网络毕业论文 基于移动代理的可靠数据传输机制研究.doc

毕业论文（设计）题 目 基于移动代理的可靠数据传输机制研究 院 系 计算机系 专 业 网络工程 学生姓名 学 号 0748107024 指导教师 职 称 二一一 年 五 月 二十日声 明本人郑重声明：1、 持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。2、 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。3、 本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。4、 本论文中除引文和致谢的内容外，没有抄袭其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。5、 其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。作者签名： 日 期： 目 录第1章 绪论11.1 引言11.2传输机制现状和不足之处21.3 论文的研究内容及组织结构4第2章 相关理论421 移动代理和移动代理系统42.1.1 移动代理简介42.1.2 移动代理的应用及开发72.2移动代理系统82.3 本章小结10第3章 移动代理的数据传输机制113.1 移动代理的数据传输问题113.2 解决办法分析123.3 本章小结12第4章 一种移动代理的可靠数据传输机制及应用134.1 系统的命名机制134.2 工作流程134.2.1 移动代理的创建134.2.2 移动代理的迁移144.2.3 移动代理迁移后注册154.2.4 移动代理的数据传输164.2.5 消息优先级和超时消息的处理174.3 基于移动代理可靠传输机制的应用184.3.1 路由的选择184.3.3 建立连接194.3.3 发送数据204.4 本章小结20第5章 总结与展望215.1 工作小结215.2 未来工作的展望21致谢21参考文献22基于移动代理的可靠数据传输机制研究浦晨龙南京信息工程大学滨江学院网络工程专业，南京 210044摘要：移动代理是近年来引起研究人员关注的分布式计算模型。可靠数据传输是移动代理系统的关键技术之一，系统通过消息交换以实现代理之间的数据传输。数据传输可靠性直接影响到整个移动代理系统的性能，如何保证移动代理之间能够可靠数据传输是移动代理系统的一个研究重点。本文在分析了现有的移动代理传输机制的基础上，将移动代理名字解析机制与多邮箱机制相结合，提出一种可靠灵活的移动代理数据传输机制。数据传输机制利用域服务器和移动代理系统的数据传输部件相结合来实现移动代理的寻址，对于消息传递，则使用基于多邮箱的消息缓存和转发机制来缓冲。最后总结了论文的主要工作，并提出了需要进一步研究的问题。关键词：移动代理；消息中间件；传输机制第1章 绪论1.1 引言最近二十年来，随着internet的迅速发展、计算机的软硬件技术和数据传输技术的显著提高，计算机应用从集中式、单机式系统走向分布式系统。以单一服务器为中心的客户端、服务器端（c/s）的分布式模型已经难以适应用户的要求，于是，出现了面向对象的技术为主要特征的第二代分布式计算技术。移动代理作为人工智能技术与移动计算技术发展的产物，提供了一种新的分布式方式。移动代理模式主要有降低网络负载、克服网络延迟、包装不同的协议、异步及自主执行、动态适应环境、自然的异构性、健壮性和容错性等优点。它克服了低带宽、高延时对网络应用普及的限制，成为了新的研究热点。移动代理的运行环境为移动代理系统，它为代理提供迁移、数据传输和安全等服务。同传统的分布式计算环境一样，通信依然是移动代理系统中必须具备的基础实施之一。移动代理的迁移，移动代理的协同工作，都需要数据传输的支持，数据传输在移动代理系统中必不可少。移动代理可以异步的在不同结点运行，任务完成后将结果传输给用户。由于移动代理典型应用时通过计算实体的迁移来实现对资源的本地获取，让人们认为移动代理中比较重要的应该是本地数据传输，而忽视与一个远程移动代理的数据传输的重要性，认为只需提供对资源的获取和与本地代理的数据传输支撑平台即可。而实际上，移动代理能够根据应用需要自己选择什么时候迁移到哪里，而不需要统一的调度。