電子商務(wù)中一種基于郵箱的移動(dòng)代理通信研究

單琳娜

【摘要】 移動(dòng)代理技術(shù)已經(jīng)開始在電子商務(wù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。它的優(yōu)點(diǎn)顯著，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的電子商務(wù)技術(shù)中的許多不足，本文主要就電子商務(wù)中基于郵箱的通信機(jī)制進(jìn)行簡單的概述，并對LMCP機(jī)制的性能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。

【關(guān)鍵詞】 電子商務(wù) 通信模型 LMCP容錯(cuò)機(jī)制

在電子商務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用移動(dòng)代理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能Agent 在Internet上自主移動(dòng)和執(zhí)行，有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電子商務(wù)技術(shù)的不足，但當(dāng)前我國現(xiàn)有的移動(dòng) Agent 通信機(jī)制存在著明顯的缺點(diǎn)，難以滿足分布式應(yīng)用的一些需求，一定程度上制約了電子商務(wù)領(lǐng)域工作開展。

一、基于郵箱的通信模型

基于郵箱的通信模型結(jié)構(gòu)主要包括 Agent 運(yùn)行環(huán)境、MAS、Agent、郵箱、Communicator、本地節(jié)點(diǎn)地址表 RAT幾種實(shí)體。Agent的生成、遷移、通信、執(zhí)行、撤銷等功能都需要MAS的支撐，Agent在有MAS的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行后生成Home節(jié)點(diǎn)。Home節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建時(shí)被分配一個(gè)具有存儲(chǔ)功能的郵箱實(shí)體，記載的地址即為郵箱的位置，郵箱的主要作用是存儲(chǔ)發(fā)送給接收者的信息。當(dāng)需要這些信息時(shí)，郵箱再次將信息轉(zhuǎn)送給Agent。 如果節(jié)點(diǎn)有MAS，則會(huì)駐留一個(gè)Communicator組件，用來維護(hù)Agent 的物理地址、轉(zhuǎn)發(fā)信息或?qū)ぶ贰；卩]箱通信模型 ARP主要組成部分是位置管理和信息轉(zhuǎn)發(fā)，下文簡要對其進(jìn)行介紹。

1.1位置管理

位置管理的主要作用是更新和注冊郵箱在遷移過程中的位置，位置管理的主要方式為集中與分布結(jié)合。Agent在有MAS的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行并生成Home節(jié)點(diǎn)后，為Home節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建郵箱，并將郵箱信息記錄在Home節(jié)點(diǎn)上，Agent攜帶郵箱遷移之前，需要將“MVMB”信息首先發(fā)送給郵箱，然后由郵箱將eregister”信息發(fā)送給駐留過的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步，“Deregister”信息發(fā)送給中間節(jié)點(diǎn)后，中間節(jié)點(diǎn)會(huì)暫停信息發(fā)送工作，將郵箱標(biāo)志為“Fault”，并向其發(fā)“Reply”信息，所有的“Reply”信息接受完成后，郵箱開始遷移，郵箱到達(dá)指定節(jié)點(diǎn)后，向Home 節(jié)點(diǎn)及中間節(jié)點(diǎn)更新位置。

1.2信息轉(zhuǎn)發(fā)

郵箱與Home 節(jié)點(diǎn)結(jié)合實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)過程。驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)接收Agent的郵箱確實(shí)停留在本節(jié)點(diǎn)后，Agent將信息直接發(fā)送到郵箱，如果驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)它沒有停留在本節(jié)點(diǎn)，則將信息發(fā)送給接收Agent的Home節(jié)點(diǎn)，并由它完成信息轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。

Home節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)時(shí)，首先接收 Agent 郵箱地址信息，如果發(fā)現(xiàn)接收者郵箱不在本地節(jié)點(diǎn)，則將信息轉(zhuǎn)發(fā)到位置記錄記載的信息，注意轉(zhuǎn)發(fā)嚴(yán)格按照位置記錄進(jìn)行，中間節(jié)點(diǎn)接收后將標(biāo)志“Fault”標(biāo)識的郵箱信息緩存，沒有標(biāo)識的轉(zhuǎn)發(fā)。

