基于智能代理技術(shù)的多層網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)研究

基于智能代理技術(shù)的多層網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)研究

1系統(tǒng)平臺通信智能代理（ia）也被稱為智能裝置。這是人工智能和計算機科學發(fā)展的產(chǎn)物。目前,IA技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、分布式計算、網(wǎng)絡(luò)管理方面的應(yīng)用和開發(fā)是國內(nèi)外的研究熱點。IA特有的移動性使系統(tǒng)的通信機制應(yīng)滿足位置透明性、可靠性、高效性等需求。文獻提出基于手動監(jiān)測的AMA系統(tǒng),AMA通過用戶界面實現(xiàn)實時監(jiān)測確保系統(tǒng)平臺的通信可靠到達,減少系統(tǒng)消息失蹤問題。文獻提出基于信箱機制的多IA通信框架,該方法能實現(xiàn)可靠的移動通信,但其通信量不能太大,否則中心服務(wù)器的通信將成為瓶頸,且該通信機制容錯性較差。文獻利用多個地址服務(wù)器來實現(xiàn)部分分布式通信,每個地址處有1個記錄從該地址產(chǎn)生的IA最新地址的服務(wù)器,該方法實現(xiàn)了部分分布式通信,有較好的容錯性。文獻在Java語言環(huán)境下實現(xiàn)基于IA技術(shù)的入侵檢測系統(tǒng),它運用基于XML的通信機制,實現(xiàn)標準化、靈活透明的信息交互機制。Python是一種解釋性的、面向?qū)ο蟮摹⒕哂袆討B(tài)語義特征的高層語言,與常見Java語言相比,Python語言具有簡單易學、基本數(shù)據(jù)類型豐富、可擴展性強等優(yōu)點。同時,Python語言具有相當好的平臺兼容性,利于在現(xiàn)有最多用戶的Windows,Linux平臺以及其他各種專用操作系統(tǒng)平臺之間的快速移植。本文提出在Python語言環(huán)境下、基于IA的分布式系統(tǒng)(簡稱IA系統(tǒng)),建立可靠、高效、透明的通信機制。2節(jié)點的運行及操作實現(xiàn)的IA系統(tǒng)主要由2個部分構(gòu)成:IA平臺和各功能的IA。IA通過IA平臺實現(xiàn)其在網(wǎng)絡(luò)上的移動和相應(yīng)動作,而IA平臺為IA移動、執(zhí)行提供必要的執(zhí)行環(huán)境以及相應(yīng)的發(fā)送、接收、安全管理等功能。圖1給出了IA系統(tǒng)中節(jié)點平臺結(jié)構(gòu)及各部件關(guān)系,由此可知,各節(jié)點都運行一個IA平臺,平臺中運行有多個不同IA及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫,其中,偵聽IA與自動監(jiān)測IA以線程形式實現(xiàn),能獨立于平臺運行。用戶對節(jié)點的操作主要通過人機交互界面完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可以分3層,分別為一級網(wǎng)絡(luò)、二級網(wǎng)絡(luò)、三級網(wǎng)絡(luò),其網(wǎng)絡(luò)所擁有的節(jié)點分為一級節(jié)點、二級節(jié)點、三級節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的等級根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次的高低確定,具體等級為一級節(jié)點>二級節(jié)點>三級節(jié)點,節(jié)點的等級越高,擁有的權(quán)限也越大。一級節(jié)點具有最高的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限,它能夠管理其支下的二級節(jié)點及三級節(jié)點。二級節(jié)點從屬于確定的一級節(jié)點,同時又擁有從屬于它的三級節(jié)點。三級節(jié)點權(quán)限最低,它接受直接從屬的二級節(jié)點及一級節(jié)點的任務(wù)分配。因此,從上到下,高級節(jié)點管理低級節(jié)點,從下到上,低級節(jié)點接受高級節(jié)點的任務(wù)。每個一級節(jié)點為各自支下節(jié)點的主節(jié)點,在此假設(shè)系統(tǒng)有且僅有一個一級節(jié)點。3系統(tǒng)通信錄和添加方式系統(tǒng)通過消息傳輸、交換以實現(xiàn)IA及平臺之間的通信,通信的可靠性和高效性影響著系統(tǒng)的性能。圖2給出了系統(tǒng)同一平臺和不同平臺IA之間的通信方式?？梢?一個IA想要和另外一個IA通信,必須通過相應(yīng)平臺轉(zhuǎn)發(fā)消息。