736
2009
deu
doctoralthesis
0
2009-08-10
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2009-06-30
Prognose freier Rechenkapazitäten zur besseren Nutzung von Grid-Ressourcen
Prediction of available computing capacities for a more efficient use of Grid resources
Vor allem in der Forschung und in den Entwicklungsabteilungen von Unternehmen gibt es eine Vielzahl von Problemen, welche nur mit Programmen zu lösen sind, für deren Ausführung die zur Verfügung stehende Rechenleistung kaum groß genug sein kann. Gleichzeitig ist zu beobachten, dass ein großer Teil der mit der installierten Rechentechnik vorhandenen Rechenkapazität nicht ausgenutzt wird. Dies gilt insbesondere für Einzelrechner, die in Büros, Computer-Pools oder Privathaushalten stehen und sogar während ihrer eigentlichen Nutzung selten ausgelastet sind. Eines der Ziele des Grid-Computings besteht darin, solche nicht ausgelasteten Ressourcen für rechenintensive Anwendungen zur Verfügung zu stellen. Die eigentliche Motivation für die beabsichtigte bessere Auslastung der Ressourcen liegt dabei nicht primär in der höhreren Auslastung, sondern in einer möglichen Einsparung von Kosten gegenüber der Alternative der Neuanschaffung weiterer Hardware. Ein erster Beitrag der vorliegenden Arbeit liegt in der Analyse und Quantifizierung dieses möglichen Kostenvorteils. Zu diesem Zweck werden die relevanten Kosten betrachtet und schließlich verschiedene Szenarien miteinander verglichen. Die Analyse wird schließlich konkrete Zahlen zu den Kosten in den verschiedenen Szenarien liefern und somit das mögliche Potential zur Kosteneinsparung bei der Nutzung brach liegender Rechenkapazitäten aufzeigen. Ein wesentliches Problem beim Grid-Computing besteht jedoch (vor allem bei der Nutzung von Einzelrechnern zur Ausführung länger laufender Programme) darin, dass die zur Verfügung stehenden freien Rechenkapazitäten im zeitlichen Verlauf stark schwanken und Berechnungsfortschritte durch plötzliche anderweitige Verwendung bzw. durch Abschalten der Rechner verloren gehen. Um dennoch auch Einzelrechner sinnvoll für die Ausführung länger laufender Jobs nutzen zu können, wären Vorhersagen der in der nächsten Zeit zu erwartenden freien Rechenkapazitäten wünschenswert. Solche Vorhersagen könnten u. a. hilfreich sein für das Scheduling und für die Bestimmung geeigneter Checkpoint-Zeitpunkte. Für die genannten Anwendungszwecke sind dabei Punktvorhersagen (wie z. B. Vorhersagen des Erwartungswertes) nur bedingt hilfreich, weshalb sich die vorliegende Arbeit ausschließlich mit Vorhersagen der Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschäftigt. Wie solche Vorhersagen erstellt werden sollen, ist Gegenstand der restlichen Arbeit. Dabei werden zunächst Möglichkeiten der Bewertung von Prognoseverfahren diskutiert, die Wahrscheinlichkeitsverteilungen vorhersagen. Es werden wesentliche Probleme bisheriger Bewertungsverfahren aufgezeigt und entsprechende Lösungsvorschläge gemacht. Unter Nutzung dieser werden in der Literatur zu findende und auch neue Vorgehensweisen zur Prognoseerstellung empirisch miteinander verglichen. Es wird sich zeigen, dass eine der neu entwickelten Vorgehensweisen im Vergleich zu bisher in der Literatur dargestellten Vorhersageverfahren klare Vorteile bzgl. der Genauigkeit der Prognosen erzielt.
Although computer hardware is getting faster and faster, the available computing capacity is not satisfying for all problem types. Especially in research and development departments the demand for computing power is nearly unlimited. On the same time, there are really large amounts of computing capacities being idle. Such idle capacities can be found in computer pools, on office workstations, or even on home PCs, which are rarely fully utilized. Consequently, one of the goals of the so called “grid computing” is the use of underutilized resources for the execution of compute-intensive tasks. The original motivation behind this idea is not primarily the high utilization of all resources. Instead, the goal is a reduction of costs in comparison to classical usage scenarios. Hence, a first contribution of the thesis at hand is the analysis of the potential cost advantage. The analysis quantifies the relevant cost factors and compares different usage scenarios. It finally delivers tangible figures about the arising costs and, consequently, also about the potential cost savings when using underutilized resources. However, the realization of the potential cost savings is hampered by the variability of the available computing capacities. The progress of a computational process can be slowed down or even lost by sudden increments of the resource utilization or (even worse) by shutdowns or crashes. Obviously, accurate predictions of the future available computing capacities could alleviate the mentioned problem. Such predictions were useful for several purposes (e.g. scheduling or optimization of checkpoint intervals), whereas in most cases the prediction of a single value (for example the expectancy) is only of limited value. Therefore, the work at hand examines predictions of probability distributions. First, the problem of the assessment of different prediction methods is extensively discussed. The main problems of existing assessment criteria are clearly identified, and more useful criteria are proposed. Second, the problem of the prediction itself is analyzed. For this purpose, conventional methods as described in the literature are examined and finally enhanced. The modified methods are then compared to the conventional methods by using the proposed assessment criteria and data from real world computers. The results clearly show the advantage of the methods proposed in the thesis at hand.
