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Semantic Web Enabled

Web Services

D a v i d S p r e t k e

S e m i n a rW e b S e r v i c e s a n d S e m a n t i c W e b

W i n t e r s e m e s t e r 2 0 0 7 / 0 8U n i v e r s i t ä t K o n s t a n z

2 2 . 0 1 . 2 0 0 8

A

C o n c e p t u a l A r c h i t e c t u r ef o r

Introduction

SWWS Requirement

Web Service Modeling Framework

Conceptual Architecture

Related Work

Conclusion

Outline

SWWS Requirements WSMF Conceptual Architecture Related Work ConclusionIntroduction

IntroductionSemantic Web Enabled Web Services

Introduction SWWS Requirements WSMF Conceptual Architecture Related Work Conclusion

Dynamic

Static WWWURI, HTML, HTTP

Web ServicesUDDI, WSDL, SOAP

Semantic WebRDF, RDF(S), OWL

Intelligent Web Services(Semantic Web Services)

Time line

Bringing the web to its full potential

Überführen des Webs in verteiltes BerechnungsmodellBasis dafür bilden Semantic Web Technologien (RDF, RDF-S, OWL)

➡ maschinell verarbeitbare und interpretierbare Web-Inhalte

Ziel ist die automatische Entdeckung, Auswahl und Ausführung von Web DienstenOntologien als konzeptuelle Modelle

IntroductionSemantic Web Enabled Web Services


IntroductionWeb Service Stack & Semantics

BPEL4WS

Trading Partner Agreement

UDDI / WS Inspection

UDDI

WSDL

WS Security

SOAP

HTTP, FTP, SMTP, MQ, RMI over IIOP

Service Flow & Composition

Service Agreement

Service Discovery

Service Publication

Service Description

Service Messaging

XML Messaging

Transport

Semantics


Technology Protocol Stack

weltweite Kommunikation/Handel zwischen jedermannbenötigt mechanisiert Unterstützung

Finden und Vergleich von Anbietern und ProduktenUmgang mit numerischen / heterogenen Datenformaten / Business Logics

maschinell ausführbare Semantiken von Informationenkonzeptuelles Modeling Frameworkkonzeptuelle Architektur auf Basis existierender Web Service StandardsPrinzipien

starke Entkopplungskalierbarer Vermittlungsservice

Introductionfully enabled e-Commerce


purchasing process

SWWS RequirementsB2B Use Case

calculatecheapest laptop

hardware vendors

Dell Apple HP

get service contractget offer

calculatecheapest combination

send purchase order

get authorization

employee

manager

specification


service contract vendors

Modellierung des gesamten ProzessesAusführung als GeschäftsprozessSicherheit und Zuverlässigkeit der Netzwerk-TransaktionenFinden der Anbieter von Hardware und WartungsverträgenInitialisierung eines NachrichtenaustauschsPreise und Produkte vergleichbar machen➡ Erfordert Transformation verschiedener Formate von Dokumenttypen

SWWS RequirementsProbleme


Dokumenttypen

SWWS RequirementsVoraussetzungen


• Beschreibung des Dokumentinhalts (Kaufaufträge, Rechnungen)

• Definition des Inhalts mittels Elementterme (Bestellnummer, Artikelpreis)

• Ontologien zum Beschreiben der Struktur und Semantiken

Dokumenttypen

Syntax



• Verschiedene Syntax-Formate• XML• EDI (Electronic Data Interchange)

Dokumenttypen

Syntax

Semantics



• Initialisierung mit korrekten Werten• Vokabular mit gültigen Werten• Regeln zur automatisierten Erzeugung konsistenter Werte

• Verwendung von Ontologien• Definition der Absicht für Austausch eines Dokuments

Dokumenttypen

Syntax

Semantics

Transportbindung



• HTTP/S, S/MIME, FTP, EDIINT• Auswahl des Transport-Modells• Für jede verfügbare Transportart:

