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基于j x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现中文摘要 中文摘要 计算机支持的协同工作( c s c w ) 是一个多学科支持的新兴研究领域。应用共享技 术是c s c w 系统中支持同步协作的关键技术之一。近年来，以j x t a 平台为代表的 新型p 2 p 对等网络的出现，对c s c w 的发展提出了新的研究课题。 本论文的具体研究和实现工作包括以下几方面： 分析已有c s c w 的应用共享实现机制并比较它们各自的特点、优势与存在 的问题，确定在j x t a 新环境下应用共享的优势和研究目标。 设计和实现了新的基于j x t a 平台的应用共享系统- j b c a s ，进行了体系 结构和功能实现方案的设计。 对j b c a s 系统中的通信服务、协同工作组管理等模块进行了设计和实现， 并重点对动作控制、一致性保持和连续性维护等模块进行了研究和实现。 对原有j a v a 图形开发包进行了c s c w 扩展，设计了一套完整的动作事件处 理流程。 研究并解决了新节点动态加入应用共享的难题，支持节点的动态会话状态保 存。 测试j b c a s 原型系统，对其可行性和正确性进行了验证。 本课题的研究，使c s c w 的应用共享技术在p 2 p 网络模式下有了新的解决方案， 并在j x t a 环境下使应用共享拥有更强的一致性、连续性和可靠性。 关键词：计算机支持的协同工作应用麸享技术j x t a p 2 p 作者：武伟 指导老师：陆建德 t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o n o fc s c w a p p l i c a t i o ns h a r i n gb a s e do nj x t ap l a t f o r m a b s t r a c t c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ( c s c w ) i san e we m e r g i n gr e s e a r c hf i e l d w i t hm u l t i d i s c i p l i n a r ys u p p o r t a p p l i c a t i o ns h a r i n gi so n eo ft h ek e yt e c h n i q u e st h a t s u p p o r ts y n c h r o n o u sc o o p e r a t i o ni nc s c ws y s t e m s i nr e c e n ty e a r s ，t h ea p p e a r a n c eo f n e w l yp 2 p ( p e e r - t o p e e 0n e t w o r kr e p r e s e n t e db yj x t ap l a t f o r ma r o u s e st h en e w r e s e a r c h s u b j e c t sf o rc s c w sd e v e l o p m e n t n l i sp a p e rc o v e r sf o l l o w i n gp a r t so f r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o na s ： a n a l y s i so fs e v e r a le x i s t i n gm e c h a n i s m so ft y p i c a lc s c wa p p l i c a t i o ns h a r i n g a n dc o m p a r i s o no fr e s p e c t i v ec h a r a c t e r i s t i c s ，a d v a n t a g e sa n dp r o b l e m s ，w h i c h d e t e r m i n e sa d v a n t a g e sa n dr e s e a r c hg o a l so f j x t a - b a s e da p p l i c a t i o ns h a r i n g d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fan e wj ) c 1 a - b a s e dc s c wa p p l i c a t i o ns h a r i n g s y s t e m - - j b c a s a l o n g 、】l ，i t ht h ed e s i g no ft h ea r c h i t e c t u r ea n ds o l u t i o no ft h e f u n c t i o n s d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fc o m m