【文章內(nèi)容簡介】 ............................................2攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 ....................................................................................2第一章 緒論1第一章 緒論 研究目的和意義近年來，移動 Agent 技術(shù)在分布式應(yīng)用中顯示出了巨大的潛力，特別是在Inter 等異構(gòu)的環(huán)境中具有很強的適應(yīng)性。雖然現(xiàn)今已經(jīng)開發(fā)出來了大量的移動 Agent 系統(tǒng) ,但仍然有許多問題阻礙了移動 Agent 技術(shù)的發(fā)展，除了經(jīng)常被提到的缺乏足夠合適的安全機制，還有移動 Agent 系統(tǒng)之間的缺乏互操作性，這都阻礙了移動 Agent 的大規(guī)模廣泛應(yīng)用。移動 Agent 是一個具有主動性，適應(yīng)性和社會自治性的一個實體，它可以在分布式環(huán)境中的不同的位置進(jìn)行遷移。在更高層次的 Agent 交互中，對Agent 和執(zhí)行環(huán)境都有一定的要求。然而對于已經(jīng)存在的不同的 Agent 系統(tǒng)，不同程序語言和不同計算機架構(gòu)都阻礙了 Agent 的這種交互。從目前的研究情況看，移動 Agent 本身的應(yīng)用并未如預(yù)期的那樣理想。諸多的問題阻礙了移動 Agent 的廣泛應(yīng)用，比如：安全，集成，互操作等問題都阻礙著移動 Agent 技術(shù)的發(fā)展。目前，商業(yè)性和實驗性的移動 Agent 系統(tǒng)多達(dá)近百個，這些系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)實現(xiàn)上都存在著較大的差異，嚴(yán)重阻礙了移動 Agent 系統(tǒng)的互操作和移動 Agent 技術(shù)的推廣。在移動 Agent 互操作中涉及到以下幾個問題：? 通訊：消息的傳遞和發(fā)送，通訊語言。? 移動：Agent 的傳輸協(xié)議和 Agent 的編碼。? 安全：驗證不同移動 Agent 系統(tǒng)中移動 Agent，如何評價它們的行為。? 執(zhí)行：使 Agent 的生命周期適應(yīng)不同的移動 Agent 系統(tǒng)，讓 Agent 訪問移動 Agent 系統(tǒng)的資源。因此本文主要根據(jù)上面所涉及到的四個方面來解決移動 Agent 的互操作性 (對互操作性而言，安全并非必須的) 。但是，我們需要明確的是，互操作性的目的并不是試圖將所有系統(tǒng)統(tǒng)一起來，我們沒有必要對移動 Agent 系統(tǒng)的具體體系結(jié)構(gòu)、安全保障、實現(xiàn)策略、序列化和反序列化的方式進(jìn)行嚴(yán)格的限制?；诓煌拈_發(fā)目的，可以允許移動 Agent 系統(tǒng)存在多種結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式，保第一章 緒論2持各平臺系統(tǒng)的相對獨立性，這有利于在不同環(huán)境下使用不同的開發(fā)系統(tǒng)，為開發(fā)者提供靈活的開發(fā)選擇。 研究工作迄今為止，研究人員所提出的各種解決互操作性的方法仍然無法滿足當(dāng)前的要求，因此我們基于深入分析移動 Agent 互操作基礎(chǔ)之上，比較各種互操作機制的差異和現(xiàn)有的研究情況(第二章所述)。結(jié)合已有的研究成果，我們提出了一種可以在異構(gòu)環(huán)境中跨語言的移動Agent 系統(tǒng)、環(huán)境中實現(xiàn)執(zhí)行、遷移和通信互操作性的框架，并將 Agent 通訊語言(ACL Agent Communication Language)集成到本框架中，將 Agent 抽象成一個虛擬知識庫，它是一個信息、知識和相關(guān)機制的集合，我們可以將其定義相應(yīng)的本體實現(xiàn)，互操作就是將通過定義的本體信息讓其它 Agent 來共享信息。而 ACL 則可以被認(rèn)為是一系列具有保留意義的消息類型的集合，不隨物理環(huán)境的變化而改變。這樣可以使得與所有不同標(biāo)準(zhǔn)的 Agent 中間件在高層進(jìn)行相互的通訊。也使得模型獨立于任何 Agent 中間件，同時必須要提供互操作在移動Agent 環(huán)境中。