（计算机系统结构专业论文）p2p协同设计系统管理技术的研究与实现.pdf

摘要 随着网络技术的b 速发展，互联网在社会各个领域已经逐渐得到普及，其应用越来越广泛，特 别是在计算机的协同工作中发挥的潜力巨大。p 2 p 网络为“非中心化”网络，它将整个因特网的各种 自治资源和系统组合起来，实现彼此资源共享。基于p 2 p 的协同设计是在分布式或分布、异构的网 络环境t _ l l 作，所使用的资源不仅包括参与协同设计的数据库和与协同设计相关的各种应用资源， 而且还包括协同设计系统运行所使用的各种设备资源。只有对这些资源进行有效的管理，才能保证 p 2 p 协同设计系统高效、可靠和安全地运行。 本论文主要研究了p 2 p 网络环境下协同设计中的管理技术。文中从网络及其应用管理技术入手， 分析研究了p 2 p 网络、网络管理技术、j m x 技术基本概念、体系结构、具体应用和研究热点，重点 对p 2 p 网络环境下协同设计系统的管理进行了详细研究。文中详细介绍了与研究有关的p 2 p 网络和 网络管理知识，探讨了用丁解决分布式、可伸缩网络框架结构方案的j m x 的体系结构及其钔件规范。 针对如何管理p 2 p 网络协同设计中对等节点及其设计资源，文中着重研究了p 2 p 协同设计系统中资 源的分类管理，把这些资源分为协同设计元素资源、网络设备资源和p 2 p 应用程序资源，提出了使 用j m x 技术进行规范和管理的思想，分别对它们进行了j m x 规范；设计了用于管理它们的j m x 规范的管理代理和管理应用；同时对p 2 p 协同设计中的对等用户及其角色的配置管理进行了研究和 实现。 在对相关理论分析和研究的基础上，本论文采用了应用越来越广的j m x 管理规范技术来详细设 计和实现了基于p 2 p 协同设计系统的管理模块，达到了对p 2 p 协同设计系统的资源进行有效管理的 要求。最后论文总结了所做的工作，对与论文相关的技术作了展望。 关键词：资源管理网络管理j m xp 2 ps n m p a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h en e t w o r kt e c h n o l o g y , i n t e r n e th a s a l r e a d yb e e ng r a d u a l l y p o p u l a r i z e di nm a n yf i e l d so fs o c i e t y , a n di t s a p p l i c a t i o nb e c o m e sm o r ea n dm o r ew i d e r , e s p e c i a l l yi t s p o t e n t i a li nc 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 ki sv e r yg r e a t p e e r - t o - p e e rn e t w o r ki sn o n c e n t r a l ， w h i c hc a ni n t e g r a t ev a r i o u sa u t o n o m o u sr e s o u r c ea n ds y s t e mo ft h et o t a li n t e r n e tt oi m p l e m e n tr e s o u r c e s h a r i n gw i t he a c ho t h e rt h ec o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ed e s i g nb a s e do np 2 pn e t w o r k si na n d i s t r i b u t e da n dh e t e r o g e n e o u sn e t w o r ke n v i r o n m e n t ，t h eu t i l i z e dr e s o u r c e si n c l u d en o to n l yr e l a t e d d a t a b a s ea n da p p l i c a t i o nr e s o u r c e ，b u ta l s ov a r i o u sd e v i c e sw h i c ha r en e e d e df o rc s c ds y s t e mr u n n i n g o n l yt h ee f f e c t i v em a n a g e m e n tc a ng i v et h ea s s u r a n c eo fh i g h e f f i c i e n c y 、r e l i a b l ea n ds e c u r er u n n i n go f c s c ds y s t e mi np 2 pn e t w o r k t h ep a p e rm a i n l ys t u d yt h em a n a g