二、LMCP 通信模型的容錯(cuò)機(jī)制

2.1容錯(cuò)模型

現(xiàn)實(shí)情況下，LMCP 通信模型中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤或鏈路失效，導(dǎo)致信息傳遞的可靠性降低。為了保證中間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤或鏈路失效時(shí)信息傳遞的可靠性不受影響，可以在LMCP 通信模型增加容錯(cuò)機(jī)制。在容錯(cuò)機(jī)制中假定產(chǎn)生Agent的Home 節(jié)點(diǎn)始終有效。容錯(cuò)模型中需要對Locator 節(jié)點(diǎn)與郵箱間進(jìn)行失效檢測。

2.2 Locator 節(jié)點(diǎn)與郵箱間失效檢測

Locator 節(jié)點(diǎn)和郵箱之間的失效檢測采用狀態(tài)信息傳遞的方式進(jìn)行。下文主要描述郵箱向Locator節(jié)點(diǎn)發(fā)送狀態(tài)信息的情況。如果郵箱正常工作，會(huì)周期性的發(fā)送狀態(tài)信息給Locator 節(jié)點(diǎn)，也就是說，如果Locator 節(jié)點(diǎn)定期收到狀態(tài)信息則判定郵箱正常，反之則判定郵箱失效。實(shí)際的運(yùn)行過程中，會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)等原因影響狀態(tài)信息的發(fā)送，導(dǎo)致判斷失誤，因此，需要采用狀態(tài)到達(dá)時(shí)間預(yù)測郵箱是否失效。Locator 節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)信息沒有周期發(fā)送的郵箱加入到懷疑失效隊(duì)伍中，然后根據(jù)預(yù)測狀態(tài)信息前后的信息判斷該郵箱工作狀態(tài)是否正常，確定沒有失效后再將其從懷疑隊(duì)列中移除。

2.3郵箱失效恢復(fù)步驟

郵箱被判定失效后，Home 節(jié)點(diǎn)會(huì)接收到Locator 節(jié)點(diǎn)發(fā)送的通知信息，然后根據(jù)相應(yīng)的算法選擇新的替代郵箱，并將替代郵箱的地址返回給Locator 節(jié)點(diǎn)，由Locator節(jié)點(diǎn)將緩存信息發(fā)送給替代郵箱，并向Agent返回替代郵箱的地址，郵箱失效恢復(fù)處理完成。郵箱失效時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致部分緩存信息沒有及時(shí)向Agent發(fā)送，因此需要采取消息緩存策略防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。沒有被Agent 收取的消息的最大編號包含在Locator 節(jié)點(diǎn)接收的狀態(tài)信息內(nèi)，Locator 節(jié)點(diǎn)接收到狀態(tài)信息后再將緩存的已經(jīng)被收取的信息刪除。超時(shí)閾值內(nèi)如果Locator 節(jié)點(diǎn)沒有接收到郵箱的狀態(tài)信息則判定郵箱失效，并由Locator 節(jié)點(diǎn)將所有未被 Agent 收取發(fā)送給替代郵箱。消息緩存策略的實(shí)施保證了消息傳遞的可靠性。

2.4 Locator 節(jié)點(diǎn)失效恢復(fù)步驟

Locator節(jié)點(diǎn)被判定失效后，Home節(jié)點(diǎn)會(huì)接收到郵箱發(fā)送的通知信息，然后根據(jù)相應(yīng)算法選擇一個(gè)替代的Locator節(jié)點(diǎn)，向替代節(jié)點(diǎn)的地址返回給郵箱，并由郵箱向替代節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息進(jìn)行注冊。當(dāng)Agent通信錄中記錄的某一Locator節(jié)點(diǎn)已經(jīng)失效，會(huì)導(dǎo)致接收Agent的信息接收異常，為了防止信息發(fā)送到失效的Locator節(jié)點(diǎn)，需要Home 節(jié)點(diǎn)將失效通知信息根據(jù)本地地址查詢信息表及時(shí)向與Locator 節(jié)點(diǎn)相關(guān)的Agent 發(fā)送替代Locator 節(jié)點(diǎn)的地址信息。

