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移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 摘要 随着p 2 p 网络技术的发展和进步，p 2 p 网络上可以利用的资源和服务也越来 越庞大。因此，如何在大量的资源和服务中查找到自己想要的资源和服务，成了 p 2 p 网络研究领域的一个难点问题。目前，在p 2 p 网络领域中，主要存在三种资 源定位方法：索引目录搜索方法、洪泛搜索方法以及分布式哈希表搜索方法。但 是，这三种网络资源搜索方法在资源的查找过程中都存在着一些缺陷以及不足之 处。 为此，本文利用移动a g e n t 技术在分布式信息资源搜索方面所具有的优势， 比如说：自治性、网络负载低、异步性以及传输的消息流量少等，提出了一种基 于移动a g e n t 技术的p 2 p 网络资源定位方法，并且将该方法与现存的资源搜索方 法进行比较以及性能分析，从而得出了该资源搜索方法在p 2 p 网络资源搜索方法 的优越性。在此基础上，本文更进一步的提出了一种基于移动a g e n t 技术的层次 p 2 p 网络系统框架设计方案。最后，本文还给出了下一步的研究工作以及未来的 发展方向。 关键字：p 2 p 网络，移动a g e n t 技术，资源发现，区域网络结构； i l l a b s t r a c t f o ll o w in gt h ei m p r o v e m e n to fp e e r t o p e e rn e t w o r kt e c h n o l o g y ，m o r e a n dm o r er e s o u r c e sa n ds e r v i c e sc a nb eu s e di np e e r - t o p e e rn e t w o r k s b e c a u s eo ft h i s ，h o wt of i n dt h er e s o u r c ea n ds e r v i c ea m o n gv e r yl a r g e a v a i l a b l er e s o u r c e sa n ds e r v i c e si nt h en e t w o r k si sav e r yh a r dp r o b l e m i nt h ea r e ao fp e e r - t o p e e rn e t w o r kt e c h n o l o g yr e s e a r c h c u r r e n tly ，t h e r e h a v et h r e em a i nr e s o u r c ea n ds e r v i c ef i n dm e t h o d si nt h ep e e r t o - p e e r n e t w o r ka r e a ，s u c ha si n d e xs e r v e rr e s o u r c ef i n dm e t h o d ，f l o o d i n gm e t h o d a n dd is t r i b u t e dh a s ht a b l e ( d h t ) m e t h o d t h e s em e t h o d sh a v es o m e a d v a n t a g e si nt h er e s o u r c ef i n d i n ga r e a i nt h es a m et i m e ，t h e s em e t h o d s a l s oh a v es o m ed e f e c t si nt h i sa r e m s ot h a t ，ap e e r t o p e e rn e t w o r kr e s o u r c es e a r c hm e t h o db a s e do nm o b il e a g e n tt e c h n o l o g yi sp r o p o s e di nt h i sp a p e rb yu s i n gt h ea d v a n t a g e so f m o b i l ea g e n t t e c h n o l o g yi nt h ed i s t r i b u t e di n f o r m a t i o na n dr e s o u r c e s e a r c ha r e a ，s u c ha sa u t o n o m y ，as y n c h r o n is ma n dt r a n s f e rl e s si n f o r m a ti o n f l o wi nt h es e a r c hp r o c e s s t oo b t a i nt h es u p e r i o r i t yo fo u rr e s o u r c e s e a r c hm e t h o di nt h ep e e r t o p e e rn e t w o r kr e s o u r c es e a r