urn:nbn:de:kobv:co1-opus-9527
952
Alek Opitz
deu
swd
Grid Computing
deu
swd
Ressourcenallokation
deu
swd
Künstliche Intelligenz
deu
uncontrolled
Prognosebewertung
deu
uncontrolled
Grid Computing
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uncontrolled
Auslastung
deu
uncontrolled
Wahrscheinlichkeitsrechnung
deu
uncontrolled
Wirtschaftlichkeit
eng
uncontrolled
Forecast assessment
eng
uncontrolled
Grid computing
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uncontrolled
Utilization
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uncontrolled
Probability distribution
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uncontrolled
Economics
Datenverarbeitung; Informatik
Wiss. Publikationen
LS Rechnernetze und Kommunikationssysteme
FG Rechnernetze und Kommunikationssysteme
BTU Cottbus - Senftenberg
BTU Cottbus - Senftenberg
https://opus4.kobv.de/opus4-btu/files/736/Dissertation_Druckreife.pdf
38
2006
eng
doctoralthesis
0
2007-01-23
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2006-12-04
A security architecture for a peer-to-peer video conference system
Eine Sicherheitsarchitektur für ein Peer-to-Peer-Videokonferenzsystem
More and more modern group oriented collaborative applications use the peer-to-peer (P2P) paradigm to be independent of expensive infrastructures as they are, for instance, provided for audio and video conferences by H.323 systems. Decentralized P2P systems better support spontaneity and mobility to set up meetings at varying locations or in ad hoc environments. This is especially advantageous for business communication over the Internet but also for other collaborative applications such as audio/video conferences. Decentralized collaborative P2P solutions require appropriate mechanisms to protect group privacy and data integrity. The broadly available security infrastructures, like virtual private networks (VPN) in the link, network, and transport layer, do not well fulfill the requirements regarding security, efficiency, and flexibility raised by a conferencing system. A dedicated security architecture in the application layer is, therefore, highly desired for protecting a P2P video conference. A centralized client/server based video conference system can be well shielded in a standard manner, whilst there exist no off-the-shelf approaches to specifying how to secure a P2P video conference up to now. This Ph.D. thesis addresses this urgent issue by presenting an effective and flexible security architecture and showing how it can be embedded into a P2P video conferencing system using the BRAVIS system as example. The cornerstone of the security architecture is the decentralized group key management. For this purpose, a new distributed key exchange protocol has been proposed. It is especially well suited for applications in real-time P2P settings for its higher efficiency than existing ones concerning the group key renewal delay. Furthermore, a novel video encryption algorithm has been developed to meet the strict real-time constraints required in a video conference. Its outstanding features include a good balance between security and efficiency, no impairment on video compression efficiency, and readily integration into the existing multimedia systems. These make it more practicable to encrypt video data than existing approaches.
Mehr und mehr moderne gruppenorientierte und kollaborative Applikationen nutzen das Peer-to-Peer (P2P)-Prinzip. Es bietet gegenüber dem zentralistischen Client/Server-Ansatz den Vorteil einer größeren Unabhängigkeit von einer möglicherweise teuren Infrastruktur, wie sie z. B. für Audio- und Videokonferenzen nach den H.32x-Standards erforderlich ist. Dezentrale P2P-Lösungen unterstützen besser die Spontaneität und Mobilität der Nutzer. Sie erlauben es, Sitzungen an unterschiedlichen Orten oder in Ad hoc-Umgebungen abzuhalten. Dies ist insbesondere für die geschäftliche Kommunikation über das Internet aber auch für andere kollaborative Anwendungen wie Audio/Video-Konferenzen von Vorteil. Dezentralisierte kollaborative P2P-Lösungen erfordern geeignete Mechanismen, um die Privatheit der Gruppen und Integrität der Daten abzusichern. Vorhandene Sicherheitsinfrastrukturen wie Virtuelle Private Netze (VPN) erfüllen nicht ausreichend die Anforderungen bezüglich Sicherheit, Effizienz und Flexibilität, die an ein Konferenzsystem gestellt werden. Eine anwendungsbezogene Sicherheitsarchitektur ist daher in hohem Maße für den Schutz von P2P-Videokonferenzen wünschenswert. Für den Schutz zentralisierter Client/Server-Videokonferenzsysteme existieren bereits standardisierte Lösungen, während es für P2P-Videokonferenz noch keine Standardverfahren gibt. Die vorliegende Dissertationsschrift widmet sich diesem wichtigen Thema ein. Sie stellt eine wirkungsvolle und flexible Sicherheitsarchitektur vor und zeigt am Beispiel des Videokonferenzsystems BRAVIS, wie sie in ein P2P-Videokonferenzsystem eingebettet werden kann. Grundstein der Sicherheitsarchitektur ist das dezentralisierte Gruppenschlüsselmanagement. Hierfür wird ein neues verteiltes Schlüsselaustauschprotokoll vorgeschlagen, das besonders den Anforderungen von Realzeit-P2P-Anwendungen angepasst wurde. Es besitzt eine höhere Effizienz als existierende Schlüsselaustauschprotokolle für die Gruppenschlüsselerneuerung. Weiterhin wird ein neuartiger Videoverschlüsselungs-Algorithmus vorgestellt, der den strengen Realzeitbedingungen einer Videokonferenz gerecht wird. Seine hervorzuhebenden Merkmale sind ein guter Abgleich zwischen Sicherheit und Leistungsfähigkeit, keine Beeinträchtigung der Videokompressionsleistung und einfache Integration in vorhandene Multimediasysteme. Diese Eigenschaften machen ihn praktikabler für das Verschlüsseln von Videodaten als existierende Ansätze.
