電子商務中一種基于郵箱的移動代理通信研究

單琳娜

【摘要】 移動代理技術已經開始在電子商務領域廣泛應用。它的優點顯著，彌補了傳統的電子商務技術中的許多不足，本文主要就電子商務中基于郵箱的通信機制進行簡單的概述，并對LMCP機制的性能進行仿真實驗分析。

【關鍵詞】 電子商務 通信模型 LMCP容錯機制

在電子商務領域應用移動代理技術，能夠實現智能Agent 在Internet上自主移動和執行，有效的彌補了傳統電子商務技術的不足，但當前我國現有的移動 Agent 通信機制存在著明顯的缺點，難以滿足分布式應用的一些需求，一定程度上制約了電子商務領域工作開展。

一、基于郵箱的通信模型

基于郵箱的通信模型結構主要包括 Agent 運行環境、MAS、Agent、郵箱、Communicator、本地節點地址表 RAT幾種實體。Agent的生成、遷移、通信、執行、撤銷等功能都需要MAS的支撐，Agent在有MAS的節點上運行后生成Home節點。Home節點創建時被分配一個具有存儲功能的郵箱實體，記載的地址即為郵箱的位置，郵箱的主要作用是存儲發送給接收者的信息。當需要這些信息時，郵箱再次將信息轉送給Agent。 如果節點有MAS，則會駐留一個Communicator組件，用來維護Agent 的物理地址、轉發信息或尋址。基于郵箱通信模型 ARP主要組成部分是位置管理和信息轉發，下文簡要對其進行介紹。

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合。Agent在有MAS的節點上運行并生成Home節點后，為Home節點創建郵箱，并將郵箱信息記錄在Home節點上，Agent攜帶郵箱遷移之前，需要將“MVMB”信息首先發送給郵箱，然后由郵箱將eregister”信息發送給駐留過的節點進行同步，“Deregister”信息發送給中間節點后，中間節點會暫停信息發送工作，將郵箱標志為“Fault”，并向其發“Reply”信息，所有的“Reply”信息接受完成后，郵箱開始遷移，郵箱到達指定節點后，向Home 節點及中間節點更新位置。

1.2信息轉發

郵箱與Home 節點結合實現信息轉發過程。驗收發現接收Agent的郵箱確實停留在本節點后，Agent將信息直接發送到郵箱，如果驗收發現它沒有停留在本節點，則將信息發送給接收Agent的Home節點，并由它完成信息轉發任務。

Home節點在進行信息轉發任務時，首先接收 Agent 郵箱地址信息，如果發現接收者郵箱不在本地節點，則將信息轉發到位置記錄記載的信息，注意轉發嚴格按照位置記錄進行，中間節點接收后將標志“Fault”標識的郵箱信息緩存，沒有標識的轉發。

二、LMCP 通信模型的容錯機制

2.1容錯模型

現實情況下，LMCP 通信模型中經常會出現節點錯誤或鏈路失效，導致信息傳遞的可靠性降低。為了保證中間節點出現錯誤或鏈路失效時信息傳遞的可靠性不受影響，可以在LMCP 通信模型增加容錯機制。在容錯機制中假定產生Agent的Home 節點始終有效。容錯模型中需要對Locator 節點與郵箱間進行失效檢測。

2.2 Locator 節點與郵箱間失效檢測

Locator 節點和郵箱之間的失效檢測采用狀態信息傳遞的方式進行。下文主要描述郵箱向Locator節點發送狀態信息的情況。如果郵箱正常工作，會周期性的發送狀態信息給Locator 節點，也就是說，如果Locator 節點定期收到狀態信息則判定郵箱正常，反之則判定郵箱失效。實際的運行過程中，會因為網絡等原因影響狀態信息的發送，導致判斷失誤，因此，需要采用狀態到達時間預測郵箱是否失效。Locator 節點將狀態信息沒有周期發送的郵箱加入到懷疑失效隊伍中，然后根據預測狀態信息前后的信息判斷該郵箱工作狀態是否正常，確定沒有失效后再將其從懷疑隊列中移除。

2.3郵箱失效恢復步驟

郵箱被判定失效后，Home 節點會接收到Locator 節點發送的通知信息，然后根據相應的算法選擇新的替代郵箱，并將替代郵箱的地址返回給Locator 節點，由Locator節點將緩存信息發送給替代郵箱，并向Agent返回替代郵箱的地址，郵箱失效恢復處理完成。郵箱失效時，可能會導致部分緩存信息沒有及時向Agent發送，因此需要采取消息緩存策略防止這種現象的發生。沒有被Agent 收取的消息的最大編號包含在Locator 節點接收的狀態信息內，Locator 節點接收到狀態信息后再將緩存的已經被收取的信息刪除。超時閾值內如果Locator 節點沒有接收到郵箱的狀態信息則判定郵箱失效，并由Locator 節點將所有未被 Agent 收取發送給替代郵箱。消息緩存策略的實施保證了消息傳遞的可靠性。

