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Theoretical and Computation Basis for CATNETS - Annual Report Year 3 (2007)

Daniel Veit Georg Buss Björn Schnizler Dirk Neumann Werner Streitberger Torsten Eymann

In this document the developments in defining the computational and theoretical framework for economical resource allocation are described. Accordingly the formal specification of the market mechanisms, bidding strategies of the involved agents and the integration of the market mechanisms into the simulator were refined.

Simulator Development - Annual Report Year 3 (2007)

Werner Streitberger Torsten Eymann Floriano Zini Björn Schnizler Hong Tuan Kiet Vo

This document describes the progress of the simulator development with in the third year of the CATNETS project. The refinement of the simulator as well as a detailed guide to conducting simulations is presented.

CATNETS Final Activity Report (2007)

Werner Streitberger Torsten Eymann

This paper presents the final activity report of the CATNETS project. It summarizes the project objectives, the contractors involved, the work performed and the final results. A description of the dissemination activities concludes the report.

Einsatz von Risikomanagement bei der Steuerung von Grid-Systemen - Eine Analyse von Versicherungen anhand einer simulierten Grid-Ökonomie (2008)

Werner Streitberger

In Unternehmen hat sich der Einsatz von rechenintensiver Informationstechnologie (IT) bereits für den Geschäftsbetrieb als unverzichtbar erwiesen, um Geschäftsprozesse besser auszurichten und neue Geschäftslösungen mit größerer Flexibilität und Geschwindigkeit bereitzustellen. Dieser Situation gegenüber stehen die Kosten für die Anschaffung, den Betrieb und die Wartung der IT. Diese Kosten rechtfertigen jedoch nur selten die vollständige Abdeckung des potenziellen, maximal erwarteten Bedarfs von Software und Ressourcen wie Speicher- und Rechenleistung. So müssen Unternehmen neben Effizienz- und Geschwindigkeitsverbesserungen auch Kosteneinsparungen für ihre Infrastruktur realisieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Grid-Computing kann hierzu der nächste Schritt sein, IT-Dienste zu verbessern und bestehende Kapazitäten besser auszulasten. Das hinter dem Begriff Grid-Computing stehende Konzept beschreibt verschiedene Lösungsansätze zur Umsetzung eines dynamischen Bezugs von IT-Ressourcen und Diensten innerhalb eines Unternehmens und über Unternehmensgrenzen hinweg. Im Grid- Computing-Paradigma werden Informationen auf Rechnern im Internet gespeichert, diese werden dann den Benutzern auf Anforderung durch Dienstleister zur Verfügung gestellt. Jedoch gehen mit dem Einsatz von Grid-Computing-Systemen technische Risiken einher, deren Ursachen meist auf fehlerhafte Kommunikation und/oder auf den Ausfall von Ressourcen eines Standorts zurückzuführen sind. Dies schränkt die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Systeme ein und erfordert den Einsatz von Verfahren zur Behandlung dieser Risiken, da die Benutzer zuverlässige Ressourcen von einem Grid-Computing-System erwarten. In den Wirtschaftswissenschaften sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen Risiken bewältigt werden können. Diese Aufgabe übernehmen häufig Versicherungen als Instrument, um ein bestimmtes Risiko zu transferieren. Versicherungen folgen dem Grundprinzip der kollektiven Risikoübernahme: Viele zahlen einen Versicherungsbetrag in den Geldtopf der Versicherung ein, um beim Eintreten des Versicherungsfalls aus diesem Geldtopf einen Schadensausgleich zu erhalten. Für den Konsumenten von Grid-Diensten bietet die Versicherung den Vorteil, dass sie neben der monetären Kompensation eines Schadens als Kompensationsleistung auch Ersatzressourcen vermitteln kann. In letzerem Fall werden Ressourcen zur Kompensation vorgehalten und im Schadensfall bereitgestellt, die die Ausführung des Dienstes übernehmen und so zu einer erhöhten Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Grid-Systeme beitragen. Die Arbeit identifiziert technische und ökonomische Risiken in Grid-Computing-Systemen und untersucht sie hinsichtlich ihrer Versicherbarkeit. Anforderungen an die Versicherung für Grid-Systeme werden abgeleitet und ein Prämienberechnungsmodell aus der Kraftfahrzeugversicherung ausgewählt und an Grid-Systeme angepasst. Die Umsetzung der Grid-Versicherung in ein rechnergestütztes Simulationsmodell erfolgt mithilfe von Multi-Agenten-Technologie mit der ein elektronischer Marktplatz zum Handel von Grid-Ressourcen simuliert wird. Die Versicherung wird mit gridspezifischen Performanzkennzahlen und Metriken der Versicherungsökonomie evaluiert. Die in dieser Arbeit durchgeführten Simulationen zeigen, dass die Einführung einer Versicherung einen nachweislichen Einfluss auf die analysierten technischen und ökonomischen Kennzahlen haben und eine Verbesserung der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der untersuchten Utility-Grid-Systeme erwarten lassen. Ressourcenkonsumenten haben bei der Festlegung ihrer Strategie zur Behandlung der technischen Risiken einen flexiblen Ansatz zur Verfügung, den sie in ihrer Risikomanagementstrategie berücksichtigen können. Der Risikotransfer auf eine Grid-Versicherung bietet den Ressourcenkonsumenten die Möglichkeit, ihre Risikokosten im Vergleich zu einer Redundanzstrategie zu senken. Aus Sicht der Versicherungswirtschaft besteht die Möglichkeit neue Versicherungstarife im Bereich von Grid-Systemen anzubieten und damit ihr Angebot an Versicherungstarifen zu erweitern.

