电子商务中一种基于邮箱的移动代理通信研究

单琳娜

【摘要】 移动代理技术已经开始在电子商务领域广泛应用。它的优点显著，弥补了传统的电子商务技术中的许多不足，本文主要就电子商务中基于邮箱的通信机制进行简单的概述，并对LMCP机制的性能进行仿真实验分析。

【关键词】 电子商务 通信模型 LMCP容错机制

在电子商务领域应用移动代理技术，能够实现智能Agent 在Internet上自主移动和执行，有效的弥补了传统电子商务技术的不足，但当前我国现有的移动 Agent 通信机制存在着明显的缺点，难以满足分布式应用的一些需求，一定程度上制约了电子商务领域工作开展。

一、基于邮箱的通信模型

基于邮箱的通信模型结构主要包括 Agent 运行环境、MAS、Agent、邮箱、Communicator、本地节点地址表 RAT几种实体。Agent的生成、迁移、通信、执行、撤销等功能都需要MAS的支撑，Agent在有MAS的节点上运行后生成Home节点。Home节点创建时被分配一个具有存储功能的邮箱实体，记载的地址即为邮箱的位置，邮箱的主要作用是存储发送给接收者的信息。当需要这些信息时，邮箱再次将信息转送给Agent。 如果节点有MAS，则会驻留一个Communicator组件，用来维护Agent 的物理地址、转发信息或寻址。基于邮箱通信模型 ARP主要组成部分是位置管理和信息转发，下文简要对其进行介绍。

1.1位置管理

位置管理的主要作用是更新和注册邮箱在迁移过程中的位置，位置管理的主要方式为集中与分布结合。Agent在有MAS的节点上运行并生成Home节点后，为Home节点创建邮箱，并将邮箱信息记录在Home节点上，Agent携带邮箱迁移之前，需要将“MVMB”信息首先发送给邮箱，然后由邮箱将eregister”信息发送给驻留过的节点进行同步，“Deregister”信息发送给中间节点后，中间节点会暂停信息发送工作，将邮箱标志为“Fault”，并向其发“Reply”信息，所有的“Reply”信息接受完成后，邮箱开始迁移，邮箱到达指定节点后，向Home 节点及中间节点更新位置。

1.2信息转发

邮箱与Home 节点结合实现信息转发过程。验收发现接收Agent的邮箱确实停留在本节点后，Agent将信息直接发送到邮箱，如果验收发现它没有停留在本节点，则将信息发送给接收Agent的Home节点，并由它完成信息转发任务。

Home节点在进行信息转发任务时，首先接收 Agent 邮箱地址信息，如果发现接收者邮箱不在本地节点，则将信息转发到位置记录记载的信息，注意转发严格按照位置记录进行，中间节点接收后将标志“Fault”标识的邮箱信息缓存，没有标识的转发。

二、LMCP 通信模型的容错机制

2.1容错模型

现实情况下，LMCP 通信模型中经常会出现节点错误或链路失效，导致信息传递的可靠性降低。为了保证中间节点出现错误或链路失效时信息传递的可靠性不受影响，可以在LMCP 通信模型增加容错机制。在容错机制中假定产生Agent的Home 节点始终有效。容错模型中需要对Locator 节点与邮箱间进行失效检测。

2.2 Locator 节点与邮箱间失效检测

Locator 节点和邮箱之间的失效检测采用状态信息传递的方式进行。下文主要描述邮箱向Locator节点发送状态信息的情况。如果邮箱正常工作，会周期性的发送状态信息给Locator 节点，也就是说，如果Locator 节点定期收到状态信息则判定邮箱正常，反之则判定邮箱失效。实际的运行过程中，会因为网络等原因影响状态信息的发送，导致判断失误，因此，需要采用状态到达时间预测邮箱是否失效。Locator 节点将状态信息没有周期发送的邮箱加入到怀疑失效队伍中，然后根据预测状态信息前后的信息判断该邮箱工作状态是否正常，确定没有失效后再将其从怀疑队列中移除。

2.3邮箱失效恢复步骤

邮箱被判定失效后，Home 节点会接收到Locator 节点发送的通知信息，然后根据相应的算法选择新的替代邮箱，并将替代邮箱的地址返回给Locator 节点，由Locator节点将缓存信息发送给替代邮箱，并向Agent返回替代邮箱的地址，邮箱失效恢复处理完成。邮箱失效时，可能会导致部分缓存信息没有及时向Agent发送，因此需要采取消息缓存策略防止这种现象的发生。没有被Agent 收取的消息的最大编号包含在Locator 节点接收的状态信息内，Locator 节点接收到状态信息后再将缓存的已经被收取的信息删除。超时阈值内如果Locator 节点没有接收到邮箱的状态信息则判定邮箱失效，并由Locator 节点将所有未被 Agent 收取发送给替代邮箱。消息缓存策略的实施保证了消息传递的可靠性。

2.4 Locator 节点失效恢复步骤

Locator节点被判定失效后，Home节点会接收到邮箱发送的通知信息，然后根据相应算法选择一个替代的Locator节点，向替代节点的地址返回给邮箱，并由邮箱向替代节点发送信息进行注册。当Agent通信录中记录的某一Locator节点已经失效，会导致接收Agent的信息接收异常，为了防止信息发送到失效的Locator节点，需要Home 节点将失效通知信息根据本地地址查询信息表及时向与Locator 节点相关的Agent 发送替代Locator 节点的地址信息。

