Bien que la technologie de composition de services Web soit considérée comme l’une des technologies les plus prometteuses pour l’intégration des sources de données hétérogènes et multiples ainsi que pour la réalisation d’opérations complexes, la question de la protection des données personnelles demeure l’une des préoccupation majeure liés à cette technologie. Ainsi, lors d’un processus de composition, l’échange de données entre toutes les entités – tels que, les services Web recueillant et fournissant des données, les individus dont les données peuvent être fournies et gérées par les services Web, les systèmes qui composent les services Web et les clients finaux des services – est une étape nécessaire et indispensable pour répondre à des requêtes complexes. En conséquence, des données personnelles sont échangées et manipulées entre toutes les entités du système. Notre objectif dans cette thèse est la conception et le développement d’un cadre permettant d’améliorer la composition des services Web avec des mécanismes de protection des données personnelles. Pour atteindre cet objectif, nous avons proposé une approche générale composée de trois éléments. Premièrement, nous avons proposé un modèle formel de confidentialité pour permettre aux services Web de décrire leurs contraintes de confidentialité liées aux données personnelles. Notre modèle permet une spécification des contraintes de confidentialité relative non seulement au niveau des données manipulées, mais aussi au niveau des opérations invoquées par les services. Deuxièmement, nous développons un algorithme de compatibilité qui permet de vérifier formellement la compatibilité entre les exigences et les politiques de confidentialité de tous les services lors d’un processus de composition. Troisièmement, dans le cas où certains services dans la composition sont incompatibles par rapport à leur spécification de confidentialité, nous avons introduit une nouvelle approche basée sur un modèle de négociation dans la perspective de trouver une composition compatible (c’est-à-dire, d’obtenir la compatibilité de toutes les spécifications de confidentialité des services impliqués dans la composition). Enfin, nous avons mis en œuvre les techniques présentées dans cette thèse au sein du prototype PAIRSE et mené une étude de performance sur les algorithmes proposés / While Web service composition technologies have been beneficial to the integration of a wealth of information sources and the realization of complex and personalized operations, the issue of privacy is considered by many as a major concern in services computing. Central to the development of the composition process is the exchange of sensitive and private data between all parties: Web services collecting and providing data, individuals whose data may be provided and managed by Web services, systems composing Web service to answer complex queries, and requesters. As a consequence, managing privacy between all parties of the system is far from being an easy task. Our goal in this thesis is to build the foundations of an integrated framework to enhance Web service composition with privacy protection capabilities. To this aim, we firstly propose a formal privacy model to allow Web services to describe their privacy specifications. Our privacy model goes beyond traditional data-oriented models by dealing with privacy not only at the data level but also service level. Secondly, we develop a compatibility-matching algorithm to check privacy compatibility between privacy requirements and policies within a composition. Thirdly, in the case where some services in the composition are incompatible regarding their privacy specifications, we introduce a novel approach based on a negotiation model to reach compatibility of concerned services (i.e. services that participate in a composition which are incompatible). Finally, we conduct an extensive performance study of the proposed algorithms. The techniques presented in this dissertation are implemented in PAIRSE prototype

This thesis presents an approach to design, specify, validate, verify, implement, and evaluate composed web/grid services. Web and grid services can be composed to create new services with complex behaviours. The BPEL (Business Process Execution Language) standard was created to enable the orchestration of web services, but there have also been investigation of its use for grid services. BPEL specifies the implementation of service composition but has no formal semantics; implementations are in practice checked by testing. Formal methods are used in general to define an abstract model of system behaviour that allows simulation and reasoning about properties. The approach can detect and reduce potentially costly errors at design time. CRESS (Communication Representation Employing Systematic Specification) is a domainindependent, graphical, abstract notation, and integrated toolset for developing composite web service. The original version of CRESS had automated support for formal specification in LOTOS (Language Of Temporal Ordering Specification), executing formal validation with MUSTARD (Multiple-Use Scenario Testing and Refusal Description), and implementing in BPEL4WS as the early version of BPEL standard. This thesis work has extended CRESS and its integrated tools to design, specify, validate, verify, implement, and evaluate composed web/grid services. The work has extended the CRESS notation to support a wider range of service compositions, and has applied it to grid services as a new domain. The thesis presents two new tools, CLOVE (CRESS Language-Oriented Verification Environment) and MINT (MUSTARD Interpreter), to respectively support formal verification and implementation testing. New work has also extended CRESS to automate implementation of composed services using the more recent BPEL standard WS-BPEL 2.0.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo Devidson Costa Bezerra.pdf: 6161794 bytes, checksum: 61fa31f8c5757b2b771df924fa5e9483 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of the Internet as a way to publish new applications and deliver new functionalities has consolidated the use of web services technology. Once web services technology enables a high degree of autonomy and interoperability, it provides a basic infrastructure for the development and composition of new services, which has benefited the business process management providing the agility required by enterprises to meet the need of rapidly changing business environment. Recently, new paradigms are being developed to deal with the increasing complexity in the development, maintenance and evolution of software systems. Among the new paradigms, Model Driven Engineering (MDE) and the Ontology stands out as the most promising for handling complex software systems. This work presents an approach to perform the dynamic composition of web services using techniques of match models (metamodels) that represent services. Models