• Festlegen des Nachrichten-Layouts• interne Darstellung des Dokuments

Dokumenttypen

Syntax

Semantics

Transportbindung

Austauschverhalten



• Festlegung des verwendeten Protokolls zur Service Nutzer - Provider - Kommunikation

Dokumenttypen

Syntax

Semantics

Transportbindung

Austauschverhalten

Prozess-Definition



• Definition der Geschäftsprozesse in Abhängigkeit von Nachrichtensequenzen

• Ermöglicht konsistenten Prozess-Status

Dokumenttypen

Syntax

Semantics

Transportbindung

Austauschverhalten

Prozess-Definition

Sicherheit



• Verschlüsselung/Signaturen gewährleisten Datenschutz

• Non-repudiation Service geben Auskunft über den Erhalt/Versand von Nachrichten


Grundlage zur Beschreibung und Entwicklung von Web Services und seinen Komponentenzwei komplementäre Prinzipien

eine starke Entkopplung der unterschiedlichen Komponentenein skalierbaren Vermittlungsdienst, basierend auf Semantic Web Technologien

vier unterschiedliche Hauptelemente

Introduction WSMF Conceptual Architecture Related Work ConclusionSWWS Requirements






Ontology

• Terminologie für die anderen Bestandteile

• Abbildung der Semantik inkompatibler Komponenten auf gemeinsame Ontologie






Ontology Goal Repositories

• Definition der Problemstellung• Pre-Conditions

• Was muss gelten, damit der Service genutzt werden darf?

• Welche Eingabeinformationen sind notwendig?

• Post-Conditions• Bedingungen, die für die Ausgabe zutreffen







Web Service Descriptions

• Black Box Descriptions• Name des Web Service• Ziel des Web Services• Pre/Post-Conditions• Struktur der Eingabe-/Ausgabe- Daten







Web Service Descriptions Mediators

• Überbrücken interoperationaler Probleme• Adapter

• Wiederverwendung von Objekt-Beschreibungen

• Kombinieren verschiedener Objekte• Vermittlung zwischen Unterschieden in

• Datenstrukturen• Business Logics• Übertragungsprotokollen• Service-Aufrufe

External Data & Applications SWWS Storage and External Components

SWWS Components

SWWS Frontend Tools

Conceptual Architecture

Admin /Management /Configuration

Modeling & DeploymentEnviroment

Simulation

Centralized

Coordinator & Manager

B2B Protocol Engine Discovery Negotiation Deployment

Transport SecurityAudit /Tracking

Trading PartnerManager

Semantic

Transformation

AdaptorsWeb Service, Goal, Ontologyand Workflow Manager

Customer

DatabaseLegacy

Database

(Web)Application

Database

Ontology

Server

Repository

Workflow

Engine...

Introduction Conceptual Architecture Related Work ConclusionSWWS Requirements WSMF

Conceptual ArchitectureOntology Support in SWWS

Ontologien notwendig für Dokumenttypen und SemantikenDokumenttypen

Definition der DatenstrukturBezug auf Konzepte, Konzeptaspekte und Beziehungen zwischen Konzepten

SemantikenBezug auf den korrekten Bestand von Attributen mit richtigen Werten

Speicherung und Zugriff auf/über Ontologie Server und Repositories


Conceptual ArchitectureMediation Support in SWWS

WSMF setzt Peer-to-Peer Kommunikationsstruktur vorausVermittlung von Unterschiede innerhalb der Dokumenttypen, Semantiken, Business LogicsBsp: California - CAVermittlung übernimmt die <Semantic Transformation> Komponente