c h a r e a ，a c o m p a r i s o no fo u rr e s o u r c es e a r c hm e t h o da n de x i s t i n gr e s o u r c es e a r c h m e t h o di nt h ep e e r t o p e e rn e t w o r ka r e ai sa l s op r o p o s e di nt h i sp a p e r b a s e do nt h eo v e rr e s e a r c hw o r k ，ad e s i g n a t i o ns c h e m eo fh y b r i d p e e r t o p e e r s y s t e mf r a m e w o r kb a s e do nm o b il ea g e n tt e c h n o l o g yi s p r o p o s e di nt h i sp a p e r f i n a ll y ，t h en e x ts t e po fr e s e a r c hw o r ka n dt h e f u t u r e d i r e c ti o no fd e v e l o p m e n ta r ep r o p o s e d k e y w o r d s ：p e e r t o - p e e rn e t w o r k ，m o b il ea g e n tt e c h n o l o g y ，r e s o u r c es e a r c h ， r e g i o n a ln e t w o r ks t r u c t u r e ： 移动a g 饥t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究曾做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签二：洳复 日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论 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、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名磁型篁导师 4 7 移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 1 1 研究背景 第一章绪论 近年来，p 2 p 技术正逐渐成为技术界的一个热门话题，与之相关的商业应用 也是蓬勃发展。p 2 p 带来的一个显著的变化是改变了。内容一所在的位置，内容 正在从“中心”走向“边缘”，信息的共享不再完全依赖中心服务器。互联网技 术以往的发展轨迹向我们预示着，p 2 p 这一新的网络技术思想，最终也会对于网 络结构本身，网络中的信息使用和传播方式、以及人们使用互联网的方式等产生 深远的影响。 在p 2 p 网络中，不存在c s 模式中的服务器，每个节点( p e e r ) 都可以贡献 数据和计算资源，既在p 2 p 网络中每一个节点充当客户机角色，享受其他节点提 供的服务，同时又充当服务器角色，向其他节点提供服务。p 2 p 网络中的节点都 是完全对等的，节点之问进行直接的连接与共享。由于其完全对等的特点，p 2 p 系统具有良好的健壮性以及完全的分布性。在p 2 p 网络中，信息的传播更加迅速， 同时也优化了网络的带宽利用情况。目前，p 2 p 技术己被应用于文件共享、存储 系统、分布式计算、协同工作、搜索引擎、游戏软件、即时通讯等许多领域。 随着p 2 p 网络技术的发展，p 2 p 网络中可以利用的信息和资源也越来越庞大。 因此，如何在海量的p 2 p 网络中进行资源查找和定位是目前p 2 p 网络中的一个关 键问题。目前，已经存在的几个主要p 2 p 网络资源搜索算法或多或少都存在这样 或那样的问题。比如：分布式哈希表( d h t ) 。1 资源搜索算法存在着网络维护成 本高以及查找信息效率低等问题、洪泛( f l o o d i n g ) “1 资源搜索算法存在着产生 过多的资源定位信息，消耗大量的网络带宽，从而容易导致网络发生拥塞等问题。 索引目录搜索算法嵋1 虽然在上述两方面存在着优势，但是容易发生单点错误，网 络的健壮性不是很好以及不能适合大规模的网络应用等问题。因此，寻找一种新 的资源定位方法对p 2 p 网络的发展是很有必要的。 1 2 本文的研究目的和意义 本文主要是利用目前比较流行的移动a g e n t ：技术嘲在分布式资源定位方面所 移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 具有的优势与p 2 p 网络技术相结合，提高了p 2 p 网络资源定位的效率和效果， 从而使p 2 p 网络能够得到更好的发展和应用。我们知道p 2 p 网络的主要特点是 网络中节点的对等性以及网络组成的动态性。p 2 p 网络中节点的对等性主要是 指：在p 2 p 网络中，每一个结点既是服务器，可以向p 2 p 网络中其他的结点提 供相关的服务，同时也是客户机，可以向p 2 p 网络中其他结点的请求得到服务。 