representing services must include semantic and structural aspects of the web service achieved through approaches to ontologies. Thus, we conjecture to establish matchings and measure the degree of similarity between models and investing in research about Ontologies and MDE in order to generate a tool that can assist in a Dynamic Composition of Web Services. A case study is presented to illustrate this approach. / A utilização da internet como forma de publicar novas aplicações e disponibilizar novas funcionalidades tem consolidado o uso da tecnologia de serviços web. Uma vez que essa tecnologia viabiliza um alto grau de interoperabilidade e autonomia, a tecnologia de serviços web fornece uma infra-estrutura básica para o desenvolvimento e a composição de novos serviços, o que tem beneficiado à gerência de processos de negócio oferecendo assim, a agilidade necessária e requerida pelos empreendimentos frente à necessidade de rápidas mudanças no ambiente de negócios. Recentemente, novos paradigmas vêm sendo desenvolvidos para fazerem face à complexidade cada vez mais crescente no desenvolvimento, manutenção e evolução de softwares. Dentre eles a Engenharia Dirigida por Modelos (MDE Model Driven Engineering) e as Ontologias se destacam como os mais promissores. Neste trabalho, apresenta-se uma abordagem para realizar a composição dinâmica de um novo serviço web utilizando técnicas de Matching de modelos (ou metamodelos) que representem serviços. Tal representação deverá conter aspectos semânticos e estruturais do serviço web conseguidos através de abordagens de Ontologias. Sendo assim, vislumbra-se estabelecer correspondências e medir o grau de similaridade entre modelos investindo na pesquisa de MDE e Ontologias com o intuito de gerar uma ferramenta que possa auxiliar na Composição Dinâmica de um Serviço. Para validar a abordagem, um estudo de caso será apresentado.

Les concepts d’architecture orientée service (SOA) ainsi que tout une panoplie de technologies «en tant que service» (XaaS) sont utilisés quasiment partout de nos jours, et l’organisation optimisée d’activités synchronisées devient un défi important. Dans le but de proposer à l’utilisateur final un service sécuritaire et fiable sans compromettre la qualité, les questions concernant la vérification et la validation des compositions des services deviennent d’un grand intérêt tant théorique que pratique. Dans les autres travaux traitant du sujet, de nombreux modèles et techniques sont proposés, mais la plupart mettent l’accent sur les aspects fonctionnels ou non-fonctionnels pris séparément, alors que l’intégration de ces paramètres en un modèle formel unifié reste un problème qui doit être résolu – ce qui est devenu par conséquent un des objectifs fondamentaux de cette thèse. Dans notre travail, nous réfléchissons aux problèmes de la vérification et de l’optimisation des compositions des services web. Tout ceci est étudié dans l’optique de la fonctionnalité des systèmes, de leur qualité et de la sécurité des compositions. Il a été prouvé que les modèles à états finis sont utiles à des fins de tests et de vérification, de même que pour le contrôle qualité à chaque étape du développement du service. C’est pour cette raison que nous proposons d’utiliser le modèle de machine temporisée à états finis (TFSM) pour intégrer une description fonctionnelle du service avec les paramètres de sécurité et de qualité liées au temps. L’extension du modèle permettra alors d’interpréter adéquatement le non-déterminisme significatif causé par un manque d’observabilité ou/et de contrôle sur les services tiers. Dans le but d’optimiser les compositions des systèmes, nous proposons une méthode pour dériver la solution la plus globale contenant tous les composants autorisés pour la mise en œuvre du service, basée sur la résolution de l’équation parallèle du TFSM. Ensuite, les techniques pour extraire des solutions restreintes avec les propriétés requises (paramètres de temps minimisé/maximisé, interblocages actifs ou passifs de sécurité, similarité avec le composant d’origine donné, etc.) ont été proposées. Dans le cas où les spécifications d’un service composite consistent en un ensemble d’exigences fonctionnelles, éventuellement renforcées par des exigences de qualité, nous proposons une technique de minimisation de l’ensemble, dans le respect du composant à optimiser. L’application des résultats obtenus à la découverte et à la mise en place de composants plus efficaces, ainsi que l’extension du modèle à des modes de communication plus complexes font partie des sujets possibles pour des études futures. / Service-oriented architecture (SOA) together with a family of Everything-as-a-Service (XaaS) concepts nowadays are used almost everywhere, and the proper organization of collaborative activities becomes an important challenge. With the goal of bringing to the end-user safe and reliable service with the guaranteed level of quality, issues of service compositions verification and validation become of high practical and theoretical interest. In the related works, numerous models and techniques are proposed, but mostly focused on functional and non-functional issues in isolation, while integration of these parameters within unified formal framework still remains a problem to be solved – and therefore became one of the core objectives of this thesis. In our work, we address the problems of web service composition verification and optimization with respect to functional, quality and safety properties of the composition. Finite state models are proven to be useful for testing and verification purposes as well as for service quality evaluation at each step of service development. Therefore, we propose to use the model of Finite State Machine with Timeouts (TFSM) for integrating functional service description with time-related quality and safety parameters, and derive the extension of the model in order to adequately inherit significant nondeterminism due to the lack of observability and control over third-party component services. For the purpose of component optimization in the composition, we propose a method for deriving the largest solution containing all allowed component service implementations, based on solving TFSM parallel equation. Further, techniques for extracting restricted solutions with required properties (minimized/maximized time parameters, deadlock- and livelock-safety, similarity to the initially given component, etc.) have been proposed. In cases when the specification of a composite service is provided as a set of functional requirements, possibly, augmented with quality requirements, we propose a technique to minimize this set with respect to the component under optimization. Application of the obtained results for more efficient candidate component services discovery and binding, alongside with extending the framework for more complex distributed modes of communications, are among the topics for the future work.

