Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les services Web tolérants aux fautes sont des composants avec une grande résilience aux défaillances qui résultent de différentes fautes imprévues, par exemple des bugs logiciels ou crash de machine. Comme il est impossible de prévoir l'apparition d'éventuelles fautes, de nombreuses stratégies consistent à dupliquer, d'une manière passive ou active, les composants critiques (eg. services Web) qui interagissent durant une exécution d'application distribuée (eg. composition). La capacité d'une application à continuer l exécution en présence de défaillances de composants référé a la Tolérance aux Fautes (TF). La duplication est la solution largement utilisée pour rendre les composants tolérants aux fautes. La TF peut être assurée à travers la réplication ou la diversité. Nous nous intéressons particulièrement dans cette thèse à la diversité, et nous montrons comment un ensemble de services Web sémantiquement équivalents qui fournissent la même fonctionnalité (eg. prévisions météo), mais qui l'implémentent différemment, collaborent pour rendre un service Web TF. Nous illustrons les limites de la réplication (présence de fautes répliquées), et proposons la diversité comme une solution alternative. En effet, la littérature a révélé un intérêt limité dans l'utilisation de la diversité pour rendre les services Web tolérants aux fautes / Fault Tolerant Web services are components with higher resilience to failures that result out of various unexpected faults for instance software bugs and machine crashes. Since it is impractical to predict the potential occurrence of a fault, a widely used strategy consists of duplicating, in a passive or active way, critical components (e.g., Web services) that interact during a distributed application execution (e.g., composition). The ability of this application to continue operation despite component failures is referred to as Fault Tolerance (FT). Duplication is usually put forward as a solution to make these components fault tolerant. It is achieved through either replication or diversity. In this thesis, we are particularly interested in diversity, and we show how semantically similar Web services, i.e., offer same functionality (e.g., Weather Forecast) but implement this functionality differently in terms of business logic and technical resources, collaborate together to make web services fault tolerant. We illustrate the limitations of replication (e.g., presence of replicated faults) and suggests diversity as an alternative solution. Our literature review revealed a limited interest in diversity for FT Web services

Cette thèse traite de l’évolution des services web dans les architectures SOA. L’évolution s’entend ici comme tout changement impactant les contrats de service à chaque nouvelle version de service. Nous nous inscrivons volontairement dans le cadre de la préservation des versions et de leurs utilisations par des compositions de services ou par des applications quelconques. Nous nous intéressons également aux effets et impacts de ces changements sur l’ensemble du système d’information en particulier sur les acteurs et les processus d’affaires. Ce travail se situe principalement dans le domaine de la gestion des versions de services avec des ramifications dans le domaine des processus d'affaires et du génie logiciel. Afin de pouvoir utiliser des versions différentes en fonction de règles imposées par les consommateurs de service ou les fournisseurs, nous proposons un modèle capable de prendre en compte les changements en termes d’identification, de planification, d’implémentation, de tests et de notifications aux acteurs du système d’information. Dans ce contexte, un des problèmes majeurs est celui de relier les applications et les consommateurs aux nouveaux services. La résolution de problème est a priori difficile si on considère que les solutions qui pourraient y être apportées sont consommatrices en temps d’exécution, génératrice d’erreurs voire entrainant des arrêts de services. Ce coût du changement conduit souvent à ne pas entreprendre des évolutions ce qui en fin de compte est dommageable pour les organisations en général. Quoi qu’il en soit, les migrations de services d’une version à une autre peuvent conduire les consommateurs à éviter les nouvelles versions en dépit de la plus-value que ces dernières peuvent apporter car trop couteuses à maintenir). Pour répondre à cette problématique, nous proposons un modèle holistique capable de décrire l'évolution des services dans les architectures SOA en prenant en compte les différentes versions de services durant leur cycle de vie. Ce modèle fait l'objet d'une méthodologie spécifique qui conduit à son implantation avec pour but de montrer sa faisabilité et sa validité. Cette méthodologie s'appuie sur un scenario qui permet de confronter toutes les notions du modèle. Plus précisément, nos contributions portent sur i) l'élaboration d'un modèle orienté-changement pour modéliser l'évolution des services, ii) une spécification semi-formelle pour la représentation interne de l'évolution en prenant en compte les versions de services, iii) une approche analytique pour interpréter l'évolution des services sur le système d'information, et iv) une adaptation semi-automatique de la partie client lors de l'évolution de services. / The context of this thesis concerns the evolution of web services in SOA architectures. We mean by evolution all changes of one or more elements of the service contract resulting each time a new version of the service. In addition, we are in the event where versions of