（计算机软件与理论专业论文）基于移动组的移动agent组通信研究.pdf

募子器功艇麓移砖a g e n t 趣遵稳研究 1 0 0 7 8 4 5 摘要 移动a g e n t 是一种新型的分布式计算技术，熟有良好的应j ! ；i 前景。作为一种能够 在异构网络中自主迁移的分布式计鞯实体，移动a g e n t 具有减轻网络负载、支持断连 操俸、动态遁应弱络等优势，在移羲诗冀、按圈诗簿、电子商务等领域褥到了广泛豹 关注。爨湔，移交a g e n t 熬移魂装饺褥移囊矗g e n t 之海静逶信产生了攫多溺题，瑗煮 的通信方丽研究仅钡羹予对一的单播通信方式，对于移动a g e n t 的组通僚的研究存 在不足。本文基于移动组的概念，对移动a g e n t 的组通信展开了研究。 奉文簧先黠移动a g e n t 缝遥癀潮题进孬了讨论。在转凌静分布式缀逶痿中，最核 心嚣两个方蕊是整残员管理霹可靠多援。霞魏，寝罄裁a g e n t 的鳃通信孛谯瘦包摇这 两个核心方面，但在察溉这两个方面时要考虑到移动a g e n t 的移动性。因弛本文给出 了一个基于移动组的移幼a g e n t 可嚣组通信系统，称为m g c m a 。m g c m a 主勰由移动 组的组成员管理协议翻移动组豹全序可靠多播协议缀成。 在移动缀静缀戒员骛理携谈( m g m m p 诲议) 孛，弓l 入了一个缀撬銎靛概念。在缍视 图中记录了所有的组成麒和它们当前的位置，文中还给出了缎棍图的一些性质。在移 动组中，所有的组成员都被要求装有相同的组视图。协议中对组成员的管理包括组成 员豹翔入潮离开、组成贸静迁移和对般障的处理，这些操 乍最终将导致对组视图的更 改。霆忿，为了霞繇有逡成员麓褥戮菱改后戆耨麴榴靖缝巍霭，本文绘毒蒸予逻辑令 牌环结构的，对基于最终强故障稔森的一致性算法送行修改蓐的致性算法。 移动组的全序可靠多播协议( m g t o m 协议) ，同样借助于逻辑令牌环来实现。m g t o m 协议实现了移动组多撩的原子牲和金序蛙，原子拣耀于摞证多攒消息毙够最终传递到 移凌疆蠹戆嚣有移囊a g e n t ，全序热鄹像证暨意一对多搀渍塞爨按照挺颡鼷窿被所有 组内移动a g e n t 传递。谯多播算法中，为了保证原予性，所有收到多播消息的组成员 必须回复，然后持有令牌的组成员作为s e q u e n c e r ，对多播消息进行排序。文中还讨 论了当持有令牌的组成员崩溃时，如何对令牌中的数据进行恢复。文中证明rm g t o m 接议夔甄子瞧瑟全枣瞧。 最后，本文在i b m 的a g l e t s 平台上进行了窳验，实现了m g 争胜系统的m g m m p 协议和m g t o m 协议，并对这两个协议避行了性能分析。性能分析主要对m g m m p 协议中 各操作的完成时间和m g r o m 协议中多播消息的延迟时闻进行了分析。 关键词：秽幼a g e n t ，移动组，组视蕊，组通信，可靠多播，缀成员管理，全岸多播 基于移动组的移动a g e n t 纽通信研究 a b s t r a c t m o b i l ea g e n ti san e wd i s t r i b u t e dc o m p u t a t i o nt e c h n o l o g ya n dh a sag o o d a p p l i c a t i o np r o s p e c t a sa ni n d e p e n d e n t l ym i g r a t i n gd i s t r i b u t e dc o m p u t i n ge n t i t y , m o b i l e a g e n t c a na l l e v i a t en e t w o r k i o a d ，s u p p o r t d i s c o n n e c t e d c o m p u t i n g ， d y n a m i c a l l ya d a p tt on e t w o r k i n ge n v i r o n m e n t sa n ds oo n t h e r e f o r e m o b i l ea g e n t h a s b e e na d o p t e di nm a n ya p p l i c a t i o na r e a s ，s u c ha sm o b i l ec o m p u t i n g ， c o o p e r a t i v ec o m p u t i n ga n de c o m m e r c e h o w e v e r 。