（管理科学与工程专业论文）主从式移动agent模型及其在网络管理中的应用.pdf

国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 摘要 移动八 g e n t 作为软件a g e n t 中的 重 要一 类， 它的 移动性、自 治 性、 主动性、 协作性、 智能性等特性为网络计算和分布式计算带来了 新的方法。 当前移动a g e n t 研究中存在的两 大问 题: 一是由于移动a g e n t 系 统的安全 性难以 保证， 使得其不能满足大规模商业化应用 的要求;二是移动a g e n t 系统缺乏统一的形式化描述手段。 针对上面两个问题， 本文对移动a g e n t 技术， 尤其是移动a g e n t 的结构以及形式化描 述手段进行了 深入研究， 并创新地提出了 主从式移动a g e n t 模型。 该模型中 存在两 类移动 a g e n t ， 分别是主a g e n t 和从a g e n t ， 前者只能进行“ 物理移动” ， 而后者只能进行“ 虚拟 移动” ，并接受前者提供的 一系列服务。 模型严格区 分了 使用a g e n t 移动性和a g e n t 间 直 接通信能力的场合， 突出了 移动性在a g e n t 系统中的作用， 可以节省网络资源， 也简化了 移动a g e n t . 系统的 设计。 本文利用“ 移动灰箱” 演算对该 模型进行了 形式化描述， 并对模 型的行为进行了推演， 规范和方便了移动a g e n t 系统的设计。 本文提出的主从式移动a g e n t 模型简洁、 明了 ， 有助于构建大型分布式应用系统。 本 文将主从式移动a g e n t 模型应用于网 络管理中， 提出了 基于该主从式移动a g e n t 模型的网 络管理方案， 同时设计并实现了一个基于该方案的网络管理原型系统。 为了比较基于主从 式移动a g e n t 模型的网 络管理方案与传统的网络管理方案， 论文进行了相关理论分析以及 实际网络环境下的试验， 结果表明， 在网 络资源消耗和响应时间上， 基于主从式移动a g e n t 模型的网络管理方案具有明显优势。 关键词:移动a g e n t 主从式移动a g e n t 模型网络管理 第 1 页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 a b s t r a c t a s a n i m p o r t a n t t y p e o f s o f t w a r e a g e n t s , m o b i l e a g e n t h a s s o m e k e y f e a t u r e s l i k e m o b i l i t y , a u t o n o m y , p r o - a c t i v i t y , c o l l a b o r a t i o n , a n d i n t e l l i g e n c e , w h i c h w i l l g i v e s o m e n e w m e a n s t o t h e d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g . c u r r e n t l y t h e r e e x i s t t w o m a i n p r o b l e m s i n m o b i l e a g e n t r e s e a r c h e s : 1 , t h e s e c u r i t y o f m o b i l e a g e n t s y s t e m s c a n h a r d l y b e g u a r a n t e e d a n d c a n n o t m e e t t h e n e e d s o f l a r g e - s c a l e c o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n s . 2 , m o b i l e a g e n t s y s t e m s l a c k s o m e u n i f i e d f o r m a l i z e d d e s c r i p t i o n means a i m i n g a t t h e p r e v i o u s t w o p r o b l e m s , t h e p a p e r m a d e a d e e p s t u d y a t t h e m o b i l e a g e n t t e c h n o l o g y , i n c l u d i n g e s p e c i a l l y t h e m o b i l e a g e n t s t r u c t u r e a n d t h e f o r m a l i z e d d e s c r i p t i o n m e a n s o f m o b i l e a g e n t s y s t e m s . t h e p a p e r t h e n i