prototipos de sistemas de gestión de redes basados en agentes
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8/4/2019 Prototipos de Sistemas de Gestin de Redes Basados en Agentes
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Prototipos de Sistemas de Gestin de Redes
Basados en Inteligencia Artificial
Por Juan Carlos Zegarra VsquezEstudios de Maestra en Tecnologas de Sistemas de Informacin y Telemtica
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Lima, Per, [email protected]
Resumen: El presente trabajo tiene como
objetivo divulgar las investigaciones en el mbito
de la gestin de redes de telecomunicaciones
desde un nuevo enfoque, basado en el uso de la
Inteligencia Artificial representada por la
Ingeniera de Agentes de Software, disciplina que
est tomando mucho impulso en el mbito de la
investigacin acadmica y que tiene un futuro
prometedor en muchas areas de la Ingeniera de
Software donde los sistemas distribuidos
inteligentes tienen un mejor desempeo en cuanto
a descentralizacin del procesamiento de la
informacin, economa de ancho de banda, pro
actividad, entre otras ventajas sobre los sistemas
tradicionales basados en agentes tontos y gestoresde red centralizados.
I. INTRODUCCIONLos sistemas de redes son cada vez ms complejos y
relativamente ineficaces. Por lo tanto, las redes
deben ser controladas y administradas, por la
denominada gestin de red. Dado que los sistemas
de red requieren soluciones escalables, flexibles y
econmicas, los mtodos convencionales de gestinde red se estn convirtiendo en cada vez ms
insuficientes para resolver estos problemas. Estos
desafos son los principales motores de investigacin
sobre los agentes de software en la gestin de red.
La mayor parte de la investigacin sobre los
aspectos de inteligencia de agentes de software,
proviene de Inteligencia Artificial Distribuida
(O'Hare y Jennings, 1996). La inteligencia artificial
distribuida es una extensin de las ideas de
inteligencia artificial que se aplica a Sistemas Mul
Agente (MAS). En lugar de una aplicaci
centralizada y por lo general muy grande, qu
recolecta la informacin completa del sistema, u
nmero relativamente pequeo de los sistemas,
agentes, estn involucrados en un esfuerzo d
cooperacin para resolver un problema. Esto n
implica que los grandes sistemas tengan que s
divididos en pequeos subsistemas. Por ejemplo,
pueden tener varias aplicaciones centralizadas, cad
una capaz de hacer frente a un determinado aspec
de un problema, todas estas aplicaciones puede s
unidas formando un sistema de gestin de rede
Esta alternativa posibilitara el intercambio dpuntos de vista entre sistemas y encontrar estrategi
o combinarlas para dar como resultado una solucin
Este tipo de resolucin de problemas se lla
solucin de problemas distribuidos (DPS) (Dec
1987) y cada uno de los sistemas que cooperan pu
ser considerado un agente. En la Inteligen
Artificial, un agente se ve muy a menudo en trmi
de sus creencias, deseos e intenciones (BDI). Aun
un sistema basado en agentes se puede implemencon cualquier tecnologa de cliente-servidor,
diferencia de esta arquitectura, en que ya que
existe una distincin clara entre un cliente y
servidor. Todos los agentes participan en el clculo
acuerdo a la funcin esttica asignadas por
diseador o asignada dinmicamente por
supervisor o un agente humano.
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II. LIMITACIONES DE LOS SISTEMAS DEGESTION DE REDES CENTRALIZADOS
En el articulo Modelo de Gestin de Red Basado en
Sistemas Multiagente. Aplicacin a la Regeneracin
de Nodos (Jorquera, Prez & Gil, 2009), los autores
exponen que los entornos dominados por sistemas y
arquitecturas de redes adolecen de serias dificultadespara continuar incorporando cada vez ms
prestaciones y proporcionar servicio a un creciente
nmero de usuarios. La perspectiva de crear redes
con capacidad de autogestin y resolucin
desatendida de los problemas, a veces incluso antes
de que el propio administrador sea consciente de su
existencia es, no slo muy deseable, sino
imprescindible para aumentar el grado de confianza
de empresas, administraciones y usuarios, en las
IST. Los autores presentan un modelo de gestin deredes basado en agentes software, concretando la
solucin al caso de la regeneracin masiva de nodos
de red que aporta un servicio de recuperacin de
software a un conjunto heterogneo de dispositivos.
El servicio tiene caractersticas de autogestin,
desatencin, escalabilidad y proactividad. En este
contexto los autores indican que ms que pensar en
crear nuevos sistemas de gestin, es mucho ms
importante redisear los existentes, de forma que se
conciban siguiendo modelos de negocio novedosos,
que posibiliten su transferencia real a los tejidos
sociales y productivos, y que extraigan el verdadero
potencial de las TIC.