services are preserved and maintained as they cannot be all used simultaneously. We are also interested in this thesis, in the effects of these developments on the entire information system and the actors who interact with services. This work is therefore in the field of service versions management with significant ramifications in the areas of business processes and software development. To ensure a smooth and consistent transition between the different versions of a Web service, we advocate for a change-centric model in which necessary changes are identified, planned, implemented, tested, and then notified to all necessary stakeholders. A major consequence of changes in Web services is to review the mechanisms that bind organization applications to these Web services. This review is usually time-consuming and error-prone and sometimes requires the suspension of ongoing operations prior to shifting to new applications. To mitigate this review’s consequences on applications, organizations tend to be passive by either ignoring the changes or delaying their adoption. In either case there is a high risk that providers of Web services stop supporting old versions (e.g., too costly to maintain), forcing organizations to take immediate actions, which could turn into chaos. Even if an organization is willing to embrace the changes, there are no guarantees that the transition to a new version will be a success. Organizations end-up using different versions of the same Web service, which is simply “unhealthy”. This thesis aims to build a holistic model for managing the Web Service evolution in service-oriented architecture taking into account services versions. The main work of this thesis is a set of theoretical models and approaches that facilitate the Web Service consumer and provider to handle the issues of Web Service evolution. Additionally, we also provide an implementation methodology which presents and validates the feasibility of the proposed model. Along with the theory and practice contribution of the work, we build a complete scenario to evaluate the whole work. The main contributions are i) the development of holistic theoretical change-centric model for managing Web Service evolution, ii) the change specification for representing Web Service evolution in the context of versions management, iii) the change impact analysis approach for Web Service evolution, and iv) a semi-automatic client adaptation for Web Service evolution.

La mondialisation, la croissance continuelle des tailles des entreprises et le besoin d'agilité ont poussé les entreprises à externaliser leurs activités, à vendre des parties de leurs procédés, voire même distribuer leurs procédés jusqu'à lors centralisés. En plus, la plupart des procédés métiers dans l'industrie d'aujourd'hui impliquent des interactions complexes entre un grand nombre de services géographiquement distribués, développés et maintenus par des organisations différentes. Certains de ces procédés, peuvent être très complexes et manipulent une grande quantité de données, et les organisations qui les détiennent doivent faire face à un nombre considérable d'instances de ces procédés simultanément. Certaines même éprouvent des difficultés à les gérer d'une manière centralisée. De ce fait, certaines entreprises approuvent le besoin de partitionner leurs procédés métiers d'une manière flexible, et être capables de les distribuer d'une manière efficace, tout en respectant la sémantique et les objectifs du procédé centralisé. Le travail présenté dans cette thèse consiste à proposer une méthodologie de décentralisation qui permet de décentraliser d'une manière optimisée, générique et flexible, des procédés métiers. En d'autres termes, cette approche vise à transformer un procédé centralisé en un ensemble de fragments coopérants. Ces fragments sont déployés et exécutés indépendamment, distribués géographiquement et peuvent être invoqués à distance. Cette thèse propose aussi un environnement pour la modélisation des chorégraphies de services web dans un langage formel à savoir le calcul d'événements. / In mainstream service orchestration platforms, the orchestration model is executed by a centralized orchestrator through which all interactions are channeled. This architecture is not optimal in terms of communication overhead and has the usual problems of a single point of failure. Moreover, globalization and the increase of competitive pressures created the need for agility in business processes, including the ability to outsource, offshore, or otherwise distribute its once-centralized business processes or parts thereof. An organization that aims for such fragmentation of its business processes needs to be able to separate the process into different parts. Therefore, there is a growing need for the ability to fragment one's business processes in an agile manner, and be able to distribute and wire these fragments together so that their combined execution recreates the function of the original process. This thesis is focused on solving some of the core challenges resulting from the need to restructure enterprise interactions. Restructuring such interactions corresponds to the fragmentation of intra and inter enterprise business process models. This thesis describes how to identify, create, and execute process fragments without loosing the operational semantics of the original process models. It also proposes methods to optimize the fragmentation process in terms of QoS properties and communication overhead. Further, it presents a framework to model web service choreographies in Event Calculus formal language.

