（计算机应用技术专业论文）一种基于选择移动的mobile+agent系统的研究与设计.pdf

摘要 m o b i l ea g e n t 是一种能在异构网络中移动，自主决定其行为的程序。与其它 技术相比，它具有自主性、移动性、协作性、安全性和智能性等特点。 在传统机制中，m o b i l ea g e n t 一直作为整体来移动，这种迁移机制极大地浪 费了网络带宽限制了a g e n t 的灵活性与应用范围。作者在本文中提出了一种新 的m o b i l ea g e n t 迁移机制一一选择移动迁移机制该迁移机制允许用户将a g e n t 的执行代码按功能子模块化，并设置路由策略，使a g e n t 在旅行途中可根据运行 的具体情况和所处环境动态添加、删除a g e n t 执行代码中的子模块。 在分析选择移动迁移机制性能的基础上，本文介绍了一种作者自行开发的基 于选择移动迁移机制的m o b i l ea g e n t 系统d m o g e n t 系统。该系统由中心服务 器、a g e n ts e r v e r 与m o b i l ea g e n t 实体三部分组成，分别完成全局数据维护、运行 环境提供以及功能载体的任务。f 文中第三章对三部分的组成与设计进行了详细描 述。 本文第四、第五章还介绍了几种在d m o g e n t 系统的设计与实现中用到的关键 技术，包括传输协议、移动机制、消息机制以及d m o g e n t 系统中r m i 与c o r b a 技术的应用等。 文章的最后，我们给出了d m o g e n t 系统在网管中的具体应用及实现，并针对 一四机系统，通过不同情况下得到的d m o g e n t 系统的时间特性。比较了选择移动 与整体移动性能上的优劣。得出了传输代码变化以及s u b c o d e 功能变化对选择移 动性能的影晌情况。矿豸 关键词：m o b i l ea g e n t 移动代理选择移动d m o g e n t a b s t r a c t m o b i l e a g n e t s a r e p r o g r a m s t h a tc a n m i g a t e f r o mh o s tt oh o s ti nan e t w o r k ，a t t i m e sa n dt op l a c e so f t h e i ro w n c h o o s i n g m o b i l ea g e n tc o n m i n s s o m e p r o p e r t i e s ， s u c ha sa u t o n o m y , m o b i l i t y , c o m m u n i c a t i o na n dr e a c t i v i t y i ne x i ：；t e ds y s t e m am o b ；l ea g e n ta l w a y sm i g r a t e sb e t w e e nh o s t sa saw h o l e ，a n d a g e n t sa l w a y s c o n s u m e st o om u c hb a n d w i d t ha n dl i m i t st h eu s eo fm o b i l e a g e n t s y s t e m s i nt h i sw a y i nt h ep a p e r , w e p r e s e n t ac o n c e p t i o no f o p t i o n a lm i g r a t i o n m e c h a n i s m ，t h a tm e a n sa g e n tc o d e sa r ed i v i d e di n t om a n ys u b c o d e sa n dm i g r a t ea s s u b c o d e s w h i c hc s j ib ea d d e do rd e l e t e di na n yt i m ea n di na n y p l a c e t h i sp a p e ra l s oi n t r o d u c e sas y s t e mb a s e do no p t i o n a lm i g r a t i o nm e c h a n i s m ， c a l l e d d m o g e n t ，w h i c h i sd e s i g n e db yw r i t e r t h es y s t e mc o n s i s t so fc e n t r a ls e r v e r , a g e n ts e r v e ra n dm o b i l ea g e n t ，a n dt h ea r c h i t e c t u r eo f t h es y s t e mi sd e s c r i p t e di n c h a p t e r 3 b y t h ew a y , t h e i m p l e m