（计算机应用技术专业论文）基于移动agent的p2p网络资源发现研究.pdf

肇十移动a g e n t 的p 2 p 刚络资源发现研究 摘要 p e e r t o p e e r ( p 2 p ) 是种网络模型，在这种网络中所有的节点是对等的，各节点具 有相同的责任与能力并协同完成任务。对等点之间通过直接互连共享信息资源、处理器资 源、存储资源甚至高速缓存资源等，无须依赖集中式服务器。p 2 p 网络的一个核心问题就 是如何定位远程对等节点上的资源和服务。传统的资源发现方法包括集中式索引算法、基 于请求f l o o d i n g 的分布式索引算法以及分布式散列表( d h t ) 索引算法等。 移动a g e n t 是一个能在异构网络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 或资源交互的程序，实际上，它是a g e n t 技术与分布式计算技术的混血儿。移动a g e n t 技术有很多优点，它能够降低网络负载，克服网络延迟，在迁移到目的主机后异步自主的 完成所有任务，并具有较强的应变能力和自然的异构性。这些优越性使得基于移动a g e n t 的应用迅速成为当前计算机领域研究的热点。 本文针对p 2 p 网络现有资源发现算法的不足之处，引入移动a g e n t 技术，提出了一种 网络资源智能快速发现的新方案智能资源发现算法。在这种算法中把一个查询请求封 装在移动a g e n t 中，移动a g e n t 通过参考已经访阿过的节点提供的信息自主地选择路径从 而快速发现所需资源。通过仿真实验覆l 试，表明新算法是一种有效的资源发现算法，相对 于传统算法而言，更节省网络带宽、更智能，具有一定的实用价值。 关键词：p 2 p 网络：移动a g e n t ；资源发现；智能资源发现算法 基于移动a g e n t 的p 2 p 网络资源发现研究 a b s t r a c t p e e r - t o p e e r ( p 2 p ) i so n eo f n e t w o r km o d e l s ，i nw h i c ha l lo fn o d e sa r ep e e r , a n de a c hn o d e w i t ht h es a m er e s p o n s i b i l i t ya n dt h es a l t l ea b i l i t yc o o p e r a t e si na c c o m p l i s h i n gt h et a s k s t h ep e e r n o d ec a l ls h a r ew i t hi n f o r m a t i o nr e s o u r c e s ，c p u ，m e m o r ye v e nc a c h ew i t h o u t d e p e n d e n c e o nc e n t e r s e r v e r o n ec o r ep r o b l e mo ft h ep 2 pn e t w o r ki st ol o c a t er e s o u r c e sa n ds e r v i c e so nr e m o t ep e e r n o d e s t h ep r e v i o u sr e s o u r c e sd i s c o v e r ya l g o r i t h m si n c l u d ec e n t e ri n d e xa l g o r i t h m ，d i s t r i b u t e d i n d e xb a s e do n f l o o d i n ga l g o r i t h m a n dd i s t r i b u t e dh a s ht a b l ei n d e x a l g o r i t h m e t c m o b i l ea g e n ti sap r o g r a mt h a tc a nm o v ef r o mo n eh o s tt oa n o t h e ra u t o n o m i c l y , a n di n t e r a c t w i t l lo t h e ra g e n t so rr e s o u r e e s a c t u a l l y , i ti st h em i x t u r eo fa g e n tt e c h n o l o g ya n dd i s t r i b u t e d c o m p u t i n gt e c h n o l o g y m o b i l ea g e n tt e c h n o l o g yh a sm a n ys t r o n gp o i n t s i tc a nr e d u c et h en e t w o r k t r a f f i c c o n q u e r t h e d e l a yo fn e t w o