u n i c a t i o ns e r v i c em o d u l ea n dc o o p e r a t i v e w o r k i n gg r o u pm a n a g e m e n tm o d u l e ，w i t haf o c u so nt h er e s e a r c ha n d i m p l e m e n t a t i o no fe v e n tc o n t r o l ，m a i n t e n a n c eo fs y s t e mc o n s i s t e n c ya n d c o n t i n u i t y c s c we x t e n s i o n st ot h e 砸g i l l a lj a v ag r a p h i c sd e v e l o pt o o l k i ta n dd e s i g no fa c o m p l e t ep r o c e d u r eo f e v e n tp r o c e s s i n g r e s e a r c ha n ds o l u t i o nt ot h ep r o b l e mo fn e wp e e rd y n a m i cj o i n i n ga n ds u p p o r t o f t h ep e e rd y n a m i cs e s s i o ns t a t u ss a v i n g t e s to ft h ep r o t o t y p es y s t e ma n dt h ev a l i d a t i o no fj b c a s sf e a s i b i l i t ya n d c o r r e c t n e s s n 地r e s e a r c ho ft h ep r o j e c th a si n t r o d u c e dt h en e ws o l u t i o no fa p p l i c a t i o ns h a r i n go f c s c wi np 2 pe n v i r o n m e n t ，a n dp r o v i d e st h ea p p l i c a t i o ns h a r i n gw i t hb e t t e rc o n s i s t e n c y , c o n t i n u i t ya n dr o b u s t n e s su n d e rj x t a k e y w o r d ：c s c w ：a p p l i c a t i o ns h a r i n g ，j x t a ，p 2 p i i w r i t t e nb y ：w uw e i s u p e r v i s e db y ：l u j i a n d e y7 8 1 2 9 3 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不合其他个人或集体已经发表或 撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或疵教育机构的学位证书而使用过的材 料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承 担本声明的法律责任。 研究生签名：牡同 期：立鲤互型 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国 社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论 文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 日期：也匹：望：童! 日期：区丛。坚：建 基于j x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 第一章绪论 第一章绪论 分工和协作是人类社会发展的必然规律。随着当今社会科技的迅猛发展、工作复杂 程度的提高、分工的日益精细，传统孤立的以单一媒体信息的交互方式已远远无法满足 信息时代人们的要求，为此c s c w ( c o m p u t c rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k , 计算机支持的 协同工作) 应运而生。c s c w 突破了传统的计算机应用概念，为时空上相互隔离的人们 提供了面对面和w y s i w i s ( w b a t y o u 8 e e i s w h a t is e e ) 的多媒体协同工作环境。 在对等网络技术( p 2 p , p e e rt op c e r ) 突起的今天，p 2 p 引导网络计算模式从集中式 向分布式偏移，网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端扩散，它是一种点对 点计算的网络模式，所有网络节点间都可以建立p 2 p 对话。p 2 p 新模式的网络给c s c w 的发展开辟了全新的协同工作环境，也提出了新挑战，有必要对它提出的新问题、新 特点进行研究。 