一種基于智能移動Agent的網(wǎng)絡(luò)管理模型

1、一種基于智能移動Agent的網(wǎng)絡(luò)管理模型遮艘,t,七計算機(jī)科學(xué)2000Volz78一種基于智能移動Agent的網(wǎng)絡(luò)管理模型NetworkManagementbasedonIntelligentMobeAgent././奎塑T1(華中師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系武漢430079)憫AbstractAsthedevelopmentandapplicationsotnetworksexistingnetworkrhanagementparadigInsarenotadaptabletosuchchangesInthispaperranideaofIntelligentMobileAgentisintrodu

2、cedandappldtonetworkmanagementa.reaovercomingdrawbacksottraditionalnetworkmanagementparadigmstoneetrequirementsofmanagementoflargecomplexnetworksKeywordsIntelligentmobileagentrNetworkmanagementDistributedmanagement1.引言網(wǎng)絡(luò)己深到社會的各個方面,網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)也越來越重要.網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模Et益龐大,結(jié)構(gòu)也由過去的單一結(jié)椅變?yōu)橥δ懿纪瑓f(xié)議同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的復(fù)雜結(jié)構(gòu).而目前的網(wǎng)絡(luò)管理

3、體系結(jié)構(gòu)仍U集中式為主,這種模式在管理大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時暴露出種種缺陷,如;大量的數(shù)據(jù)傳輸和處理均集中在唯一的管理站處,易產(chǎn)生中央瓶頸;可靠性較低,也不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模動態(tài)改變.層次化網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)通過增加中間管理層來緩解頊層管理站的壓力,這種結(jié)椅在一定程度上解決了瓶頸和可擴(kuò)展性問題,但也帶來了一些同題,如多層管理者之問任奇的分配,通信和協(xié)作.另外集中式或?qū)哟位W(wǎng)絡(luò)管理都是基于C/S(Client/Server)模式r代理運(yùn)行在被管設(shè)備上負(fù)責(zé)響應(yīng)管理站上作為客戶端的管理應(yīng)用程序發(fā)出的協(xié)議請求.代理具有自主處理的能力,只能完成一些預(yù)定的工作,對于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的實(shí)時性要求代理具有一定程度的自主性.羽絡(luò)管理

4、工作的復(fù)雜性己超過人力所及,現(xiàn)代網(wǎng)管結(jié)構(gòu)中應(yīng)該使各個代理都參與管理工作(即分布式管理),代理自主決策,協(xié)作完成管理任務(wù),減少管理者的干預(yù)(即智能化管理).網(wǎng)絡(luò)管理襄統(tǒng)應(yīng)該具有分布性,靈活性,可擴(kuò)縮性,可靠性及自動化管理等特性.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)蕾理走向分布化和智能化是羽絡(luò)分布性和動態(tài)性的必然要求.我們提出智艟移動Agent(IntelligentMobiIeAgentr簡稱IMA)思想模型以實(shí)現(xiàn)分布化和智能化的網(wǎng)絡(luò)管理.管理人員可以以一種高級的方式(如策略,動機(jī)和目標(biāo))與IMA通信,IMA具有智能性和移動性,它們監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)元素的狀態(tài)及使用情況,預(yù)測網(wǎng)絡(luò)變化,及時修復(fù)網(wǎng)絡(luò)故障.2.智能移動AgentAge

5、nt是在某一環(huán)境中持續(xù)逗行的,具有自主性的計算實(shí)體.目前在計算機(jī)研究中有兩大領(lǐng)域使用術(shù)語Agent_2】,即分布式人工智能DAI(DistributedArtittcialIntelligence)領(lǐng)域中的智能Agent和分布式系統(tǒng)中的移動Agent(MobileAgent)DAI中的智能Agent被定義為這樣一個系統(tǒng),它處于一個環(huán)境之中并作為這個環(huán)境的一部分能夠隨時感知這個環(huán)境并采取相應(yīng)的行動,可建立自己的行動規(guī)劃并能影響環(huán)境的變化.Agent的基車特征如下_':?自主性:Agent對自身內(nèi)部狀態(tài)和行為有一定的控制能力,在完成任務(wù)時無需或其它Agent的直接干預(yù).?協(xié)同性:當(dāng)需要時,

