9 Giải thuật cho MAGP trên mạng bất kỳ Ý tưởng: Mỗi tác tử duyệt DFS mạng để xây dựng cây khung của nó, các nút. được thu nạp vào cây khung theo luật đến trước thu nạp trước[r]
(1)ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
LÊ TRỌNG HÙNG
TRUYỀN BÁ THÔNG TIN PHÂN TÁN GIỮA CÁC TÁC TỬ DI ĐỘNG
Ngành: Công nghệ Thông tin
Chuyên ngành: Truyền liệu Mạng máy tính Mã số: 60 48 15
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS NGUYỄN ĐẠI THỌ
(2)MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined MỤC LỤC 2 BẢNG THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ, GIẢI THUẬT Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG HỆ PHÂN TÁN Error! Bookmark not defined 1.1 Khái niệm hệ phân tán Error! Bookmark not defined. 1.2 Vai trò hệ phân tán Error! Bookmark not defined. 1.3 Đặc trưng hệ phân tán Error! Bookmark not defined. 1.4 Mơ hình truyền thơng báo Error! Bookmark not defined. 1.5 Công nghệ tác tử di động Error! Bookmark not defined. 1.5.1 Sự tiến hóa Error! Bookmark not defined. 1.5.2 Các đặc tính tác tử di động Error! Bookmark not defined. 1.5.3 Ứng dụng tác tử di động Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG BẦU THỦ LĨNH TRÊN MẠNG ĐẦY ĐỦ Error! Bookmark not defined
2.1 Giới thiệu tốn Error! Bookmark not defined. 2.2 Mơ hình tính tốn phân tán Error! Bookmark not defined. 2.3 Giải thuật bầu thủ lĩnh Villadangos Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG XÂY DỰNG CÂY KHUNG TỐI THIỂU Error! Bookmark not defined
3.1 Bài toán khung tối thiểu Error! Bookmark not defined. 3.2 Giải thuật GHS83 Error! Bookmark not defined. 3.3 Giải thuật SB95 Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG TRUYỀN BÁ THÔNG TIN PHÂN TÁN Error! Bookmark not defined
GIỮA CÁC TÁC TỬ DI ĐỘNG Error! Bookmark not defined 4.1 Bài toán MAGP – Mobile Agent Gossip Problem Error! Bookmark not defined.
(3)4.5 Các giải thuật cho MAGP Error! Bookmark not defined. 4.5.1 Mạng Error! Bookmark not defined. 4.5.2 Mạng đầy đủ không cảm hướng Error! Bookmark not defined. 4.5.3 Mạng đầy đủ cảm hướng Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG GIẢI THUẬT ĐỀ XUẤT CHO MAGP TRÊN MẠNG ĐẦY ĐỦ Error! Bookmark not defined
5.1 Phát biểu toán Error! Bookmark not defined. 5.2 Ý tưởng, cấu trúc liệu Error! Bookmark not defined. 5.3 Giải thuật Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG GIẢI THUẬT ĐỀ XUẤT CHO MAGP TRÊN MẠNG BẤT KỲ Error! Bookmark not defined
6.1 Phát biểu toán Error! Bookmark not defined. 6.2 Ý tưởng, cấu trúc liệu Error! Bookmark not defined. 6.3 Giải thuật Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined
1 GIỚI THIỆU
Mạng viễn thông phát triển mạnhtruyền bá thông tin nhu cầu thiết yếu, lànền tảng để phát triển dịch vụ khác
Bài toán gossip tốntruyền bá thơng tin phân tán nút, nghiêncứu từ năm 1954 có nhiều kết nghiên cứu toán Truyền bá thông tin phân tán tác tử di động (MAGP) hướng
nghiêncứu mới, nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Rendezvous cáchtiếp cận hiệu
Suzuki vàđồng [SAK07, SAK08] đưa cách giải tốt cho toán MAGP Tuy nhiên, cácgiải thuật tác giả đưa mức ý tưởng Pháttriển giải thuật đề xuất cho MAGP hiệu
(4)4 MƠ HÌNH HỆ TÁC TỬ DI ĐỘNG
vi vj
pk v0 v3 v2 v1 v4 v5
p0 p1
p2
whiteboard
home Mạng G = (V, E)
Cóktác tử khởi tạo vị trí khác mạng
Nút vicómột whiteboard, tác tử pktrên vi cóthể write, read, deletethơng tin pkdi chuyển từ visang vjchỉ (vi,
vj) E
Độ PT di chuyển: tổng số bước di chuyển tất tác tử
Độ PT thời gian: khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu đến kết thúc giải thuật
5 BÀI TOÁN MAGP
Giả thiết:
Mạng G= (V, E)
Cho k tác tử vị trí khác
trong mạng
Mỗi tác tử có thơng tin riêng.
