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1、一种基于移动代理的主动网络节点操作系统技术 一种基于移动代理的主动网络节点操作系统技术 辽宁石油化工大学信息工程学院粱潇魏海平 王福威杨武英 提要：论文简单介绍了主动式网络和主动网络中的节点操作系统，在此基础上，将M o b i l eA g e n t 技术 引入到主动式网络中，提出一种用M o b l l eA g e n t 概念代替主动网络中主动包原有的封装 ( C a p s u l e ) 的设计。这种以代理人为基础的主动式网络架构的工作模式更具备自主性，改善了 网络中节点的被动性，并可以对当前的环境及时做出反应。 关奠词：主动网络移动代理节点操作系统 A nM o b i l e
2、A g e n t - B a s e dA c t i v eN o d eO ST e c h n o l o g y L I A N GX i a o ，W E IH a i p i n g ，W A N GF uw e i ，Y A N GW u y i n g ( S c h o o lo fI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g 。L i a o n i n gU n i v e r s i t yo fP e t r o l e u m C h e m i c a lT e c h n o l o g y F u s h u n11
3、3 0 0 1 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：T h i sp a p e rp r e s e n t sA c t i v eN e t w o r k sa n dN o d eO So fi t i nb r i e f O nt h eb a s iso ft h e m 。 M o b i l eA g e n tt e c h n o l o g yi si n t r o d u c e di n t oA c t i v eN e t w o r k s ，t h e np u t sf o r w a r dan e w i m p e m e
4、 n ts c h e m et or e p l a c e c a p s u l ew i t hm o b i l ea g e n ti na c t i v ep a c k a g e so fa c t i v e n e t w o r k s C o m p a r i n gw i t ht h ec a p s u l e ，t h isk i n do ff r a m eb a s e do nA c t i v eN e t w o r k sh a s m o r ec u s t o m i z a b i l i t y ，a n dr e a c t st
5、 ot h ei m p u l s eo fe n v i r o n m e n tc h a n g e si m m e d i a t e l y K e y - o r d s ：A c t i v eN e t w o r k ：M o b il eA g e n t ：N o d eO S 随着信息网络技术的日益普及和广泛应用，计算机网络的规模逐步扩大，网络的任务愈来愈繁重。传 统网络环境制定流程的缓慢性与硬件设备的封闭性，造成现有的网络架构提供的服务非常有限。因此产生 了主动式网络的概念。主动式网络提出使网络具有“可编程”能力，提供了网络服务发展上的弹性与自主 性。应用服务允
6、许在网络各个节点内加入自定制的网络服务，网络节点就不再只是被动的传输装置，更具 有主动执行服务的能力。近年来分布式人工智能领域兴起的M o b i l eA g e n t 技术蓬勃发展，M o b i l eA g e n t 通常更具备主动性和自主性，不仅能处理执行代码，也能够控制本身的行为模式，及时对当时的环境做出 反应，同时具有降低网络负载的能力，因此将M o b i l eA g e n t 引入到主动式网络中，具有重要的理论和实 践意义。 1 主动网络 1 1 主动网络体系结构 主动网络( A c t i v eN e t w o r k s ) 。的概念是D A R P A (
7、D e f e n s eA d v a n c e dR e s e a r c hP r o j e c t sA g e n c y ) 1 1 2 第五届全国因特网与音视频广播发展研讨舍( N W C 2 0 0 5 ) 2 0 0 54 一种基手移动代理的主动网络节点操作系统技术 研究协会于1 9 9 5 年，针对当时网络发展过程中遇到的几个问题( 把新的技术和标准引入现有网络中的困 难；几个网络协议层的冗余操作而使网络性能下降；在已存在的结构模块中加入新服务的困难) 而提出的。 为克服这些困难，科学家们考虑了几个策略，这些策略最终综合为主动网络方案。 主动网络是一种可编程的分组交换
8、网络，它采用“存储一计算一存储”的网络传输模式，网络节点不 仅具有分组路由的处理能力，而且能对分组的内容进行计算处理”。，使分组在传送过程中可以被修改，存 储或重定向。如图1 所示，主动网络由一系列主动节点( A N ，A c t i r eN o d e ) 构成，主动节点之间通过各 种底层网络技术( 如E t h e r n e t ，A T M 等) 连接在一起，每个主动节点运行一个节点操作系统( N o d eO S ) 及一个或者几个可执行环境( E E s ，E x e c u t i o nE n v i r o n m e n t s ) ，用户通过主动应用( A A ，A c