e m e n tt e c h n o l o g yo ft h ec s c ds y s t e mi np 2 pn e t w o r k s t a r t i n g w i t hn e t w o r ka n di t sa p p l i c a t i o nm a n a g e m e n tt e c h n o l o g y , p 2 pn e t w o r k 、n e t w o r km a n a g e m e n tt e c h n o l o g y a r ea n a l y z e d ，i n c l u d i n gt h eb a s i cc o n c e p t s 、s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dt h ea p p l i c a t i o no f j m x t e c h n o l o g y t h e f o c u si st h er e s e a r c ho nt h em a n a g e m e n to ft h ec s c di np 2 pn e t w o r k t h ei n v o l v e dk n o w l e d g eo fp 2 p n e t w o r ka n dn e t w o r km a n a g e m e n ti s d e t a i l e d l y i n t r o d u c e di nt h ep a p e r , a n dt h e a r c h i t e c t u r ea n d c o m p o n e n t ss p e c i f i c a t i o no ft h ej m xi sd i s c u s s e d ，w h i c hc a nb ea p p l i e dt os o l v ed i s t r i b u t e da n df l e x i b l e n e t w o r kf r a m e w o r k i no r d e rt oe f f e c t i v e l ym a n a g et h er e s o u r c e si nc s c ds y s t e mb a s e do i lp 2 pn e t w o r k ， t h ep a p e re m p h a s i z e so nt h er e s e a r c ho nc l a s s i f y i n gt h e s er e s o u r c e sb yr e s o u r c e su s e dt od e s i g n ，n e t w o r k e q u i p m e n tr e s o u r c e sa n da p p l i c a t i o nr e s o u r c e s ，w h i c ha r es t a n d a r d i z e da n dm a n a g e db yj m xt e c h n o l o g y t l e n ，t h ep a p e rd i s c u s s e st h ed e s i g no fm a n a g e m e n ta g e ma n dm a n a g e m e n ta p p l i c a t i o nw i t hj m x s p e c i f i c a t i o n i na d d i t i o n ，t h ep a p e ra l s or e s e a r c h e sh o wt om a n a g eu s e r sa n dr o l e si nt h ec s c ds y s t e m b a s e do np 2 pn e t w o r k ，a n di m p l e m e n t si t i n c o n c l u s i o n ，a c c o r d i n g t or e l a t e dt h e o r i e s ，t h ep a p e rd e t a i l e d l yd e s i g n e sa n di m p l e m e n t st h e m a n a g e m e n tm o d u l eo fc s c ds y s t e mb a s e do np 2 pn e t w o r kb yu s i n gj m xt e c h n o l o g y t h em a n a g e m e n t m o d u l ec a ne f f e c t i v e l ym a n a g et h ec s c ds y s t e mi np 2 pn e t w o r k a tl a s t ，t h ep a p e rs u m m a r i z e sa l lw o r k s d o n ea n dm a k e sar e l a t e dp r o s p e c t k e y w o r d s ：r e s o u r c em a n a g e m e n t ，n e t w o r km a n a g e m e n t ，j m x ，p z p , s n m p i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：查垫兰日期：立! 