2.5容錯(cuò)模型中的負(fù)載均衡策略

由上文的分析內(nèi)容可以看出，實(shí)現(xiàn)Agent之間通信正常的關(guān)鍵是Locator節(jié)點(diǎn)正常。每一個(gè)Locator節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)為多個(gè)郵箱服務(wù)，但Locator 節(jié)點(diǎn)的服務(wù)能力畢竟是有限的，因此隨著通信強(qiáng)度及郵箱數(shù)量的增加，消息的轉(zhuǎn)發(fā)與注冊必然會(huì)出現(xiàn)延遲，會(huì)降低Locator 節(jié)點(diǎn)的性能。負(fù)載均衡策略的提出就是為了解決這個(gè)問題。Locator節(jié)點(diǎn)采用加權(quán)平均算法定期評估自身的負(fù)載情況，并將其周期性的向Home節(jié)點(diǎn)反映，當(dāng)發(fā)現(xiàn)Locator 節(jié)點(diǎn)失效后，Home 節(jié)點(diǎn)采用負(fù)載均衡法計(jì)算選擇新的 Locator 節(jié)點(diǎn)替代，并將替代節(jié)點(diǎn)的信息返回給郵箱，保證所有的Locator節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡。

三、仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

下文主要通過方針實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證LMCP 通信模型的改進(jìn)機(jī)制的優(yōu)勢。

3.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)設(shè)置

本次仿真實(shí)驗(yàn)的目的就是驗(yàn)證算法在不同情況下的性能。試驗(yàn)采用IBM aglets-2.0.2為平臺(tái)，算法環(huán)境為移動(dòng)Agent，郵箱及Locator 節(jié)點(diǎn)功能由aglet提供，并使用Myeclipse 編寫仿真測試系統(tǒng)。

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及對比分析

1、開銷比較

實(shí)驗(yàn)中，發(fā)送Agent駐留在固定的home 節(jié)點(diǎn)上，接收Agent在各節(jié)點(diǎn)間移動(dòng)，當(dāng)Agent不斷的前向遷移時(shí)，接收Agent在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上停留時(shí)間為2s，發(fā)送Agent會(huì)定期發(fā)送20條信息，Agent、郵箱、Locator 節(jié)點(diǎn)會(huì)記錄下各自發(fā)送的信息的數(shù)目，最終得出通信開銷，如表1所示。

通過對比結(jié)果可以明顯看出改進(jìn)后的算法的通信開銷小于ARP算法。分析原因可知，郵箱遷移時(shí)，LMCP 算法只需要向Locator 節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步阻塞信息，而ARP 算法需要向郵箱駐留過的所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步阻塞信息，隨著郵箱遷移路徑加長，同步阻塞信息逐漸增加，因此可以看出圖中曲線不斷在上升，相對而言，LMCP 算法中郵箱發(fā)送的同步阻塞信息明顯較少，因此通信開銷數(shù)量上升比較緩慢。

2、通信效率比較

通信效率通過接收者接受消息的時(shí)間來衡量。實(shí)驗(yàn)中設(shè)置4個(gè)四個(gè)Agent，并按順序發(fā)送100，200、300、400、500、600條消息，Agent在20個(gè)節(jié)點(diǎn)間遷移，且在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上駐留時(shí)間為2.5s，設(shè)定N=300，K=3，N值設(shè)定的目的在于，當(dāng)LMCP 算法預(yù)測到節(jié)點(diǎn)接收的信息量超過這一數(shù)值后，郵箱會(huì)隨著Agent一起遷移，Locator 節(jié)點(diǎn)會(huì)幫助處理部分信息，郵箱只需發(fā)送同步阻塞信息給 Locator 節(jié)點(diǎn)。計(jì)算各階段接收信息所用時(shí)間的平均值，得出以下結(jié)論。

