移动Agent.ppt

移动 agent,ma,随着internet应用的逐步深入，特别是信息搜索、分布式计算以及电子商务的蓬勃发展，人们越来越希望在整个internet范围内获得最佳的信息，渴望将整个网络虚拟成为一个整体，使软件代理（agent）能够在整个网络中自由移动，移动代理（ma）的概念随即孕育而生。,ma,ma的定义,ma ma的最初构想：将整个网络虚拟成为一个整体,让移动agent在internet上自主移动并执行，来完成用户指定的任务。 简单的说，ma是一个能够在运行过程中自主地从一台主机迁移到另一台主机，并可与其它agent和资源交互的程序 移动的目的是使程序的执行尽可能的靠近数据源,降低网络的通信开销,平衡负载,提高完成任务的时效。,ma,ma的特点,传统的分布式计算主要采用远程过程调用、c/s 结构等计算模型，它要求所有参与计算的节点在进行交互时,都必须同时在网络中存在，如果某些需要的资源暂时无法访问到, 则整个计算过程将失败；另一方面, 分布式系统通常过多地依赖于网络通信协议, 这些协议在完成任务的过程中需要进行多次交互, 从而很容易导致网络拥塞。 移动agent是一种特殊的agent,它除了具有agent的基本属性以外,移动性是其最重要的特点,它可以从一台机器通过网络移动到另外一台机器运行,并根据需要克隆或生成子agent,子agent具有同父agent相同的性质。,ma的特点,ma的特点,移动性 这是它和agent的区别所在。 ma的移动一般是在不同主机上持续移动，由于ma会在运行状态下挂起、移动，然后继续执行，因此移动的对象除了agent外，还必须有agent的当前运行状态信息和相应的数据。,ma的特点,自主性 ma能在没有人或其他agent直接干涉和指导的情况下持续运行，并能控制其内部状态和动作。 agent的移动一般是由agent自主决定进行的。,ma的特点,协作性 若干个ma可以在网络中相互通信合作，共同协作完成某一任务。 例如, 一个用户的agent可以从具有相同兴趣需求的agent那里获得很多有用的信息。,ma的特点,智能性 指agent具有一定的自适应能力,可对环境的变化做出适当的反应,并且具有一定的智力,因为它有一定的智能算法。 ma技术的重要特性之一是它对网络环境的适应能力,如它可以减少网络负载和支持间断计算。,ma,ma的工作原理ma体系结构,ma的体系结构 ma 系统由ma和ma服务器两部分组成。 ma服务器基于ma传输协议atp实现在主机间的转移， 并为其分配执行环境和服务接口。ma在服务器中执行, 通过ma 通信语言acl 互相通信并访问服务器提供的服务。,ma的工作原理ma体系结构,ma的体系结构,ma的工作原理检索模型,基于ma信息检索系统的模型 此模型是根据分布式检索信息系统的要求和移动agent的特点所提出，采用移动agent取代c/s方式的远程数据查询，降低了对网络的依赖性, 同时具有资源的自动注册和发现功能, 使系统更加灵活且易于扩充。,ma的工作原理检索模型,用户管理agent,注册查询agent,查询agent,用户,查询服务agent,注册服务agent,服务管理agent,注册agent,服务agent,dock管理agent,监控agent,提出查询要求,根据要求创建,生成路由表,客户端,注册服务器ar,agent dock 服务器（ad）,数据服务器ds,启动时创建,查询ar，获取url地址列表,提供目录服务，保存了所有信息源的地址和信息种类。,根据查询agent要求在本地数据库中查询,本地url及信息资源种类,资源注册,交互,移动agent提供了暂存功能,ma,ma的关键技术,mae是ma系统实现的关键，它利用agent传输协议 实现agent在主机间的迁移，并为其分配执行环境和服务接口。它还要实现容错策略、安全控制策略、通信机制、基本服务设施等功能。,ma的关键技术,ma的迁移技术,ma的迁移技术,迁移策略 ma的迁移策略是指在动态变化的网络环境下，如何规划ma的迁移路线，使之更快更好地完成任务，迁移策略的优劣直接影响ma的性能。