t h em o b i l i t yo fm o b i l ea g e n t b r i n g sl o t so fp r o b l e m si nm o b i l ea g e n tc o m m u n i c a t i o n s b u tc u r r e n tr e s e a r c h e so f m o b i l ea g e n tc o m m u n i c a t i o n sf o c u s0 no n e t o - o n eu n i c a s tp r o t o c o l sa n di a c k p r a c t i c a ls o l u t i o n sf o rm o b i l ea g e n tg r o u pc o m m u n i c a t i o n s 1 nt h i sp a p e r , w ei n t e n d t os t u d ym o b i l ea g e n tg r o u pc o m m u n i c a t i o n sb a s e do nt h ec o n c e p to fm o b i l e g r o u p f i r s t ，t h i sp a p e rd i s c u s s e s t h e p r o b l e m s o fm o b i l e a g e n tg r o u p c o m m u n i c a t i o n s j nt h et r a d i t i o n a jd i s t r i b u t e dg r o u pc o m m u n i c a t i o n s , m e m b e r s h i p m a n a g e m e n ta n dr e l i a b l em u l t i c a s ta r et h em o s ti m p o r t a n ta s p e c t s t h e r e f o r e ， m o b i l ea g e n tg r o u pc o m m u n i c a t i o ns h o u l dc o n t a i nt h e s et w oa s p e c t s ，b u ti nt h e i m p l e m e n to ft h e m t h em o b i l i t yo fm o b i l ea g e n tm u s tb ec o n s i d e r e d i nt h i sp a p e r 。 w ep r o p o s eam o b i l e - g r o u p - b a s e dr e l i a b l em o b i l ea g e n tg r o u pc o m m u n i c a t i o n s y s t e m ，c a l l e dm g c m a m g c - m am a i n l yc o n s i s t so fam o b i l eg r o u pm e m b e r s h i p m a n a g e m e n tp r o t o c o la n dam o b i l eg r o u pt o t a l l y o r d e r e dr e l i a b l em u l t i c a s t p r o t o c 0 1 1 nt h em o b i l eg r o u pm e m b e r s h i pm a n a g e m e n tp r o t o c o l ，n a m e dm g m mp ， w ei n t r o d u c eac o n c e p to fg r o u pv i e w g r o u pv i e wr e p r e s e n t st h es e to fg r o u p m e m b e r sa n di n d i c a t e st h ei o c a t i o n sw h e r et h e s em e m b e r sa r e a n dw ei n t r o d u c e s o m ep r o p e r t i e so fg r o u pv i e wi nt h ep a p e r i nm o b i l eg r o u p s ，a l lg r o u pm e m b e r s a r er e q u i r e dt oi n s t a l is a m eg r o u pv i e w t h ep r o t o c o lm a n a g e sa d d i t i o n 。i e a v i n g ， m i g r a t i o n sa n dc r a s h e so fm o b i l ea g e n t s w h i c hw i l ic r e a t ec h a n g e si ng r o u pv i e w i no r d e rt om a k ea l lg r o u pm e m b e r sg e tt h es a m en e wg r o u pv i e wa f t e ro l dg r o u p v i e wc h a n g e s ，w ep r o p o s ean e wc o n s e n s u sa l g o r i t h mb a s e do nt h el o g i cr i n g s t r u c t u r ew h i c hi si m p r o v e do nt h ec o n