Project Details
Projekt
Qualität von Managementmechansimen und P2P-Anwendungen
Subject Area
Computer Architecture, Embedded and Massively Parallel Systems
Term
from 2009 to 2014
Project identifier
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 21768296
Gesamtziel der Forschergruppe ist die Qualitätsverbesserung von Peer-to-Peer-(P2P-)- Mechanismen. Motiviert durch die Vorarbeiten in der ersten Förderperiode und aufbauend auf diesen Arbeiten wollen sich die Antragsteller des vorliegenden Teilprojektes in der zweiten Förderphase auf anwendungsnahe Dienste (Software Services, im Gegensatz zu Daten) als Gegenstand von Verteilung, Suche und Zugriff in P2P-Netzwerken konzentrieren. In der Schichten-Einteilung der Forschergruppe ist dieses Teilprojekt insofern der Anwendungsschicht zuzuordnen, als es sich auf die Unterstützung von Anwendungen konzentriert. Die Fokussierung auf Dienste statt Daten ist mehrfach begründet: erstens legen die spezifischen Charakteristika von Diensten eine andersartige Behandlung in P2P-Netzwerken nahe, wofür der Stand der Wissenschaft noch nicht so ausgereift ist wie in Bezug auf Daten; zweitens bieten die Vorarbeiten der Antragsteller eine gute Grundlage für vertiefte Arbeiten in diese Richtung; drittens kommen Dienste in der zweiten Förderphase der Forschergruppe generell stärker in den Fokus. Der letzte Punkt rührt sowohl vom Forschergruppen-Ziel her, multilaterale Abhängigkeiten verschiedenster Funktionen innerhalb eines P2P-Netzes zu untersuchen, als auch von der großen Bedeutung von Diensten in zwei der drei Anwendungsszenarien, nämlich Online-Spiele und Katastropheneinsatz. Vor diesem Hintergrund werden die Antragsteller die zu entwickelnden Mechanismen mit der Zielsetzung erforschen, eine Dienste-Plattform für alle Anwendungsszenarien zu ermöglichen; der vorliegende Antrag hat insofern besonderen Querschnitts- Charakter. Zum Querschnittsthema ‚Benchmarking‘ trägt er durch seine Fokussierung auf Dienste ebenfalls wesentlich bei. Aufbauend auf einem von den Antragstellern initial zu entwickelnden Konzept für eine P2Ptaugliche Dienste-Beschreibung, -Suche und –Komposition (wozu in der Literatur bereits umfangreiche Vorarbeiten vorliegen) konzentriert sich das beantragte Teilprojekt auf folgende Forschungsaspekte: 1. Migration und Replikation für Verlässlichkeit und Lastverteilung: Zuverlässigkeit, Robustheit und Verfügbarkeit legen angesichts intermittierender Knoten- und Verbindungsausfälle in P2P-Systemen proaktive (vorsorgliche) Maßnahmen der Verlagerung (Migration) und Replikation sowohl von Code als auch von Zuständen nahe. Für Dienste als Ensemble von ausführbarem Code und Zustand ist dabei abzuwägen, ob sie durch Replikation oder durch Fernaufruf in Anspruch genommen werden; im letzteren Fall entfällt die bei Daten in P2P-Systemen typische ‚automatische‘ Lastverteilung (bei klassischer ‚Content Distribution‘ schließt die Auslieferung der Daten deren Replikation beim Empfänger ein). Es liegt daher auf der Hand, Verlässlichkeits- und Lastverteilungsgesichtspunkte verschränkt zu erforschen. 2. Erhöhung der Verlässlichkeit in nicht kooperativen Umgebungen d.h. unter einer Vielfalt möglicher Angriffe: auch diesbezüglich unterscheidet sich das Betriebsziel Diensterbringung wesentlich vom klassischen P2P-Betriebsziel Verfügbarkeit von Daten (Content Distribution), nicht zuletzt aufgrund von Besonderheiten der passenden P2P-Mechanismen. Auch dieser Aspekt ist umfangreich, weil sowohl elaborierte Modelle für Angriffe zu erstellen und in umfangreichen Studien zu untersuchen sind, als auch geeignete Metriken entwickelt werden müssen zur Bewertung sowohl der Bedrohung als auch der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen. Die Erhöhung der Verlässlichkeit wird durch eine gezielte Entwicklung von Mechanismen der Untermerkmale Robustheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit erreicht. Aufgrund der engen Verwandtschaft der in Punkt 1 behandelten Fragestellungen und des jeweils hohen Umfangs und vielgliedrigen Arbeitsprogramms andererseits sollen die genannten zwei Punkte von zwei Wissenschaftlern bearbeitet werden. Die Vorarbeiten im Anwendungsszenario ‚Katastropheneinsatz‘ haben ergeben, dass in mobilen Szenarien die Unterscheidung zwischen einem stabileren mobilen Kernnetz und einem weniger stabilen ‚umgebenden‘ AdHoc-Randnetz einerseits realistisch ist und andererseits Qualitätsaspekte der P2P-Mechanismen substanziell besser zu unterstützen gestattet. Daher wurden auch Mechanismen entwickelt, womit Mobilfunknetze für den Einsatz von P2P-Mechanismen an ‚strategischen Punkten‘ des Kernnetzes um vergleichsweise zuverlässige Knoten ergänzt werden können – im genannten Anwendungsszenario beispielsweise eine mobile Leitstelle, die an eine strategische Geoposition des Kernnetzes verbracht wird, um einen gewünschten Grad an Konnektivität zu erreichen. Es zeigt sich, dass bei Online-Spielen (dem neuen Szenario für die zweite Förderperiode) ähnliche Strategien im Festnetz vorstellbar sind, nämlich die Einbringung spezifischer, vergleichsweise zuverlässiger Rechenleistung in ein fest installiertes Kernnetz. Diese Besonderheit – Teilung in Kern- und Randnetz sowie optionale Positionierung strategischer Knoten – sollen in allen drei Untersuchungsgegenständen des Teilprojektes, also bei Lastverteilung, Migration und Verfügbarkeit einbezogen und weiterentwickelt werden; daraus ergibt sich ein spezifischer Mehrwert gegenüber Ansätzen aus der Literatur als erstes Alleinstellungsmerkmal. Darüber hinaus werden auf den beiden beantragten Stellen wesentliche Arbeiten im Zusammenhang mit den Anwendungsszenarien ‚Online-Spiele‘ und ‚Katastropheneinsatz‘ geleistet sowie als Zuarbeit zum Querschnittsthema ‚Benchmarking‘, welches im Zentrum der zweiten Förderperiode steht; für Details hierzu wird auf das Arbeitsprogramm verwiesen.
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