基于策略的面向服务计算

服务计算基础知识服务计算是一种通过互联网提供基于需求的可用性的计算资源的模式。

它与传统的计算模式相比，具有更高的灵活性、可伸缩性和效率。

服务计算是一个复杂的主题，包含许多不同的概念和技术。

在本文中，我们将讨论服务计算的基础知识。

1. 什么是服务计算服务计算是一种通过互联网为用户提供计算资源的模式。

这些计算资源可以是计算能力、存储能力或网络带宽。

通常，这些资源是以虚拟化的形式提供的，用户可以根据自己的需求进行使用和管理。

服务计算的目标是提供一种灵活、可伸缩和高效的计算环境。

2. 服务模型服务模型是指服务计算中所使用的不同类型的计算资源。

常见的服务模型有以下几种：- 基础设施即服务（IaaS）：提供基于虚拟化的计算和存储资源。

用户可以根据自己的需求选择虚拟机、存储和网络资源，并通过云平台进行管理和监控。

- 平台即服务（PaaS）：在IaaS的基础上提供更高级别的服务。

它包括操作系统、编程语言和开发框架等，用户可以使用这些工具来开发和运行自己的应用程序。

- 软件即服务（SaaS）：是指通过互联网提供软件应用程序的服务。

用户无需购买、安装和维护软件，只需通过浏览器访问即可使用。

3. 虚拟化技术虚拟化是实现服务计算的基础技术之一。

虚拟化可以将物理的计算资源划分为多个逻辑上独立的虚拟资源。

这些虚拟资源可以在不同的物理服务器上运行，用户可以根据自己的需求进行使用和管理。

虚拟化技术可以提高计算资源的利用率，减少硬件成本。

4. 云计算架构云计算架构是指一种分布式计算模型，它将计算资源组织成一个云。

常见的云计算架构有以下几种：- 公有云：由第三方提供商提供的计算资源，可以由任何人使用。

用户可以根据自己的需求选择使用这些资源，按照使用量进行付费。

- 私有云：由企业或组织自己构建和管理的云。

只有内部员工才能访问和使用这些资源。

私有云可以提供更高的安全性和可控性。

- 混合云：是公有云和私有云的结合。

通过混合云，用户可以根据自己的需求将不同的工作负载部署在公有云和私有云中。

基于任务和角色面向服务的TRSAC访问控制策略-计算机信息安全论文-计算机论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——引言随着IT技术的飞速发展,人们对于高性能计算和大数据存储的需求日益彰显,云计算作为共享IT资源的一种方式,能够满足人们日益增长的需求.根据NIST的定义,云计算包含IaaS,PaaS和SaaS 3层服务模式.在3层服务模式中,IaaS层通过虚拟化抽象整合硬件资源,对外提供虚拟资源池服务,服务屏蔽了底层硬件的细节和差异,使得虚拟化资源能够以基础设施即服务的方式被用户管理和使用.因此,IaaS层是整个云计算体系结构的基础,其安全性也决定着云计算体系的安全.目前,CSA(cloud security alliance)组织针对云安全事故的相关研究表明,当前的IaaS环境存在复杂的资源共享架构,但缺少出于安全性考虑的设计,无法提供强有力的资源保护手段,从而导致资源管理上的漏洞.为了解决这些问题,目前的研究围绕着资源的访问控制展开,旨在通过规定主体对客体的访问限制,保证组件间交互资源不被非法访问.但是,由于IaaS层环境存在海量的组件交互协议和交互接口,这些协议和接口既面向普通租户,也面向内部组件,租户与组件之间产生大量的访问请求,访问请求频繁且复杂,导致传统的访问控制策略在应用于云计算IaaS层时出现一些新的安全问题.首先,传统的访问控制是静态的,在确定主体对客体的访问权限时,没有考虑系统所处的当前环境.当主体拥有对客体的访问权限时,主体就可以无数次地使用该权限.而在多任务并发的IaaS云环境下,服务内部的各种组件参与出现了很多的不确定性,组件角色不断变化,组件部署的任务类型也不断变化,这些情况下确定组件访问权限是需要考虑系统当前环境的.其次,传统的访问控制模型在应用于IaaS云计算时,存在无法满足最小授权的问题,最小授权原则是设计容错系统的一个重要原则.在IaaS云计算平台中,用户提交的任务往往只需要访问有限的底层资源,但却拥有访问该服务所关联的所有资源的权限,这样就导致攻击者可以利用上层应用攻击底层系统平台,从而导致系统安全无法保证.针对传统访问控制在以上两方面的不足,本文结合云环境IaaS 层结构,从动态配置主客体安全属性和细化授权对象范围角度出发,将传统基于任务和角色的访问控制模型作进一步改进和扩展,以服务接口为授权节点,通过引入组件访问消息传递机制和组件访问控制中间件,实现基于服务实例的工作流模型分解和基于服务授权历史的动态角色激活,再依据分解后的任务节点与激活后的临时角色代理在服务内的实体约束关系作进一步的算法合成,构造最小授权单元,最终实现满足动态授权和最小授权的云计算IaaS层访问控制策略.1 相关研究访问控制作为一种有效控制系统资源流向的策略手段,能够通过对访问主体身份及其所属的预先定义的策略来限制其使用资源的能力,有效保证资源的保密性、完整性、可用性和合法使用性,是对系统不同角色访问行为进行安全隔离、限制安全风险的关键策略之一.