s e n s u sa l g o r i t h mb a s e do ne v e n t u a l l ys t r o n g f a i l u r ed e t e c t o r i nt h i sp a p e r , t h em o b i l eg r o u pt o t a l l yo r d e r e dr e l i a b l em u l t i c a s tp r o t o c o l ， n a m e dm g t o m 1 sa l s ob a s e do nt h ei o g i c a ir i n gs t r u c t u r e m g t o ma c h i e v e s a t o m i c i t ya n dt o t a io r d e r i n gp r o p e r t i e so fm o b i l eg r o u pm u l t i c a s tc o m m u n i c a t i o n s t h ea t o m i c i t yp r o p e r t ye n s u r e st h a tm u l t i c a s tm e s s a g e sc o u l df i n a l l yb ed e l i v e r e d b ya l lg r o u pm e m b e r s ，a n dt h et o t a lo r d e r i n gp r o p e r t ye n s u r e st h a ta n yp a i ro f m u l t i c a s tm e s s a g e sc o u l db ed e l i v e r e dj ns a m es e q u e n c eb ya l lg r o u pm e m b e r s i n m u l t i c a s ta l g o r i t h m 。i no r d e rt oe n s u r et h ea t o m i c i t yp r o p e r t y , a l ig r o u pm e m b e r s w h i c hh a v er e c e i v e dm u l t i c a s tm e s s a g e ss h o u l ds e n dr e p l i e s ，a n di no r d e rt o e n s u r et h et o t a l0 r d e r i n gp r o p e r t y , t h eg r o u pm e m b e rw h oh o l d st h et o k e ns h o u l d 基于移动绻静移动a g e n t 踅避髂辑究 s o r tt h em u l t i c a s tm e s s a g e s w ea l s op r o v i d eaw a yt or e c o v e rt h ed a t ai nt h e t o k e nw h e nt h eg r o u pm e m b e rh o l d i n gt h et o k e nc r a s h e s 。l nt h i s p a p e r , t h e a t o m i c i t ya n dt o | a lo r d e r i n gp r o p e r t i e sh a v e b e e np r o v e d a tt h ee n do ft h i sp a p e r , w em a k et h ee x p e r i m e n to nl b ma g l e tm o b i l ea g e n t p l a t f o r m ，l m p l e m e n tm g m m pa n dm g t o mo fm g c m aa n da n a l y z et h e i r p e r f o r m a n c el s s u e s w em e a s u r et h eo p e r a t i o nt i m eo fm g m m pa n dt h ed e l a vo f m u l t i c a s tm e s s a g e s ， z h u a n gj u n ( c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y ) d i r e c t e db vs h ix i a o h o n g k e y w o r d s ：m o b i l ea g e n t ，m o b i l eg r o u p ；g r o u pv i e w , g r o u pc o m m u n i c a t i o n ，r e l i a b l e m u l t i c a s t ，m e m b e r s h i pm a n a g e m e n t ，t o t a l l yo r d e r e dm u l t i c a s t 论文独创性声明 本论文是我个人程导师指导下进行静研究工作及取褥的研究成采。 