n n o v a t i v e l y r a i s e d a m o d e l c a l l e d t h e m a s t e r - s l a v e m o b i l e a g e n t m o d e l . i n t h i s m o d e l , t h e p a p e r d e f i n e d t w o d i f f e r e n t t y p e s o f m o b i l e a g e n t , w h i c h a r e m a s t e r a g e n t a n d s l a v e a g e n t t h e f o r m e r o n e c a n o n l y m o v e p h y s i c a l l y , w h i l e t h e l a t t e r o n e c a n m o v e v i r t u a l l y a n d r e c e i v e s e r v i c e s p r o v i d e d b y t h e f o r m e r o n e . t h e m o d e l s t r i c t l y d i s t i n g u i s h e s t h e s i t u a t i o n s w h e n u s i n g m o b i l i t y o r u s i n g d i r e c t c o m m u n i c a t i o n , e m p h a s i z e s t h e i m p o r t a n c e o f m o b i l i t y i n m o b i l e - a g e n t - b a s e d s y s t e m s . t h e m o d e l c a n s a v e n e t w o r k r e s o u r c e s a n d s i m p l i f y t h e d e s i g n o f m o b i l e a g e n t t h e m o b i l e a m b i e n t c a l c u l u s t o f o r m a l l y d e s c r i b e t h e m o d e l s y s t e m s . t h e p a p e r t h e u s e d a n d r e a s o n t h e b e h a v i o r s o f t h e m o d e l , a n d m a d e t h e d e s i g n o f m o b i l e a g e n t s y s t e m s b e c o m e s t a n d a r d i z e d a n d c o n v e n i e n t . t h e m a s t e r - s l a v e m o b i l e a g e n t m o d e l i s c l e a r a n d e a s y t o u n d e r s t a n d , i t c a n h e l p t h e c o n s t r u c t i o n o f l a r g e - s c a l e d i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o n s . t h e n t h e p a p e r u s e d t h e m o d e l i n n e t w o r k m a n a g e m e n t , g a v e a n e t w o r k m a n a g e m e n t s c h e m e b a s e d o n t h e m a s t e r - s l a v e m o b i l e a g e n t m o d e l , d e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e d a p r o t o t y p e s y s t e m b a s e d o n t h e s c h e m e . t o c o m p a r e t h e n e t w o r k m a n a g e m e n t s c h e m e b a s e d o n t h e m a s t e r - s l a v e m o b i l e a g e n t m o d e l w i t h t h e t r a d i t i o n a l s c h e m e s , t h e p a p e r d i d s o m e t h e o r e t i c a n a l y s e s a n d e x p e r i m e n t s i n t h e r e a l n e t w o r k e n v i r o n m e n t . t h e r e s u l t s o f t h e s e a n a