Regelset für Abweichungen


Conceptual ArchitectureSWWS Szenario

WorkflowManager

Audit/Tracking

Trading PartnerManagement

B2B ProtocolEngine

ERP

Adapter Coordinator

Transformation

Transport

Security

SWWS Architecture

Buyer

Buyer

Seller


WorkflowManager

Audit/Tracking


B2B ProtocolEngine

ERP

Adapter Coordinator

Transformation

Transport

Security

SWWS Architecture

Buyer

Buyer

Seller

PO



PO : Purchase Order

WorkflowManager

Audit/Tracking


B2B ProtocolEngine

ERP

Adapter Coordinator

Transformation

Transport

Security

SWWS Architecture

Buyer

Buyer

Seller

PO

PO‘ PO‘



PO : Purchase Order

WorkflowManager

Audit/Tracking


B2B ProtocolEngine

ERP

Adapter Coordinator

Transformation

Transport

Security

SWWS Architecture

Buyer

Buyer

Seller

PO

PO‘ PO‘

POA‘POA‘

POA



PO : Purchase Order POA : Purchase Order Acknowledgment

WSMO (Web Service Modeling Ontology)

verfeinert und erweitert WSMF um formale Ontologie und Sprache

W3C Submission seit April 2005

IRS-III (Internet Reasoning Service)verwendet und erweitert WSMO

OWL-S (Ontology Web Language for Services)

Introduction Related Work ConclusionSWWS Requirements WSMF Conceptual Architecture

Related Work

hervorgegangen aus DAML-S (DARPA Agent Markup Language for Services)OWL-S: Ontologie zur Beschreibung von Web ServicesOWL-S definiert eine Reihe von Klassen/Eigenschaften zur Beschreibung eines Web Services

Service ProfileService Model

atomarer Prozesseinfacher Prozesszusammengesetzter Prozess

Service Grounding


Related WorkOntology Web Language for Services (OWL-S)

Ontologien sind essentiell für die automatischen Interaktionen mit und zwischen Web ServicesOWL-S

spezialisierte und generalisierte ModellierungZusammenschluss unabhängiger und atomarer Prozesse zu größeren Prozessen

WSMF/WSMOgleichberechtigte „Insellösungen“Kommunikation über skalierbare Vermittler


Related WorkWSMF/WSMO vs. OWL-S

Conclusion

Vision der Semantic Web Enabled Web ServicesEU finanziertes Projekt 2002-2005Dieter Fensel, Universität InnsbruckWSMF Framework und SWWS Architektur zur Beschreibung und Modellierung semantischer Web Services mit Fokus auf e-Commerce AnwendungenWSMO Implementierungen bereits vorhandenSWWS Architektur rein konzeptuell - Weiterentwicklung fraglich

Introduction ConclusionSWWS Requirements WSMF Conceptual Architecture Related Work

References

Christoph Bussler, Dieter Fensel, Alexander Maedche: „A Conceptual Architecture for Semantic Web Enabled Web Services“, in Special Section on Semantic Web and Data Management, SIGMOD Record. vol. 4, 2002Artur Dappa, Jana Dittmann, Martin Steinebach, Claus Vielhauer: „Eine Sicherheitsarchitektur auf Basis digitaler Wasserzeichen und kryptographischer Ansätze“, in Verlässliche IT-Systeme 2001, Sicherheit in komplexen IT-Infrastrukturen, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden pp. 209-224, 2001DAML Services: http://www.daml.org/services/owl-s/Dieter Fensel, Christoph Bussler: „The Web Service Modeling Framework WSMF“, in White Paper and Internal Report Vrije Unversiteit Amsterdam, 2002Liliana Cabral, John Domingue, Enrico Motta, Terry Payne, Farshad Hakimpour: „Approaches to Semantic Web Services: An Overview and Comparisons“, in Proceedings of the First European Semantic Web Symposium, ESWS 2004, Heraklion, Crete, GreeceWeb Service Modeling Ontology (WSMO): http://www.w3.org/Submission/WSMO/ESSI WSMO Working Group: http://www.wsmo.org/

Introduction ConclusionSWWS Requirements WSMF Conceptual Architecture Related Work

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