关于传统访问控制在解决动态授权和最小授权问题的国内外研究中,文献[7]提出了一种基于工作流状态的动态访问控制,同时还给出了工作流的Petri网描述,并在此基础上证明了采用这种动态访问控制机制可以降低资源访问越界的危险性;文献[8]提出了一种面向服务的角色访问控制技术,通过引入服务和授权迁移的概念,对实际任务和服务状态进行管理,有效加强对用户角色权限的控制.上述访问控制模型都通过工作流形式化描述,对访问控制中的授权实体作相应的理论分析,为解决访问控制中动态授权问题和最小授权问题提供有效的解决方案.但这些控制策略不是针对云计算IaaS作模型设计,其交互实体的约束规则并不完全适用于云环境.云环境下的访问控制研究方面,文献[9]借鉴了Linux安全控制模块SELinux 提出了访问控制即服务(ACaaS)模型,将云计算访问控制外包给ACaaS 层,提出一种可热插拔的云计算访问控制中间件模型.文献[10]提出了基于使用控制(usage control,UCON)授权模型的访问控制架构,该架构将信任评估的方法引入UCON的授权机制中,提高了使用访问控制模型的灵活性和安全性;文献[11]提出面向组件交互实体的服务可信协商及访问控制策略,通过信任规则表达访问实体的可信程度,构建服务级别协议.文献[12]提出了基于任务和角色的云计算访问控制模型,通过整合RBAC模型和TBAC模型的优点,将任务和角色作为访问控制的基本要素,采用了以任务为中心的用户-角色-任务-权限的四级访问控制结构.上述文献中,文献[9]和[10]通过构造的访问控制模块,有效加强了资源访问控制的灵活性和动态性.文献[11]和[12]通过明确组件交互约束规则,细化授权对象范围,有效保证了访问控制最小授权原则.以上研究虽然针对当前云计算访问资源的合法使用性提出了一系列的访问控制策略方法,但是这些方法仍存在云计算环境下工作流控制节点划分,组件角色信任度计算与组件授权管理复杂等问题.而解决这些问题是实现访问控制动态性和授权粒度最小性的根本落脚点.因此,将IaaS模块组件对外数据和方法的简单封装定义为组件服务,本文提出了一种基于任务和角色面向服务的访问控制策略(task and role-based service-oriented acecess control,TRSAC),该策略结合上述访问控制策略的优点,通过构造以服务为中心的任务-角色-服务三级访问控制结构,建立彼此约束关系,达到访问控制的目的.2 TRSAC策略描述传统的TRBAC访问控制模型中,访问权限被定义为任务和角色的映射关系,而在TRSAC模型中表现为面向服务接口的任务节点和角色执行代理的映射关系.定义1 TRSAC={(WF,Task),(Role,Ac-tor),(Service,App)}.定义1描述TRSAC的组成,它由基于任务层面,基于角色层面和面向服务集三部分组成.定义1中的符号及下文引用的符号定义如表1.【表1】系统动态激活角色时,相应地创建临时执行代理,执行代理所获得的权限由工作流分解的任务节点和服务接口的匹配关系决定.任务执行时只给当前执行代理分配所需要的权限,当权限不再使用时,执行代理将被释放,权限将被动态收回;服务实例在虚拟机平台根据角色执行代理的访问权限和任务需求动态调用应用系统的服务方法,申请系统物理资源,服务完成以后,资源将被回收.其访问控制过程中产生约束关系如图1所示.【图1】由上述访问控制实体约束关系可知,如何构造以服务为中心的任务-角色-服务3层访问控制结构是实现TRSAC策略的核心.本文将从基于服务实例的工作流模型分解和基于服务授权历史的动态角色激活,以及分解后的任务节点与激活后的临时角色代理在服务内的实体约束关系三方面作访问控制策略描述,并在此基础上对策略方法做形式化证明.最终实现满足动态授权和最小授权的云IaaS层访问控制.2.1 基于服务实例的工作流任务分解首先根据文献[中对IaaS云环境以及构成云组件的形式化描述,分析组件间服务依赖关系,然后根据依赖关系对工作流进行模型分解,最终形成服务接口与任务节点映射关系fmap:Task2SERVICES.其服务间依赖关系描述如下:1)并发依赖Task1,Task2,WF(Task1)WF(Task2),当Task1和Task2同时进入激活状态,则Task1和Task2对应的服务间存在并发依赖关系.2)顺序依赖Task1,Task2,WF(Task1) WF(Task2),当Task2必须在Task1已经完成后才能进入激活状态,则Task1和Task2间对应的服务间存在顺序依赖关系.3)失败依赖Task1,Task2,WF(Task1) WF(Task2),当Task1失败后才能触发Task2,则Task1和Task2对应的服务间存在失败依赖关系.4)互斥依赖Task1,Task2,WF(Task1) WF(Task2),Task1和Task2不能同时被激活时,则Task1和Task2对应的服务间存在互斥依赖关系.根据上述依赖关系以及文献提出的分解算法,本文对云IaaS 环境工作流作如下形式化分解,我们假定无环工作流网具有完备性,首先根据云环境工作流的形式化描述得到其基本回路;然后对基本回路,仅保留除回滚和并发之外的所有变迁动作,得到一个变迁链,每次变迁动作对应工作流中的一次任务执行;对于每个变迁链中的任务节点,根据相应的算法得到并发变迁的兄弟节点,将并发变迁的兄弟节点与其变迁链中涉及的变迁动作合并,生成一个并发变迁链;最后得到的工作流分解树即为若干并发变迁链的集合,其对应一个服务实例路由(图2).