（计算机软件与理论专业论文）基于jxta的企业协同商务平台研究.pdf

浙江人学硕士学位论文 摘要 协同电子商务是企业在网络经济下发展的新方向。它是电子商务发展的高级 阶段。其内部和外部复杂的交互和协作要求有一个强大的网络平台作为支撑。 p 2 p 网络是一个拥有强大计算能力，能提供多种服务，支持各种交互，开放且 能够处理异构和分布式资源的网络平台。p 2 p ( p e er t op e e l ) 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设备 扩散。使用p 2 p 技术将大大提高协同电子商务中的集成和协作效率。j x t a 是 个用来解决p 2 p 计算的开放式网络计算平台，旨在为p 2 p 应用构筑强大且灵活的 通信底层。 本文根据现有电子商务发展状况，探讨了如何将p 2 p 技术应用于电子商务平 台中，以实现集成的协同电子商务模型。 文章首先介绍了协同电子商务的概念以及? 2 p 技术的背景、关键技术和应用 趋势。然后介绍了j x t a 技术。提出了一种基于j x t a 技术的协同电子商务应用平 台的模型，对模型进行了概念性的分析和设计，并对系统的一些关键实现技术和 企业应用集成问题进行了讨论。结论表明，基于j x t a 的协同电子商务平台结合 了p 2 p 与传统服务器模式的优点，在协同电子商务中有着良好的应用前景。 关键词：协同商务，p 2 p 网络，j x t a ，应用集成 栖江大学硕士学位论文 a b s t r a c t c o l l a b o r a t i v ee - b u s i n e s ss h o u l db et h et r e n do fe - b u s i h e s sm o d e l i t i st h ea d v a n c e d p h a s e o fd e v e l o p m e n t o fe - b u s i h e s s t h e c o m p l e x i n t e r a c t i o na n dc o l l a b o r a t i o ni n s i d eo ro u t s i d e it r e q u i r eap o w e r f u l n e t w o r kp l a t f o r ma ss u p p o r t p 2 pn e t w o r ki san e t w o r kp l a t f o r mt h a th a sp o w e r f u lc o m p u t i n ga b i l i t y ， a n dc a n p r o v i d e w i t hv a r i o u s s e r v i c e s ，a n d c a n s u p p o r t v a r i o u s i n t e r a c t i o n s ，i ta l s oo p e na n dc a nd e a lw i t hh e t e r o g e n e o u sa n dd i s t r i b u t e d r e s o u r c e s p 2 pn o to n l yl e a d sw e bc o m p u t i n gf r o mac o n c e n t r a t e dm o d et o ad i s t r i b u t e dm o d e ，b u ta l s oe n a b l e sw e ba p p l i c a t i o nc e n t e rt om o v ef r o m c e n t r a ls e r v e r st ou s e rt e r m i n a l sw h i c hd i s t r i b u t e do nt h ee d g eo ft h e i n t e r n e t u s i n gp 2 pt e c h n o l o g yc a nl a r g e l yi m p r o v e t h ei n t e g r a t i o na n d c o l l a b o r a t i v ee f f i c i e n c yo fc o l l a b o r a t i v ee - b u s i n e s s j x t ai sac o m m o n d is t r i b u t e dc o m p u t i n gp l a t f o r mt h a ts u p p o r t sp 2 pc o m p u t i n g s y s t e m su p o n j x t ah a v em o r ec o n c e n t r a t e do nt h e i rr e s i l l e n ta r c h i t e c t u r ea n dl e s so n t h ec o m m o nc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l s