Nghiên cứu sử dụng tác tử di động truyền bá thông tin bằng phương pháp di chuyển ngẫu nhiên

- 1 -

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ





NGUYỄN THỊ KIM LIÊN









NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TÁC TỬ DI ĐỘNG
TRUYỀN BÁ THÔNG TIN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP DI CHUYỂN NGẪU NHIÊN






LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội – 2013





- 2 -
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ





NGUYỄN THỊ KIM LIÊN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TÁC TỬ DI ĐỘNG
TRUYỀN BÁ THÔNG TIN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP DI CHUYỂN NGẪU NHIÊN



 60 48 15





LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN



NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN ĐẠI THỌ






Hà Nội – 2013


- 3 -
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1

TÓM TẮT NỘI DUNG Error! Bookmark not defined.
LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined.
BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU 6
MỞ ĐẦU 7
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGANG HÀNG 10
1. Tổng quan 10
1.1. Định nghĩa 10
1.2. Phân loại 10
1.2.1 Phân loại theo mức độ tập trung 11
1.2.2 Phân loại theo cấu trúc 11
1.3. Ƣu điểm và nhƣợc điểm 12
1.3.1. Ƣu điểm 12
1.3.2. Nhƣợc điểm 12
1.4. Một số ứng dụng của mạng ngang hàng 13
2. Vấn đề tìm kiếm trong mạng ngang hàng không cấu trúc 13
2.1. Một số kĩ thuật tìm kiếm phổ biến 14
2.1.1. Phát tràn 14
2.1.2. Mở rộng vòng 14
2.1.3. Di chuyển ngẫu nhiên 15
2.2. Xu hƣớng phát triển 15
3. Kết chƣơng 16
Chƣơng 2. CÔNG NGHỆ TÁC TỬ DI ĐỘNG 17
1. Tổng quan 17
1.1. Định nghĩa 17
1.2. Các đặc tính chính 18
2. Nguyên lý hoạt động 18
3. Ứng dụng 19
3.1. Lợi điểm của tác tử di động 19
3.2. Các ứng dụng chính 20

4. Kết chƣơng 21
Chƣơng 3. MÔ HÌNH TOÁN HỌC 23


- 4 -
1. Mở đầu 23
2. Cơ sở lý thuyết 23
2.1. Tác tử di động di chuyển ngẫu nhiên 24
2.2. Dự đoán tác tử tới thăm một host 24
2.3 Các tham số đánh giá hiệu năng 25
2.3.1 Xấp xỉ v 25
2.3.2. Công thức P(n

1) 25
2.3.3 Hàm F(N) 26
2.3.4 Công thức đề xuất 27
2.3.5 Thời gian kì vọng tác tử di chuyển ngẫu nhiên trong mạng ngang hàng 28
3. Kết chƣơng 29
Chƣơng 4. MÔ HÌNH HOÁ VÀ KẾT QUẢ 30
1. Giới thiệu chƣơng trình mô phỏng 30
1.1 Thiết lập mạng của mô phỏng 30
1.2 Kiến trúc chƣơng trình 31
2. Triển khai chƣơng trình 32
3. Ƣu điểm, nhƣợc điểm của chƣơng trình 34
3. Thí nghiệm 34
3.1. Thí nghiệm đo xác suất tác tử thăm một host sau khi đã thăm một host có dịch vụ 34
3.2.1 Mô tả thí nghiệm 34
3.1.2 Thiết lập các tham số liên quan 34
3.2. Thí nghiệm đo số bƣớc kỳ vọng tác tử tới thăm tất cả các host 38
3.2.1 Mô tả thí nghiệm 38

3.2.2 Thiết lập các tham số liên quan 39
3.2.3 Kết quả thu đƣợc và đánh giá 39
4. Kết chƣơng 41
`KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 42
LỜI KẾT 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45







- 5 -


BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

P2P
Peer-to-Peer
WWW
World Wide Web
URL
Uniform Resource Locator
CAN
Content Addressable Networks
TTL
Time-to-Live
MATES
Macro Agent Transport Event-based Simulator

MANET
Mobile Ad-hoc Network


- 6 -

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU

Hình 1.1-Mô hình mạng ngang hàng 10
Hình 1.2- Mạng P2P thuần túy và mạng P2P lai ghép 11
Hình 2.1- Agent 17
Hình 2.2- Vòng đời và cơ chế di chuyển của tác tử di động 19
Hình 3.1- Đường di chuyển ngẫu nhiên của một agent trên mạng 23
Hình 4.1- Chu kỳ của mô phỏng 31
Hình 4.2 - Giao diện chương trình MATES 32
Hình 4.3- Hàm F’(N) được tính dựa trên mô phỏng và theo công thức lý thuyết 38
Hình 4.4-Thời gian kỳ vọng tác tử duyệt tất cả host 40


- 7 -

MỞ ĐẦU

        peer-to-peer - P2P) hay
. 

