基于ＸＭＬ的知识表示在网络通信中的应用

石国河

摘 要：计算机技术以及互联网络的普及和发展，推进了XML的发展，由于XML是采用标记语言风格，XML标签以及自定义的标签都可以具有一定的意义，同时，由于XML采用结构化的形式非常便于处理数据。目前使用XML表示的数据或者知识成为异构平台、异构系统和异构网络之间的数据交换形式。本文结合了几种应用来介绍基于XML的知识表示方法。

关键词：XML SOAP 异构网络 数据交换

中图分类号：TP393.04 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2009）03-0087-03

随着异种计算环境的不断增加，各种系统间的互操作性就愈显得必要，要求系统能够无缝地进行通信和共享数据。Web Services希望实现不同系统之间能够用“软件-软件对话”的方式相互调用，这打破了软件应用、网站和各种设备之间的互不相关的状态，实现了“基于Web无缝集成”的目标。[1]

一、基于XML的知识表示

互联网的飞速发展促使了ＸＭＬ（Exｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）的产生，它是通用标记语言标准SGML（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）的子集，因此是一种元语言。XML是一个开放的标准，它的一切都是公开的。XML文档不属于任何软件包、任何计算机配置或者任何操作系统。运用XML语言表示知识能保证所构建的通用知识库除了工具本身外，不与任何其它程序设计语言有关系。这种知识库一经建立，就可以根据使用者的个人偏好，用某种语言工具访问或修改，以适应其特殊需要。它可以保证通用知识库的保存、传输、修改、添加都是跨平台的，只在具体使用时才与某个软、硬件平台建立起联系。因此，基于XML的知识表示的知识库将可能是永远可用的。[1]

由于面向对象表示法能够较好地描述现实世界的结构模型，我们在XML表示方法中吸取面向对象的这种思想，并将类的属性、方法、继承关系用DTD（Document Type Definition）定义下来，使用XML知识表示方法对结构化的知识进行了高效的表达。

二、通过SOAP传递XML信息

SOAP（Simple Object Access Protocol）简单对象访问协议是在分散或分布式的环境中交换信息的简单协议，是一个基于XML的协议，它包括四个部分：SOAP封装(Envelop)，封装定义了一个描述消息中的内容是什么，是谁发送的，谁应当接受并处理它以及如何处理它们的框架；SOAP编码规则（Encoding Rules），用于表示应用程序需要使用的数据类型的实例；SOAP RPC表示（RPC Representation)，表示远程过程调用和应答的协定；SOAP绑定（Binding），使用底层协议交换信息。[2]

SOAP是简单的，只需要客户端发送一个请求给服务器，调用相应的对象，然后服务器返回结果。这些客户端和服务器之间传递的消息都是XML格式，并且封装成符合HTTP协议的消息。SOAP通过已有的Internet下层结构来工作。你不需要做任何工作，它可应用于任何路由器、防火墙或代理服务器。

下面的例子摘自Internet-draft规范说明中:

POST / HTTP/1.1

Host: www.508SOAP.edu.cn //服务器地址

Content-Type: text/xml //服务器的XML消息

Content-Length: nnnn//消息长度

SOAPMethodName: Some-Namespace-URI#GetLastTradePricev

＜SOAP:Envelope xmlns:SOAP="urn:schemas-xmlsoap-org:soap.v1"＞

＜SOAP:Body＞

＜m:GetLastTradePrice

xmlns:m="Some-Namespace-URI"＞

＜symbol＞DIS＜/symbol＞

＜/m:GetLastTradePrice＞

＜/SOAP:Body＞

＜/SOAP:Envelope＞

SOAP定义了两种类型的消息——请求和响应，从而允许客户端能够递交一个远端请求，允许服务器端能够响应这些请求。上文所举的是一个请求的例子，下面列举对该请求的响应：

HTTP/1.1 200 OK

Content-Type: text/xml

Content-Length: nnnn

＜SOAP:Envelope xmlns:SOAP="urn:schemas-xmlsoap-org:soap.v1"＞

＜SOAP:Body＞

＜m:GetLastTradePriceResponse xmlns:m="Some-Namespace-URI"＞

＜return＞34.5＜/return＞

＜/m:GetLastTradePriceResponse＞

＜/SOAP:Body＞

＜/SOAP:Envelope＞

在SOAP中传递的都是文本信息，是由XML表示的数据。

三、利用XML在异构数据库间交换数据

在很多应用中，XML数据源大概可分为3种：XML纯文本文档、关系型数据库、来源于其他各种应用数据(如邮件、目录清单、商务报告)等。对于XML文档，可以通过DOＭ（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｏｂｊｅｃｔ Ｍｏｄｅｌ）读取XML文档中的节点，这样就可利用最基本、最底层的XML存取技术进行操作。

DOM是W3C的一种技术标准，实际上是提供一组API来存取XML数据。DOM可以通过Javascript、VBscript等脚本程序来实现，也可通过C++、Java等高级语言来实现。同时，通过DSO（Ｄａｔａ Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｂｊｅｃｔ）进行XML的数据绑定，可以方便地将XML节点同HTML标记捆绑，从XML文档中读取或写人数据，就像访问Microsoft Access或Microsoft SQL Server一样；而“HTTP+SQL”是Microsoft新近提出的SOAP(简单对象访问协议)方案的核心，其基本原理是通过基于HTTP协议的URL方式直接访问SQL Server数据库，并返回XML或HTML数据格式，从而实现异构数据库通过操作访问XML文件来顺利获得数据。[3]

