移动Agent互操作迁移模型研究硕士学位论文 精品.docx

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移动Agent互操作迁移模型研究硕士学位论文精品

学校代码：

10254

密级：

论文编号：

上海海事大学

SHANGHAIMARITIMEUNIVERSITY

硕士学位论文

MASTERDISSERTATION

论文题目：

移动Agent互操作迁移

模型研究

学科专业：

计算机应用技术

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

论文独创性声明

本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。

论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其它人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

其它同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。

作者签名：

日期：

论文使用授权声明

本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：

学校有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布论文的全部或部分内容，也可以采用影印、缩印或者其它复印手段保留论文。

保密的论文在解密后遵守此规定。

作者签名：

导师签名：

日期：

摘要

移动Agent是在分布式系统环境中的一个自治软件实体，由一些目标和任务所驱动。

但是目前的Agent系统和结构之间所采用的规范并非都完全一致，甚至许多Agent系统和机构之间使用的均为自己定制的规范。

因此只能在同构的环境中，移动Agent才具一定的互操作能力，但是当不同标准的Agent部署在复杂的异构环境中时，由于缺乏一些通用的互操作规则、接口和本体描述等，使得Agent在不同的Agent系统和环境之间进行通讯和协作变的非常困难。

在对移动Agent互操作国内外研究方向分析的基础上，提出了一个以本体为基础的模型GMAA（通用移动Agent架构）：

采用FIPA和MASIF标准，使其具有应用广泛、易实现的优点；通过本体定义的ACL原语进行互操作迁移，克服了其他架构中灵活性差，无法导出架构的缺点；迁移过程使用GMP（通用迁移协议），促使迁移过程的标准化与简洁化；增加通用Agent接口，用以支持不同类型的移动Agent之间的迁移；采用定制化的迁移策略GMSP（通用子迁移协议），由此开发人员可以根据迁移的需要，提出可定制化的迁移策略，用以满足用户的需要。

同时本文定制了一个重量级Agent迁移的策略OTP（按需传输协议），使得Agent能根据特定情况更加有效的在不同Agent平台间进行迁移。

最后，我们将迁移组件集成到JADE和Agentscape平台，并以插件的方式实现。

初步验证模型的可行性，同时使用测试用例对移动Agent通讯方式、互操作性与迁移策略性能进行了分析。

关键词：

移动Agent，互操作，迁移模型，移动性，FIPA标准，MASIF标准，通用Agent接口

Abstract

MobileAgentisanautonomoussoftwareentity,byanumberofobjectivesandtasksofthedriveinthedistributedsystemenvironment.However,thecurrentbetweentheAgentsystemsandstructuresareusedinthespecificationisnotexactlythesame,andevenmanyAgentsystemsandinstitutionsareusingyourowncustomspecifications.Therefore,onlyinhomogeneousenvironment,themobileAgentwillbeacertaindegreeofinteroperability,butwhendifferentstandardsofAgentdeployedinacomplexheterogeneousenvironment,becauseofthelackofinteroperabilityofsomecommonrules,interfaces,andontology,etc.AgentAgentmakessystemsandindifferentcommunicationandcollaborationbetweenenvironmentalchangeisverydifficult.

InteroperabilityofmobileAgentinresearchathomeandabroadbasedontheanalysis,presentedanontology-basedmodelGMAA（GeneralMigrationAgentArchitecture）:

TheFIPAandMASIFstandard,itiswidelyusedandeasytorealizetheadvantages;byACLprimitivesdefinedontologyinteroperabilitymigration,flexibleframeworktoovercometheotherpoor,cannotexportthestructureofthedefects;migrationprocessusingtheGMP（GeneralmigrationProtocol）,topromotethemigrationprocessofstandardizationandsimplicity;increasethegeneralAgentinterface,withtosupportdifferenttypesofmigrationbetweenthemobileAgent;usingcustomizedmigrationstrategyGMSP（GeneralmigrationSub-Protocol）,thusdeveloperscanmigratetotheneedsofproposedmigrationstrategycanbecustomizedtomeettheneedsofusers.ThisarticlealsocustomizeamigrationstrategytoheavyweightAgentOTP（on-demandtransferprotocol）,makestheAgentcanbemoreeffectiveunderspecificconditionsindifferentAgentmigrationbetweenplatforms

Finally,wewillmovetotheJADEandAgentscapecomponentintegrationplatform,andtoplugways.Verifythefeasibilityoftheinitialmodel,usingtestcasesonthemobileAgentcommunication,interoperabilityandmigrationstrategyperformanceisanalyzed.