例如，用户可以创建多个代理，让它们同时在一个若干个结点上运行，形成并行求解的能力。当一个任务需要多个代理协作完成时，代理之间的通信就成为了解决问题的关键，需要移动代理支撑环境提供有效的远程数据传输机制。数据传输的可靠性决定了任务完成的质量。由此可见，移动代理的数据传输直接影响到整个移动代理系统的性能，是影响移动代理系统解决问题能力的重要因素。1.2传输机制现状和不足之处代理的协同体现为若干个移动代理可在网络中相互协作并合作完成某一任务，主要包括功能互通、协作联盟模式和数据传输3个层次。功能互通涉及语义层次，目前的工作只停留在理论研究方面。协作联盟模式对于多代理系统的构造具有重要意义，面向应用领域的协同模式的研究可能是一条有效的途径。目前对移动代理协同性的支持主要集中于数据传输机制的研究。由移动代理移动产生的可靠数据传输问题是移动代理系统特有的问题。目前集中针对移动代理的数据传输研究也并不多，但一些移动代理整体框架的设计方案或多或少涉及到了对数据传输机制的研究，目前用于解决数据传输失效的主要方法可分为两大类，一类是“移动受限的方法”，另一类是“移动自有的方法。”下面对这二种方法进行介绍。1.“移动受限的方法”。移动受限的方法将“数据传输”和“移动”看作两个互斥的过程，保证它们被“串行处理”，即在数据传输的过程中不发生移动，在移动的过程中不发生数据传输，从而避免数据传输失败。DAGENT的早期版本Agenttcl采用该方法。面向会话的数据传输也是这种方法。面向会话的数据传输提出了“会话的数据传输”想法，采取“请求应答”方式，在一对互相知道对方地方的代理之间的数据传输。如果其中一方要求移动必须等到收到应答，会话结束以后。Mole系统采纳了这种面向会话数据传输的思想，并对数据传输的失效及将失效消息就地保存，待目标代理返回时在交付。南京大学的Mogent系统实际上也沿用了这种思想，引入了代理“状态”的概念。Mogent的数据传输原理如下所示。Mogent的每个节点有communicator，还设计了一个Home模板，用于记录在本节点上“出生”的代理当前所在节点的地址和当前的状态。Communicator则为在本节点所有Agent记录对应的“在途信件数”，用于表示已发送给某个Agent但仍然在途中的消息个数。A如果发送给B，首先把消息交给ca，ca向B的出生地HB，查询B的当前地址，如果B是“静止态”,直接返回B的地址，并向Cb发送控制信息通知其将b对应的“在途信件数”加1；如果b的状态为“移动态”，则将该请求放入“寻址信件等待队列”，等到b的状态再返回B的当前地址。Ca得到b的地址后向Cb发送消息，Cb收到后将“在途信件数”减1，然后最终把消息交给b。如果b要移动，必须向先向Hb发生迁移申请，待Hb将B的状态由“静止态”改为“移动态”并发出确认消息后，B检查Cb上其对应的“在途信件数”，如果为零则可以移动否则等待。B到达新的节点后立即通知Hb修改器当前地址和状态。“移动受限的方法”能保证数据传输的可靠性，但损害了移动代理的自主性。CommunicatorMogent managerMogentMogentNamMail boxMessageMCastGropeRec图1-1 Mogent系统的数据传输原理2.“移动自由的方法”。“移动自由的方法”可分为广播方式和消息转发方式。广播方式的工作原理，如图所示。发送消息的代理在传递消息之前需要预定知道接收代理当前所在的可能主机，即需要了解接收代理的移动规律和迁移路线。在掌握目标主机集合后，发送代理将与发送的消息向所有这些可能的主机进行广播。接收代理当前所在的主机发现消息的接收对象正运行在自己的代理环境中，则接收改消息并将其转交给目标代理，而其余主机不接受该消息。例如emerald系统就是采用广播方式作为自己的数据传输模型。广播法的最大优点就是算法简单、通信速度快，发送方只需向所有可能的主机集合广播消息即可，而无需考虑接收代理当前所在的位子。但这也造成了其难以克服的弱点：发送方需要预先知道接收代理的移动路线，这就决定了此方法只能适用于小规模的应用，因为在大规模的应用中（如Internet环境下）这一前提很难满足。若发送方在广播消息时，接收代理正处于迁移状态，则很可能造成消息丢失。