r k , a n da c c o m p l i s h a 王lo ft h et a s k s a s y n c h r o n o u s l y a n d a u t o n o m i c l yw h e n i tm o v e st ot h ed e s t i n a t i o nh o s t i ta l s oh a sm u c hm o r er e a c t i o na b i l i t ya n dn a t u r e h e t e r o g e n e o u sa b i l i t ya l lo f w h i c h m a k et h ea p p l i c a t i o nb a s e do nm o b i l e a g e n tq u i c k l y b e c o m e st h e c e n t e r p r o b l e m o f c o m p u t e rd o m a i n r e s e a r c h e s + i nt h i sp a p e r , w ep r e s e n tan e wi n t e l l i g e n ta l g o r i t h mt h a tc a nr a p i d l yd i s c o v e rt h er e s o u l e eo n n e t w o r k ( i n t e l l i g e n tr e s o u r c ed i s c o v e r yp r o t o c 0 1 ) t om a k eu pd i s a d v a n t a g e so fp r e v i o u sr e s o u r c e d i s c o v e r ya l g o r i t h m s i nt h i sa l g o r i t h mw ee n c a p s u l a t eq u e r ym e s s a g e si n t ot h em o b i l ea g e n t t h e m o b i l e a g e n tc a l lr a p i d l yd i s c o v e r y r e s o u r c e si tn e e d e db yc h o o s i n gt h et r a i l a u t o m a t i c a l l y , r e f e r e n c i n gt h ei n f o r m a t i o ng i v e nb y t h en o d e si th a sv i s i t e d t h en e w a l g o r i t h mi sp r o v e dt ob e e f f i c i e n tt h r o u g ht h es i m u l a t i n ge x p e r i m e n t s c o m p a r e dw i t ht h ep r e v i o u sa l g o r i t h m s ，i tc a n r e d u c e m o r en e t w o r kb 8 1 1 d w i d t h s , a n di sm o r e i n t e l l i g e n t , i ta l s o e a r lb eu s e di nm a n y a p p l i c a t i o n s k e y w o r d ：p 2 pn e t w o r k ；m o b i l ea g e n t ；r e s o u r c ed i s c o v e r yi n t e l l i g e n t r e s o u r c ed i s c o v e r y p r o t o c o l 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。 学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文 中已经注明引用的内容外，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 文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：煎监日期：塑：兰： 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人 完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或 机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇 编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果 时，第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：越导师签名：琶遑日期：塑堑! 