竺：塑：塑 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆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) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：查簦。堡导师签名：鱼邀日期：迸 东南大学硕士学位论文 第一章前言 1 1 论文研究背景 第一章前言 随着网络技术的飞速发展，互联网在社会生活各个领域已经逐渐得到普及，其应用越来越广泛， 特别是在计算机支持的协同工作中发挥的潜力巨大。 计算机支持的协同工作( c s c w ) 指地域分散的一个群体借助计算机及其网络技术，共同协调与 协作来完成一项任务。它包括协同工作系统的建设、群体工作方式研究和支持群体工作的相关技术 研究、应用系统的开发等部分。通过建立协同工作的环境，改善人们进行信息交流的方式，消除或 减少人们在时间和空间上的相互分隔的障碍，节省工作人员的时间和精力，提高群体工作质量和效 率，从而提高企业、机关、团体、乃至整个社会的整体效益和人类的生活质量。c s c w 将计算机 技术、网络与通信技术、多媒体技术和需要共同协作的各种社会科学紧密地结合起来，向人们提供 了一种全新的工作环境和交流方式。c s c w 的应用之一是计算机支持的协同设计( c s c d ) ，它是在 分布式网络环境、多媒体技术的支持下，同计算机辅助设计( c a d ) 技术相结合，使时间不同、空间 分散的不同设计小组和设计人员相互协作并行开展计算机辅助设计，形成一种“面对面”和 w y s i w i s ( w h a ty o us e ei sw h a tis e e ) 的分布式协同设计模式“1 ，将能提高设计效率、缩短周期、 降低成本。 现有的c s 模式已经难以满足和包含大规模网络设备和资源的网络应用，需要全面的分布式计 算来加以解决。p 2 p ( p e e r - t o - p e e r ) 成其为一种较好的解决方案，将整个因特网的各种自治资源和系 统组合起米，实现资源共享。对等网络( p 2 p ) 是指对等点( 如客户机) 之间不经过服务器，直接交换、 共享彼此的资源和服务的“非中心化”网络。p 2 p 网络最常见的对等点是主机，任意两台主机互为服 务器，同时又是客户机，即对等，因而具有更多的特权( p r i v i l e g e ) 和职责( r e s p o n s i b i l i t y ) 。传统的 c l i e n t s e r v e r 模式中客户机每次交换信息和通信都通过中心服务器，并由中心服务器管理。p 2 p 模式 下，服务器与客户端的界限消失了，网络应用的核心从服务器向网络终端设备边缘化，无需依赖集 中式服务器，弱化了服务器的作用，数据存储、处理能力和网络带宽等都以完全分散、异步的方式 运行，各种负载可以得到合理的平衡，有效的解决了资源服务的瓶颈问题，并易于扩展，节约了成 本。同时，采用多个对等点提供服务比采用c l i e n t s e r v e r 模式下的单个服务器有更好的灵活性和可 靠性，p 2 p 网络中一些对等点出现故障( 如系统重启甚至崩溃) ，不会影响整个网络的运行，具有较 强的容错性。此外，在p 2 p 网络中许多的对等点可从其物理距离上邻近的对等点获得所需资源，因 此可以节约带宽，尤其是主干网的带宽。与传统的c l i e n t s e r v c r 相比，p 2 p 在数据安全性、数据管 理的方便性要差一些。p 2 p 主要应用于对等计算( 本质上为不需要昂贵的超级计算机而共享网络上的 c p u 资源) 、协同工作、分布式文件共享、存储、搜索引擎，它们是通过对等实体间直接交换信息 实现的。 1 2 论文研究目标、内容及意义 本人所在项目组的目标是研究一个基于p 2 p 的c s c d 原型系统。系统需要达到访问控制、基于 p 2 p 的安全通信、q o s 、资源管理、使用移动代理完成系统的初始化及代码分发、协同设计六个功 能目标。本论文作为p 2 p 的协同设计系统研究的一部分，主要目的是完成其中的应用资源管理的研 究及实现，包括：q o s 、用户访问控制配置管理，分析、研究了j m x 的体系结构、实现机制，并将 j m x 规范用于p 2 p 协同设计系统的管理，监视和控制p 2 p 网络设备( 主要是用于协同设计的p c 机) 东南大学硕士学他论文第一章前言 壹圭遥倍隧道连按数等符种性能参数的记录、分析和显示。 通过对p 2 p 网络环境支持下的协同工作进行有效的管理，设计小组成员间能更加安全、可靠地 进行协同计算机辅助设计，提高设计效率、缩短周期、降低成本。 