【图2】在图2中,工作流分解为服务实例的集合WF={BI(i)|1in}.其中,BI(i)是服务实例的并发任务步集合BI(i)={PTS(i,j)|1jmi},mi为服务实例BI(i)的步数,PTS(i,j)为服务实例BI(i)第j步并发执行的所有任务的集合PTS(i,j)={tijp|1psij},sij为PTS(i,j)中并发执行的任务数.设表示BI(i)中任务步并发执行的先后关系,显然〈BI(i),〉为一个拟序集〈PTS(i,j),PTS(i,k)〉,记为PTS i,( j) PTS i,( )k,表示PTS(i,j)在PTS(i,k)前执行.服务实例路由之间的节点通过组件消息传递机制进行动作变迁,访问控制模块通过hook函数对组件间的消息传递进行截获,并依据角色权限做相应的访问控制决策,从而达到访问控制的目的.2.2 基于服务授权历史的动态角色激活传统基于任务和角色访问控制将组件角色同访问权限联系起来,对访问组件赋予相应角色的权力,组件所能访问的资源权限就是该组件所拥有的角色权限集合的并集.每个角色代表了一个的访问权限的实体,它们之间可以有继承、限制等关系.但是这种权限的集合是预先定义的,无法满足动态环境的安全需求.本文在传统任务和角色的访问控制模型的基础上,通过引入组件访问控制中间件,构造多级安全动态角色激活机制.针对服务接口和任务节点的映射关系,通过增加相应的转换和管理模块,对系统访问控制中的主体角色进行有效控制.中间件包括信任度管理模块和授权模块.信任度管理模块首先基于文献的信任度评估算法计算当前实体信任度,并将它存储在安全管理数据库中;然后结合服务授权历史记录,提取信任样本,作假设检验分析,获取当前信任值的合理程度.最后由授权模块根据被评价实体的信任值,结合交互上下文即服务实例路由作权限仲裁,动态激活相应角色,创建角色执行代理.根据仲裁结果,本文将访问组件角色分为以下3类:1)拒绝类角色:访问客体拒绝被访问,角色级别可被继承,适合被动访问模式.2)监管类角色:访问客体可通过主体内部方法间接访问,角色级别不可被继承,适合被动访问模式.3)批准类角色:访问客体允许被直接访问,角色级别不可被继承,适合主动访问模式.设有主体S和客体O,交互上下文Context={0,1},0表示无关,1表示有关,主体的信任度为Level(),客体资源的安全访问控制域为Type().若Level(s)Type(o),则定义客体角色为批准类角色;若Level(s)Type(o),且Context=1,则定义客体角色为监管类角色;若Level(s)Type(o),且Context=0,则定义客体角色为拒绝类角色;访问主体角色通过动态激活中间件进行实时的角色授权,划分角色安全等级,配置当前任务节点的安全属性,从而实现访问控制的时态特性.2.3 TRSAC服务实体关系描述在TRSAC模型中,组件的访问控制由任务节点和角色执行代理决定,而任务节点和角色执行代理又由服务的安全访问控制域决定,因此对组件的访问控制最终要分解为对服务的访问控制.本节我们将从面向服务的角度出发,对参与服务的访问控制实体进行状态分析和约束分析.先根据服务实例得到粗粒度的基本授权单元,然后根据安全上下文约束规则作进一步行为约减,最后根据控制策略的合成算法得到面向服务组件的最小授权单元.2.3.1 基本授权单元描述方法系统的有效状态空间StatusSpacet是贯彻于控制模型逐个实体及其间有效关系之上的一个多元关系:StatusSpacet SERVICES WF VMSROLESTASKSAPPSACTORS.定义2有效状态空间内系统动态创建产生的实例集合r:r={rs,rwf,rvm,rr,rt,rap,rac}Status-Spacet定义3基本授权服务函数fParticipants:VMSAPPS2SERVICES,其中2SERVICES是SERVICES 的幂集.fParticipants(vm,ap)={s|r.rs=s,r.rvm=vm,r.rap=ap,forrStatusSpacet}.fp aticipants(vm,ap)计算结果ParticipatesIn为所有服务于vm管理下的应用系统ap的服务实体集合.定义4 Dependencies表示两个服务间的依赖关系,两者参与了同一虚拟机上的应用系统.即:s1,s2,s1s2,Dependencies(s1,s2) vm,ap,s1fPaticipants(vm,ap)s2fPaticipants(vm,ap).性质1 1,2若Dependencies(s1,s2)成立,则s1,s2所属授权组件共同参与同一虚拟机vm,并且s1,s2同服务于该vm管理下同一任务节点Task.该性质表明如果两个服务相互间存在依赖关系,则它们各自所属的授权组件同时参与了某个虚拟资源,建立了彼此信任关系,并且两者处于彼此的应用上下文.基本授权单元保证存在协作关系的服务组件间能够进行交互.根据以上定义和性质的描述,本文将一个服务s的粗粒度基本授权单元,即可与s交互的服务集合描述为AuthUnit(s)={s|sSERVICES,De-pendencies(s,s)}.2.3.2 安全上下文约束规则在TRSAC模型中,组件交互被看作是双方平等地服务于应用系统,它们各自所具有的安全属性应同时被作为访问决策的依据.