Titelaufnahme

Titel
Cashflow : a virtual currency system for mobile ad hoc networks / von Lukas Wallentin
VerfasserWallentin, Lukas
Begutachter / BegutachterinAs, Harmen R. van ; Dustdar, Schahram
Erschienen2010
Umfang247 S. : Ill., zahlr. graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)MANET / ad hoc netze / Netzwerk / Währung / Routing / Loadbalancing
Schlagwörter (EN)MANET / ad hoc network / network / currency / routing / loadbalancing
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-43426 Persistent Identifier (URN)
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Cashflow [9.4 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Das Konzept von mobilen ad hoc Netzen erlaubt es ohne Einsatz von Infrastruktur mobile Knoten zu verbinden. In einem solchen Netz agiert jeder Knoten als Router und leitet Pakete für andere Knoten weiter. Daher besitzen mobile ad hoc Netze keinen einzelnen Fehlerpunkt, was sie für Anwendungen im militärischen Bereich interessant macht, wo seit mehr als 30 Jahren aktiv an mobilen ad hoc Netz geforscht wird. Ein weiterer ursprünglicher Einsatzbereich von mobilen ad hoc Netzen sind Katastrophen- Szenarien wo Netze zur Kommunikation benötigt werden aber keine Infrastruktur vorhanden ist.

Heutzutage, da mobile Geräte wie Smartphones und Laptops beinahe allgegenwärtig sind, kann das Konzept der mobilen ad hoc Netze dafür verwendet werden, die vorhandenen mobilen Geräte zu vernetzen, um die Reichweite von der vorhandenen Infrastruktur zu erhöhen und um die Grundlage von neuen Anwendungen zu schaffen. Allerdings müssen neue Problemstellungen gelöst werden, wenn die Knoten verschiedenen Besitzern und nicht einem einzelnen, wie das bei militärischen oder notfalls Szenarien der Fall ist, gehören. Eine dieser neuen Problemstellungen ist die Frage, wie man Knoten dazu motiviert an einem solchen Netz teilzunehmen und Pakete für andere Knoten weiterzuleiten. Grundsätzlich haben Knoten von verschiedenen Besitzern keine Motivation an so einem Netz teilzunehmen und Services anderen Konten zur Verfügung zu stellen ohne dafür eine Entlohnung zu erhalten.

Im Hinblick auf diese Problemstellung präsentieren und evaluieren wir in dieser Dissertation Cashflow, ein virtuelles Währungssystem für mobile ad hoc Netze um Knoten zur Teilnahme an solchen Netzen zu motivieren.

Die grundsätzliche Idee dieses Systems ist, dass Knoten andere Knoten für geleistete Services bezahlen. Das motiviert Knoten an dem Netz teilzunehmen und verhindert sogenannte free rider, also Knoten, die Services von anderen Knoten nutzen, ohne selbst Services anzubieten. Im Gegensatz zu anderen virtuellen Währungssystemen für mobile ad hoc Netze basiert Cashflow auf einem Marktsystem und ist kanalorientiert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Verwendung von Angebot und Nachfrage als Grundlage der Preisberechnung in Kombination mit einem virtuellen Kanalsystem eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen virtuellen Währungssystemen bringt, die meist Fixpreis oder Auktionsmechanismen zur Preisfestsetzung verwenden. So erlaubt das Preisfestsetzungssystem von Cashflow unter anderem den Kontext des Knotens mit einzubeziehen, verfügt über einen implizierten Lastverteilungsmechanismus, reduziert den Overhead der durch das Bezahlen erzeugt wird, gibt dem Benutzer die Möglichkeit selbst zu bestimmen zu welchen Grad er an einem Netz teilnimmt und erlaubt es den Knoten, Übertragungen zu verzögern, falls das aktuelle Preisniveau hoch ist. Außerdem erlauben diese Konzepte eine einfache Intergration von mobilen ad hoc Netzen in das Internet, was von anderen virtuellen Währungssystemen nicht unterstützt wird. Weiters ermöglicht das Marktkonzept die Entwicklung von Routingalgorithmen, die den günstigsten Pfad zwischen Knoten finden. Ein solcher Routingalgorithmus wurde entwickelt und in Cashflow integriert. Daher löst Cashflow im Gegensatz zu anderen virtuellen Währungssystemen nicht nur das Problem wie und wie viel für die Services der anderen Knoten zu zahlen ist, sondern auch wie die Konten die kosteneffektivste Route finden. Da die Zahlungsfunktionalität auch für eine Reihe von Geschäftsszenarien interessant sein könnte, bietet Cashflow offene Schnittstellen um die Bezahl- und Routensuchfunktionalität Anwendungen zur Verfügung zu stellen. Daher kann Cashflow auch als Plattform für die Entwicklung von Bezahlservices in ad hoc Netzen verwendet werden.

Zusammenfassung (Englisch)

The concept of mobile ad hoc networks allows connecting mobile nodes without the need of additional infrastructure. In such networks, every node acts as router, forwarding packets on behalf of other nodes. Therefore, mobile ad hoc networks possess no single point of failure, which makes them interesting for military usage, where mobile ad hoc networks have been an active research field for more than 30 years. Another traditional area for the usage of mobile ad hoc networks are emergency scenarios, where networks need to be deployed but no infrastructure is available.

Today, since mobile devices like smart phones and laptops are nearly ubiquitous, the concept of mobile ad hoc networks can be used to connect these mobile devices to extend the range of infrastructure and to provide the bases for new applications. However, new issues have to be solved if nodes belong to multiple authorities and not to a single one like in military or emergency scenarios. One of these issues is how to motivate nodes to participate in these networks and forward packets on behalf of other nodes. Generally, nodes belonging to different authorities have no motivation to participate and provide services to other nodes without getting rewards. Focusing on this issue, we present and evaluate in this thesis Cashflow, a virtual currency system to motivate nodes to participate in mobile ad hoc networks. The basic idea is that nodes pay other nodes for provided services.

This concept motivates nodes to participate and prevents free riders, which use services of the network without providing services for other nodes. In contrast to other virtual currency systems, Cashflow is a market-based and channel-oriented virtual currency system. We show in this thesis that the usage of supply and demand as basis for pricing in combination with virtual channels provides a number of benefits compared to other virtual currency systems, which in most cases use auction or fixed price schemes for pricing.

These benefits include besides other the inclusion of the nodes context into pricing, implicit load balancing, reduction of payment overhead, the ability of the user to control his participation degree, and the ability to reschedule transmission if the current pricing level is high. Additionally it allows an easy integration of the mobile ad hoc network into the Internet, which is not considered by other virtual currency systems. Further, the market concept allows the development of route discovery algorithms using fee information for routing decisions. Such an algorithm has been developed and integrated into Cashflow, allowing nodes to use the cheapest routes to other nodes. Therefore, Cashflow solves in contrast to other virtual currency systems not only the problems how to pay and how much to pay, but also how to find the most cost effective route. Since payment functionality in networks could be interesting for a number of business scenarios, Cashflow provides open interfaces to enable the usage of its payment and route search functionality for applications. Therefore, Cashflow can be used as platform to develop business applications in ad hoc networks.