agentes moveis - aspectos de desenvolvimento

Agentes Móveis

Aspectos de Desenvolvimento

ComponentesComponentes: Luiz Matos, Marcelo Almeida, Margarete Sá

Salvador, 2007

Universidade Federal da Bahia

Especialização em Sistemas Distribuídos

Computação Móvel

Organização do estudo

Introdução a Agentes Móveis Princípios básicos Quando usar Porque usar Aspectos de segurança

Desenvolvimento de Agentes Móveis Agentes Móveis baseados em Java Frameworks e Aplicações existentes Aglets: uma visão geral Demonstração: Desenvolvendo um agente móvel com Aglets

Considerações Finais

Referências

Introdução a Agentes Móveis Princípios básicos Quando usar Porque usar Aspectos de segurança

Princípios básicos

Crescimento das redes de informação; Desenvolvimento de aplicações distribuídas; Remote Procedure Calling (RPC); Remote Method Invocation (RMI);

Figura 1. Funcionamento RPC (WHITE, 1996)

1. Permite que um computador chame procedimentos em outro.

2. Uma requisição inclui os argumentos do procedimento.

3. A resposta inclui os resultados.

Cada interação entre cliente e servidor consiste de duas conexões; A comunicação deve ser contínua.

Contextualização

A alternativa é permitir que um computador além de chamar procedimentos em outro, forneça os procedimentos a serem executados.

Figura 2. Funcionamento Agentes Móveis (WHITE, 1996)

A interação não requer uma comunicação contínua;

1. Um agente do cliente visita o servidor;

2. O agente possui procedimentos e argumentos;

3. O servidor o executa local-mente, podendo enviar seu próprio agente para outro computador.

Contextualização

É um programa em execução que passa de um computador para outro, realizando uma tarefa em nome de alguém e finalmente retornando com os resultados obtidos a esse alguém. (COULOURIS e outros, 2007)

São programas de computador auto-contidos e identificáveis que podem se mover dentro da rede e agir em nome do usuário ou de uma outra entidade. (PHAM e KARMOUCH, 1998)

Definição

Agente

Interações Locais

Cliente

Interações de Rede

Figura 3. Representação Agentes Móveis

Carrega consigo:

– seu código;

– informação de estado de execução;

– estado dos dados;

Servidor

Agência: É o ambiente de execução dos agentes, dando suporte ao seu ciclo de vida – recebe, executa, envia, controla recursos, etc.

Places: Ambiente de execução específico de uma agência, que disponibiliza um conjunto de serviços (recursos). Uma agência pode ter vários places, dando um contexto ao agente.

Agents: Consiste de Código + Estado, tem atributos como identidade, localização, autoridade e permissões.

Travel: É a transferência de um agente de um lugar para outro, que só ocorre se o agente está autorizado a visitar o destino.

Princípios básicosConceitos

Figura 5. Representação Places (WHITE, 1996)

Figura 6. Representação Agents (WHITE, 1996)

Figura 7. Representação Travel (WHITE, 1996)

Agente

Serviços/Recursos

Figura 4. Representação Agência

Migração de Código

Modelos Mobilidade fraca – Quando ocorre a transferência de código e

dados para a Agência destino.

Mobilidade forte – O agente (código, dados e estado de execução) é transportado para a Agência destino. Assim, a sua execução continua a partir da instrução seguinte àquela que causou a migração.

Razões para o uso Melhora no Desempenho

permitir a distribuição de tarefas a vários computadores eliminando o processamento centralizado.

Flexibilidade a divisão da aplicação em diferentes partes (por arquitetura

de multicamadas).

Quando usar Gerência de redes – monitoramento, filtragem e notificação;

Processamento paralelo – particionamento e alocação dinâmica de tarefas;

Comércio eletrônico – negociação, transação e busca;

Entretenimento – busca de informações, jogos em ambientes virtuais distribuídos, Etc..

Reduzir custos de comunicação;

Ganhar performance através da delegação de tarefas;

Reduzir a carga de rede e superar a latência de comunicação;

Descentralização do Processamento, Etc..

Porque usar

Dados armazenados nos computadores; Dados armazenados no agente; A integridade do agente; A não interrupção indevida do agente; A não personificação indevida do agente; A não utilização indevida de recursos computacionais.

Aspectos de segurança

O que devemos proteger*?

Compilar o código localmente; Verificar executáveis em ambientes controlados; Autenticação de usuários; Criar políticas de acesso a recursos; Criptografia e assinatura de mensagens.

Como podemos proteger*?

* Adaptado de Cunha (2005).

Representação das ameaças

Sistema de Agentes Móveis

Entidades Externas

Aspectos de segurança

1. ameaças do servidor contra o agente;2. ameaças do agente contra o servidor;3. ameaças do agente contra outro agente sendo executado no mesmo servidor; 4. outras ameaças contra o sistema de agentes.

