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Semantic Web Services

Richard Cyganiak<cyganiak@inf.fu-berlin.de>

8. Juli 2003

Seminar “Grundlagen des Semantic Web”Prof. Robert TolksdorfFreie Universität Berlin, Institut für Informatik

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Inhalt

• Was sind Web Services?• Heutiger Stand der WS-Technologien• Wie’s weitergeht: Semantic Web Services• DAML-S• SWWS

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Was sind Web Services?

• Software-Komponenten, die Funktionalität über das Internet zur Verfügung stellen

• Web-Ressourcen, die nicht nur statische Informationen liefern, sondern das Auslösen von Aktionen erlauben• Kauf eines Produkts

• ein Gerät steuern

• automatisch aufrufbar• Web Services = Webdienste

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Webdienste aus zwei Perspektiven

• Aufruf von Funktionen aus einer Bibliothek• Biblothek liegt auf einem entfernten Server

• Vorteil: Discovery, Deployment

• Web-Applikationen, für Computer bedienbar• keine HTML-Formulare mit HTML-Antwortseiten

• sondern XML-Anfragen und XML-Antworten

• Vorteil: Ausführung automatisieren

• Vorteil: komplexe Dienste aus Einzeldiensten "zusammenstecken"

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Populäre Beispiele

• Google• Amazon• Trackback

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Probleme

• Beschreibung• Automatisches Auffinden• Automatisches Zusammenspiel

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Heutiger Stand des WS-Stack

Transport: HTTP

Syntax: XML

Messaging: SOAP

Description: WSDL

Discovery: UDDI

Flow, Composition: BPEL4WS

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SOAP

• Simple Object Access Protocol• W3C Note, Mai 2000• “Envelope” (Umschlag) für ein XML-Dokument• Mechanismen zum XML-Codieren von

• Methodenaufrufen

• Programmiersprachlichen Datenstrukturen (Arrays, ...)

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WSDL

• Web Service Description Language• Version 1.2: W3C Working Draft, Juni 2003• “Wie rufe ich Dienst auf? Wie sieht Antwort aus?”• Interface-Beschreibung

• Funktionsnamen, Parameter, Antworttyp usw.

• Dokumentation der Semantik nur textuell

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UDDI

• Universal Description, Discovery and Integration• OASIS; Version 3, Juli 2002• “Gelbe Seiten” für (nicht nur Web-)dienste• Unternehmen mit Kontaktdaten• Dienste mit “Access Points” (URI, mailto, Tel, ...)• Auffinden von Diensten über Klassifikationen• Nur textuelle Beschreibung der Semantik

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BPEL4WS

• Business Process Execution Language for Web Services

• Draft, Mai 2003• Webdienste zusammenfügen• Formale Protokollspezifikation für Geschäftsabläufe

zwischen Unternehmen• BPEL-Server kann Spezifikation automatisch

ausführen• Abläufe und Teilnehmer müssen vorher feststehen

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ebXML

• Umfassende Lösung für den B2B-Bereich• Überschneidungen mit anderen Standards• Wohldefinierte Semantik

• Bestellungen, Rechnungen, ...

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Semantic Web Services

Transport: HTTP

Syntax: XML

Messaging: SOAP

Description: WSDL

Discovery: UDDI

Flow, Composition: BPEL4WS

Semantik

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SW, WS, SWWS

• Semantic Web• Informationen maschinenlesbar machen

• globalen Austausch ermöglichen

• intelligente Schlüsse ziehen

• Web Services• Dienste über das Web anbieten

• Semantic Web Services• automatischen Auffinden, Aufrufen, Kombinieren und

Überwachen von Webdiensten

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Der “Magic Button” (1)

• Warum reicht Semantic Web nicht aus?• Kongress-Homepage• Finde Flüge zum Kongressort• Finde Hotel in der Nähe• zum Kongresszeitpunkt• müssen meine Kreditkarte akzeptieren• Zeige Ergebnis an

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Der “Magic Button” (2)

• Mit Web Service: Buche Ticket und Hotel!

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Automatische Ausführung

• Dienstbeschreibung muss Aufruf des Dienstes ermöglichen

• Nötige Eingaben• Mögliche Ausgaben• Wie aufrufen (URI, Protokoll)?

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Automatisches Auffinden

• Benutzer definiert formale Kriterien• passende Dienst werden automatisch aufgefunden• “Matchmaking”

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Automatisches Zusammenfügen

• Benutzer definiert “High-level”-Ziel• Automatische Auswahl einzelner Dienste• Verkettung der Dienste zur Erreichnung des Ziels

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Vermittlung

• Nicht überall setzt sich ein Standard durch• Vermittlung mittels Mediatoren (Adaptoren)• Basis: Ontologien

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Überwachung von Diensten

• Komplexe Dienste mit langer Ausführungszeit (Monate)

• Status abfragen• Änderungen vornehmen• Einheitlich für beliebige Dienste

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Semantic Web Services...

