در فناروی شبکه ­های بی­سیم رخ داده است، فناوری را به سمت محاسبات سیار و دسترسی مداوم و بدون وقفه به داده­ ها و اطلاعات می­برد. اگر چه مشکلاتی که در ارتباطات رخ می­دهد و البته محدودیت­های دستگاه­های سیار یک چالش مهم برای تحقق دسترسی مداوم و بدون وقفه در همه زمان­ها و مکان­ها محسوب می­شود.
معماری سرویس­گرا به عنوان یکی از سبک­های معماری پیشرو در محیط­های محاسبات فراگیر مطرح شده است. معماری سرویس­گرا از قابلیت استفاده مجدد[۱]، اتصال سست[۲]، انعطاف­پذیری در طراحی و قابلیت همکاری[۳] بین سیستم­های ناهمگون[۴]، به صورت موثری پشتیبانی می­نماید. معماری سرویس­گرا دورنمایی از توسعه نرم­فزارهایی در محیط­های محاسبات فراگیر ارائه می­دهد که در آن نرم­ افزارها با به کارگیری قابلیت­های شبکه ­های رایانه­ای بتوانند به طور موثر و به صورت خودکار با یکدیگر وارد تعامل شوند.[۱]

۱-۲- هدف و انگیزه

با ظهور و تکامل استفاده از شبکه ­های رایانه­ای و اینترنت بر روی گوشی­های هوشمند، دامنه استفاده از گوشی­های هوشمند از کاربرد­هایی که درون گوشی هوشمند تعبیه شده ­اند، فراتر رفته و می­توان کارکردهایی در سطح شبکه ­های رایانه­ای و اینترنت را برای گوشی هوشمند در نظر گرفت. گوشی­های هوشمند برای اینکه بتوانند کارکرد­هایی در سطح شبکه ­های رایانه­ای و اینترنت داشته باشند، این نیازمندی وجود دارند که بتوانند از سرویس­هایی که در اینترنت و شبکه ­های رایانه­ای وجود دارد استفاده نماید. اولین گام برای استفاده­ای موثر از سرویس­هایی که ارائه می­گردند، کشف و انتخاب سرویس مناسب می­باشد. در حال حاضر تعداد زیادی سرویس در شبکه ­های رایانه و اینترنت برای استفاده عرضه می­گردنند. ازدیاد سرویس­های عرضه­شده، می ­تواند مشکل و مانعی بر سر استفاده موثر از سرویس­های وب به وجود آورد. از این رو نیازمند سازوکارهایی برای کشف و کلاسه­بندی سرویس­های وب هستیم، تا استفاده کنندگان از سرویس­های وب بتوانند به ­صورت موثر سرویس وب مورد نظر خود را انتخاب نمایند.