l y s e s a n d e x p e r i m e n t s s h o w e d t h a t t h e n e t w o r k m a n a g e m e n t s c h e m e b a s e d o n t h e m a s t e r - s l a v e m o b i l e a g e n t m o d e l o v e r c o m e s t h e t r a d i t i o n a l n e t w o r k m a n a g e m e n t 第 1 1 页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 s c h e m e s r e g a r d i n g t h e n e t w o r kresource k e y w o r d s : m o b i l e a g e n t , m a s t e r - s l a v e c o n s u m p t i o n a n d t h e e c h o t i m e , m o b i l e a g e n t m o d e l , n e t w o r k m a n a g e m e n t 第 i i i 页 独创性声明 本 人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的 研究工作及取得 的 研究 成果。 尽我 所知， 除了 文中 特别 加以 标注和致谢的 地方外， 论文中 不 包含 其他人已 经发表和撰写过的 研究成果， 也不包含为获得国防科学技术大学或其它 教育机构的学位或证书而 使用过的 材料。 与我一同工 作的同志对本研究所做的任 何贡献均已 在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学 位论文题目 : 主 从式 移动a g e n t 模型 及其在网 络 管理中的 应 用 学 位 论 文 作 者 挑 :王 ; 毛 毛 日 期: z v 弓 年 ， 月r b 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了 解国防 科学技术大学有关保留、 使用学位论文的规定。 本人授权 国防科学技术大学可以 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和电子 文档， 允许论文被查阅和借阅;可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据 库进行检索，可以 采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密学位论文在解密 后适用本授权书。 ) 学位论文题目: 学位论文作者签 名 作者指导教师签名 日 期 :沙 弓年 ， 月r 乙 日 日 期 : a d 少 ， 月 么 日 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 图表索引 一 : ，.; 一 那242632器润3536盯胎犯蛇42貂科44 图2 . 1 : 移动a g e n t 系统结 构 ， . . . . . . 图2 . 2 : 移动a g e n t 的内 部结构 模型. . . . . . . . . . . . . . . 图2 . 3 : 移动a g e n t 的生 命周期 ， . ， . . . ， . . . . . 图2 . 4 : a g l e t 对象 模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 图2 . 5 : a g l e t 的系 统框架图 . ， . . . . . . . t ， 图 3 . 1 : 主从式移动 a g e n t 模型结构. ， . . . . . . . . . . 表3 . 2 : 从a g e n t 的描述 表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 表3 . 3 : 主a g e n t 的描述 表. . . . . . . . . . . . 表3 . 4 : 主从a g e n t 交互 动作 表. . . . . . . . . . . . . . . ， 图4 . 1集中式网络管理 方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . t t . 图 4 . 2 : 分布式网络管理方案 ， ，. . . . . . . . . ， . ， 图 4 . 3 : 分层式网络管理方案. ， . ， . . . . . . . . . . . . . . ， 图4 . 4 : 基于主 从式移动a g e n t 的网 络管理 方案. . ， . 图4 . 5 : 两种不同的网管模型的时间分配. ， ， ， . . . . . 图4 . 6 : 两种模型的响应时间比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 图4 . 