,ma的迁移技术,迁移策略 静态路由策略 ma创建者在mae中事先给出目标主机和访问控制列表。 动态路由策略 ma根据网络动态变化情况和任务完成情况来选择目标主机。,ma的迁移技术,在执行分步式计算任务时, ma一般要根据网络的当前状况动态确定迁移路线, 即采取动态路由策略。在搜索开始时计算的最佳路由, 在搜索过程中可能会因为环境条件而发生变化, 因为各个站点的网络延时不同, 随着时间和网络流量的变化而变化。,ma的迁移技术,建立初始检索种群 设网络中的站点为 v=(m1,m2,m3,mn)，e=(mi-mj) ( 1mj) ( 1=i，j=n)是从一个主机到另一个主机所需的时间，移动 agent 在站点之间移动，来完成某项任务，agent 在移动的过程中记录站点被访问的次数 count，以及信息的使用率 在初始化种群的时候，根据用户agent 记录的每个站点的检索频率进行构建， 这样就提高了查找所需信息的效率。,ma的迁移技术,具体做法如下： 用户 agent 在信息检索之前,对创建的 agent 进行状态, 知识库,约束条件,以及对信息使用率的规则等进行初始化。在检索过程中它一方面将用户兴趣模型, 分类信息库等写入知识库中 另一方面可以记录站点的检索次数,以及根据信息使用率的规则记录站点信息的使用率 l(0=l=1)。,ma的迁移技术,根据用户 agent 记录的站点搜索次数count以及信息的使用率l,计算网站的利用率 p。 if l is 高 or c is 多 then v is 使用率高(p) 根据 p 的大小建立初始种群,如果 p 的值相同,则根据个体的适应度高低来选择。,ma的迁移技术,动态路由规划 定义一个访问路径 itinerary 的描述类,里面封装用于动态路径规划的方法：,public class itinerary implements java.io.serializable private touringmap map; tasksemantic get_tasksemantic( ) ; / / 获得任务语义 netts get_ netts( ) ; / / 获得网络传输资源状况 hosts g et_ hosts( ) ; / / 获得主机资源状况 touringex perience get _ touringex perience( ) ; / / 归纳已往的旅行经验 / /下面的方法根据获得的任务语义、 网络传输资源状况、 主机资源状况、 旅行经验(理想情况下应包括这几方面参数) 规划路径: public abstract string getnexthost ( tasksemantic tasksemantic, netts netts, hosts hosts, touringexperience touringexperience) ; public abstract int initialize( ) ; / /参数省略 / / access metho ds ,ma的迁移技术,迁移路径算法说明 一般情况下, 为了高效完成用户给定的任务, 移动agent 分成多个子agent 迁移到其它节点上执行, 这样,各个子 agent 形成一定的前驱关系。但是由于网络的延迟性、不可靠性以及缺乏足够的安全性, 网络经常发生通信故障, 这就需要移动 agent 根据网络条件动态予以调整。,ma的迁移技术,迁移路径算法说明 如果一个客户 agent 需要查询一个数据库,而这个数据库需要另外一个数据库中的数据, 则客户 a gent 可以动态地分成几个子agent。其中一个子agent 先迁移到第二个数据库中执行查询,得到查询结果,再携带结果迁移到第一个数据库中继续执行第一个查询。如果还需要第三个数据库,子a gent 还可以继续迁移。,怎样寻找移动 agent 的最佳迁移路径？,ma的迁移技术,s,za,xa,ba,ya,bc,bb,za,ma需访问的节点为m= a, b, c ma访问顺序为: a- c- b- a ma可迁移的节点为n= x, b, y, z,假设这里最短的迁移路径是:,s- ya- bc- bb- za,(1)由于图中的有向图是分层的, 因此, 从 n-1 层计算其中 1个节点与结束节点的最短路径; 计算完后, 标记为已访问过。