Esta tese de doutorado tem como objetivo principal, a proposta de um sistema onde é possível avaliar abordagens diferentes para composição automática de Web services, baseando-se em parâmetros de QoS que dependem da execução para serem medidos. O objetivo foi atingido por meio da implementação de um sistema denominado AWSCS (Automatic Web Service Composition System). O AWSCS é um sistema onde é possível implementar abordagens diferentes para composição automática de Web services e também executar os fluxos resultantes dessas abordagens. Com o objetivo de demonstrar os resultados desta tese de doutorado, foram elaborados cenários, onde fluxos empíricos foram construídos para fazer a demonstração do funcionamento do AWSCS, uma vez que algoritmos para composição automática não foram encontrados para download na literatura. Com os resultados foi possível fazer um estudo do comportamento da execução de fluxos de Web services compostos, quando fluxos com mesma funcionalidade, mas estratégias de solução do problema diferentes foram comparados. Além disso, foi possível observar a influência das cargas aplicadas no sistema em execução, uma vez que o tipo de carga submetida ao sistema é um fator importante para se definir qual abordagem para composição de Web services pode levar ao melhor desempenho, de acordo com o ambiente e tipos de cargas que ele vai receber, quando em produção. / This PhD thesis has as main goal the propose of a system where it is possible to evaluate different approaches for automatic composition ofWeb services, based on QoS parameters that depend on the execution to be measured. The goal was reached by means of the implementation of a system named AWSCS (Automatic Web Service Composition System). The AWSCS is a system where it is possible to implement different approaches for automatic composition of Web services and also to execute the resulting flows from these approaches. Aiming at demonstrating the results of this PhD thesis different scenarios were developed, where empirical flows were built to demonstrate the operation of AWSCS, once algorithms for automatic composition were not found to download in the literature,. With the results it was possible to study the behavior of running composite Web services, when flows with the same functionality but different problem-solving strategies were compared. Furthermore it was possible to observe the influence of the load applied on the running system once the type of load submitted to the system is an important factor to define which approach for the Web service composition can take to the best performance according to the environment and types of load it will receive when in production.

Esta dissertação de mestrado aborda a Composição de Web services baseada em atributos de Qualidade de Serviço (CWSbQ). Foi selecionado o domínio de sistemas de e-commerce, por se tratar de uma área em franca expansão, tanto no cenário nacional como internacional. Além disso, os sistemas de e-commerce podem se beneficiar da CWSbQ devido à sua interoperabilidade e atendimento aos requisitos de qualidade de serviço de seus clientes. Foram implementados dez algoritmos para resolver esse problema, usando várias técnicas diferentes, sendo elas: busca aleatória, busca exaustiva, busca heurística, busca meta-heurística e um algoritmo híbrido. Foram realizados experimentos de avaliação de desempenho, considerando tamanhos de espaço de busca diferentes e dois deadlines estabelecidos. As principais contribuições deste trabalho foram o desenvolvimento de três novos algoritmos: Heurística Gulosa (HG), Heurística Gulosa 2 (HG2) e Algoritmo Genético Duplamente Híbrido (AGDH); o uso de planejamento de experimentos e avaliação de desempenho para aperfeiçoar Algoritmos Genéticos (AGs) usados no problema de CWSbQ; e o estudo de adequação dos algoritmos de CWSbQ para diferentes situações / This MSc dissertation addresses the QoS-aware Web services composition (QWSC) problem. The field of e-commerce systems was selected because it comprises an area in wide expansion, both in national and international scenarios. Furthermore, e-commerce systems can benefit from QWSC due to its interoperability and compliance to the requirements of quality of service of the customers. Ten algorithms were implemented to solve this problem by using several different techniques, namely: random search, exhaustive search, heuristic search, meta-heuristic and a hybrid algorithm. Performance evaluation was made considering different search space sizes for two different established deadlines. The main contributions of this work were the development of three new algorithms: Greedy Heuristic (GH), Greedy Heuristic 2 (GH2) and Doubly Hybrid Genetic Algorithm (DHGA); the use of planning of experiments and performance evaluation to improve the genetic algorithms (GAs) used in QWSC problem; and a suitability study of QWSC algorithms for different situations