a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n to fe b u s i n e s sn o w ，t h i sp a p e ra n a l y z e s h o wt ou s ep 2 pt e c h n o l o g yi ne b u s i n e s st oa c h i e v et h ei n t e g r a t e dm o d e l o fc o l l a b o r a t i r ee - b u s i n e s s w ef i r s ti n t r o d u c e dt h ec o l l a b o r a t i v ee - b u s i h e s sa n dt h eb a c k g r o u n d ， e s s e n t i a lt e c h n o l o g i e sa n da p p l i c a t i o nt r e n d so ft h ep 2 pn e t w o r k t h e n w ee x p l o r et h es y s t e ma r c h i t e c t u r eo fj x t aa n dt h ej x t ap r o t o c o l 。i tb r i n g s f o r w a r do n ek i n do ft h ec o l l a b o r a t i v ee - b u s i n e s sa p p l i c a t i o np l a t f o r m m o d e lb a s e do nj x t at e c h n o l o g y t h e nw ef u l l ya n a l y z e ，d e s i g nt h em o d e a n da l s od i s c u s st h ep i v o t a lt e c h n o l o g yi nt h es y s t e md e v e l o p i n g ，s u c h a sw o r k f l o ws y s t e m ，s e c u r i t ym o d e la n de n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n t h ec o n c l u s i o ni st h a tt h ec o l l a b o r a t i v ee - b u s i n e s sp l a t f o r m b a s e do nj x t a c o m b in e st h em e r i t so fp 2 pa n dt r a d i t i o n a l s e r v e rm o d e l i th a sag o o d a p p l i c a t i o nf o r e g r o u n d i nc o l l a b o r a t i v ee b u s i n e s s k e y w o r d s ：c o l l a b o r a t i o nb u s i n e s s ，p e e r t o p e e r n e t w o r k ，j x t a ，e a i 2 浙江大学硕士学位论义 l 绪论 1 1 背景 从电子商务的演进过程和企业经营模式的改变趋势来看，现今企业必须妥善 运用i n t e r n e t 资源来创造和增进与交易伙伴间的合作关系，才能充分掌握市场 需求变动并做快速反应。每个实体( 企业、个人、组织) 作为一个相对独立的网 络单元，在因特网的环境下经营与运作，实现信息的充分共享，以及网络计算能 力、边缘服务、协同能力的充分发挥，使商业合作伙伴在一个协同合作的架构上， 整合企业流程、分享客户关系与跨越企业界限的管理知识。因此电子商务已演变 成以合作为前提的协同商务( c o l l a b o r a t i o nb u s i n e s s ) 。 对等网( p e e r t o p e e r ，简称p 2 p ) 技术近年来深受业界重视并迅速发展。 早在上个世纪7 0 年代，计算机领域中就引入了p 2 p 这个概念。随着近年来带宽 的普及和个人电脑处理能力的提高，p 2 p 技术开始在软件应用方面大范围的复兴。 对等网络由许多权力平等、自治且相互协作的节点组成，网络资源分布于各 个节点。对于目前占绝对主流的c s 计算方式以及基于w e b 的架构，对等网计算 是很好的补充，它是现代网络技术和分布式计算相结合的产物。目前对等网技术 己经在文件共享、用户间协作、g r i d 计算、分布式搜索引擎、电子商务、在线 游戏等方面显示了良好的应用前景。 在纯粹的p 2 p 网络环境下开发协同电子商务应用是很困难的。j x t a 框架为 把p 2 p 技术应用到协同商务中提供了一个很好的基础平台。 1 2 本文的研究内容与章节安捧 本文根据企业协同商务的特点，应用p 2 p 思想和j x t a 技术，给出了个基 于j x a 的企业协同商务平台的初步架构设计，并讨论了平台中的分布式工作流 的概念设计和平台对其他技术的兼容和集成问题。 