The capability to easily find useful services (software applications, software components, scientific computations) becomes increasingly critical in several fields. Current approaches for services retrieval are mostly limited to the matching of their inputs/outputs possibly enhanced with some ontological knowledge. Recent works have demonstrated that this approach is not sufficient to discover relevant components. In this dissertation we argue that, in many situations, the service discovery should be based on the specification of service behavior. The idea behind it, is to develop matching techniques that operate on behavior models and allow delivery of partial matches and evaluation of semantic distance between these matches and the user requirements. Consequently, even if a service satisfying exactly the user requirements does not exist, the most similar ones will be retrieved and proposed for reuse by extension or modification. To do so, we reduce the problem of behavioral matching to a graph matching problem and we adapt existing algorithms for this purpose. <br /><br />Motivated by these concerns, we developed the WS-BeM platform for ranking web services based on behavior matchmaking, which takes as input two WSCL or BPEL protocols and evaluates the semantic distance between them. The prototype is also available as a web service. Furthermore, an application is described concerning the tool for evaluating the effectiveness of the behavioral matchmaking method.

L'objectif de notre travail de recherche est de vérifier si un processus BPEL satisfait sa spécification d'interface représentant son comportement externe en utilisant la vérification de modèles. Dans ce mémoire, nous présentons essentiellement l'approche de notre logiciel qui permet dans un premier temps de traduire un processus BPEL en modèle Promela et une expression d'interface en assertion de traces, et par la suite, il lance la vérification en utilisant l'outil Spin. Cette vérification du comportement du processus concret se fait par rapport à une spécification abstraite de son interface comportementale, c'est-à-dire, nous vérifions uniquement ce qui est visible à l'exterieur du processus. Nous expliquons les étapes franchies pour atteindre notre objectif et nous montrons à l'aide d'exemples que notre logiciel est fonctionnel.

La mise en place de marchés électroniques, perçus comme des places publiques électroniques d'affaires où les partenaires ne se connaissant pas forcément, requiert la mise en place d'une sorte de registre public dans lequel les entreprises offrant un service donné viennent inscrire leurs services, et que les entreprises en quête de services viennent consulter. L'organisme de normalisation OASIS a proposé une norme pour la description et la fouille de services d'entreprises dans un registre public: la norme UDDI (Universal Description Discovery and Integration). Cependant, le type des requêtes supportées par cette norme reste primitif. Par exemple, la norme UDDI n'offre pas de mécanisme qui permette de choisir de manière intelligente un service Web en se basant sur des critères intrinsèques au service; on se base principalement sur des méta-données attribuées par un être humain. Plusieurs chercheurs ont proposé des extensions à UDDI pour supporter des requêtes de recherche plus complexes. Cependant, ces requêtes ne sont pas toujours exécutées au niveau du registre UDDI, et donc ne peuvent pas être partagées. Quand elles sont exécutées sur un registre UDDI, elles font défaut à la norme. Dans cette recherche, nous proposons une plate-forme d'extension générique de registre UDDI qui supporte, 1) l'ajout dynamique de nouvelles requêtes complexes, et 2) la co-existence de requêtes normalisées avec les requêtes étendues. Notre solution consiste en un intermédiaire (broker) qui agit comme un courtier entre les clients et les registres UDDI standards (Mili et al.,2005). Ce courtier peut être configuré à l'exécution pour supporter de nouvelles requêtes. Notre solution a comme avantages, 1) la rétrocompatibilité, et 2) l'extension dynamique. Nous décrivons notre implantation basée sur le registre jUDDI, une implantation de la fondation Apache du registre UDDI et AspectJ, une extension orientée aspect s de Java, développée par la fondation Eclipse™. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Services Web, Découverte et invocation dynamique, Standard UDDI, Extensions UDDI, jUDDI, AspectJ.

