Analyzing the sustainability of distributed ledger applications

Osterland, Thomas; Rose, Thomas (Thesis advisor); Jarke, Matthias (Thesis advisor); Karagiannis, Dimitris (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Distributed Ledger Technologien haben unser Verständnis von kooperativen Geschäftsprozessen nachhaltig verändert. Vor dem Hintergrundfortschreitender Digitalisierung erlauben Distributed Ledger Technologien sowohl die weitgehende Automatisierung existierender Geschäftsprozesse als auch die Schaffung neuer Kooperationsformen. So können existierende Vertrauensbeziehungen erstmals abgesichert oder bislang nicht mögliche Kooperationen auf Grund fehlender Intermediäre erstmals etabliert werden. Dabei ist die Distributed Ledger Technologie jedoch keine simple Komponente, die einfach in eine existierende Anwendung integriert werden kann. Stattdessen beruht die Sicherheit eines Distributed Ledgers direkt auf der Heterogenität und Stabilität des darunter liegenden Ökosystems. Prozessbeteiligte müssen der Sicherheit des Ökosystems vertrauen. Dazu muss diese langfristig sichergestellt sein. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn die komplexen Beziehungen zwischen Prozessbeteiligten, sowie deren nachhaltiges Vertrauen in das Ökosystem bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess Berücksichtigung finden. Diese Arbeit untersucht Entwicklungsprozesse für Distributed Ledger Technologien als eine Analogie und Erweiterung konventioneller Softwareprozesse. Softwareprozesse strukturieren den Ablauf der Softwareentwicklung in eine Abfolge von Arbeitsschritten und Unterprozesse. Dies verbessert die Qualität von Softwareprodukten und auch den Entwicklungsprozess selbst. Jedoch berücksichtigen konventionelle Softwareprozesse nicht das Ökosystem eines Use Cases in einem Maße, wie es für die Entwicklung von Distributed Ledger Anwendungen notwendig ist. Ungeklärt bleiben Fragen bezüglich der Nachhaltigkeit, des Einsatzumfelds, der Geschäftsprozesse und der Technologieauswahl. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit ein Tool Set zur Unterstützung von Distributed Ledger Technologie Prozessen entwickelt. Dieses beinhaltet unter anderem eine strukturierte Methode zur Entwicklung von Steuerungsmodellen für den Aufbau und die Lenkung des Kooperationsnetzwerkes, stochastische Simulation als eine Methode um das Langzeitverhalten von Distributed Ledger Anwendungen zu untersuchen und Model Checking, um die Korrektheit von Smart Contracts formal zu überprüfen. Dies ist notwendig, da 1) ein Distributed Ledger, welcher nicht in der Lage ist zukünftige Anforderungen zu bedienen und 2) Smart Contracts, die Softwarefehler enthalten, welche die Prozessausführung gefährden oder einzelne Parteienübervorteilen langfristig für eine Erosion des Vertrauens in das Kooperationsnetzwerksorgen.

Einrichtungen

  • Fachgruppe Informatik [120000]
  • Lehr- und Forschungsgebiet Medienprozesse (Fraunhofer FIT) [123320]

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