Improving content and service distribution beyond infrastructure upgrades

Zimmermann, Torsten; Wehrle, Klaus (Thesis advisor); Ott, Jörg (Thesis advisor)

Düren : Shaker (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Reports on communications and distributed systems 18
Seite(n)/Artikel-Nr.: 250 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Das Internet hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer unverzichtbaren Plattform für die Kommunikation und den Zugang zu Informationen entwickelt. Dieser Erfolg manifestiert sich in dem wachsenden Datenverkehr aufgrund steigender Nutzeranforderungen an Inhalte und Dienste. Diese Anforderungen üben jedoch Druck auf die Betreiber aus, die Leistung und Verfügbarkeit zu verbessern. Beispielsweise bauen Internet Service Provider ihre Netze aus, um die Bandbreite zu erhöhen und Content Distribution Netzwerke betreiben globale Infrastrukturen, um Ressourcen näher an die Nutzer zu bringen. Trotz dieser Bemühungen gibt es hier Limitierungen, die von technischen Aspekten bis hin zu wirtschaftlichen Entscheidungen reichen. Um angesichts der ständigen Weiterentwicklung des Internets noch Optimierungen zu erzielen, fokussiert sich die Forschung auch auf andere Aspekte als die Modernisierung der Infrastruktur selbst. Dazu gehören die Verbesserung von Protokollen, die bessere Nutzung bestehender Infrastrukturen und neue Ansätze zur Überwindung von Infrastruktureinschränkungen. Doch auch diese Ansätze stoßen in der Praxis auf Probleme. Selbst bei standardisierten Protokollen sind z.B. die konkrete Anwendung und Auswirkungen im Internet oft unvorhersehbar. Gleiches gilt für Ansätze, die Infrastrukturen erweitern oder unterstützen, die außerhalb von Testumgebungen vor Herausforderungen wie fehlender Nutzerakzeptanz aufgrund mangelnder Kontrolle und komplexer Konfiguration stehen. Die Bewältigung dieser Herausforderungen ist wichtig, um Optimierungen über aktuelle Lösungen hinaus zu erreichen. In dieser Dissertation befassen wir uns mit den oben genannten Herausforderungen bei der Bereitstellung eines neuen Protokolls und der Anwendbarkeit von Systemen zur verbesserten Nutzung, Ergänzung und Unterstützung von Infrastrukturen. In Bezug auf Protokolle stellen wir die erste Internetweite Studie zum Einsatz von HTTP/2 vor, dem neuen Standard für das Web. Zusätzlich analysieren wir, wie die grundlegend neue Server Push Funktion genutzt wird, die Verbesserungen verspricht, indem die Anzahl der Nachrichten zwischen Client und Server reduziert wird. Wir beobachten, dass Server Push im Vergleich zu HTTP/2 nur spärlich genutzt wird und nicht immer zu Verbesserungen führt, sondern auch zu wahrnehmbaren Verschlechterungen, wie wir in einer Nutzerstudie verifizieren. Darauf aufbauend untersuchen wir, welche Faktoren Server Push beeinflussen und erstellen auf Basis dieser Analyse eine neue Strategie, die zu signifikanten Leistungssteigerungen führen kann. Im Hinblick auf die Unterstützung und Ergänzung von Infrastrukturen stellen wir einen Ansatz vor, der es mobilen Nutzern ermöglicht, sich mit Provider-gestützer Authentifizierung mit fremden Access Points zu verbinden. Dadurch erreichen wir Konnektivität für den Fall, dass andere Infrastrukturen wie Mobilfunknetze oder öffentliche drahtlose Hotspots derzeit nicht verfügbar sind. Schließlich stellen wir drei Systeme vor, die die Verteilung von Inhalten und Diensten zwischen den Endgeräten direkt realisieren, wobei eine Unterstützung der Infrastruktur nur während des Setups oder im Rahmen von Managementintervallen erforderlich ist. Der Hauptfokus in der Realisierung dieser Systeme liegt auf der praktischen Anwendbarkeit. Insgesamt stellen die Beiträge dieser Dissertation wertvolle Erkenntnisse und technische Lösungen bereit, die rein Infrastruktur-basierte Optimierungen ergänzen.

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