1 3 论文章节安排 本论文主要对基于p 2 p 的协同设计中资源管理进行研究，并在此基础上，实现一个原型系统。 论文章节安排如下： 第一章：前言，包括论文的研究背景以及研究目标和主要内容。 第二章：p 2 p 协同设计系统的管理介绍。本章介绍了系统总体框架设计，系统中所需要考 虑的管理，管理模块的总体设计、涉及到的技术以及系统实现的软硬件环境。 第三章：p 2 p 技术介绍，包括其基本概念，着重介绍了p 2 p 网络的应用领域、体系结构和 相关研究热点。 第四章：网络管理技术。本章介绍了网络管理的发展、网络管理系统及功能，研究比较了 网管的各种体系结构。 第五章：j a v a 管理扩展，介绍j m x 的应用背景和前景，主要分析了j m x 规范。 第六章：系统管理模块的详细设计及实现，介绍了管理模块结构和功能的设计和实现方法， 对c s c d 用户管理和性能管理的设计和实现做了详细阐述。 第七章：论文总结和相关展望，包括对论文进行总结性的叙述，并探讨了网络管理技术相 关的研究领域和未来工作展望。 结束语：致谢、参考文献和论文发表情况 2 苎量堕兰堡堂堡堡塞 苎三兰! 鲨塑旦堡生墨堑笪堡塑璺堡堡盐 第二章p 2 p 协同设计系统管理的总体设计 计算机支持的协同设计( c s c d ) 系统是企业或企业集团在计算机网络环境支持下的计算机支持 的协同：i ：作( c s c w ) 的概念和技术在工程设计系统中的有效应用。c s c d 以信息的采集、传输与交 换、加工处理、信息管理等为核心的“协同数据库”作为其“信息集成”基础；以工作流系统( w f m s ) 技术进行设计进程的协调和控制作为“过程集成”的方法；多方参与协作完成分布式设计任务；是在 e x t r a n e t i n t r a n e t 下进行工程设计开发的新型模式。传统的产品设计是在图纸上手工设计为主，设计 周期长，质量不能保证，设计成本高，计算机辅助设计系( c a d ) 技术的出现和发展大大改变了这种 情况，产品设计有了质的飞跃， 随着c a d 系统的广泛使用与c s c w 领域研究的迅速进展人们现 在正在寻求将c a d 技术与c s c w 技术结合起来的途径，以开发出c s c d 系统，从而缩短产品的开发 周期，提高产品质量，降低成本。 网络系统、交互设备和交互数据量的增加，集中式的信息交互和管理方式会出现服务器堵塞、 信息延迟和数据互锁冲突等问题，这些成为了目前网络化制造和企业信息化的瓶颈。对等网络( p e e r t op e e r ，p 2 p ) 技术作为一种分布式系统体系结构，被视为当前最有潜力的网络技术之一，能够很好 地应用于协同设计和协同设计中的文件存储、文件的定位和传递、文件的命名和管理以及协同工作 组内的文竹共享等。c l i e n t s e r v e r t l b r o w s e r s e r v e r 等传统模式不同，在p 2 p 网络中的每个节点都 被作为一个对等点，每个对等点既是数据和服务的提供者又是接收者，其最大的特点是抛开了应用 服务器的束缚，对等点之间可以直接进行文件交换、数据下载、共享资源和协同工作等，从而能够 充分利用带宽资源，减轻服务器负载“1 。j x t a 是一种实际的p 2 p 网络应用平台，使用具有面向对象、 可移植性、可解释性的j a v a 语言编写，可以用于分布、异构的网络环境下的协同设计工作。 资源管理包括资源控制、资源隔离( 不同流量间不相互干扰，由设置流量优先级来实现) 、资 源调度、资源监测和反馈，以及跨域资源管理等”。p 2 p 模式网络下协同设计系统中的应用资源包 括：对等点、对等组、隧道、代码数据等。对等点可以是大型机、小型机，甚至移动通信设备。小 型移动对等点受自身物理内存的限制，只能借助代理对外提供服务。网络中每个对等点都可为p 2 p 网络提供一定的资源( 例如存储空间、c p u 计算能力) 。对等组是由一些具有共享共同资源和服务的 对等点所组成的集合，如要共同参与c s c d 的对等点可组成c s c d 组。对等组可采用对物理网络的逻 辑划分，同一个物理网络( 局域网或广域网的一部分) 可以包括多个对等组，同样一个对等组可以跨越 到多个物理网络中，其对等点间或同其他对等组的交互可以没有限制，任何对等点都可以加入任意 多个不同类型的对等组，当然加入要取决于对等点的成员资格。隧道是p 2 p 网络内的一种资源，为各 对等点间和对等组间提供通信服务，它具有端点，但并不一定在某一特定的对等点上。代码数据包 括共享的文件、软件、音频、视频数据，女 i c s c d 中的c a d 、c a m 、电子白板等软件以及协同设计 元素库等。因此，系统必须考虑对这些应用资源进行监测、控制和提供不同的服务等级的管理。 2 1 系统的实现框架 为此，我们研究了当前的c s c d 和p 2 p 网络，结合二者，建立了一个基于p 2 p 的c s c d 应用系 统模型( 如图2 - 1 ) 。每个对等点都包含图形库、策略库和网络参数库。图形库主要是保存各种设计 元素。为了方便访问决策和用户查看、修改访问策略，策略库缓存从属性证书中解析出来的角色指 派策略和角色权限策略。