第二章将介绍企业协同商务的原理、表现形式和实现技术。 第三章将介绍p 2 p 技术与j x t a 框架。 第四章将详细分析基于j x t a 的协同商务平台的设计。 浙江大学硕士学位论文 第五章是总结与展望。 2 协同商务概述 2 。1 协同商务( c o l l a b o r a t i o nb u s i n e s s ) 原理 电子商务简单地讲就是用电子手段完成一系列的商务活动，目标是提高工作 效率，实现物流、资金流和信息流的整合。 电子商务有狭义和广义之分，狭义的电子商务( e l e c t r o n i cc o m m e r c e ，e c ) 是指人们利用电子手段进行的以商品交换为中心的各种商务活动；广义的电子 商务( e l e c t r o n i cb u s i n e s s ，e b ) 又称为电子业务或电子商业，是指各行业中各 种业务的电子化，其内容包括电子商务、电子政务等。对于不同的社会组织来讲， 对电子商务的理解是不同的。本文中，电子商务特指企业级的协同商务。 协同商务( c o l l a b o r a t i o nb u s i n e s s ) 被誉为新一代电子商务系统，其基本 思想是由g a r t n e rg r o u p 在1 9 9 9 年提出的。6 a r t n e rg r o u p 对协同商务的定义 是：将具有共同利益的商业伙伴整合起来，主要通过共享整个商业周期中的信息， 实现和满足不断增长的客户需求，同时也满足企业自身的活力能力。 协同的现象和概念虽然早已普遍存在，但作为一门学科的形成和发展却是在 2 0 世纪7 0 年代首先由德国物理学家赫而曼哈肯( h e r m a n nh a k e n ) 创立的。 他在2 0 世纪6 0 年代激光理论的研究过程中，逐步形成了所谓“协同学”的基本 理论和观点。在1 9 7 7 年出版的“s y n e r g e t i c a ni n t r o d u c t i o n ”( 协同学 导论) 一书，诋式建立了协同学的理论框架；在1 9 9 1 年出版的一本重要著作 “s y n e r g e t i cc o m p u t e r sa n dc o g n i t i o n at o p d o w na p p r o a c ht on e u r a ln e t s ( 协同计算机和认知神经网络的自上而下方法) 中，将“协同学”思想扩 展到了计算机科学和认知科学中。 “协同”作为一门新型学科，已经被广泛用作研究完全不同事物中存在着共 同本质特征的交叉学科。所谓的“协同思想”，就是构成系统的要素或子系统之 间的协调和同步思想。一个系统结构的稳定性取决于系统的有序度，而系统的有 序又取决于各要素间的协同性。哈肯在其著作协同学中曾论述，当自然界各 种事物的规模和复杂程度发展到一定数量级的时候，该事物本身就会产生自组织 浙江人学硕士学位论文 现象，这也是大自然的一个客观规律。一个商务系统从无序转化为有序的关键并 不在于系统是西平衡，乜不在于距离平衡状态有多远，而是取决于该系统的各个 子系统，在一定条件f ，通过他们之间的非线性作用、互相协同与合作自发产生 的稳定有序结构，这就是商务链的自组织协同结构思想。 协同商务的理论原型来自于上世纪9 0 年代初的“虚拟组织”理论。这一理 沦大致是指各个独立的企业之间通过建立动态的临时合作关系来完成业务。这里 面有两个重要的视点，一是动态，二是跨企业。动态的意思是，企业问的这种合 作是基于当时的利益的，因此在完成业务后这种合作自然也就终结。下一个合作 对象是谁完全视业务的需要而定。跨企业的意思是，这种合作完全在两个甚至多 个独立个体间展开，彼此之间并没有固定的关联性。 沿着虚拟组织的甄大视点，延伸出了两大应用：动态观点直接导致了动态企 业模型理论；而跨企业观点则直接催生了供应链理论。随着理论的发展与经济一 体化的深入，“协同商务”理论也就破茧而出。 协同商务通过共享商务运作过程中相关的业务流程、决策、作业程序和数据， 能够使各个节点企业间有关的业务流程自动连接，这样可以有效协调产品的设 计、制造和采购活动，让各个参与商能够协调工作在一起，以此可以确保企业决 策的准确性和整体运作的高效率由此可见，协同商务的本质是企业资源最优化， 但它不仅意味着企业内部部门之间，而且要将企业的合作伙伴供应商、分销商和 零售商甚至终端用户联系起来，共同挖掘和满足市场需求，形成企业的动态联盟 和协同，统一计划、统一数据模式，所有供应链节点企业在统一计划的运作下进 行产品的协同开发、物料的协同采购、模块化协同生产、物料的协同配送和企业 的协同营销。通过这种企业部门之间、企业与企业之间的协同运作方式，协同商 务可以最大限度地发挥企业资源优势，在产品供应链的各个节点，实现有效降低 或者消除无益耗费，实现产品成本最小化、市场满意度最大化。 2 2 协同商务的表现形式 随着电子商务研究的进一步加深，人们从单纯关注交易这一节点向关注商务 全过程转移，也就必将涉及整个商务链上各方企业之间的协同。