e n to f t h es y s t e mi ss t u d i e di nc h a p t e r4a n d c h a p t e r5 i n c h a p t e r6 ，as y s t e mo f n e t w o r km a n a g e m e n t ，w h i c h i sd e v e l o p e do nm o b i l ea g e n ta n d c o r b a ，i si n t r o d u c e d a tl a s ta l le x p e r i m e n ta b o u tp e r f o r m a n c eo f s y s t e mi s a n a l y s e d k e y w o r d s ：m o b i l ea g e n t d m o g e n to p t i o n a lm i g r a t i o n l i f 二 第一章绪论 分布式计算是计算机网络时代的关键技术。当前的分布式计算都基于传统的 c l i e n t s e r v e r 模式，通过远程调用( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ) 或消息传递( m e s s a g e p a s s i n g ) 等方式实现跨平台的操作，比较适合稳定的网络环境和应用场合。随着计 算机网络的发展( 特别是i n t e r n e t 应用的急速增长) 和新型网络应用( 移动设备接入) 的出现，c l i e n t s e r v e r 模式的缺点日益明显。譬如客户机和服务器在计算过程中必 须一直维持连接，计算过程有大量的中间结果需要传输，浪费带宽，因而，难以适应 移动计算的低带宽、高延迟、不稳定的网络环境。c l i e n t s e r v e r 模式的可维护性 和可扩充性也比较差，不利于当今快速多变的网络应用服务领域。基于这种情况， 移动代理技术被提了出来。它集软件、通信、分布系统的技术于一体弥补了传统 的c l i e n t s e r v e r 技术的不足，有着巨大的应用前景。可以毫不夸张地说，移动代理的 研究已成了当今软件技术的一个研究热点。 1 1 m o b i l e a g e n t 概述 m o b i l ea g e n t 是一种能在异构网络中移动，自主决定其行为的程序1 2 】f 4 】i 5 1 1 2 引。 它具有自主性、移动性、协作性、安全性和智能性等特点【2 】【3 1 5 l 【2 9 1 3 0 】。 ( 1 ) 自主性，这是指a g e n t 可按照自己的意愿完成特定的任务而无需用户的 过多干预； ( 2 ) 移动性，这是指a g e n t 可以在任意站点上暂时中断执行，在异构网络( 如 n t e r n e t ) 上移动t 并在目的站点上停留下来再恢复执行； ( 3 ) 协作性。这是指若干个移动a g e n t 可以在网络中互相通信和合作，共同 完成某一任务： ( 4 ) 安全性t 这是指对a g e n t 本身及a g e n t 运行环境的安全性保障： ( 5 智能性，这是指a g e n t 具有一定的自适应能力，可对环境的变化做出适 当的反应这是m o b i l ea g e n t 技术的最重要特征之一。 1 2m o b i l e a g e n t 的优势 m o b i1 ea g e n t 具有移动性与自治性，这使得它与其它技术相比具有一系列优 点1 2 9 l 【30 1 ( 1 ) 节约网络带宽：移动代理直接在数据端执行处理，和客户端没有中间数 据结果的传递，只返回最后的结果。因而，在要处理的数据量特别大、网络带宽不 足的情况下，移动代理可以有效地节约网络带宽。 ( 2 ) 支持离线计算：用户派遣出代理程序后，可以断开网络连接，而代理将在 网络上自主运行。代理完成任务后，当它发现用户设备重新连上网络时，就返回计 算结果。 ， ( 3 ) 实现载荷卸载：对于一些计算能力弱的设备，如个人数字助理，可以把j p 算打包成移动代理程序，发送到计算能力强的设备上进行计算。 ( 4 ) 提供定制化服务：使用移动代理，客户端可以根据服务器端提供的底层 操作函数，编写满足自己特定需要的服务程序，然后发送到服务器端运行。这种方 式增加了分布应用的伸缩性。 ( 5 ) 易于分发服务：在采用移动代理技术的分布式应用中，服务的更改变得 非常简单。比如在电信网的管理中，当业务需要改变时，只需把新的服务程序发送 到相应的服务节点上，用不着人力去一个个节点她安装。 ( 6 ) 增加应用的强壮性：移动代理的工作方式减少了应用对网络连接可靠性 的要求它的自主性又使它具备对环境的反应能力，因此能建立更容错的分布系 统。 ( 7 ) 提供平台无关性：移动代理程序是跨平台运行的，移动代理应用编程不 存在程序的移植问题，便于应用的快速开发。 移动代理的这些优点使得它有重大的应用价值，它的应用范围包括：电子商 务、个人软件助理、分布式信息检索、电信网络服务、监视和通告、信息发布、 移动设备计算、网络管理、并行任务求解、工作流管理和协作、动态网络等。 