2.4 Locator 節點失效恢復步驟

Locator節點被判定失效后，Home節點會接收到郵箱發送的通知信息，然后根據相應算法選擇一個替代的Locator節點，向替代節點的地址返回給郵箱，并由郵箱向替代節點發送信息進行注冊。當Agent通信錄中記錄的某一Locator節點已經失效，會導致接收Agent的信息接收異常，為了防止信息發送到失效的Locator節點，需要Home 節點將失效通知信息根據本地地址查詢信息表及時向與Locator 節點相關的Agent 發送替代Locator 節點的地址信息。

2.5容錯模型中的負載均衡策略

由上文的分析內容可以看出，實現Agent之間通信正常的關鍵是Locator節點正常。每一個Locator節點都可以同時為多個郵箱服務，但Locator 節點的服務能力畢竟是有限的，因此隨著通信強度及郵箱數量的增加，消息的轉發與注冊必然會出現延遲，會降低Locator 節點的性能。負載均衡策略的提出就是為了解決這個問題。Locator節點采用加權平均算法定期評估自身的負載情況，并將其周期性的向Home節點反映，當發現Locator 節點失效后，Home 節點采用負載均衡法計算選擇新的 Locator 節點替代，并將替代節點的信息返回給郵箱，保證所有的Locator節點負載均衡。

三、仿真實驗及結果分析

下文主要通過方針實驗來驗證LMCP 通信模型的改進機制的優勢。

3.1實驗環境及參數設置

本次仿真實驗的目的就是驗證算法在不同情況下的性能。試驗采用IBM aglets-2.0.2為平臺，算法環境為移動Agent，郵箱及Locator 節點功能由aglet提供，并使用Myeclipse 編寫仿真測試系統。

3.2實驗結果及對比分析

1、開銷比較

實驗中，發送Agent駐留在固定的home 節點上，接收Agent在各節點間移動，當Agent不斷的前向遷移時，接收Agent在每個節點上停留時間為2s，發送Agent會定期發送20條信息，Agent、郵箱、Locator 節點會記錄下各自發送的信息的數目，最終得出通信開銷，如表1所示。

通過對比結果可以明顯看出改進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，LMCP 算法只需要向Locator 節點發送同步阻塞信息，而ARP 算法需要向郵箱駐留過的所有節點發送同步阻塞信息，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 算法中郵箱發送的同步阻塞信息明顯較少，因此通信開銷數量上升比較緩慢。

2、通信效率比較

通信效率通過接收者接受消息的時間來衡量。實驗中設置4個四個Agent，并按順序發送100，200、300、400、500、600條消息，Agent在20個節點間遷移，且在每個節點上駐留時間為2.5s，設定N=300，K=3，N值設定的目的在于，當LMCP 算法預測到節點接收的信息量超過這一數值后，郵箱會隨著Agent一起遷移，Locator 節點會幫助處理部分信息，郵箱只需發送同步阻塞信息給 Locator 節點。計算各階段接收信息所用時間的平均值，得出以下結論。

節點處理消息的能力是有限的，由表可以看出，隨著消息數量不斷增加，每條消息傳輸的平均時間也在增加，而且，在消息剛開始傳輸的時候，兩種算法所用時間差別不大，當消息數量多于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間明顯小于ARP算法所用時間，也驗證了N值的意義。

3、時間估計修正值對預測狀態信息到達時間影響

本次實驗進行的目的是檢測時間修正值對預測到達狀態信息時間的影響，設置一個郵箱及Locator 節點，每隔2s發送一條狀態信息，時間修正值設定為0.3s，得出實驗結論如表3所示。

由表3可以看出，動態修正值預測的時間更接近實際值。

通過三組實驗，可以看出，改進后的LMCP 算法的通信開銷小于ARP算法，通信效率高于ARP算法，動態修正值的預測到達時間相對于固定修正值預測到達時間也更接近與實際時間，證明了LMCP改進算法的優勢。

四、發展與展望

本文提出了一種基于郵箱的移動代理通信機制，但本文只是進行了簡單的研究探討，實際的改進工作還需要進一步的完善，本次研究是在假定信息類型相同的基礎上開展的，但在實際的通信過程中，信息的類型往往比較繁多，如何通過系統將將信息進行分類處理還需要進一步的研究討論；郵箱在緩存消息時，有一定的緩沖區，當大量消息在短時間內發送到有效可能會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該考慮到郵箱的緩存溢出問題；網絡環境具有很多的不可控因素，可能會威脅到通信的安全，Agent在完成通信任務的過程中很容易被他人截取、竊聽或篡改通信信息，嚴重危害用戶的信息安全性，因此，后期的工作中還應該重視對Agent 通信安全性的研究探索。

結束語：隨著科學技術的不斷發展，以往的電子商務技術漸漸難以滿足電子商務領域的實際需求，移動 Agent 技術的應變能力及并行處理能力較好，有效彌補了傳統電子商務技術的不足，極大的提高了電子商務工作的效率。本文主要就電子商務中基于郵箱的通信模型進行了簡單介紹，并提出了一種基于郵箱的改進算法LMCP，針對改進算法中的郵箱、Locator 節點等部件的失效問題提出了LMCP 的容錯機制，通過仿真模擬實驗對改進算法的優勢進行了分析。

參 考 文 獻

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

[2]蘇武運.移動環境下移動代理通信技術的研究與實現[D].國防科學技術大學.2015（11）