即，每个结点既是客户机也是服务器。p 2 p 网络组成的动态性是指：在p 2 p 网络 中，每一个结点随时都可以的加入和退出网络，而不受网络环境的约束，即p 2 p 网络的结构是动态的，随时都有改变的可能。由于p 2 p 网络组成的动态性，在 p 2 p 网络中查找资源相对于传统的网络来说是比较困难的。如何在p 2 p 网络中进 行资源定位成为p 2 p 网络技术研究中的一个关键问题。为此，研究p 2 p 网络资 源定位算法具有重大的学术意义和现实意义： 1 学术意义：p 2 p 网络上资源的存在形式对搜索技术提出了新的要求。p 2 p 网络上的资源丰富多样，包括文件、程序等软件资源和打印机、传感器、存储器 等硬件资源，也包括空闲的c p u 计算资源等。p 2 p 网络的资源还具有极大的分散 性，资源分布在许多节点上，同时每个节点上的资源并不多。由于p 2 p 网络所具 有的动态性等特点，p 2 p 网络的资源还处于不断的动态变化之中。因此，p 2 p 网 络的资源存在形式决定了p 2 p 网络的资源定位方法与现有的传统网络资源定位 方法来比较有着很大的不同，所以，研究p 2 p 网络的资源定位方法具有重要的学 术意义。 2 现实意义：在目前，互连网上的大量资源被闲置，没有得到充分的利用。 而p 2 p 网络技术的出现，刚好可以解决这一问题。p 2 p 网络资源定位技术可以帮 助人们方便的找到各种资源，从而提高网络上的资源利用率，实现资源的充分共 享。同时，p 2 p 资源定位技术还可以方便人们实时查找到相应的协作对象，能够 进行跨越地理位置障碍的协同工作。所以，p 2 p 网络资源定位技术的研究也有重 要的现实意义。 1 3 本文的主要研究工作及创新点 本课题主要利用移动a g e n t 技术在分布式网络信息以及资源定位方法所拥 有的优势来克服目前主要的p 2 p 网络资源定位方法所存在的问题，来提高p 2 p 2 移动a g e n t 技本在p 2 p 数据管理中的应用研究 网络的资源定位的效率和效果，减少网络传输的负载，从而使p 2 p 网络技术得到 更好的发展和应用。本论文的主要研究工作如下： ( 1 ) 详细介绍了当前p 2 p 网络技术的发展现状，并且比较了p 2 p 网络模型 与c s 、b s 网络模型以及网格计算的区别和联系。分析和总结了目前主要的p 2 p 网络结构的优势以及不足。 ( 2 ) 由于p 2 p 网络具有完全分布、对等性以及动态性等特点，因此，对等 结点之间查找和发现所需要的资源相对于其他模式的网络结构来说是比较复杂 的。本文针对p 2 p 网络现有主要的网络资源定位算法进行了分析和比较，总结了 主要资源定位方法的优点和缺陷。 ( 3 ) 对移动a g e n t 系统的组成部件以及关键技术进行了深入细致的研究和 分析，总结出了移动a g e n t 技术在分布式网络信息以及资源定位方面的所具有的 优势。 ( 4 ) 深入地研究了现有的p 2 p 网络资源定位方法以及移动a g e n t 分布式资 源定位方法，针对目前p 2 p 网络存在的主要资源定位方法的不足。比如：分布式 哈希表( d i s t r i b u t e dh a s ht a b l e ) 搜索算法搜索资源的速度比较慢以及网络维 护难度较大，泛洪( f l o o d i n g ) 资源搜索算法进行资源搜索时，产生的资源定位 ， 信息量呈现指数级别的增长，从而容易导致p 2 p 网络形成拥塞。利用移动a g e n t 资源定位算法在分布式资源定位方面所具有资源定位速度较快以及进行资源定 位时产生的传输的资源定位信息较少的优点，提出了一种基于移动a g e n t 技术的 p 2 p 网络资源定位算法。这样，既能防止p 2 p 网络由于资源定位时产生大量的资 源搜索信息从而导致p 2 p 网络出现拥塞现象，同时也可以节约网络的通信带宽、 减少网络的通信负载，从而极大地提高网络资源的定位速度效率。 ( 5 ) 根据本文提出的基于移动a g e n t 的资源搜索算法。提出了基于一个基 于移动a g e n t 技术的层次结构p 2 p 网络系统框架，并给出了种新的基于移动 a g e n t 技术的p 2 p 网络资源定位方法，同时也给出了该资源定位方法与传统的p 2 p 网络资源定位方法比较存在的种种优势。 本论文的主要创新之处如下所述： ( 1 ) 针对现有的主要p 2 p 网络资源定位算法在网络资源定位方法存在的缺 馅和不足，比如：分布式哈希表( d h t ) 搜索算法存在着计算量大以及网络结构 3 移动a g e n t 技术在嘲数据管理中的应用研究 维护难度较大等缺点、洪泛( f l o o d i n g ) 资源搜索算法存在着容易产生大量的资 源定位搜索信息，从而导致网络出现拥塞现象，形成网络风暴等缺点以及索引目 录搜索算法容易产生单点错误，从而影响网络的健壮性等缺点，结合移动a g e n t 技术在分布式资源信息定位方面的所具有的网络搜索速度以及网络通信负载较 低等方面的优势，提出了一种基于移动a g e n t 技术的p 2 p 网络资源定位方法。 ( 2 ) 根据我们提出的基于移动a g e n t 技术的p 2 p 网络资源定位方法，提出 了一个基于移动a g e n t 技术的p 2 p 网络系统的体系框架。