因此在企业运作 层面上，协同商务自然表现在两个方面：企业内部业务协同和企业问的业务协同。 6 浙江大学硕士学位论文 在企业内部，有各部门之间的业务协同、不同的业务指标和目标之间的胁同， 以及各种资源约束的协同。这主要体现在不同部门计划之间、各层次计划之问以 及不同周期计划之间的协同，如多股东间的协同，库存、生产、销售、财务斋玎 计划问的协同，公司战略、战术、运作层次计划闻的协同，长短期计划恻的协同 等。这些都需要一些工具来进行协调和统一。例如，协同的后勤管理能确定对不 同客户、不同路线配货、调度、运输的最佳方案；协同的生产管理能根据现有可 调配的人力、物力和设备能力等资源进行优化排产，以便实现按期交货等。这些 协同需要一系列的计划调配工具，如开发排程工具、设计优化工具、转换计划工 具、调配计划工具、运输计划工具等。 而在企业之间，业务问的协同显得更为重要，但也更难以实现。例如，在供 应链上，企业为了满足客户和市场的需求，通常需要有三个层次的计划：需求计 划( 提供预期市场需求，分析客户购买方式和发展总规模，进行协同预测等) 、供 应计划( 为了满足需求，将企业资源与需求进行定位和最佳配置) 、满足需求计划 ( 或执行计划，真正有效地实现需求的满足，是系列的执行过程) 。通过实施这 三个计划来完成需求与供给的匹配，在相应执行层次上提供支持功能，如需求计 划工具、资源匹配工具、执行服务工具、流程交互计划工具、工作流优化工具、 高级计划优化工具、战略计划工具等。 协同商务已经成为新的争夺行业资源与行业垄断地位的战场，就像当年的托 拉斯或者康采恩对于工业化发展的推动一样。例如，全球知名的飞行器制造企业 波音公司牵头成立了一个行业联合网上采购中心，而其他行业也纷纷建立了类似 的合作体系。 2 3 企业协同商务的实现技术 x m l 、w e b 服务( w e bs e r v i c e s ) 、j 2 e e 等热点新技术1 0 3 均为企业协同商务 的开发提供了各具特色的技术支持。 j x t a 框架能够有效地集成上述技术，为企业应用开发提供统一的开发平台a 浙江大学钡士学位论义 3 p 2 p 技术与j x t a 框架 3 1p 2 p 技术 3 1 1p 2 p 的定义 p 2 p ( p e e r t o p e e r ) 称为点对点连接或对等网络，是不同于c 1 i e n t s e r v e r 、 b r o w s e r s e r v e r 和s l a v e m a s t e r 等传统模式的新通信技术，它最大的特点是抛 开了服务器的束缚，用户之间可以直接通信、共享资源或协同工作。起初p 2 p 技 术的应用热点是文件共享和交换，不过随着多方面的进展，p 2 p 已经开始走向企 业应用。 一般而言，互联网的发展大致可以分为三个阶段，从a r p a n e t 的初创到w w w 应用的兴起之前是第一阶段：之后随着w w w 应用的日益普及一直到目前仍然处 于第二阶段。a r p a n e t 给世界带来了网络，w e b 让世界都认识了网络，但w e b 并 不是互联网发展的最高阶段。“资源在哪里创建，就到那里访问”的愿望促进了 因特网进入到第三个发展阶段分布式网络计算。 网络计算正处于发展阶段，企业计算、网格计算、普及计算、对等计算都可 以归类到网络计算。企业计算以中间件为核心；网格计算强调让计算能力“公用 化”；普及计算要求计算无所不在；对等计算倡导平等共享。虽然它们各有侧重， 但并没有技术鸿沟，比如说我们也可以把后面介绍的j x t a 看作是p 2 p 中间件。 正是因为因特网的演变导致了p 2 p 计算的流行。如果新的p 2 p 技术不辜负人 们的期望而晟终成为未来互联网的全新模式，那么现在也可以算作是两个阶段的 过渡时期。 w e b 简单方便的使用方式，革命性地推动了互联网的发展，同时也使网络的 架构从分布式进入了集中式，网络应用的核心也成为了中央服务器。从基础技术 角度看，p 2 p 并不是全新的技术，而是新的应用技术模式。p 2 p 引导网络计算模 式从集中式向分布式偏移，也就是说网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的 终端设备扩散，所有网络节点上的设备都可以建立p 2 p 对话。 p 2 p 技术主要指由硬件形成网络连接后的信息控制技术，主要代表形式足在 浙江大学硕士学位论文 应用层上基于p 2 p 网络协议的软件。 i n t e lp 2 p 工作组对p 2 p 的定义是：通过在系统之间的直接交换实现计算资 源和服务的共享。在这个定义中，所谓的资源和服务包括文件的信息、处理周期、 高速存储器和磁盘存储。i n t e l 提出了一个通用的对等计算系统栈结构： p 2 p 应用程序 p 2 p 应用程序接口 p 2 p 中间件 本地操作系统 硬件平台 i b m 为p 2 p 下了如下定义：p 2 p 系统由若干互联协作的计算机构成，且至少 具有如下特征之一： 系统依存于边缘化( 非中央式服务器) 设备的主动协作，每个成员直接 从其他成员而不是从服务器的参与中受益； 系统中成员同时扮演服务器与客户端的角色； 系统应用的用户能够意识到彼此的存在，构成个虚拟或实际的群体。 