KEYWORD：

MobileAgent,interoperability,mobilitymodel,mobility,FIPA,MASIF,GeneralAgentInterface

目录

第一章绪论2

1.1研究目的和意义2

1.2研究工作2

1.3组织和结构2

第二章互操作机制分析2

2.1标准的互操作机制2

2.1.1MASIF移动Agent互操作2

2.1.1.1MASIF定义与标准2

2.1.1.2MASIF标准小结2

2.1.2FIPA标准的移动Agent互操作2

2.1.2.1FIPA定义的相关标准2

2.1.2.2FIPA标准小结2

2.1.3两种标准比较2

2.2应用层互操作机制2

2.2.1基于应用层的互操作机制2

2.2.2基于应用层互操作的不足2

2.3系统层的互操作机制2

2.4三种互操作机制比较2

2.5小结2

第三章GMAA迁移模型2

3.1迁移模型2

3.2GMAA迁移组件2

3.2.1服务注册2

3.2.2通用迁移协议（GMP）2

3.2.3通用子迁移协议（GMSP）2

3.3通用Agent接口2

3.4迁移服务比较2

3.5小结2

第四章互操作迁移算法与策略2

4.1移动Agent的迁移机制2

4.2迁移策略分析2

4.3OTP迁移策略2

4.3.1迁移算法OTP2

4.3.2OTP算法验证2

4.3.3OTP本体定义2

4.4小结2

第五章迁移模型实验2

5.1环境和系统平台2

5.1.1JADE集成迁移服务2

5.1.2Agentscape集成迁移服务2

5.2移动Agent测试方法2

5.3测试结果2

5.3.1迁移比较2

5.3.2消息发送比较2

5.3.3执行时间比较2

5.3.4迁移策略比较2

第六章总结与展望2

6.1总结2

6.2未来工作的展望2

致谢2

参考文献2

攻读学位期间发表的学术论文2

第一章绪论

1.1研究目的和意义

近年来，移动Agent技术在分布式应用中显示出了巨大的潜力，特别是在Internet等异构的环境中具有很强的适应性。

虽然现今已经开发出来了大量的移动Agent系统,但仍然有许多问题阻碍了移动Agent技术的发展，除了经常被提到的缺乏足够合适的安全机制，还有移动Agent系统之间的缺乏互操作性，这都阻碍了移动Agent的大规模广泛应用。

移动Agent是一个具有主动性，适应性和社会自治性的一个实体，它可以在分布式环境中的不同的位置进行迁移。

在更高层次的Agent交互中，对Agent和执行环境都有一定的要求。

然而对于已经存在的不同的Agent系统，不同程序语言和不同计算机架构都阻碍了Agent的这种交互。

从目前的研究情况看，移动Agent本身的应用并未如预期的那样理想。

诸多的问题阻碍了移动Agent的广泛应用，比如：

安全，集成，互操作等问题都阻碍着移动Agent技术的发展。

目前，商业性和实验性的移动Agent系统多达近百个，这些系统在体系结构和系统实现上都存在着较大的差异，严重阻碍了移动Agent系统的互操作和移动Agent技术的推广。

在移动Agent互操作中涉及到以下几个问题：

●通讯：

消息的传递和发送，通讯语言。

●移动：

Agent的传输协议和Agent的编码。

●安全：

验证不同移动Agent系统中移动Agent，如何评价它们的行为。

●执行：

使Agent的生命周期适应不同的移动Agent系统，让Agent访问移动Agent系统的资源。

因此本文主要根据上面所涉及到的四个方面来解决移动Agent的互操作性（对互操作性而言，安全并非必须的）。

但是，我们需要明确的是，互操作性的目的并不是试图将所有系统统一起来，我们没有必要对移动Agent系统的具体体系结构、安全保障、实现策略、序列化和反序列化的方式进行严格的限制。

基于不同的开发目的，可以允许移动Agent系统存在多种结构和实现方式，保持各平台系统的相对独立性，这有利于在不同环境下使用不同的开发系统，为开发者提供灵活的开发选择。

1.2研究工作

迄今为止，研究人员所提出的各种解决互操作性的方法仍然无法满足当前的要求，因此我们基于深入分析移动Agent互操作基础之上，比较各种互操作机制的差异和现有的研究情况（第二章所述）。

结合已有的研究成果，我们提出了一种可以在异构环境中跨语言的移动Agent系统、环境中实现执行、迁移和通信互操作性的框架，并将Agent通讯语言（ACLAgentCommunicationLanguage）集成到本框架中，将Agent抽象成一个虚拟知识库，它是一个信息、知识和相关机制的集合，我们可以将其定义相应的本体实现，互操作就是将通过定义的本体信息让其它Agent来共享信息。