6、應(yīng)能通過某種Agent通信語言與其它Agent(或人)交互以完成任務(wù).?響應(yīng)性:Agent能感知周圍的環(huán)境(可以是物理世界,用戶,一組Agents,Internet或它們的組合),對環(huán)境的變化能及時作出響應(yīng).預(yù)動性:Agent僅是簡單地對環(huán)境變化作出響應(yīng)r它們能采取面向目標(biāo)的行為,艟夠影響環(huán)境曲變化.分布式系統(tǒng)中的移動Agent嘲指一個艟夠在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)同自主遷移的軟件實(shí)體,它在網(wǎng)絡(luò)中按一定的規(guī)車暮醺士生,研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)通信.肖壤寶教授,研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)周絡(luò).11.程遷移.尋求合適的資源.通過車地或就近訪問這些資源.t表用戶完成特定的任務(wù)它能夠感知阿絡(luò)狀態(tài)的變化.并能利用從前面訪問過的結(jié)點(diǎn)得

7、到的信息來相應(yīng)調(diào)整下一步的行為.移動Agent的主要思想是減少網(wǎng)絡(luò)流量,平衡負(fù)載.提高容錯度.異步交互和數(shù)據(jù)訪問本地化智能Agent和移動Agent除了擁有Agent的基本屬性.還付別具有智能性和移動性.以上這兩個概念并不是相斥的,同時具有這兩種特性的Agent稱為智能移動Agent5.智能移動Agent(IMA)51IMA結(jié)構(gòu)IMA的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示.IMA所采取的一切行為都是面向目標(biāo)的目標(biāo)以任務(wù)表的形式表示.目標(biāo)韌始可由用戶靜態(tài)建立,然后通過通信動態(tài)改變.1MA之間可相互發(fā)送或接收目標(biāo).形成多個1MA之間的協(xié)同工作.固1IMA結(jié)構(gòu)圖IMA之間使用某種Agent通信語言進(jìn)行通訊,發(fā)送任務(wù),

8、表達(dá)各IMA對任務(wù)的態(tài)度及傳遞被處理的信息.目前較常用的是ARPAKnowedgeSharingEffort的KQMLtKnowledgeQueryandManipulationLa-guage)和FIPA(FoundattontorIntelligentPhysicalAgents)的ACL(AgentCommunicationLanguage).IMA通過感知器來感知外界環(huán)境,當(dāng)激活條件被滿足時.感知器接收補(bǔ)部信息流.效應(yīng)器根據(jù)信息處理器的控制命令執(zhí)行具體的事務(wù)處理.效應(yīng)行為的執(zhí)行改變環(huán)境的狀態(tài),井能被IMA感知到.信息庫存儲1MA及環(huán)境的狀態(tài)信息.知識庫中包括領(lǐng)域知識(表示實(shí)體及概念的特

9、征及其結(jié)構(gòu)),控制知識(表示與領(lǐng)域有關(guān)的問題求解知識),同題求解知識(表示同題求解的控制策略或算法)和通訊知識(IMA問的聯(lián)系等).信息處理器根據(jù)接收到的信息以及知識和狀態(tài)信?12?息進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦斫?推理后.形成相應(yīng)的動作,控制1MA的其它模塊.可能是更新1MA狀態(tài),或通過效應(yīng)器產(chǎn)生效應(yīng)行為對于實(shí)時性要求高的處理.可以不經(jīng)l過推理過程.根據(jù)感知器接收的信息直接作出響應(yīng),通過效應(yīng)器作用到外界珂=境圖1所示為智能型1MA的基本結(jié)構(gòu).IMA的實(shí)現(xiàn)時可根據(jù)需要對基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化或擴(kuò)充.例如.可去掉推理部件使1MA成為不采用復(fù)雜的符號推理的響應(yīng)型1MA.在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入學(xué)習(xí)模塊使1MA具有自學(xué)習(xí)能