u cầu: Tại cấu hình kết thúc,
tác tử có thơng tin riêng tất tác tử lại
v0 v3 v2 v1 v4 v5
p0 p1
p2
whiteboard
(5)6 Quan hệ MAGP NLEP
Suzuki đồng chứng minh:
Định lý 4.3-1: Bài tốn NLEP (Node Leader Election Problem) giải giải thuật MAGP hệ tác tử di động
Định lý 4.3-2: Bài tốn MAGP giải cách
dùng giải thuật NLEP
MAGP NLEP quy nhau, giải
MAGP dựa ý tưởng NLEP tương ứng
7 Giải thuật cho toán MAGP
Phương pháp Suzuki đồng sự:
Bầu tác tử làm thủ lĩnh, tác tử duyệt mạng để truyền bá thông tin cho táctử khác
Đợt bầu chọn dựa vào ý tưởng giải thuật
NLEP
Phương pháp hẹn gặp
(Rendezvous) Các táctử di chuyển đến điểm hẹn gặp chia sẻ thông tin với tác tử khác Độ PT di chuyển: (kN)
Phương pháp hiệu
v0
v3
v1
v2 4
1
2
3
v4
v0
v3
v1
v2 v
4
4 1
2
(6)8 Giải thuật cho toán MAGP
GHS83: Giải thuật xây dựng MST(Minimum Spanning Tree)của Gallager đồng SB95: Giải thuật xây dựng MST Singh Bernstein
Bài toán MAGP
Giải thuật Suzuki đồng Giải thuật đề xuất
Mạng bất kỳ, cải biến từ GHS83 Độ PT thời gian: O(N log k + |E|)
Mạng bất kỳ, cải biến từ SB95 Độ PT thời gian: O(N + |E|)
Mạng đầy đủ, không cảm hướng, nút biết nút khác mạng Độ PT di
chuyển: 4N log k + N +
Mạng đầy đủ, cảm hướng, nút biết nút khác mạng Độ PT
di chuyển: 4N + 8k
Mạng đầy đủ, vòng ảo
nối tất nút mạng, nút cần biết nút vòng
ảo Độ PT di chuyển: N + 7k
9 Giải thuật cho MAGP mạng bất kỳ Ý tưởng: Mỗi tác tử duyệt DFS mạng để xây dựng khung nó, nút
được thu nạp vào khung theo luật đến trước thu nạp trước
1 Đợt bầu chọn tác tử thủ lĩnh cải biến từ giải thuật xây dựng khung tối thiểu phân tán GHS83:
Mỗi euvgắn trọng số (min{id(u), id(v)}, max{id(u), id(v)})
Mỗi tác tử chủ tìm kiếm MOL khung (dựa vào số hiệu
mức), tiến hành sát nhập với khung khác qua liên kết MOL này, tác tử chọn làm chủ khung
Cuối cùng, khung tồn tại, tác tử làm chủ
khung tác tử thủ lĩnh
(7)10 Giải thuật GHS83
Bài toán: Đồ thị G= (V, E) Mỗi cạnh có w(e) phân biệt Tìm khung T= (V, E) cho:
w(e) nhỏ
Tính chất 1: Gọi elà mộtMOE của mảnh F
thuộcMST thìe MST
Tính chất 2: Nếu tất cạnh có trọng số phân
biệt MSTlà
E' e
v0
v1 v
2
v4
v3
4 7
8
3 9
2 5
e
F
Ý tưởng: Mỗi mảnh ban đầu nút đơn Các mảnh tìm kiếm MOE (dựa vào
số hiệu mức), mảnh sát nhập với mảnh khác qua cạnh (tính chất 1) Khi mạng cịn mảnh nhất, mảnh khung MST cần tìm (tính chất 2)
(8)