2.5容错模型中的负载均衡策略

由上文的分析内容可以看出，实现Agent之间通信正常的关键是Locator节点正常。每一个Locator节点都可以同时为多个邮箱服务，但Locator 节点的服务能力毕竟是有限的，因此随着通信强度及邮箱数量的增加，消息的转发与注册必然会出现延迟，会降低Locator 节点的性能。负载均衡策略的提出就是为了解决这个问题。Locator节点采用加权平均算法定期评估自身的负载情况，并将其周期性的向Home节点反映，当发现Locator 节点失效后，Home 节点采用负载均衡法计算选择新的 Locator 节点替代，并将替代节点的信息返回给邮箱，保证所有的Locator节点负载均衡。

三、仿真实验及结果分析

下文主要通过方针实验来验证LMCP 通信模型的改进机制的优势。

3.1实验环境及参数设置

本次仿真实验的目的就是验证算法在不同情况下的性能。试验采用IBM aglets-2.0.2为平台，算法环境为移动Agent，邮箱及Locator 节点功能由aglet提供，并使用Myeclipse 编写仿真测试系统。

3.2实验结果及对比分析

1、开销比较

实验中，发送Agent驻留在固定的home 节点上，接收Agent在各节点间移动，当Agent不断的前向迁移时，接收Agent在每个节点上停留时间为2s，发送Agent会定期发送20条信息，Agent、邮箱、Locator 节点会记录下各自发送的信息的数目，最终得出通信开销，如表1所示。

通过对比结果可以明显看出改进后的算法的通信开销小于ARP算法。分析原因可知，邮箱迁移时，LMCP 算法只需要向Locator 节点发送同步阻塞信息，而ARP 算法需要向邮箱驻留过的所有节点发送同步阻塞信息，随着邮箱迁移路径加长，同步阻塞信息逐渐增加，因此可以看出图中曲线不断在上升，相对而言，LMCP 算法中邮箱发送的同步阻塞信息明显较少，因此通信开销数量上升比较缓慢。

2、通信效率比较

通信效率通过接收者接受消息的时间来衡量。实验中设置4个四个Agent，并按顺序发送100，200、300、400、500、600条消息，Agent在20个节点间迁移，且在每个节点上驻留时间为2.5s，设定N=300，K=3，N值设定的目的在于，当LMCP 算法预测到节点接收的信息量超过这一数值后，邮箱会随着Agent一起迁移，Locator 节点会帮助处理部分信息，邮箱只需发送同步阻塞信息给 Locator 节点。计算各阶段接收信息所用时间的平均值，得出以下结论。

节点处理消息的能力是有限的，由表可以看出，随着消息数量不断增加，每条消息传输的平均时间也在增加，而且，在消息刚开始传输的时候，两种算法所用时间差别不大，当消息数量多于400后，二者差距开始逐渐拉大，LMCP 算法传递每条消息所用的平均时间明显小于ARP算法所用时间，也验证了N值的意义。

3、时间估计修正值对预测状态信息到达时间影响

本次实验进行的目的是检测时间修正值对预测到达状态信息时间的影响，设置一个邮箱及Locator 节点，每隔2s发送一条状态信息，时间修正值设定为0.3s，得出实验结论如表3所示。

由表3可以看出，动态修正值预测的时间更接近实际值。

通过三组实验，可以看出，改进后的LMCP 算法的通信开销小于ARP算法，通信效率高于ARP算法，动态修正值的预测到达时间相对于固定修正值预测到达时间也更接近与实际时间，证明了LMCP改进算法的优势。

四、发展与展望

本文提出了一种基于邮箱的移动代理通信机制，但本文只是进行了简单的研究探讨，实际的改进工作还需要进一步的完善，本次研究是在假定信息类型相同的基础上开展的，但在实际的通信过程中，信息的类型往往比较繁多，如何通过系统将将信息进行分类处理还需要进一步的研究讨论；邮箱在缓存消息时，有一定的缓冲区，当大量消息在短时间内发送到有效可能会使邮箱的性能迅速下降，影响其接收信息的能力，后期的研究探索工作应该考虑到邮箱的缓存溢出问题；网络环境具有很多的不可控因素，可能会威胁到通信的安全，Agent在完成通信任务的过程中很容易被他人截取、窃听或篡改通信信息，严重危害用户的信息安全性，因此，后期的工作中还应该重视对Agent 通信安全性的研究探索。

结束语：随着科学技术的不断发展，以往的电子商务技术渐渐难以满足电子商务领域的实际需求，移动 Agent 技术的应变能力及并行处理能力较好，有效弥补了传统电子商务技术的不足，极大的提高了电子商务工作的效率。本文主要就电子商务中基于邮箱的通信模型进行了简单介绍，并提出了一种基于邮箱的改进算法LMCP，针对改进算法中的邮箱、Locator 节点等部件的失效问题提出了LMCP 的容错机制，通过仿真模拟实验对改进算法的优势进行了分析。

参 考 文 献

[1]刘文龙.电子商务中一种基于邮箱的移动代理通信研究[D].华中科技大学.2014（01）

[2]苏武运.移动环境下移动代理通信技术的研究与实现[D].国防科学技术大学.2015（11）