生! 衫 草】移动a g e n t 的p 2 p 删络资源发现研究 1 1 引言 第一章绪论 2 0 世纪7 0 年代中期，源于局域网中文件共享的p 2 p 技术就开始流行起来，目前大家 所关注的p 2 p 并非新技术，而是旧有技术新的应用模式。限于p c 机的性能，并基于易管 理性和安全性考虑，后来发展的那些架构在t c p i p 之上的软件大多采用了c s ( 客户端 服务器) 模式的结构，比如浏览器和w e b 服务器，邮件客户端和邮件服务器等。随着w 曲 服务需求的增长，人们感到有必要直接控制、改变和共享资源。9 0 年代后期，p c 机的性 能在速度和处理能力上突飞猛进，人们开始意识到可以将服务器软件放在单独的p c 上， 而且可以在p c 机之间初始化全双工的信息流，这就导致了p 2 p 技术的复兴。2 0 0 0 年用于 共享m p 3 音乐的n a p s t e r 软件与美国唱片界的一场官司将p 2 p 技术重新带回人们的视线。 继n a p s t e r 之后，各种基于对等网的应用风起云涌文件交换方面比较有代表性的有： g n u t e l t a 、f r e e n e t 等。对等计算方面有：著名的d i s t r i b u t e d n e t 案例利用1 0 0 ，0 0 0 台分布在 互联网上的p c 机对5 6 位d e s 数据加密算法进行了强力攻击；s e t i , h o m e 项目使用一个 屏保程序占用大约1 0 0 万台c p u 的空闲时间，循环分析寻求外太空生命过程中所产生的数 据。协同工作方面有：i n t e l 内部处理器开发工具n e t b a t e h 允许工程师们利用没有使用的 1 0 0 0 0 台遍布全球的i n t e l 公司工作站为芯片的设计执行计算机仿真，在1 0 年里已经为i n t e l 节省了约5 亿美元。 p 2 p ( p e e r - t o p e e r ) 技术也被称为p e e r i ：t 算。由于这种技术可以重构分布式系统，因 而被视为当前最有潜力的网络技术之一。p 2 p 技术可以被应用于广泛的网络互联技术领域 中，并极大地提高对因特网中信息、带宽和计算资源的利用率。p 2 p 对等网络打破了传统 的客户机服务器模式，对等网络中每个节点的地位都是相同的，每个节点既充当服务器， 为其他节点提供服务，同时也充当客户机，享用其他节点提供的服务。在这种模式中的每 台计算机都拥有同等的能力、负有相同的责任。p 2 p 技术去除了集中式服务器，使节点之 间可以直接交换资源和服务。虽然近年来网络带宽成倍增长，但热门站点仍然不堪重负， 而空闲的链路带宽却被白白浪费掉。利用p 2 p 提供的分布式结构的目的则是有效均衡负载， 充分利用带宽。计算机的计算能力按照摩尔定律在飞速增长，但增加的计算能力并未被充 分挖掘，p 2 p 为充分挖掘计算机空闲的计算能力提供了可能。在p 2 p 技术的推动下，互联网 的存储模式将由现在的“内容位于中心”模式转变为“内容位于边缘”模式。p 2 p 改变了 i n t e m e t 现在的以太网站为中心的状态、重返“非中心化”，并把权力交还给用户。 p 2 p 技术对目前广泛应用的c s 模式的互联网基本构架、人们的上网习惯、企业的运作 方式、相关法律等诸多方面都提出了全新的挑战，有人曾预言对等嘲可能会成为未来互联 网的基础。p 2 p 技术现在已经得到了广泛的应用。比如n a p s t e r 、i c q 或是国内的o l c q 。p 2 p 网络中无论是通信、p 2 p 协作、分布式搜索引擎还是共享计算和交互式游戏等功能的实现， 苎堡塑垒! ! 坐塑! 鲨婴塑塑塑墨塑塑塾 都只能以很好解决网络资源的迅速准确定位问题为前提，所以p 2 p 网络中资源发现是极其 重要的。 针对目前的几种p 2 p 定位技术一般都会占用较大带宽、容易造成网络堵塞的问题，本文 对一种基于移动代理( m o b i l e a g e n t ) 的、可在p 2 p 网络中有效地定位网络资源的同时减少 带宽要求的新资源发现方法进行了研究。 1 2 本文的主要工作 本文在讨论了传统的p 2 p 网络资源定位算法利弊的基础上，提出了一种基于智能移动 a g e n t 的p 2 p 网络资源发现机制，在这种机制中把一个查询请求封装在移动a g e n t 中，移 动a g e n t 通过参考已经访问过的节点提供的信息自主地选择迁移路径从而快速发现所需资 源。 1 3 本文的组织结构 第二章：对p 2 p 网络以及移动a g e n t 的基本概念、关键技术、特点以及计算模型等相 关理论作了介绍。 第三章：讨论了现有的p 2 p 网络资源发现算法，详细分析了各种算法的利弊，通过对 现有算法的分类和比较，明确了本文提出算法与原有算法相比的优势所在。 第四章：利用非结构化p 2 p 网络搜索技术和移动a g e n t 技术，构建了基于a g e n t 的p 2 p 网络框架结构，详细论述了基于移动a g e n t 的资源发现算法，并通过仿真试验验证了新算 法的良好性能。 