Thesis (M.S.)--Montana Tech of The University of Montana, 2002. / Includes bibliographical references (leaves 78-79) and abstract. Web site available on CD or the Internet www.missoulaforum.org.

Pour faire face aux enjeux d'une économie mondialisée et aux fluctuations du marché, les entreprises (et principalement les PMEs) doivent développer de nouvelles stratégies de collaboration et d'organisation en réseau permettant de s'intéresser effectivement au réseau de création de valeur (et non pas se limiter à une simple organisation de chaîne de valeur) plus en rapport avec le contexte économique " blue ocean " visant le développement de produits et services innovants. Actuellement, ces réseaux de collaborations sont basés sur des relations de confiance et des communautés bien identifiées. Pour passer à une collaboration à très grande échelle, il importe d'accroître l'agilité et l'interopérabilité des entreprises et de leurs systèmes d'information pour permettre leur interconnexion. Cette stratégie de collaboration pose le problème d'une gestion de la sécurité " de bout en bout " pendant tout le cycle de vie des informations et processus partagés. Or les approches traditionnelles de sécurité ne proposent qu'une protection " statique " et " instantanée " ce qui ne permet pas de répondre aux contraintes de gestion des usage et d'adaptation dynamique requises par les organisations collaboratives. Pour répondre à ces enjeux, nous proposons d'adapter les approches de gestion des droits numériques (DRM) aux systèmes d'information. Après avoir proposé une architecture semi-distribuée de gestion des droits d'usage, nous avons proposé un modèle de politique de sécurité intégrant les droits d'usage et les obligations associées. Ceci nous a conduits à définir une syntaxe et une sémantique adaptée pour enrichir les politiques traditionnelles. Nos travaux ont porté ensuite sur la prise en compte de la dimension collaborative. Dans ce cadre nous avons proposé une algèbre d'intégration permettant de gérer la composition des politiques en fonction de l'ajout ou du retrait de partenaires dans l'organisation en analysant les processus métiers mis en œuvre par la collaboration. Enfin, notre architecture a été validée par un prototype incluant un moteur de négociation (construit sur l'outil "SUN XACML implementation"), un moteur d'agrégation s'appuyant sur JAVA DOM et JDOM et une composante d'analyse de contexte.