3 1 2p 2 p 的基本模式 计算机系统根据网络拓扑结构可分为集中式和分布式两类，而分布式可进一 步划分为c s 和p 2 p 模式。 p 2 p 对于c s 结构并不是一种完全意义上的否定，其实c s 结构能够如此大 行其道还是有其深刻的背景的。首先，原有网络的资源，运算能力和信息不3 f 衡 9 浙江大学硕士学位论文 不均等的事实，是其成为i n t e r n e t 应用的主要模式的第一原因：其次，网间进 程通信与单机进程通信的最大区别就是，网间通信完全是异步的，因此要建立1 1 种机制，使网闻进程间的数据交换得以同步。c $ 结构完美地解决了这问题。 按照该模式，每次通信均由随机启动的客户进程发起，服务器进程一直处于等待 状态，这样就可以保证服务器随时对客户请求做出响应。另外，客户与服务器间 的请求应答模式为相互通信的进程间的数据传输同步提供有力的支持。 传统的p 2 p ，作为一种网络应用架构，可以参照c s 架构来理解。在一个简 化的c s 模型中，客户端向服务器发送请求，服务器处理请求并将结果返回客户 端。对比p 2 p 结构，c s 结构中通常是设置有一个固定的服务器来响应客户端的 请求。而在p 2 p 结构中，所有的客户端都可以扮演服务器的角色，只是没有一个 固定的服务器而已。因此，p 2 p 结构可以理解为c s 结构的一个极端特例。 p 2 p 模式可划分为： 集中式 集中式p 2 p 网络的最大特点就是在架构中设置有中央服务器，这个服务器的 概念并不同于c s 架构中服务器，它只提供辅助服务，比如发现( d i s c o v e r y ，发 现的意思就是得知都有谁在那里且它们都能做什么) 、查找( l o o k u p ，查找的意思 是针对某一p e e r 的要求在p 2 p 网络中查找相应的内容) 。如果这个服务器具有了 内容提供的能力，那么它基本上就等同于原来的c s 架构中的服务器的概念。对 等节点首先从服务器获得元数据或索引信息，如存储某些信息的对等点的标识 符，或安全信誉的验证，以后p 2 p 通信直接在对等点之间进行。这种p 2 p 系统和 纯分布式相比，易于发现网络节点、易于管理且安全性较好，但也有类似c s 模 浙江大学硕士学位论文 式的缺陷，如可扩展性差、容错性差、服务器容易成为单一故障点等。此类p 2 p 系统典型的有n a p s t e r 、s e t i o h o m e 、g r o o v e 等。 纯分布式 f u l l yd e c e n t r a l i z e d a 11p e e r s ( o rn o n e ) c o n t a i nr o u t i n gi n f o r m a t i o n 纯p 2 p 模式中没有全局服务器，节点之间构成一个分散式网络。通过基于对 等网协议的客户端软件搜索网络中存在的对等节点，节点之间不必通过服务器， 可直接建立连接。这种p 2 p 网络模型优点在于允许用户设定自己的规则和建立自 己的网络环境：为与i n t e r n e t 合作，提供近似的即插即用特性；不仪能够在 i n t e r n e t 下有效地工作，而且对于i n t r a n e t 和l a n 也非常有用。存在的问题： 由于没有中心管理者，网络节点难以发现：不易管理且安全性较差。此类p 2 p 系 统典型的有g n u t e l l a 、f r e e n e t 、c a n 、c f s 、o c e a n s t o r e 等。 混合式 混合式模型中对等点的角色不再是完全平等的，而是细分为超级对等点 ( s u p e rn o d e s ) 和一般对等点( n o d e s ) 。超级对等点作为区域服务器将承载更 多的任务，比如路由和代理。此类p 2 p 系统典型的有m o r p h e u s 、k a z a a 等。 浙江大学硕士学位论文 3 1 3p 2 p 的关键技术 攀& n e r0 i m 。守。牡淞攀”纱 1。二鹜(3)reque，l。；日! = = = ( 文1 。 c | e n t 。- - c i i 8 盹引渤訾警叩。”“( 1 ) s e a r c h = l o c a t i a n 浙江大学硕士学位论文 大，另方面可扩展性也较差。 结构化的算法采用分布式数据结构，主要是基于分布式哈希表( d is t r i b u t e d h a s ht a b l e ，d h t ) 的路由算法。典型协议有t a p e s t r y 、p a s t r y 、c h o r d 、c a n 等。 本文对这些路由算法不做展开。 混合式p 2 p 模型的处理方式介于集中式与纯分布式之间，对等点可以通过所 属的超级对等点查找或者通过多播发现的方式查找，前者有点类似予集中式p 2 p 的处理方式，后者有点类似于纯分布式p 2 p 的处理方式。 p 2 p 面对的第二个关键问题是端到端的连接。现有的硬件环境是非常复杂的， p 2 p 必须提供在现有硬件逻辑和底层通信协议上的端到端定位( 寻址) 和握手技 术，建立稳定的连接。具体涉及的技术有i p 地址解析、n a t 路由及防火墙等。