Kommunikation von Software Agenten in einer telekooperativen Umgebung

Diplomarbeit von Alexander Specker

Einleitung Die vorliegende Arbeit baut auf einer agenten-basierten Telekooperationsumgebung auf, die dem Zweck dient, die Benutzer des Systems in ihren Aufgaben und Tätigkeiten effizient zu unterstützen. Dazu stellt jeder Benutzer Software Agenten in einem Cluster zusammen, die jeweils eine bestimmte Aufgabe übernehmen. Dieser Cluster dient einerseits nach außen hin als permanente Repräsentation des Anwenders im Netzwerk und übernimmt andererseits Aufgaben als persönlicher Assistent. Aufgaben werden von den Anwendern an ihre Agenten delegiert und dort autonom bearbeitet. Die Gruppe der Agenten eines Benutzers ist zu jeder Zeit aktiv und im Netz ansprechbar. Dies ist unabhängig davon, ob der Benutzer momentan anwesend und online ist oder nicht. Die Agenten können daher fortwährend die Umgebung beobachten und auf Ereignisse reagieren. Zudem ist immer eine synchrone Kommunikation mit dem Cluster möglich.

Zur effektiven Zusammenarbeit der Agenten in einem Cluster bedarf es der Kommunikation. Diese Arbeit behandelt die Kommunikationsaspekte der Agenten innerhalb des Clusters und die Kommunikation zwischen den Clustern verschiedener Benutzer. Dazu werden verschiedene Kommunikationstechnologien vorgestellt und diskutiert.

Der Nachrichtenaustausch innerhalb des Clusters basiert auf dem Konzept des Software Busses. Dabei registriert sich jeder Kommunikationsteilnehmer beim Software Bus und erhält anschließend alle Nachrichten, die über den Bus ausgetauscht werden. Ausgehende Nachrichten werden durch den Bus an alle anderen Teilnehmer weitergeleitet, ohne daß der Sender sich um die Gruppenzusammensetzung kümmern oder die Empfänger im einzelnen kennen muß.

In einer prototypischen Implementierung ist der Software Bus unter Benutzung des CORBA Event Channel Dienstes realisiert. Dazu sind verschiedene Software Agenten in der Programmiersprache Java implementiert: Ein ClusterControlAgent dient der Initialisierung des Software Busses und der Verwaltung der Agenten im Cluster. Über eine Web-basierte Administrationsschnittstelle kann der Benutzer auf die Kontrollfunktionen dieses Agenten zugreifen und damit Agenten im Cluster anhalten, ihren Status abfragen oder neue hinzufügen. Zur Kommunikation der Agenten über die Grenzen des Clusters hinweg ist ein ClusterInterfaceAgent implementiert. Dieser leitet Nachrichten lokaler Agenten an entfernte Cluster weiter, wo sie von einem anderen ClusterInterfaceAgenten entgegen genommen und dort weiter verteilt werden. Der DummyAgent dient dem Test der Kommunikation und der Leistungsmessung des Systems.

Alle Agenten im System nehmen am Nachrichtenaustausch über den Software Bus teil und sprechen ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll. Dieses Protokoll dient der strukturierten Übermittlung von Kommandos, Informationen und Daten.

Inhaltsverzeichnis:

1.	Einleitung und Motivation	7
1.1	Eine Agenten-basierte telekooperative Umgebung	7
1.1.1	Systemarchitektur	8
1.1.2	Das AgentCluster Konzept	10
2.	Software Agenten	12
2.1	Kommerzielle Agenten Systeme	14
3.	Kommunikation von Software Agenten	16
3.1	Anforderungen an die Kommunikation	16
3.2	Intra-Cluster Kommunikation	17
3.2.1	Vollvermaschtes Netz	18
3.2.2	Ring Topologie	19
3.2.3	Zentraler Kommunikationsserver	20
3.2.4	Software Bus	20
3.2.4.1	Java InfoBus	21
3.2.4.2	iBus	22
3.2.4.3	CORBA Event Channel	23
3.3	Inter-Cluster Kommunikation	23
3.3.1	Inter-Cluster Kommunikationstechnologien	24
3.3.1.1	Socket-Kommunikation	25
3.3.1.2	Remote Method Invocation (RMI)	25
3.3.1.3	CORBA Objekt Invokation	25
3.3.1.4	CORBA Event Channel	25
4.	CORBA	27
4.1	Die Object Management Architecture	27
4.2	Object Request Broker	28
4.3	Interface Definition Language	30
4.4	CORBAservices	31
4.5	CORBA Event Service	32
5.	Prototyp	35
5.1	Implementierung	35
5.1.1	Die Klassen und Pakete des Prototyps	36
5.1.1.1	Das Agent Paket	36
5.1.1.2	Das AgentBus Paket	37
5.1.1.3	Das ClusterControlAgent Paket	37
5.1.1.4	Das ClusterInterfaceAgent Paket	38
5.1.1.5	Das DummyAgent Paket	39
5.1.2	Struktur	39
5.1.2.1	Der ClusterControlAgent	39
5.1.2.2	Der ClusterlnterfaceAgent	40
5.1.2.3	Der DummyAgent	41
5.2	Funktionalität	41
5.2.1	Der ClusterControlAgent	42
5.2.1.1	Authentisierung von Benutzer und AgentCluster	44
5.2.2	Der ClusterlnterfaceAgent	46
5.2.3	Der DummyAgent	47
5.3	Leistungsvergleich	47
6.	Kommunikationsprotokoll	50
6.1	Aufbau und Semantik der Nachrichten	50
6.1.1	Nachrichtenaufbau	50
6.1.2	Die Komponenten einer Nachricht	50
6.1.2.1	Das To: Feld	51
6.1.2.2	Das From: Feld	51
6.1.2.3	Das ReplyTo: Feld	52
6.1.2.4	Das MsgId: Feld	52
6.1.2.5	Das ReplyId: Feld	52
6.1.2.6	Das Command: Feld	52
6.1.2.7	Das Data: Feld	53
6.2	Die ProcessMsg Klasse	53
6.3	Nachrichtenaustausch	54
7.	Ergebnisse und Ausblick	56
8.	Literatur	59