网络参数库存放资源管理模块在协同设计中采集到的对等点及网络的性能 参数，同时也存放q o s 参数。图形库可以以文件的形式存放在本地磁盘上；而策略库和网络参数库 都是临时数据库，在节点加入设计时创建，在节点退出设计时删除。除了访问控制模块为了访问决 策而读取策略库，用户访问任何一个数据库都必须经过访问控制模块的权限认证。p k i 和p m i 用于 尔南大学硕士学位论文 第二章p 2 p 协同设计系统管理的总体设计 颁发公钥证书和属性证书，并提供公钥证书和属性证书的存储、查询和下载功能。p k i 和p m i 可以 部署在不同的节点上，同时也可以采用分布式的证书库以防止证书库负载过大和单点实效。 本人主要负责完成基于p 2 p 的c s c d 系统的资源管理模块( 图2 1 中阴影部分) 的研究及实现， 完成p 2 p 网络的c s c d 系统的软、硬件及应用资源的有效管理，主要涉及有用户角色的配置管理、 分析和显示p 2 p 网络设备( 主要是用于协同设计的p c 机) 以及安全通信平台的隧道连接数等性能参 数信息，用丁监视和控制网络设备和应用程序的正常运行，为q o s 实时提供分析所需的结点参数， 保证p 2 p 网络下的c s c d 系统可靠、高效、安全地运行。 图2 - 1 基于p 2 p 的c s c d 总体框架 2 2 系统需要考虑的管理 ( 1 ) 协同致计资源的管理 p 2 p 协同设计中所使用的资源不仅包括协同设计运行所使用的各种设备资源。以及参与协同设 计的各种应用资源，而且还包括大量的协同设计元素对象资源。参与协同设计的设计者可能来自不 同的学科、技术部门、承担不同的任务和担当不同的角色，所以需要解决设计对象的统一描述问题。 同一个对象有多个不同的描述模型( 如按组成、参数、功能和性能等组合来描述) 。在协同设计中， 可以用基丁- 基本模型表示的方法来获得不同的描述模型。这种基本模型表示了任何一个设计对象的 功能属性和结构属性它可以包括目的( p u r p o s e ) 、功能( f u n c t i o n ) 、行为( b e h a v i o r ) 和结构( s t r u c t u r e ) 等。使_ l j 这样的基本模型，各种协同设计对象描述模型就可以根据与实际应用相关的属性参数把设 计对象表示出来。在我们的协同设计系统中，设计对象主要是存放于图形库中的设计用图形元素， 除了包含图形元素的形状、尺寸等属性参数外，还要加入访问控制管理方面的属性参数。 f 2 ) 协同设计的控制和管理 c s c d 系统远比单个的c a d 系统复杂，它是由运行在网络环境下的自治的、任务分工的各c a d 系统组成，各个c a d 系统之间通过协调控制设计过程或进程，并对设计数据、版本和结果要进行协 同控制。c s c d 系统中各子系统的数据库进行协同控制与管理。c s c d 系统要完成高效率、高可靠性 协同设计需要高速宽带网络，保证三维的、多媒体信息数据的正确可靠传输；需要三维高性能c a d 工 4 东南大学硕士学位论文第二章p 2 p 协同设计系统管理的总体设计 1 下站，能进行异地数字化设计和数字化装配；需要提供进行实时交互的计算机多媒体会议系统，具 有音频、视频、自板、共享应用功能；需要具有智能和动态特性的工作流管理系统( i d w f m s ) 来 实现设计过程或进程的协调控制和管理；需要建立一种“数据库的协同管理系统”对分布式异构数 据库、设计数据、版本和结果进行协同控制和管理。在我们的j x t a 平台下的协同设计系统中，协同 设计对象图像库资源以文件的形式分散存放在参与协同设计用户的本地p c 机中。形成一个透明的 “协同数据库”。其中，设计资源的管理由数据检索、数据获取、数据存储、数据管理和节点管理 五部分组成，即考虑设计对象的新建、修改和删除引起设计资源库的更新，考虑通过访问控制得到 的设计对象数据是否是更新过的数据。 ( 3 ) p 2 p 网络的管理 p 2 p 目前的应用环境要求具有自由通信、自由组合、逻辑路由、虚拟空间、个人隐私保护几大功 能。自由通信是指用户不需要服务中介，相互之间直接建立通信连接，进行收发信息、共享资源等。 自由组台是指用户可以依据自己的兴趣爱好等个人因素、与p 2 p 网络中符合自己要求的用户组建一个 逻辑上的p 2 p 社区。这种逻辑上独立的p 2 p 社区可以是临时的，也可能是长期的，其成员却是动态变 化的。逻辑路由是指在p 2 p 网络中，消息的路由转发不是依据用户的物理位置，而是依据用户在p 2 p 网络中的逻辑位置。虚拟空间是指p 2 p 网络和p 2 p 社区虽然均为逻辑组织，但又具有物质世界的许多 特征：如个人一隋感、社会道德、政治信仰，甚至还要受法律的约束。个人隐私指在p 2 p 网络世界中， 必须保证用户的隐私权。因此，p 2 p 的技术本质强调自由，无需人为约束。对于自由与约束共存的矛 盾，目前p 2 p 网络的管理能力还很弱，统一的管理标准和管理机制还有待于制定和完善。 ( 4 ) 安全管理 除了p 2 p 网络自身的管理问题以外，还存在个人资源的管理问题，如版权问题，资源的安全存 储管理问题，资源的安全访问管理等。