將來，在移動 Agent 上層通訊中可以使用 ACL 消息進(jìn)行通訊，如果 Agent 本身不支持高層通訊，可以使用基于 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)級接口進(jìn)行通訊，這樣可以對原平臺進(jìn)行最小的修改，甚至不修改的情況下，最大范圍的Agent 都能適應(yīng)這一模型，我們稱這一模型為 GMAA(General Migration Agent Architecture)模型。使得現(xiàn)存的各種 Agent 之間可以并存和協(xié)作。這也比較容易集成在已經(jīng)存在的 Agent 系統(tǒng)中。最終，這個模型能夠靈活的提供不同的遷移策略與機制，滿足將來擴展的需要。 組織和結(jié)構(gòu)本文分為六個章節(jié)：第一章 介紹了本文研究工作的動機和目的，以及國內(nèi)外關(guān)于該方向上的研究現(xiàn)狀和存在的問題。第二章 深入分析討論了當(dāng)前已經(jīng)存在的移動 Agent 技術(shù)的互操作性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)有的成果。第一章 緒論3第三章 在對互操作深入分析研究的基礎(chǔ)上，提出了一個通用遷移模型，我們稱之為 GMAA 模型，和通用 Agent 接口。第四章 根據(jù) GMAA 模型的可擴展性，我們提出了一個基于 GMAA 模型的一個遷移策略 OTP 用以實現(xiàn)按需遷移要求。第五章 在 JADE、Agentscape 平臺上實現(xiàn)基于 GMAA 模型集成工作，并對集成后的移動 Agent 互操作性能進(jìn)行了分析。第六章 對全文進(jìn)行總結(jié)工作，并就本文進(jìn)一步的研究工作進(jìn)行了相應(yīng)的討論。第二章 互操作機制分析4第二章 互操作機制分析現(xiàn)今，阻礙移動 Agent 技術(shù)發(fā)展主要因素集中在兩個方面，一部分是經(jīng)常被提到的 Agent 系統(tǒng)缺乏足夠適當(dāng)?shù)陌踩珯C制。另一部分就是在分布式異構(gòu)環(huán)境中的 Agent 系統(tǒng)間缺乏足夠的互操作性，這些原因都使得移動 Agent 無法達(dá)到大規(guī)模的廣泛應(yīng)用程度。移動 Agent 的互操作性要求移動 Agent 能在不同系統(tǒng)，平臺之間相互通訊。更確切的說，我們定義移動 Agent 系統(tǒng)的互操作性如下 [1]：互操作性：如果一個移動 Agent 系統(tǒng)中的 Agent 能遷移到另一個異構(gòu)的移動 Agent 系統(tǒng)中，異構(gòu) Agent 之間(本地或者是遠(yuǎn)程的 Agent)能相互的協(xié)作和通訊，Agent 可以離開當(dāng)前系統(tǒng)，并在另一個 Agent 系統(tǒng)中恢復(fù)執(zhí)行。由此定義可以知道，移動 Agent 的互操作性是為了促進(jìn)移動 Agent 在分布式異構(gòu)的環(huán)境與不同語言開發(fā)的 Agent，不同的 Agent 系統(tǒng)，不同標(biāo)準(zhǔn)的 Agent之間能相互通訊和遷移的能力，使得移動 Agent 能更大范圍的協(xié)作，更加有效更加智能的方式完成相應(yīng)任務(wù)。當(dāng)前對移動 Agent 互操作性的具體研究主要集中在以下幾個方面：①基于Agent 標(biāo)準(zhǔn)的互操作研究，包括 FIPA 和 MASIF 兩種主要的互操作標(biāo)準(zhǔn)。②基于移動 Agent 高層的互操作研究，主要是在不對原平臺進(jìn)行修改的情況下，實現(xiàn)移動 Agent 互操作。③ 基于移動 Agent 底層的互操作研究，主要是需要大量修改底層代碼，以實現(xiàn)主動地互操作性。還有一個需要注意的方面就是集成ACL 消息機制的互操作研究。這也將是本文研究的一個重點。 標(biāo)準(zhǔn)的互操作機制標(biāo)準(zhǔn)的建立是移動 Agent 技術(shù)走向成熟的前提標(biāo)志，也是目前解決移動Agent 互操作問題主要方法之一。其中比較有影響力的是以下兩個標(biāo)準(zhǔn)，一個是 MASIF [2](Mobile Agent System Interoperability Facility)移動 Agent 互操作草案，另一個是 FIPA[7](Foundation for Intelligent Physical Agents)智能物理 Agent 組織。