在此系统框架下，我们 还提出了一个确定代理数量以及迁移路线的算法。最后，我们分析了一下我们提 出的基于移动a g e n t 技术的分层次p 2 p 网络资源搜索方法与传统的p 2 p 网络资源 定位方法相比较，所具有的各种优势。 1 4 本文的组织结构 本论文各章节的主要内容组织如下： 第一章：绪论。本章主要是介绍了本课题的研究背景，提出了本课题的研究 目的和意义，阐述了本课题的主要工作以及创新点以及本文的总体组织结构。最 后是对本章的内容做一个总结。 第二章：p 2 p 网络概述。本章主要是介绍了p 2 p 计算的历史以及发展趋势、 网络技术的概念以及p 2 p 网络模式与常见的c s 、e s 模式以及网格计算模式的 比较。在此基础上，进一步介绍了目前存在的三种p 2 p 网络结构的优势和不足。 最后是本章的小结。 第三章：移动a g e n t 技术。本章主要是介绍了移动a g e n t 技术的概念以及移 动a g e n t 系统的关键组成部件以及关键技术，同时阐述了移动a g e n t 技术在网络 资源搜索方面所存在的优势。指明了移动a g e n t 技术在目前的主要应用领域。最 后是本章的小结部分。 第四章：常用的p 2 p 网络资源定位方法。本章主要是介绍了目前主要的p 2 p 网络资源搜索方面的基本原理以及使用的关键技术。在此基础了，分析和总结了 目前常用的p 2 p 网络资源定位方法所存在的优势以及不足，为基于移动a g e n t 技术p 2 p 网络资源定位方法的提出做铺垫。最后是本章的小结部分。 第五章：基于移动a g e n t 的p 2 p 资源搜索。本章首先是提出了一个基于移动 4 移动a g m t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 a g e n t 技术的分层次的p 2 p 网络系统框架。在此框架的基础上，本章更进一步提 出了一种基于移动a g e n t 技术的p 2 p 网络资源定位方法以及确定移动a g e n t 数量 的算法、迁移算法。同时，本章还对提出的基于移动a g e n t 技术的p 2 p 网络资源 定位方法与传统的p 2 p 网络资源定位方法进行比较，从而得出了该资源定位方法 的优越性。最后是对本章内容的一个小结。 第六章：总结和后续工作。本章主要是对本论文的成果做一个初步的总结和 分析。在此基础上，更进一步提出了未来的研究方向以及下一步的工作。 1 5 小结 p 2 p 网络的资源定位方法是p 2 p 网络研究领域的一个热点，同时也是p 2 p 网络的一个关键问题。本章首先介绍了论文的研究背景。在此基础上，提出了本 文的研究目的以及意义，同时还介绍了本文的主要研究工作以及创新之处。最后 是对本文结构的一个介绍。 5 移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 第二章p 2 p 网络技术 p 2 p 网络技术嗣是目前学术界研究的一个热点。为此本章将对p 2 p 网络技术 做一个大概的介绍。本章首先介绍p 2 p 网络的基本概念。在此基础上，我们比较 了p 2 p 模式与c s 、b s 模式以及网格计算模式的区别和联系。同时，我们还介 绍了目前p 2 p 网络存在的三种主要的网络结构：集中式网络结构、分布式网络结 构以及混合式网络结构。同时，对这三种主要的网络结构的优势以及不足之处进 行了分析和总结。 2 1p 2 p 网络的基本概念 在本节中，我们主要是介绍了p 2 p 网络技术的定义。在此基础上，我们比较 和分析了p 2 p 网络计算模型跟c s 模型、b s 模型以及目前比较流行的网格计算 模型的区别和联系。 2 1 - 1p 2 p 网络的定义 p 2 p 网络在英文中是p e e r - t o - p e e r 的缩写，p e e r 在英文中有“地位对等的、 同等、平行”以及“伙伴 等意思。在商务活动中，p 2 p 可以理解为“伙伴对伙 伴 的意思，或者也可以称为对等连接或对等网络。与传统的c s 模式和b s 模 式比较，p 2 p 网络是一种新的通信方式。在p 2 p 网络中，每一个节点都是一个 p e e r 。它既可以为网络中的其他节点提供服务( 具有服务器的特性) ，同时也能 接受网络中其他节点提供的服务( 具有客户机的特性) 。即p 2 p 网络中每一个节 点都是对等的，它既是客户机又可以是服务器。 简单地说：p 2 p 网络是一种完全分布的网络，网络中的参与者共享他们所拥 有的一切资源( c p u 处理能力、存储能力、网络连接能力以及打印机等) ，这些 共享资源需要由网络提供服务和内容，能被其他对等节点直接访问而无需其他中 介节点。在此网络中的节点既是资源( 服务和内容) 的提供者( s e r v e r ) 又是资 源( 服务和内容) 的获取者( c l i e n t ) 。即：网络中的每一个节点都是对等的。因 此，p 2 p 网络有时也称为对等网，p 2 p 计算有时也称为对等计算。从某种意义上 来说，p 2 p 计算可以说是一种向传统网络技术的回归，体现了互联网的本质。