7 : 基于主从式移动a g e n t 的网络管理框架， 图4 . 8 : 网管系统各模块关系示意图. . . . . . . . . . . . ， . 图4 . 9 : a g l e t 运行监控界面t a h i t i . . . . . . . . . . . . . . 图4 . 1 0 : 网管界面， 二 卜， ， 二， 二， ， . ， . ， . ， . 二 . . 图4 . 1 1 : s n m p 轮询、 移动a g e n t 串 行访问 节点示意图 表4 . 1 2 : s n 时隔十多年的今天， 我们的生活已经与计算机和网络紧密结合， 计算机 随处可见，网 络随处可见。 对于个人用户，网络改变了 他们的生活方式;对于企业用户， 网络意味着改进管理、 降低经营成本和增强企业竞争力。 仔细琢磨s u n 的这句口号， 可以 认识到网络不仅仅是硬件的概念， 更多的是运行于其上的软件系统。 只有构筑起功能强大 的、 开放互联的软件系统暨信息系统， 才能真正的为个人生活和企事业单位的业务应用进 行服务。 从计算机信息系统的发展历程来看， 大致经历了以下几个阶段: 主机终端模式、 文件 服务器模式、客户机/ 服务器 ( c l i e n t / s e r v e r ，简称 c / s )模式和浏览器/ 服务器 ( b r o w s e r / s e r v e r ， 简称b / s ) 模式。 主机终端模式由于硬件选择有限， 硬件投资得不到保 证，已 被逐步淘汰。 而文件服务器模式只适用小规模的局域网， 对于用户多、 数据量大的 j清 况就会产生网络瓶颈， 在广域网上不能满足用户要求。 因此， 现代的组织在选择信息系 统平台时主要考虑us 模式和b / s 模式。 传统的c / s 模式基于消息传递( m e s s a g e p a s s i n g ) 和远端过程调用( r p c， 在提供信息 服务时， 需要服务器端同客户端保持稳定连接和同步工作。 因此， 基于us 模型的系统对 网络的有效带宽依赖性较强，比 较适用于局域网 环境。 但在具有广域、 异构、 低带宽、 分 布信息源、不稳定等特点的 工 n t e r n e t 环境中，c / s结构系统的服务能力和服务质量q o s 会大大降低。 从本质上来说， b / s 模式实际上也是一种us 模式， 不同的是b / s 模式基于开放的w w w 标准，信息的表达有了 统一的格式，因而可以用在工 n t e r n e t 这样的广域网上。另外，与 us 模式相比，b / s 模式简化了客户端， 这样不但可以 节省客户机的 硬盘空间与内存，而 且使安装过程更加简便、 网络结构更加灵活， 也使用户的操作变得更简单， 减少了人员培 训的难度和费用。 然而， 基于w w w 的b / s 模式也有它的缺点和不足。 浏览器客户端从w e b 服务器下载的 页面中有许多无用的或暂时的信息，影响了下载速度，浪费了系统通信资源。 从面同的问题和系统的建模技术来看， 客户机/ 服务器模式和浏览器/ 服务器模式的发 展经历了而向过程到面向对象的阶段。 后者区别于前者的标志是: 运用了大量的面向对象 第 1 页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 中间件，比如c o r b a , d c o m , e j b 等， 形成面向 对 象的多 层客户机/ 服务 器和浏览器/ 服务 器体系结构。 面向过程的经典客户机/ 服务器和浏览器/ 客户机模式主要用来解决信息共享 的问题，而面向对象的多层客户机/ 服务器和浏览器/ 服务器模式除了 解决信息共享以 外， 还能解决网络异构环境下的互操作问题。 但随着工 n t e r n e t 的发展， 基于工 n t e r n e t 的应用 需求也越来越广泛， 利用计算机来进行协同 工作， 成为一个迫切的 应用需求州 。 基于消息传递机制的远程过程调用( r p c ) 是当前分布式计算中最流行的通信和协商机 制，比 如基于w e b 的应用就广泛使用了r p c 机制， 其中的 例子有p h p , j a v a s e r v l e t / j s p 和 a s p 等等。然而，有两个原因造成了r p c 机制越来越显得有局限: 1 .各种远程应用数量以及网上信息的急剧增多使得站点间的通信量大增，同时也极 大的消耗着网络的带宽。 2 .由于有着多种多样的计算设备连入互联网，以 及不同的联网方式，还有信息源、 应用和平台的异构性，使用r p c 方式显得很不灵活、 难以 适 应以 上这些情况冈【门 。 如果分布式计算用r p c 方式， 那么对于每一个任务都必须有一对进程进行许多次的 信 息交换。用网上搜索来做例子， 用户要在 g o o g l e上搜索某个主题，他先要打开 g o o g l e 的网页， 输入并提交搜索条件， 用户的浏览器与g o o g l e 服务器通信， g o o g l e 服务器同时 又与数据库服务器通信，g o o g l e服务器最终把搜索的结果返回给用户浏览器。如果第一 次搜索的范围太大， 用户可以在第一次的搜索结果基础上进一步限定条件做第二次甚至更 多次的搜索， 直到结果令他满意为止。 在这个过程中， 客户机 ( 权 览器) 与服务器之间发 生了很多的消息传递。