Einsatz von Risikomanagement bei der Steuerung von Grid-Systemen - Eine Analyse von Versicherungen anhand einer simulierten Grid-Ökonomie (2009)

Werner Streitberger

In Unternehmen hat sich der Einsatz von rechenintensiver Informationstechnologie (IT) bereits für den Geschäftsbetrieb als unverzichtbar erwiesen, um Geschäftsprozesse besser auszurichten und neue Geschäftslösungen mit größerer Flexibilität und Geschwindigkeit bereitzustellen. Dieser Situation gegenüber stehen die Kosten für die Anschaffung, den Betrieb und die Wartung der IT. Diese Kosten rechtfertigen jedoch nur selten die vollständige Abdeckung des potenziellen, maximal erwarteten Bedarfs von Software und Ressourcen wie Speicher- und Rechenleistung. So müssen Unternehmen neben Effizienz- und Geschwindigkeitsverbesserungen auch Kosteneinsparungen für ihre Infrastruktur realisieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Grid-Computing kann hierzu der nächste Schritt sein, IT-Dienste zu verbessern und bestehende Kapazitäten besser auszulasten. Das hinter dem Begriff Grid-Computing stehende Konzept beschreibt verschiedene Lösungsansätze zur Umsetzung eines dynamischen Bezugs von IT-Ressourcen und Diensten innerhalb eines Unternehmens und über Unternehmensgrenzen hinweg. Im Grid- Computing-Paradigma werden Informationen auf Rechnern im Internet gespeichert, diese werden dann den Benutzern auf Anforderung durch Dienstleister zur Verfügung gestellt. Jedoch gehen mit dem Einsatz von Grid-Computing-Systemen technische Risiken einher, deren Ursachen meist auf fehlerhafte Kommunikation und/oder auf den Ausfall von Ressourcen eines Standorts zurückzuführen sind. Dies schränkt die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Systeme ein und erfordert den Einsatz von Verfahren zur Behandlung dieser Risiken, da die Benutzer zuverlässige Ressourcen von einem Grid-Computing-System erwarten. In den Wirtschaftswissenschaften sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen Risiken bewältigt werden können. Diese Aufgabe übernehmen häufig Versicherungen als Instrument, um ein bestimmtes Risiko zu transferieren. Versicherungen folgen dem Grundprinzip der kollektiven Risikoübernahme: Viele zahlen einen Versicherungsbetrag in den Geldtopf der Versicherung ein, um beim Eintreten des Versicherungsfalls aus diesem Geldtopf einen Schadensausgleich zu erhalten. Für den Konsumenten von Grid-Diensten bietet die Versicherung den Vorteil, dass sie neben der monetären Kompensation eines Schadens als Kompensationsleistung auch Ersatzressourcen vermitteln kann. In letzerem Fall werden Ressourcen zur Kompensation vorgehalten und im Schadensfall bereitgestellt, die die Ausführung des Dienstes übernehmen und so zu einer erhöhten Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Grid-Systeme beitragen. Die Arbeit identifiziert technische und ökonomische Risiken in Grid-Computing-Systemen und untersucht sie hinsichtlich ihrer Versicherbarkeit. Anforderungen an die Versicherung für Grid-Systeme werden abgeleitet und ein Prämienberechnungsmodell aus der Kraftfahrzeugversicherung ausgewählt und an Grid-Systeme angepasst. Die Umsetzung der Grid-Versicherung in ein rechnergestütztes Simulationsmodell erfolgt mithilfe von Multi-Agenten-Technologie mit der ein elektronischer Marktplatz zum Handel von Grid-Ressourcen simuliert wird. Die Versicherung wird mit gridspezifischen Performanzkennzahlen und Metriken der Versicherungsökonomie evaluiert. Die in dieser Arbeit durchgeführten Simulationen zeigen, dass die Einführung einer Versicherung einen nachweislichen Einfluss auf die analysierten technischen und ökonomischen Kennzahlen haben und eine Verbesserung der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der untersuchten Utility-Grid-Systeme erwarten lassen. Ressourcenkonsumenten haben bei der Festlegung ihrer Strategie zur Behandlung der technischen Risiken einen flexiblen Ansatz zur Verfügung, den sie in ihrer Risikomanagementstrategie berücksichtigen können. Der Risikotransfer auf eine Grid-Versicherung bietet den Ressourcenkonsumenten die Möglichkeit, ihre Risikokosten im Vergleich zu einer Redundanzstrategie zu senken. Aus Sicht der Versicherungswirtschaft besteht die Möglichkeit neue Versicherungstarife im Bereich von Grid-Systemen anzubieten und damit ihr Angebot an Versicherungstarifen zu erweitern.