第五章：介绍了资源发现算法的相关研究工作，并对全文进行总结，为以后的研究工 作提出建议。 暴于移动a g e n t 的p 2 p 剐络资源发现研究 2 1p 2 p 网络简介 第二章相关理论背景 2 1 1 p 2 p 技术的基本概念与分类 从互联网的发展历史上看，p 2 p 并不是一个全新的概念。t c p i p 是现代互联网整体架 构的基础，但在t c p i p 中并没有客户端和服务器的概念，所有的设备都是通讯中平等的一 端。早在3 0 年前许多公司的计算结构就可以划分到现在的p 2 p 中，只不过由于带宽及处 理能力等的限制，使得人们在沟通中出现了很多中间环节，如中间服务器、导航网站、第 三方信息( 交易) 平台等。现在，廉价的计算能力、网络通讯能力、p c 计算机的存储能力 强有力地推动了这项技术的迅速发展。 p 2 p 是英文( p e e r - t o p e e r ) 的缩写，称为对等网或点对点技术。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，主要代表形式是在应用层上基于p 2 p 网络协议的客户端 软件。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：系统依存予边缘化( 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，构成一个虚拟或实际的群体。 p 2 p 是一种网络模型，在这种网络中所有的节点是对等的( 称为对等点) ，各节点具有 相同的责任与能力并协同完成任务。对等点之间通过直接互连共享信息资源、处理器资源、 存储资源甚至高速缓存资源等，无需依赖集中式服务器或资源就可完成。这种模式与当今 广泛使用的客户端绸艮务器( c s ) 的网络模式形成鲜明对比，c t s 模式中服务器是网络的控 制核心，而p 2 p 模式的节点则具有很高的自治性和随意性。随着 瓤q a p s t e r 、g n u t e l l a 这种信 息共享应用程序变得越来越流行，p 2 p 技术受到人们的广泛关注。 p 2 p 技术与计算机技术联系起来可理解为计算机以对等关系接入网络，进行数据交换， 类 以w i n d o w s 中的网络邻居。w i n d o w s 中的n e t b e u i 协议就是一种支持对等网的网络协 议，通过网络邻居使用该协议可以在局域网上共享伙伴机器中的文件内容，甚至于硬件设 施。实质上，可以认为目前为大家所关注的p 2 p 技术是w i n d o w s 中的网络邻居从局域网到 i n t e r n e t 概念上的一种延伸。也就是说可以利用p 2 p 客户端软件在i n t e m e t 上实现文件甚至硬 件设施的共享。 p 2 p 技术改变了“内容”所在的位置，使其正在从“中心”走向“边缘”，也就是说 内容不再存于主要的服务器上，而是存在所有用户的p c 机上。p 2 p 使得p c 重新焕发活力、 不再是被动的客户端，而成为具有服务器和客户端双重特征的设备。 关于对等网的分类，目前尚不统一。一些学者认为象n a p s t e r j 2 类带有服务器的网络结 构不属于p 2 p 网络：另外一部分人则认为虽然带有服务器，但此处的服务器弱化了功能， 不同于c s 模式中的服务器，而且此处客户端的连接方式符合分散式拓扑结构，故可以将其 基f 移动a g e n t 的p 2 p 刚络资源发现研究 视为广义的p 2 p 网络。根据目f i 口p e e 的发展，我们认为第二种分类方法更为合理，故将p 2 p 网络划分为纯分散式p 2 p 网络和混合式p 2 p 网络两大类。纯分散式p 2 p 网络是指所有参与的 计算机都是对等点，各对等点之间直接通讯，自始至终完全没有中心服务器对对等点间的 信息交换进行控制、协调或处理。而混合式p 2 p 网络则依赖于中心服务器去执行一些功能。 2 1 1 1 纯分散式p 2 7 网络( 拓扑图见图1 ) “日k p 纛 摊1 纯分教j p 2 p 州络壤卦 网络中没有服务器，链状的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 m e t 合作， 提供近似的即插即用特性；不仅能够在i n t e m e t 下有效地工作，而且对于l a n 和i n t r a n e t 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。 此种类型的p 2 p 网络如：c m u t e l l a 、f r e e n e t 等。 2 1 1 2 混合式p 2 p 网络( 拓扑图见图2 ) 各节点之间可以直接建立连接，但网络的构建需要服务器，通过集中认证，建立索引 机制。然而这里的服务器仅用于辅助对等节点之间建立连接，一旦连接成功，服务器不再 起作用，对等节点之间直接进行通信。这不同于c s 模式中的服务器，也可以认为是弱化了 服务器的作用。