同时发送方盲目地向多少主机进行广播，而只有一个主机接收消息，严重浪费了网络带宽，资源利用率低，并且给系统的安全性带来了威胁，容易因消息被窃听而造成泄密。圆表示网络结点、实线表示消息发送路径、虚线表示代理迁移路径。网络结点消息发送路径代理迁移路径图1-2广播方式的工作原理1.3 论文的研究内容及组织结构本文在对现有的移动代理的传输机制进行分析的基础上，提出了一种更为合理和有效的数据传输机制具体工作有以下几个方面：1）研究了国内外一些典型的移动代理数据传输机制，综合分析了它们的的优缺点。2）提出了一种新的通信机制。该机制实现了移动代理的定位、透明寻址、可靠通信，并在一定程度上保证了系统的稳定性。3）通过性能分析和模拟实验，说明了本文提出的数据传输机制的优越性。论文的组织结构如下：第一章，作为绪论，简述了概述本文的工作内容，并阐述了本文的组织。第二章，给出相关的理论支持，介绍了移动代理和其应用。第三章，具体分析移动代理的数据传输机制的不足和解决办法。第四章，论文的核心部分。提出了一种新的移动代理可靠通信机制，分析了本机制的特点，并在公交卡系统得到了应用实践。第五章，对本论文的工作做了回顾和总结，并对今后的进一步研究工作做了展望。第2章 相关理论21 移动代理和移动代理系统2.1.1 移动代理简介(1)移动代理的起源与概念代理的研究起源于人工智能领域，是指模拟人类的行为与关系、具有一定智能并能够自主运行和提供相应服务的程序。与现在流行的软件（如对象、构件）相比，代理的力度更大，智能化更高。20世纪90年代初General Magic公司在推出商业系统Telescript时提出了移动代理的概念。随着计算机网络、通信及人工智能等技术的发展，代理技术特别是移动代理技术已经成为网络与数据传输领域十分活跃的前沿研究课题。移动代理的定义如下：移动代理是一独立计算机程序，它可自主地在异构的网络上，按照一定的规程移动，寻找合适的计算资源、信息资源或软件资源，；利用与这些资源处于同一主机或网络的优势，就近处理或使用这些资源，代表用户完成特定的任务。它的基本思想是将处理分布到网络上，即把代码送到数据所在的地方而不是把数据传输到代码所在处。与传统的客户/服务器模型相比，在移动代理计算环境中，计算实体不是单纯静止和被动的，而是能够自主迁移的代理。计算任务封装在代理的内部，通过代理在多个位置迁移并与其他代理交换、协作来完成任务。（2）移动代理的特征实际上移动代理是代理技术与分布式计算技术的混血儿。它融合了分布式计算领域中的分布式对象技术、软件代理和移动代码技术（如java），因而突破了传统的分布式计算模式的诸多限制，为分布式计算带来了新的计算模式和思路。移动代理是代码、数据以及执行语境的软件包，可以在网络中个主机之间自由移动，在某个执行环境中被创建后，移动代理可携带自身状态和代码在网络中转系到另一环境中去，并可在该环境中恢复执行。其中“状态”是指代理在异地目标环境中恢复执行时所需的属性值，而“代码”是代理执行的必要条件。移动代理不同于远程执行，移动代理能够不断的从一个网络位置移动到另一个位置，能够根据自己的选择进行移动。移动代理不同于进程迁移，一般来说进程迁移系统不允许进程选择什么时候迁移和迁移到哪里，而移动代理可以在客户和服务器之间双向移动。移动代理是一种新兴的技术，可有效的简化分布式系统的设计、实现和维护。移动代理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、支持异步及自己交互、支持非连接互操作、可动态自适应。移动代理的具体特征表现在如下几个方面：（）节约网络带宽、克服网络延迟。移动代理的本质是将计算移动到数据端，直接在数据段进行本地处理，只返回最终结果，避免了大量中间数据在通信两端的传输。分布式系统通常依赖于通信协议，这些协议在完成给定的任务的过程中涉及多次交互行为，这将导致网络交通拥挤，如下图所示。应用应用服务服务计算图2-1基于rcp方式和移动代理方式移动代理一次可以携带多个服务请求移动到服务器端进行行本地调用，即可以将一个会话过程打包，然后将其派遣到目的主机上去进行本地交互。避免了多次远程调用，从而节省了每次远程调用的网络延迟。此外当进行远地主机的大量数据处理时，从而节省了每次远程调用的网络延迟。