在本節(jié)中，我們對移動 Agent 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化以及互操作性進(jìn)行分析和研究。標(biāo)第二章 互操作機制分析5準(zhǔn)化使各個異構(gòu)移動 Agent 系統(tǒng)在規(guī)范的框架下能夠?qū)崿F(xiàn)互操作性。同時，能在這個基本標(biāo)準(zhǔn)下對異構(gòu)移動 Agent 開發(fā)平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)用。 MASIF 移動 Agent 互操作MASIF[2]標(biāo)準(zhǔn)是最早由 Crystaliz,Inc.、General Magic,Inc.、IBM 等幾個公司發(fā)起，最終由 OMG(Object Management Group)對象管理組織提出的移動 Agent互操作標(biāo)準(zhǔn)。MASIF 曾在過去的很長一段時間得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的青睞，因為 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)主要基于業(yè)界常用的 CORBA (Common Object Request Broker Architecture)標(biāo)準(zhǔn)，即公共對象請求代理架構(gòu)，使得 Agent 能很好的和現(xiàn)有其它的系統(tǒng)進(jìn)行交互，協(xié)作完成工作，并已經(jīng)有一些項目根據(jù) MASIF 標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)。MASIF 標(biāo)準(zhǔn)最重要的就是定義了 Agent 系統(tǒng)間 MAFAgentSystem 和 MAFFinder兩個標(biāo)準(zhǔn)接口，用以實現(xiàn) Agent 管理和查找等主要功能。 MASIF 定義與標(biāo)準(zhǔn)為了更好的理解 Agent 的 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)，本節(jié)主要介紹 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)定義的移動 Agent 幾個主要概念，使用并描述 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)下的移動 Agent。由于移動Agent 系統(tǒng)不是面向?qū)ο蟮模虼硕x中用代碼來描述基本概念 [2]。? 靜態(tài) Agent：只能在原有系統(tǒng)執(zhí)行的 Agent。? 移動 Agent：可以從一個 Agent 平臺遷移到另一個 Agent 平臺的Agent。? Agent 執(zhí)行狀態(tài)： Agent 執(zhí)行時候的狀態(tài)，包括堆棧信息。? Agent 權(quán)限： Agent 組織或個人必須得到授權(quán)和認(rèn)證。? Agent 名字：由權(quán)限、標(biāo)識符和 Agent 系統(tǒng)類型組成。? Agent 環(huán)境： Agent/Place 也稱 Context，是 Agent 執(zhí)行環(huán)境。? Agent 定位：是 Agent 環(huán)境所在的(place)參數(shù)的地址。? Agent 區(qū)域：指具有相同權(quán)限但不一定屬于同一個 Agent 系統(tǒng)類型的集合。MASIF 標(biāo)準(zhǔn)首先規(guī)定了通用概念模型，基本涵蓋了上面提到的 Agent 系統(tǒng)的第二章 互操作機制分析6所有主要抽象數(shù)據(jù)和概念。MASIF 標(biāo)準(zhǔn)還定義了 Agent 系統(tǒng)的通用功能和行為[2]包括 Agent 管理、命名、遷移以及與一些服務(wù)的集成進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。? Agent 管理管理員可以通過標(biāo)準(zhǔn)的操作管理不同類型 Agent，并提供相應(yīng)的創(chuàng)建、掛起、重新執(zhí)行以及終止 Agent 的規(guī)范化方法。? Agent 遷移對 Agent 在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，規(guī)定了 Agent 遷移前和遷移后的行為。? Agent 和 Agent 系統(tǒng)的命名提供了被管理 Agent 的唯一標(biāo)示符， Agent 的名字符號也應(yīng)該被規(guī)范化。