[發(fā)明專利]一種基于協(xié)作頻度聚類的Web服務信任度評估方法

有效

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• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104360998B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 張元鳴;肖剛;陸佳煒;吳利群;倪寬;盧金晨
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

1.一種基于協(xié)作頻度聚類的Web服務信任度評估方法，包括以下步驟：

(1)計算Web服務之間的協(xié)作頻度；協(xié)作頻度是指在一定時間內(nèi)兩個或多個Web服務之間協(xié)作的頻繁程度，相互間協(xié)作次數(shù)較多的Web服務間具有較高的協(xié)作頻度，而協(xié)作次數(shù)較少的服務間具有較低的協(xié)作頻度；協(xié)作頻度的計算方式如：

${\mathrm{Int}}_{i,j}=max\{\frac{c_{i,j}}{c_{i,total}},\frac{c_{i,j}}{c_{j,total}}\}---\left(1\right)$

其中：c_i,j為某段時間內(nèi)服務WS_i和服務WS_j之間的協(xié)作次數(shù)；c_i,total和c_j,total分別為服務WS_i和服務WS_j在這段時間內(nèi)總的協(xié)作次數(shù)；

(2)基于協(xié)作頻度對Web服務進行聚類；通過聚類將具有較高協(xié)作頻度的Web服務劃分到一個群內(nèi)，聚類過程如下:

2.1：以Web服務為節(jié)點V，服務間的協(xié)作關系為邊E，協(xié)作頻度為權值W，構建無向加權圖G＝(V,E,W)；

2.2：將每條邊的權值W與頻度閾值θ比較，若W小于閾值θ，則去掉該邊；頻度閾值θ的取值受到聚類規(guī)模上限和類內(nèi)現(xiàn)有服務數(shù)量的約束；

2.3：上述過程會得到多個互不聯(lián)通的子圖，將每一個子圖中的Web服務劃分為一個聚類；

(3)計算Web服務個體信任度STD；個體信任度(Single trust degree,STD)是指信任主體將信任客體當作一個獨立的個體時，對其完成任務的期望值，是通過Web服務間的直接交互經(jīng)驗來產(chǎn)生的；

服務WS_i在與WS_j協(xié)作完成一項任務后，WS_i會對WS_j進行評分，記為stf_i,j(recent)，接著服務WS_i會更新對WS_j的個體信任度，計算方法為：

${\mathrm{stf}}_{i,j}=e^{-\mathrm{\λ}(t_{curr}-t_{old})}{\mathrm{stf}}_{i,j\left(old\right)}+(1-e^{-\mathrm{\λ}(t_{curr}-t_{old})}){\mathrm{stf}}_{i,j\left(recent\right)}---\left(2\right)$

其中：stf_i,j為更新后的服務WS_i對WS_j的個體信任度；stf_i,j(old)為原來的個體信任度；t_curr為當前時間；t_old為上次更新時間；

(4)計算Web服務群體信任度GTD；群體信任度(Group trust degree,GTD)是指信任主體對信任客體所在的群體的信任度；

設服務WS_i所在群體的Web服務集合為G_i，服務WS_j所在群體的Web服務集合為G_j,為了計算G_i對G_j的群體信任度，先計算G_i中的服務對G_j的平均信任度，其計算方法如下:

令G_i＝{WS_k|k＝1,2,…,K}，服務WS_k在最近一段時間內(nèi)交互過的屬于G_j的服務集合記為set_k＝{WS_m|m＝1,2,…,M}，則有

${\mathrm{avg}}_k=\frac{1}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{stf}}_{k,m},t_{curr}-t_{k,m}\<\mathrm{\τ}---\left(3\right)$

其中：avg_k為服務WS_k在最近一段時間內(nèi)對群體G_j的平均信任度；stf_k,m為服務WS_k對服務WS_m的個體信任度；t_curr–t_k,m<τ為服務WS_k與服務WS_m在最近一段時間τ內(nèi)協(xié)作過；之所以加入時間限制τ是為了衡量群體G_j的實時信任度；

G_i對G_j的群體信任度GTD計算公式為：

${\mathrm{stf}}_{i,j}=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}{\mathrm{avg}}_k---\left(4\right)$

其中：gtf_i,j為G_i對G_j的群體信任度；根據(jù)群體可信度的計算方式可以看出，群體可信度是第三方推薦經(jīng)驗的體現(xiàn)，并且，Web服務只接受來自同一群體的第三方推薦經(jīng)驗，這主要是為了接受第三方推薦經(jīng)驗的準確性，同一群體中的Web服務相互間具有較高的可信度；