此外当进行远地主机的大量数据处理时，这些数据也不应在网络上大批移动，因而在本地被处理完成。因此在处理的数据量大、通信两端交互频繁、带宽不足的情况下，这种把计算移动到数据上进行的思想大大节省了所占用的网络带宽减少的时延。（）支持实时远程交互。在一些远程控制系统中，如工业控制、海底探测器控制、外太空探测器的控制、有毒环境中的监控，实时性非常重要，但是网络的延迟使远程实时控制变得不太可能。将移动代理发送到远端系统，代替人在远端完成各种控制活动，可以从根本上解决网络延迟问题。（）封装网络协议。任何网络程序都是建立在特定的协议之上，网络程序的开发要求程序设计者深刻地理解低层的网络协议。随着Internet的发展，新的协议和数据格式不断地产生，睡着网络协议的升级，程序需要重新编写、编译，这些都给网络应用的开发和维护带来困难移动代理系统是一种中间件，位于操作系统和应用程序之间他封装了低层网络协议提供移动、通信、容错和安全等基本功能，开发人员无须了解低层时间即可开发网络应用。当网络协议升级时，只需修改移动代理系统中相关的功能实现而无需修改Ma应用程序。（）支持异步自主执行。传统分布式系统中异步通信机制（如异步消息队列）可以异步地处理多个请求，但要求提出请求的客户端必须始终在线等待并响应请求的回答，这对移动客户而言是不可行的。使用移动代理技术，用户可以将整个任务而不是单个请求提交给多个代理去执行。这些代理被发送到网上之后，可以独立于发送它们的程序，异步地、自主地、协作的完成任务，它们的生命周期可以长于创建它们的程序。（）支持离线计算由于要求移动设备（笔记本电脑、PDA、手机等）始终保持在网络连接在经济上是不可行的，移动设备连接在技术上也是不可行的，无线通信的特色要求系统具有离线计算的能力。移动代理技术可以解决这个问题。用户派出代理之后，可以断开网络连接，代理在网络上自主地运行，当代理完成任务之后，通过转接机制监视用户是否在线，当它发现用户不在线时，就返回计算结果如下图所示：应用服务应用服务应用服务图2-2 移动代理支持离线计算（）支持平台无关性。移动代理的运行只和其运行环境有关，和具体的网络结构、网络协议、计算机设备、操作系统无关，只要网络节点上装有移动代理运行环境，移动代理就可以实现跨平台的移动和运行。如果所有的移动代理系统都遵循移动代理系统的互操作标准，就可以实现Ma在任意移动代理系统中的移动、交互和通信，真正实现平台的无关性。（）具有动态适应性。移动代理和其运行的环境进行交互，感知环境的变化，并自主的、快速的做出反应，使整个系统始终保持在最优状态。（）提供个性化服务。来自不同的民族和地区，有着不同的文化背景他们对信息的需求和使用方式有着很大的差异，这就要求Internet进行个性化服务。使用移动代理技术，用户可以根据服务器端提供的低层操作函数，编写满足自己特定需要的代理，然后发送到服务器端运行，利用服务端的数据资源或计算资源为不同的用户服务，有效的增加服务器功能的伸缩性。（）增强应用的强壮性和容错能力。移动代理支持离线计算，起反应性使之能及时的感知网络节点的失效，其自主性可以使它自主地处理并修正错误，更容易建立容错能力强的分布式系统。例如，在一个网络节点失败之前，在其工作的移动代理可以立即感知，并完成相应的备份工作，然后移动到其他节点，继续原来的工作。2.1.2 移动代理的应用及开发在现实问题的解决方案中，代理虽然只是众多方案中的一个备选方案，然而由于代理模型的独特性，应用移动代理有如下优点：减少网络流量、降低网络延迟、封装应用协议、异步自主的运行、动态适应、健壮性。因而它非常适合应用在下述领域。(1)电子商务。电子交易对股票价格等实时信息非常敏感。在电子交易中，通常需要实时访问远程的资源如库存配额，有时甚至需要协商。在代理解决方法中，不同的代理有不同的目标，执行不同的策略以实现各自的目标。代理体现它的创建者的意图，并代表它的创建者进行商务活动。因此，在这类问题中，代理是个很好的解决文案。(2)个人助理。移动代理具有迁移到远地机器执行的能力，所以可以在远程主机上运行，代表它的创建者在网络中完成某些任务，而不需要保持网络一直连通。例如会议日程的安排，会议的参与者通过发送移动代理来协商日程的安排。(3)安全代理。