此 外，在应用层上，消息要被通信的双方所识别，所以p 2 p 系统还需要包含关于数据 描述和交换的协议，如x m l 、s o a p 、u d d i 等。 p 2 p 面对的第三个关键问题是安全( s e c u r i t y ) 。p 2 p 网络属于一种分布式网 络体系结构，并且可以被看成是位于传统网络之上的一种覆盖网络( o v e r a y n e t w o r k s ) 。可以采用传统的网络安全措施( 比如防火墙、v p n 以及r a d i u s 等) 来保障p 2 p 网络的安全性。在p 2 p 网络安全模型中，各p e e r 节点的自身安全问题可 以通过各种个人防火墙和防病毒软件来解决；p 2 p 中对等节点之间的通信安全性 问题则比较复杂，它涉及到三个方面的问题：首先是p e e r 节点之间的双向认证问 题；其次是对认证后的p e e r 节点的访问授权问题：最后是认证的p e e r 节点之间安 全隧道的建立和信息的安全传输问题。在p 2 p 应用层面上，还有资源和服务的合 法性( 数字版权) 问题。 分布式环境中的安全信任是通过三个标准要素建立的：认汪、授权、加密。 在c s 模型中，信任关系是一个比较简单的问题。人们通常只信任集中式的授权， 例立h v e r i s i g n ，因此也会信任由v e r i s i g n 授权的所有其他实体。这样就形成了一 个信任等级关系，每个受信任的实体可以验证其他实体是否可信任。在这个例子 中，v e r i s i g n 就是这个等级关系的基础。为了实现透明的双向认证和传输，在网 络层可以使用i p s e c 协议，在传输层可以使用t l s 等安全协议，在应用层则可以综 合使用各种加密、摘要和签名算法。 p 2 p 中个较难管理的问题是信任关系的等级和传递性。因为没有集中的可 新江丈学硕士学位论文 信任的授权，所以c s 模型中使用的信任关系概念在p 2 p q 7 是没有意义的。已经有 很多有趣的方法可以解决这个问题，一种方法是止每个点都根据与它的交互来对 另一个点进行分级。可以对等级进行签名，在需要的时候就可以进行验证。每个 点都建立一个信任公文包，可以在任何时候对它进行分析来评估信任关系。 3 i 4p 2 p 的主要应用 p 2 p 网络是一个典型的由应用推动的研究领域。目前p 2 p 技术主要有如下应 用： 高性能计算：采用p 2 p 技术的对等计算，把网络中众多计算机暂时不用的计 算能力连结起来，使用积累的能力执行超级计算机的任务，任何需要大量数据处 理的行业都可从中获利，如天气预报、动画制作等。s e t i h o m e 项目就是一个非 常成功的例子。 分布式搜索：采用p 2 p 技术的搜索引擎，完全不用受服务器的限制，且这种 搜索可达到传统目录式搜索引擎( 只能搜索到2 0 一3 0 的网络资源) 无可比拟的 深度和广度( 理论上将包括网络上的所有开放的信息资源) 。 协同工作：随着公司机构的日益分散，给员工和客户提供轻松、方便的消息 和协作的工具就变得日益重要。p 2 p 技术使得互联网上任意两个结点都可建立实 时的联系，人们可以在一个安全、共享的虚拟空间里进行各种各样的活动，这些 活动可以同时进行，也可以交互进行。参与协同工作的结点之问实际上构成了一 个覆盖网络。 内容分发和共事：p 2 p 使得大范围的文件交换和内容发布变得极其容易。文 件交换的需求也很轻松地延伸到了信息的交换，由于不需要中介网站的参与，在 线拍卖也被赋予了新的形式。最近，p 2 p 流媒体技术成为研究的热点。我们现在 常用的c o o i s t r e a m i n g 就是最好的例子。 即时消息：i c o 应当算是这个领域的先行者，p 2 p 使得我们的沟通得到突破性 的发展。 网络游戏：游戏是一个对p 2 p 具有诱惑力的领域，除了典型的对弈类游戏能 够采用p 2 p 技术外，p 2 p 技术还能够应用在分布式服务器架构的网络游戏中。在分 布式服务器解决了灵活扩展、负载均衡以及同步等问题的基础上，将其中的某些 浙江大学硕士学位论文 服务器下放到客户的机器上，就形成了p 2 ps e r v e r 架构。p b ps e r v e r 架构1 i 仅能 优化服务器端的运算性能，增强可靠牲，而且能分散游戏客户端、补丁和升级等 文件的下载负荷。 企业计算：很显然p 2 p 技术能够在i n t r a n e t 范围。内使用使用p 2 p 技术改进传 统的企业计算是一个有趣的课题，目毹j p 2 p 技术已经能够融入企业级应用。 实际上，p 2 p 也是种技术思想，p 2 p 的应用也绝不仅有上述罗列的这些。 3 2 1j x t a 概述 s u n 公司的j x t a 项目是一个针对p 2 p 计算的开放源码的合作研究项目。它由 s u n 公司监管，但来自世界各地的参与者正在共同发展着该项目。 j x t a 是j u x t a p o s e ( 并列) 的缩写，这来自于p 2 p 是与当今传统的c s 和 w e b b a s e d 分布式计算模型并列的认知。 p 2 p 应用己跻身当今互联网上最广泛的应用之列，然而仍存在几个影响p 2 p 技术被广泛接受的障碍。