本文引入安全上下文(TaskContext)概念描述服务在应用系统内的关联状态,包括其参与系统的任务节点以及连接到该任务节点上时所具有的角色权限,其表现为图2中基于角色激活的服务实例路由的可达性:TaskContext TASKSROLES通过安全上下文所表达的安全属性,制定相应的访问控制约束规则.该规则将服务实例与分解后的任务节点和激活后的角色执行代理相关联,根据当前环境的上下文匹对计算结果,作访问控制决策.规则1 TCMatch对交互的双方属性考察的安全策略表达为安全上下文匹配关系集合,即对应的相容TaskContext匹配对:TCMatch SERVIC-ES(TaskContext)2.规则2安全上下文匹对函数定义为:fMatchTC:SERVICES TASKS ROLES2ROLESTASKS,根据TCMatcht计算与某个TaskCon-text相容TaskContext集合.fMatchTC(s,(t,r))={(t,r)|TCMatcht(s,(t,r),(t,r))TCMatch(s,(t,r),(t,r))}.规则3一个服务在某一虚拟机内应用系统的上下文可通过计算fTaskContext:SERVICESVMAPPS2TASKSROLES即fTaskContext(s,vm,ap)={(t,r)|(s,vm,r,t,ap)StatusSpacet}.2.3.3 TRSAC访问控制策略算法描述在基本授权单元的基础上,将安全上下文约束规则引入授权模型中,在某一个应用系统虚拟机vm内,服务s可交互组件安全控制域Authset(s,vm)可通过以下算法计算获得:【表】因此,工作流中总授权服务集合为:Auth(s)= vmVMSAuthSet(s,vm)2.4 TRSAC策略方法安全性分析及证明本文提出的TRSAC策略通过任务节点和角色代理在服务实体内的关系描述,以基本授权单元为基础作安全上下文约束分析,求解授权服务集合,实现对服务的访问控制.为验证本文所提出的TRSAC策略满足最小授权原则和动态授权原则,给出如下定理,并予以证明.定理1有效空间内,s1和s2可交互的必要条件是(vm,a)ParticipatesIn,使得fTaskContext(s1,vm,a)fTaskContext(s2,vm,a).证假设r1,r2ROLES,t1,t2TASKS,{(task2,role2)}fMatchTC(a,(task1,role1))=,a APPS,task1,task2TASKS,即在服务实例中无法找到(task2,role2)的上下文,则TCMatch在应用系统a中task1,task2所连接的服务之间不存在交互,产生矛盾,定理1得证.定理2在有效状态空间StatusSpacet 内,s1,s2,s1AuthSet(s2)s2AuthSet(s1).证当s1AuthSet(s2,vm),由fParticipants定义知,apAPPS使得可以根据算法找到上下文TContext1和TContext2分别满足条件TContext1fTaskContext(s1,vm,ap)以及TContext2fTaskContext(s2,vm,ap),且(s1,TContext1,TContext2)TC-Matcht,由fParticipants(s1,vm,a),存在(s1,vm,r,t,ap)StatusSpacet成立,再将参数(s1,vm,r,t,ap)带入算法中,可得s2AuthSet(s1,vm),同理可得当s2AuthSet(s1)时,可得s1AuthSet(s2),证毕.定理1说明在有效空间内可通过安全上下文匹配构造组件安全交互约束方法,保证组件交互对象的惟一性和动态变更性.组件作为访问控制的客体,授权操作会根据安全上下文变化不断更新,保证权限只在对象生命周期内有效,访问过程完成后动态收回访问权限,进而保证主体的动态授权原则.定理2说明交互组件双方实施的访问控制不会出现重复和矛盾,保证总授权集合满足最小性,从而使得参与服务的交互实体满足最小授权原则.至此,本文从理论角度对TRSAC策略进行了安全性分析,分析结果表明,基于任务和角色面向服务的访问控制模型满足动态授权原则和最小授权原则,进而解决了前文所提出的问题.下一步本文将从实验角度出发,旨在证明TRSAC在运用于云计算IaaS环境时,能够有效实现满足最小授权和动态授权的访问控制策略,并且该策略对云基础设施服务不会产生性能上的影响.3 TRSAC策略方法实现3.1 TRSAC整体框架本文在现有云计算IaaS层结构模型的基础上拓展访问控制模块,如图3所示,服务接口模块存在于IaaS层的服务层中,策略管理模块存在于服务构造层中,权限仲裁模块存在于虚拟资源层中,而安全控制模块存在于对资源进行抽象的虚拟化平台中.这样的设计即保证了对底层资源的安全控制,也保证了IaaS 云计算体系的完整性和层次性.图3中服务层通过调用组件接口,申请物理资源;资源访问过程通过权限仲裁结果动态配置安全属性;资源调度层通过层中对资源调用的权限判定,控制虚拟机之间对资源的访问。