1 1 课题背景 1 。1 1 对等网技术简介 p 2 p 网络是一种与传统c s 服务模式的网络完全不同的网络体系结构，b r c n d o n j w i l s o n ( j x t a 的推行者之一1 曾经给p 2 p 下过这样的定义：p 2 p 网络中的所有节点拥 有平等的角色、行为、责任、义务，任意一个节点既可以做服务端，也可以做客户端。 传统c s 结构中，全部的服务由服务器一端提供，这样就经常出现服务器无法及时提 供服务，而同时又有大量闲置客户端资源无法使用的现象。p 2 p 技术的出现弱化了服 务器的概念。目前比较著名的p 2 p 应用平台包括s u n 的j x t a 和m i r c o s o f t 的w i n d o w s x pp e e r - t o p e c r 。 p 2 p 技术中非常强调s e r v e r l e s s 这个概念。s e r v e r l e s s 的提出意味着p 2 p 技术将 i n t e r a c t 服务提供方式划分为三种，完全基于s e r v e r ( s e r v e r - b a s e d ) ，少量借助 s e r v e r ( w i t h s e r v e r ) 。完全脱离s e r v e r ( n o n - s e r v e r ) 。“少量借助s e r v e r ”这种方式是现 在比较常见的p 2 p 解决方案。现在欧美非常流行e d o n e y & e m u l e ，以及国内p 2 p f a n s 开发的j e l a w a t 、w o r k s l i n k 等，都属于这类产品。微软对p 2 p 与s e r v e r 关系的解释是： “n os e r v e r , b u tw o r k sb e t t e rw i t hs e r v e r ”。 第一章绪论基于i x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 1 1 2c s c w 的概念 “计算机支持的协同工作”一词最早是在1 9 8 4 年由i r e n eg r e i f 和p a u lc a s h m a n 两位研究人员提出来的，用于描述他们正在组织安排的如何用计算机支持交叉学科的 人们共同工作的课题，并缩写为c s c w 。 它致力于研究人们在一起工作的方式、计算机及相关的技术对协同工作所产生的 影响，使之理论化。g r i e f 在介绍c s c w 的一个重要文集中曾定义c s c w 为“一 个关于计算机在群体工作( g r o u p w o r k ) 中的角色的独特研究领域”。这里强调了群 体作为分析c s c w 的核心。并且b a n n o n 和s c h n i d t 在1 9 8 9 年提出“c s c w 应致力于 研究协同工作的本质和特征，并以此为基础来设计出具有足够的计算机技术支持协同 工作的信息系统”。 1 1 3 应用共享的概念 一个c s c w 系统的成败很大程度上取决于它的应用程序的共享情况。随着网络 和多媒体技术的迅猛发展，应用程序的共享技术是现在各种c s c w 系统研究的重点 内容之一。应用共享( 也可称为应用程序共享) 的概念是多个参与者共享普通单用户应 用程序的任何交互应用和显示，并实现显示共享和控制共享。 共享的应用程序不同于多用户应用软件，它不是设计用于同时支持多个用户的，它 本身仍然是单用户程序，而采用应用共享技术和开发平台使其可工作于多用户模式【5 】。 共享白板这种w y s i w i s 的工具就是最典型的应用共享程序，自板相当于通信双 方面前的信息“黑板”，任何一方在上面的文字输入或图形绘制，都可以被双方同时 看到。 1 2 研究现状和问题提出 现有应用共享的工具通常是基于x w i n d o w s 协议的，在i n t e m e t 下运行。例如 n o r t hc a r o l i n a 大学的x t v t 3 1 ( a b d e l w a h a b & f e i t ，1 9 9 1 ) ，h e w l e t t - p a c k a r d 的s h a r e d x 【4 j ( g a r f i n k e le ta 1 ，1 9 9 4 ) 。后来m i c r o s o f t 推出免费的n e t m e e t i n g ，并被广泛的使用。 有些远程控制软件同样具有应用共享的功能，如p c a n y w h e r e ，w i n v n e ，m i c r o s o f t 的远程桌面控制等，他们都是采用客户机服务器设计模式。他们设计的主要目的是远程 控制应用程序，在协作方面的功能不够强大和完善。不提供动态加入远程控制功能。 这些传统的应用共享的工具和远程控制软件大多采用的都是集中式的c s 设计 基于j x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现第一章绪论 模式，由此传送数据量大，响应速度幔，需要占用大量的带宽资源，在高分辨率图像 或变化频率较快的应用程序中会失真。