这种p 2 p 网络模型和纯分散式p 2 p 网络相比，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 模式的缺陷，如容错性差、网络流量大时易产生瓶颈等。目 前p 2 p 技术的应用大多为这种模式，较为典型的如：n a p s t e r 等。 兰鳖垫垒! ! 坐塑里! 型堑塑塑垄塑竺! 塾 l k 廿a 赫c 粼2 溜俞式p 2 p 糊络妊扑 2 1 2 p 2 p 模式与c s 模式的比较 目前最流行的网络计算模式是c s 模式，c ，s 结构具有如下特点： ( 1 ) 集中计算方式，信息和数据都保存在服务器端。只有服务器端具有控制能力，客 户端基本上只是一个高性能的i o 设备。 ( 2 ) 服务器及网络的带宽决定了网络的性能。每台服务器所能提供的信息数量受到自 身存储空间的限制，而任意时刻它所能支持的客户端访问数量则既受到自身处理能力的限 制也受到服务器所在网络吞吐能力的限制。 ( 3 ) u r l 用来表示信息资源的地址，但是u r l 很少能直接体现所定位的信息的内容， 甚至不能直接链接到具体的内容上。 ( 4 ) 被发布信息的分布与生存期十分稳定。服务器只发布机器所有者想公之于众的信 息，这些信息将会在该服务器上稳定地保存一段时间，并且该服务器通常也不问断地运行 在网络上。 ( 5 ) 被发布信息的存贮与管理比较集中、规范。互联网上所有可以公开访问的信息基 本上都保存在服务器上，服务器根据适当的算法和规则管理本地信息，应答客户端的访问 请求或进行计算。 p 2 p 模式是非中心结构，它与c s 模式有明显的差别。 ( 1 ) 每一个对等点具有相同的地位，既可以请求服务也可以提供服务，同时扮演着 c s 模式中的服务器和客户端两个角色，还可以具有路由器和高速缓冲存储器的功能，从而 弱化了服务器的功能，甚至取消了服务器。 ( 2 ) p 2 p 技术可以使得非互连网络用户很容易地加入到系统中。在p 2 p 的计算环境中 任何设备从大型机到移动电话，甚至是传呼机均可以在任何地点方便地加入进来。 基于移动a g e n t 的p 2 p 网络资源发现研究 p 2 p 技术不仅可以应用于目前有线的互联网络，同时该技术还可以应用于无线计算技术。 ( 3 ) 在p 2 p 模式的网络中，每一个对等体可以充分利用网络上其他对等体的信息资源、 处理器周期、高速缓存和磁盘空间。 ( 4 ) p 2 p 是基于内容的寻址方式，这里的内容不仅包括信息的内容，还包括空闲机时、 存储空间等。p 2 p 网络中，用户直接输入要索取的信息的内容，而不是信息的地址，p 2 p 软 件将会把用户的请求翻译成包含此信息的节点的实际地址，而这个地址对用户来说是透明 的。 ( 5 ) p 2 p 中的每一个对等体通常没有固定的i p 地址，并且可常常从网络上断开。 ( 6 ) 信息的存储及发布具有随意性，缺乏集中管理。 通过上面的比较，可以看出p 2 p 模式相对于c s 模式的一些主要优点。 ( 1 ) p 2 p 模式最主要的优点就是资源的高度利用率。在p 2 p 网络上，闲散资源有机会 得到利用，所有节点的资源总和构成了接个网络的资源，整个网络可以被用作具有海量存 储能力和巨大计算处理能力的超级计算机。c s 模式下，纵然客户端有大量的闲置资源，也 无法被利用。 ( 2 ) 随着节点的增加，c s 模式下，服务器的负载就越来越重，形成了系统的瓶颈， 一旦服务器崩溃，整个网络也随之瘫痪。而在p 2 p 网络中，每个对等体都是一个活动的参 与者，每个对等点都向网络贡献一些资源，如存储空间、c p u 周期等。所以，对等点越多， 网络的性能越好，网络随着规模的增大而越发稳固。 ( 3 ) 基于内容的寻址方式处于一个更高的语义层次，因为用户在搜索时只需指定具有 实际意义的信息标识而不是物理地址，每个标识对应着包含这类信息的节点的集合。这将 创造一个更加精炼的信息仓库和一个更加统一的资源标识方法。 ( 4 ) 信息在网络设备问直接流动，高速及时，降低中转服务成本。 ( 5 ) c s 模式下的亘联网是完全依赖于中心点服务器的，没有服务器，网络就没 有任何意义。而p 2 p 网络中，即使只有一个对等点存在，网络也是活动的，节点所有者可 以随意地将自己的信息发布到网络上。 但是，p 2 p 也有不足之处。首先，p 2 p 不易于管理，而对c s 网络，只需在中心点进行 管理。随之而来的是p 2 p 网络中数据的安全性难于保证。因此，在安全策略、备份策略等 方面，p 2 p 的实现要复杂一些。另外，由于对等点可以随意地加入或退出网络，会造成网 络带宽和信息存在的不稳定。 2 1 3 对等网的关键技术、特点及需要解决的主要问题 对于互联网上众多计算机，最早的p 2 p 应用比其他应用更多考虑那些低端p c 的互联， 它们一般不具备服务器那样强的处理、存储及联网能力。对于以往的p 2 p 应用技术而言， 现在的硬件环境已更为复杂，这样在通信基础方面，p 2 p 必须提供在现有硬件逻辑和底层 6 基寸移动a g e n t 的p 2 p 网络资源发现研究 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。 