Web服务事务协调协议WS-TX的形式化分析与验证

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Web服务作为一种新的计算模型正受到越来越多的关注,保证Web服务组合执行结果的一致性和可靠性是Web服务面临的重要挑战之一。将事务机制应用到Web服务领域是寻求解决Web服务组合执行结果一致性和可靠性问题的重要手段。针对Web服务自治、跨组织以及长周期等特点,工业界基于传统事务机制提出了新的事务处理协议和标准。其中,Web服务事务协调协议WS-TX由于利用了现有的和正在制订的标准,能够融入Web服务架构,得到了业界的广泛关注。由于WS-TX协议采用自然语言描述,缺乏严格的语义,很多学者使用形式化方法对其进行研究,验证协议本身的正确性。然而,协议的正确并不代表使用协议的应用场景也能满足事务特性。本文采用Pi-演算对WS-TX协议应用场景进行建模,使用符号化模型检测工具NuSMV2从“安全性”和“活性”两方面对模型进行验证和分析。主要工作分为以下三个方面:1.针对WS-TX应用场景的并发特性,采用Pi-演算对其进行建模。给出了WS-TX协议应用场景与Pi-演算元素的映射关系,并在此基础上给出了建模规则。通过对应用了WS-TX中WS-AT协议的银行转帐场景和WS-BA协议的旅行安排场景的协调过程进行Pi-演算建模,验证了建模规则的可行性。2.由于现有Pi-演算模型检测工具存在检测能力不足的问题,本文将Pi-演算模型转化为SMV程序(有限状态自动机模型),利用NuSMV2进行检测。根据标号变迁系统到Kripke结构的映射关系找出Pi-演算模型到SMV程序的转换规则,并实现了自动转换工具PiCal2NuSMV.3.分析了WS-TX中两个事务协议WS-AT和WS-BA应用场景的安全性和活性,用计算树逻辑CTL进行描述,并采用NuSMV2检验银行转帐和旅行安排的业务协调过程是否满足这些性质,验证结果表明应用场景满足事务特性并且协议本身是可靠的。同时,进一步讨论和分析了NuSMV2生成的反例。
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