Dans cette thèse nous nous intéressons au problème d’analyse des spécifications des protocoles d’interactions des services Web orientés données. La spécification de ce type de protocoles inclut les données en plus de la signature des opérations et des contraintes d’ordonnancement des messages. L’analyse des services orientés données est complexe car l’exécution d’un service engendre une infinité d’états. Notre travail se concentre autour du problème d’existence d’une relation de simulation quand les spécifications des protocoles des services Web sont représentés en utilisant un système à transition orienté données. D’abord nous avons étudié le modèle Colombo [BCG+05]. Dans ce modèle, un service (i) échange des messages en utilisant des variables ; (ii) modifie une base de donnée partagée ; (iii) son comportement est modélisé avec un système à transition. Nous montrons que tester l’existence de la relation de simulation entre deux services Colombo non bornée est indécidable. Puis, nous considérons le cas où les services sont bornés. Nous montrons pour ce cas que le test de simulation est (i) exptime-complet pour les services Colombo qui n’accèdent pas à la base de donnée (noté ColomboDB=∅), et (ii) 2exptime-complet quand le service peut accéder à une base de donnée bornée (Colombobound). Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons défini un modèle générique pour étudier l’impact de différents paramètres sur le test de simulation dans le contexte des services Web orientés données. Le modèle générique est un système à transition gardé qui peut lire et écrire à partir d’une base de donnée et échanger des messages avec son environnement (d’autres services ou un client). Dans le modèle générique toutes les actions sont des requêtes sur des bases de données (modification de la base de données, messages échangés et aussi les gardes). Dans ce contexte, nous avons obtenu les résultats suivant : (i) pour les services gardés sans mise à jour, le test de simulation est caractérisé par rapport à la décidabilité du test de satisfiabilité du langage utilisé pour exprimer les gardes augmenté avec une forme restrictive de négation, (ii) pour les services sans mise à jour mais qui peuvent envoyer comme message le résultat d’une requête, nous avons trouvé des conditions suffisantes d’indécidabilité et de décidabilité par rapport au langage utilisé pour exprimer l’échange de messages, et (iii) nous avons étudié le cas des services qui ne peuvent que insérer des tuples dans la base de donnée. Pour ce cas, nous avons étudié la simulation ainsi que la weak simulation et nous avons montré que : (a) la weak simulation est indécidable quand les requêtes d’insertion sont des requêtes conjonctives, (b) le test de simulation est indécidable si la satisfiabilité du langage de requête utilisé pour exprimer les insertions augmenté avec une certaine forme de négation est indécidable. Enfin, nous avons étudié l’interaction entre le langage utilisé pour exprimer les gardes et celui utilisé pour les insertions, nous exhibons une classe de service où la satisfiabilité des deux langages est décidable alors que le test de simulation entre les services qui leur sont associés ne l’est pas. / In this thesis we address the problem of analyzing specifications of data-centric Web service interaction protocols (also called data-centric business protocols). Specifications of such protocols include data in addition to operation signatures and messages ordering constraints. Analysis of data-centric services is a complex task because of the inherently infinite states of the underlying service execution instances. Our work focuses on characterizing the problem of checking a refinement relation between service interaction protocol specifications. More specifically, we consider the problem of checking the simulation preorder when service business protocols are represented using data-centric state machines. First we study the Colombo model [BCG+05]. In this framework, a service (i) exchanges messages using variables; (ii) acts on a shared database; (iii) has a transition based behavior. We show that the simulation test for unbounded Colombo is undecidable. Then, we consider the case of bounded Colombo where we show that simulation is (i) exptime-complete for Colombo services without any access to the database (noted ColomboDB=∅), and (ii) 2exptime-complete when only bounded databases are considered (the obtained model is noted Colombobound). In the second part of this thesis, we define a generic model to study the impact of various parameters on the simulation test in the context of datacentric services. The generic model is a guarded transition system acting (i.e., read and write) on databases (i.e., local and shared) and exchanging messages with its environment (i.e., other services or users). The model was designed with a database theory perspective, where all actions are viewed as queries (i.e modification of databases, messages exchanges and guards). In this context, we obtain the following results (i) for update free guarded services (i.e., generic services with guards and only able to send empty messages) the decidability of simulation is fully characterized w.r.t decidability of satisfiability of the query language used to express the guards augmented with a restrictive form of negation, (ii) for update free send services (i.e., generic services without guards and able to send as messages the result of queries over local and shared database), we exhibit sufficient conditions for both decidability and undecidability of simulation test w.r.t the language used to compute messages payloads, and (iii) we study the case of insert services (i.e., generic services without guards and with the ability of insert the result of queries into the local and the shared database). In this case, we study the simulation as well as the weak simulation relations where we show that: (i) the weak simulation is undecidable when the insertions are expressed as conjunctive queries, (ii) the simulation is undecidable if satisfiability of the query language used to express the insertion augmented with a restricted form of negation is undecidable. Finally, we study the interaction between the queries used as guards and the ones used as insert where we exhibit a class of services where satisfiability of both languages is decidable while simulation is undecidable.