在实际p 2 p 系统中，个人资源的管理问题往往比p 2 p 网络的管 理更为复杂，必须考虑如何对不同角色的访问者进行权限设置、身份认证。全分布式p 2 p 网络没有集 中管理，其面临的最大问题就是安全问题。动态环境中如何保障资源和系统安全已成为p 2 p 网络研究 的新课题。基于p 2 p 网络的协同设计各用户在设计过程的信息交互中，数据安全涉及的安全性威胁主 要有信息泄漏、信息篡改、信息破坏恶意、用户认证问题、数据加密与解密问题。同时还有与数据 安全性有关的路由安全问题、存储与访问安全问题、故意欺骗和个人隐私问题”。x m l 数据格 式在协同设计信息交互中常被用作传输数据的统一标准，其专门的x m l 签名和x m l 加密规范为需要 安全交换结构化数据的应用程序提供一种端到端的安全性。基于p 2 p 的协同设计的信息安全交互可采 用这种x m l 的签名和加密规范。 2 3 系统管理模块的总体设计 j m x 规范可以构建可伸缩性的管理应用。因此，本系统利用j m x 规范构建应用资源管理模块， 使用j m x 应用编程接口完成c s c d 应用管理的接入，为站点c s c d 用户、管理人员提供方便、直 观的应用管理界面，以供管理和显示各种信息。其中管理内容包括： ( 1 ) 对等用户管理 基于p 2 p 网络的协同设计系统中的对等用户可能来自于不同领域，仅仅提供一个帐号系统显然 不够。在系统运行过程中，可以根据设计项目的需要而动态地定义由若干用户构成的工作组。同一 用户在不同的工作组可以具有不同的角色。不同角色的用户将按不同的视图来访问和使用设计对象 资源。这种能够动态定义工作组的能力将能够很好地满足协同工作动态性的要求。因此，对对等用 户的管理可分为：对组外工作组根据授权可以进行查看，丽组内的对等用户进行访闯控制管理，即 川户角色及优先级、访问控制权限的策略配置管理，设置用户角色优先级主要是用于协同设计中出 现冲突时高优先级用户的操作结果将得以保留：监视、记录p 2 p 网络下c s c d 活动中对等用户访 问资源( 如a u t o c a d 元素库访问) 的情况( 如权限许可) 。 东南太学确+ 一学位论文第二章p 2 p 协同设计系统管理的总体设计 ( 2 ) c s c d 系统资源管理 系统管理人员通过管理界面对c s c d 系统资源( 这里主要针对a u t o c a d 设计元素) 的维护，包括 发计元素的添加、删除和修改以及设计元素的分组、访问权限( 包括读、写和修改权限) 策略描述 等参数设置。 ( 3 ) c s c d 网络设备和应用资源管理 对等站点最大安全隧道连接数管理、对等用户o o s 需求参数配置管理；性能管理有跟踪对等站 点的安全隧道标识名称、连接数( 利用率) 、连入c s c d 系统创建和持续的时间、源点和目标点等 信息、q o s 满意值和性能统计分析、记录入m i b 和显示，从而通过查询m i b 得到对等用户在线和 故障的情况；为q o s 实时提供网络结点和端结点带宽、延迟率、丢包率信息，供其进行s l a 分析 判断之用。 管理模块最初位于一主机内，由移动代理动态下载至参加c s c d 的对等站点，不同管理权限的 站点川户可获得不同的管理功能。采用j m x 规范对c s c d 应用资源进行管理( 如图2 2 ) ，对参与协 同设计站点的p c 进行轮询和响应，用户管理、安全通信隧道、q o s 的管理通过j m x 的接口被处理 成可管对象( m b e a n ) ；本地站点硬件资源和c s c d 应用资源的管理同属一个虚拟机，不必通过远程 访问m b e a ns e r v e ；对于远程站点则通过p 2 p 通信平台对管理信息进行包装、传送和解包，进而实 现c s c d 的应用资源管理，连接器( c o n n e c t o r ) 完成同p 2 p 、管理应用之间的接e l 。系统用户根据授 权可以直观地查询、维护c s c d 应用资源使用情况，包括查询、增加、修改、删除设计元素和设置 用户角色以及设计元素策略描述；网络用户可以查看参与c s c d 的用户的在线( 或者离线) 情况， 查看、配置安全通信隧道的连接，以及查看和配置q o s ，维护m b ，并在一段时间内进行信息数据 的统计分析。 用户进行身份认证后可以将相应的管理模块从管理程序库中动态地加载到本地或远程管理代理 中去，并在其m b e a l l 服务器中初始化、注册和参与管理，在不需要的时候被注销。管理模块包括被 管理的m b e a n 和用于管理应用的服务程序 t 魄m b e a n ) ，这些模块都是严格按照j 规范，) 羽j a v a 代码来实现的。 用户界面 c s c d 应用管理 基于j m x 规范的管理模块 基于埘x 规范的本地管理代理 p 2 p 通信平台 ! ! ! 望堕! 鱼 基于j b l x 规范的管理代理 2 4 原型系统相关技术 镱略 ! ! ! 望焦! 鱼 基于j 似规范的管理代理 图2 - 2c s c d 应用资源管理框架 根据系统实现的资源管理结构图2 - 2 可以看出原型系统涉及到的相关研究内容和实现技术如下： ( 1 ) p 2 p 技术 参与协同设计的小织成员通常需要将本地信息发送给组内所有其他成员，p 2 p 模式的网络可以 有效的支持这种通信方式。