必须指出的是，上述的优点并不是移动代理技术所特有的，一些特点用传统 的方法也可以实现，但唯有移动代理技术提供了个全面的解决方案。 1 3 几种技术的比较 ( 1 ) 过程移动 进程迁移p i p o ! 就是将一个进程从当前位簧移动到指定的处理器上。它的基本 思想是：在进程执行过程中移动它- 使得它在另一个计算机上继续存取它的所有 资源并继续运行t 而且不必知道运行进程或任何与其它相互作用的进程的知识就 可以启动进程迁移操作，这意味着迁移是透明的。 m o b i l ea g e n t 系统与过程移动系统最大不同在于对a g e n t 移动的选择权， 过 程移动系统中移动的决定权在系统，由它决定何时移动及移往何地( 比如为了平 衡c p u 的负载) ，而m o b i l ea g e n t 系统中移动的决定来自于a g e n t 自身。 ( 2 ) a p p l e t a p p l e t 是用一种含有可视化内容的、并被嵌入w e b 页中用来产生特殊页面效 果的小程序。 m o b i l ea g e n t 与a p p l e t 的不同在于【3 l 【3 0 】：a p p l e t s 是作为被下载的程序来到用 户端的。代码移动是在代码运行前进行的，移动的只有代码本身；此外，下载后， a p p l e t 一般只在一台主机上运行，不会连续移动。 ( 3 ) r p c ( r e m o t e p r o c e d u r e c a l l ) r p c 是广泛应用于分布式系统中的一种交互机制，基本思想是：运行时，客 户机通过传输控制流的形式对远端的服务器上的p r o c e d u r e 发出调用请求，服务 器在远端调用p r o c e d u r e ，并返回结果【3 】【3 3 1 3 们。 ho s t l h o s t 2h o s t 3h 0 9 4 h o s t l h o s t 2 h o s t 3 h o g 【4 图1 1r p c 模型 图1 2m o b i l ea g e n t 模型 基于r p c 模型的处理方法如图1 1 所示，在h o s t l 上调用不同网络主机上的 方法m - 、m z 、m ，每一次调用h o s t l 与网络主机都必须有一次交互，影响了 系统的效率，而基于m o b i 】e a g e n t 的系统运行流程如图1 2 所示，a g e n t 被发至 方法所在主机就地运行。减少了网络交互，提高了系统性能。 1 4m o b i l e a g e n t 系统发展现状 移动代理系统( m a s ) 的研究异常活跃，迄今为止，已有约6 0 多种移动代理 系统存在，绝大多数系统都是在j a v a 语言之后出现的，大部分系统都还只是原形 系统它们的针对性不同，实现方法也各有千秋下面我们将讨论当前比较成熟 而具有代表性的一些系统。 ( 1 ) t e l e s c r i p t 系统 t e l e s c r i p i t 【l 】【2 町由g e n e r a lm a g i c 公司开发，是第1 个商品化的m a s ，首次应 用于a t & t 公司p c r s o n a ll i n k 网络中。它是个与平台无关的系统，包括面向 对象的移动代理语言及解释器。在t e l e s c r i p t 中，每个网络节点运行一个服务器， 管理着一个或多个虚拟的p l a c e ，也即代理运行环境。a g e n t 用g o 命令来使自己移 动，在进入p l a c e 前，a g e n t 要向p l a c e 提供加密证书，并被分配一定的权限。a g e n t 用m e e t 指令和同一p l a c e 中的a g e n t 交互，用c o n n e c t 指令和不同p l a c e 中的a g e n t 进行会话。f e l e s c r i p t 还提供基于设备的验证手段和复杂的授权策略。从技本角度 讲，t e l e s c r i p t 已经是一个非常完整的移动代理系统。它的缺点是消耗计算机资源 太多( 要求96m 的内存资源) ，售价也高。随着基于j a v a 的m a s 出现，它已没有 、 了生命力。 在t e l e s c r i p t 之后，g e n e r a l m a g i c 公司又开发了纯j a v e 版的移动代理系统一一 o d y s s e y 。o d y s s e y 扩展了j a v a 的r m i ，提供了对l o r b a 的i i o p 和m i c r o s o f t 的 d c o m 的支持。目前有关o d y s s e y 的文献不多，从已有的文献看，o d y s s e y 继承了 许多t e l e s c r i p t 中的概念。 ( 2 ) a g l e t a g l e t l l l f 2 i 】f 2 2 j f 2 3 】是最早开发的基于j a v a 的移动代理系统，也是最受欢迎的移 动代理系统之一。它的设计非常简洁，紧紧追寻j a v a 模型。a g l e t 移动代理被视 为一个移动的j a v a 对象。