因 6 移动a g e n t 技术在p 2 , p 数据管理中的应用研究 为互联网最开始的设计目标就是让网络中的每一台计算机可以相互直接通信而 不需要中介计算机。 2 1 - 2p 2 p 模式与c s 模式、b s 模式的比较 目前，在大多数情况下，我们都是在使用一种c ，s 模式的网络模式。比如： 当前流行的万维网技术( w w w ) 、各种网络游戏以及各种管理信息系统等都是 才用c ，s 模型。他们有一个共同的特点就是都需要一个中央服务器来向提出服 务请求的客户机提供各种各样的服务。在这种模式的网络中，中央服务器处理网 络中绝大部分的运算工作，而客户端庞大的计算资源被闲置，从不参与任何的计 算工作。客户机和服务器处在完全不同的两个角色中。客户机相对服务器来说较 为被动，它的职责只是向服务器发送一个请求，请求服务器的服务。而服务器相 对于客户机来说处于一个支配地位，获取这个请求并且进行相关的运算，然后把 运算结果发送给请求服务的客户机。最后，客户机将服务器返回的结果展示给用 户查看。这类网络应用模式有一个明显的缺点就是：随着向服务器发出请求的客 户机的增多，服务器端所需要占用的资源也明显的增加。因此，这中网络模式明 显地制约了请求服务的客户机数量的增长。而p 2 p 的网络模式由于其网络结构 的完全分布性以及网络中节点的对等性等特点使其可以使用较少的资源消耗，却 可以提供高可靠性的网络服务。同时，p 2 p 网络模式还可以消除单个资源结点 所带来的服务瓶颈，较好地控制网络上各个节点的负载平衡。除了优化运算性能 之外，p 2 p 网络模式中节点本身拥有的对等性就可以消除单点运算失败后所带 来的危害。使用p 2 p 网络模式，企业可以将费用昂贵的数据中心所拥有的计算 性能分配给网络中的各个对等结点上，从而可以极大地减少数据处理的费用。同 时，为了数据的备份和检索，也可以让网络中各个对等结点分担存储。除此之外， p 2 p 网络的基础设施支持直接访问和共享空间，使各个结点的远程维护得以实 现。 p 2 p 网络模式打破了传统c ，s 网络模式的局限性，在p 2 p 网络模式中，每 一个节点都是对等的，每一个节点既是客户机，又是服务器，向其他节点提供服 务的同时共享网络中其他节点提供的服务。而传统的c s 模式以及最近流行的 b ，s 模式，都是要求有稳定的中央服务器以及稳定的网络服务的支持。在这些模 7 堡壁垒e 竺! 堡查垒墼! 塾墨里里! 塑皇堡堡塞 式的网络中一旦出现中央服务器故障或者是出现网络故障将出现灾难性的后 果。c $ 网络模式、b s 网络模式咀及p 2 p 网络模式分别如图2 1 ，2 - 2 ，2 - 3 所 示： 图2 1 、c s 网络模式 2 2p 2 p 网络模式的分类 黛 p r 图2 - 3 、p 2 p 网络模式 图2 2 、b ，s 网络模式 目前，p 2 p 网络模式的变化主要是经历了三个阶段：集中式p 2 p 网络模式 阶段、分布式p 2 p 网络模式阶段以及混合式p 2 p 网络模式阶段。我们知道p 2 p 网络技术主要是起源于文件共享和交换技术。在p 2 p 网络技术的发展过程中， 文件共享和交换技术非常具有代表性。下面我们主要是通过一些典型的文件交换 技术来研究p 2 p 网络模式的几种主要形式的。 22 1 集中式的p 2 p 网络模式 集中目录式p s p 结构是展早出现的p 2 p 应用模击因为其仍然具有中心化的 特点也被称为非纯粹的p 2 p 结梅用于共享i l p 3 音乐文件的n a p s t e r 是其中最典 锺m融时 移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 型的代表，其用户注册与文件检索过程类似于传统的c s 模式。它们之间的区别 主要在于所有的音乐文件并非存储在服务器上，而是存贮在网络中的各个节点 中。查询节点根据网络流量和延迟等信息选择合适的节点建立直接连接，而不必 经过中央服务器进行。 集中式p 2 p 模式主要是由一个中央服务器来记录网络中的共享信息以及反 馈对这些共享信息的查询。在这种模式的p 2 p 网络中，每一个对等节点要对它所 需要共享的信息以及相应的通信服务负责，根据需要下载它所需要的其他对等节 点上面的信息。这种网络模式具有中心化的特点，但是它与传统的c s 模式还是 有区别的。在传统意义上的c s 模式中，所有的资源信息都存放在中央服务器上， 各个客户只能被动地接受中央服务器提供的服务，而且客户机之问不具有交互能 力。而集中式的p 2 p 网络模式则是所有网络上共享的资源大多分布在网络中各个 节点上，而目录服务器只是提供查找相应资源所需要的索引信息。当请求服务的 节点通过目录服务器查找到了相应资源所在的节点信息后，它就可以直接和相应 节点建立通信连接，从而获取所需的资源。此外，在集中式p 2 p 网络模式中，目 录服务器以及网络中的各个节点都是对等的，它们之间都具有交互能力。集中式 p 2 p 网络模式如图2 - 4 所示： 对等节点 图2 _ 4 、集中式p 2 p 网络模式 占 集中式p 2 p 网络模式各节点和目录服务器之间虽然具有很强的交互能力，但 是还是存在很多不足，主要表现为： ( 1 ) 容易造成单点故障。在集中式p 2 p 网络中，目录服务器的瘫痪容易导 9 移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 致整个网络的崩溃。