10、力.需要指出的是.IMA的移動性與其思維能力和內(nèi)部狀態(tài)大小成反比.智能型1MA比晌應(yīng)型1MA的智能性更強(qiáng).體積也更龐大.因此移動性更差,在遷移的過程中會消耗更多的帶寬和主機(jī)資源.所以在實(shí)現(xiàn)期間應(yīng)綜臺考慮各種需求,設(shè)計較優(yōu)的方案】.S2IMA系統(tǒng)1MA可在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間自主遷移網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)要支持1MA必須安裝有IMAS(1MA系統(tǒng)).為IMA提供一十運(yùn)行環(huán)境,標(biāo)準(zhǔn)的交互接口.1MA的創(chuàng)建,遷移,終止服務(wù),支持IMA的穆動性和通信并為主機(jī)與1MA提供安全機(jī)制1MA運(yùn)行環(huán)境稱為場所(ace),維護(hù)Agent運(yùn)行的上下文.一十主機(jī)可以有一個或多個IMAS.一十IMAS可有一個或多十場所對于不支持IMA的網(wǎng)絡(luò)

11、結(jié)點(diǎn).可以設(shè)置Proxy結(jié)點(diǎn)來進(jìn)行消息轉(zhuǎn)換.IMA系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖2所示.T姒SrPlace)m"1j其它服務(wù)l蚩拜訪問【l菅理【安全拴壹通信機(jī)制國21MA系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)通信機(jī)制提供基本的傳輸服務(wù).面向網(wǎng)絡(luò)傳送和接收數(shù)據(jù).網(wǎng)絡(luò)可能是異質(zhì)的,通信機(jī)制模塊使底層的異質(zhì)性對Agent透明.安全檢查機(jī)制提供身份認(rèn)證,加密和訪問控制服務(wù).安全機(jī)制包括對1MAS以及IMA兩方面的安全保護(hù).遷移模塊用于發(fā)送和接收IMA.當(dāng)IMA需要遷移到其它結(jié)點(diǎn),遷移模塊負(fù)責(zé)收集1MA的當(dāng)前執(zhí)行狀態(tài)t同時從安全模塊獲得必要的安全信息.然后將IMA代碼,數(shù)據(jù)和執(zhí)行狀態(tài)打包,使用通信機(jī)制將1MA發(fā)送到目的結(jié)點(diǎn).在接收t

12、MA時,通過安全檢鲞后,需要恢復(fù)IMA的代碼,數(shù)據(jù)及執(zhí)行牡態(tài)t在上攻掛起的斷點(diǎn)處重啟1MA.繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼.資源訪同模塊為1MA提供本地資源訪問服務(wù).IMA對主機(jī)的資源訪口必須有定的限制t以保護(hù)主機(jī)的安全性.IMA管理模塊提供1MA的管理服務(wù)t包括1MA生命周期跟蹤,1MA收憊保存與慨復(fù),IMA唯一標(biāo)識等.除了以上基本服務(wù)外,1MAS還可提供其它的服務(wù).這些服務(wù)可以通過增加其它服務(wù)模塊或是由駐留Agent來提供4.智能移動Agent在網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域中的應(yīng)用智能移動Agent的思想模型集成了分布式計算領(lǐng)域的移動Agent和分布式人工智能領(lǐng)域的多Agent系統(tǒng)技術(shù),結(jié)臺二者的優(yōu)點(diǎn).使網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

13、更加有效地運(yùn)行.采用移動Agent思想.將管理處理封裝在Agent中.需要時發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)中.Agent執(zhí)行過程中在各個結(jié)點(diǎn)間遷移.收集,處理需要的數(shù)據(jù)或執(zhí)行相應(yīng)的動作.這樣管理任務(wù)就被分布到各個設(shè)薔中,負(fù)載得到平衡.將處理更靠近數(shù)據(jù),可以減少網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸.提高對緊急情況的快速反應(yīng)能力代理不再只是完成固定的工作,它們的功能可以在運(yùn)行時進(jìn)行動態(tài)的重配置.增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的靈活性.多Agent系統(tǒng)研究通過交互解決超出單個智能體能力或知識的問題.傳統(tǒng)的人工智能方法如專家系統(tǒng)示例推理技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)管理中存在著缺乏靈活性和適應(yīng)性以及難以與管理人員協(xié)作的缺陷,而智能A牡眥技術(shù)則更靈活.將移動Agen