一个a g e n t 包含核t ：, ( c o r e ) 、代j 翌( p r o x y ) 、路由计划 ( i t i n e r a r y ) 和全球唯一的标识符( i d e n t i f i e r ) 。核心拥有a g e n t 所有的内部变量和方 法，并提供它与环境交互的接口。p r o x y 则封装了核心，防止对a g e n t 私有方法 的直接读取。在a g l e t 系统中，c o n t e x t 是a g e n t 工作场所，它是一个静态对象， 维护和管理a g e n t 的运行并保护主机系统不受恶意g e n t 的攻击。 a g l e t 对象支持的行为包括创建( c r e a t i o n ) 、克隆( c l o n i n g ) 、派遣( d i s p a t h i n g ) 、 回收( r e t r a c t i o n ) 、挂起( d e a c t i v a t i o n ) 、激活( a c t i v a t i o n ) 、终结( d i s p o s a lo f ) 和消息 传递( m e s s a g i n g ) 。克隆将产生一个除标识符外和原a g e n t 完全一样的对象。a g l e t 模型采用事件驱动方式。当一个a g e n t 要移动时。它将调用d i s f ，a t c h 方法。a g l e t 系统通过代理传j 洲( a t p ) 把a g e n t 传送到目的地，每个a g e n t 有全局独一无_ + 的名字a g e n t 在迁移过程中并不去俘获自身线程的状态，因此它到达目的地后 将从特定的入口点开始重新运行程序a g l e t 的移动代理模型提供的是一个简单的 框架结构- 丌发者可重写预定义的方法来增加所需的功能 a g l e t 安全模型建立在标准的j a v a 安全机制之上通过访问权限的限制来保 护主机和代理免受恶意攻击。 ( 3 ) m o g e n t ： m o g e n t l 3 2 | 3 3 3 4 j 毛由南京大学计算机软件新技术国家重点实验室设计和开发 的一种移动a g e n t 系统，以j a v a 语言及其环境为基本的语言支撑。m o g e n t 由h o s t 与m o g e n t 实体两部分组成。其中，h o s t s e r v e r 包括迁移支撑环境、通信协作支 撑系统、安全保障支撑系统以及开发监控支撑系统四部分。m o g e n t 实体采用了结 构化的设计，使迁移的表达和处理结构上完全独立于a g e n t 功能体。因此，功能 块与路由模块可以单独设计和使用。 m o g e n t 的特点包括：采用逻辑名和物理名双层名空间的命名机制，由前者保 证命名的全局唯一性，后者反映a g e n t 位置的动态变化；对a g e n t 的迁移行为进 行分析。将行动行为规范为顺序、选择与分发；研究了通信失效问题，并利用通 讯量设置加以防止；允许针对旅行计划的可视化编程，实现功能与路由的单独设 计和使用。 1 5 本文的主要工作与意义 m o b i l ea g e n t 可以被广泛应用于：电子商务、个人软件助理、分布式信息检 索、电信网络服务、监视和通告、信息发布、移动设备计算、网络管理、并行任 务求解、工作流管理和协作、动态网络等不同领域。自第1 个移动代理系统 t e l e s c r i p t 由g e n e r a lm a g i c 公司在90 年代初推出后，移动代理系统的研究就吸 引了众多的注意力，迄今为止，已有约6 0 多种移动代理系统存在，但基本都属于 原型系统阶段，还有许多不成熟之处。因此，研究m o b i l ea g e n t 技术，无论从理 论上还是实践上来说，都是大有可为的。 本文在分析m o b i l ea g e n t 传统迁移机制的基础上，提出了一种可选择移动的 迁移机制t 并丌发出了一套基于选择移动迁移机制的m o b i l ea g e n t 系统一一 d m o g e n t 系统。本文的主要工作包括； l 、 在分析m o b i l ea g e n t 传统迁移机制的基础上提出了选择移动迁移 机制的概念； 2 、 分析了采用选择移动带来的网络负载的变化： 3 、 讨论了基于选择移动迁移机制的m o b i l e a g e n t 系统一一d m o g c n t 原型 系统的设计实现与关键技术； 4 、 实验分析了代码大小及a g e n t 结构变化对d m o g e n t 系统时间特性的影 响： 讨论了有关r m i 、c o r b a 与m o b i l ea g e n t 的融合技术，并介绍了一 种利用d m o g e n t 系统开发的网络管理程序。 