因此，网络的可靠性和安全性较低； ( 2 ) 不利于p 2 p 网络的发展。随着p 2 p 网络规模的扩大，中央目录服务器 的维护和更新费用将急剧的增加，所需的成本将越来越高。同时，目录服务器的 负载将急剧地增加，从而最终导致目录服务器的崩溃； ( 3 ) 容易引起版权问题的纠纷。中央目录服务器的存在容易引起共享资源 在版权问题上的纠纷，这也是导致n a p s t e r 直接破产的原因； 集中式p 2 p 网络模式提供了中央目录服务器目录检索、共享资源管理以及 点对点( p e e r - t o - p e e r ) 之间的通信服务，具有资源检索高效率等优点。它对于小 型网络在共享资源管理以及结点之间通信控制方面占有一定的优势，但是它对于 大型网络来说，由于存在维护费用高等问题，并不适合大型的p 2 p 网络。 2 2 2 分布式的p 2 p 网络模式 为了克服集中目录式p 2 p 网络模式的不足，人们提出了一种分布式的p 2 p 网络模式。基于共享文件的g n u t e l l a 以及e m u l e n 町就是这种p 2 p 网络模式的典型 代表。与集中目录式的p 2 p 网络模式不同的是，它不存在中央目录服务器，或 者说它把中央目录服务器提供的服务分布到网络中的每一个节点上，从而克服了 集中目录式p 2 p 网络模式存在的缺陷。在分布式p 2 p 网络模式中，每一个节点 通过与相邻结点之间的链接来遍历整个p 2 p 网络。在这种模式的网络中，每一 个节点在功能上都是对等的，它们之间进行资源查找并不需要专门的目录服务 器，主要是依靠它们所在的分布式网络来查找和定位网络中其他的节点。 g n u t e l l ap 2 p 模式完全没有服务器，当结点a 查找某个文件时，只要把它的 请求传送给与它相邻的所有结点，比如传送给相邻结点b 。如果结点b 中没有a 要查找的文件，它再把请求传送给与它相邻的所有结点，比如说结点c 。如果结 点c 中存在a 要查找的文件，则把应答信息按顺序返回给a 。由此，结点a 便 通过c 节点返回的应答信息到结点c 处获取所需要的文件资源。由于，每一次 搜索都是分布式的，所以g n u t e l l ap 2 p 模式比集中目录式p 2 p 模式要复杂得多。 而且，每一次的“跳跃静，被搜索的结点数呈指数级别的增长。在这种情况下， 如果系统不加以限制的话，除了搜索的结点过多外，也会产生许多不必要的路由 搜索信息。因此，g n u t e l l ap 2 p 模式一般会对节点资源搜索的。跳数”( h o p ) 进 1 0 移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 行必要的限定。此外，和口协议一样，g n u t e l l a 协议也可以规定一个存活时间 ( t r l ) ，随着资源搜索“跳数一的增加而逐渐减小，直至搜索自动停止。为避 免重复搜索，g n u t e l l a 的每一个节点都会保留一个记录表，按照这个记录表也可 以准确地返回对查询的响应。分布式p 2 p 网络模式如图2 5 所示： 图2 5 、分布式p 2 p 网络模式 虽然分布式p 2 p 网络模式可以克服集中式p 2 p 网络模式的缺陷，但是它也 存在着一些弊端： ( 1 ) 搜索时间过长。在分布式p 2 p 网络模式中，搜索请求一般要经过很大 的范围才能查询到所需的结果。因此，在这种对等网络模式，资源搜索过程一般 需要占用很多的网络带宽，而且需要花费很多的时间才能返回查询的结果。 ( 2 ) 容易导致网络风暴。在分布式p 2 p 网络模式中，随着网络规模的扩大， 这种依靠扩散式信息查询方法容易造成网络流量的急剧增加，从而导致网络的拥 塞，最终导致g n u t e l l a 网络的分片，使得查询只能在小范围的网络中进行。因此， 网络的可扩展性不是很好，不适合大规模的网络。 ( 3 ) 网络的安全性能不高。由于分布式p 2 p 网络模式的特点，网络很容易 遭到恶意的攻击。如果攻击者发送垃圾查询信息，容易造成网络的拥塞，从而最 终导致网络的瘫痪。 2 2 3 混合式的p 2 p 网络模式 k a z a a 模型是p 2 p 混合模型的典型代表，它在纯p 2 p 分布式模型基础上引入 了超级节点的概念综合了集中式p 2 p 快速查找和纯p 2 p 去中心化的优热k a z a a i l 移动a g 酬技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 模型将节点按能力不同( 计算能力、内存大小、连接带宽、网络滞留时间等) 区分 为普通节点和超节点( 搜索节点) 两类( 也有的进一步分为三类节点，其思想本 质相同) 。其中超节点( 搜索节点) 与其临近的若干普通节点之间构成一个自治 的簇，簇内采用基于集中目录式的p 2 p 模式，而整个p 2 p 网络中各个不同的簇之 间再通过纯p 2 p 的模式将搜索节点相连起来甚至也可以在各个搜索节点之间再 次选取性能最优的节点或者另外引入一新的性能最优的节点作为索引节点来保 存整个网络中可以利用的搜索节点信息，并且负责维护整个网络的结构。 由于普通节点的文件搜索先在本地所属的簇内进行只有查询结果不充分的 时候，再通过搜索节点之间进行有限的泛洪。