urn:nbn:de:kobv:co1-opus-445
44
Fuwen Liu
deu
swd
Peer-to-Peer-Netz
deu
swd
Videokonferenz
deu
swd
Computersicherheit
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uncontrolled
Sicherheitsarchitektur
deu
uncontrolled
Peer-to-Peer
deu
uncontrolled
Videokonferenz
deu
uncontrolled
Gruppenschlüsselverwaltung
deu
uncontrolled
Videoverschlüsselung
eng
uncontrolled
Security architecture
eng
uncontrolled
Peer-to-Peer
eng
uncontrolled
Video conference
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uncontrolled
Group key management
eng
uncontrolled
Video encryption
Datenverarbeitung; Informatik
Wiss. Publikationen
LS Rechnernetze und Kommunikationssysteme
FG Rechnernetze und Kommunikationssysteme
BTU Cottbus - Senftenberg
BTU Cottbus - Senftenberg
https://opus4.kobv.de/opus4-btu/files/38/Dissertation_liu_libary.pdf
88
2004
deu
doctoralthesis
0
2007-03-06
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2004-05-27
Verteilt organisierte Mehrteilnehmer-Videokonferenzen für geschlossene Gruppen im Internet
Videokonferenzen gelten als eine populäre Anwendung in modernen Netzwerken. Trotz langjähriger Erfahrungen gehören sie nicht zu den alltäglich genutzten Diensten. Videokonferenzdienste im Internet unterstützen meist offene Konferenzgruppen. Jedoch haben die Mehrzahl der alltäglichen Beratungen einen geschlossenen Charakter. Systeme, die geschlossene Gruppen unterstützen, basieren meist auf spezieller Studiotechnik. Desktop-Systeme lassen nur ein begrenztes Leistungsangebot zu. Besonders beim Aufbau von Mehrteilnehmer-Gruppen ist es schwierig, eine gute Dienstgüte bereitzustellen. Deshalb haben Systeme für geschlossene Gruppen bisher keine breite Anwendung gefunden. Die vorliegende Arbeit untersucht zwei Anätze zur Gestaltungsprinzipien von geschlossenen Mehrteilnehmer-Videokonferenzsystemen. Der Erste untersucht den Aufbau von globalen Konferenzen über den Verbund lokaler Systeme. Der Zweite, ein Peer-to-Peer-Konzept, untersucht die Unterstützung von geschlossenen Gruppen im Internet.
Video conferences are considered as attractive applications in high-speed networks. But they are not broadly used. Most existing video conference systems support open group conferences for public events. However, most everyday consultations have a closed character. Systems supporting closed groups are quite expensive and mostly based on special hardware. The performance of desktop systems is limited. In particular, there are difficulties in establishing multi party video conferences with sufficient QoS. This Ph.D. thesis investigates the design principles of closed multi party video conference systems for global public networks. Two approaches are described. The first approach investigates a global video conferencing service that interconnects local systems over long distances. The second one, a Peer-to-Peer approach, deals with the design of closed multiparty conferences in the Internet. In this context the problem of ensuring the QoS of the transport of real time traffic is discussed.
urn:nbn:de:kobv:co1-000000540
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Mario Zühlke
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swd
Videokonferenz
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swd
IP
deu
swd
Teilnehmerrechensystem
deu
swd
Unicastingverfahren
deu
swd
Überlastkontrolle
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swd
Dienstgüte
deu
swd
Peer-to-Peer-Netz
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uncontrolled
Mehrteilnehmer-Videokonferenz
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uncontrolled
QoS
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uncontrolled
Peer-to-Peer
deu
uncontrolled
Gruppenkommunikation
deu
uncontrolled
Geschlossen Gruppe
Datenverarbeitung; Informatik
Wiss. Publikationen
LS Rechnernetze und Kommunikationssysteme
FG Rechnernetze und Kommunikationssysteme
BTU Cottbus - Senftenberg
BTU Cottbus - Senftenberg
https://opus4.kobv.de/opus4-btu/files/88/diss_zuehlke.pdf