它允許 Agent 系統(tǒng)快速決定是否支持到來的 Agent，并允許 Agent 使用唯一標(biāo)示符相互識別。? Agent 系統(tǒng)類型以及位置語法標(biāo)準(zhǔn)化 Agent 系統(tǒng)類型主要是提供 Agent 系統(tǒng)的一些信息 (如實現(xiàn)語言、產(chǎn)品名稱) ，使目的 Agent 系統(tǒng)判定能否支持此系統(tǒng)。OMG 的 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)定義了 MAFAgentSystem 和 MAFFinder 兩個規(guī)范接口[12]來進(jìn)行 Agent 管理、Agent 遷移、Agent 名稱、Agent 系統(tǒng)的名稱、 Agent 系統(tǒng)類型以及位置語法的各項操作。MASIF 以 CORBA 為基礎(chǔ)使用 CORBA 的命名服務(wù)，生命周期管理，外部服務(wù)和安全服務(wù)。其中 MAFAgentSystem 負(fù)責(zé)接收 Agent、列出 Agent、獲得 MAFFinder 接口、獲得 Agent 系統(tǒng)類型、獲得Agent 狀態(tài)等。 MAFFinder 提供注冊、注銷、查詢等服務(wù)，實際上是一種名字服務(wù)。如圖 ：圖 MASIF 結(jié)構(gòu)圖第二章 互操作機制分析7 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)小結(jié)MASIF 標(biāo)準(zhǔn)的目的是使得移動 Agent 在相同屬性的 Agent 間進(jìn)行相互通訊，使用的是標(biāo)準(zhǔn) CORBA 定義的 IDL 接口。MASIF 標(biāo)準(zhǔn)的移動 Agent 主要研究為代碼和狀態(tài)在網(wǎng)絡(luò)間的移動性，使用高粒度的移動 Agent(使用移動 Agent 包裝操作集合 )和需求遷移。移動 Agent 方法可以動態(tài)的適應(yīng)接口和遠(yuǎn)程系統(tǒng)服務(wù)，減少對連續(xù)網(wǎng)絡(luò)連接的依賴。從而達(dá)到動態(tài)裝載平衡和動態(tài)分布的功能。由于這一特性，使得在分布式動態(tài)環(huán)境中移動 Agent 可以提供一個健壯的，靈活的，有效的遷移。在 Agent 系統(tǒng)相關(guān)的使用者，和應(yīng)用提供者中，移動 Agent 可以在兩個靜態(tài)的軟件系統(tǒng)間進(jìn)行遷移。這種情況下，移動 Agent 可以在移動 Agent 系統(tǒng)中提供一個適配與靈活協(xié)作的互操作性。根據(jù) MASIF 標(biāo)準(zhǔn)，其定義的接口為 Agent 系統(tǒng)級別的而非 Agent 層次的。因此我們可以看出，Agent 系統(tǒng)中 Agent 可以將自己包裝成 CORBA 對象，但CORBA 對象并不是必須的。因此 MASIF 規(guī)范并不代表將 Agent 技術(shù)集成到CORBA 中。然而，當(dāng)把 Agent 定義為 CORBA 對象時，它就可能獲得所有CORBA 對象的服務(wù)，任何傳統(tǒng)的軟件對象都可以通過 CORBA 對象包裝?；?MASIF 標(biāo)準(zhǔn)的互操作本質(zhì)上是將 Agent 包裝成 CORBA 對象，使用 ORB 請求來實現(xiàn)互操作性。應(yīng)該注意到 MASIF 標(biāo)準(zhǔn)所沒有涉及到方面，但是需要在將來規(guī)范中涉及到的方面包括一下幾點：? Agent 多跳的安全性? Agent 不同語言的互操作? Agent 間的通訊 (由于 MASIF 是基于 CORBA 的通訊，所以規(guī)范略去了這一點)MASIF 標(biāo)準(zhǔn)是在原有 CORBA 的基礎(chǔ)之上，通過已經(jīng)存在的 CORBA 標(biāo)準(zhǔn)簡單的解決了不同 Agent 系統(tǒng)間的互操作，但是對于基于 MASIF 規(guī)范的 Agent接口和通訊機制，它們并不完全具有移動 Agent 系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性?，F(xiàn)今基于這種標(biāo)準(zhǔn)的研究已經(jīng)在一些移動 Agent 系統(tǒng)實現(xiàn)，包括：最早由