在服务器出现崩溃和中断等特殊情况下，应用 共享将难以继续进行，系统连续性和可靠性较差。 如今国内外多采用复制式的应用共享机制解决以上难题。但该传统复制式机制仍 然有其局限性和不足，如： 协作节点的动态加入不易实现 要运用复杂的并发控制技术以保证应用共享的操作一致性 每个成员的共享状态不易实现一致性 1 3 论文主要研究内容 本论文主要研究工作有以下几个方面： 分析已有c s c w 的应用共享实现机制并比较它们各自的特点、优势与存在 的问题，确定在j x t a 新环境下应用共享的优势和研究目标。 设计和实现了新的基于p x t a 平台的应用共享系统一- j b c a s ，进行了体系 结构和功能实现方案的设计。 对j b c a s 系统中的通信服务、协同工作组管理等模块迸行了设计和实现， 并重点对动作控制、一致性保持和连续性维护等模块进行了研究和实现。 对原有j a v a 图形开发包进行了c s c w 扩展，设计了一套完整的动作事件处 理流程。 研究并解决了新节点动态加入应用共享的难题，支持节点的动态会话状态保 存。 测试j b c a s 原型系统，对其可行性和正确性进行了验证。 1 4 课题特色和创新点 本系统以j a v a 图形用户界面( g r a p h i c su s e ri n t e r f a c e ，简称g u i ) 的原单用户应用 程序为研究对象。本课题创新性地对原图形开发包进行c s c w 扩展，并设计了一套 完整的动作事件处理流程。 本j x t a 平台下的应用共享系统在实现应用共享总体需求基础上，针对传统解决 方案的不足，新的基于j x t a 平台的j b c a s 系统有以下特色： 应用共享并行性高、允许多应用程序同时共享 响应速度快、网络传输数据量少 第一章绪论基于i x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 系统为应用共享提供了较完善的一致性维护，支持新节点动态加入协同工作组 j x t a 平台下该系统稳定性更强、不会因个别节点的正常退出而使整个协同 共享工作崩溃 支持记录节点的动态会话状态保存，使系统具有更好的连续性 本课题的研究和开发过程中对国内外解决方案进行了分析和研究，吸收了它们的 先进思想和设计方案，同时针对其中暴露的一些不足之处，结合j x t a 对等网络平台 的先进性予以克服。 1 5 课题意义和应用领域 目前，针对单用户使用的软件已经很多、也很成熟，而面向工作组方式、多人协 同的工具仍然非常之少。而且也不成熟。是否能将一些单用户环境中的软件移植到工 作组环境中使用，应用共享技术的出现把以上设想变成可能。 本课题开发的意义如下： 是对改变传统网络关系、网络模式以及网络思维的一次新的尝试。 本课题使c s c w 应用共享技术在p 2 p 网络模式下有了新的解决方案。 为研究与开发基于j x t a 的p 2 p 的应用提供了新的切入点。 j b c a s 系统广泛吸收以往开发经验与优点，充分利用j x t a 网络的优点， 使应用共享有了更高的一致性和连续性。 j b c a s 系统的特点是不依赖某个特定的节点能更方便有效、快捷地支持分散在各 地的不同专业领域的成员共享单用户程序。该系统下单用户应用程序的共享，能实现协 作成员的共享窗口的一致性，并且交互方便、系统通信量少、响应速度很快，能实现软 件的远程开发、远程诊断、远程维护和远程学习系统等，具有较强的应用价值。 1 6 论文的结构 本论文后续章节按如下顺序组织： 第二章j x t a 与c s c w 本章是论文技术要点介绍部分，对c s c w 的技术要点、 j x t a 的概述、架构、协议等做了阐述。 第三章c s c w 应用共享的研究与分析先分析常用的两种应用共享方法，给出 典型应用共享的实现方案并对其进行了比较和分析在此基础上提出了本课题的研究 目标。 基于i x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 第一章绪论 第四章j b c a s 系统分析与总体设计根据应用共享系统的总体需求，对j b c a s 系 统的体系结构、模块功能、事件流程、技术要点、通信服务等内容进行了分析和设计。 第五章状态管理模块设计与实现状态管理模块是j b c a s 系统的核心模块，该 章对状态管理模块的各子功能模块和关键技术要点进行了研究与实现。 第六章动作控制模块设计与实现对动作事件提供了捕捉、封装和解析、还原 等一套完整的处理流程，系统对原j a v a 图形开发包进行了c s c w 扩展。 第七章原型系统测试和结论本章以典型的多个原单用户程序为测试程序，对 系统的可行性和正确性进行了测试，给出测试结论。 第八章总结和展望对论文研究工作进行了总结、对今后工作进行了展望。 第二章j x l a 与c s c w 基于r a t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 第二章j x t a 与c s c w 2 1 c s c w 简介 2 1 1 c s c w 的基本分类 根据人们同常活动的经验可以把c s c w 按照时间和空间概念分类f 虬，体现c s c w 的两个最基本的特征交互合作方式和合作者地域分布。