四、XML数据表示在电子商务中的应用

随着电子商务的普及，基于HTML的电子商务阻碍了电子商务的发展，比如HTML很难表示数据值的层次关系，不能就标识文件的意义传递任何信息，无法满足电子商务所要求的诸如存储、转发、交换、加密、签名以及其他处理的要求。XML正弥补了HTML的这些缺陷，XML良好的数据存储格式、可扩展性、高度的结构化、便于网络传输，决定了XML在电子商务中的应用前景非常广阔。

使用XML电子商务有如下优点：

（1）易与电脑系统进行沟通。XML会成为电子商务语言的最大原因就在于它的交互性比较好，由于XML的灵活性，作者可以自己制定和设计XML的文件格式，使用HTML语言设计页面时只有一些固定的格式，XML有更丰富的语法和更多功能的语言，它易和电脑系统沟通，而HTML和电脑系统打交道时，都要经过复杂的转换手续，而资料欲在资料库和资料库之间交换时，花费的时间更长，而且不够高效。

（2）XML可推动电子商务的发展。XML的特点决定了它有利于数据交换和传递的特点，它将为电子商务，尤其是B2B的电子商务带来革命性的变化，XML给电子商务的影响主要表现在两个方面——信息交换和内客定义。

（3）可以准确地搜索信息。在目前的B2C应用中，对顾客而言，最难以解决的是：由于网络中的消息量巨大，无法搜索到自己需要的信息，例如难以对自己需要的产品就不同的厂家进行比较。导致这一困难的主要原因是现在使用的HTML语言缺乏表示内容和文义的tag，而XML的灵活性可帮助作者创作自己需要的tag，所以使用XML语言能产生很多电子商务中有用的tag。搜索引擎也可以根据tag的信息搜索到顾客所需要商品的信息，这样不仅提高了工作效率，而且能推动电子商务的快速发展。

五、基于XML实现信息安全交换

XML通常用作在互联网上进行数据传递的主要形式，为了保证通过XML传递重要数据的安全性，需要对XML进行加密传递。

XML的加密包括3种方式：对XML文档的某一元素进行加密；对XML元素包含的内容或整个XML文档的内容进行加密和对XML文档之外的数据信息进行加密。

一个XML加密文档主要通过＜EncryptedData＞元素来进行描述，该元素有如下结构(“?”表示有0个或一个事件，“+”表示一个或很多事件，“*”表示0个或多个事件)：＜EncryptedData＞

＜complexType＞

＜sequence＞

(EncryptedKey)*

(EncryptionMethod)?

(KeyInfo)?

(CipherText)+

＜／sequence＞

(Type)

(Object)*

＜／complexType＞

＜／EncryptedData＞

其中，＜EncryptedData＞元素是整个加密文档语法描述的核心，不仅包括加密数据，而且还可以作为整个XML加密文档的根元素。＜EncryptedKey＞元素是可选元素，包含用来进行数据加密的密钥。＜KeyInfo＞元素是可选元素，包括获取加密密钥的方法，该元素在XML签名机制中还会进行定义。＜EncryptedKeyReference＞元素提供一个链接，指向包含加密密钥信息的＜EncryptedKey＞元素。＜KeyName＞元素提供加密密钥的相关信息，如密钥拥有者的姓名、电子邮件地址等。＜KeyWay＞元素指示获取解密密钥的方法和具体位置URL等。如果＜KeyInfo＞和＜EncryptedKey＞都出现在文档结构中，那么根据两个地方所包含的信息获取的密钥的值应该是相同的。＜CipherText＞是必需包含的元素，它提供加密的密文。＜Type＞是一个可选的属性元素，用来确定被加密数据的类型，它有3种有效值：Element（表示被加密的数据是一个元素）、ＮｏｄｅＬｉｓｔ（表示被加密的数据是一个元素内容，或是整个ＸＭＬ文档的内容）和Ｍｅｄｉａ ｔｙｐｅ（表示被加密数据是任意的外部数据，包括ＨＴＭＬ文档、ＧＩＦ图形文件等）。＜Ｏｂｊｅｃｔ＞包含其它扩展信息。

六、结论

计算机技术以及互联网络的普及和发展，推进了XML的发展，由于XML是采用标记语言风格，XML标签以及自定义的标签都可以具有一定的意义，同时，由于XML采用结构化形式非常便于处理数据。目前使用XML表示的数据或者知识成为异构平台、异构系统和异构网络之间的数据交换形式。Microsoft新提出的SOAP(简单对象访问协议)方案已经取得了广泛的应用，以XML的数据表示形式进行异构网络间数据的交换也成为主流，其应用会延伸到各个领域。

参考文献：

[1]周涛等.基于XML的面向对象的知识表示[J].黔南民族师范学院学报，2003(6).

[2] Uche Ogbuji.使用SOAP进行XML消息传递.

[3]高纯.XML数据环境下异构数据库间的数据交换方法[J].科技情报开发与经济,2004(8).

[4]丁莲莲.XML技术在电子商务中的应用[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2004.2 Vol.11 No.1.

[5]王勇.基于XML实现信息安全交换的策略研究[J].机械与电子,2004(6).

[6]http://www.cn.ibm.com/developerWorks/xml/index.shtml（IBM公司）

[7]http://msdn.microsoft.com/（微软公司）

[8]http://www.w3.org/TR/soap12/（W3C联盟）

[9]http://www.soapwebservices.com