9、 t i v eA p p l i e a t i o n ) 来获取任务。 主动 应用 运行 环境 节点 O S 舒舒 通道 存储 图1 主动删络体系结构 当E E 中的实体需要N o d eO S 服务的时候，E E 向N o d eO S 发出一个请求消息，该请求消息中包含一个 用来标志E E 的实体标志符。当N o d eO S 收到消息后，把它提交给安全执行引擎，根据安全策略库来校验 该请求的真实性，并对请求该服务的实体进行身份认证。如果不影响系统安全，N o d eO S 将执行相应的操 作来完成E E 所请求的服务。每个A N 都配备一个管理执行环境( M a n a g e m
10、 e n tE E ) ，通过它来改变节点的配 置和安全策略库。 1 2 主动网络中的节点操作系统( N o d eO S ) N o d eO S “1 是主动节点最下面的功能层次，是主动节点的硬件资源接口，并管理和控制主动节点硬件 资源的使用。它屏蔽了对这些资源使用的细节问题，给上一一个功能层次E E 提供使用这些资源的接口。 一个R o d eO S 可以并发支持多个E E ，并负责管理网络带宽，内存域，C P U 循环等节点资源，并在不同的E E 之间对它们进行分配。同时，它还为E E 提供接收和发送数据包所需要的信道。节点操作系统规范针对N o d e 0 s 接口定义了5 个功能抽
11、象： 线程池( t h r e a dp o o l s ) ：一种提供了计算能力的抽象结构，所有线程以“端到端”的方式工作 内存池( m e m o r yp o o l s ) ：提供了主要的抽象存储，实现分组缓冲和保存执行环境E E 的状态 信道( c h a n n e l s ) ：负责发送，接收和转发报文 文件( f i l e s ) ：提供持久的数据存储 域( d o m a i n s ) ：控制和调度上述四种资源 2 0 0 54 第五届全国因特网与音视频广播发展研讨舍( N W C 2 0 0 5 ) 】I3 言一 囤圈 一种基于移动代理的主动周络节点操作系统技术 前四个
12、功能抽象封装了系统的4 类资源：计算，存储器，通信和永久存储，并定义了如何为域所使用。 而域则用于聚集前四个功能抽象的控制和调度。 2 一种基于M o b i l eA g e n t 的N o d eO S 2 1 一种基于M o b il eA g e n t 的N o d eO S 传统的主动网络在网络层进行处理，在封装协议，服务的定制，配置和维护方面作用一般，并采用的 是传统的集中式的管理策略。而将M o b i l eA g e n t 引入到主动网络中，使每个M o b i l eA g e n t 作为一个应用 层的程序在主动节点上运行。这样，M o b i l eA g e n
13、 t 在网络传输过程中，减少了一些中间环节的处理，而只 需动态迁移到目标节点服务器端执行，从而避免了大量数据的网络传送，降低系统对网络带宽的依赖。基 于以上分析和考虑，提出利用M o b i l eA g e n t 来构造主动网络节点操作系统的方案，如图2 所示。 S O L I r C en o d ed e s ti n a t io nn o d e 图2 一种基于M o b l l eA g e n t 的N o d eO s 该系统中的M o b i l eA g e n t 是一个可以在节点上运行的程序，它是一种特殊的代理，运行期间可以在 虚拟机之间迁移而无须中断程序的执行。如图
14、3 所示，该M o b i l eA g e n t 具有一定的智能，为了寻求协同 完成任务的求解，可以派遣多个不同的A g e n t ( 移动A g e n t ，服务A g e n t 等等) ，通过某种A g e n t 传输协议， 使其在网络中并行执行，协作完成任务。这些M o b i l eA g e n t 具有智能性，自主性，动态路由，动态迁移， 异步执行等优点，将之引入到主动网络中，将主动包所携带的程序和数据封装成M o b i l eA g e n t ，赋予了主 动包更好的主动性和更强的计算处理能力。 图3 一种基于M o b i l eA g e n t 的主动网络节点
15、之间通信 该系统中主要包括A g e n tE E 和A g e n t 组件，M o b i l eA g e n t 通过A g e n tE E 来执行一些原语操作( 如本 1 1 4 第五届全国因特网与音视频广播发展研讨会( N W C 2 0 0 5 ) 2 0 0 5 4 一种基于移动代理的主动网络节点操作系统技术 地存取，通信，控制等等) 。 M o b i l eA g e n t 是存在于移动代理平台( M A P ”) 中的软件实体，M o b i l eA g e n t 的移动只是从源节点的 E E 移动到目标节点E E 。由于这种移动是随机性质的，自由选择当时空闲的E
16、 E ，造成移动代理系统安全管 理的复杂性。所以该设计中将E E 配置为M o b i l eA g e n t 运行平台，统一由A g e n tE E 进行控制和调度。 A g e n t 组件包括初始化组件，提取组件，协议装配组件。初始化组件可以对A g e n tE E 进行初始化设置 提取组件用来把网络中的数据包中的活动信息提取出来：协议装配组件是在节点记录M o b i l eA g e n t 信息 以便在目的节点装配协议。 2 2A g e n t 传输协议抽象结构 在管理和安全方面进行了一些扩展后，对该传输协议抽象如下 p u b l i cc l a s sP r o t o c o l I n f o p u b l i cP r o t o c o l I n f o ( S t r i n gu i d ，S t r i n gp i d ，V e c t o rc l a s s g r o u p ，S t r i n gs an a m e ，V e c t o ra r g s ， S t r i