               
server. u  
   ã và ang        FreeNet, BitTorrent,
Skype, ICQ P2P            


mô hình 
tài nguyên 

 





 


Mobile Agent). Mobile
 các  - - 
nng di  
các u 

Do  nh  và tính di , nên
 vào 
phân phát thông tin, 
  phát , 
tin tài nguyên 


- 8 -
hình nh -hoc [17]
6, 15]   
6].
Trong  

            ó.    
trnh
 ó. 6, 15, 17

các tài nguyên 9].  p trong [8
cho ph  
khi ch Các di 
 ây 
và là c .
 vn là ô hình
phng pháp và
truy
ã ánh
 phng pháp 
thông tin.  , 
  ng cha       .    
  ch
 ngang hàng   
ng trình này ,  
nh th




  

ng c 

 a ra trong nghiên
cu.

 vn 
 
    
g hàng.
  
  
             



- 9 -
 

    

 


 



- 10 -

Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGANG HÀNG
1. Tổng quan
1.1. Định nghĩa




[13]. Mng ngang hàng là mt kiu mng c thit k cho các thit b trong ó chc
nng và kh nng ca các thit b ó là nh nhau.
Mng ngang hàng 

 Hin nay các ng
dng P2P chim khong 50% (thm chí 75%) bng thông trên Internet.
liên
 tr  



Hình 1.1-Mô hình mạng ngang hàng
1.2. Phân loại
Pngang hàng theo tiêu chí, 




- 11 -

1.2.1 Phân loại theo mức độ tập trung
- P2P túy:
 
 
 

- P2P lai ghép:
              

 


 


Hình 1.2- Mạng P2P thuần túy và mạng P2P lai ghép
1.2.2 Phân loại theo cấu trúc
- :






- 12 -

- :
 



.
ngang hàng  


1.3. Ưu điểm và nhược điểm
1.3.1. Ưu điểm
 


.

P2P k vào 
 mà s  
.


  
.
P2P t ua
 ngh.

 -Server thì
 
1.3.2. Nhược điểm
 P2P có vai trò ngang nhau, các tài nguyên trên
 óng góp nên y và  
. Vì ng .


- 13 -

phân tán 
 
hay tài nguyên , 
. 




mô hình client/Server.
1.4. Một số ứng dụng của mạng ngang hàng



  
Napster và Gnutenlla. 
Napst




tán. 


2. Vấn đề tìm kiếm trong mạng ngang hàng không cấu trúc




               


12].


- 14 -

2.1. Một số kĩ thuật tìm kiếm phổ biến
2.1.1. Phát tràn
Phát tràn (Flooding) 
 hàng 
 Phng pháp này

thuc nhóm phng pháp tìm kim mù (blind search), và trong tìm kim  th thì
phng pháp này ging vi phng pháp duyt u tiên theo chiu rng (BFS) [5].
. C  Mt nút mun tìm kim tài
nguyên trong mng, ên nút ó  
, nút  
 Quá trình tìm
 
     
  
. 
time-to-live (TTL).  thông báo 
. 


 ng pháp này là 
thông  

Phng pháp này gây tn bng thông và làm cho các im nút khác phi chu ti,
mc dù không cha tài nguyên. Vi mô hình mng phc tp, s lng nút trong mng
là khá ln nh topo phân cm chng hn và s lng thông báo truy vn ln thì hiu
qutìm kim ca phng pháp này là thp.
2.1.2. Mở rộng vòng
  ng pháp phát tràn, nh
 và xét 
TTL. , . 


- 15 -



trình này  
Phg  
nhng phng t
.
     
 . 

2.1.3. Di chuyển ngẫu nhiên
  [7]. ng
pháp  nó
.
Phng pháp phát tràn và phng pháp này có s khác bit v c ch tìm kim.
Thay vì phát tràn sang tt c các hàng xóm nh trong phát tràn thì phng pháp này li
gi sang mt hàng xóm c la chn ngu nhiên. Vic chn la là ngu nhiên và
bình ng vi tt c các hàng xóm. 

. 
l

nhiên .
2.2. Xu hướng phát triển
ng pháp phát tràn
   . 
tng pháp này là xác k . 
quá trình phát tràn thành công, thông báo n
bn.
 ngang hàng  chính xác 
 

- 16 -




u


3. Kết chương
 trình bày 
  tìm

Trong ch a  
 
              H
   
c. Chng sau tác gi s gi thi t quan và các  tính
chính n b v công ngh tác t di , ó c là lý do áp d tác t di  vào
vi tìm ki trong m ngang hàng.
 vn 
.



- 17 -

Chương 2. CÔNG NGHỆ TÁC TỬ DI ĐỘNG
1. Tổng quan
 
càng  nây 

 
dù phng pháp h
.

   ng trình 

1.1. Định nghĩa
Mobile agent

Agentó 
ng  

phân tán, mobile code.