(5)計算Web服務綜合信任度CTD；綜合信任度(Composite trust degree,CTD)是在根據(jù)個體信任度和群體信任度計算得到的綜合評價Web服務信任度；服務WS_i對服務WS_j的CTD計算方法為:

${\mathrm{ctf}}_{i,j}=e^{-\mathrm{\&lambda;}(t_{curr}-t_{old})}{\mathrm{stf}}_{i,j}+(1-e^{-\mathrm{\&lambda;}(t_{curr}-t_{old})}){\mathrm{gtf}}_{i,j}---\left(5\right)$

其中:ctd_i,j為綜合信任度；t_curr為當前時間；t_i,j為服務WS_i對服務WS_j的信任度的更新時間；

(6)Web服務信任度評估框架；設計了一個本地信任管理和全局信任管理相結合的Web服務信任評估框架，評估框架結構包括Web服務信任度評估全局信任管理器整體框架和本地信任管理器框架；

(6.1)全局信任管理器(Global trust manager,GTM)主要負責Web服務協(xié)作關系管理、Web服務聚類以及群體信任度和綜合信任度的計算，它由協(xié)作記錄器、服務聚類器、信任查詢器、群體信任評估器主要模塊構成：協(xié)作記錄器用于接收和保存最新的Web服務之間的協(xié)作記錄；服務聚類器根據(jù)協(xié)作記錄器中的協(xié)作信息，計算Web服務間的協(xié)作頻度，對服務聚類更新，并保存聚類結果；信任查詢器用于接收來自本地信任管理器的查詢請求；群體信任評估器用于計算Web服務群體信任度；

群體信任度計算過程如下:

a.向服務聚類器查詢服務WS_i和服務WS_j所屬的群，記為G_i和G_j；

b.向G_i中的每個服務發(fā)送一個請求，查詢最近一段時間τ內(nèi)更新的關于G_j內(nèi)任意服務的個體信任度；

c.本地信任管理器接收到該查詢請求后，會查詢Cache中的每一條記錄record，若record.WS∈G_j,并且t_curr–record.t<τ,則將該記錄發(fā)送給全局信任管理器；

d.群體信任評估器會整合收到的信任信息，并根據(jù)式(4)計算群體信任度；

(6.2)本地信任管理器(Local trust manager,LTM)是在Web服務注冊之后由全局信任管理器分配的，它負責處理服務的安全策略、交互協(xié)議和個體信任度計算，并將本地信任數(shù)據(jù)發(fā)送給全局信任管理器，LTM的框架結構由交互接口、Cache、信任評估器和Cache更新器主要模塊組成；

交互接口主要用于外界與服務的交互，負責服務間的協(xié)同協(xié)議和安全決策，當本地服務需要與其他服務協(xié)同工作時，交互接口首先會調(diào)用信任評估器，對目標服務的可信度進行評估，只有當對方服務的可信度符合本地安全策略的要求時，本地服務才會與對方服務協(xié)同工作；

Cache主要存儲本地Web服務對以往協(xié)作服務的個體信任度；Cache中的每條記錄保存了服務id、服務個體信任度和更新時間戳；每個Web服務的更新時間戳組成了評估模型中的時間戳集合；

信任評估器與Cache更新器；當服務WS_i需要與另一個服務WS_j協(xié)作時，首先由信任評估器對服務WS_j的信任度進行評估；信任評估器從Cache中取出服務WS_j的個體信任度，接著向全局信任管理器發(fā)送請求，查詢?nèi)后w信任度，得到全局信任管理器返回的結果后，信任評估器會根據(jù)式(5)計算服務WS_j的綜合信任度(CTF)；

(6.3)計算并更新Web服務個體信任度STD；當一個服務WS_i與另一個服務WS_j協(xié)作結束時，服務WS_i中的信任評估器會根據(jù)本次交互結果對服務WS_j的信任度進行評價，產(chǎn)生一個最新的個體信任度std_i,j(recent)，并且根據(jù)式(2)更新個體信任度；接著，信任評估器會將最新的計算結果作為個體信任度和當前時間作為時間戳保存到Cache中，覆蓋舊記錄，并將本次協(xié)作記錄發(fā)送給全局信任管理器。