Personificação, negação de serviço, alteração de dados ou código, acesso não autorizado, entre outros.

Figura 8. Ameaças em Agentes Móveis (UTO, 2003)

Desenvolvimento de Agentes Móveis Agentes Móveis baseados em Java Frameworks e Aplicações existentes Aglets: uma visão geral Demonstração: Desenvolvendo um agente

móvel com Aglets

Agentes móveis baseados em Java

A escolha da linguagem Java para o desenvolvimento de Agentes Móveis está fortemente relacionada às suas características de:

Portabilidade; Suporte a requisitos de rede; Mecanismos de serialização; etc

Em Java:

Aglets - IBM, Japão

Odyssey - General Magic, EUA

Voyager - ObjectSpace, EUA

Em outras linguagens:

Telescript - General Magic, EUA

D’Agents - Dartmouth College, Inglaterra

TACOMA - Universidade de Cornell, EUA

Frameworks e Aplicações existentes

Conceitos básicos

Plataforma de agentes móveis baseados na linguagem de programação Java;

Lançada em 1996, resultado de trabalhos desenvolvidos nos laboratórios da IBM do Japão;

Utilizam contexto-aglet (espaço de trabalho dos Aglets) onde os agentes são gerenciados;

Código aberto disponibilizado pela IBM em licença pública;

Aglet = AGent + appLET.

Aglets: uma visão geral

Aglet:

Autônomo por possuir sua própria thread de execução;

Objeto Java com capacidade de se deslocar por nodos da web;

Reativo pela capacidade de responder mensagens.

Proxy:

Representante local do Aglet;

Usado para proteger o acesso aos métodos públicos deste;

Provê transparência de localização (é um objeto estático enquanto que um Aglet é móvel).

Conceitos básicos

Contexto:

É o habitat do Aglet (agência), onde o mesmo não só vive como obtém informações sobre seu ambiente atual.

É um objeto estacionário que monitora os Aglets e mantém o ambiente seguro contra invasões.

Mensagem:

Objeto passado entre Aglets de forma síncrona ou assíncrona, usado para a colaboração entre eles.

Itinerário:

É o caminho que o Aglet tem que percorrer.

Identificador:

Identidade única do Aglet usado em toda a sua vida.

Conceitos básicos

O ato de mover/migrar um Aglet de um contexto para o outro é feito de forma ativa ou passiva.

Migração ativa: O próprio Aglet decide migrar o estado corrente de sua execução para um novo contexto através da operação dispatch;

Migração passiva: O contexto (agência) invoca o método retract para requisitar que o agente volte ao seu local de origem;

A migração de um Aglet é feita por mobilidade fraca utilizando serialização de classes.

Mobilidade

Ciclo de Vida

Figura 9. Ciclo de Vida de um Aglet (JUNG, [s.d.])

O Aglet toma seu lugar em um contexto, ganha seu identificador e é inicializado.

Um aglet nasce igual o pai exceto ID e estado.

Ação de despachar um Aglet de um contexto e inseri-lo em outro, onde este reiniciará sua execução.

Um Aglet, previamente despachado, é trazido de volta a um contexto e seu estado volta junto.

Um Aglet é retirado temporariamente de seu contexto e é colocado em um contexto secundário.

Um Aglet desativado pode ser reativado, voltando a executar apartir do seu estado no momento da esativação.

O Aglet é retirado de seu contexto e morre. Seu estado é perdido para sempre.

Modelo de programação baseado em eventos de callback manipulados através de tratadores denominados listeners;

Eventos atuam durante as várias fases do ciclo de vida do Aglet;

Programador utiliza tais eventos para ligar ações aos Aglets;

Listeners podem ser combinados para executar tarefas complexas;

Há três tipos de listeners:

CloneListener:

MobilityListener:

PersistenceListener:

Modelo de Eventos

CloneListener:

Gerencia os eventos associados à clonagem.

Métodos utilizados:

onCloning (logo antes da clonagem);

onClone (durante a clonagem);

onCloned (depois da clonagem).

Tipos de Listeners

MobilityListener:

Gerencia os eventos associados à mobilidade.

onDispatching (logo antes do despacho);

onReverting (logo antes da retratação);

onArrival (assim que o Aglet chega ao destino).

Tipos de Listeners

PersistenceListener:

Gerencia os eventos associados à persistência do Aglet no contexto.

onDeactivating (logo antes da desativação);

onActivation (logo depois da ativação);

Outros métodos utilizados:

onCreation e onArrival (métodos automaticamente acionados quando um Aglet chega ao contexto destino).

Tipos de Listeners

Baseado no paradigma de pedido/resposta (request/reply) entre máquinas.