1 6 文章的组织 本文共八章，第一章介绍m o b i l ea g e n t 的概念、技术特点以及当前的国内外 研屯状：第二章提出了选择移动迁移机制的概念，并从数学一t - 对其负线变化进 行了分析；第三章介绍d m o g e n t 系统的总体设计，并详细描述组成系统的各部分 的情况；第四章对系统设计与实现中的关键技术加以既明，主要包括迁移机制与 通信机制：第五章利用实验数据对d m o g e n t 系统的时间特性进行了讨论：第六章 介绍了d m o g e n t 系统中，m o b i l ea g e n t 技术与r m i 、c o r b a 技术结合的情况， 并给出了一种对象调用的通用接口定义；第七章介绍了一个使用d m o g e n t 系统的 程序实例一一基于m o b i l ea g e n t 、c o r b a 与s n m p 的网络管理系统：第八章是全 文的总结和下一步工作的展望。 6 第二章m o b i ea g e n t 选择移动迁移机制及其负载分析 随着i n t e r n e t 的发展网络低带宽、高延时正逐渐成为限制网络应用发展和 推广的一个瓶颈1 3 l 【5 1 ，因此，节约网络带宽、提高系统效率对m o b i l ea g e n t 系统而 言具有重要意义。然而，在目前的m o b i l ea g e n t 系统中，有些问题不容忽视。 首先是带宽问题。m o b i l ea g e n t 系统虽然减少 了程序中间值的传输，但a g e n t 自身约移动是要占用网络带宽的，尤其是当a g e n t 的总传输量大于，扣间值的总和 时，采用移动代理机制反而会加深网络拥塞，得不偿失。其次是有关a g e n t 功能 与a g e n t 大小相矛盾的问题。程序代码量的大小虽然与程序的具体实现有关，但 一般而言，m o b i lea g e n t 功能越强，需传送的代码量也越大，因此，实际的网络 带宽限制在影响着a g e n t 的大小的同时，也影响着a g e n t 的功能实现。 以上的矛盾从本质上来讲也许是无法根治的，但我们可以寻找缓解的途径。 传统m o b i l ea g e n t 系统中，如a g l e t 、a j a n t a 、m o l e 、a g e n tt c l ，m o g e n t 等，a g e n t 在迁移过程中，始终是被作为一个整体来传送，这就意味着，a g e n t 的编写者从 一开始就必须为迁移过程中所有可能出现的情况准备代码，哪怕在此后的旅途中 这些情况并没有出现，冗余的代码段也将伴随a g e n t 生命周期始终，这无疑是对 带宽资源的巨大浪费。 m o b i l ea g e n t 选择移动是指m o b i l ea g e n t 在迁移过程中可以自主选择需移 动的程序模块并制定相应的旅行计划。与传统y o b i l ea g e n t 移动机制相比。可 选择移动a g e n t 的执行代码被划分为着干个子模块，各模块都可动态删减或添加， a g e n t 不再是一个不可分的整体。作者希望通过这种方式增加系统运行的灵活性， 优化m o b i1 ea g e n t 的结构，进而去除冗余代码，减少网络带宽的浪费。 2 1m o b i l e a g e n t 选择移动迁移机制 m o b ile a g e n t 系统殷由两大部分组成，是驻留在服务器端的a g e n t s e r v e r ( a s ) ，它是m o b i l ea g e n t 赖以生存的服务环境。它为每个a g e n t 建立运 行环境和服务接口；另一部分为a g e n t 实体，它是用户任务的完成体，在a g e n t s e r v e r 所提供的环境中执行 传统机制下m o b i l e a g e n t 在一系列主机上运行的情况如图2 1 所示网络 由众多节点n o d e | 、n o d e 2 组成，每个节点上可存在多个a g e n t 的运行环境。 每个运行环境又可为不同的a g e n t 提供服务：a g e n t 的移动是指a g e n t 在不同节 点的不同a g e n ts e r v e r 间或相同节点的不同a g e n ts e r v e r 间，在保存当前运行 ： 状态的前提下，自主复制与运行。图中，n 。表示网络节点，e 。表示运行环境，a 表示移动a g e n t ，我们可以清楚看到，在传统机制下。一个m o b i l ea g e n t 始终是 作为一个整体在移动，其执行代码在a g e n t 的生命周期中一般不作变动。 图2 1 传统机制。f ，m o b i l ea g e n t 迁移情况 由于a g e n t 在各节点需完成的任务，实现的功能不尽相同，因此，传统机制 的这种不区分情况，始终将a g e n t 作为整体来移动的方案尽管简化了a s 的工作， 减小了系统实现的复杂性，但增大了冗余代码出现的可能性，并有可能因此导致 网络资源的极大浪费：而在可选择移动的m o b i j ea g e n t 系统中，a g e n t 的执行代 码由一系列s u b c o d e 组成，在移动时，m o b i l ea g e n t 系统可根据实际情况自主 选择需移动的s u b c o d e 。图2 2 描述了具有可选择移动机制的m o b i l ea g e n t 系 统在移动时进行删除、添加操作的情况。 