p 2 p 是一种基于互联网环境的新的应用型技术，主要表现为软件技术。对等网所涉及 的主要技术有i p 地址解析、n a t 路由及防火墙。在应用层面上，如果对等网的两个p e e r 分别代表两家不同的公司，且它们已经通过互联网建立了连接，那么一方的信息就必须为 另一方所识别，所以，当前互联网上关于数据描述和交换的协议，如) ( 1 l 、s o a p 、u d d i 等都是一个完善的p 2 p 软件所要考虑的。有通信就要有安全保障，所以，加密技术也是p 2 p 必须要考虑的。其他相关的技术还有如何设置中心服务器，如何控制网络规模等。 所以，p 2 p 的关键技术特点可总结为：( 1 ) 每个对等网节点既是服务器又是客户端， 如何表现取决于用户的要求，且对等网的网络应用由使用者自由驱动；( 2 ) 信息在对等网 网络设备间直接流动，高速及时，降低了中转服务成本；( 3 ) 对等网构成了网络设备互动 的基础和应用； ( 4 ) 对等网在使网络信息分散化的同时，相同特性的p 2 p 设备可以构成存 在于互联网这张大网中的子网，使信息按新方式又一次集中。 p 2 p 系统具有如下一些特点： ( 1 ) 大规模( 1 a r g e s c a l e ) ：为了实现资源共享，p 2 p 系统中往往会有大量的结点。 ( 2 ) 动态性( d y n a m i c ) ：在p 2 p 系统中，结点通常是自主的，因而结点可能会频繁的 加入和离开p 2 p 网络。p 2 p 网络在不停的变化中，它的变化比球网络要剧烈的多。 ( 3 ) 结点的异构性( n o d eh e t e r o g e n e i t y ) ：加入到p 2 p 网络中的结点不仅在物理特征上 ( 延迟，带宽，性能等) ，而且在行为上( 共享文件数量，生命周期等) 都具有非常大的 差异。 考虑到p 2 p 系统的特点，p 2 p 系统要解决的主要问题应该有： ( 1 ) 可扩展的：p 2 p 系统应该能较好的适应系统规模( 结点数量) 的增长。 ( 2 ) 高效的：p 2 p 系统应该能在大规模情况下仍然保持高性能。 ( 3 ) 可靠的：在p 2 p 网络频繁变化的情况下，系统应该始终具有可用性。 ( 4 ) 匿名的：由于p 2 p 系统实现了各个节点之间的资源共享，保护各个节点的隐私 成为一个重要的问题。 根据p 2 p 系统的本质目的，我们很容易发现p 2 p 系统的核心问题。资源共享的前提是找 到并定位资源，这是p 2 p 系统的关键，即资源的索引问题。比如对于文件共享系统，索引 问题就是对于给出的一个关键字，找到相应的文件，并且给出这些文件的位置。解决这个 问题的常用的策略是建立一个o v e r l a yn e t w o r k ，它是位于应用层的，在这个o v e r l a yn e t w o r k 上，通过具体的分配和路由机制实现索引。具体的索引算法在后面章节进行详述。本文就 是针对这一核心问题提出了一种基于移动a g e n t 的资源定位算法，很好解决了资源索引问 题。 皋j ：移动a g e n l 的p 2 p 州络资源发现研究 2 2 移动a g e n t 新一代网络分布处理技术 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、分布式 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，有着臣大的应用前景。 2 2 1 软件a g e n t 软件a g 锄t 技术的诞生和发展是人工智能和网络技术相结合的产物。从2 0 世纪6 0 年代 起，传统的人工智能技术开始致力于对知识表达、智能推理、机器学习等领域的研究，这 些研究成果在计算机软件中的应用使得软件有了一定程度上的主动性，并在自主判断和行 为选择上有了一定的智能性。目前，人工智能围绕知识这一中心所进行的研究和应用正在 促成知识工程这一新兴学科的生成，它涉及到知识的获取、存储和管理等一系列课题，对 这些问题的深入研究必将促进软件智能化的进程。 在i n t e r a c t 这一目前最庞大的互联网络环境中，计算机软件体系结构和组织结构的复杂 性不断增加，传统的软件设计方法已经无法满足实际需要，分布式、智能化才是今后软件 发展的基本方向。软件分布式的目标是要将问题进行分解，由多个实现了知识共享的软件 模块或网络节点来共同完成问题求解，而智能化的目标是要在智能主机之间实现智能行为 的协调，两者的结合就产生了软件a g e n t 的概念。 软件a g e n t 技术最早可以追溯到人工智能研究的初期阶段，1 9 7 7 年h e w i t t 在研究 c o n c u r r e n t a c t o rm o d e l 时就首次提出了具有自组织性、反应机制和同步执行能力的软件模 型，这就是最初的软件a g e n t 思想。此后从7 0 年代末到9 0 年代初，科学家都将精力集中于对 软件a g e n t 理论的研究，并从系统的角度提出了一些基本概念。