论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或者其他机构 已经发表菠撰写过鲍溪究成果。其谴露恚慰本磷究的寝发弱所徽酶羹献 均已在论文中作了明确的声明并表示了感谢。 作者签名：釜量霹麓：盆。磊! ! 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用举位论文的溉定，即：学校 有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上劂公布 论文酶全部和豁分杰容，可浚采羽影鼙、缩印或者其它笺制手段保存论 文。保密的论文在解密后遵守此舰定。 基于移动组豹咎幼a g e n t 组通信研究 第一辇绪论 竣近二年来，计翼桃懿软硬终装米与邋信接零褥到逐獭辩袋袋，痘爆疆域爨髓 广泛他秘复杂诧。褥翻越霞嚣互联嚣在社会各个镁壤部褥舞大鬟静镬熏，i n t e r n e t 已成为我稻生活不爵靛少的一个重要缀成部分，这导致了计冀枫应露由集中式、擎税 式系统走向分布式系统，即网络化的工作蛐。由于分布式人工智能技术与移动计箅救 术的靛展，为了克服网络低带宽、高延时对网络应用普及的限制，移动a g e n t 技术彳替 到发燃，并成为新的研究热点。 。 磷究背景 移动a g e n t 系统识括移动a g e n t ( 淞) 和移麓a g e n t 服务淀游( 淞e 两部分，漱嚣 是移动a g e n t 的运行环境，为移动a g e n t 成用提供了基础设施服务。其中，通信媳 m a e 的桉心服务之，一墩魁移动a g e n t 研究的关键问题。移动a g e n t 的通信问题w 以 划分为职个不同的层次“3 ，如图i - i 所示：。( 1 ) 交互协议层：用予定义通信双方交互 模式瀚禽层按议，包掇些协商协议和通铉模式。最篱单蟾交互协议就是请求一应祷 褥议，较舞复杂是契麴网络诲谈( c o n t r a c tn e th 5 0 t o c 0 1 ) “。( 2 ) 邋售语言层；定义 了邋结双方囊交换清愚簸内容，实际土裁魁滔患中懿羡惑露魏汉的表达。a g e n t 通僖 语言提供了一组独立予戚稻的原语，让a g e n t 能够表达与其它a g e n t 的通信意图，如 f i p aa c l 。3 和k q m l “3 。( 3 ) 消息通信层：定义了通信双方消息洒信的协议和机制，可 以谯些现有的通信协议，如h t t p ，r m i 簿，基础上完成。( 4 ) 传输协议层：包括了 许多实际的网络传输机制，如t c p i p 、w a p 簿。本文的研究只关注移动a g e n t 的消息 通傣润燧，文中豹移动a g e n t 通信特撂移渤a g e n t 之淹髓溥慰邋僚。 图卜1 移渤a g e n t 的通信层次 在倦统鲮分布式艘瑙中，参与通信翡避穗在其整个生命期中，位置万发垒改变。 与此不阕簸是，移动a g e n t 其毒移凄靛，程通信熬遗翟中，通傣双方靛a g e n t 嚣可麓 存在位嚣改变静簧撬。实际上，峦予移麓a g e n t 静逶售窝迁移之酒戆买步蛙，繇傻藤 鼷网络传输机制是无错的，仍然可能出现消怠丢失的情况。这就舞求实现一种高效可 靠的消息通信机制来保谶无论a g e n t 的迸移频率有多高，消息都能够最终到达嗣标 ”“。涎也是现有移动a g e n t 通信研究所关注的主要问题，并且戳经提出了多种不间 基于移动组的移动a g e n t 组通信研究 的通信方法，如基于h o m e 服务器的方法”1 、基于转发( f o r w a r d i n g ) 的方法、基于邮 箱的方法5 1 等。然而，这些通信方法仅限于一对一的通信方式，对于移动a g e n t 的组 通信研究仍然存在不足。 组通信是保障分布式系统可靠性的有力工具”1 ，可以用于事务处理”。、数据库复 制、系统监控等。一个组由一些具有共同应用语义的对象组成，有唯一组标识，在分 布式通信中作为一个单一的逻辑实体。组通信一方面需要维护当前组内成员标识与地 址的列表，称为组视图( g r o u pv i e w ) ；另一方面则要保证多播消息能够传递到当前组 视图的所有组成员并满足一定的应用语义。组通信对建立基于移动a g e n t 的可靠分布 式系统具有重要意义。比如，现有的移动a g e n t 容错多使用检查点( c h e c k p o i n t i n g ) “、日志( l o g g i n g ) “”或影子( s h a d o w ) 1 技术，只能提供后向错误恢复能力；而使用 可靠多播可以为移动a g e n t 提供基于组的主动复制机制。，支持前向错误恢复。虽然 文献 6 指出其单播算法可以通过支持多播地址扩展为多播算法，但由于其采用广播 方式，造成通信开销高昂。文献 1 4 使用集中式广播代理实现移动a g e n t 的组管理机 制，不仅通信开销大，而且可扩展性不好。文献 1 5 提出一种基于“移动组”( m o b i l e g r o u p ) 概念的组成员管理方法。它要求每个移动a g e n t 都保存一个组视图的副本，在 每次移动a g e n t 迁移时，组内所有移动a g e n t 都要更新此副本。