面向服务方法的概念界定面向服务方法（Service-Oriented Methodology，简称SOM），是一种软件工程方法论，它以服务为中心，将软件系统划分为一系列互相独立的服务单元，并通过这些服务单元之间的交互来实现系统功能。

SOM以服务为基本单元，强调服务的自治性、松耦合和可重用性，通过将应用逻辑封装在服务中，使得系统具有更好的模块化和可维护性。

面向服务方法的概念界定主要包括以下几个方面：1. 以服务为中心：SOM强调以服务为中心的软件开发和设计。

它将软件系统划分为一系列服务单元，每个服务单元负责实现一个特定的功能或业务逻辑。

服务单元可以是独立运行的软件系统，也可以是一个子系统的一部分。

通过服务的组合和协同工作，实现整个系统的功能。

2. 自治性：SOM中的服务单元具有自治性，即每个服务单元都可以独立运行和管理自己的资源。

服务单元之间通过标准化的接口进行交互，而不需要了解对方的内部实现细节。

这种自治性使得服务单元可以独立进行开发、测试、部署和升级，提高了系统的可扩展性和可维护性。

3. 松耦合：SOM强调服务之间的松耦合性，即服务单元之间的依赖关系应尽量降低。

通过采用标准化的接口和协议，服务单元可以独立进行开发和演化，并且可以与其他服务单元进行灵活的组合。

这种松耦合性使得系统更加灵活和可扩展，能够适应不断变化的业务需求。

4. 可重用性：SOM强调服务的可重用性，即一个服务单元可以被多个应用程序和系统共享和复用。

通过将应用逻辑封装在服务中，可以将相同的功能逻辑抽象成一个或多个服务，以供其他系统调用。

这种可重用性提高了系统的开发效率，减少了重复开发的工作量。

面向服务方法的核心思想是将软件系统看作一系列相互协作的服务单元，通过服务之间的交互来实现系统的功能。

它具有较高的灵活性、可维护性和可扩展性，在分布式系统、企业应用集成和业务流程管理等领域有广泛的应用。

在实际应用中，面向服务方法有多种具体实现方式，如面向服务体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）、面向服务编程（Service-Oriented Programming，SOP）和面向服务设计（Service-Oriented Design，SOD）等。

面向服务的软件体系架构设计与实现面向服务的软件体系架构（Service-Oriented Architecture, SOA）是一种基于服务的软件开发和构建方式，就像Web Services一样，SOA将应用系统划分为一个个松散耦合的服务，这些服务能够相互调用，形成一个可扩展的应用系统。

随着云计算、物联网、大数据等相关技术的普及，SOA也成为了一个相当流行的软件架构设计方式。

本文将从以下几个方面介绍面向服务的软件体系架构设计与实现：SOA核心概念、SOA的优势和劣势、SOA的设计原则、SOA的实现技术、SOA的开发工具以及SOA的应用案例。

一、SOA核心概念面向服务的软件体系架构（SOA）是一种基于服务的软件开发和构建方式，其核心概念包括以下三点：1.服务：SOA中的服务是一个独立的逻辑单元，它封装了某种特定的功能，并可以通过网络进行访问和调用。

SOA中的服务通常包括Web Services、RESTful Services、消息队列等。

2.业务流程：SOA中的业务流程是一系列的服务的有序调用，应用在需要对多个服务进行协调、合作的场景中。

3.服务注册与发现：为了方便调用和管理服务，SOA中引入了服务注册与发现机制。

服务提供者将服务信息注册到服务仓库中，服务调用方可以根据服务描述信息在服务仓库中找到需要的服务。

二、SOA的优势和劣势SOA有以下几个优势：1.松散耦合：面向服务的软件体系架构的服务是松耦合的，即每个服务最好只与其依赖的服务或资源相关。

这种松散耦合的优点在于当某个服务需要更新或替换时，对其他服务的影响相对要小，这样大幅度减少了整体系统部分维护和升级所需的时间和成本。

2.可扩展性：SOA的另一个优点是可扩展性，这意味着可以在系统中动态添加或替换单独的服务，而不会影响整个系统。

这也使得系统更加灵活和可适应变化。

3.平台无关性：SOA 架构实际上是一个独立于平台（如操作系统和编程语言）的技术，可以让系统根据需要进行选择，因此可以将系统部署在不同的平台上。

面向服务的计算原理和应用1. 什么是面向服务的计算（Service-Oriented Computing，SOC）面向服务的计算是一种构建分布式系统的方法和架构模式，它将系统设计为由多个自治的服务组成，并通过服务之间的通信与协作来完成用户需求和业务功能。

面向服务的计算强调以服务为中心的设计和开发，每个服务提供特定功能，并通过使用标准的接口和协议进行交互。

这种方式能够提高系统的可复用性、灵活性和可扩展性，使系统更易于维护和升级。

2. 面向服务的计算的基本原理面向服务的计算基于以下几个基本原理：2.1 服务描述（Service Description）服务描述是对服务功能、接口和协议等信息的描述，它定义了服务的行为和属性，并提供给使用者了解和访问服务的能力。

服务描述通常使用标准的描述语言来定义，例如Web服务描述语言（WSDL）和统一描述、发现和集成框架（UDDI）。

2.2 服务发现（Service Discovery）服务发现是指服务使用者在系统中自动查找并选择适合的服务的过程。

通过使用服务描述信息，系统可以进行服务的自动发现和匹配，以满足使用者的需求。

服务发现可以通过使用服务注册表、服务代理或其他发现机制来实现。

2.3 服务组合（Service Composition）服务组合是指将多个服务按照一定的顺序和条件组合在一起，形成复杂的业务流程，以实现用户需求。

服务组合可以通过使用编排语言（例如BPEL）或工作流引擎来实现，它能够提高系统的灵活性和可复用性。

2.4 服务交互（Service Interaction）服务交互是指服务之间通过使用标准的接口和协议进行通信和协作的过程。

服务提供者通过暴露接口，提供服务的功能，服务使用者通过调用接口来访问和使用服务。

服务交互通常使用标准的Web服务协议（例如SOAP、REST）进行通信。

3. 面向服务的计算的应用领域面向服务的计算已经在各个领域得到了广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：3.1 企业应用集成面向服务的计算可以帮助企业实现不同系统和应用之间的集成，提高信息的流动性和共享性，降低集成的成本和风险。

面向服务的架构设计与开发技术研究一、引言随着信息技术的发展，越来越多的企业和组织将IT作为战略资源来使用，为了实现业务流程自动化、提高业务效率、增强企业竞争力和降低成本，采用面向服务的架构（SOA）已经成为了企业信息化建设的一个普遍趋势。