Operações suportados pelo protocolo:

ATP – Agent Transfer Protocol

Figura 10. Operações do ATP (JUNG, [s.d.])

solicita a um sistema de agentes destino quereconstrua um agente a partir do conteúdo de uma requisição e inicie sua execução.

solicita a um sistema de agentes destino que envie de volta um determinado agente ao emissor.

solicita a um receptor que este recupere e envie alguma informação. Similar ao método GET do HTTP.

usado para transmitir uma mensagem a um agenteidentificado por um agent-id e retornar alguma resposta à ação.

Aglets não invocam métodos de outros diretamente;

Utilizam objetos AgletProxy, que agem como representantes do agente;

A classe AgletProxy utiliza métodos como dispatch(), clone(), deactivate() e dispose().

Interações entre Aglets

Figura 11. Relação entre Aglet e proxy

(JUNG, [s.d.])

Figura 12. Interface TAHITI

Aglet Server (TAHITI)

Demonstração: Desenvolvendo um agente móvel com Aglets

Cria um novo Aglet.

Exibe caixa de dialogo de um Aglet.

Traz informações sobre o Aglet selecionado.

Elimina um Aglet

Clona um Aglet

Envia um Aglet para um host destino

Traz de volta um Aglet enviado a outro host

Aglet em atividade.

- Demonstração da ferramenta

import com.ibm.aglet.*;

public class FirstAglet extends Aglet {

//Metodo run, executado no dispatching

public void run() {

String hello = “oi pessoal”;

System.out.println(hello + "!\n");

for(int i=0; i<3; i++) {

System.out.println(i);

System.out.println("Eu falei: " + hello.toUpperCase());

}; //Fim da classe FirstAglet

Exemplo 1 – Hello World MóvelDemonstração: Desenvolvendo um agente móvel com Aglets

Importar pacotes da API

Herdar a classe Aglet

Implementar método run()

Exemplo 2 – Tratando ListenersDemonstração: Desenvolvendo um agente móvel com Aglets

import com.ibm.aglet.*;import com.ibm.aglet.event.*;

public class MyListener implements MobilityListener, CloneListener, PersistencyListener {

/** * Metodos da interface MobilityListener */public void onArrival(MobilityEvent event) {

System.out.println("O Agente chegou: " + event);}

public void onDispatching(MobilityEvent event) {System.out.println("Antes de mover: " + event);

public void onReverting(MobilityEvent event) {System.out.println("Antes de voltar para meu lugar: " + event);

//Continua no próximo slide..

Implementar Interfaces

Implementar métodos

/* * Metodos da interface CloneListener */public void onClone(CloneEvent event) {

System.out.println("Eu sou o clone: " + event);}public void onCloned(CloneEvent event) {

System.out.println("Um clone de mim foi criado: " + event);}

public void onCloning(CloneEvent event) {System.out.println("Alguem esta me clonando: " + event);

/* * Metodos da interface PersistencyListener */public void onActivation(PersistencyEvent event) {

System.out.println("Ativando: " + event);}

public void onDeactivating(PersistencyEvent event) {System.out.println("Desativando: " + event);

}}; //Fim da classe MyListener

Implementar métodos

import com.ibm.aglet.*;import com.ibm.aglet.event.*;

public class MyListenerTest extends Aglet {public boolean move = true;

public void onCreation(Object init) {//cria um objeto listenerMyListener listener = new MyListener();

//registra um listener mobilitythis.addMobilityListener((MobilityListener)listener);

//registra um listener clonethis.addCloneListener((CloneListener)listener);

//registra um listener persistencythis.addPersistencyListener((PersistencyListener)listener);

public void run() {System.out.println("Ola pessoal!");

}}; //Fim da classe (Aglet) MyListenerTest

Exemplo 2 – Tratando ListenersImportar pacotes da API

Exemplo 3 – Tratando Proxys

import com.ibm.aglet.*;

public class ProxyInfoChild extends Aglet {

public void run() { print("Rodando..."); }

private void print(String s) { System.out.println(ProxyInfoExample.NAME + " (child): " + s);

}}; //Fim da classe (Aglet) ProxyInfoChild

import com.ibm.aglet.*;import java.util.Enumeration;import java.util.Date;

public class ProxyInfoExample extends Aglet { public void run() { print("STARTING --------------------"); try { print(“Criando o child..."); AgletProxy proxy = getAgletContext().createAglet(getCodeBase(), "examples.ProxyInfoChild", null); print(“Finalizando a criacao do child."); pause();

print(“Usando o proxy diretamente: "); print("Identificador: \'" + proxy.getAgletID() + "\'"); print("Code Base: \'" + "(Depreciated, using aglet.getCodeBase()) " + getCodeBase() + "\'"); print(“Nome da Classe: \'" + proxy.getAgletClassName() + "\'");

pause(); print("... E agora, as informacoes do objeto: ");

