移动Agent

移动AgentMA随着Internet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Internet范围内获得最佳的信息，渴望将整个网络虚拟成为一个整体，使软件代理（Agent）能够在整个网络中自由移动，移动代理（MA）的概念随即孕育而生。MAMA的定义MA的特点MA的工作原理MA的关键技术MA的发展前景MA的定义MAMA的最初构想：将整个网络虚拟成为一个整体,让移动Agent在Internet上自主移动并执行，来完成用户指定的任务。简单的说，MA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agent和资源交互的程序移动的目的是使程序的执行尽可能的靠近数据源,降低网络的通信开销,平衡负载,提高完成任务的时效。MAMA的定义MA的特点MA的原理MA的关键技术MA的发展前景MA的特点传统的分布式计算主要采用远程过程调用、C/S结构等计算模型，它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，如果某些需要的资源暂时无法访问到,则整个计算过程将失败；另一方面,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。移动Agent是一种特殊的Agent,它除了具有Agent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Agent,子Agent具有同父Agent相同的性质。MA的特点MA的特点智能性协作性自主性移动性MA的特点移动性这是它和Agent的区别所在。MA的移动一般是在不同主机上持续移动，由于MA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Agent外，还必须有Agent的当前运行状态信息和相应的数据。MA的特点自主性MA能在没有人或其他Agent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。Agent的移动一般是由Agent自主决定进行的。MA的特点协作性若干个MA可以在网络中相互通信合作，共同协作完成某一任务。例如,一个用户的Agent可以从具有相同兴趣需求的Agent那里获得很多有用的信息。MA的特点智能性指Agent具有一定的自适应能力,可对环境的变化做出适当的反应,并且具有一定的智力,因为它有一定的智能算法。MA技术的重要特性之一是它对网络环境的适应能力,如它可以减少网络负载和支持间断计算。MAMA的定义MA的特点MA的工作原理MA的关键技术MA的发展前景MA的工作原理——MA体系结构MA的体系结构MA系统由MA和MA服务器两部分组成。MA服务器基于MA传输协议ATP实现在主机间的转移，并为其分配执行环境和服务接口。MA在服务器中执行,通过MA通信语言ACL互相通信并访问服务器提供的服务。MA的工作原理——MA体系结构MA的体系结构MA的工作原理——检索模型基于MA信息检索系统的模型此模型是根据分布式检索信息系统的要求和移动Agent的特点所提出，采用移动Agent取代C/S方式的远程数据查询，降低了对网络的依赖性,同时具有资源的自动注册和发现功能,使系统更加灵活且易于扩充。MA的工作原理——检索模型用户管理Agent注册查询Agent查询Agent用户查询服务Agent注册服务Agent服务管理Agent注册Agent服务AgentDock管理Agent监控Agent提出查询要求根据要求创建生成路由表客户端注册服务器ARAgentDock服务器（AD）数据服务器DS启动时创建查询AR，获取URL地址列表提供目录服务，保存了所有信息源的地址和信息种类。根据查询Agent要求在本地数据库中查询本地URL及信息资源种类资源注册交互移动Agent提供了暂存功能MAMA的定义MA的特点MA的工作原理MA的关键技术MA的发展前景MA的关键技术MAE是MA系统实现的关键，它利用Agent传输协议实现agent在主机间的迁移，并为其分配执行环境和服务接口。它还要实现容错策略、安全控制策略、通信机制、基本服务设施等功能。MA的关键技术迁移技术通信机制安全性容错性管理MA的关键技术MA的迁移技术语句级迁移将MA的迁移路线、迁移条件和迁移动作嵌入到MA中。迁移机制过程级迁移将其从MA中分离出来，用所谓的“旅行计划”表示。MA的迁移技术迁移策略MA的迁移策略是指在动态变化的网络环境下，如何规划MA的迁移路线，使之更快更好地完成任务，迁移策略的优劣直接影响MA的性能。MA的迁移技术迁移策略静态路由策略MA创建者在MAE中事先给出目标主机和访问控制列表。动态路由策略MA根据网络动态变化情况和任务完成情况来选择目标主机。MA的迁移技术在执行分步式计算任务时,MA一般要根据网络的当前状况动态确定迁移路线,即采取动态路由策略。在搜索开始时计算的最佳路由,在搜索过程中可能会因为环境条件而发生变化,因为各个站点的网络延时不同,随着时间和网络流量的变化而变化。MA的迁移技术建立初始检索种群设网络中的站点为V=(M1,M2,M3,…,Mn)，E=(Mi-Mj)(1=i，j=n)是移动Agent路线的集合，T=(Mi-Mj)(1=i，j=n)是从一个主机到另一个主机所需的时间，移动Agent在站点之间移动，来完成某项任务，Agent在移动的过程中记录站点被访问的次数Count，以及信息的使用率在初始化种群的时候，根据用户Agent记录的每个站点的检索频率进行构建，这样就提高了查找所需信息的效率。MA的迁移技术具体做法如下：用户Agent在信息检索之前,对创建的Agent进行状态,知识库,约束条件,以及对信息使用率的规则等进行初始化。在检索过程中它一方面将用户兴趣模型,分类信息库等写入知识库中另一方面可以记录站点的检索次数,以及根据信息使用率的规则记录站点信息的使用率L(0=L=1)。