Seleção de serviços em composições distribuídas considera principalmente a qualidade de serviço que atenda requisitos estabelecidos pelo usuário, como por exemplo, preço. No entanto, problemas relacionados a execução de composições de serviços podem ocorrer quando não se considera aspectos relacionados à rede e ao hardware, que afetam diretamente o desempenho da composição. Esse problema se agrava em composições coreografadas, pois a característica descentralizada requer um maior esforço para que essas informações possam ser consideradas em uma perspectiva global. Dessa forma, apesar da descentralização apresentar vantagens, é necessário que requisitos de qualidade de serviço da composição também sejam considerados em coreografias de serviços web para que a escolha de serviços para desempenhar um papel leve em consideração parâmetros importantes que podem afetar no desempenho da composição. Este trabalho apresenta um mecanismo, implementado sobre o framework OpenKnowledge, para selecionar serviços web em ambientes coreografados considerando primeiramente estimativas de atraso, taxa de perda e por fim considera a utilização de outros parâmetros, como utilização de CPU. Os primeiros experimentos em diferentes cenários de rede confirmaram as vantagens da proposta em relação a um seletor de serviços que ignora aspectos relacionados com a rede. Obteve-se ganhos de 20 a 97% no que diz respeito ao tempo total da execução da coreografia. Em seguida, experimentos inserindo utilização de CPU na escolha dos serviços confirmaram as vantagens de utilização de diferentes parâmetros para seleção de serviços em coreografias. / Selection of services in distributed compositions mainly considers the quality of service that meets requirements set by the user, such as price. However, problems related to the execution of service compositions may occur when aspects related to network and hardware, which directly affect the performance of the composition, are not taken in consideration. This problem is aggravated in choreographed compositions because the decentralized feature requires a greater effort so that this information may be considered in a global perspective. Thus, despite the decentralization advantages, it is necessary that the service quality requirements of the composition may also be considered in the choreography of web services so that the choice of services may play a role that takes into account important parameters, which can affect the performance of the composition. This dissertation presents a mechanism, implemented on the OpenKnowledge framework, to select web services in choreographed environments. First, considering delay estimates, loss rate and finally the use of other parameters, such as CPU utilization. The first experiments on different network scenarios confirmed the proposal advantages in relation to a selection mechanism that bypasses aspects of the network. It was obtained gains from 20% to 97% considering the total time of execution of the choreography. Then, experiments inserting CPU utilization in the choice of services confirmed the advantages of using different parameters for selection of services in choreography.

Nos últimos anos, a tecnologia de Web Services vem sendo pesquisada nas mais diversas áreas da computação, incluindo a de gerenciamento de redes de computadores. A composição de serviços, uma nova funcionalidade surgida recentemente, parece ter a potencialidade de resolver diversos problemas de diversas áreas da computação, incluindo a área de gerenciamento de redes e seu respectivo protocolo padrão de facto, o SNMP. Através da composição de serviços, é possível construir serviços mais sofisticados, usando-se serviços mais simples como componentes. Este trabalho tem por objetivo investigar a composição de Web Services aplicada ao gerenciamento de redes de computadores. Para tanto, modelos e padrões para composição foram estudados e uma arquitetura de composição, usando o padrão WS-BPEL, aplicada ao gerenciamento foi proposta. Tal arquitetura permite iniciar uma cadeia de ações de gerenciamento em gerentes de nível mais baixo baseados em Web Services através de uma única requisição Web Service. Para definir novas composições, uma ferramenta Web foi desenvolvida, a qual gera automaticamente o código WS-BPEL. Além disso, foram realizadas avaliações de desempenho para verificar o impacto na rede das composições. Os resultados obtidos mostraram que composições podem reduzir o tráfego gerado na rede junto à estação de gerenciamento, pois permitem concentrar diversas informações em uma única requisição Web Services. O tempo de resposta também pôde ser reduzido em algumas situações devido às requisições nativamente paralelas do WS-BPEL. / In the recent years, the Web Services technology has been researched in many areas of computer science, including computers network management. Service composition, a new feature recently raised, seems to have the potentiality to solve several problems in computer science, including the network management field and its Simple Network Management Protocol (SNMP). Through service composition, it is possible to build up more sophisticated services using simpler services as components. Therefore, this work aims at investigating Web Services composition applied to network management. Towards this goal, models and standards for composition were reviewed and a WS-BPEL-based composition architecture devoted to management was proposed. Such architecture allows starting a chain of management actions on lowerlevel Web Services-based managers through only one Web Services request. In order to define new compositions, a Web-based tool was developed to automatically generate the WS-BPEL required code. In addition, performance evaluations were carried out in order to verify the compositions’ impact on the managed network. The results showed that compositions can reduce the management traffic in the surroundings of the management station by aggregating several information in only one Web Services request. Response time could also be decreased in some situations due to the native parallel requests of WS-BPEL.