而ACL则可以被认为是一系列具有保留意义的消息类型的集合，不随物理环境的变化而改变。

这样可以使得与所有不同标准的Agent中间件在高层进行相互的通讯。

也使得模型独立于任何Agent中间件，同时必须要提供互操作在移动Agent环境中。

将来，在移动Agent上层通讯中可以使用ACL消息进行通讯，如果Agent本身不支持高层通讯，可以使用基于MASIF标准的系统级接口进行通讯，这样可以对原平台进行最小的修改，甚至不修改的情况下，最大范围的Agent都能适应这一模型，我们称这一模型为GMAA（GeneralMigrationAgentArchitecture）模型。

使得现存的各种Agent之间可以并存和协作。

这也比较容易集成在已经存在的Agent系统中。

最终，这个模型能够灵活的提供不同的迁移策略与机制，满足将来扩展的需要。

1.3组织和结构

本文分为六个章节：

第一章介绍了本文研究工作的动机和目的，以及国内外关于该方向上的研究现状和存在的问题。

第二章深入分析讨论了当前已经存在的移动Agent技术的互操作性的相关标准和现有的成果。

第三章在对互操作深入分析研究的基础上，提出了一个通用迁移模型，我们称之为GMAA模型，和通用Agent接口。

第四章根据GMAA模型的可扩展性，我们提出了一个基于GMAA模型的一个迁移策略OTP用以实现按需迁移要求。

第五章在JADE、Agentscape平台上实现基于GMAA模型集成工作，并对集成后的移动Agent互操作性能进行了分析。

第六章对全文进行总结工作，并就本文进一步的研究工作进行了相应的讨论。

第二章互操作机制分析

现今，阻碍移动Agent技术发展主要因素集中在两个方面，一部分是经常被提到的Agent系统缺乏足够适当的安全机制。

另一部分就是在分布式异构环境中的Agent系统间缺乏足够的互操作性，这些原因都使得移动Agent无法达到大规模的广泛应用程度。

移动Agent的互操作性要求移动Agent能在不同系统，平台之间相互通讯。

更确切的说，我们定义移动Agent系统的互操作性如下[1]：

互操作性：

如果一个移动Agent系统中的Agent能迁移到另一个异构的移动Agent系统中，异构Agent之间（本地或者是远程的Agent）能相互的协作和通讯，Agent可以离开当前系统，并在另一个Agent系统中恢复执行。

由此定义可以知道，移动Agent的互操作性是为了促进移动Agent在分布式异构的环境与不同语言开发的Agent，不同的Agent系统，不同标准的Agent之间能相互通讯和迁移的能力，使得移动Agent能更大范围的协作，更加有效更加智能的方式完成相应任务。

当前对移动Agent互操作性的具体研究主要集中在以下几个方面：

①基于Agent标准的互操作研究，包括FIPA和MASIF两种主要的互操作标准。

②基于移动Agent高层的互操作研究，主要是在不对原平台进行修改的情况下，实现移动Agent互操作。

③基于移动Agent底层的互操作研究，主要是需要大量修改底层代码，以实现主动地互操作性。

还有一个需要注意的方面就是集成ACL消息机制的互操作研究。

这也将是本文研究的一个重点。

2.1标准的互操作机制

标准的建立是移动Agent技术走向成熟的前提标志，也是目前解决移动Agent互操作问题主要方法之一。

其中比较有影响力的是以下两个标准，一个是MASIF[2]（MobileAgentSystemInteroperabilityFacility）移动Agent互操作草案，另一个是FIPA[7]（FoundationforIntelligentPhysicalAgents）智能物理Agent组织。

在本节中，我们对移动Agent系统的标准化以及互操作性进行分析和研究。

标准化使各个异构移动Agent系统在规范的框架下能够实现互操作性。

同时，能在这个基本标准下对异构移动Agent开发平台进行统一管理和调用。

2.1.1MASIF移动Agent互操作

MASIF[2]标准是最早由Crystaliz,Inc.、GeneralMagic,Inc.、IBM等几个公司发起，最终由OMG（ObjectManagementGroup）对象管理组织提出的移动Agent互操作标准。

MASIF曾在过去的很长一段时间得到工业界和学术界的青睐，因为MASIF标准主要基于业界常用的CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture）标准，即公共对象请求代理架构，使得Agent能很好的和现有其它的系统进行交互，协作完成工作，并已经有一些项目根据MASIF标准实现。

MASIF标准最重要的就是定义了Agent系统间MAFAgentSystem和MAFFinder两个标准接口，用以实现Agent管理和查找等主要功能。

2.1.1.1MASIF定义与标准

为了更好的理解Agent的MASIF标准，本节主要介绍MASIF标准定义的移动Agent几个主要概念，使用并描述MASIF标准下的移动Agent。

由于移动Agent系统不是面向对象的，因此定义中用代码来描述基本概念[2]。

●静态Agent：

只能在原有系统执行的Agent。

●移动Agent：

可以从一个Agent平台迁移到另一个Agent平台的Agent。

●Agent执行状态：

Agent执行时候的状态，包括堆栈信息。

●A