在参与协作的各方互不信任的时候，可以用代理代表参加的各方在共同信任的第三方主机进行协作。(4)信息获取（分布式信息检索）：这是移动代理常见的应用领域，代理派遣到远地信息源取搜索信息，并创建搜索索引，再把索引返回到本地，从而避免搜索引擎将大块数据移动到本地后才建立索引引起的数据大量传输，而且在离线时可以继续搜索。(5)通信网络管理。对于复杂的通信网络管理需要动态的、客户化的配置。由于网络的庞大而复杂，因而要获得高效率是一件非常困难的事情。；利用移动代理作为网络各功能部件的粘合剂可以使得网络的管理既灵活又高效。(6)工作流系统（工作流应用程序）。工作流应用程序在本质上是共同工作者之间的信息流动。由于移动代理的移动和自治性，使得它非常适合此类的应用。(7)其实。由于移动代理的特性，它也非常适合于监视应用程序、入侵检测系统、GIS系统、移动数据库系统信息分发及并行处理以及用移动代理来求解的一些数学问题等。总之，移动代理特别适合于解决传统方法中要么代价过于昂贵，要么就解决不了的问题，如数据、控制、专家知识或资源分布问题，使大量的数据处理可在数据源进行（因为移动代理是可以移动的），只须交换少量的高层信息，就可以减少了大量原始数据传送到远地的操作，提高了网络的利用率。如需要人性化的问题，由于移动代理具有观察力、主动适应能力，而不是通过一些预先严格确定的接口函数与外界进行交互作用，能根据目标主动规范化自己的行为，使用户界面达到“人性化”。如需要集成的问题，通过给旧系统上包装一层代理外壳，其他系统可以调用旧系统的功能。运用移动代理技术开发应用系统一般有以下几个步骤。(1)分析系统的特点，选择合适的实现技术。决定哪些采用移动代理实现，哪些采用其他方法实现。(2)进行移动代理的功能设计。确定系统中决定用代理技术实现部分的数据和功能，移动代理间明确分工后，应当根据各自功能确定内部数据。移动代理的内部数据应尽可能少，这样可以减少移动带来的网络负担。(3)进行代理的接口设计。代理的接口设计非常关键，它往往是系统性能好坏的关键。这时，既要考虑系统中的代理间交互方式，又要考虑代理与非代理部分的交互方式。(4)进行代理的详细设计。应了解目前移动移动代理平台各自的优缺点，选择适合的平台。(5)代理的运行和维护。目前由于移动代理可靠性还不高，维护工作特别重要。2.2移动代理系统移动代理结构和一些关键技术（1）移动代理系统移动代理系统由两部分组成：移动代理和移动代理服务器设施（或称移动代理服务器）。移动代理服务设施基于代理传输协议ATP（agent transfer protocol）实现。代理在主机间的转移，并为其分配执行环境和服务接口；代理在服务设施中执行，通过ACL（agent communication language）相互通信并访问服务设施提供服务，如下图所示。移动代理的基本特征是能够在异构的网络节点间移动，并通过与服务设施和其他代理协商获取、提供服务来完成全局目标。因此移动代理体系结构必须体现以下需求：跨平台的语义一致性：移动代理移动过程中的主机可能基于不同的硬件和软件系统，在这些异构平台上具有相同语义的语言才能保证移动代理行为的正确性。支持移动的语义：传统的负载均衡也能够对软件进行调度使之分布在不同主机上执行。移动代理与之最大的区别在移动代理的移动自主决策的结果，而负载均衡造成的程序转移对软件是透明和被动的。移动代理的自主性体现在代码中具有实现转移的语义，类似【move to next host】这样的语句。转移语义与当前主机协商，并将控制权交给代理服务设施，由服务设施实现代理的封装和转移。代理服务器设施代理服务器设施服务与接口服务与接口AtpAgent-22Agent-12Agent-32Agent-12Agent执行环境Agent执行环境图2-3移动代理环境示意图持久化：移动代理在转移过程中必须保存代码和当前运行状态才能在目标节点继续执行，移动代理的以步行也要求保存代理的任务求解结果。安全机制：移动性产生的非确定性使安全性成为移动代理的一个重要问题，缺乏安全性会造成恶意代理在网络中泛滥或受到恶意主机的侵害。移动代理的安全机制一方而保证自身不受到攻击，另一方保证自身是非恶性的。移动代理的规模：由于几乎全部代码和状态在网络中传输，代理应该限制于中小规模，否则将丧失网络资源方面的优势。