SOA是一种软件架构风格，它将业务以服务的形式进行描述，实现服务的重用和组合，以及业务流程的自治和协同。

SOA将业务服务和技术实现进行了分离，实现了业务逻辑和技术实现的松耦合，从而实现了更好的可重用性、灵活性和扩展性。

本文将对面向服务的架构进行深入研究，探讨面向服务的架构设计和开发技术的相关问题，并结合实例，说明如何使用面向服务的架构来构建可靠、可扩展和可维护的企业应用系统。

二、面向服务的架构设计原则在进行面向服务的架构设计时，需要考虑以下原则：1、面向服务SOA的核心是以服务为中心设计系统，并将服务进行标准化、模块化和可重用化。

服务应该是独立的、自治的、可组合的、松耦合的，以及以业务为导向的。

2、标准化使用标准化的协议和接口来实现服务之间的通信，如SOAP、REST、JSON、XML等。

3、拆分服务将服务进行拆分，实现服务的独立性，使得一个服务只负责一个业务功能，从而提高服务的可重用性和维护性。

4、服务发布将服务发布到中央仓库，并进行注册管理，便于下游系统调用，提高服务的可用性和互操作性。

5、服务发现使用服务发现机制，可以使得服务提供者和服务消费者自主发现和调用服务，减少耦合度。

6、异步通信通过异步通信机制，可以提高服务的可扩展性和性能，减少系统的瓶颈。

三、面向服务的架构开发技术1、服务定义与发布服务定义是SOA中最重要的一个概念，需要对服务进行标准化的描述，可以使用WSDL、Swagger等工具进行描述。

将服务发布到中央仓库，可以使用UDDI、Zookeeper、Consul等注册管理工具进行服务的注册和管理。

2、服务调用与路由服务调用通常包含服务发现、服务路由、服务调用和结果返回等步骤。

许辉阳 中国移动通信研究院李 劼 罗霄翔 北京邮电大学面向业务的云计算IaaS研究【摘 要】虽然现有的基于云计算IaaS相关解决方案较多，但均是通用的体系架构设计，没有考虑到上层业务的特点，从而在应用时业务提供效率不高。

文章参考面向服务的理念，重构IAAS的基础平台设计，在引入虚拟化技术实现物理资源的松散耦合基础之上，提供基于策略的管理机制以优化服务部署、服务监控和服务调度等全生命周期，以实现资源层对上层服务层的充分感知，从而有效提高云计算IAAS的性能以及服务能力的QoS。

【关键词】云计算 面向服务的理念 业务监控 动态资源调度1 简介云计算（Cloud computing），是继1980年代大型计算机到客户端－服务器的大转变之后的又一种巨变。

云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。

用户不再需要了解“云”中基础设施的细节，不必具有相应的专业知识，也无需直接进行控制。

整个过程将类似电网，用户可像使用电力资源、水资源一样弹性地使用着计算机物理资源。

云计算可以被认为包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。

云计算IaaS，基于虚拟化技术（特别是硬件级虚拟化技术）实现了物理资源和应用系统的松耦合，从而体现物理资源池的理念。

然而基于虚拟化技术仅仅是形成一个资源池，为了给上层应用系统提供弹性的按需分配的物理资源，对于这个资源池我们仍需要进行统一的调度与管理，从而为这个资源池赋予更多的智能以满足业务的需求。

因此，虚拟化技术是基础，在虚拟化之上我们还需要更多的功能，即从资源概念层面的面向业务的统一管理和调度技术。

面向业务的首要条件就是需要具备高弹性。

弹性可以从“伸”和“缩”两个角度理解。

“伸”：在上层业务遇到重大事件（如重大节日等）需要更多资源时，除了负载均衡等策略，能够从更底层的资源层入手，通过自适应调节及时、适量地给予资源分配，以保障业务的连续运营，实现更好的客户业务体验；“缩”：在上层业务请求减少或资源需求减少（如业务的潮汐效应等）时，能够适时收回相关资源，保证系统的资源高效利用，从而节省运营成本。