这些研究工作都没有 给出具体的移动a g e n t 组通信协议。目前，组通信仍是移动a g e n t 通信研究的难点。 1 2 移动a g e n t 技术 移动a g e n t 是一个能在异构网络环境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 或资源交互的软件实体。移动a g e n t 技术是分布式技术与a g e n t 技术相结合的产物，它除了具有智能a g e n t 的最基本特性反应性、自治性、导向 目标性和针对环境性外，还具有移动性，即它可以在网络中从一台主机自主地移动到 另一台主机，并代表用户完成指定的任务。 移动a g e n t 能够选择何时迁移及迁移到何地。在移动时，可以根据要求挂起其运 行，然后迁移到网络的其他地方后重新开始或继续其执行，最后返回结果和消息。在 概念上，一个基于移动a g e n t 的应用由一组移动a g e n t 构成，每一个a g e n t 根据自身 的目标和环境的状况移动到拥有计算所需资源的节点上进行计算。计算的过程中，可 能需要与其他a g e n t 进行通信协作。这一步的计算完成以后，移动a g e n t 自主地决定 下一步的动作，直至其完成任务，自动消亡。 移动a g e n t 的特点之一是移动性( m o b i l i t y ) ，这是它和一般a g e n t 的区别所在。移 动a g e n t 的移动一般是在异构主机上持续移动。由于移动a g e n t 会在运行状态下挂起、 移动，然后继续执行，因此移动的对象除了程序外，还必须有a g e n t 的当前运行状态 信息和相应的数据。移动a g e n t 的特点之二是自治性( a u t o n o m y ) 。移动a g e n t 能在没有 人或其他a g e n t 直接干涉和指导的情况下持续运行，并能控制其内部状态和动作。 a g e n t 的移动一般是由a g e n t 自主决定进行的。移动a g e n t 的这两个特点把它与其他相 近的概念区分了开来。但是，要完整地理解移动a g e n t 技术，则必须从移动a g e n t 系统 的角度出发。 移动a g e n t 系统由移动a g e n t ( m a ) 和移动a g e n t 服务设施( m a e ) 两个部分组成，如 图1 - 2 所示。m a e 是一个分布在网络各种计算设备上的软件系统，也称为移动a g e n t f l 艮 务器或移动a g e n t 平台，它一般建立在操作系统之上，为 i a 提供运行所需的环境。m a 则是只能存活在m a e 中的软件实体。m a 的移动便是从一个m a e 移动到另一个m a e 。 基于移动绀的移动a g e n t 组通信研究 图卜2 移动a g e n t 系统 从抽象的角度来说，一个移动a g e n t 系统应该包括以下基本模型“： ( 1 ) a g e n t 模型( a g e n tm o d e l ) 这个模型定义移动a g e n t 的智日- a g e n t 部分的内部结构，即移动a g e n t 作为a g e n t 必须具有的一些特征，如a g e n t 的自治、学习、协商、协作和反应等性质。在移动a g e n t 技术领域，研究人员关心的是提供一个a g e n t 移动的框架，因此其a g e n t 模型主要和 a g e n t 的自治性有关。 ( 2 ) 计算模型( c o m p u t a t i o nm o d e l ) 计算模型定义移动a g e n t 的运行方式，如移动a g e n t 是编译运行还是解释运行，是 以线程方式还是以进程方式生存于运行环境中等等。计算模型决定a g e n t 是以通信还 是以移动的方式来完成任务，以达到最佳的整体运行效率。 ( 3 ) 安全模型( s e c u r i t ym o d e l ) 移动a g e n t 系统本身是一个开放的系统，m a e 可能要接收不受信任的移动a g e n t ， 移动a g e n t 也可能到不受信任的m a e 中去执行，因此，必须要有安全措施。移动a g e n t 的安全模型描述如何保证a g e n t 的完整性，防止a g e n t 携带的信息泄漏，a g e n t 和服务 器的相互认证，a g e n t 的授权和服务器资源存取控制策略等。 ( 4 ) 通信模型( c o m m u n i c a t i o nm o d e l ) 在基于移动a g e n t 系统的分布式应用中，存在着用户、静态a g e n t 、其他的移动 a g e n t 、其他的移动a g e n t 系统甚至其他的非移动a g e n t 系统( 虫n c o r b a ) 等实体，移动 a g e n t 为了实现特定的功能，必须具备与这些实体通信的能力，特别是为了使a g e n t 具有协商、协作解决问题的能力，a g e n t 间的通信手段必须方便灵活，这是通信模型 所必须解决的。 ( 5 ) 迁移模型( m i g r a t i o nm o d e l ) 迁移模型定义a g e n t 女n 何移动的问题，包括三个方面： a g e n t 要移动时怎样挂起a g e n t 、俘获a g e n t 的运行状态并把代码及有关数据 打包； 以什么方式把a g e n t 传送到目的地； 如何接收a g e n t 并恢复a g e n t 的运行。 ( 6 ) 命名和定位模型( n a m i n ga n dl o c a t i n gm o d e l ) 移动a g e n t 系统中有很多的移动a g e n t ，它们产生于不同的主机，有着不同的目的， 移动a g e n t 本身是动态的，不断地在主机间移动。因此，必须要有a g e n t 的命名和定位 模型，保证a g e n t 名字的唯一性以及方便地查找a g e n t 的当前地址。 基于移动组的移动a g e n t 组通信研究 ( 7 ) 服务定位模型( s e r v i c el o c a t i n gm o d e l ) 服务定位模型涉及提供a g e n t 查找所需服务的手段。当本地服务不能满足a g e n t 时，它将寻找能提供所需服务的站点，然后前往该地。 这些模型的实现构成了移动a g e n t 系统，不同的模型实现方法使得各个移动a g e n t 系统之间有着很大的差异。 1 3 移动a g e n t 技术的优点及应用 1 3 1 移动a g e n t 技术的优点 移动a g e n t 技术给分布式系统的设计、实现和维护都带来了新的活力。它的新技 术特性为分布式计算带来了新的计算模式和思路，具体有以下优点“”。 ( 1 ) 减轻网络负载：移动a g e n t 技术能较大地减轻网络上原始数据的流量。分布式 系统通常依赖于通信协议，这些协议在完成给定任务的过程中涉及多次交互行为，这 将导致网络拥塞。移动a g e n t 可以将用户调用的程序打包执行，或让移动a g e n t 移动到 所要访问的信息资源所在的节点上执行，这样可以充分利用客户机的硬件资源，移动 a g e n t 仅仅在移动时使用带宽，有效地减轻了服务器和网络的负担，特别是减轻并发 操作对网络带宽的要求和减少了网络延时，提高了系统性能。 ( 2 ) 克服网络隐患：在一些重要的实时系统中，系统需要对环境的变化做出实时 的反应。但是这种网络有很多隐患，对实时系统而言是无法接受的。但移动a g e n t 技 术是一个很好的解决方案，因为a g e n t 可以从中央控制器被传送到各局部点激活，并 在当地直接执行控制器的指令。 ( 3 ) 封装协议：当数据在分布式系统中进行交换时，每一台主机都有自己的网络 协议，该协议对即将传出的数据进行编码，对传入的数据进行解码。但是为了满足效 率以及安全性方面的要求，协议经常需要进行升级改进，这常常会引起应用的大量改 动。对旧有的系统来讲，这几乎是不可能的。而移动a g e n t 能够直接迁移到远程主机， 建立起一个私有数据传输通道。 ( 4 ) 移动a g e n t 异步自主执行：通常，移动设备上的计算皆依赖于昂贵而脆弱的网 络连接，它要求在移动设备和固定网络之间建立持续的连接，这种要求从经济和技术 的角度来讲都不易实现。但是，这种任务可以嵌入到移动a g e n t 中去，然后通过网络 将它派送出去。此后，移动a g e n t 就独立于生成它的进程，并可异步自主操作，而移 动设备则可在移动a g e n t 完成任务返回后重新建立网络连接并回收a g e n t 。 ( 5 ) 移动a g e n t 的应变能力：移动a g e n t 具备感知其运行环境，并对环境变化做出 反应的能力。多个移动a g e n t 拥有在网络主机之间动态合理地分布自身的独特能力， 例如按一定规则来维持解决某个特定问题的最优配置。 ( 6 ) 具有自然异构性：网络计算平台往往是异构的。由于移动a g e n t 通常独立于计 算机和传输层，而仅仅依赖其运行环境，所以移动a g e n t 提供了无缝系统集成的最优 条件。 ( 7 ) 健壮性和容错性：移动a g e n t 具有对非预期状态和事件的应变能力，这使我们 更容易创建健壮性和容错性好的分布式系统。a g e n t 在移动过程中，可能存在网络发 生故障或者关机等情况，从而使移动a g e n t 遭到破坏。为防止因为移动a g e n t 运行失败 而造成数据丢失，移动a g e n t 可以创建相同任务的多个备份在网络中独立运行，或者 在特定的服务器端保留移动a g e n t 的原始备份。而且，移动a g e n t 可以采用分布式容错 机制，将容错功能分配到网络中各个站点进行，从而提高整个系统的容错能力。 摹于移动组的移动a g e n t 组通信研究 ( 8 ) 提供平台无关性：移动a g e n t 程序是跨平台运行的，移动a g e n t 应用程序不存 在程序的移植问题，便于应用的快速开发。 总之，在网络一体化的时代，移动a g e n t 技术较之予传统的分布式技术有着明显 的优势。移动a g e n t 可在异构的软、硬件网络环境中移动。移动a g e n t 计算模式集中了 其他传统的分布式技术的优点并结合分布式人工智能技术提供了一个普遍的、开放 的、综合的、简便的分布式应用开发框架，较之于传统的网络编程方式更适合于网络 应用系统的开发。 