豳2 2 选择移动迁移机制s u b c o d e 变化情况 更进一步，考虑分布式的网络环境下。 圈2 3 来自同络的s u b c o d e 组成m o b il ea g e n t 执行代码的一系列 s u b c o d e 不一定非得来自源主机或者m o b i l ea g e n t 途经的中间节点，它可来自 系统中的任意节点，这种方法有点类似于结合了p r o c e s s m i g r a t i o n 的m o b i e l a g e n t 系统。如图2 3 所示，组成a g e n t 的代码既可来自源主机也可来自网络其 它节点。 2 2m o b i l ea g e n t 可选择移动迁移机制的数学分析 m o b i l e a g e n t 系统的实际性能牵涉到许多方面，对它进行全面评估非常困难， 因此本节的内容是在俄鉴了文献【6 】的一些假设与结论的基础上，针对网络传输代 码量的大小来分析选择移动迁移机制及其与传统机制的差别。 下面我们先给出文献【6 】中的一些结论： 定义l ：一个a g e n t 一般由三部分组成：代码段、数据段和状态段，我们用 公式b = ( b 。，b 。，b 。) 来表示。 定理l ：在不考虑主机应答的情况下，两点d ，与d 。间传输a g e n ta 带来的网 络负载为： ，、1 0 ， 矿d ，= d ： b t d ：b 。) 2 j p 国。) + b 。+ b , v i q i 。，。l s 。 其中，p 表示c o d e 不在d ：上而必须通过网络传送的概率。在此我们取p ：l ， 即考虑所有代码都需传送的情况。 定理2 ：当a g e n t 在一系列主机d = ( d 。d 。) 上迁移，且假定d ，d ，。则 网络总负载为： b 跚( d 。，d 。，b 压) = 喜召( d 。，d ，召瓜) ， 接下来，我们讨论一下来两种机制下传输代码的变化情况：在m o b i l ea g e n t 的传统迁移机制下，a g e n t 在一系列主机d = ( d 0 d n ) 上迁移时，b c o d e 和 b s t a t e 不变，b d a t a 随运行而不断变化我们用b r e p 表示在d i 个节点上采 集到的数掘大小： b c o d e j 。b c o d e 。 ， b s f a l e j 2bs n l e 。 b 妇f a j 2b 商口i n 。b r e p 而在可选择移动机制下，b 。m 随迁移而变化，我们用a b o 。表示a g e n t 在d 9 个节点上代码的变化；其中，当删除操作时b 乙为负，添加操作时b 0 为 正，另外为区别与传统机制的不同，我们用b 代替b 。由此我们可得a g e n t 在节 点i 上变化的情况： b 砒2 b c 砘一+ 6 8 0 b s t a t e , 2bs t o l e , 。 b d a t a , 2bd a t a , 。+ br e p 通过以上分析及文献 6 的结论，我们可得定理： 定理3 ：传统移动机制下a g e n t 的大小与可选择移动机制下a g e n t 的初始大小 ( 即在d o 上的大小) 间的关系为： b 矿b j c o d e , + 丢醐疋- ? 其中； ，j 0 ，f a b e 0 a b x 乙2 戗幽 证明：传统机制下b c o d e 保持不变，因此它从一开始就必须为迁移过程中所 有可能出现的情况准备代码，同时在传输过程中代码不许删减，故而可得上述结 论。 定理4 ；a g e n t 在一系列主机d = ( d o d n ) 上迁移时。选择移动机制比传 统移动机制节省网络总负载： n 蚴f 二- z a 3 l , , 证明：出定理i 可知： 利用这一关系，分别将传统机制下b = ( b c o d e ，b d a t a ，b s t a t e ) ，选择移动机制 b o 2 b + c o d e + 萋侧。 下b - ( b c o d e ，b d a t a ，b s t a t e ) 的负载情况代入公式( 1 ) ，再将两种情况 作减法即可证毕。 由以上分析可看出不考虑具体实现的差异性，完成相同任务。采用迸择移 动迁移机制的m o b i l ea g e n t 系统占用的网络资源远远小于传统的m o b i 】e a g e n t 系统，当然，也必须指出，这是以系统的复杂性和增大# g e n ts e r y e r 端的负担为 代价的 2 3 小结 传统机制下，m o b i l ea g e n t 一直作为整体来移动。这种迁移机制极大地浪费 了网络带宽限制了a g e n t 的灵活性与应用范围。本节中，作者提出了一种新的 m o b i l ea g e n t 迁移机制一一选择移动迁移机制。该迁移机制允许用户将a g e n t 的执 行代码按功能子模块化，并设置路由策略，使a g e n t 在旅行途中可根据运行的具 体情况和所处环境动态添加、删除a g e n t 执行代码中的子模块。 另外，本节还对选择移动迁移机制的性能进行了负载分析，并与传统的执行 代码整体移动的迁移机制进行了比较，通过利用文献【6 】的结论，我们可以发现， 在不考虑具体实现的差异性的情况下，选择移动迁移机制通过网络发送的代码量 远远小于传统的迁移机制。 