面向服务架构的系统设计与实现一、引言面向服务架构（Service-oriented architecture，SOA）是一种基于服务的软件架构风格。

它使用开放的标准协议和技术来实现不同系统之间的通信，构建松耦合、可重用、模块化的系统。

本文将探讨如何进行面向服务架构的系统设计与实现。

二、需求分析1. 业务需求分析在进行系统设计前，需要先对业务需求进行分析。

例如，一个电商网站需要支持用户浏览商品、下单、付款、发货、退款等操作。

这些操作之间需要进行数据交换和协作，因此需要进行系统设计。

2. 功能需求分析在进行系统设计时，需要明确系统中包含哪些功能模块。

例如，一个电商网站需要包含商品模块、订单模块、支付模块、物流模块、售后模块等。

3. 性能需求分析在进行系统设计时，还需要考虑系统的性能需求，包括吞吐量、并发数、响应时间等。

例如，一个电商网站需要支持大量用户访问，因此需要考虑系统的扩展性和性能优化。

三、系统设计1. 服务拆分与服务定义在进行系统设计时，需要将系统拆分为多个服务，并明确每个服务的功能和接口。

例如，在电商网站中，可以将商品模块拆分为商品查询服务、商品推荐服务等；将订单模块拆分为订单创建服务、订单查询服务、订单取消服务等。

2. 服务编排与流程定义在进行系统设计时，需要明确各个服务之间的调用关系，定义服务之间的流程和数据交换。

例如，在电商网站中，用户下单时，需要调用订单创建服务、支付服务和物流服务，通过定义服务之间的调用关系和数据交换，实现订单流程的自动化。

3. 服务注册、发现与调用在进行系统设计时，需要使用服务注册中心来管理服务的注册、发现和调用。

例如，在电商网站中，当用户浏览商品时，需要调用商品查询服务来获取商品信息，可以通过注册中心实现服务的自动发现和调用。

4. 服务监控与管理在进行系统设计时，需要考虑服务的监控与管理。

例如，在电商网站中，需要监控各个服务的运行状态、调用次数、错误率等指标，并及时进行告警和处理。

嵌入式开发中的面向服务的架构随着科技的不断进步和人工智能的发展，嵌入式系统技术在我们日常生活中扮演着越来越重要的角色。

在嵌入式系统的设计与开发中，面向服务的架构（Service-Oriented Architecture，简称SOA）被广泛应用。

本文将探讨在嵌入式开发中采用面向服务的架构的优势与挑战，并提出一些解决方案。

一、什么是嵌入式系统在介绍面向服务的架构之前，我们先来了解一下嵌入式系统的概念。

嵌入式系统指的是在特定应用领域中，集成了计算、通信和控制等功能的专用计算机系统。

它通常运行在一些资源有限的设备上，如传感器、智能家居设备、工业自动化系统等。

嵌入式系统的设计和开发考虑了实时性、可靠性、功耗等方面的特殊需求。

二、为什么需要面向服务的架构在复杂的嵌入式系统中，各个功能模块的之间的协同工作是非常重要的。

传统的单体式开发往往会导致系统难于维护和升级，开发周期长。

而面向服务的架构则能够有效解决这些问题。

1. 模块化设计与开发面向服务的架构将系统划分为多个松耦合的服务模块，每个模块只关注自身的功能实现。

在开发过程中，各个模块可以独立进行设计、开发和测试。

这种模块化的设计思想使得系统更加易于理解、扩展和维护。

2. 实现功能的重用面向服务的架构鼓励将常用的功能提取为服务，供其他模块调用。

通过服务的重用，可以有效减少重复开发的工作量，提高开发效率。

同时，如果某个服务需要更新或者改进，只需要修改该服务模块，而不必影响整个系统的其它部分。

3. 实现跨平台与异构性的支持面向服务的架构采用标准化的接口和协议，使得各个功能模块可以在不同的平台上独立运行。

这种跨平台和异构性的支持使得开发者可以更加自由地选择硬件平台和开发语言，提高了系统的可移植性和灵活性。

三、面向服务的架构在嵌入式开发中的应用案例面向服务的架构可以应用于各种嵌入式系统开发中，下面我们以智能家居系统为例来阐述其具体的应用。

智能家居系统通常包含多个子系统，如家庭安防系统、温控系统、照明系统等。

1、（1）—（5） A E D C C（6）—（10） D C D B C（11）—（12）C D2、列出并讨论现有SOC软件开发环境各自的特点。

第一部分P115（×表示各开发环境可适用于）3、什么是代理？代理和它代表的服务之间有什么不同？如何创建一个代理？一个代理包含一组端点引用，端点引用往往被定义为虚拟的对象。

在面向对象计算中，对象具有抽象的方法。

代理创建一个从服务客户到远程服务的管道，因此就像访问本地对象一样访问远程服务。

客户端通过调用代理的抽象方法访问服务的操作。

给应用添加远程web 服务（创建代理），鼠标右键单击应用文件夹或者项目中的“引用”文件夹，然后选择“添加服务引用”或者选择“添加web引用”。

P1454、描述SOC软件开发中的SOAP的作用。

第一部分P137（底下一整段）5、SOAP是否支持双向通信？如果不，响应消息如何与发送者建立相关性？SOAP是一个无状态的单向的信息交换协议不支持双向通信。

SOAP依赖于HTTP把返回消息和请求消息连接起来，HTTP隐含地给出了请求消息和响应消息的相关性。

（此处为百度扩充内容：把SOAP 绑定到HTTP，在使用HTTP 作为协议绑定的场合中，RPC 请求映射到HTTP 请求上，而RPC 应答映射到HTTP 应答。

然而，在RPC 上使用SOAP 并不仅限于HTTP 协议绑定。

SOAP也可以绑定到TCP和UDP协议上。

）6、在SOAP协议中，哪些信息包含在头部？哪些信息包含在正文？标头部分包含零个或多个SOAP头块，每个标头都确定了SOAP消息路径上的接收者。

正文包含零个获多个元素信息项，确定了SOAP消息路径上最终的SOAP接收者。

7、描述SOC软件开发中的WSDL的作用。

WSDL(Web Service Description Language )是一种用通用的SML语法描述WEB服务的语言。

WSDL描述了WEB服务的四个关键方面：（1）服务的功能（2）参数值的数据类型以及函数（服务）调用的返回类型（3）所使用的传输协议的绑定信息，一般都用SOAP协议（4）定位指定服务的地址信息换句话说，WSDL表示了服务请求者和服务提供者之间的契约。

第一章2．SOA:（面向服务体系结构）是一个分布式软件体系结构，它是通过松散耦合的服务构建的系统软件这些服务通过标准接口，例如WSDL(Web服务描述语言)接口，以及标准的消息交换协议，例如SOAP(简单对象访问协议)互相通信。

这些服务是自治和独立于平台的。

它们驻留在不同的计算机上并且为了实现期望的目标和最终结果使用彼此的服务。

SOC: （面向服务计算）是基于SOA模型的计算范型。

它包括三个并发进程中表示的计算概念、原理以及方法。

这三个并发进程是服务开发、服务发布以及使用发开出的服务进行应用组合。

SOD:（面向服务开发）是基于SOA概念和SOC范型的整个软件开发周期，包括需求、问题定义、概念模型、规格说明、体系结构设计、组合、服务发现、服务实现、测试、评估、部署和维护，这些活动将实现可运行的软件。