交换合作方式是同步还是异 步的( s y n c h r o n o u s 和a s y n c h r o n o u s ) ，合作者地域分布是远程还是本地的( r e m o t e 和 l o c a l ) ，由此将c s c w 分为四类，如表2 - 1 所示： 表2 1c s c w 分类 谕淤要塞 同步异步 本地 本地同步模式本地异步模式 远程 远程同步模式远程异步模式 远程同步模式：使地域上分布的合作者在同一时间不同地点可以进行实时交互协 调工作，是最令人兴奋的c s c w 工作模式，如联合设计、会议电视系统、远程协作 系统等。 远程异步模式：如电子邮件，该工作模式下，相互通信的计算机不需要处于同样 的工作环境和相同的工作状态。 本地同步模式：使得处于同一区域的合作者在同一时间进行同一任务的合作方 式，如共同编辑文件、室内会议等。该工作模式和人们日常群体工作方式最为接近。 本地异步模式：使得处于同一区域的合作者在不同时间进行同一任务的合作方 式，如轮流作业、布告系统和留言系统等。 2 i 2c s c w 的研究内容 c s c w 的研究领域涉及到多个学科，其研究内容也极丰富，下面对c s c w 研究 中的一部分关键课题加以说明。 ( 1 ) 协同工作模型的研究 c s c w 是一个分布式系统，但又不同于传统的分布式系统，要建立一个通用的 c s c w 系统结构是很困难的，目前只能针对具体的应用背景进行分析和设计。 ( 2 ) 通信网络协议的研究 多媒体信息的特征和应用领域的特征都要求具有高服务质量q o s ( q u a l i t yo f 6 基于j x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现第二章$ x t a 与c s c w s e r v i c e ) 的通信网络。设计一个综合的协议体系并从工程上满足q o s 要求的通信网络 是全部工作的基础，而高速、大容量、宽频带网络则是关键。 ( 3 ) 同步机制分析 多媒体系统中有两类同步问题需要解决，即连续同步( c o n t i n u o u ss y n c h r o n i z a t i o n ) 和实时事件同步( r e a lt i m e - - e v e ms y n c h r o n i z a t i o n ) 。前者用来描述两个或多个实时连续 媒体流之间的连续同步关系，例如声音与图象之间的同步，所谓“唇同步”( l i p s y n c h r o n i s a t i o n ) 就是其中一例。后者则描述一个或一组相关事件的发生而引起的相应 动作之间的同步关系。例如：应用共享中，一个成员对共享对象的实时操作对其他成 员状态的实时影响。 ( 4 ) c s c w 的控制机制和策略 自治性( a u t o n o m y ) 、交互性( i n t e r a c t i o n ) 、协作( c o o p e r a t i o n ) 、分布透明性 ( d i s t r i b u t e dt r a n s p a r v n c y ) 是c s c w 控制机制和策略所要考虑和解决的问题。 在当前的c s c w 研究中，主要技术基础有计算机及计算机网络技术，但其是一 个新的多学科交叉领域。需要社会学、组织学、心理学和计算机科学等多学科的专家 联合研究，所以c s c w 技术又是涉及了c s c w 系统模型和体系结构、应用共享技术、 群体协作技术、协作控制机制、分布式系统技术、多媒体技术和安全控制技术在内的 复杂系统。 2 1 3c s c w 的现状 目前国外c s c w 研究规模较大，进步很快；特别在欧洲，大多研究都有政府发起， 他们研究方式是从心理学、社会学和经济政治学的理论高度来进行，例如德国国家信息 技术研究中心r i c h a r db e n t l e y 的b s c w 系统。国内在1 9 9 5 年以清华大学、中科院、国 防科技大学等研究机构开展了c s c w 研究，但总体还处于起步阶段。表现在： c s c w 的理论和模型上处于研究和探索中 支持c s c w 开发的技术本身还处于完善和发展之中 c s c w 技术标准化问题尚未解决 2 1 4 应用共享特点 应用共享技术是计算机支持协同工作的重要技术，是协同工作环境中的一个重要 工具，它可使多用户共享单用户应用程序，能利用现有的应用软件的功能，进行协同 工作。 第二章j x t a 与c s c w 基于i x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 应用共享实现的是使地理位置上分散的用户通过本地计算机网络的连接同远程 的协作者共享某一应用程序，它具有以下优点： 分布性各协作者可使用地理位置分散的计算机 人人交互 各协作者之间进行交互，互相感知对方的存在、行为和状态，这是 与传统的非协同系统的主要区别。 操作共享和通信 操作共享是应用共享的核心，而其共享信息是通过网络通信 实现的。只有把所有协作者对应用程序的操作共享，才能使作者拥有一个运行情况一 致的应用程序。 协作和自治应用共享环境下。各协作者相互依赖、相互协作以共同完成某项任 务，同时各协作者又扮演不同的角色，负担不同的职能。 2 2 j x t a 概述 j x t a 是s u n 公司为了构建p 2 p 网络而制定的组协议。