因此，p 2 p 可管理性及其实现技术是论文探讨的一个内容。 ( 2 ) 网络管理技术 目前的p 2 p 网络模型所使用的平台都是建立在t c p 1 p 协议基础之上的，仍然使用现存的网络设 6 东南人学硕上学位论文 第二章p 2 p 协同设计系统管理的总体设计 备。对于p 2 p 协同设计资源管理的p 2 p 网络管理首先耍考虑的仍然是网络设备配置、性能、故障和安 全等方面的管理，以保证p 2 p 网络的正常运行。因此，网络管理技术是本文研究的一方面。 ( 3 ) j a v a 管理扩展 j m x 规范可以构建可伸缩性的管理应用，除了可以实现对网络管理外，还可以实现对各种应用 管理。因此，j m x 的体系结构及规范，以及如何利用j m x 应用编程接口完成c s c d 资源管理的 接入是本文的重点研究内容。 2 5 原型系统软硬件环境 p 2 p 协同设计的管理技术参考i e t f 制定的关于s n m p v l 、s n m p v 2 、s n m p v 3 标准r f c 和s u n 公司的j m x l 2s p e c i f i c a t i o n 等技术来实现p 2 p c s c d 系统的管理。硬件环境如图2 3 ，管理代理在 协同设计系统初始化时由移动a g e n t 迁移至参与协同设计的对等点p c 机中，随协同设计程序的启 动而启动；经授权的用户可由移动a g e n t 将管理应用迁移至当前对等点p c 机中启动运行；对等点 p c 机之间通过p 2 p 网络的安全通信隧道进行通信。客户机安装w i n d o w s2 0 0 0 x p 操作系统和 a u t o c a d 2 0 0 2 ；开发语言为j a v a 和c + + ，本地管理代理和应用程序采用j a v a 编写，用户策略管理 使用v c 来实现；使用临时数据库存放管理信息。 j m xp a e ra g e n t 2 0 2 儿9 1 l2 0 l 图2 - 3 系统硬件环境示意图 东南人学碳士学位论文 第三章p 2 p 技术 第三章p 2 p 技术 p 2 p 的全英文名为p e e r - t o p e e r ，称为对等网或点对点网络模型。p 2 p 网络中所有的节点是对等 的，称为对等点。各对等点具有相同的责任与能力，具有很高的自治性和随意性；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，而无需依赖集中式服务器或 资源就可完成。因此，在我们的协同设计系统中将p 2 p 模式网络的平台作为通信和应用，以提高协 同设计的效率。 3 1p 2 p 概述 基于c s 模式的网络通常会根据宿主机的处理能力分为只使用资源的客户机和提供资源服务的 服务器。p 2 p 并不完全抛弃客户机和服务器的概念，对等点既可能是使用资源的客户机，又可能是提 供资源的服务器。当今丰富的网络计算能力和网络通讯能力，以及计算机的性能提升强有力地推动 了p 2 p 技术的迅速发展。p 2 p 模式并不是完全无中心的，它可分为纯粹的p 2 p 和混合p 2 p 两类。纯p 2 p 模式是指所有参与计算的设备都是对等点，各对等点之间直接进行信息交换，而没有服务器进行协 调、控制和处理。混合p 2 p 则依赖一些服务器的协调、控制和处理。p 2 p 技术越来越受到人们的广泛 关注，在文件交换、对等计算、协同工作、即时通讯、搜索引擎、网络游戏、基于i n t e m e t 的文件存 储系统和基于i n t e r n e t 的操作系统中得到广泛研究和应用。n a p s t e r 、g n u t e l l e r l u x t a 是具有代表性的 p 2 p 技术平台。 3 2 p 2 p 模式特点 目前主流的c s n 络模式采用集中计算方式将信息和数据都保存在具有控制能力的服务器端，客 户端只对信息和数据作输入输出处理，其结构具有如下特点： ( 1 ) 服务器的处理性能和网络带宽决定了网络的服务性能，服务器的可靠性决定了系统的可靠陛。 f 2 1 用来表示信息资源的u r l 地址很少能直接链接到具体的内容上。 f 3 】服务器不间断地运行在网络上，其发布的信息可以稳定地保存。 ( 4 ) 被公开访问的发布信息在服务器上的存贮和管理比较集中、规范。 p 2 p 网络模式采用非中心结构，和c s 网络模式相比有以下特点： ( 1 ) 每个对等点地位相同，既可以请求服务也可以提供服务，弱化了服务器的功能。 ( 2 1 ，每个对等点可以充分利用网络其他对等点闲散的信息资源、处理器周期、高速缓存和磁盘空间。 ( 3 ) 非互连网络用户( 包括从大型机到移动电话、p d a 等各种手持设备) 很容易地加入p 2 p 系统中。 ( 4 ) 基丁内容寻址，其内容包括信息内容、空闲机时、存储空间等与对等点处理能力有关的内容。 ( 5 1 信息在p 2 p 网络设备中高速流动，降低了中转服务的成本。 ( 6 1 对等点越多，资源越多，网络的性能越好。 ( 7 ) 其对等点的直接加入和退出、信息的存储和发布具有随意性，不易于管理，缺乏集中管理。 f 8 ) 缺少统一的安全标准，数据的安全性难于保证，其安全策略和备份策略等方面的实现复杂。 3 3j x t a 开发平台 s u n 公司以j a v a 技术为背景，开展了j x t a 项目。j x t a 是基于j a v a 的开源p 2 p 平台，用于构 建跨平台、跨操作系统和编程语言的各种p 2 p 应用，任何个人和组织均可以加入该项目。j x t a 体系 苎! ! 坠兰! ! 圭兰篁笙苎 蔓三里! 些垫查 结构为开发p 2 p 上层应用程序提供了统一、简单、通用的底层平台，具有很强的独立性和可扩展性， 其应用广泛，例如：对等组内或对等组间直接的e 2 m a i l 服务；真正分布式的d n s ( 域名服务) ；文件、 信息的搜索与共享；对等组内的特殊、专用服务；跨越网关的对等组间多媒体消息服务m m s ；信息 设备和嵌入式系统的p 2 p 。 3 3 1j x t a 的设计目标 j x t a 的目标如下： ( 1 ) 设计方面的目标为与操作系统、编程语言无关，为p 2 p 应用提供基础平台。 ( 2 ) 本质目标是希望在任何设备( 从台式机到p d a 、汽车、洗衣机等) 都可以支持p 2 p 编程。 ( 3 ) ，j x t a 概念上的目标为： 使用组来组织对等点，并在组内提供服务和应用的环境。 组可以使用认证和验证方式来控制组内的访问权限。 通过网络来发布关于对等点和网络资源的信息。 通过系统来发布各种请求。 提供一个基础平台，供对等点之间作路由和通信。 提供在防火墙或者其他障碍后面的对等点之间的通信。 提供一种机制允许对等点之间可以彼此监视状态和资源。 除此之外，还有加密、支持不同的通信协议、易用性、稳定性等。 所有这些目标在设计j x t a 协议和最初的j a v aa p i 时都被考虑到，另外，开发人员和s u n 公司 的管理者还考虑了以下目标： 系统应该允许任何设备直接加入到j x t a 网络中去。 系统应该允许i s p 对网络上的对等点进行集中管理。 系统应该支持数字产品版权的管理，例如购买的软件、音乐c d 、电影等。 3 , 3 2j x t a 的层次结构 j x t a 由三层组成( 如图3 - 1 所示) ，第一层是j x t a 核心层( j x t ac o r e ) ，它包含了服务所需要的 核心功能，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；第二层是服务 层( j x t as e r v i c e s ) ，它提供了访问j x t a 协议的接口，包括一些通用的功能，如查找、共享、索引、 代码缓存和内容缓存的机制；第三层是应用层( j x t aa p p l i c a t i o n ) ，它使用服务来访问j x t a 网络和 j x t a 提供的功能，包括一些使用j x t a 服务开发出来的完整的p 2 p 应用程序，例如m y j x t a 和 j x t a c a d 等。 j x t a 应用 j x t a 月务 t x t a 崧一t l , s u n j x t aapplications j x t a 兰! 兰! ! ! 三竺! 三! 竺兰兰! 三! ! ! ! ! 兰旦 图3 - 1 的层次结构 9 东南大学硕l 学位论文 第三章p 2 p 技术 3 3 3j x t a 平台特点 j x t a 体系结构与其它分布式网络实现模式的区别主要体现在以下方面： ( 1 ) j x t a 使用x m l 文档来描述网络资源，实现数据的表示。j x t a 利用统一的x m l 格式缓存应 j = 3 稗序的数据使得各种数据的存放和检索更加容易和有效，因此，不必在每个对等点上安装一个关 系数据库来保存本地数据，大大减少了p 2 p 系统的复杂性。 ( 2 ) j x t a 使用x m l 定义所有的协议，使用x m l 进行通信更容易创建跨平台、跨语言的网络。 ( 3 ) j x t a 网络中不使用中心命名机制和中心寻址机制，而采用统一的对等点寻址机制。 ( 4 ) j x t a 定义的组核心协议框架使对等点在虚拟网中可以互相合作，建立自我组织、自我管理的 对等组，对等点之间无须考虑具体位置( 或在网络边缘或在防火墙的后面) 即可通信、广告和发现网 络资源。 3 4p 2 p 网络的管理 p 2 p 网络的管理包括p 2 p 网络对等组操作的可控制性、安全性，网络设备运行的可管理性以及 相关对等点信息内容( 包括设备信息和共享资源信息) 的监控和计录。 3 4 1p 2 p 网络的内容管理 目前数据共享( 包括文件共享) 已经成为了p 2 p 技术最流行的应用。几乎所有j x t a 应用程序的 一个基本要求是节点间的数据共享，所以用作j x t a 点之间共享并交换内容的内容管理服务_ ( 3 x t a c o n t e n t m a n a g e r s e r v i c e ，c m s ) 就出现了。c m s 是一个在对等组中的多个点之间共享内容的服务，它 通过在对等组中使用内