SOE:（面向服务企业）是一个通过SOA系统实现的一个并能外向展示业务过程的一系列技术。

SOE为管理采用SOA技术的业务过程提供了一个框架。

SOI:（面向服务的基础设施）①支持SOC的硬件和软件。

②一个硬件系统可以像软件系统那样按面向服务的方式组织起来。

SOSE:（面向服务的系统工程）是系统工程、软件工程和面向服务计算的一个组合，它建议在系统工程原则下开发面向服务的软件和硬件，这些原则包括需求、建模、规格说明、验证、设计、实现、确认、运行以及维护。

3.OOC范型和SOC范型在需求分析上有什么区别。

面向对象的需求分析基于面向对象的思想，以用例模型为基础。

开发人员在获取需求的基础上，建立目标系统的用例模型。

所谓用例是指系统中的一个功能单元，可以描述为操作者与系统之间的一次交互。

用例常被用来收集用户的需求。

（P5）（1） SOC强调的是分布式服务（包含可能的服务数据）而不是分布式对象。

（2） SOC明确区分开发责任、软件提供服务、服务中介，通过服务消费者构建应用。

（3） SOC支持库（公共和私有）中重用服务的匹配、发现和调用（远程或本地）（4）在SOC中，服务通过独立于平台和供应商的开发标准和协议通信。

面向服务的软件体系结构设计与分析随着互联网的发展，面向服务的软件体系结构成为了现代计算机科学中不可或缺的一部分。

面向服务的软件体系结构的设计和分析，旨在构建一种开放式的、松散耦合的、可重用的、可扩展的软件架构。

这种软件架构与传统的基于模块、基于对象、基于面向过程的软件体系结构有着很大的区别。

本文将从面向服务的软件体系结构的设计和分析入手，对这种软件架构做一个深入的探讨和分析。

一、什么是面向服务的软件体系结构面向服务的软件体系结构是一种架构模式，它基于分布式计算概念和互联网技术，构建了一种基于服务的软件体系结构。

它的设计和实现都是“服务”这个概念为中心的，服务是计算机系统为用户和其他系统提供特定的功能和行为的一种方式。

在这种软件架构中，所有的业务逻辑都是封装在服务中，并且每一个服务具有独立的、自治的能力。

二、面向服务的软件体系结构的优势1.松散耦合面向服务的软件体系结构的核心概念无疑就是服务的松散耦合。

因为每个服务都是自治的，所以在软件架构的设计和开发中，开发人员可以更加自由地组合和拆分服务，从而实现松散耦合。

这样一来，就能够对软件架构的各个模块进行灵活、快速的修改，从而加速软件开发的速度。

2.可重用性当所有的业务逻辑都封装在服务中时，这些服务是可以被重用的。

因为这些服务都是自治的，所以可以在不同的软件系统和项目中被重用。

这样，就可以大大提高软件可重用性，从而减少了软件开发和维护的成本。

3.可扩展性面向服务的软件体系结构很容易被扩展和升级。

因为这种软件架构是由许多自治的服务组成的，所以可以根据需要增加或删除服务，以及进行服务的更新和升级。

这样，就能够满足不断变化的业务需求。

4.系统可靠性在面向服务的软件体系结构中，所有的服务都是自治的。

这意味着当一个服务出现问题时，不会对整个软件系统造成太大的影响。

此外，每个服务的功能都是独立的，因此不同的服务可以分别进行测试和验证。

这样一来，不仅可以大大提高软件的可靠性，还可以降低软件错误率，从而提高了软件架构的可维护性。

492008.03理论探讨一种面向服务网络的IP S e c策略设计■苏州经贸职业技术学院李冬1引言服务网络[1]是一个基于网络层的多服务节点解决方案。

它采用Tapestry作为其基础架构，向用户提供唯一的服务视图。

服务节点共同为瘦客户端提供服务,保证服务的高可用性,支持客户端的主动、被动迁移和对服务的本地访问，也支持用户会话的保存、恢复,保证用户环境的唯一性。

其中服务器节点之间是强连接，组成的网络出现分区的概率很小，这从理论上保证Tapestr y 的路由和定位服务有更大的成功率,从而保证服务网络的服务质量。

也将为把服务网络扩展到广域网环境中组织服务节点,满足移动瘦客户端的连接需求。

在服务网络中，客户端的访问是通过本地认证完成的，而服务器之间的安全是通过策略化的IP Sec保障的。

通过安装I PSe c模块和改进访问策略，确保网络服务的简捷和安全“漫游”。

该策略指的是服务器之间、服务器和应用之间的信息流通的网络层安全策略，核心问题是两台服务器需要协商他们如何进行通信。

当两台拥有各自策略的主机希望进行通信时，它们需要某种机制来决定由他们双方策略综合考虑所允许的通信方式。

IP Sec并没有提供这种机制，当一台主机试图创建一个安全关联时，它必须事先知道远程服务器所接受的策略，否则很难把服务扩展到公共服务器上。

为此，本文提出了一个基于IP sec的可信管理服务网络服务器管理策略，把服务网络的支持的服务从服务器群安全扩展到强连接的WAN服务器上。

2基于I PSec的可信管理2.1SnTM S系统：S nTMS(S ervice-net Tr ust Manageme nt System)是一种既简单又灵活的可信管理系统，它继承并发展了一些明确的术语，如应用、行为、客体、请求、证书、策略和策略一致性值等概念的命名都反映其标准的技术内涵，它可以很好地为多种应用服务。

SnTMS可信管理系统的体系结构如图1所示。