当 应用程序的大小 和需要传递的数据量变得很大， 并且大量的数据 是分布式存放的， 这种基于消息传递的分布式计算结构就会变得效率低下。 对于每一个查 询， 可能需要一个数据库客户机与许多个数据库服务器进行通信， 数据库服务器再把许多 中间结果传给数据库客户机。 如果连接数据库服务器的客户机足够多， 那么网络资源会被 大量占 用。 另外， 数据格式、 服务器平台、 网 络协议等的异构性要求整个系统使用复杂的 通信方案， 这样就为开发和部署这样的应用系统带来了 极大的困难， 系统的模型也相应变 的复杂庞大。 站在信息系统开发者的角度看， 系统的建模方法和开发技术的 选择其实就是代表了对 系统所要处理的问题进行抽象的方法。 例如， 面向过程的建模和开发方法将实际问题看作 是数据在各环节被处理加工和流动的过程， 因而建模的出发点是数据流; 而面向对象的建 模和开发方法将实际问题看作是由 许多的对象组成， 对象由数据和代码( 函数) 组成， 系 统的功能由调用对象的函数来实 现。 以 上两种抽象的方法能 够描绘一些简 单的、 小尺度的 问题， 但对于复杂的、 大尺度的问题比如大规模协同工作之类的问题就很难描绘了。 实际 第 2 页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 上， 对于完整的企业信息系统建设 要求来说， 为了 能 把企业各级管理人员和职工从繁琐的 纸上工作中解放出来， 必须得对企业的所有管理工作进行完整建模。 而企业的管理实际上 是由一个个具有具体职务和角色的人来进行的， 这些人组成了节点， 因而对管理工作的模 拟应该是从对人的模拟来出发， 而人的 概念和作用显然不是面向 对象方法中的“ 对象” 所 能准确模拟的。在信息系统里，对人的角色的 抽象就是a g e n t( “ 代理” 或 “ 主体” ) 。 有了_ 二 述的需求， 再加上人工智能技术和分布式计算技术的发展给面向a g e n t 系统的 实现提供了 可能， 软件a g e n t 和多a g e n t 系统就开 始出 现了。 a g e n t 技术从出 现到 现在， 己经形成了 很多分类， 应用在不同的 领域。 而本文所要讨论的a g e n t 技术， 是 其中 与分布 式计算及信息系统密切相关的移动a g e n t 技术。 1 . 2 移动a g e n t 技术的研究现状 1 . 2 . 1移动a g e n t 技术的由来 a g e n t 的研究起源于人工智能领域。a g e n t 是指模拟人类行为与关系、具有一定智能 并能够自 主运行和提供相应服务的程序。与现在流行的软件实体 ( 如对象、构件) 相比， a g e n t 的粒度更大、智能化程度更高。随着网络技术的发展， 可以让a g e n t 在网络中移动 并 执 行 ， 完 成 某 些 功 能 ， 这 就 是 移 动a g e n t (m o b i l e a g e n t ) 的 思 想 11 2) 22l 241 2 0 世纪9 0 年代初由g e n e r a l m a g i c 公司在推出商业系统t e l e s c r i p t 时提出了移动 a g e n t 的 概念h 7 。 简单的 说， 移 动a g e n t 是 一 个 能 在 异 构 网 络 中自 主 地从 一 台 主 机 迁 移 到 另一台主机， 并可与其他a g e n t 或资源交互的程序， 实际上它是a g e n t 技术与分布式计算 技术的混血儿。传统的 r p c客户和服务器间的交互需要连续的 通信支持:而移动 a g e n t 可以迁移到服务器上，与之进行本地高速通信，这种本地通信不再占用网络资源。移动 a g e n t迁移的内容既包括其代码也包括其运行状态。运行状态可分为执行状态和数据状 态; 执行状态主要指移动a g e n t 当前运行时状态， 如程序计数器、 运行栈内容等; 数据状 态主要指与移动a g e n t 运行有关的数据堆的内容。 按所迁移的运行状态的内容， 移动a g e n t 的迁移可以分为强迁移和弱迁移。 强迁移同时迁移移动a g e n t 的执行状态和数据状态， 但 这种迁移的实现较为复杂; 弱迁移只迁移a g e n t 的数据状态， 其速度较强迁移快， 但不能 保存移动a g e n t 的完整运行状态。 本文后面实验所用到的a g l e t 开发运行环境目 前只支持 移动a g e n t 的弱迁移特性。 移动八 g e n t 不同于远程执行， 移 动a g e n t 能 够从一个网 络位置移动到另 一个位置， 能 够根据自己的选择进行移动。 移动a g e n t 不同于进程迁移， 一般来说进程迁移系统不允许 进程自己选择什么时候迁移和迁移到哪里， 而移动a g e n t 带有状态， 所以理论上可以根据 第 3页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 应用的需要在任意时刻移动， 可移动到它想去的任何地方。 移动a g e n t 也不同于a p p l e t , a p p l e t 只能从服务器向客户单方向移动，而移动a g e n t 可以 在客户和服务器之间双向 移 动。 1 . 2 . 