（2）移动代理系统的关键技术移动代理利用先进的网络技术和基础设施提供智能化的服务和任务规划求解，为了实现这个目标，必须解决好以下几个关键技术：（）移动代理理论模型目前一般基于BDI系统，是把代理看作理论性主体，通过信念（belief）、愿望（desire）或意图（Intention）属性来预测代理的行为。吧主体看作意识系统的主要好处有如下几点：A：对于设计者和分析者来说，这样是自然的。B：对于描述复杂系统的行为提供了简洁的表达，有利于理解和解释。C:不可依赖具有物理实现就可以得到许多主机的规则和模式。D：可被代理自身用来相互推理。（）代理数据传输语言ACL基于语言行为理论（speech act），定义代理及服务设施间协商过程的语法和语义，是实现异构系统集成的前提。开放移动代理系统的ACL应该具有以下特征：A、应用的普遍性；B、简洁、一致的语法和语义；C、通信内容的独立性等。KQML和HTTP是两种具有发展潜力的数据传输语言，其中KQML主要应用于知识处理领域，在Internet/intranet环境中HTTP具有很好的普遍性和支持能力。（）代理知识表示语言为了达到异构移动代理环境的集成和互操作，代理知识表示语言与数据信息传输的分离式一项关键技术，使面向不同领域的代理应用系统基于同一通信语言从而具有潜在的集成和互操作能力。知识表示语言对系统的应用领域具有较强的依赖性，美国高级国防计划署制定的KIF是一种中立的知识交换语言，正成为一种被广泛采用的移动代理知识表示语言。（）代理传输协议代理传输协议定义了移动代理和传输的语言和语义，具体实现了移动代理在服务设施间的移动机制。由于移动代理拘束的应用刚刚起步，目前并没有形成国际公认的ATP标准。IBM提出的ATP框架（ATP Framework）定义了一组原语性接口（interface）和基础消息集，可以看作是一个代理传输协议的最小实现。目前研究的重点是可靠而实时的传输。（）移动代理的路由策略移动代理的效率很大程度上决定于路由策略的优化。可行的路由策略有两种，分别为固定路由和基于规则及目录服务的动态路由。目前，在路由策略中引入Qos（quality of service）是一个研究重点（）移动代理实现语言移动代理的跨平台执行为实现语言提出了一下要求：A、平台独立：具有跨平台一致的语义，如 java。B、简洁紧凑使服务设施已最小资源代码提供语言的执行环境。C、支持移动语义：具有特定的语法结构来执行转移语义。D、实现语言级的安全机制能够降低系统的复杂程度。E、动态性：动态的实现语言使代理具有必要的灵活性。（）系统性能影响及其测试工具当前的移动代理系统虽然可以减少网络负载和克服网络延迟，但却增加了服务方的主机负载，基于可移植性和安全性方面的原因，代理通常都是采用相对较慢的解释性语言，并且当到达目的地后，必须置入相应的运行环境中才能执行。这些原因使得移动代理的执行速度低于普通程序。所幸的是，以java为代表的即时编译（Just in time compilation）取得了很大的进步，使得移动代码的执行速度显著提高。行能测试方面的工具目前还不很成熟，基本上没有很好的测试工具。实际评估性能时，一般利用现有的理论如随机Petri网（把系统协议用随机Petri网形式化描述，然后等价成Markov链，利用Markov更新方程或者Petri网 工具分析出系统的性能）、着色Petri网等。（）容错策略移动代理系统必须考虑到移动过程中可能存在的网络故障、服务设施故障、长时间停机等情况造成的移动代理破坏和失败。容错机制是一种移动代理服务系统服务质量的重要评估标准，也是移动代理有时得以体现的重要手段。（）控制策略必须对移动实施有效控制，避免移动代理失控（如不停地复制、迁移等）。另外，为了保证性能，引入负载均衡的机制很有必要。2.3 本章小结本章在介绍了代理以及移动代理基本概念和属性的基础上，分析了移动代理的系统结构、通信语言、传输协议、容错策略等关键技术，更进一步的了解了移动代理。从而使我们又理由相信移动代理将成为未来Internet环境中主流的网络技术。第3章 移动代理的数据传输机制3.1 移动代理的数据传输问题移动代理最重要的特点就是可移动性，因此，移动代理技术需要解决的主要问题之一是信息传输机制。