软件a g e n t 的具体实践开始 于9 0 年代，期间人们进行了一些非常成功的尝试( 如p l e i a d e s ，a r c h o n 计划等) ，并对 软件a g e n t 有了进一步的认识，例如m i c r o s o f t 就认为：”a g e n t 是受入委托代表或代替用户 行为，其智能性显示或表现在其优良的判断力或合理的思想。” 目前软件a g e n t 在研究领域中尚没有一个理想的定义，但人们普通认为：软件a g e n t 是 运行于动态环境的、具有高度自治能力的实体，它能够接受其它实体的委托并为之服务。 不难看出，软件a g e n t 首先具有智能特性，它对环境有响应性、自主性和主动性；同时，软 8 皋j 移动a g e n t 的p 2 p 嘲络资源发现研究 件a g e n t 蹦社会特性。对软件a g e n t 的完整描述如图3 所示： 图3 软件a g e n t 自治性( a u t o n o m y ) 软件a g e n t 在运行过程中不直接由人或其它主体控制，它 能在没有与环境相互作用的情况下自主执行任务，对自己的行为和内部状态有一定的控 制权。自治性是软件a g e n t 区别于普通软件程序的基本特征。 响应性( r e a c t i v i t y ) 软件a g e n t 能对来自环境的信息做出适当的响应，它能感 知所处的环境，并能通过自己的行为改变环境。 主动性( p r o a c t i v i t y ) 传统应用程序接受用户指令被动执行，而软件a g e n t 不仅 能对环境变化做出反应，而且更重要的是能在特定情况下采取主动行为。 推理性( r e a c h i n g ) 软件a g e n t 可根据已有的知识和经验，以理性的方式进行 推理。软件a g e n t 的智能由三个主要部件来完成，即内鄢知识库、自适应能力以及基于 知识库的推理能力。 角色( c h a r a c t e r ) 软件a g e n t 在社会活动中需要对安全、风险、诚信等因素进行 考虑。 通信合作协调( c o m m u n i c a t i o n c o o p e r a t i o n c o o r d i n a t i o n ) 这是在软件a g e n t 群 体中应该具有的社会属性。 软件a g e n t 属于人工智能的范畴，它在一定程序上模拟了人类社会的行为和关系，具 有一定的智能并能够自主运行，向其它软件实体提供相应的服务。软件a g e n t 具有极大的 灵活性和适应性，更加适合于开放、动态的网络环境，也更能体现人类的社会职责。 2 2 2 移动a g e n t 随着i n t e r n e t 应用的逐步深入，特别是信息搜索、分布式计算以及电子商务的蓬勃发展， 人们越来越希望在整个i n t e m e t 范围内获得最佳的服务，渴望将整个网络虚拟成为一个整 体，使软件a g e n t 能够在整个网络中自由移动，移动a g c n t 的概念随即孕育而生。 2 0 世纪9 0 年代初，g e n e r a lm a g i c 公司在推出其商业系统t e l e s c r i p t 时第一次提出了移动 9 基十移动a g e n t 的p 2 p 刚络资源发现研究 a g e n t 的概念，即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 ( 2 a g e n t 或资源交互的软件实体。移动a g e n t 是一类特殊的软件a g e n t ，它除了具有软件a g e n t 的基本特性自治性、响应性、主动性和推理性外，还具有移动性，即它可以在网络上 从一台主机自主地移动到另一台主机，代表用户完成指定的任务。由于移动a g e n t n 以在异 构的软、硬件网络环境中自由移动，因此这种新的计算模式能有效地降低分布式计算中的 网络负载、提高通信效率、动态适应变化了的网络环境，并具有很好的安全性和容错能力。 移动a g e n t 可以看成是软件a g e n t 技术与分布式计算技术相结合的产物，它与传统网络 计算模式有着本质上的区别。移动a g e n t 不同于远程过程调用( r p c ) ，这是因为移动a g e n t 能够不断地从网络中的一个节点移动到另一个节点，而且这种移动是可以根据自身需要进 行选择的。移动a g e n t 也不同于一般的进程迁移，因为一般来说进程迁移系统不允许进程自 己选择什么时候迁移以及迁移到哪里，而移动a g e n t 却可以在任意时刻进行移动，并且可以 移动到它想去的任何地方。移动a g e n t 更不同于j a v a 语言中的a p p l e t ，因为a p p l e t 只能从服 务器向客户机做单方向的移动，而移动a g e n t 却可以在客户机和服务器之间进行双向移动。 虽然目前不同移动a g e n t 系统的体系结构各不相同，但几乎所有的移动a g e n t 系统都包 含移动a g e n t ( 简称m a ) 和移动a g e n t 服务设施( 简称m a e ) 两个部分，如图4 所示。 