其中主要的障碍就是这样的应用趋向于孤立和无标准的 开发，例如一个处理及时即时消息的应用程序就对如何在其他p 2 p 领域进行操作 完全不知。另外，虽然在这些应用程序中许多通信是p 2 p 形式，但它们仍趋向于 依赖大型的集中式服务器来提供服务的关键要素。不同的协议、不同的体系结构、 不同的实现机制准确的描述了当前p 2 p 解决方案的特点。 j x t a 寻求通过提供一套所有p 2 p 应用程序都能使用的标准来清除这些障碍。 j x t a 是一个构建p 2 p 应用的公共平台，它定义了一组实现p 2 p 计算的公共协议。它 能使连接在网络中任何设备以p 2 p 的方式( 作为对等体) 通信和协作。j x t a 协议 标准化了每个对等体的行为：互相发现；自组织对等组；通告和发现网络服务； 互相通信：互相监控。 使用j x t a 技术，开发者可以编写网络化的可互操作的应用。j x t a 为应用提供 如下能力：通过能穿越防火墙的动态发现机制查找网络中的其他对等体：轻松地 跨越网络与其他对等体共享文件：创建提供某项服务的对等组；远程监控对等体 的活动：与网络上的其他对等体安全通信。 浙江大学硕士学位论文 j x t a 协议足与网络和语言无关的，并允许应用程序的开发不依赖于集中式系 统的服务。正如标准化的网络协议( 如t c p 和h t t p ) 使得c s 网络应用e 速发展成 为可能+ 样，标准化的j x t a 协议将致力于实现p 2 p 计算这一诺言。 e v o t u t i o no fd i s t r i b u t e dc o m p u t i n g j x t a 项目主页上列出了j x t a 的目标： 互操作性 j x t a 协议构建覆盖于物理网络( i n t e r n e t 和n o n i p 网络) 之上的虚拟网络， 使得对等体能独立于它们的真实网络连接，直接交互和自组织。也就是说，j x t a 能无缝地跨越不同的p 2 p 系统和p 2 p 社区，不同的p 2 p 网络的对等体之间可以方便 地找到对方，互相通信，协同工作，向对方提供服务。 j x t a 使用x m l 消息格式，直接有利于互操作性的实现。 j x t a 的每一个协议都可以很容易地实现和集成到p 2 p 应用和服务中，应用和 服务的互操作性是j x t a 的主要特性。 平台无关性 j x t a 独立于开发语言( 例：如c $ 1 1 j a v a ) 、独立于系统平台( 例女n w i n d o w s 和 u n i x ) 、独立于服务定义( 例血n r m i 和w s d l ) 、独立于网络协议( 例如t c p i p 和 b 1 u e t o o t h ) 。 j x t a 着眼于机制而不是策略。 普适性 j x t a 协议可以在任何具有网络心跳的设备上实现，包括传感器、消费电子、 p d a 、网络路由器、桌面计算机、数据中心服务器和存储系统等。也就是说，任 何具有网络心跳的设备都可以成为j x t a 对等体。 1 6 浙江大学硕士学位论史 安全性 从一开始，j x t a 就设计为具备安全的基础设施。5 x t a 为p 2 p 应用提供了安全 和监视服务。 3 2 2j x t a 的体系结构 j x t a 整体上是三层软件架构体系 平台层( j x t a 核心) 最底层的平台层( p l a t f o r ml a y e r ) 也叫做j x t a 核心( 5 x t ac o r e ) 。它封 装了对于p 2 p 网络来说最精简和最本质的原语。它包含p 2 p 应用的关键机制的构建 模块，包括发现、传输( 包括防火墙处理) 、对等体和对等组的创建以及相关安 全原语等。 服务层 中间的服务层( s e r v i c e sl a y e r ) 建立在j x r a 核心之上，包括p 2 p 环境中不 是绝对需要，但是通用的网络服务。网络服务的例子包括搜索和索引、目录、存 储系统、文件共享、分布式文件系统、资源聚合和租用、协议转换、认证以及公 匙基础设施( p k i ，p u b lick e yi n f r a s t r u c t u r e ) 服务等。 浙江大学颂士学位论文 应用层 应用层( a p p l i c a t i o n sl a y e r ) 包括集成化的应用的实现，例如p 2 p 即时消 息、文件和资源共享、娱乐内容管理和分发、p 2 p 电子邮件系统、分布式拍卖系 统以及许多其他的应用。 服务和应用的界限并不是非常严格。某个用户眼中的应用可能被另个用户 看作是服务。整个系统的设计是模块化的，允许开发者拾取和选择最适合自己的 一组服务和应用。 j x t a 网络由一系列相互联结的结点，或者叫对等体( p e e r s ) 组成。对等体 可以白组织到一个对等组( p e e rg r o u p s ) ，对等组提供一组通用的服务，比如 文件共享或者聊天程序等等。 j x t a 对等体以x m l 文档格式通告他们的服务，这就是所谓的通告 ( a d v e r t i s e m e n t s ) 。通告使网络中的其他对等体学习到怎样与某个对等体的服 务连接和交互。 