Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5012
Main Title: Semantic-based management of federated infrastructures for future internet experimentation
Translated Title: Semantische Verwaltung von föderierten Infrastrukturen für Experimente zur Erforschung des Internets der Zukunft
Author(s): Willner, Alexander
Advisor(s): Magedanz, Thomas
Referee(s): Magedanz, Thomas
Fdida, Serge
Demeester, Piet
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: en
Abstract: Sharing and granting access to geographically dispersed resources is the underlying concept in the field of Distributed Computing. Associated with this, considerable efforts have been spent on architectures to manage heterogeneous resources across multiple administrative domains. Such an environment is referred to as a resource federation. A specific field of application is the execution of experiments in the context of Future Internet research. Given the scale, complexity and heterogeneity of the Internet, experimental validation is carried out within large-scale, distributed test environments. As a result, several independent testbeds have been established, with accompanying protocols to support the experiment life cycle across sites. An important challenge that arises in this context is the exchange of information about the provided resources with their types and characteristics. Existing work rests upon certain interfaces and syntactic data models with arbitrary extensions and identifiers, which aggravate the management of heterogeneous resources across autonomous testbeds. This thesis introduces an approach that is founded on well-defined semantic information models and architectural abstraction to address these issues. Based on mechanisms that have their origins in Semantic Web research, the use of semantically annotated graphs allows for automatic reasoning, linking, querying and validation of heterogeneous data. The main contributions of the research conducted for this thesis are the definition of an ontology for the life cycle management of resources in federated infrastructures, a corresponding semantic- and microservice-based architecture for interface abstraction, and a proof-of-concept implementation. The work has been validated within several European Future Internet research projects and testbeds. Further, a performance evaluation has been carried out and contributions to relevant standardization activities have been made. In general, the approach forms a basis for further work in the context of distributed resource management in federated en- vironments, such as Intercloud and Edge Computing approaches, multidomain Software Defined Networks (SDNs), and the Internet of Things (IoT).
Die gemeinsame Nutzung und Bereitstellung geografisch verteilter Betriebsmittel ist das zugrundeliegende Konzept im Forschungsbereich Verteiltes Rechnen. Hierfür sind zahlreiche Architekturen entworfen worden, um heterogene Ressourcen über Verwaltungsdomänen hinweg administrieren zu können, was als Föderation bezeichnet wird. Ein besonderes Anwendungsgebiet ist die Durchführung von Experimenten zur Erforschung des Internets der Zukunft. Angesichts der Größe, der Komplexität und Heterogenität des Internets, wird eine experimentelle Validierung meist im großen Maßstab in verteilten Infrastrukturen durchgeführt. Infolgedessen sind mehrere unabhängige Testumgebungen aufgebaut sowie entsprechende Protokolle entworfen worden, um den gesamten Lebenszyklus eines Experiments standortübergreifend durchführen zu können. Eine wichtige Herausforderung in dem Zusammenhang ist der Austausch von Informationen über die vorhandenen Ressourcentypen und -eigenschaften. Existierende Arbeiten beruhen auf einer Vielzahl von Schnittstellen und syntaktischen Datenmodellen mit beliebigen Erweiterungen und Bezeichnern, die eine Verwaltung von heterogenen Ressourcen zwischen autonomen Testumgebungen nur eingeschränkt ermöglichen. Die vorliegende Arbeit stellt einen Ansatz vor, der auf wohldefinierten semantischen Informationsmodellen und architektonischer Abstraktion beruht. Basierend auf Grundlagen die ihren Ursprung im Forschungsbereich Semantic Web haben, werden semantisch annotierte Graphen genutzt, um automatisierte Schlussfolgerungen sowie die Verknüpfung, Abfrage und Validierung von heterogenen Daten zu ermöglichen. Die wichtigsten Beiträge der Arbeit sind die Definition einer Ontologie für die Verwaltung des Lebenszyklusses von Ressourcen in föderierten Infrastrukturen, der Entwurf einer Semantik-basierten Systemarchitektur zur Abstraktion von Schnittstellen und ein Machbarkeitsnachweis in Form einer Implementation. Das Ergebnis wurde in mehreren europäischen Forschungsprojekten und Testumgebungen validiert. Ferner sind eine Leistungsbeurteilung durchgeführt und Beiträge zu entsprechenden Standards erbracht worden. Der Ansatz bietet eine Grundlage für weitere Forschung zur Verwaltung von verteilten Ressourcen in föderierten Umgebungen, wie Intercloud- und Edge-Computing-Ansätzen, Software-basiereten Multidomain-Netzen (SDNs) und dem Internet der Dinge (IoT).
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/5327
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5012
Exam Date: 11-Feb-2016
Issue Date: 2016
Date Available: 16-Feb-2016
DDC Class: DDC::000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke::000 Informatik, Wissen, Systeme::000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke
DDC::600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::620 Ingenieurwissenschaften::620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): semantic web
infrastructure federation
future internet
testbeds
experimentation
semantisches Web
experimentieren
Internet der Zukunft
Testumgebungen
Föderation
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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