Nos últimos anos, a tecnologia de Web Services vem sendo pesquisada nas mais diversas áreas da computação, incluindo a de gerenciamento de redes de computadores. A composição de serviços, uma nova funcionalidade surgida recentemente, parece ter a potencialidade de resolver diversos problemas de diversas áreas da computação, incluindo a área de gerenciamento de redes e seu respectivo protocolo padrão de facto, o SNMP. Através da composição de serviços, é possível construir serviços mais sofisticados, usando-se serviços mais simples como componentes. Este trabalho tem por objetivo investigar a composição de Web Services aplicada ao gerenciamento de redes de computadores. Para tanto, modelos e padrões para composição foram estudados e uma arquitetura de composição, usando o padrão WS-BPEL, aplicada ao gerenciamento foi proposta. Tal arquitetura permite iniciar uma cadeia de ações de gerenciamento em gerentes de nível mais baixo baseados em Web Services através de uma única requisição Web Service. Para definir novas composições, uma ferramenta Web foi desenvolvida, a qual gera automaticamente o código WS-BPEL. Além disso, foram realizadas avaliações de desempenho para verificar o impacto na rede das composições. Os resultados obtidos mostraram que composições podem reduzir o tráfego gerado na rede junto à estação de gerenciamento, pois permitem concentrar diversas informações em uma única requisição Web Services. O tempo de resposta também pôde ser reduzido em algumas situações devido às requisições nativamente paralelas do WS-BPEL. / In the recent years, the Web Services technology has been researched in many areas of computer science, including computers network management. Service composition, a new feature recently raised, seems to have the potentiality to solve several problems in computer science, including the network management field and its Simple Network Management Protocol (SNMP). Through service composition, it is possible to build up more sophisticated services using simpler services as components. Therefore, this work aims at investigating Web Services composition applied to network management. Towards this goal, models and standards for composition were reviewed and a WS-BPEL-based composition architecture devoted to management was proposed. Such architecture allows starting a chain of management actions on lowerlevel Web Services-based managers through only one Web Services request. In order to define new compositions, a Web-based tool was developed to automatically generate the WS-BPEL required code. In addition, performance evaluations were carried out in order to verify the compositions’ impact on the managed network. The results showed that compositions can reduce the management traffic in the surroundings of the management station by aggregating several information in only one Web Services request. Response time could also be decreased in some situations due to the native parallel requests of WS-BPEL.