1 3 2 移动a g e n t 技术的应用 目前，移动a g e n t 技术已被大量的网络应用采用，同时许多相关的、深入的研究 也在进行中，下面介绍当前移动a g e n t 技术的主要应用“”1 。 ( 1 ) 移动计算：移动用户( 如使用笔记本电脑或w a p 上网的用户) 的物理位置有可能 在网络计算过程中不停地改变，因此需要不断地维护和重新配置当前的数据连接。而 一旦这种连通性不能及时地维持，就需要额外地处理脱线阶段的交互数据。在这类应 用中，采用移动a g e n t 技术非常有利。用户可以在其发出的移动a g e n t 中事先封装长期 交互过程所需的全部用户端数据，由它携带用户请求移至服务器端与之进行所需的交 互和计算，这期间客户端与服务器端的连接可以中断，而移动a g e n t 仍可正常工作。 a g e n t 完成任务后，一旦连接恢复，即可携带交互结果返回初始用户处。另外，a g e n t 程序通常有能力对交互结果进行预处理，所以对于传输和处理速度较慢的网络环境， 移动a g e n t 系统更为有用。 ( 2 ) 分布式信息检索：分布式信息检索应用从散布在网络各处的信息源中搜索符 合某个给定准则的信息。被访问的信息源可能是事先指定的，也可能是在访问的过程 中动态决定的。因为本地交互的速度要比通过网络交互快得多，完成搜索过程的移动 a g e n t 可以通过移动到被搜索的信息库的站点来提高搜索效率。 ( 3 ) 电子商务：移动a g e n t 技术在解决电子商务问题上有着良好的前景。不同的移 动a g e n t 有不同的目标，并为实现各自的目标采取不同的策略。移动a g e n t 体现了各自 创建者的意愿，并代表他们运作和协作。除了简单的信息搜索外，移动a g e n t 还可以 完成许多商业交易，例如代表用户与电子商店进行价格协商、合同签署以及电子商品 传输等等。一个典型的例子就是用户可以派出一个a g e n t 按照预订的路线访问不同的 电子商店服务器，最后携带用户所需商品的最佳报价返回。 ( 4 ) 并行处理：移动a g e n t 的一个潜在应用是管理并行处理任务，因为移动a g e n t 能够在网络环境中生成多个副本。如果计算因为需要很强的处理能力而必须分布到多 个处理器时，支持移动a g e n t 的主机构成的并行处理设施可以提供强大的支持。 ( 5 ) 个人助理：移动a g e n t 能迁移到远程主机上运行，这使得它可以代表用户在网 络中完成一些任务，从而称为人们的助手。移动a g e n t 可以在远程主机上独立运行， 这期间网络链接可以中断，发送者甚至可以关掉自己的计算机。例如，为了制定一个 议会日程，用户只需发送一个移动a g e n t 和代表其他与会者的移动a g e n t 交互，由这些 a g e n t f 副定时间表。 1 4 论文的组织 本文的内容组织如下： 第一章绪论 基于移动组的移动a g e n t 组通信研究 本章首先介绍了本文的研究背景，然后介绍了移动a g e n t 技术的优点及其应用。 第二章移动a g e n t 组通信问题 本章综述了移动a g e n t 组通信相关的研究工作。首先，说明了移动a g e n t 消息通 信的特点及需求，并讨论和分析了当前移动a g e n t 消息通信的研究成果。其次，就传 统分布式系统的组通信问题和移动环境中的组通信问题进行论述，一方面移动a g e n t 组通信可以借鉴这两个方面的研究成果，另一方面比较了这两个方面的研究工作与移 动a g e n t 组通信研究的不同。最后，讨论了移动a g e n t 的组通信问题，给出本文的基 于移动组的移动a g e n t 可靠组通信系统一m g c m a 的设计思想和系统结构。 第三章移动组的组成员管理协议 本章给出了移动组的组成员管理协议。首先介绍了m g c m a 的系统模型，然后给 出了移动组的性质，包括视图的安全性质、视图的生命性质和消息传递性质。接着介 绍了在协议中如何对组成员管理，包括组成员的加入和离开、组成员的迁移、组成员 的故障处理和组视图的更改。 第四章移动组的全序可靠多播协议 本章提出了移动组的全序可靠多播协议。全序可靠多播协议实现了移动组多播的 原子性和全序性。在协议中提供了多播的通信算法，包括在多播消息发送端算法、持 有令牌者端算法和多播消息接收者端算法，并讨论了故障的处理。最后证明了多播的 原子性和全序性。 第五章m g c m a 系统的实现及实验 本章在i b m 的a g l e t s 平台上简单的实现了m g c - m a 系统，并对其性能进行了分析。 第六章总结和展望 对全文进行总结并就本文进一步的研究工作进行了讨论。 6 基于移动组的移动a g e n t 组通信研究 第二章移动a g e n t 组通信问题 本章首先说明移动a g e n t 消息通信的基本问题，包括通信需求和已有的通信协 议；然后分别从传统组通信系统和移动环境中的组通信系统两个方面介绍当前组通信 研究的概要情况；最后，本章讨论了移动a g e n t 的组通信问题，给出本文的基于移动 组的移动a g e n t 可靠组通信系统m g c m a 的设计思想和系统结构。 