AgletInfo info = proxy.getAgletInfo(); print("Identificador: \'" + info.getAgletID() + "\'"); print("Code Base: \'" + info.getCodeBase() + "\'"); print(“Nome da Classe: \'" + info.getAgletClassName() + "\'"); print("Origem: \'" + info.getOrigin() + "\'"); print(“Endereco: \'" + info.getAddress() + "\'"); print(“Hora de Criacao: \'" + new Date(info.getCreationTime()) + "\'");

} //Continua no proximo slide..

catch (Exception e) { print(“Falha ao criar o child."); print(e.getMessage()); } }; //Fim do metodo run()

static public String NAME = "ProxyInfoExample";private void print(String s) {

System.out.println(NAME + " (parent): " + s); }

private static long SLEEP = 3000;private void pause() {

try { Thread.sleep(SLEEP); } catch (InterruptedException ie) { }

} //Fim do metodo pause}//Fim da classe ProxyInfoExample

Exemplo 3 – Tratando Proxys

Considerações finais

Dificuldades: escassez de conteúdo atualizado e carência na disponibilidade de aplicações.

Agentes Móveis possui uma rápida curva de aprendizado para o desenvolvedor Java.

Provê soluções pontuais, para problemas específicos. Sobreposição por tecnologias ‘da moda’.

Conclusões do Grupo

Desafios na área

Capacidade de controle de agentes; Segurança; Tolerância a falhas; Padrões de Projeto; Novas aplicabilidades.

Referências

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BELLONI, Edgardo A. A Multi-paradigm Approach for Mobile Agents Development. Disponível em: <http://journal.info.unlp.edu.ar/Journal/journal4/papers/pap1.pdf>. Acesso em: 06 set. 2007.

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COULOURIS, George; DOLLIMORE, Jean; KINDBERG, Tim. Sistemas distribuídos: conceitos e projeto. 4. ed. Bookman, 2007.

CUNHA, Leonardo Godinho. Segurança em Códigos Móveis. Julho, 2005. Disponível em: <http://www-di.inf.puc-rio.br/~endler/semGSD/monografias/leonardo-godinho.pdf>. Acesso em: 02 set. 2007.

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FUGGETTA, Alfonso; PICCO, Gian Pietro; VIGNA, Giovanni Vigna. Understanding Code Mobility. IEEE Transactions on Software Engineering, Volume 24, No. 5, p. 342-361, Maio 1998.

JUNG, Galeno. Manual de Utilização do Aglets. Universidade Federal de Santa Catarina, Inteligência Artificial Aplicada à Controle e Automação. Apostila de aula, [s.d.]

LIMA, Emerson Ferreira de Araújo. Formalização e Análise de Padrões de Projeto para Agentes Móveis. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Campina Grande, Coordenação de Pós-Graduação em Informática, Fevereiro de 2004. Disponível em: <http://copin.ufcg.edu.br/twiki-public/pub/COPIN/DissertacoesMestrado/DissertacaoEmersonFerreiraALima.pdf>. Acesso em: 06 set. 2007.

MAHMOUD, Qusay. Mobile Agents and Java: java is the ideal language for writing mobile agents. Disponível em: <http://www2.sys-con.com/itsg/virtualcd/Java/archives/0211/mahmoud/index.html>. Acesso em: 06 set. 2007.

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MODAK, Vishal D.; LANGAN, David D.; HAIN, Thomas F. A Pattern-based Development Tool for Mobile Agents. ACM SIGCSE Bulletin, Volume 37, p. 72-75, Fev. 2005.

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OYAMADA, Márcio Seiji; ITO, Sérgio Akira. Aglets: agentes móveis em java. Disponível em: <http://www.inf.ufrgs.br/procpar/disc/cmp134/trabs/T2/981/Aglets/aglets.html>. Acesso em: 05 set. 2007.

PHAM, Vu Anh; KARMOUCH, Ahmed. Mobile Software Agents: an overview. IEEE, 1998.Disponível em: <http://www.comsoc.org/ci/private/1998/jul/Karmouch.html>. Acesso em: 05 set. 2007.

UTO, Nelson. Segurança de Sistemas de Agentes Móveis. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação, Abril de 2003. Disponível em: <http://www.las.ic.unicamp.br/paulo/teses/trabalhos-relacionados/NelsonUto.pdf>. Acesso: 06 set. 2007.

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WHITE, Jim. Mobile Agents White Paper. General Magic, 1996. Disponível em: <http://citeseer.ist.psu.edu/white96mobile.html>. Acesso em: 15 ago. 2007.

WONG, David; PACIOREK, Noemi; MOORE, Dana. Java-based Mobile Agents. Communications Of The Acm, v. 42, n. 3, p. 92-102, mar. 1999.

Referências

Figura 5. Representação Places (WHITE, 1996)

Figura 6. Representação Agents (WHITE, 1996)

Figura 7. Representação Travel (WHITE, 1996)

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