Esta dissertação de mestrado aborda a Composição de Web services baseada em atributos de Qualidade de Serviço (CWSbQ). Foi selecionado o domínio de sistemas de e-commerce, por se tratar de uma área em franca expansão, tanto no cenário nacional como internacional. Além disso, os sistemas de e-commerce podem se beneficiar da CWSbQ devido à sua interoperabilidade e atendimento aos requisitos de qualidade de serviço de seus clientes. Foram implementados dez algoritmos para resolver esse problema, usando várias técnicas diferentes, sendo elas: busca aleatória, busca exaustiva, busca heurística, busca meta-heurística e um algoritmo híbrido. Foram realizados experimentos de avaliação de desempenho, considerando tamanhos de espaço de busca diferentes e dois deadlines estabelecidos. As principais contribuições deste trabalho foram o desenvolvimento de três novos algoritmos: Heurística Gulosa (HG), Heurística Gulosa 2 (HG2) e Algoritmo Genético Duplamente Híbrido (AGDH); o uso de planejamento de experimentos e avaliação de desempenho para aperfeiçoar Algoritmos Genéticos (AGs) usados no problema de CWSbQ; e o estudo de adequação dos algoritmos de CWSbQ para diferentes situações / This MSc dissertation addresses the QoS-aware Web services composition (QWSC) problem. The field of e-commerce systems was selected because it comprises an area in wide expansion, both in national and international scenarios. Furthermore, e-commerce systems can benefit from QWSC due to its interoperability and compliance to the requirements of quality of service of the customers. Ten algorithms were implemented to solve this problem by using several different techniques, namely: random search, exhaustive search, heuristic search, meta-heuristic and a hybrid algorithm. Performance evaluation was made considering different search space sizes for two different established deadlines. The main contributions of this work were the development of three new algorithms: Greedy Heuristic (GH), Greedy Heuristic 2 (GH2) and Doubly Hybrid Genetic Algorithm (DHGA); the use of planning of experiments and performance evaluation to improve the genetic algorithms (GAs) used in QWSC problem; and a suitability study of QWSC algorithms for different situations

Esta tese de doutorado tem como objetivo principal, a proposta de um sistema onde é possível avaliar abordagens diferentes para composição automática de Web services, baseando-se em parâmetros de QoS que dependem da execução para serem medidos. O objetivo foi atingido por meio da implementação de um sistema denominado AWSCS (Automatic Web Service Composition System). O AWSCS é um sistema onde é possível implementar abordagens diferentes para composição automática de Web services e também executar os fluxos resultantes dessas abordagens. Com o objetivo de demonstrar os resultados desta tese de doutorado, foram elaborados cenários, onde fluxos empíricos foram construídos para fazer a demonstração do funcionamento do AWSCS, uma vez que algoritmos para composição automática não foram encontrados para download na literatura. Com os resultados foi possível fazer um estudo do comportamento da execução de fluxos de Web services compostos, quando fluxos com mesma funcionalidade, mas estratégias de solução do problema diferentes foram comparados. Além disso, foi possível observar a influência das cargas aplicadas no sistema em execução, uma vez que o tipo de carga submetida ao sistema é um fator importante para se definir qual abordagem para composição de Web services pode levar ao melhor desempenho, de acordo com o ambiente e tipos de cargas que ele vai receber, quando em produção. / This PhD thesis has as main goal the propose of a system where it is possible to evaluate different approaches for automatic composition ofWeb services, based on QoS parameters that depend on the execution to be measured. The goal was reached by means of the implementation of a system named AWSCS (Automatic Web Service Composition System). The AWSCS is a system where it is possible to implement different approaches for automatic composition of Web services and also to execute the resulting flows from these approaches. Aiming at demonstrating the results of this PhD thesis different scenarios were developed, where empirical flows were built to demonstrate the operation of AWSCS, once algorithms for automatic composition were not found to download in the literature,. With the results it was possible to study the behavior of running composite Web services, when flows with the same functionality but different problem-solving strategies were compared. Furthermore it was possible to observe the influence of the load applied on the running system once the type of load submitted to the system is an important factor to define which approach for the Web service composition can take to the best performance according to the environment and types of load it will receive when in production.