系統(tǒng)設(shè)計了利用主節(jié)點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測,通信錄和XML通信格式的通信機制。通過3種機制的相互作用,用戶從人機界面顯示的通信錄中了解系統(tǒng)的當前運行情況,選擇最佳節(jié)點進行通信協(xié)作。3.1模型a:實時網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測主節(jié)點網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測是本IA系統(tǒng)的特有機制,它通過調(diào)用相應(yīng)的IA實體獲取目的節(jié)點的運行狀態(tài)信息。系統(tǒng)由手動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和自動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測2種形式實現(xiàn),由手動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA和自動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA完成。其中,手動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA稱為實時網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測,它實現(xiàn)在特定時間對特定節(jié)點平臺的狀態(tài)監(jiān)測,是對自動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA功能的補充,主要用于處理突發(fā)通信事件。自動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA是對節(jié)點平臺狀態(tài)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測,由于自動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA是線程形式,在系統(tǒng)啟動時啟動,因此能獨立于平臺運行,并周期性監(jiān)測各節(jié)點平臺的狀態(tài)。系統(tǒng)通過人機交互界面向用戶顯示網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測消息的實例如下:可見,被監(jiān)測節(jié)點平臺此時處于正常狀態(tài)。此外節(jié)點只有被網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA為正常狀態(tài)時才被記錄在節(jié)點通信錄中。通過2種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA共同作用,實時、動態(tài)地獲取各節(jié)點平臺的運行狀態(tài),確保IA遷移、通信的可靠到達。3.2非主節(jié)點ia通信錄系統(tǒng)是由主節(jié)點負責管理和維護,因此,主節(jié)點設(shè)置包括節(jié)點通信錄和IA通信錄。它記載當前系統(tǒng)節(jié)點平臺的運行狀態(tài),還記載該節(jié)點平臺上駐有的IA類型及其狀態(tài)。節(jié)點通信錄結(jié)構(gòu)如下:該通信錄中記錄了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點平臺的運行狀態(tài)。當網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)為1時,表明節(jié)點平臺正常運行,能與主節(jié)點相互通信和完成任務(wù);網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)為0時則相反,表明該節(jié)點平臺正處于暫時或永久失效狀態(tài),目前不能與其通信。表1描述了主節(jié)點IA通信錄結(jié)構(gòu)。該通信錄中存儲了系統(tǒng)中所有節(jié)點平臺上駐有的IA類型及其狀態(tài)。當狀態(tài)為1時,表明該IA正常運行,能夠處理任務(wù);狀態(tài)為0時,表明該節(jié)點平臺具有該IA,但尚未產(chǎn)生或已經(jīng)銷毀。非主節(jié)點IA通信錄結(jié)構(gòu)如下:該通信錄中僅存儲本節(jié)點平臺中駐有的功能IA類型及其狀態(tài)。當本地節(jié)點具有某IA時,通信錄中會出現(xiàn)相應(yīng)的記錄,當不存在時,則會自動刪除。3.3主流網(wǎng)絡(luò)通信通訊系統(tǒng)管理策略消息作為IA系統(tǒng)中IA之間通信的內(nèi)容,其格式和對其讀寫等操作也影響著系統(tǒng)運行。XML是可擴展標記語言,它允許用戶定義自己的元素標記和屬性。