j x t a 源予j u x t a p o s e ， 意思是可以平行放置的两个邻近实体。s u n 公司选用它的目的是为了说明p 2 p 网络并 不是要取代c s 结构的网络，而是要与c s 相辅相成，互为补充和发展。 j x t a 作为p 2 p 应用程序开发的运行平台，设计时有如下目标：操作系统无关性、 语言无关、为p 2 p 应用提供服务和基础。j x t a 除了具有一般p 2 p 系统的基本特征， 同时尝试改进现有的p 2 p 系统的缺陷。在其设计目标中体现了以下特点： ( 1 ) 互操作性：j x t a 技术的设计中，允许互联的对等体便利地互相定位、通信 和参与社区的活动。同时，对等体相互间可以无缝地提供服务，其范围可以跨不同 p 2 p 系统及不同社区。 j ) ( i a 的目标就是使p 2 p 在基础服务层面上达到共享，不同的应用之间可以方便 地利用共同的基础设施。 ( 2 ) 平台无关性：j x t a 被设计成独立于编程语言如c 、j a v a 等，独立于系统平 台如w i n d o w s 和u l q ，独立于网络平台如t c p i p 和b l u e l 0 0 t h 。 ( 3 ) 泛在性：在j x t a 技术设计中，它可以实现运行在任何有数字处理功能的设 备上，包括传感器、消费电子设备、个人数字助理( p d a ) 、网络路由器、桌面计算机、 中心服务器和存储系统等。 基于j x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 第二章j x t a 与c s c w 2 3 j x t a 架构 x t a 由核心层、服务层、应用层三层组成如图2 1 所示： 图2 1 d c t a 的层次结构 1 核心层 核心层是1 a 平台的基础，j a 应用中的服务层和应用层都建立在这一层之 上。核心层( j x t a c o r e ) 处于j x t a 三层结构中的最底层，提供了所有对等网络计算平 台都必须的基本要素，这些基本要素被所有对等网络平台所共享。它为对等服务和应 用提供了核心支持，包括p e e r 、对等组、p e e r 发现、p e e r 通信、p e e r 监视和相关的安 全原语。 核心层支持匿名或注册用户、内容加密或明文的策略，使开发者可以不必直接面 对特殊策略的选择。在必要的情况下，协议在服务层和应用层创建与实现。 2 服务层 服务层提供了访问j x t a 协议的接口，在这层中提供进行诸如索引、查找、共享、 代码缓存、内容缓存等高级服务。 j x t a 服务层扩展了核心层的能力，提供了一些并非p 2 p 网络必需的操作，但这 些操作在p 2 p 环境下可能是很常用的。这些服务需要大量调用由核心层提供的基本操 作，通常会作为构件包含在p 2 p 系统中。这些服务并非p 2 p 应用所必需的，它们的 范围局限在某个特定的领域内，根据特定的需要选择不同的服务。在这层提供的服 务包括查找和索引、创建目录、存储系统、文件共享、分布式文件系统、资源集中、 协议转换、鉴权和p k i ( p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e ) 机制。除了j x t a 提供的服务外，开 9 第= 章j x t a 与c s c w 基于i x t a 平台的c s c w 应用共事的研究和实现 发者还可以创建自己的服务，为特殊应用提供支持。 3 应用层 j x t a 应用层集成了可运行于p 2 p 网络中的综合性应用程序，包括p 2 p 即时信息 传递( i n s t a n tm e s s a g i n g ) 、文件和资源共享、p 2 p 邮件系统、分布式拍卖和存储系统等。 它使用服务来访问j x t a 网络和j x t a 提供的功能。 2 4 j x t a 协议体系 j x t a 系统使用了以下六个核心协议，构成了可以适用于各种应用目的和计算环 境的基础平台。 ( 1 ) 对等体发现协议( p e e rd i s c o v e r yp r o t o c 0 1 ) 用于在对等组发现关于任意实体的广告。该协议提供了发现广告的最基本机制， 同时提供接口允许高层服务和应用参与发现过程。 ( 2 ) 对等体信息协议( p e e ri n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 在一个对等体被定后，它的能力和状态可以被查询。此协议提供了一系列消息来 获取对等体相关信息。 ( 3 ) 管道绑定协议 i p eb i n d i n gp r o t o c 0 1 ) 对等体使用此协议来建立到其他对等体的通信，即将管道广告解析到实际的物理 终节点。 ( 4 ) 端点路由协议( e n d p o i n tr o u t i n gp r o t o c 0 1 ) 此协议为消息发生提供到达目的对等体的路径。这是通过在对等体路由器间互发 查询，请求协议消息完成的。对等体路由器在提供最基本的路由功能的同时为实现高 级的路由功能提供了接口。 ( 5 ) 对等体解析协议( p e e rr e s o l v e rp r o t o c 0 1 ) 该协议允许在对等组内传播一般性查询并识别和返回匹配的结果。