Nos últimos anos, a tecnologia de Web Services vem sendo pesquisada nas mais diversas áreas da computação, incluindo a de gerenciamento de redes de computadores. A composição de serviços, uma nova funcionalidade surgida recentemente, parece ter a potencialidade de resolver diversos problemas de diversas áreas da computação, incluindo a área de gerenciamento de redes e seu respectivo protocolo padrão de facto, o SNMP. Através da composição de serviços, é possível construir serviços mais sofisticados, usando-se serviços mais simples como componentes. Este trabalho tem por objetivo investigar a composição de Web Services aplicada ao gerenciamento de redes de computadores. Para tanto, modelos e padrões para composição foram estudados e uma arquitetura de composição, usando o padrão WS-BPEL, aplicada ao gerenciamento foi proposta. Tal arquitetura permite iniciar uma cadeia de ações de gerenciamento em gerentes de nível mais baixo baseados em Web Services através de uma única requisição Web Service. Para definir novas composições, uma ferramenta Web foi desenvolvida, a qual gera automaticamente o código WS-BPEL. Além disso, foram realizadas avaliações de desempenho para verificar o impacto na rede das composições. Os resultados obtidos mostraram que composições podem reduzir o tráfego gerado na rede junto à estação de gerenciamento, pois permitem concentrar diversas informações em uma única requisição Web Services. O tempo de resposta também pôde ser reduzido em algumas situações devido às requisições nativamente paralelas do WS-BPEL. / In the recent years, the Web Services technology has been researched in many areas of computer science, including computers network management. Service composition, a new feature recently raised, seems to have the potentiality to solve several problems in computer science, including the network management field and its Simple Network Management Protocol (SNMP). Through service composition, it is possible to build up more sophisticated services using simpler services as components. Therefore, this work aims at investigating Web Services composition applied to network management. Towards this goal, models and standards for composition were reviewed and a WS-BPEL-based composition architecture devoted to management was proposed. Such architecture allows starting a chain of management actions on lowerlevel Web Services-based managers through only one Web Services request. In order to define new compositions, a Web-based tool was developed to automatically generate the WS-BPEL required code. In addition, performance evaluations were carried out in order to verify the compositions’ impact on the managed network. The results showed that compositions can reduce the management traffic in the surroundings of the management station by aggregating several information in only one Web Services request. Response time could also be decreased in some situations due to the native parallel requests of WS-BPEL.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Wagner Elvio.pdf: 4463476 bytes, checksum: 4fda2686652d403cd2641f98f3b51575 (MD5) Previous issue date: 2012-10-10 / The antivirus system and firewall are protection systems designed to prevent malicious work in the network, thus constituting a barrier to invaders (e.g. vírus, worms e hackers). However, there is no guarantee a full protection to network and computers, invasions can occur by exploiting vulnerabilities, known, and allow running programs remotely, changing privileges within the system and the dissemination of important information. In this case, Intrusion Detection System IDS (Intrusion Detection System) allows the detection of intrusions and subsequent notification to the network administrator or, in conjunction with the firewall blocks the port used in the invasion or the IP address of the attacker. An important factor for the intrusion detection is the quality of subscriber base. However IDS systems are isolated systems and the interoperability among different vendors IDS is complex and difficult to implement. Existing IDS systems in the literature, including the IDS NIDIA (Instrusion-Detection System Network Intrusion Detection System based on Intelligent Agents) are isolated systems, are not easily reused. Generally, they communicate using different protocols and are designed with different programming paradigms. In this work it is proposed an architecture based on the philosophy SOA (Service Oriented Architecture) to support interoperability between IDS systems. The IDS-NIDIA will be adapted and extended according to the SOA philosophy, containing layers of web services in order to provide a static service composition between the layers of the application and reuse of information with other IDS s. / Os sistemas antivírus e firewall são sistemas de proteção que visam impedir a execução de ações maléficas na rede, constituindo, portanto, uma barreira aos invasores (e.g.vírus, worms e hackers). Entretanto, não há como garantir uma proteção total da rede e dos computadores, podendo ocorrer invasões através da exploração de vulnerabilidades, já conhecidas, que permitem a execução de programas remotamente, a alteração de privilégios dentro do sistema e a divulgação de informações importantes. Neste caso, o Sistema de Detecção de Intrusão-IDS(Intrusion Detection System) permite a detecção de intrusões e a consequente notificação ao administrador da rede ou, em conjunto com o firewall, bloqueia a porta utilizada na invasão ou o endereço IP do atacante. Um fator importante para a detecção de intrusões é a qualidade da base de assinaturas. Entretanto os sistemas IDS são sistemas isolados e a interoperabilidade entre IDS de fornecedores diferentes é complexa e de difícil implementação. Os sistemas IDS existentes na literatura, incluindo o IDS-NIDIA (Instrusion Detection System- Network Intrusion Detection System based on Intelligent Agents), são sistemas isolados, não são facilmente reutilizados. Geralmente, estes se comunicam utilizando diferentes protocolos e são criados com paradigmas de programação diferentes. É proposta uma arquitetura baseado na filosofia SOA (Service Oriented Architecture ) para suportar a interoperabilidade entre sistemas IDS. O sistema IDS-NIDIA será adaptado e estendido de acordo com esta filosofia SOA, contendo camadas de serviços web com o propósito de oferecer uma composição de serviço estática entre as camadas de aplicação e o reuso de informações com outros IDS s.