如果 agent 可以与 2个以上的节点进行交互, 则执行过程(3)。 ( 2)上移一层,重复( 1) , 直到开始节点为止( 对于 n 集合则为空)。 ( 3)采用复制方法即复制一个移动 agent ,表示为 agent * , 使得 agent* 能与其它节点交互。图1中,当移动agent 迁移到 b 节点时,既可以与 c 节点交互又可以与b 节点交互,这时可以克隆一个 agent*, 使它与 b 节点交互。,ma的通信机制,通信机制 由于信息的交流是多级别、多层次的，因此，ma系统也应该能够支持ma展开不同层次的通信，大致可以体现为两个层次： 基于知识交换的高层通信机制，如agent通信语言acl 基于基本通信方式的低层通信机制，如mp、rpc、rml,ma的通信机制,高层通信机制 acl是实现ma与mae以及ma与ma之问的高层通信方式。 目前常用的acl有kqml/kif和fipa acl。,ma的通信机制,ma的安全性,ma系统的安全问题涉及四个方面： ma之间通信的安全保护； mae(主机)的安全保护； ma自身的安全保护； 网络的安全保护。,ma的安全性,ma之间通信的安全保护 ma通信的安全问题主要包括为ma双方提供可靠的通讯认证，保证信息不被窃取、修改、重发，杜绝不安全的委派等，常用的方法是在底层用加密、认证技术建立一条安全通道，一切通信信息都在安全通道中进行。,ma的安全性,mae(主机)的安全保护 a存在许多潜在的表现形式，如trojan木马、计算机病毒、网络蠕虫。恶意的或有错误ma很容易利用主机的缺陷和不足对主机进行破坏。,ma的安全性,目前可采用的技术 认证 用来提供对ma创建者身份进行认证，判断其是否来自于可信的一方。 授权、访问控制 是一种加强授权的方法，它根据授权的信息对ma进行实时监控，判断其是否有越权的操作。 砂箱模型 限制ma的访问权限，使之好像运行在一个特定的箱子里,ma的安全性,目前可采用的技术 代码检验 要用于检查ma的代码，看它是否会执行某些非法指令。 有偿服务 有效地抵御拒绝服务攻击，避免资源不合理的占有和交易。 限制技术 制技术包括时间限制、空间限制、复制限制，它对控制具有持久性功能的ma行为很有效。,ma的安全性,ma自身的安全保护 ma的安全保护主要有两方面：迁移中ma的安全保护和运行中ma的安全保护。 解决方案 基于检测的保护措施 基于预防的保护措施 网络的安全保护,ma的容错性,在ma系统中有两个主要的故障环节 站点故障 通信故障 容错机制的目标就是要针对这些潜在的、不可避免的威胁，在ma迁移和执行的各个环节上进行异常的检测、防范和异常后的恢复。 非阻塞性 “只执行一次”,ma的容错性,ma的管理,ma商业成功应用的重要因素之一就是能够对其进行有效地跟踪和管理，这意味着ma在具有高度自主性的同时，还需一定程度的约束。这种管理可以来自于源主机，也可以来自于目标主机，支持的操作包括：源主机可以随时了解ma的运行情况，跟踪ma当前的位置，协调ma的工作，同时视具体情况延迟、重启或中止ma的执行。目标主机也要对外来ma进行管理，避免其过渡使用本地资源、协调其在本地的执行，协助其下一步的迁移等等。,ma的管理,孤儿检测 当ma执行完任务或其有效期期满之后，ma必须被删除，否则，这些孤儿ma会浪费大量的网络资源(如带宽)和系统资源(如cpu、内存)。,ma的标准化工作,各大公司、研究机构相继都推出了属于自己的商业化或实验性的ma系统平台，它们在体系结构和系统实现上的较大差异严重阻碍了ma系统的互操作和ma技术的进一步发展，在这种背景之下，为了保持各个平台的特色以及开发人员研发的独立性，很多公司向omgg提交了有关ma的规范建议书，其中，比较有影响的是由open group、ibm general magic、gmd fokus等多家组织和公司于98年3月共同商讨制定的“ma系统互操作草案”，其对以下几个方面进