A Theoretical and Computational Basis for CATNETS (2006)

Björn Schnizler Dirk Neumann Daniel Veit Michael Reinicke Werner Streitberger Torsten Eymann Felix Freitag Isaac Chao Pablo Chacin

The main content of this report is the identification and definition of market mechanisms for Application Layer Networks (ALNs). On basis of the structured Market Engineering process, the work comprises the identification of requirements which adequate market mechanisms for ALNs have to fulfill. Subsequently, two mechanisms for each, the centralized and the decentralized case are described in this document. These build the theoretical foundation for the work within the following two years of the CATNETS project.

Environmental Analysis for Application Layer Networks (2005)

Björn Schnizler Dirk Neumann Daniel Veit Mauro Napoletano Michele Catalano Mauro Gallegati Michael Reinicke Werner Streitberger Torsten Eymann

Die zunehmende Vernetzung von Rechners über das Internet lies die Vision von Application Layer Netzwerken aufkommen. Sie umfassen Overlay Netzwerke wie beispielsweise Peer-to-Peer Netzwerke und Grid Infrastrukturen unter Verwendung des TCP/IP Protokolls. Ihre gemeinsame Eigenschaft ist die redundante, verteilte Bereitstellung und der Zugang zu Daten-, Rechen- und Anwendungsdiensten, während sie die Heterogenität der Infrastruktur vor dem Nutzer verbergen. In dieser Arbeit werden die Anforderungen, die diese Netzwerke an ökonomische Allokationsmechanismen stellen, untersucht. Die Analyse erfolgt anhand eines Marktanalyseprozesses für einen zentralen Auktionsmechanismus und einen katallaktischen Markt.

A Scalability Analysis of Grid allocation Mechanisms (2008)

Michael Reinicke Werner Streitberger Torsten Eymann

This article examines the broker´s behavior with regard to a varying number of participating nodes and shows that incremental losses have to be accepted in central resource allocation when introducing new nodes.

Theoretical and Computational Basis for CATNETS - Annual Report Year 2 (2006)

Torsten Eymann Werner Streitberger Daniel Veit Georg Buss Björn Schnizler Dirk Neumann

In this work the self-organising potential of the CATNETS allocation mechanism is described to provide a more comprehensive view on the research done in this project. The formal description of either the centralised and decentralised approach is presented. Furthermore the agents’ bidding model is described and a comprehensive overview on how the catallactic mechanism is incorporated into the middleware and simulator environments is given.

Preliminary specification and design documentation for software components to achieve Catallaxy in computational systems (2005)

Torsten Eymann Werner Streitberger Michael Reinicke Felix Freitag Pablo Chacin Isaac Chao Björn Schnizler Daniel Veit

Die Arbeit beschreibt die Spezifikation und das Design von Softwarekomponenten, um das Konzept der Katallaxie in Grid Systemen umzusetzen. Eine Einführung ordnet das Konzept der Katallaxie in bestehende Grid Taxonomien ein und stellt grundlegende Komponenten vor. Anschließend werden diese Komponenten auf ihre Anwendbarkeit in bestehenden Application Layer Netzwerken untersucht.

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