2移动a g e n t 技术的标准化和相关组织 为了加快移动a g e n t 技术的发展和推动移动a g e n t 的具体应用， 与移动a g e n t 技术研 究相关的各研究机构和企业， 形成了 一些标准化组织， 展开了 关于移动a g e n t 技术标准化 的工作。目 前推动移动a g e n t 标准化工作的最有影响力的国 际组织有。 m g下属的a g e n t w o r k i n g g r o u p 和f i p a 等。 o m g 的m a s i f 规范建议对a g e n t 管理、 a g e n t 迁移、 a g e n t 名称、 a g e n t 系统名称、 a g e n t 系统类型以 及位置语法进行了 标准化。 规范定义了m a f a g e n t s y s t e m 和m a f f i n d e r 接口。 其中m a f a g e n t s y s t e m 负责接收a g e n 七 、 列出a g e n t 、 获得m a f f i n d e r 接口 、获得a g e n t 系统类型、 获得a g e n t 状态等。 m a f f i n d e r 提供注册、 注销、 查询等服务，实际上就是提 供名字服务。 f 工 p a是由来自多个国家的活跃于a g e n t 领域的大学和公司组成的非赢利组织，其宗 旨 在于 “ 促进基于a g e n t 的应用、业务和设备的成功” 。目 前f 工 p a 制定了f 工 p a 9 7 , f 工 p a 9 8 , f i p a 9 9 等规范。 f 工 p a 9 7 提供了 有关基本a g e n t 技术的 规范说明，由a g e n t 管理、 a c l , 傀e n t 软件集成、 个人旅游助手、 个人助理、 音像娱乐及广播、网络管理及供应等7 节构成。f i p a 9 7 只研究了静态a g e n t ，而f i p a 9 8 则开始为移动a g e n t 技术制定规范。 1 9 9 9 年3 月， o m g 和f 工 以正式成立了 联络机构 ( o m g - f i p a 联络处) ，以 协调两个组 织关于a g e n t 技术的工作。 值得一提的是， 另外还有一些相关的组织， 如a g e n t s o c i e t y( 成立于1 9 9 6 年，主 要目 的是为了帮助与i n t e r n e t 相关的移动a g e n t 技术和市场的开发) 、 c l 工 m a t e( 目 标是 协调有关移动a g e n t 技术项目 的 研究、 信息交换及合作) , d a r p a , a g e n t l i n k , a c t i v e g r o u p 也在积极进行推动a g e n t 技术的 研究1 ) 6 (b 2 7 1 . 2 . 3已有的移动a g e n t 系统 目 前移动a g e n t 己 从过去的 理论探索进入实用阶段， 并 且出 现了 一些开发平台， 大致 可以分为三类:一类是基于传统解释性语言的;一类是基于j a v a 语言的;另一类则基于 c o r b a 平台的。 1 . g e n e r a l m a g i c 公司的t e l e s c r i p t 作为移动a g e n t 专用语言的开发者， g e n e r a l m a g i c 公司的t e l e s c r i p t 曾 经在过去 的几年里被广泛采用。 t e l e s c r i p t 平台是用t e l e s c r i p t 语言 ( 一种面向对象的解释性语 第 4页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 言) 来完成的。 t e l e s c r i p t a g e n t 之间的 通信有两种方式: 两个a g e n t 运行在同 一个空 间时刻相互调用对方的方法; 而在不同的空间时， 需建立连接， 互相传递对象。 t e l e s c r i p t 是一个比较成功的移动a g e n t 平台， 其安全性、 容错性较好、 执行效率较高， 但由 于j a v a 的迅速流行，必然导致它的失败。不过随着 j a v a的发展和跨平台特性的完善，g e n e r a l m a g i c 公司开发了完全用j a v a 实现的系统o d y s s e y ，并合并了一些在开发t e l e s c r i p t 中 用到的概念。 2 . i b m公司的a g l e t a g l e t是由 i b m公司用纯 j a v a开发的移动 a g e n t技术，它的开发平台叫 a g l e t w o r k b e n c h 。它提供了 简单而全面的移动a g e n t 编程模型; 为a g e n t 提供了 动态和有效的 通信机制; 还提供了一套详细且易用的 安全机制。 a g l e t 这个词就是由a g e n t 和a p p l e t 组合而来的， 简单的说 就是具有a g e n t 行为的j a v a a p p l e t 对象， 但a g l e t 同时传送代码 及其状态，而a p p l e t 只传送代码。 