j x t a 对等体使用管道( p i p e s ) 另一个对等体发送消息( m e s s a g e s ) 。管道 是一个异步的、单向的消息传输机制，为服务通信所使用。消息是简单的x m i 文 档，信封包含了路由、摘要和证书信息。管道被绑定到具体的端点( e n d p o i n t s ) ， f f 4 女n t c p 端口和关联的i p 地址。 上述概念将在下- d , 节中详细介绍。 总之，j x t a 体系结构的关键点或者说它区别于其他分布式网络模型的本质方 面有三个：1 ) 使用x m l 文档( 通告) 来描述网络资源：2 ) 管道、对等体、端点 等抽象实体不需要依赖于类似d n s 的中央名字地址权威机构。 3 2 3j x t a 基本概念 本节将介绍j x t a 关键术语和j x t a 平台基础组件。 对等体( p e e r s ) 对等体是网络中实现了一个或多个j x t a 协议的设备。对等体除了可以是桌面 计算机、服务器、超级计算机，也可以是传感器、电话、p d a 。每个对等体相对 于其他对等体独立地异步地运作，并且被一个对等体i d ( p e e ri d ) 所唯一地标 识。理解对等体这个概念的关键在于：对等体是实现t j x t a 协议的设备，而泼设 浙江大学坝士学位论文 备并不一定代表台实际的计算机。一台独立的计算机可以驻留多个j x t a 程序， 每个程序都是一个对等体，同时也是一个虚拟的设备。个独立的j x t a 对等体也 可能是一个跨越多台计算机的分布式应用程序。 对等体公布一个或多个网络接口供j x t a 协议使用，每个接口被通告为一个唯 一地标识该接口的对等体端点( p e e re n d p o i n t ) 。两个对等体之间通过对等体 端点建立直接的点对点连接。 对等体之间不需要有直接的点对点网络连接。中间对等体可以为那些被物理 网络或者网络配置( 比如n a t 、防火墙、代理服务器等) 分隔的对等体路由消息。 对等体典型地配置为在网络中能够彼此自发发现而建立短暂的或者持续的 关系，也就是所谓的对等组。 对等组( p e e rg r o u p s ) 对等组是一个就某组通用服务达成一致的对等体的集合。对等体自发组织形 成对等组，每个对等组由一个唯一的对等组i d ( p e e rg r o u pi d ) 所标识。每个 对等组可以建立它自己的成员资格策略，从开放( 任何人可以加入) 到高度安全 和受保护( 加入需要充分的验证) 。 对等体可以同时属于多个对等组。默认情况下，第一个实例化的对等组是网 络对等组( n e tp e e rg r o u p ) 。所有对等体都会在启动时自动加入网络对等组。 对等体可以选择加入额外的对等组。 j x t a 并不关心对等组创建的时间、地点和原因；j x t a 协议只描述了对等体如 何创建、发布、发现、加入、监视对等组。 创建对等组的主要动机包括：提供一个安全和受保护的区域：定义一组资源 和服务；限定对等体的操作范围；创建一个监控的环境。 对等组形成了个分级的父子关系( 每个组只有一个父亲) 。查找请求在组 内传播，组的通告除了在自身组发布外还将发布到在父亲组。 对等组提供了一组对等体可以使用的服务对等组服务( p e e rg r o u p s e r v i c e s ) 。如果两个对等体要通过服务来交互，他们必须都在该服务所在的对 等组。j x t a 定义了一组核心的对等组服务以及与它们相关联的协议( d i s c o v e r y ， r e s o l v e r ，p i p e ，p e e ri n f o ，r e n d e z v o u s ) ：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 ) ：管道服 浙江大学硕士学位论文 务( p i p es e r v i c e ) ；解析服务( r e s o l v e rs e r v i c e ) ：监视服务( m o n i t o r in g s e r v i c e ) 。 一个对等组并：_ _ i f i 需要提供所有这些服务。对等组可以定制服务( 扩展、替换 或添加) 来满足它们自己的需求。对等组可以自由地实现仅对本对等组有用的那 些服务，而依靠缺省网络对等组提供的非关键的核心服务通用实现。 网络服务( n e t w o r ks e r v i c e s ) 对等体协作和沟通来发布、发现和调用网络服务( n e t w o r ks e r v i c e s ) 。对 等体可以发布多个服务。对等体通过对等体发现协议( p e e rd i s c o v e r yp r o t o c o ) 来发现网络服务。 j x t a 协议为发布和发现用于描述服务的通告而定义了一般性的框架。对等体 通过p d p 发布和发现通告。服务通告一般包括调用或实例化所描述服务所需的全 部信息。这些协议定义了模块通告去保存服务描述，但也可以引入任何其他形式 的服务描述。 支持j x t a 的服务使用一个j x t a 管道作为服务调用的主要机制。像任何其他服 务一样，这些服务是使用模块规范通告来发布的，该模块规范通告必须指定个 管道