本文主要从“如何支持移动”的角度研究通信，解决移动产生的特殊问题。在数据传输过程中，发送方需得到接收方的当前位置才可与之传输。在基于移动代理的计算机环境中，由于移动代理的位置可能经常变动，因此代理之间进行数据传输需要考虑以下问题：（1）移动代理的命名 即分布式环境代理标识的一致性。（2）移动代理的定位 移动代理的定位，即数据传输时，发送方如何知道接收方的当前位置。（3）移动数据传输的可靠性 一般而言，移动代理系统通过消息交换以实现代理数剧传输。数据传输失效现象是指在特定条件约束下的信件不能到达或不能及时到达接收者的一种现象。在移动代理系统中，由于代理的移动，容易引发数据传输失效问题，即当消息发送给目标代理是，移动代理发生了移动，未能接收到消息。无论接收消息的代理迁移频率有多快，消息必须保证能够到达这个代理。但在移动代理的数据传输环境中，由于代理的自主移动特性，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。这种因为数据传输主体物理位置发生变化而造成的数据传输不正常现象，称为移动数据传输失效。值得注意的是，在代理移动非常快的情况下，消息可能追随目标代理在网络各节点见游荡永远无法送达而产生消息追逐现象。移动数据传输失效和消息追逐都与网络和节点故障无关，是纯粹由代理移动造成的，它们使得协作中的代理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崩溃，是移动代理系统的致命缺陷。移动代理的数据传输的可靠性，包括两个方面，一是在目标代理移动式，如何处理发送给它的消息，例如，如果确定了目标代理的当前位置以后，在把消息发送给它过程中，目标代理又发生了移动，这时该如何处理发送过程中的消息。如何保证消息最终传递给目标代理。二是，如何防止消息追逐现象的发生。（4）移动代理的数据传输的移动自由。移动代理是一个自主的智能体，因此数据传输机制应当尽量少限制代理的迁移，一保证其迁移的数据传输自由即异步性。（5）数据传输模型的稳定性。这里指的是发生突发事件（例如某一重要节点突然崩溃或代理意外死亡）时，数据传输机制如何对它进行处理。主机离线，数据传输机制如何对它处理。目前移动代理数据传输机制未能很好的解决动态移动代理的定位，传输可靠性，稳定性等问题。广播法严重占用带宽，并且不能保证消息的可靠传递。迁移路径转发机制虽然可以实现不存在单点失效的位置透明传输，单数代理每迁移到下个位置都留下前指对象，系统资源开销较大，且追踪时需要进行多次转发，耗费时间和带宽。另外由于代理位置追踪需依赖多个前指对象，其中任何一个丢失都将导致失去代理踪迹。而且由于没有消息缓存机制，代理迁移过程中发往它的消息可能丢失，不能保证消息的可靠传递。而home转发机制中，由于home故障容易导致数据传输失效而且容易造成瓶颈。在代理标识的一致性和数据传输失效问题上，广播法和迁移转发机制不能实现应用级上系统提供的位置透明的命名和名字解析机制，home转发机制提供了位置透明的命名和名字解析机制，但是消息只能在代理处于静止状态时才能发送，这种处理方法虽能解决数据传输失效问题单页可能引起消息的丢失，并会给消息发送方增加负担。在稳定性上，多数模型在这个问题上考虑的不多，有少数模型对主机意外离线，崩溃等情况造成的无效代理用能量机制进行了控制。能量机制的思想史，给每个代理赋予一定的能量，移动代理只要使用系统软硬件资源（如主机提供的服务、cpu时间、内存等）时，都需要消耗能量。也就是说，能量限制了移动代理使用资源的能力。当其能量递减到某一域值时，就会向生成主机申请新的能量，如果申请不到新的能量，移动代理就会因为能量耗尽称为孤儿而死亡。该机制虽能进行孤儿代理检测能力，但是由于主机软硬件环境的不同、代理使用资源的不同，使得能量值该被赋予多少、每次使用不同的资源该减掉多少都是难以确定的问题。3.2 解决办法分析（1）移动代理的命名本文采用全局的、与位置无关的命名方法对代理进行统一命名。（2）移动代理的定位本文寻址机制采用逻辑名到物理位置的映射机制。发送者向另一个移动代理发送消息时，不需要知道接收消息的移动代理的物理位置，只要知道其唯一的标识“逻辑名”即可。逻辑名到物理位置的映射过程由系统来完成。