MA的迁移技术根据用户Agent记录的站点搜索次数Count以及信息的使用率L,计算网站的利用率P。IfLis高orCis多ThenVis使用率高(P)根据P的大小建立初始种群,如果P的值相同,则根据个体的适应度高低来选择。MA的迁移技术动态路由规划定义一个访问路径Itinerary的描述类,里面封装用于动态路径规划的方法：publicclassItineraryimplementsjava.io.Serializable{privateTouringMapmap;TaskSemanticget_taskSemantic();//获得任务语义NetTSget_netTS();//获得网络传输资源状况HostSget_hostS();//获得主机资源状况TouringExperienceget_touringExperience();//归纳已往的旅行经验…//下面的方法根据获得的任务语义、网络传输资源状况、主机资源状况、旅行经验(理想情况下应包括这几方面参数)规划路径:publicabstractStringgetNextHost(TaskSemantictaskSemantic,NetTSnetTS,HostShostS,TouringExperiencetouringExperience);publicabstractintinitialize();//参数省略//accessmethods……}MA的迁移技术迁移路径算法说明一般情况下,为了高效完成用户给定的任务,移动Agent分成多个子Agent迁移到其它节点上执行,这样,各个子Agent形成一定的前驱关系。但是由于网络的延迟性、不可靠性以及缺乏足够的安全性,网络经常发生通信故障,这就需要移动Agent根据网络条件动态予以调整。MA的迁移技术迁移路径算法说明如果一个客户Agent需要查询一个数据库,而这个数据库需要另外一个数据库中的数据,则客户Agent可以动态地分成几个子Agent。其中一个子Agent先迁移到第二个数据库中执行查询,得到查询结果,再携带结果迁移到第一个数据库中继续执行第一个查询。如果还需要第三个数据库,子Agent还可以继续迁移。怎样寻找移动Agent的最佳迁移路径？MA的迁移技术SzaxabayabcbbzaMA需访问的节点为M={a,b,c}MA访问顺序为:a-c-b-aMA可迁移的节点为N={x,b,y,z}假设这里最短的迁移路径是:S-ya-bc-bb-za(1)由于图中的有向图是分层的,因此,从n-1层计算其中1个节点与结束节点的最短路径;计算完后,标记为已访问过。如果Agent可以与2个以上的节点进行交互,则执行过程(3)。(2)上移一层,重复(1),直到开始节点为止(对于N集合则为空)。(3)采用复制方法即复制一个移动Agent,表示为Agent*,使得Agent*能与其它节点交互。图1中,当移动Agent迁移到b节点时,既可以与c节点交互又可以与b节点交互,这时可以克隆一个Agent*,使它与b节点交互。MA的通信机制通信机制由于信息的交流是多级别、多层次的，因此，MA系统也应该能够支持MA展开不同层次的通信，大致可以体现为两个层次：基于知识交换的高层通信机制，如agent通信语言ACL基于基本通信方式的低层通信机制，如MP、RPC、RMLMA的通信机制高层通信机制ACL是实现MA与MAE以及MA与MA之问的高层通信方式。目前常用的ACL有KQML/KIF和FIPAACL。MA的通信机制低层通信机制C/S模式消息传递机制面向对象的方法调用支持组通信（匿名通信）MA的安全性MA系统的安全问题涉及四个方面：MA之间通信的安全保护；MAE(主机)的安全保护；MA自身的安全保护；网络的安全保护。MA的安全性MA之间通信的安全保护MA通信的安全问题主要包括为MA双方提供可靠的通讯认证，保证信息不被窃取、修改、重发，杜绝不安全的委派等，常用的方法是在底层用加密、认证技术建立一条安全通道，一切通信信息都在安全通道中进行。MA的安全性MAE(主机)的安全保护A存在许多潜在的表现形式，如Trojan木马、计算机病毒、网络蠕虫。恶意的或有错误MA很容易利用主机的缺陷和不足对主机进行破坏。MA的安全性目前可采用的技术认证•用来提供对MA创建者身份进行认证，判断其是否来自于可信的一方。授权、访问控制•是一种加强授权的方法，它根据授权的信息对MA进行实时监控，判断其是否有越权的操作。砂箱模型•限制MA的访问权限，使之好像运行在一个特定的箱子里MA的安全性目前可采用的技术代码检验•要用于检查MA的代码，看它是否会执行某些非法指令。有偿服务•有效地抵御拒绝服务攻击，避免资源不合理的占有和交易。限制技术•制技术包括时间限制、空间限制、复制限制，它对控制具有持久性功能的MA行为很有效。MA的安全性MA自身的安全保护MA的安全保护主要有两方面：迁移中MA的安全保护和运行中MA的安全保护。解决方案•基于检测的保护措施•基于预防的保护措施网络的安全保护MA的容错性在MA系统中有两个主要的故障环节站点故障通信故障容错机制的目标就是要针对这些潜在的、不可避免的威胁，在MA迁移和执行的各个环节上进行异常的检测、防范和异常后的恢复。非阻塞性“只执行一次”MA的容错性基于复制基于事务基于检查点分布式容错：将容错责任分配到网络中多个非固定的站点进行。创建相同任务的多个备份：它们在网络中独立运行，任务结束后比较结果。.集中式容错：特定的服务器保留MA的原始备份并实施跟踪,通过重发原始备份恢复失效的MA。MA的管理MA商业成功应用的重要因素之一就是能够对其进行有效地跟踪和管理，这意味着MA在具有高度自主性的同时，还需一定程度的约束。这种管理可以来自于源主机，也可以来自于目标主机，支持的操作包括：源主机可以随时了解MA的运行情况，跟踪MA当前的位置，协调MA的工作，同时视具体情况延迟、重启或中止MA的执行。目标主机也要对外来MA进