Hình 2.1- Agent
1]. 
chng trình  



- 18 -

K 
 y, di
.
1.2. Các đặc tính chính
 sau [1]:
- Tính tự trị   
 


 
-o-activeness).
- Tính di động
  ng di      





- Khả năng cộng tác
             

- Tính thích nghi: là k


2. Nguyên lý hoạt động
- Vòng đời của tác tử di động

, mi tác t di
ng u thc hin tun t theo logic: u tiên, tác t c to ra, di trú t host này
sang host khác theo lch trình, thc hin các nhim v c giao và cui cùng b hu
sau khi ã hoàn thành nhim v [3].


- 19 -


Hình 2.2- Vòng đời và cơ chế di chuyển của tác tử di động
                



- Cơ chế di chuyển của tác tử di động
Tác t s t quyt nh óng gói và di trú n môi trng khác  thc thi là c
im ni bt ca tác t di ng. Khi có nhu cu di trú tác t s tm dng thc thi mã,
thc hin lu trng thái ca i tng (có th có kh nng lu li ctrng thái thi
hành). Sau khi mã hoá dliu tác t s c truyn i trên hthng mng. Khi n
ích, tác t s thc hin các bc ngc li vi bên gi khôi phc li trng thái ca
tác t và tip tc thc hin nhim v.
3. Ứng dụng
3.1. Lợi điểm của tác tử di động
[1].
- Giảm tải mạng:





- Đóng gói các giao thức





- 20 -

 



- Thi hành không đồng bộ và tự trị



 
- Khắc phục sự trễ mạng




.
3.2. Các ứng dụng chính
Hin nay, cha có mt ng dng nào có th c xem nh là ng dng c trng
dành cho công ngh . Vi tt c nhng kt qu t c hin nay, ngi
ta cng u t c bng nhng công ngh truyn thng. Tuy nhiên, trong mt vài
trng hp, có th là gii pháp ti u.  có th c áp
dng trong nhiu lnh vc nh:
- Thu thập dữ liệu phân tán
Do l      ng.   
 c
các
tài nguyên 
giúp Ví 
c
(University of Maryland), DB Access (University of Cyprus).
- Thương mại điện tử





- 21 -


các hành vi 
- Quản trị hệ thống mạng
xác 
i o m dò
 cho r 

- Giám sát và phân tán thông tin
Các 
mang các t

này 



Banking Dartflow, Autopilot.
- Xử lý song song
 Vì các 
      



- Hỗ trợ các thiết bị di động
Do c im tài nguyên hn ch và không kt ni thng xuyên, vic xây
dng các ng dng da trên  vi kh nng di chuyn n các máy tính có
cu hình mnh hn  hot ng (truy vn c s d liu, tìm ti tr kt qu v
s là mt gii pháp tt cho ngi dùng các thit b di ng.
4. Kết chương
   

các tính nng   
cho các tính toán phân tán. ang 
và t


- 22 -

T c
  .
Chng sau tác gi s gi thi v c s lý thuy và mô hình toán h  mô t
vi s d tác t di  di chuyn ng nhiên  tìm ki thông tin trong m
ngang hàng không c trúc.


- 23 -

Chương 3. MÔ HÌNH TOÁN HỌC
1. Mở đầu
  là trong
m-g ngang hàng
 
-hoc. 



-hoc
   
oán xác   

di  tính 


2. Cơ sở lý thuyết
Xét  A, n H trong
Hình 3.1 các b   agent trên
 
 

Hình 3.1- Đường di chuyển ngẫu nhiên của một agent trên mạng

 u  nh:


- 24 -

- K
- Ctài ngiuyên.
- di chuy  mô hình toán  
 và .

thái 
2.1. Tác tử di động di chuyển ngẫu nhiên


 

  
nút 
nút và các nút hàng xóm.  
nút này nút hàng xóm. Trong mn, tác
hay 

. 
nhiên 
nút hàng xóm.
2.2. Dự đoán tác tử tới thăm một host
Hàm F(N) là hàm 

A thông tin  

S  


H
t.
N là không gian  sau:
t  .
v   
   .
|H|  .
|A|  .
l  hàng xóm.
 .


- 25 -

F(N) N  
:
F: (t, v, , |H|, |A|, l,  )

[0,1] (1)

 |A| càng H| và l thì 

Hàm F(N) 







:
 
h
- .
 - 




 P(n 1) - 





2.3 Các tham số đánh giá hiệu năng
2.3.1 Xấp xỉ v
v là tá  
. D  t 
v nh sau:

A

h
v:

v
=

h
(3)
A| > 1 thì  [4] v.
v
= 1  (1  (1  (1 -

h
)
|A|
) )
t
= 1  (1 -

h
)
|A| t
(4)
v chính 
t.


h

  
 [8]. v là chF(N),
ta còcông th P(n

1) 
2.3.2. Công thức P(n

1)
v oán   l thm
a xét các  này có  s
hay cha. 