En el trabajo de investigacin Sistema Multiagente
para la Auto-Gestin de Servicios de Red (Maci &
Gea, 2010) explican que en el mbito de las redes de
computadores, son muchas las aproximaciones que
han tratado de lidiar con la problemtica que suponela existencia de tantas y tan complejas tareas de
administracin para llevar a buen puerto el
mantenimiento de redes y servicios informticos,
proponiendo un modelo basado en sistemas
multiagente de software para la gestin desatendida,
autnoma y proactiva de los componentes de un
sistema distribuido. Asumiendo su enorme
heterogeneidad y respetando los estndar
existentes.
(Bo, Junzhou & Wei, 2005) Explican que el rpid
desarrollo de Internet hace que la gestin de red e
redes a gran escala sea un tema crtico y cada v
ms complicado, debido a que la gesti
centralizada de redes no puede satisfacer la creciendemanda. Por lo tanto los autores presentan u
marco de gestin de red para apoyar las decision
de programacin dinmica. En este marco,
proponen algunos algoritmos para descomponer
tarea de gestin de red en varios grupos de su
tareas. Durante el transcurso de la descomposici
diferentes prioridades se asignan a los sub-tareas.
continuacin, sobre la base de las prioridades d
estas sub-tareas, se establecen estrategias d
programacin de los agentes.
III. ESTADO DE LA INTEGRACION DAGENTES INTELIGENTES Y L
GESTION DE REDES
Los Agentes Mviles y la Gestin de Red
La idea de un agente mvil es la de un objeto qu
puede ser replicado en forma dinmica y enviadotravs de la red. El sistema de gestin de re
establece los objetivos del agente mvil, pe
tambin este agente debe tener la autonoma pa
llevar a cabo toma de decisiones que cumplan co
los objetivos asignados por el sistema de gestin.
Arquitectura Bsica de un Sistema de Gestin d
Red Basada en Sistemas Multi-Agente (Liu, Li
Luo, 2003)
Para satisfacer los requerimientos mnimos de u
sistema de gestin de red basado en sistemas mult
agente), los autores proponen la arquitectura de re
mostrada en la figura 1.
Esta arquitectura est compuesta de bases de dato
una plataforma de gestin de agentes y objet
gestionados. Las bases de datos incluyen unidad
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de cdigo de servicio y de informacin de registro
de agentes. La plataforma de gestin de redes est
compuesta por varios mdulos que descomponen las
tareas de gestin de red en la interface de definicin
de gestin de red, descomposicin de tareas, agente
planificador, agente de gestin (creacin, envo,
clonacin, registro y rechazo) y modulo de
comunicaciones.
Figura 1. Plataforma multi-agente basada en de
gestin de redes
Los objetos gestionados son equipos de red que
soportan el protocolo SNMP u otro tipo de objetosgestionados.
Luego que la tarea es definida por la interface de
definicin de gestin de red, esta ser transferida al
modulo de descomposicin de tareas, en la cual, el
algoritmo de descomposicin dividir la tarea en
sub-tareas que se ejecutaran en modo secuencial o
paralelo. Estas sub-tareas sern proporcionadas al
mdulo de agente planificador el cual definir la
ejecucin de las tareas de multi-agente. Segn los
tiempos de ejecucin planificados, los agentes ser
producidos por el modulo de gestin de agentes, es
decir sern ensamblados con un cdigo se servicio y
enviados al modo destino para que cumplan un
determinado trabajo. Durante el curso de la
ejecucin de la tarea de gestin de red, otro agente
libre cercano al agente ocupado puede ser enviado al
nodo objetivo para ayudar al agente ocupado a
cumplir ms eficientemente con la tar
encomendada. En cada migracin, el agen
registrara informacin de su localizacin en la ba
de datos de informacin a travs del modulo d
comunicaciones. En la figura 2 se muestra el flujo d
tareas expuesto anteriormente.
Figura 2. Flujo de tareas de gestin de red
Con respecto a la tarea de descomposicin d
algoritmos, muchos investigadores han hech
trabajos que abordan el problema de la ejecucin d
tareas en la computacin paralela. Los autores qu
proponen esta arquitectura enfrentan el problema d
la planificacin a travs de la cooperacin entagentes. Para ello disean un algoritmo qu
descompone las tareas de gestin de red en grupo
de sub-tareas, antes de ejecutarlas en paralelo,
decir, se cambia una compleja tarea de gestin
red en grupos de tareas ms simples, las cual
permiten asignar las sub-tareas a diferentes agent
al mismo tiempo, entonces este grupo de sub-tarea
envan a agentes inteligentes a realizar el traba
programado. Como resultado, una tarea compleja
realizada a travs de cooperacin multi-agente.