Dans une composition de services Web basée protocole, un ensemble de services composants se collaborent pour donner lieu à un service Composite. Chaque service est représenté par un automate à états finis (AEF). Au sein d’un AEF, chaque transition exprime l’exécution d’une opération qui fait avancer le service vers un état suivant. Une exécution du composite correspond à une séquence de transitions où chacune est déléguée à un des composants. Lors de l’exécution du composite, un ou plusieurs composants peuvent devenir indisponibles. Ceci peut produire une exécution incomplète du composite, et de ce fait un recouvrement est nécessaire. Le recouvrement consiste à transformer l’exécution incomplète en une exécution alternative ayant encore la capacité d’aller vers un état final. La transformation s'effectue en compensant certaines transitions et exécutant d’autres. Cette thèse présente une étude formelle du problème de recouvrement dans une composition de service Web basée protocole. Le problème de recouvrement consiste à trouver une meilleure exécution alternative parmi celles disponibles. Une meilleure alternative doit être atteignable à partir de l’exécution incomplète avec un nombre minimal de compensations visibles (vis-à-vis le client). Pour une exécution alternative donnée, nous prouvons que le problème de décision associé au calcul du nombre de transitions invisiblement compensées est NP-Complet. De ce fait, nous concluons que le problème de décision associé au recouvrement appartient à la classe ΣP2. / In a protocol-based Web service composition, a set of available component services collaborate together in order to provide a new composite service. Services export their protocols as finite state machines (FSMs). A transition in the FSM represents a task execution that makes the service moving to a next state. An execution of the composite corresponds to a sequence of transitions where each task is delegated to a component service. During composite run, one or more delegated components may become unavailable due to hard or soft problems on the Network. This unavailability may result in a failed execution of the composite. We provide in this thesis a formal study of the automatic recovery problem in the protocol-based Web service composition. Recovery consists in transforming the failed execution into a recovery execution. Such a transformation is performed by compensating some transitions and executing some others. The recovery execution is an alternative execution of the composite that still has the ability to reach a final state. The recovery problem consists then in finding the best recovery execution(s) among those available. The best recovery execution is attainable from the failed execution with a minimal number of visible compensations with respect to the client. For a given recovery execution, we prove that the decision problem associated with computing the number of invisibly-compensated transitions is NP-complete. Thus, we conclude that deciding of the best recovery execution is in ΣP2.

La thèse est consacrée à des problématiques d’algorithmique et de complexité sur deux sujets. Le premier sujet s’intéresse à la composition comportementale des services web. Ce problème a été réduit à la simulation d’un automate par le produit fermé d’un ensemble d’automates. La thèse étudie dans sa première partie la complexité de ce problème en considérant deux paramètres : le nombre des instances considéré de chaque service et la présence des états hybrides : état à la fois intermédiaire et final dans un automate. Le second sujet porte sur les systèmes de fermeture et s’intéresse au calcul de l’extension maximale d’un système de fermeture ainsi qu’à l’énumération des clefs candidates d’une base implicative. On donne un algorithme incrémental polynomial qui génère l’extension maximale d’un treillis codé par une relation binaire. Puis, la notion de key-ideal est définie, en prouvant que leur énumération est équivalente à l’énumération des clefs candidates. Ensuite, on donne un algorithme qui permet de générer les key-ideal minimaux en temps incrémental polynomial et les key-ideal non minimaux en délai polynomial. / This thesis investigates complexity and computational issues in two parts. The first concerns an issue related to web services composition problem: Deciding whether the behaviour of a web service can be composed out of an existing repository of web services. This question has been reduced to simulating a finite automata to the product closure of an automata set. We study the complexity of this problem considering two parameters; the number of considered instances in the composition and the presence of the so-called hybrid states (states that are both intermediate and final). The second part concerns closure systems and two related issues; Maximal extension of a closure system : we give an incremental polynomial algorithm that computes a lattice's maximal extension when the input is a binary relation. Candidate keys enumeration : we introduce the notion of key-ideal sets and prove that their enumeration is equivalent to candidate keys enumeration. We then give an efficient algorithm that generates all non-minimal key-ideal sets in a polynomial delay and all minimal ones in incremental polynomial time.