節(jié)點(diǎn)處理消息的能力是有限的，由表可以看出，隨著消息數(shù)量不斷增加，每條消息傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)間也在增加，而且，在消息剛開始傳輸?shù)臅r(shí)候，兩種算法所用時(shí)間差別不大，當(dāng)消息數(shù)量多于400后，二者差距開始逐漸拉大，LMCP 算法傳遞每條消息所用的平均時(shí)間明顯小于ARP算法所用時(shí)間，也驗(yàn)證了N值的意義。

3、時(shí)間估計(jì)修正值對預(yù)測狀態(tài)信息到達(dá)時(shí)間影響

本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的目的是檢測時(shí)間修正值對預(yù)測到達(dá)狀態(tài)信息時(shí)間的影響，設(shè)置一個(gè)郵箱及Locator 節(jié)點(diǎn)，每隔2s發(fā)送一條狀態(tài)信息，時(shí)間修正值設(shè)定為0.3s，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論如表3所示。

由表3可以看出，動(dòng)態(tài)修正值預(yù)測的時(shí)間更接近實(shí)際值。

通過三組實(shí)驗(yàn)，可以看出，改進(jìn)后的LMCP 算法的通信開銷小于ARP算法，通信效率高于ARP算法，動(dòng)態(tài)修正值的預(yù)測到達(dá)時(shí)間相對于固定修正值預(yù)測到達(dá)時(shí)間也更接近與實(shí)際時(shí)間，證明了LMCP改進(jìn)算法的優(yōu)勢。

四、發(fā)展與展望

本文提出了一種基于郵箱的移動(dòng)代理通信機(jī)制，但本文只是進(jìn)行了簡單的研究探討，實(shí)際的改進(jìn)工作還需要進(jìn)一步的完善，本次研究是在假定信息類型相同的基礎(chǔ)上開展的，但在實(shí)際的通信過程中，信息的類型往往比較繁多，如何通過系統(tǒng)將將信息進(jìn)行分類處理還需要進(jìn)一步的研究討論；郵箱在緩存消息時(shí)，有一定的緩沖區(qū)，當(dāng)大量消息在短時(shí)間內(nèi)發(fā)送到有效可能會(huì)使郵箱的性能迅速下降，影響其接收信息的能力，后期的研究探索工作應(yīng)該考慮到郵箱的緩存溢出問題；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有很多的不可控因素，可能會(huì)威脅到通信的安全，Agent在完成通信任務(wù)的過程中很容易被他人截取、竊聽或篡改通信信息，嚴(yán)重危害用戶的信息安全性，因此，后期的工作中還應(yīng)該重視對Agent 通信安全性的研究探索。

結(jié)束語：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以往的電子商務(wù)技術(shù)漸漸難以滿足電子商務(wù)領(lǐng)域的實(shí)際需求，移動(dòng) Agent 技術(shù)的應(yīng)變能力及并行處理能力較好，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電子商務(wù)技術(shù)的不足，極大的提高了電子商務(wù)工作的效率。本文主要就電子商務(wù)中基于郵箱的通信模型進(jìn)行了簡單介紹，并提出了一種基于郵箱的改進(jìn)算法LMCP，針對改進(jìn)算法中的郵箱、Locator 節(jié)點(diǎn)等部件的失效問題提出了LMCP 的容錯(cuò)機(jī)制，通過仿真模擬實(shí)驗(yàn)對改進(jìn)算法的優(yōu)勢進(jìn)行了分析。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉文龍.電子商務(wù)中一種基于郵箱的移動(dòng)代理通信研究[D].華中科技大學(xué).2014（01）

[2]蘇武運(yùn).移動(dòng)環(huán)境下移動(dòng)代理通信技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué).2015（11）