A New Network Management System wit
Ontology supported Multi-Agent Techniqu
(Yan & Chang, 2010)
Los autores presentan un nuevo sistema de gesti
de la red con tcnicas multi-agente, ontologas y lo
programas de software libre Ethereal y Cacti qu
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almacenan en bases de datos informacin de gestin
de la red.
El sistema podra esbozarse en cuatro principales
componentes para gestin red:
Entorno grfico de multi-agente, que consiste de un
agente interfaz, un agente proxy, un agente decontrol, y un agente de bsqueda. Los resultados
experimentales del prototipo de sistema demostraron
que las tcnicas implementadas en este trabajo
podran no slo con precisin reconocer las alarmas
de error, sino tambin de hecho reducir el tiempo de
recuperacin para 61% de tiempo tradicional de
procesamiento para la solucin de problemas de red.
La figura 3 muestra la arquitectura del sistema, la
cual est basada en Windows 2003 Server. Los
agentes inteligentes y sus respectivos entornos
fueron desarrollados en Java. Estos agentes residen y
se ejecutan en los host de monitoreo.
Figura 3. Arquitectura del sistema
El sistema emplea KQML (Lenguaje de
conocimiento para consulta manipulacin) para la
interaccin entre agentes, es decir colaboracin,
comunicacin, coordinacin y divisin de
cooperacin, con el fin de recoger los paquetes en
forma dinmica de los protocolos de comunicacin
y los datos correspondientes en relacin a la redes a
gestionar, para luego almacenar esta informacin en
el servidor de base de datos para la construccin d
las ontologas de dominio. Tanto Ethereal com
Cacti tiene la misin de obtener almacenar los dat
gestionados en bases de datos round robin (softwa
RRDtool y Net-SNMP) para ayudar a desarroll
grficos de trafico de los equipos de la red.
Modelamiento del conocimiento y construccin dla base de datos de ontologas.
Dos importantes fases del modelamiento d
conocimiento son las ontologas de normalizacin
las ontologas de construccin. La base de datos d
de ontologas de este sistema es una base d
conocimiento, la cual contiene principalmente
definicin de los protocolos de red. Este estud
utiliza la herramienta para WinPcap construir uanalizador de protocolos y as definir expresion
regulares. El sniffer puede emplear estas expresion
regulares para acceder directamente a la interfaz d
la aplicacin y clasificar los protocolos d
comunicaciones para su almacenamiento en registr
de la base de datos para mejorar la precisin de
clasificacin.
El Agente Interface
La figura muestra la arquitectura detallada d
Agente Interface y el diagrama que lo relaciona co
otros agentes. Internamente el agente contien
mdulos que procesan el acceso de los usuario
mediante login llamado User Login, el Us
Program Manager para manejar los privilegios de l
usuarios al sistema, una Personalized Web pa
presentar pginas Web personalizadas, el Paintin
Component Model para dibujar la informaci
dinmica y un Webpage Processor pa
predictiblemente cargar y procesar las pginas we
relacionadas que muestren las imgenes.
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Figura 4. Arquitectura del Agente Interface
El Agente Proxy
Se compone de los cuatro mdulos, como se muestra
en la Figura 5, entre ellos se encuentra el Proxy
Space que se encarga de almacenar de forma
autnoma la informacin recuperada previamente, el
Refresher, que se encarga de automticamente
actualizar el sistema de informacin de acuerdo con
la definicin del intervalo de tiempo en el modelo de
visualizacin de datos, el Data Display Modeler,
que se encarga precisamente de mostrar la
informacin del sistema, y el Scheduler, que es
responsable de recuperar peridicamente que la
informacin de las bases de datos del sistema.
Figura 5. Arquitectura del Agente Proxy
Agente de Monitoreo
Este sistema monitorea el trfico que fluye por
equipo de red. El agente de monitoreo posee
Tracing Scheduler que tiene como funcin tomar d
la base de datos, las relaciones de seguimiento, l
cuales son responsables de la asociacin con lpuertos de comunicacin.
Figura 6. Arquitectura del Agente de Monitoreo
El Data Analizar que es responsable de analizar
recibir el flujo de informacin (trafico); el Filt
Ruler Model que es encargado de generar mensajde advertencia y el Rule Scheduler qu
peridicamente enva estos mensajes de monitore
al Interface Agente.
El Agente de Bsqueda
El Agente de Bsqueda est establecido en el ncle
SNMP, el cual es empleado para relacionar l
ontologas de dominio y las relaciona con l
libreras del Cacti y Ethereal para observar el estad
en general de la red y sus equipos.
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Figura 6. El Agente de Bsqueda
La figura ilustra su completa arquitectura,
incluyendo el Linking Status, el Packet Sniffer, el
Data Gathering, and the Protocol Analyzer.