它为建立更高 层解析器服务提供了本质的查询回应架构。 ( 6 ) 集合点协议( r e n d e z v o u sp r o t o c 0 1 ) 集合点协议描述了如何向一个组内的所有p e e r 广播消息的过程。 2 5 本系统使用的j x t a 主要基本撅念 本系统中要涉及到的j x t a 系统的核心组件【6 】主要有：对等体、对等组、管道、 基于j x t a 平台的c s c w 应用共事的研究和实现第二章j x t a 与c s c w 消息、广告和服务等。下面本节将对这些组件一一进行介绍，以了解它们在j x t a 平 台中的作用。 l 对等体( p e e r ) 对等体节点是j x t a 网络的基础实体，既是服务的消费者，又是服务的提供者， 被p e e r i d 唯一标识。j x t a 对等体的独特特性是：一个对等体可以和一个或多个物理 网络终结点关联，并且允许物理网络终结点的动态变化。 对等体与特定的网络服务相关联，在j x t a 参考实现中，对等体可以使用网络提 供的基本服务，如集合点服务、路由服务等。这些基本服务又可以提供搜索和通信服 务。并不是所有的对等体都使用这些服务，他们只是使用这些服务的一部分。 2 对等组( p e e rg r o u p ) 对等组是一种组织p e e r 并且发布组内的特定服务的方式。服务和组建立起了很 重要的映射，事实上，j x t a 架构中的核心思想就是“对等网就是服务”。可以说， 服务就是网络的本质，而它通过不同的组表现出来。 去掉物理网络的限制，在逻辑上，任何对等体都可以加入任意多个不同类型的对 等组。一个物理网络可以包含多个对等组，一个对等组也可以扩展到多个物理网络中。 j x t a 规范并不具体制定或推荐创建对等组的具体方式，这主要由对等组维持成员资 格的方式决定，对等组的成员必须在怎么交流通信和共享信息方面保持一致的协议。 在j x t a 中，设计对等组主要包含以下目的： 为安全内容的共享创建安全域 对等组形成的逻辑区域的边界能够限制非组成员的访问权。对等组并不必然反映 下层物理网络边界，诸如路由器和防火墙形成的边界。 划分对等体活动的范围 具有共同兴趣的对等体加入相同的对等组，使得对等组将网络划分成抽象的区 域，从而为限制消息传播范围提供了解决方案。 建立监控环境 对等组允许对组内的各个对等体进行监控( 如流量探测，计费，追踪) 。 3 管道( p i p e ) 管道是对等体之间的虚拟通道，是j x t a 最基本、最重要的特性，它提供一种很 好的方案，使得对等体在大多数网络情况下都可以通信，而不用去管防火墙或者其他 第二章j x t a 与c s c w 基于f x t a 平台的c s c w 应用麸事的研究和实现 障碍。管道被定义为单向的，因而有输入管道和输出管道。对于发送方来说它是输出 管道，对于接收方来说它是输入管道。 在j x t a 的参考实现中，提供了如下几种管道： l 二岫1 心睇 。q 中雌 蔓三：匠e 窨= 垂习 乜竺一三：二# 三匝鬲习 l 一4 一一】 1 p e e r i 三芒二土二j = 厂瓦 l h i c a g , l h i c a s t s e o 雌n 珥目鄹屺 图2 - 2 管道类型图 单向异步u n i c a s t t y p e 这是j x t a 平台上最基本的一种类型的管道，这 种管道只用来做单向通信，管道是异步的，消息到达时可能不是顺序的。 单向可靠安全u n i c a s t s e c u r e t y p e 所有发出的消息都会收到一个应答消 息，并且这些消息都是加密的。 组播管道p r o p a g a t e t y p e 将一个p e e r 连接到多个目标p e e r 。 4 消息( m e s s a g e ) 1 a 中有两种不同类型的消息：x a v i l 类型和二进制类型。沮。消息用于只支 持文本的传输机制或作为一种普通的消息发送的方式。二进制消息时一个紧凑的包， 它用来以紧凑的数据流的形式发送信息。它主要是应对x m l 的低效率而提出的。在 网络负载很重而消息传递频繁的情况下非常实用。 消息是由消息头和正文组成的任意大小的数据包。消息头包含一个报头，一个源 端点信息，一个目的端点信息和信息摘要。一个节点是一个逻辑的目的地，它以u r i 的形式给出。另外还有一个出于安全目的的可选的消息摘要。消息正文的长度是任意 的，可以包含一个可选的信任状( 出于安全性目的) 和内容。 5 广告( a d v e r tis e m e n t ) j x t a 广告采用x m l 文档格式来表示，它用来描述诸如消息、对等体、对等组、 管道或服务等j x t a 实体的属性和发布一个资源的存在。广告都遵守编码、标签和内 容的标准。广告用来交换j x t a 网络上可以获得的任何信息。j x t a 定义了一组基本 基于j x l - a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现第= 章j x t a 与c s c w 的广告，更多的广告可以根据需要由这些基本类型生成。 6 服务( s e r v i c e ) 服务是指对等组为各对等体所提供的功能服务与特定的组相关联，只有该组中 的成员才有资格访问该组的服务。