这样就极为有效地消除纯p 2 p 结构 中使用泛洪算法带来的网络拥塞、搜索迟缓等不利影响。同时，由于每个簇中的 搜索节点监控着所有普通节点的行为，这也能确保一些恶意的攻击行为能在网络 局部得到控制，并且超级节点的存在也能在一定程度上提高整个网络的负载平 衡。混合式的p 2 p 网络模式见图2 6 。 虽然混合式p 2 p 网络模式结合了集中式p 2 p 网络模式以及纯分布式网络模 式的优点。相对于前两种网络模式来说，系统的性能得到了很大的提高，但是它 也存在这一些小的弊端： 对等结点 对等结点 图2 - 6 、混合式的p 2 p 网络模式 ( 1 )容易造成区域网络的瘫痪。由于普通节点进行资源查询都需要经过 1 2 移动a g 蜘t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 超节点。因此，当系统中的某个超节点退出网络或者是瘫痪的时候， 则于它相链接的普通节点将无法与网络中的其他节点进行通信。 ( 2 )网络的构建需要消耗一定的时间。由于该网络模型是半结构的，如 果某个节点如果想加入网络的话，它首先必须查找相应的超节点， 同时还需要经过超节点的同意，才能加入某个网络簇。而这需要消 耗一定的时间以及网络通信负载。 2 3 小结 p 2 p 网络技术的快速发展，引起了人们极大的关注。本章首先介绍了p 2 p 网 络发展的历史以及未来的发展方向。与此同时，本章还给出了p 2 p 网络的概念以 及与传统的网络模型、计算模型的比较。本章的最后还分析和总结了目前主要的 p 2 p 网络结构以及它们的优势和不足。 1 3 移动a g 即t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 第三章移动a g e n t 技术 3 1 移动a g e n t 的起源 进入2 0 世纪9 0 年代以来，计算机网络，尤其是i n t e r n e t w 胛技术在全世 界范围内迅猛发展，一方面其为用户提供了无比丰富的信息资源和多种通讯手 段，另一方面也使得用户寻找、处理所需的信息变得异常困难。如何合理、有效 地利用i n t e r n e t 上巨大的计算资源成为研究者所关注的重要问题。 在传统的网络中，分布式计算技术都是基于c s 模式的。通过消息传递 ( m e s s a g ep a s s i n g ，m e ) 或远程过程调用( r e m o t ep r o c e d u r ec a ll ，r p c ) 等方式， 通信双方进行远程通信。随着新型网络应用的出现，c s 模式的局限也日益明 显，其远远不能适应当今快速多变的网络应用需求。在这种环境之下，一种基于 组件的分布式对象技术开始出现，与传统的c s 模式相比，它能够适应更大规 模的网络环境，并且通过中间件技术来屏蔽网络的异构件。目前，主流的分布式 对象技术有0 们的c o r b a 嘲、s u n 公司的r m i 和企业级j a v a b e a n s ( e j b ) 阶们 以及m i c r o s o f t 的c 伽d c 叫1 幻。尽管如此，它们的特征仍然是物理上应用分 布和数据分布，逻辑上是抽象的集中，而且它们缺少更高的自主性，对周围的环 境也不具有一定的感知能力。 3 2 移动a g e n t 概念以及技术特点 1 9 9 3 年，g e n e r a lm a g i c 公司推出的商业移动代理系统t e l e s c r i p t 1 第一次 提出了移动a g e n t 的概念，简单来说，移动a g e n t 就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a g e n t 和资源交互的程序，。即具 有可移动性的a g e n t 。 从上面的定义，我们可以看出，移动a g e n t 是一种特殊的a g e n t ，它除了具 有a g e n t 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a g e n t ，子a g e n t 具有同 父a g e n t 相同的性质。移动a g e n t 主要特点有： ( 1 ) 移动性能：移动a g e n t 可以在异构网络以及分布式计算环境中自主、自 动地迁移，携带信息或寻找适当的信息资源，进行就地的信息处理，代理用户完成 1 4 移动a g 朗t 技术在f 2 p 数据管理中的应用研究 信息传递、网页查询、数据和知识发现、信息变换等多种任务。 ( 2 ) 异构和异步性能：移动a g e n t 可以支持异构计算机软件、硬件环境，能 进行异步通讯和计算。 ( 3 ) 降低网络通讯费用：传送大量的原始信息不但费时而且还容易导致网络 出现拥塞现象，如果将a g e n t 移动到信息存储的地方，进行局部搜索和选择后， 将选中的信息通过网络传送给用户，会大大减少远程计算机网络的连接费用。 ( 4 ) 分布以及并行性：移动a g e n t 提供了一个独特的分布式计算体系结构， 为了完成某项任务，用户可以创建多个移动a g e n t ，将它们同时在相同或不同的 节点上运行，可将单一节点的负荷分散到网络的多个节点上，使小系统具有处理 大规模、复杂问题的能力。 ( 5 ) 智能化路由：移动a g e n t 具有根据目标、网络通讯能力和服务器负载等 因素，动态地规划下一步操作的能力。智能化路由能很好地优化网络和计算资源， 实现负载均衡，提高问题的求解速度，避免对资源的盲目访问。 3 3 移动a g e n t 的系统组成和关键技术 3 3 1 移动a g e n t 系统的组成 不同的移动a g e n t 系统d 习，相对来说体系结构会有所不同，但总的来说包括 两个大部分：移动a g e n t ( m a ) 和m a e n h 5 1 ( m o b i l e a g e n te n v i r o n m e n t ，或称 为移动a g e n t 服务器、移动a g e n t 服务设施、移动a g e n t 主机) 。其中，m a e 是 移动a g e n t 实现的关键部分，它利用移动a g e n t 传输协议( a g e n tt r a n s f e rp r o t o c o l ， a t p ) n 研实现a g e n t 在主机间的迁移，并为其分配执行环境和服务借口。它还要 实现容错策略、安全控制策略、通信机制以及基本服务设施等功能。而移动a g e n t ( m a ) 在m a e ( 移动a g e n t 服务器) 之上，它可以从一个m a e 移动到另外一 个m a e ，通过a g e n t 通信语言( a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g ea c l ) n 3 1 与其 他m a 通信和访问m a e 中提供的服务，另外，m a 还需要实现移动语义( 目标 主机或路由的选择) 、安全控制等功能。移动a g e n t 系统组成体系结构图如图3 1 所示。 1 5 移动a g e n t 技术在f 2 p 数据管理中的应用研究 图3 - 1 移动a g e n t 系统体系结构 3 3 2 移动a g e n t 的关键技术 移动t e n t 技术涉及到人工智能、计算机网络、分布式技术、通信技术以及 计算机语言等诸多领域。因此，为了更好的利用移动a g e n t 技术、实现移动a g e n t 系统，首先必须要解决以下关键技术： l 、移动a g e n t 迁移技术 我们知道，移动a g e n t 最重要的特性就是其移动的性能，为了满足某一个特 定的任务，移动a g e n t 需要在多台服务器( m a e ) 之间进行迁移，使用移动服 务器( m a e ) 提供的资源和服务，这就是所谓的“多跳”( m u l t i h o p ) 技术。因 此，如何实现和规划移动a g e n t 在多台移动服务器之间的迁移就是迁移机制和迁 移策略需要解决的问题。在当前，移动a g e n t 的迁移机制主要可以分为两大类： 一类是语句级别的迁移，也就是将移动a g e n t 的迁移路线、迁移条件以及迁移动 作嵌入到移动a g e n t 当中去。其代表性的系统就是i b m 公司的a g l e t s n 。另一 类是过程级别的迁移，也就是相对于语句级别的迁移来说，把移动a g e n t 的迁移 路线、迁移条件以及迁移机制分离出去。其典型的代表系统是日本m i t s u b i s h i 公司的c o n c o r d i a n 引。 。 移动a g e n t 的迁移策略是指在动态多变的网络环境下( 比如说：p 2 p 网络) ， 如何规划移动a g e n t 的迁移路线，使之能够更快更好地完成指定的任务。因此， 迁移策略的好坏直接影响到移动a g e n t 系统的性能。当前，迁移策略主要可以划 分为静态迁移策略和动态迁移策略。在静态迁移策略中，移动a g e n t 的创建者在 1 6 移动a g e n t 技术在p 2 p 数据管理中的应用研究 移动服务器中事先给出目标主机和访问控制列表。而在动态迁移策略中，移动 a g e n t 会根据网络动态变化情况以及指定的任务完成情况来动态选择目标主机。 2 、通信机制 移动a g e n t 系统可采用的通信手段很多，有消息传递，r p c ，r m i ，匿名通 信和a g e n t 通信语言等。根据通信对象的不同，移动a g e n t 的通信方式可分为以 下几种： 移动a g e n t 服务a g e n t 的通信。该通信方式实质是移动a g e n t 和移动服务 器( m a e ) 之间的通信。服务a g e n t 提供服务，移动a g e n t 请求服务，是一种 典型的客户厂服务器模式。如：移动a g e n t 向服务a g e n t 查询有关服务。该类通 信方式可以采用类似r p c 、r m i 的通信机制。 移动a g e n t 移动a g e n t 的通信。这是一对一( p e e r - t o - p e c r ) 的通信方式，通信 双方的地位是平等的。为了完成特定的任务，如协作求解。为此，移动a g e n t 系统( m a s ) 必须提供同步和异步通信机制。 组通信。这种通信方式也称之为匿名通信方式。前两种通信方式的前提是， 通信双方事先相互了解。然而，在有些情况下，通信的双方并不能互相确认对方 的身份。例如：在基于移动a g e n t 技术的分布式信息查