Agent-based Network Management System
(Huawen Luo, 2002)
La arquitectura propuesta por el autor consta de dos
partes principales el Network Manager y el Network
Element. El Network Manager es el agente gestor el
cual necesita ser creado e inicializado. El
administrador de red lo usa para monitorear el
estado de la red y controlar la gestin del sistema a
travs de la interface grafica de usuario. En cada
Network Element hay un agente demonio, el cual es
enviado por el Network Manager cuando el Network
Element se registra as mismo dentro del dominio de
gestin. En el Network Manager hay tambin el
Generador de Agentes Mviles (MAG), el cual
podra ser usado para crear agentes mviles
personalizados.
El Network Manager
El Network Manager es el centro de control del
sistema. Es el responsable de lanzar los agentes
mviles y mostrar los resultados que retornan los
agentes. Considerando su importancia y con
propsitos de seguridad, los usuarios requerirn
autenticarse antes de acceder al sistema. Despus
que el sistema revisa correctamente el usuario y
password, este mostrara una interface grafica (GUI
esperando para que el Network Element s
registrado en el dominio de gestin y que pertenezc
al sistema. Despus de ello, el Network Manag
Enva un agente mvil, el agente demonio pa
registrar el Network Element hasta que este entre e
estado down o sea eliminado por el Netwo
Manager.
Figura 7. Arquitectura del Sistema
Network Element
El Network Element puede ser un router, switch
estacin de trabajo que se una al dominio de gesti
o una estacin de pooling cercana al equip
gestionado. El contenedor de agentes pone e
marcha el Network Element y el agente pide s
registrado en el Network Manager. Una vez que
mensaje de registro es aceptado por Netwo
Manager, este enva un agente demonio para
Network Element, para obtener y los valores de
base de datos MIB.
El Manager Agent
El Manager Agent es el corazn del Netwo
Manager. Inicializa, monitorea y controla la red
travs de su interaccin con dispositivos ejecutand
procesos de agente. Este Agente incluye
PasswordGUI, RegisterGUI, MainGU
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MobileGeneratorGUI1, MobileGeneratorGUI2 y
que son utilizados por el Network Monitor para
gestionar la red.
IV.CONCLUSIONESLos trabajos de investigacin referentes a gestin de
redes empleando Ingeniera de Agentes de Software,actualmente se encuentra en plena etapa de
investigacin, as como las herramientas,
metodologas y especificaciones tcnicas. No es de
esperarse que este tema se desarrolle ampliamente
hasta tener la suficiente madurez como para que la
industria comercialice productos basados en este
paradigma, que en teora tiene importantes ventajas
con respecto a los modelos de gestin centralizados
tradicionales.
Si bien los prototipos acadmicos mostrados en el
presente paper, muestran que la implementacin de
sistemas de gestin de redes, empleando agentes de
software es factible, se espera que un futuro aparezcan
nuevas propuestas innovadoras al respecto, que
aporten nuevas caractersticas para la solucin de los
problemas que estn presentado los sistemas actuales
debido al gran ancho de banda que consumen de la
red, recurso muy apreciado en estos das.
Por lo tanto este trabajo, cumple con su objetivo de
divulgar en forma general los trabajos respecto a este
tema de vital importancia para las empresas de
telecomunicaciones.
V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS[1] A New Network Management System with
Ontologysupported Multi-Agent Techniques by
Sheng-Yuan Yang Dept. of Computer and
Communication Engineering St. Johns University
Taipei, Taiwan and Yi-Yen Chang Dept. of
Electrical Engineering St. Johns University Taipei,
Taiwan, 2010.
[2] Tesis de Master: Agent-based Network
Management System by Huawen Luo B.Sc.,
YunNan University British Columbia, 199
M.Eng., Beijing Institute of Technology, 200
Department of Computer Science The University
British Columbia.
[3] OHare, G. and Jennings, N., (Eds.), Foundation
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Sons, 1996.
[4] Diego Marcos Jorquera, Francisco Maci Pre
Juan Antonio Gil Martnez-Abarca. Modelo d
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Aplicacin a la regeneracin de nodo
Departamento de Tecnologa Informtica
Computacin, Universidad de Alicante, pp. 16
2009.
[5] Gea Martnez, Jorge Maci Prez, Francisc
Sistema multiagente para la auto-gestin d
servicios de red. Departamento de Tecnolog
Informtica y Computacin. Universidad d
Alicante, pp 288-292, 2010.
[6] Liu Bo Luo Junzhou Li Wei. Advance
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Dept. of Comput. Sci. & Eng., Southeast UnivNanjing, China, 2005.
[7] Bo Liu, Wei Li, Junzhou Luo, Age
Cooperation in Multi-agent Based Netwo
Management, Department of Computer Science an
Engineering, Southeast University Nanjing 21 009
P. R. China.