组支持的服务通常在组的广告中给出，对等体可以 发现服务，并且利用它。每个服务拥有唯一的i d 、名字和一系列唯一标识该服务的 描述关键字。 不是所有的组都有同样的服务，但是j x t a 提供了一系列代表核心协议的标准服 务是所有的组都支持的。这些核心服务包括：发现服务( d i s c o v e r ys e r v i c e ) 、成员资格 服务( m e m b e r s h i ps e r v i c e ) 、访问服务( a c c e s ss e r v i c e ) 、对等点认证服务( p e e r a u t h e n t i c a t i o ns e r v i c e ) 、管道服务( p i p es e r v i c e ) 、监测服务( m o n i t o r i n gs e r v i c e ) 等等。 7c m s ( c o n t e n tm a n a g es e r v i c e ) 该服务使得共享自己的内容以及定位和获取其他p e e r 上的内容。或者说，c m s 为本地p e e r 管理共享的内容，并且允许应用程序下载远程p e e r 的内容。每一个被共 享的内容由一个独一无二的内容m 以及一个内容广告来表示，其中内容广告提供了 有关被共享内容的元信息，例如它的名称、长度、m i m e 类型以及内容描述。 2 6j x t a 平台对协同工作的支持 d e r a 技术已经展示了它在协同工作应用中的能力。用i x t a 开发出来的集成开 发环境可以容许一个以上的开发者同时开发一个软件程序；另一个协作式的, i x t a 应 用程序允许几个人同时编辑同一个电子数据表。 将协同工作和具体的p 2 p 程序结合一起，其目的是使得分布在不同地点的人能够通 过计算机进行实时的工作协作。例如在一个工作组中，为了实现一个项目中的合作，项 目组成员彼此间可能需要交换信息和文档资料；或者在一次会议中，使用一个双方都可 以共用的虚拟白板与远方的合作者进行交流也是一种非常有效、非常及时的方法。 具有平台无关性和可扩展性的j x t a 标准的出现，使协同应用在效率和结构合理 性等方面有了很大提高。 第三章c s c w 应用共享的研究与分析基于i x t a 平台的c s c w 应用共享的研究和实现 第三章c s c w 应用共享的研究与分析 根据c s c w 系统中单用户应用程序的运行方式，现有较通用的应用共享机制可 以分为集中式应用共享和复制式应用共享两种。 3 1应用共享实现方法分析 从应用程序的协作方式上对同步协作系统进行分类，可分为两类：共享显示法与 事件分发法。集中式应用共享多采用共享显示法，而复制式应用共享则多选择事件分 发法。 i 集中式应用共享 在集中式应用共享中，参加协同工作的不同计算机上的用户可以共同安装在某一 个计算机上的应用软件，并且所有的用户都可以看到操作的结果，用户间传递的信息 是应用程序的输出结果。如图3 1 所示： 图3 1 集中式应用共享 但是网络数据流量大，另外这种方式下因为只有一个应用程序拷贝同时运行，所 以系统同步机制简单、程序容易开发维护。这种机制下，协作中用户的动态加入和退 出容易实现。m i e r o s o i t 的n c t m e , e t i n g 中的应用共享就是采用该种机制。 2 复制式应用共享 比较而言复制式应用共享中，用户对应用程序的操作，通过应用共享技术被复制 到其他计算机上，在其他计算机上产生同样的结果。事件分发法的系统只在网络中交 换应用程序状态改变的事件，每一个参加协作的机器都运行一个本地的应用程序的副 本。所以相对于集中式的应用共享，网络数据流量要小的多：另外由于用户是通过自 己的计算机获得输出结果的，所以系统响应速度快。如图3 2 所示： 苎型苎p ! 鱼塑里璺壁w 应用共享的研究和实现 第三章o s c w 应用共享的研究与分析 图3 - 2 复制式应用共享 但难点在于每个协同工作计算机上运行的应用程序如何保持严格同步：协作中用 户的动态加入机制比较复杂，并且难以控制；计算机支持协同设计( c o o p c a d ) 研究 中就采用该机制。 3 混合式的应用共享 在集中式和复制式应用共享机制的基础上结合起来形成了混合式应用共享机制， 以扬长避短。所谓混合式应用共享【7 】指的是在进行一个应用共享的协作群体内，允许 集中和复制两种形式的应用共享机制的存在，并且允许两种机制的协作用户间进行互 操作。 混合式应用共享机制多限于理论性的研究，开发难度大。对混合式应用共享机制 协调控制策略的研究和跨平台实现技术的研究等尚无解决办法。本论文不做过多分析 和研究。 3 2 典型应用共享的实现方案 为了更清晰、明了的分析以上传统的集中式和复制式应用共享机制的优缺点，下 面对两个有代表性的w i n d o w s 操作平台下的应用共享实现方案进行分析。 i 基于屏幕共享的集中式应用共享 该方案下，协作成员在一定发言权控制下的输入提交给某地单独运行的应用程 序，而应用程序所创建的窗口区域按图像方式发送给所有协作成员，从而达到应用程 序共享。它与屏幕共享不同，屏幕共享只是让其他协作成员看到该屏幕或窗口区域的 图像，却不能做任何操作。在应用程序运行端，共享窗口抓图程序捕获应用程序窗口 的所有变化并送