Python默認安裝就已包含了文檔對象模型(DocumentObjectModel,DOM)的XML支持模塊,因此,它可以方便且快捷地訪問XML文檔。專門的XML標記和屬性定義格式作為IA間傳輸?shù)慕y(tǒng)一格式,使本系統(tǒng)實現(xiàn)基于XML的通信機制。由本文的監(jiān)測消息可知,格式的固定使每次傳輸?shù)南⑾到y(tǒng)以統(tǒng)一的方式對數(shù)據(jù)進行封裝和解析。以簡單的XML文檔為例,介紹系統(tǒng)針對XML格式的XML封裝IA和XML解析IA的主要運行過程如下:(1)XML消息的封裝上述程序是主節(jié)點平臺中XML封裝IA的主要部分,在系統(tǒng)通信前必須定義XML封裝IA的1個對象message=xmlwrite(),從調(diào)用IA對象的writedoc()方法開始對數(shù)據(jù)進行封裝,具體步驟如下:1)利用minidom.parseString(doc)方法,讀取XML固定文檔格式,根據(jù)child=doc.getElementsByTagName(attlist[i])得到子樹中標記名為attlist[i]的所有節(jié)點的節(jié)點列表。2)依據(jù)節(jié)點標記的不同,分別對各節(jié)點賦值或設(shè)置、修改節(jié)點屬性。child.firstChild.nodeValue=name為該節(jié)點賦值,child.setAttribute(tagname,choice)為該節(jié)點屬性賦值,child.setAttribute(tagame,request)為該節(jié)點設(shè)置新屬性(tagname),并賦值。通過上述過程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的XML封裝。3)返回封裝消息。(2)XML信息的解析同理,當目的節(jié)點平臺收到主節(jié)點平臺的消息時,利用事先定義XML解析IA對象message=xmlread(),調(diào)用方法readdoc()對消息進行層層解析提取數(shù)據(jù)后才能被平臺其他功能IA所用。XML文檔的解析過程如下:4節(jié)點平臺監(jiān)測在系統(tǒng)中,各功能IA通過協(xié)作共同完成單個IA所不能完成的任務(wù),并通過特有的通信機制實現(xiàn)不同節(jié)點平臺的IA相互通信。設(shè)當網(wǎng)絡(luò)運行總時間L=200min時,某節(jié)點網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)為正?？倳r間t,網(wǎng)絡(luò)運行時間占有率α=tL=40%(正常狀態(tài)設(shè)為1,否則為0),設(shè)當節(jié)點為正常狀態(tài)時,系統(tǒng)通信成功概率為η=100%。因此,當系統(tǒng)沒用運用主節(jié)點監(jiān)測和通信錄時,在Lmin內(nèi)的任意時刻tp對該節(jié)點進行通信,此時通信失敗概率K=60%。當系統(tǒng)采用主節(jié)點監(jiān)測和通信錄時,通過自動監(jiān)測能定時刷新節(jié)點通信錄中節(jié)點平臺狀態(tài)(也可手動監(jiān)測執(zhí)行),如監(jiān)測狀態(tài)為0時,系統(tǒng)自動屏蔽該節(jié)點直至狀態(tài)變?yōu)?。不同時間間隔下監(jiān)測IA得到的節(jié)點狀態(tài)如圖3所示。由此可知,節(jié)點正常運行設(shè)為1,反之設(shè)為0,系統(tǒng)監(jiān)測失敗總時間l。直線表示節(jié)點平臺在Lmin內(nèi)任意狀態(tài)分布,其中,虛線表示系統(tǒng)隔5min監(jiān)測節(jié)點平臺所得的節(jié)點估計狀態(tài),系統(tǒng)通信失敗概率K=lL=8.955%;點線為系統(tǒng)隔10min監(jiān)測節(jié)點平臺所得的節(jié)點狀態(tài),系統(tǒng)通信失敗概率為K=lL=26.3%。當節(jié)點估計狀態(tài)越接近原狀態(tài)時,系統(tǒng)通信失敗概率K越小,從而得系統(tǒng)通信可靠性越高。監(jiān)測節(jié)點原狀態(tài)越穩(wěn)定監(jiān)測成功概率就越高,從而通信成功概率也越高。不同時間間隔的錯誤概率如圖4所示。可見,監(jiān)測時間間隔影響著系統(tǒng)通信失敗概率的大小,監(jiān)測時間間隔越小,系統(tǒng)通信失敗概率也越小。系統(tǒng)運用XML通信格式作為消息傳輸格式,針對消息設(shè)計專門的XML標記和屬性定義格式,各消息在內(nèi)容上不同,而在形式上完全一致,使系統(tǒng)消息得到標準化。為了易于IA對消息的提取和操作,實現(xiàn)節(jié)點平臺進行遠程交互、數(shù)據(jù)共享。通過XML和IA結(jié)合,提高對智能決策過程和復(fù)雜組織關(guān)系的能力。5實驗結(jié)果和分析本文對IA技