[논문 리뷰] A Three Phase Semantic Web Matchmaker

Golsa Heidari, Kamran Zamanifar|arXiv (Cornell University)|2021. 07. 06.

Service-Oriented Architecture and Web Services참고 문헌 28인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 입력 및 출력 매개변수의 의미적 특성 기반으로 웹 서비스 간의 매칭 스코어를 계산하기 위해 그래프 기반의 플로우 네트워크와 Ford-Fulkerson 알고리즘을 사용하는 삼단계 의미 웹 매칭기(semantic web matchmaker)를 제안한다. 의미적 유사성을 이원 그래프의 가중치가 부여된 간선으로 모델링함으로써, 동적인 서비스 지향 아키텍처 환경에서 효율적이고 저복잡도의 서비스 매칭을 실현하며 최적의 성능을 달성한다.

ABSTRACT

Since using environments that are made according to the service oriented architecture, we have more effective and dynamic applications. Semantic matchmaking process is finding valuable service candidates for substitution. It is a very important aspect of using semantic Web Services. Our proposed matchmaker algorithm performs semantic matching of Web Services on the basis of input and output descriptions of semantic Web Services matching. This technique takes advantages from a graph structure and flow networks. Our novel approach is assigning matchmaking scores to semantics of the inputs and outputs parameters and their types. It makes a flow network in which the weights of the edges are these scores, using FordFulkerson algorithm, we find matching rate of two web services. So, all services should be described in the same Ontology Web Language. Among these candidates, best one is chosen for substitution in the case of an execution failure. Our approach uses the algorithm that has the least running time among all others that can be used for bipartite matching. The importance of problem is that in real systems, many fundamental problems will occur by late answering. So system`s service should always be on and if one of them crashes, it would be replaced fast. Semantic web matchmaker eases this process.

연구 동기 및 목표

• 동적인 서비스 지향 아키텍처(SOA) 환경에서 신속하고 정확한 서비스 탐색의 과제를 해결하기 위해.
• 입력 및 출력 매개변수의 의미적 특성을 플로우 네트워크의 가중치가 부여된 간선으로 모델링하여 의미 기반 매칭 성능을 향상시키기 위해.
• 실시간 장애 복구 시나리오에서 매칭 시간을 단축하고 시스템의 반응성을 향상시키기 위해.
• 모든 서비스가 동일한 OWL 온톨로지로 기술되어야 하므로 상호운용성을 확보하기 위해.
• 기존의 이원 매칭 알고리즘에 비해 최소한의 계산 오버헤드로 효율적인 대안을 제공하기 위해.

제안 방법

• 웹 서비스의 입력 및 출력 매개변수를 노드로 나타내고, 간선을 의미적 유사성 스코어로 표현하는 이원 그래프를 구축하기 위해.
• 온톨로지 기반 매칭을 통해 매개변수 유형과 값 간의 의미적 유사성에 기반해 간선에 가중치를 할당하기 위해.
• 구축된 플로우 네트워크에서 Ford-Fulkerson 알고리즘을 사용하여 매칭 프로세스를 최대 유량 문제로 모델링하기 위해.
• 모든 서비스 간의 의미적 기술을 일관되게 유지하기 위해 공통의 OWL 기반 온톨로지 사용하기 위해.
• 후보 서비스 간의 최대 매칭 비율을 계산하기 위해 알고리즘을 적용하여 장애 발생 시 최적의 대체 서비스를 식별하기 위해.
• 낮은 시간 복잡도를 활용하여 성능을 최적화함으로써 실시간 서비스 교체에 적합한 방법을 확보하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자동화된 매칭을 위해 웹 서비스 매개변수 간의 의미적 유사성을 효과적으로 정량화할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 이원 그래프에서 서비스 매칭을 최대 유량 문제로 모델링하고 계산하는 가장 효율적인 방법은 무엇인가?
• RQ3 플로우 네트워크 기반 접근 방식이 런타임과 정확도 측면에서 기존의 의미 기반 매칭 알고리즘을 초월할 수 있는가?
• RQ4 공통의 OWL 온톨로지를 사용할 경우 서비스 탐색의 신뢰성과 일관성은 어떻게 향상되는가?
• RQ5 자주 장애가 발생하는 동적인 서비스 환경에서 이 방법이 응답 시간을 얼마나 줄일 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 방법은 서비스 매칭을 최대 유량 문제로 모델링함으로써 최적의 매칭 성능을 달성한다.
• 플로우 네트워크의 간선에 의미 스코어를 가중치로 사용함으로써 정확하고 효율적인 최적의 서비스 후보 식별이 가능해진다.
• 기존의 이원 매칭 기법들 중에서 가장 낮은 런타임을 보이며 실시간 반응성을 향상시킨다.
• 장애 발생 시 신속한 서비스 대체를 보장하여 시스템의 가용성과 신뢰성을 유지한다.
• 공통의 OWL 온톨로지 요구 조건은 이질적인 서비스 기술서 간의 의미 일관성과 상호운용성을 보장한다.
• 실제 SOA 환경에서의 검증을 통해 이 방법이 동적이고 장애가 자주 발생하는 환경에서 강력한 적용 가능성을 보였다.