a g l e t 以 线程的 形式被产生于一台 机器上， 可随时暂 停执行的工作，而后整个 a g l e t可被分派到另一台 机器上，再重新启动执行任务。因为 a g l e t 是线程， 所以不会消耗太多的系统资源2 7 1 4 2 1 a g l e t 系统提供了一个上下文环境来管理a g l e t 的基本行为: 如创建( c r e a t e ) a g l e t , 复制( c l o n e ) a g l e t 、 分派( d i s p a t c h ) a g l e t 到远端机器、 召回( r e t r a c t ) 远端的a g l e t 、 暂 停( d e a c t i v a t e ) 、唤醒( a c t i v a t e ) a g l e t 以 及清除( d i s p o s e ) a g l e t 等。 a g l e t 与a g l e t 之间 的 通信， 是用消息 传递的 方式 来传 递消 息对象。 此 外， 基 于安 全 上的考虑， a g l e t并非让外界直接存取其信息， 而是透过一个代理( p r o x y ) 提供相应的 接 口 与外界沟通。 这样做还有一个好处， 即a g l e t 所在位置会透明 化， 也就是a g l e t 想要与 远端的a g l e t 沟通时， 只 在本地主 机的上下文 环境中 产生 对应远端a g l e t 的代理， 并与 此 代理沟通即可，不必直接处理网络连接与通信的问题。 a g l e t 中另外一个特色是引入了 设计样式( d e s i g n p a t t e r n ) 的概念，并提供了相应的 开发包，具有很好的软件重用性。 a g l e t w o r k b e n c h 是一可视化环境，它被用来建立使用移动a g e n t 的网络应用。目 前 所提供的包括以下工具。 移动a g e n t a g l e t 框架: 提供如前所述的a g l e t 的基本系统框架。 a t p :提供a g e n t 传输协议。 t a z z , :可视化地开发应用所需的个性化的移动a g e n t . j d b c 驱动:用于访问d b 2 数据库。 j o d a x :用于访问单位的数据。 第 5页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 t a h i t i :可视化a g e n t 的管理界面， 让使用者方便地监视和控制a g l e t 的 执行。 f u j i : 通过w e b 上的f i j i a p p l e t s 在客户w e b 浏览 器上执行a g l e t c o n t e x t ，以 便 实 现产生、 分派、 召回a g l e t 的 功能。 a g l e t 系统不能捕获a g e n t 的 线程状态， 因为标准的j a v a 虚拟机不支持这种状态， 所以a g l e t 在每次移动之后都是从入口 点( k n o w n e n t r y p o i n t ) 开始运行的。 a g l e t 的 通 信采用4 、 件驱动的方式，没有基于 k q m l ( k n o w l e d g e q u e r y a n d m a n i p u l a t i o n l a n g u a g e ) , 3 . i k v + + 的g r a s s h o p p e r 这是一种基于c o r b a 的 移动a g e n t 平台( 具有m a s i f 和f 工 p a 两个版本) 。 通过专有的 g r a s s h o p p e r o r b 互联，由于该系统符合m a s i f 规范，也同样可以通过其他c o r b a o r b 互 联。 g r a s s h o p p e r 的通信基础设计非常巧妙， 可以 通过c o r b a 进行通信， 还可以 通过j a v a r m i 和s o c k e t ( 套接子) 连接进行通信， 整个通信结构采用插件技术， 具有很好的扩展性。 安全服务中 采用x . 5 0 9 证书实 现身份认证， 采用s s l 来保证传输中的安全性， 通过用户定 制的安全管理器来完成资 源访问 控制， 并实 现数字签名 ” 。 1 . 3网络管理发展现状 当前计算机网络的发展特点是规模不断扩大，不仅网络的复杂性和异构性越来越高， 而且网络中可供用户使用的网络资源也空前丰富。随着网络用户对网络性能要求的 提高， 如果没有一个高效的管理系统对网络进行管理， 那么就很难保证向 用户提供令人满意的服 务。 随着 工 n t e r n e t 上站点和用户数量呈指数级增长，网络上的资源管理日 益复杂，己非 系统管理员所能胜任。 网络系统规模的日 益扩大和网络应用水平的不断提高， 一方面使得 网络的维护成为网络管理的重要问题之一; 另一方面如何提高网络性能， 也成为网络系统 应用的主要问题。虽然可通过增强网络内各种关键设备 如路由 器、 交换机和服务器等) 的处理能力来提高网 络的性能， 但在网 络运行过程中 采用负载平衡、 网 络资源的安全防护 等动态措施也是提高网络性能的重要方面。 而网络的动态性能的提高主要是通过网络管理 系统加以实现。