• ...ermöglichen automatisches• Auffinden

• Ausführen

• Zusammensetzen

• Überwachen

• von Webdiensten

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DAML-S

• ServiceProfile: Was macht der Dienst? Auffinden

• ServiceModel: Wie funktioniert er? Zusammensetzen

• ServiceGrounding: Wie zugreifen? Ausführung

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DAML-S

• Ontologie für Dienste• Ausgangspunkt: Was können wir mit DAML+OIL

machen?• seit 2001 in Entwicklung• alle 7-10 Monate neue Version; aktuell 0.9• noch große Lücken (Rules, Logic)

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DAML Services Coalition

• BBN• Carnegie Mellon University• ISI• SRI• Nokia• Stanford University• University of Southampton• Universtiy of Maryland• Yale University

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Oberste Ebene

• ServiceProfile: Was macht der Dienst?• ServiceModel: Wie setzt er sich zusammen?• ServiceGrounding: Wie zugreifen?

• Mapping abstrakter Parameter zu WSDL und URIs

Resource Service

ServiceProfile ServiceModel

ServiceGroundingprovides

presents describedBy

supports

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Service Profiles

• Welche Organisation bietet den Dienst an?• Kontaktdaten

• Charakteristiken des Dienstes?• Klassifikation, Qualitätsrating• in anderen Ontologien zu definieren

• Welche Funktion hat er?• Input• Output• Preconditions (braucht DAML-Rules)• Effect (braucht DAML-Rules)

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Service Models

• Anleitung zur Ausführung des Dienstes• ähnlich BPEL4WS• Dienst als Prozess

• AtomicProcess

• CompositeProcess

• SimpleProcess

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Kontrollstrukturen für CompositeProcess

• Sequence• Split• Split + Join• Unordered• Choose• If-Then-Else• Repeat-Until• Aber noch keine Modellierung für Bedingungen

definiert

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Außerdem

• Beschreibung von Ressourcen• consumable, reusable

• use, replenish

• lock, release

• DAML Time

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DAML-S: Zusammenfassung

• Ontologie zur Beschreibung von Webdiensten• Grundlage: DAML+OIL (demnächst OWL)• Auffinden, Zusammenstellen, Ausführen• Entscheidende Teile noch nicht definiert

• weil man an die Grenzen von DAML+OIL stößt

• Nicht modular

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Semantic Web EnabledWeb Services (SWWS)

Ausgangspunkt: Was brauchen wir, um das Web in ein intelligentes, verteiltes informationsverarbei-tendes System zu verwandeln?

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SWWS

• Groß angelegtes und ehrgeiziges Projekt• EU-gefördert 2002-2005• Breite Industrieunterstützung• Leiter: Dieter Fensel, Uni Innsbruck• Noch in der Analyse-Phase

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Deliverables

• Umfassendes Framework für Web Services (WSMF)• Service zum semantischen Auffinden von WS• Lösung zur Vermittlung zwischen Diensten

• Grundlage: semantische Beschreibung der Daten und Geschäftslogik

• Plattform, die das alles realisiert• Drei Fallstudien (B2C und B2B)

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Analyse: Anforderungen

Zurück zum Beispiel “Angestellter bestellt Computer”• Prozess modellien• Prozess ausfühen• Sicherheit und Zuverlässigkeit des Netzes• Hersteller und Vertragsanbieter finden• Preise und Produkte vergleichbar machen• verschiedene Dokumenttypen transformieren• Computerkauf und Vertragsabschluss müssen entweder

beide gelingen oder keins von beiden

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Web Service Modeling Framework (WSMF)

• Ontologien• Goal repository• Beschreibung von Webdiensten• Mediatoren

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Ontologien

• Terminologie für die anderen Bestandteile• Abbildung der Semantik inkompatibler

Komponenten auf gemeinsame Ontologie

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Goal Repositories

• Ziele des Klienten bei der Verwendung eines WS• Pre-conditions

• Was muss gelten, damit ich den WS benutzen darf?

• Welche Eingabeinformationen bereitstellen?

• Post-conditions• Bedingungen, die für die Ausgaben zutreffen

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Beschreibung von Webdiensten

• Black Box Description• Außenansicht des Dienstes

• Pre- und Post-conditions, Ein- und Ausgaben

• Web Service und Goal Repository müssen nicht die gleiche Terminologie sprechen

• Gray Box Description• Zusammenspiel einzelner Dienste

• ähnlich BPEL4WS, DAML-S Process Model

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Mediatoren

• Vermitteln/übersetzen/transformieren zwischen• Datenstrukturen

• Business Logic

• Message Exchange Protocols

• Dienstaufruf

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SWWS: Zusammenfassung

• Zuerst ambitionierte Requirements ermitteln• WSMF: Framework zur Erfüllung der

Requirements• Bestehende Standards/Initiativen in dieses

Framework einpassen (DAML-S, BPEL4WS)• Noch in der Analyse-Phase

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Die SWWS-Vision

Zeit

WWWURI, HTML, HTTP

Semantic WebRDF(S), OWL

Web ServicesUDDI, WSDL, SOAP

IntelligentWeb ServicesDynamisch

Statisch

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Weitere Informationen

• DAML-Shttp://www.daml.org/services/

• SWWShttp://swws.semanticweb.org/

• W3C Web Services Activityhttp://www.w3.org/2002/ws/

• OASIShttp://www.oasis-open.org/