Le domaine de la recherche en neuroimagerie nécessite de pouvoir partager, réutiliser et comparer les outils de traitement d'images des différents laboratoires. Cependant la tâche de partage de traitement sous forme de services et leur composition sous forme de workflow reste une tâche difficile et trop souvent complexe. Ceci est dû dans la plupart des cas à l'hétérogénéité des services et des plateformes qui diffèrent au niveau de leurs conceptions et de leurs implémentations. Nous travaillons dans le cadre du projet NeuroLOG, une initiative cherchant à construire un système fédéré pour le partage de données et d'outils de traitement dans le domaine de la neuroimagerie. Il adopte une approche ontologique pour assurer la médiation et le partage de ressources entre les différents collaborateurs. Notre travail de thèse vise à compléter la médiation pour assurer le partage et la composition des outils de traitement d'images et à fournir aux utilisateurs spécialistes et non-spécialistes du domaine de la neuroimagerie une plateforme de composition de service ergonomique et facile à utiliser. Nous utilisons pour cela les techniques du web sémantique afin de remédier aux différents problèmes d'interopérabilité et de cohérence de ressources utilisées et produites. La première solution proposée se fonde sur une extension de la plateforme OWL-S. Elle a été adaptée aux différents services web de la plateforme de neuroimagerie. On a déduit que finalement les outils qui ne possèdent pas le format de services web et une description conforme au standard WSDL ne peuvent pas être enchaînés sous forme de workflow. A partir de là, nous avons proposé une autre approche pour effectuer la composition de services de traitement d'images. Elle se se fonde sur un nouveau modèle ontologique de composition de services qui répond aux exigences de la neuroimagerie, qui s'articule bien avec l'ontologie de domaine OntoNeuroLOG et qui pourra remédier aux différents problèmes rencontrés lors de l'élaboration de la première approche. Ce travail a permit de remédier à la fois aux problèmes d'hétérogénéité des descripteurs des services et à l'interopérabilité des services selon les contraintes de la neuroimagerie au sein de la plateforme NeuroLOG. / The field of neuroimaging research requires the ability to share, reuse and compare image processing tools coming from different laboratories. However, sharing treatment as services and composing them as workflows, is usually difficult and a complex task. This is due in most cases to the heterogeneity of services and platforms with regards to their conception and their implementation. We work within the NeuroLOG project, which aims at developing a middleware to federate data repositories and to facilitate the sharing and reuse of processing tools to analyze the shared images. It adopts an ontological approach for data and tools mediation and for sharing resources. This work aims to provide tools mediation to enhance the sharing and composition of image processing tools and provide non-specialist and expert users of neuroimaging field with an ergonomic and easy to use composition platform. We have chosen to use the Semantic Web techniques to address the various problems of resource interoperability and consistency. The first proposed solution is based on an extension of the OWL-S framework. It has been adapted to the various web services of our neuroimaging platform. We finally concluded that services that haven't the WSDL standard as descriptor could not be chained as workflow. So, we have proposed a new approach to compose image processing tools. It is based on a new ontological model for service composition that meets the requirements of the neuroimaging domain and the constraints of our domain ontology OntoNeuroLOG and addresses the various problems encountered in the development of the first approach. This work led to solve the two major problems in the composition of services; the heterogeneity of services descriptors and the interoperability of services according to the constraints within the NeuroLOG platform.