2 1 移动a g e n t 的消息通信 2 1 1 移动a g e n t 的通信需求 移动a g e n t 最重要的特点就是可移动性，在通信的过程中，发送消息的a g e n t 和接收消息的a g e n t 都存在位置改变的情况，这就对实现高效可靠的消息传输机制提 出了一些要求，主要包括以下几个方面“”。2 3 ，： 位置透明性：由于移动a g e n t 会自治地完成在主机之间的迁移，所以移动a g e n t 之间的通信是一种位置透明的通信，也就是说移动a g e n t 在向另一个移动a g e n t 发送 消息的时候，不需要知道接收消息的移动a g e n t 的物理位置。因而，移动a g e n t 通信 协议应当能够跟踪并保存各个移动a g e n t 的具体位置。 可靠性：无论接收消息的a g e n t 的迁移频率有多快，消息必须保证能够到达这个 a g e n t 。但在移动a g e n t 的通信环境中，由于a g e n t 的自主移动特性，常会导致消息 被发送到某一网络节点但接收者已经离开而无法收到该消息。这种因为通信主体物理 位置发生变化而造成的通信不正常现象，称为移动通信失效。值得注意的是，在a g e n t 移动非常快的情况下，消息可能追随目标a g e n t 在网络各节点间游荡却永远无法送达 而产生消息追逐现象。通信失效和消息追逐都与网络和节点故障无关，是纯粹由 a g e n t 的移动造成的，它们使得协作中的a g e n t 不能及时得到协同信息，从而导致协 作的失败甚至造成整个系统的崩溃，是移动a g e n t 系统的致命缺陷。 高效性：消息传输协议的成本可以用消息数量、消息大小和消息传输的距离来描 述。一个高效的协议应该尽可能的降低消息传输的成本。具体而言，一个协议应该高 效的支持两种消息操作：( 1 ) m i g r a t i o n ( 迁移操作) ，将a g e n t 移动到一个新的网络 节点：( 2 ) d e l i v e r y ( 发送操作) ，定位特定的a g e n t 并将消息发送给它。实际上这两 种操作是互相矛盾的，一个高效的协议应该在支持这两种操作上进行权衡和折衷。 异步性：异步包括两个方面，即异步迁移和异步执行。尽管a g e n t 的消息传输和 a g e n t 迁移要求可靠性，但是并不意味着对a g e n t 的移动性做出过于严格的同步要求。 因为断连操作是移动a g e n t 计算的重要优势，所以a g e n t 的断连执行能力不应该由于 a g e n t 的跟踪定位需求而受到太多约束。因而，对于协议而言，要求能够保证迁移和 执行计算的异步性。 自适应性：应用的需求是各种各样的，因而对于以上的需求应该有所侧重。例如， 有的应用对异步性要求较高，这就要求a g e n t 的定位寻址方式不能是集中式的；有的 应用的可靠性要求较高，这就应该多考虑一些同步方面的要求。虽然可以针对特定的 应用来设计消息通信协议，但是设计一种适应于通用a g e n t 平台的自适应协议还是最 佳的选择。 基于移动组的移动a g e n t 组通信研究 安全性：为保护通信安全，要对所有的信息提供通信认证，对任何可能的安全危 害进行检测，比如，“加密信道一权限控制”的a g e n t 系统通信安全性实现方法，提 供了多层次检查机制，这种方法用基于r s a 和r a b i n 算法的加密信道来提供底层的签 名和加密服务，而在高层提供权限控制机制。需要说明的是，安全性不属于本文工作 的研究范畴。 2 1 2 移动a g e n t 的消息通信协议 在移动a g e n t 通信中，有三个关键问题需要解决：移动a g e n t 的迁移方法、移动 a g e n t 的定位方法和消息通信。由于移动a g e n t 的移动性，一个移动a g e n t 的通信协 议需要给出定位目标a g e n t 位置的方法，然后才能在此基础上定义相应的消息通信协 议。本文认为在移动a g e n t 迁移中涉及到迁移的方法、机制和策略。迁移方法用于解 决移动a g e n t 何时迁移以及如何迁移的问题；迁移机制用于提供移动a g e n t 迁移的底 层支持技术”“，如j a v a 的序列化和反序列化；迁移策略根据移动a g e n t 的任务、网 络的软硬件环境和其他约束条件为移动a g e n t 规划出最佳迁移路径”。在移动a g e n t 的通信协议研究中只关注迁移方法问题。下面对当前主要的移动a g e n t 通信协议研究 进行说明和分析。 ( 1 ) 集中式通信( c e n t r a ls e r v e r ) c e n t r a ls e r v e r 也叫l o c a t i o ns e r v e r ，这个服务器能够跟踪移动a g e n t 的位置， 并且每个移动a g e n t 都知道这个s e r v e r 的位置。每次a g e n t 迁移的时候，它都将自 己的新位置通知服务器。如果一个a g e n t 想向另一个a g e n t 发送消息，它首先向它所 知道的这个a g e n t 的最后的位置发送，如果发送失败，则向c e n t r a ls e r v e r 请求目 标a g e n t 的