第三章使用选择移动迁移机制的m o b i i ea g e n t 系统一一 d r a o g e n t 系统的总体设计 d m o g e n t 系统是作者自己设计与开发的一个用于验证选择移动迁移机制的 m o b i l ea g e n t 系统，“d m o g e n t ”是“d i v i d e dm o b i l ea g e n t ”的缩写，意指在此系 统中m o b i l ea g e n t 不再作为整体传送，而是采用分散的方式。 与其它m o b i l e a g e n t 系统一样d m o g e n t 系统包括了a g e n t s e t 饱r ( a s ) 与a g e n t 实体：a s 驻留于网络节点，构成了a g e n t 赖以生存的服务环境，它为每 个a g e n t 提供运行环境和服务接口；a g e n t 实体是用户任务的完成体，在a g e n t s e r v e r 所提供的环境中执行。 除以上两部分外，d m o g e n t 系统的运行环境( 一般为网络) 中还定义了一台 中心服务器，以便完成一些全局性的工作，如a g e n t 命名，a g n e t 地址查询等。作 为一种重要的分布式计算技术，在m o b i l ea g e n t 系统中采用中心服务器主要是出 于以下几方面考虑：( 1 ) 采用中心服务器可以简化系统的设计与实现；( 2 ) 综合 考虑系统复杂性、工作量与实际情况。作者认为，先实现系统主要功能，再优化 具体细节是种更为实际更为可行的方法。当然，从长远来看，将d m o g e n t 系统从 中心管理向真正的分布式过渡将是必然的，在实现中，作者也为此作了一些准备， 具体描述可见4 2 节与第5 章。 3 1 系统总体框架 如图3 1 所示，d m o g e n t 系统由中心服务器，运行于各网络节点机的a g e n t s e r v e r ( a s ) ，以及可在a g e n ts e r v e r 间自由移动。并在a g e n ts e r v e r 上运行 m o b i1 e a g e n t 实体三部分构成，一般同一节点机上可运行多个a g e n ls e r v e r 多个a g e n t 也可运行于同一a g e n ts e r v e r ( 在d m o g e n t 系统中这种情况下，a g e n t s e r v e r 应监听不同端口) 中心服务器主要用于系统全局性数据的维护，其实质等同于中心数据库。因 此 a g e n ts e r v e r 与a g e n t 可通过标准s o l 语言实现对服务器的查询与数据维 护a g e n ts e r v e r 与a g e n ts e r v e r ，a g e n ts e r v e r 与g o b i l ea g e n t ，以及l o b i 】e a g e n t 间通讯则遵循一种变形的a t p ( a g e n tt r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 协议；a t p 协 议是由i 鲫东京研究所提出的有关m o b il ea g e n t 传输的一种实验性协议，并在 a g e t 系统中被采用。a t p 是一种基于r e q u e s t r e s p o n s e 通讯方式的协议，它将 a g e n t 的传输通讯行为分为四种；d i s p a t c h 、r e t r a c t 、f e t c h 与m e s s a g e ，从而 图3 1 中心服务器 规范了a g e n t 的网络传输行为；但由于受传统m o b i l ea g e n t 系统的整体移动特性 的影响，该协议不能完全适应选择移动机制的要求，因此，d m o g c n t 系统采用了 一种由作者设计的变形的a t p 协议，具体情况将在第四章中详细说明。 3 。2 中心服务器 中心服务器的实质为一中心数据库，它包括三部分内容：一是有关a g e n t s e r v e r 的，包括a g e n ts e r v e r 名称、i o 、及所在网络节点地址等等；二是有关 a g e n t 及组成a g e n t 执行代码的s u b a g e n t 的数据的，如a g e n t1 d 、源a g e n ts e r v e r i d 、目的a g e n ts e r v e ri d 等。为保证a g e n t i d 的唯一性，我们还规定( 使用e x t e n d e d b a c k u s n a u rf o r m 规则描述) ： a g e n t i d = s o u r c e s e r v e r i p + t y p e + n u m ： s o u r c e s e r v e r p = 该a g e n t 最早注辑对所在a g e n ts e r v e r 的i p 地址 t y p e = l n u m = d i g # + 最后，中心服务器还包括有关系统运行时的数据，比如a g e n t 结构的变化 ( 添加、删除s u b c o d e 等) 、系统出错日志等等。 