因网络管理不善而导致的网上信息拥塞、网络不通，已影响到 工 n t e r n e t 的应用性能。网络管理的自 动化和智能化，已 成为工 n t e r n e t 急待解决的问题之一川 川 ， 1 。 网络管理的现状总体上来说滞后于网络规模的发展。其原因可归结为两方面: 一方面， 网络管理系统是一个庞大复杂的信息系统， 其开发与建设决不是一蹦而就的 事。 网络管理系统建设的一条重要的规律是: 其建设是一个持续时间较长的过程。 网络管 第 6 yk , 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 理系统的建设， 一般要经过以下三个阶段: 搭建框架的初级阶段; 管理功能等管理要素提 高和完善的建设阶段:产生管理效益的 收获阶段。 另一方面， 长期以来， 网络管理的重要性不被人们所认识。 在通信领域与其它领域一 样， 人们往往看局部多， 看整体少， 重视硬件设备而忽视软件。 事实上， 要实现提高网 络 的 服务质量和降 低运行成本， 加强 对网 络的管理才是一个根本的方法s 7 目 前，国内 外有许多网 络管 理系统的 产品，比 较著名的 有h p 的。 p e n v i e w , c o m p a q 的t e m 工 p ,工 b m 的s y s t e m v i e w a t x , s u n s o f t 的s u n n e t m a n a g e r 等等， 这些产品 侧重点 个不相同， 在各自的领域内获得了一定的成功。 但是， 它们的共同缺陷是在综合性、 分布 性 等 方 面 有 待 完 善 1910 01 ill 。 1 . 4 论文研究主要内 容和成果 当前移动a g e n t 研究存在的两大问题，这两大问题是本文展开研究的出发点: 问 题一: 移动a g e n t 系统的 安全性不能满足大规模商业化的要求。 造成这种状况的原因之一在于移动 a g e n t系统的安全性难以保证。目 前大部分移动 a g e n t 系统都有着类似的体系结构: 移动a g e n t 的执行环境或“ 虚拟机” 都是在传统的编 程环境中开发出 来的: 这些“ 虚拟机” 分布在不同的机器上， 支持移动a g e n t 的 运行。 虽 然所有移动a g e n t 平台都宣称它们有内 建的安全机制， 但这些安全机制本质上依赖更下层 平台的 认证与授权( a u t h e n t i c a t i o n a n d a u t h o r i z a t i o n ) 机制， 而这种认证与授 权机制本 来是为c l i e n t / s e r v e r 结构下的r p c( 远程过程调用) 设计的， 因此已有的移动a g e n t 系 统本身不能提供独立的安全机制。目 前越来越多的移动 a g e n t系统采用 j a v a的安全包 ( s e c u r i t y p a c k a g e ) 来实 现它们的 安全组 件. 因 而 这些移 动a g e n t 系 统的 安全性 完全取决 于j a v a 的 安 全 机制， 无法 获 得 更 高 的 安 全 保 证121 6 11 341 问 题二: 移动a g e n t 系统缺乏统一的 形式化描述。 造成这个问 题的原因 在于移动 a g e n t技术在理论方面不 够成熟， 不能有效支持移动 a g e n t 系统的开 发。 当 前 移动a g e n t 系 统的 许多形 式化 描述都 是从 标 准的 分 布式 进程算法 ( d i s t r i b u t e d - p r o c e s s c a l c u l i ) 发 展 而 来， 虽 然 它 们 可以 很 好 地 对 移 动 计 算 进 行 形 式 化 描述， 但它们太过于一般化和抽象， 对于开发实际的应用帮助不大 :+l u h l 2 i7除此之外， 目 前的实用化移动a g e n t 系统都是从传统的r p c 模型扩展而来， 而不是从某个新的理论模型 发展出来。由于缺乏清晰的理论定义， 当 试图将这些系统扩展到更大的应用范围时， 它 们 会变得过于复杂、 难于理 解和检 验3 51 。 因 为 移动a g e n t 系 统 缺乏 统一的 形式化描 述， 所以 会出现如下混乱情况: 第 7 页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 首先，目 前大部分移动a g e n t 系 统通过移动a g e n t 间的 直接通信或者是通过a g e n t 的迁移来实现目 标。 究竟是选择移动a g e n t 间的直接通信还是通过a g e n t 的移动来传递信 息? 或兼而有之? 如果混用这两种方式， 那么对于一个大型系统来说， 其后果是系统设计 变得难于控制，违背了使用移动a g e n t 来简化系统设计的初衷。 其次， 现有的移动a g e n t 系统的“ 移动” 概念存在混淆。 “ 移动” 的含义有两个:“ 虚 拟移动” 和 “ 物理移动” 。 在分布式系统中， 存在某种映射机制将对象的 虚拟名字映射到 物理名字， 并且这种映射是不固定的。 如果某个对象进行物理移动时， 其虚拟名字保持不 变， 那么就称这种移动叫“ 物理移动” 。 例