14、t思想集成到多Agent系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中.使Agent與Agent(或人)之聞能夠相互通信和協(xié)調(diào).協(xié)作完成管理功能,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理一定程度的自動化.具有智能的Agent能夠處理網(wǎng)絡(luò)的不確定性信息.適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài).根據(jù)已知信息和知識作出推理和決策.對阿鉻進(jìn)行控制.并能預(yù)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化一提前采取行動以避免問題的出現(xiàn).具有智能性使Agent可以完成更有效的管理工作與移動代碼技術(shù)相結(jié)合后t智能Agent也更具靈活性和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的適應(yīng)性.智脆移動Agent使網(wǎng)絡(luò)管理分布化和智能化,解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理模式中存在的一些問題,這正是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)管理所期望達(dá)到的目標(biāo).5.基于IMA的網(wǎng)絡(luò)管理基于1MA的網(wǎng)絡(luò)管理采用

15、層次式和協(xié)作式相結(jié)合的管理模型.網(wǎng)元根據(jù)地理位置或管理功脆劃分成多個管理域.各個管理域有自己的域管理者,彼此之間采用對等通信城內(nèi)被管設(shè)備之上運(yùn)行1MA.它們之同根據(jù)管理需要可以是管理關(guān)系或協(xié)作關(guān)系在網(wǎng)管應(yīng)用中,普通1MA是被委托有任務(wù),刨建后游所需要訪問的結(jié)點(diǎn).完成任務(wù)后即姿止的1MA-例如故障管理中.一個1MA可以獨(dú)自或刨建一組協(xié)作1MA檢測故障源.完成任務(wù)后終止運(yùn)行.它們都屬于這一類IMA.此外還有幾類:?靜態(tài)1MA:這類1MA不發(fā)生遷移行為,一般是駐留在主機(jī)上為其它IMA提供服務(wù).?上載IMA:從源主機(jī)遷移到某個目標(biāo)主機(jī),然后駐留在其上,用來擴(kuò)展目標(biāo)主機(jī)所提供的服務(wù),它們可以永九駐留也可

16、以在使用完后終止例如嵌鰒訪問1MA可以上載到目標(biāo)主機(jī)上,訪問本地資源.并計算,提取出有效的信息提供紿其它1MA.?巡游IMA:不終止運(yùn)行的IMA.它們可被看作是網(wǎng)絡(luò)的一部分.完成持續(xù),永久性的任務(wù),例如配置管理中的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)任務(wù)就要求持續(xù)檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?#39;.結(jié)柬語本文探討了IMA和IMAS的結(jié)構(gòu),舟紹了基于1MA的網(wǎng)絡(luò)管理與傳統(tǒng)網(wǎng)管方法相比所帶來的特性以及基于IMA的網(wǎng)絡(luò)管理模型.基于1MA的網(wǎng)管是一個嶄新的研究領(lǐng)域.還有許多同題需要解決.比如研究基于1MA的網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)現(xiàn)問題,細(xì)化和完善IMA模型.網(wǎng)管應(yīng)用中IMA的協(xié)作機(jī)制.進(jìn)一步的研究工作將在今后的論文中進(jìn)行論述.參考文獻(xiàn)1Xiao

17、Dehao,LilrongChenchunhengEventdrivenDomainManagersEorOpenManagementEnvirortment,.ChiJoualofAdvancedS.ftwareResearch.1999.4:3924012JeanPhilippeMartinGtalin.eralASurveyoEDistributedEnterpriseNetworkandSystemsManagementParadigmsJoualofNetworkandSyStemManagemerit.9997(1)3FranklinStGcreaserAIsitanagent.0

18、rJustapro-gram?AtaxonomyforaurOsagentsIn:thePro-ceedingsOtheThirdInter.natinaWorkshoponAgentTheories.Architectures.andLanguages.SpringerVerlag-19964WooldridgeM-JenningsNRImetligentAgents:TIandPracticeKnowledgeEngineeringReview,1995.1O'2)IJ51525CabriG,et.MobileAgentTechnologyCurrentTrendsandPersp.eetivesCongressoAualeAICA'98.Napoli(I),November1998;:abbkleat:hnhttpp:/www.囂q8CheikhrouheuMM.eta1.IntelligentAgentsInNetworkManagementAStateo-theartCorporateCoramunka-tionsDepartmentEurecomInstitute.9979ldiM,PiccoGPEvaluatingtheTra