图4 移动a g e n t 系统 m a e 负责为m a 建立安全、正确的运行环境，为m a 提供最基本的服务( 包括创建、传 输、执行) ，实施针对具体m a 的约束机制、容错策略、安全控制和通信机制等。m a i ! f 移 动性和问题求解能力很大程度上取取于m a e 所提供的服务，一般来讲，m a e 至少应包括以 下基本服务： 1 0 苎主壁垄垒! ! 竺堕丝! 鬯堑笙塑垄些鲨堑 事务服务实现移动a g e n t 的创建、移动、持久化和执行环境分配： 事件服务包含a g e n t 传输协议和a g e m 通信协议，实现移动a g e n t 间的事件传递 目录服务提供移动a g e n t 的定位信息，形成路由选择； 安全服务提供安全的执行环境； 应用服务提供面向特定任务的服务接口。 通常情况下，一个m a e 只位于网络中的一台主机上，但如果主机间是以高速网络进 行互联的话，一个m a e 也可以跨越多台主机而不影响整个系统的运行效率。m a e 利用 a g e n t 传输协议( a g e n t t r a n s f e r p r o t o c o l ，a t p ) 实现m a 在主机间的移动，并为其分配执 行环境和服务接口。m a 在m a e 中执行，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 n l a n g u a g e ，a c l ) 相互通信并访问m a e 提供的各种服务。 在移动a g e n t 系统的体系结构中，m a 可以细分为用户a g e n t ( u s e r a g e n t ，u a ) 和服 务a g e n t ( s e r v e r a g e n t ，s a ) 。u a 可以从一个m a e 移动到另一个m a e ，它在m a e 中执 行，并通过a c l 与其它m a 通信或访问m a e 提供的服务。u a 的主要作用是完成用户委 托的任务，它需要实现移动语义、安全控制、与外界的通信等功能。s a 不具有移动能力， 其主要功能是向本地的m a 或来访的m a 提供服务，一个m a e 上通常驻有多个s a ，分别 提供不同的服务。由于s a 是能不移动的，并且只能由它所在m a e 的管理员启动和管理， 这就保证了s a 不会是“恶意的”。u a 不能直接访问系统资源，只能通过s a 提供的接口 访问受控的资源，从而避免恶意a g e n t 对主机的攻击，这是移动a g e n t 系统经常采用的安 全策略。 移动a g e n t 是一个全新的概念，虽然目前还没有统一的定义，但它至少具有如下一些 基本特征： 身份唯一性移动a g e n t 必须具有特定的身份，能够代表用户的意愿。 移动自主性移动a g e n t 必须可以自主地从一个节点移动到另一个节点，这是移 动a g e n t 最基本的特征，也是它区别与其他a g e n t 的标志。 运行连续性移动a g e n t 必须能够在不同的地址空间中连续运行，即保持运行的 连续性。具体说来就是当移动a g e n t 转移到另一节点上运行时，其状态必须是在上一节 点挂起时那一刻的状态。 2 2 3 基于移动a g e n t 的分布计算模型 移动a g e n t 天生就具有分布式的特点，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。在进行计算时可能需要与其它a g e n t 进行通信协作，而整个计算过程则可能会分成 基于移动a g e n t 的p 2 p 网络资源粒现研究 多个步骤进行，每一步完成之后，移动a g e n t 都将自主地决定下一步的动作，直至其任务 全部完成后爿自动消亡。 目前的分布式计算主要采用远程过程调用、进程迁移、c s 结构等计算模型，这些计 算模型本身都存在一定的局限性，其中最明显的就是要求所有参与计算的节点在进行交互 时，都必须同时在网络中存在，如果某些所需资源暂时无法访问到，则整个计算过程将失 败。 移动a g e n t 的出现使得计算机之间的通信不再是一台主机调用位于另一台主机上的服 务，丽是向其它计算机提供可执行的计算过程，通过网络传送的消息也不再仅仅局限于数 据，而是包含计算过程及其所处状态的计算实体。在移动a g e n t 计算模型中，计算过程及 其相应状态在接收方计算机中完全代表了发送方的所有请求，因此在这种情况下网络的可 靠性变得不再那么重要，这是因为： 移动a g e n t 无需消耗过多的网络带宽，它仅仅在移动时使用带宽； 移动a g e n t 在移动后将继续执行，即使此时已经失去了与创建者之间的网络连接。 采用移动a g e n t 技术能够较大地减轻网络负载，目前的分布式系统通常过多地依赖于 网络通信协议，这些协议在完成任务的过程中需要进行多次交互，从而很容易导致网络拥 塞，如图5 所示。 图5 传统方式 移动a g e n t 可以封装一个完整的会话过程，然后自主移动到目的主机上去进行本地交 互，如图6 所示。此外，当远程主机需要进行数据处理对，采用移动a g e n t 还可以避免大 量数据在网络上的传输，其基本思路是将计算移到数据上去进行，而