当寻址成功后，保存目标代理，与目标代理进行点对点通信。当通信地址过期后，在重新寻址定位。（3）数据传输的可靠性和移动自由本文引入了一种多邮箱存储转发机制。用邮箱来保存移动代理迁移时发给移动代理的消息以及发送给移动代理的过程中移动代理又发生迁移时的消息。同时通过设置数据传输频率和迁移频率来避免消息追逐现象。这样在保证数据传输的可靠性的同时，最大限度地保证了移动代理的移动自由。（4）数据传输模型的稳定性本文引入步长和生存时间的检测机制，来实现对主机离线、崩溃的处理，同时实现了代理意外死亡的资源回收。逐句短期离线是的消息由域消息缓冲池缓存，主机长期离线造成的无效移动代理、邮箱和消息会因为步长或生存时间结束而死亡，被系统清除。具体实现过程在下一章提出的数据传输机制中进一步阐述。3.3 本章小结本章分析了现有的基于移动代理的可靠数据传输机制存在的问题，并提出了解决问题的思路。第4章 一种移动代理的可靠数据传输机制及应用4.1 系统的命名机制把移动代理网络划分为树状的多个域。通常划分的原则是保证域内主机间的数据传输速度快，网络带宽高，位于一个域内的主机之间的网络连接与属于不同域的主机之间的网络连接相比，带宽要大得多，延迟要小得多，一般可以把同一个局域网内的主机划分为一个域；移动代理到达一个域内的主机后，访问该域其他主机的概率比较大。有一个域服务器DS，负责管理域内所有代理。如代理的注册，注销，查询，安全认证等服务。域服务器可由一台高性能主机担任。系统使用全局的、与位置无关的命名方法对代理进行统一命名。代理的标识应该保证其应用范围内的唯一性，同时在代理的生命周期中应保持不变，而不应该随其位置的改变而发生变化。采用的方法是用代理所属域名、代理主机名和一个用户提供的字符串来标识一个代理。代理所属域名是创建代理主机所在的域名，在系统中唯一。代理主机名是创建代理的主机名，就有唯一性。这样，在不同的域创建的代理不可能具有相同的标识，同一域中不同的主机上创建的代理也不可能具有相同的标识，而同一台主机上创建的代理则由用户提供的字符串来区分。通过这种命名方式，我们保证了移动代理的命名的唯一性。4.2 工作流程4.2.1 移动代理的创建当需要完成某一个特定的任务或工作时，用户把有关的一些参数（代理名 <一个字符串>、生存时间TTL、步长Step等）传递给主机Controller。Controller的创建机制会根据这些参数，生成一个代理，并赋予代理一个全网唯一的逻辑名，把逻辑名，ADR，Body，BirthTime，Step, TTL等信息发送给本域服务器，存储到本域出生代理信息表BT中，状态置为“在线”。用户ATAgentControllerDS图4-1创建代理时注册4.2.2 移动代理的迁移移动代理的迁移过程：（1）迁移前检查迁移估计值P是否达最高值W：如果达到，则不能马上迁移，必须接收邮箱消息直到拥有的邮箱数至少减少1才能迁移；如果还没达到，则没有该约束。（2）迁移前检测迁往的目标主机是否在线。若在线，转（3）。若离线，则定时检测目标主机是否在线。根据移动代理的实际情况设置M时间，若超过M时间检测到主机还未上线，则放弃。M时间根据移动代理的工作状态等可以设置的很长，也可以设置得很短。（3）通知邮箱暂停发送消息。（4）确保所在主机有自身邮箱的操作，即主机上的Controller查询邮箱信息表MTable判断移动代理是否在主机上留有邮箱。若主机上留有该代理的邮箱，则转（5）。若主机上没有该代理邮箱，则新建一个该代理的邮箱，分配邮箱ID给新邮箱，并在MTable中添加一条新纪录，纪录该代理的逻辑名和在该机上的邮箱ID，设置邮箱生存时间TTL，并把邮箱的通信地址和生存时间保存在移动代理的ADRMail和TTLMail中。（5）把AT表中的该移动代理对应纪录可用标志置为“暂不可用”。（6）代理迁移到目标主机。MailboxsAgentControllerAtMailbox代理图4-2迁移过程4.2.3 移动代理迁移后注册(1)若迁移不成功，或者尝试再次迁移；或者暂时放弃迁移。若放弃迁移，把主机AT表该移动代理的可用标志置为“可用”，并通知邮箱发送消息。(2)若迁移成功，则执行下面操作。(3)移动代理到达目标主机后，向所在主机注册，在主机AT表中添加该移动代理的纪