3 3a g e n ts e r v e r 设计 作为m o b i l ea g e n t 赖以生存的服务环境。a g e n ts e r v e r 除提供相关的语言解 释器外，还应完成有关a g e n t 传输与管理的工作。图3 2 给出了种支持可选择 移动机制的a g e n ts e r v e r 的设计，整个s e r v e r 由通讯模块、控制模块、执行模 块、本地数据接口、s u b c o d e 库、a g e n t s 库、安全模块等几大部分构成。 图3 2a g e n ts e r v e r 的结构 ( 1 ) 通讯模块 通讯模块全面负责a g e n ts e r v e r 与网络的通讯，支持变形豹a t p 协议。通讯 模块主要由三部分构成：监听线程、接收发送线程以及处理程序。d m o g e n t 系统 通过通讯模块传输的信息主要有三种：a g e n t 、s u b c o d e 与m e s s a g e 。第一种用于 a g e n ts e r v e r 与a g e n ts e r v e r 之间传送a g e n t 的代码、状态与数据，第二种用 于a g e n ts e r v e r 间传递那些既不属于传送的源主机也不属于目的主机的 s u b c o d e ，最后一种形式用于a g e n t 之间传递消息，实现a g e n t 问的彼此协作，不 过，在d m o g e n t 系统中对最后一情况采用了一种变通处理，m e s s a g e 不是直接在 a g e n t 间传输，而是先由源a g e n t 发往目标a g e n t 所在的a g e n ts e r v e r ，再由a g e n t s e r v e r 调用目标a g e n t 的消息处理程序。有关m e s s a g e 传递的具体实现细节将在 第四章详细描述。 ( 2 ) a g e n t s 库 用于存储当前a g e n ts e r v e r 下所有的a g e n t ，包括由其他主机传来的动态 a g e n t 和本机上的静态a g e n t ：在d m o g e n t 系统中它实际上指的是一个或多个专用 子目录；另外，在a g e n t 的初始源主机上，它还可为a g e n t 注册时所在的路径。 ( 3 ) 安全模块 安全性是m o b i l ea g e n t 系统非常关心的一个问题一般来说，m o b il ea g e n t 系统的安全问题可以分为两类：一是网络主机的安全性。m o b il ea g e n t 可能无意 或恶意的对网络主机进行破坏；二是蝇o b i l ea g e n t 的安全性，此时威胁可能来自 网络主机或其它的m o b i l ea g e n t 文献 专门对w o b i l ea g e n t 系统可能面临的 攻击进行了归类，它们包括：破坏( d a m a g e ) 、拒绝服务( d e n j a 】o fs e r v i e e ) 、 非法盗窃或破坏隐私( b r e a c ho fp r i v a c yo rt h e f t ) 、骚扰( h a r a s s m e n t ) 、社 交工程( s o c i a le n g i n e e r i n g ，指通过给予错误信息或其它方式来控制主机或 a g e n t ) 及结合以上各种手段的复合攻击( c o m p o u n da t t a c k ) 。 安全模块的功能在设计时被定义为：负责对接收的消息和a g e n t 进行认证与 解密；负责对发送的消息与a g e n t 进行签名与加密；负贲a g e n t 的权限控制不 过，在d m o g e n t 的当前版本中，安全模块还属于预留模块，各种功能没有具体实 现。 ( 4 ) 控制模块 控制模块的任务主要有三个：控制a g e n ts e r v e r 系统本身的运行，协调与监 督本机上各a g e n t 的执行情况，为用户提供友好的界面。 d m o g e n t 系统中控制模块为用户提供了开启服务程序( a s ) ，注册新m o b i l e a g e n t ，监控当前a g e n ts e r v e r 上驻留的 o b i l ea g e n t 或由本主机产生，目前可 能迁移至其他网络节点的m o b j 】ea g e n t 的运行情况，以及各种相关的图形界面显 示功能。 ( 5 ) 执行模块 执行模块的核心为语言解释器或编译器：m o b i l ea g e n t 一般由跨平台语言实 现，a g e n ts e r v e r 接收到新a g e n t 后。需建立相应的语言解释器编译器，a g e n t 在解释器编译器的支撑下工作。理论上而言，a g e n ts e r v e r