Diplomarbeit: Anreizmuster und ihre Anwendung in mobilen Ad-hoc Netzen

1. Diplomarbeit: Anreizmuster und ihre Anwendung in mobilen Ad-hoc Netzen Abschluss-Präsentation cand. Dipl. Inform.Wirt Ralf Anders Betreuer: Philipp Obreiter Im Rahmen des DIANE-Projekts Universität Karlsruhe, Fakultät für Informatik, IPD

2. Autonome mobile Geräte bilden spontan ein offenes Kommunikations-Netz mit Selbstverwaltung Problem: • Aus Eigensinn wird Zusammenarbeit verweigert • Durch Verschwendung werden andere Instanzen ausgenutzt Jeder Teilnehmer, versucht seinen Nutzen zu maximieren Optimieren von Ressourcen-Bereitstellung und Fremd-Ressourcen-Nutzung Keine lebendige Kooperation ! Mobile Ad-hoc Netze Situation, Grundannahmen, Folgen

3. Beispiele für Anreize: Lösung • Kooperation muss motiviert werden • Im wirtschaftlichen/sozialen Umfeld: + Geld, Wertpapiere, Tausch,... - Drohungen, Gesetze,... ANREIZMUSTER

4. Nutzen durch Anreize Beispiel eines positiven Anreizes in einem Unternehmen: Belohnungs-System erhöht Motivation verursacht erhöht Anstrengungsniveau erhöht Ertrag verbessert verringert Aufwand Effizienz

5. Voraussetzungen Kooperationerhöht, abgesehen vom Dienste-Wettbewerb, den Gesamtnutzen Teilnehmer versuchen, Protokollen zu manipulieren Keine Instanz zeigt bösartiges/destruktives Verhalten Knoten sind mobil und können jederzeitundüberall Netze bilden Alle Knoten haben grundsätzlich gleiche Rechte und Pflichten

6. Fragestellungen • Beziehungen und anpassbare Dimensionen • Allgemeine Aspekte zur Übertragbarkeit • Ökonomische Bewertung einzelner Anreizmuster • Spezielle Aspekte zur Übertragbarkeit • Implementierungs-Probleme und Komplexität • Anreizwirkung einzelner Muster • Robustheit • Anreizmuster für die Dienstsuche-Schicht mit Service-Ringen

7. Basis-Struktur Vertrauens-basiert Handels-basiert Externe Anreize • Siegpreis • Konvertibilität in Geld • Gesetze Gemeinschaft Kollektiv Tausch Wertpapiere Scheck Wechsel Banknote Aktie

8. Neue Kategorisierung Gegenleistung Eigenständigkeit Kombinierbarkeit

9. Dimensionen • Bildung von Hierarchie • dynamische Zuweisung von Rollen • Multilaterale Transaktionen • Zirkeltausch • zeitliche Aggregation • Clearing-Geschäft erhöhen Leistungsfähigkeit und Komplexität

10. Portierbarkeit - allg. Aspekte Wirtschaft Anreizmuster übertragen Ad-hoc Netze

11. Fehlen von Infrastruktur Nur verteilte Realisierung möglich!! Bank, Gericht, Notar Geringere Zuverlässigkeit Information kann verloren gehen ???

12. Fehlen von Hierarchien P A A Keine festen Rollen gleichberechtigt Instanzen sind wechselweise Agent oder Prinzipal Keine Hierarchie

13. Effizienz Anreizschemata verbrauchen zusätzliche Ressourcen Knappheit! Aufwand und Nutzen müssen abgewägt werden

14. Koalitions-Fehlverhalten Gemeinsames Untergraben von Anreizmechanismen („Verschwörung“) erleichtert durch relativ kleine Netze freien Zugang Anonymität Bsp.: Koordinierte Falschmeldungen an Reputations-System

15. Authentifizierung Stimme Aussehen Verhalten Kein Erkennen „auf einen Blick“ möglich (einheitliche Kommunikation) Gefahr Standard-Schnittstellen Wechsel der Identität Übernahme fremder Identität Ansätze: • Manipulations-sichere Hardware • Ausstattung mit kryptographischen Schlüsseln zu Beginn • Eigene Schlüsselerzeugung, geringe Kooperation ggü. Unbekannten • sehr komplexe verteilte Verfahren

16. Fälschungs-sicheres Original Digitale 1:1 Kopie Mehrfach-Verwendung Duplikate Ansätze: • Manipulations-sichere Hardware • Duplikat-Kontrolle über Infrastruktur (IVN) • verteilte Protokollierung aller TA • Werthalbierung bei Verwendung • Reputations-System Anonymität, Wertstabilität, Umlauffähigkeit können ohne spezielle Hardware nicht gemeinsam erreicht werden

17. Kollektiv (Wirtschaft) Zurückstellen der Eigeninteressen hinter das Gesamtinteresse Basiert auf Mitgliedschaft es existieren nur „Schein-Kollektive“! sozialistische Modelle ? mit der Zeit setzten sich immer mehr individuelle Interessen durch Militär, Verein, Unternehmen ? =>Reputation, Strafen und Belohnungen

18. Kollektiv (MANET) • Basis-Anreizmuster v.a. für geschlossene Benutzergruppen • sehr einfach implementierbar • kaum Mehraufwand • keine Verhaltenskontrolle • keine Lastverteilung • Robustheit abhängig von Authentifizierungsverfahren • Anreiz nur über Benutzer-Ebene

19. Gemeinschaft (Wirtschaft) 1 Basiert auf Gegenseitigkeit und dynamischem Vertrauen Reputation ist kein Besitz => Auswirkungen des eigenen Verhaltens unsicher, starke Schwankungen möglich Vertrauen ist Substitut für vollständige Information, reduziert Komplexität Bereitstellung von sozialem Kapital

20. Gemeinschaft (Wirtschaft) 2 flüchtige Beziehungen machen Fremdeinschätzung notwendig erfordert einsetzbar Reputation „Währung“ entsteht durch Kooperation

21. Anreizwirkung + Aufmerksamkeit erzeugen fördert Bekanntheit und Reputation Abwägung - ABER: Unsicherheit über Auswirkung Gemeinschaft (MANET) per verteiltem Reputations-System adäquate Umsetzung möglich: • Fehlverhalten sanktionieren • Vertrauenswürdigkeit einschätzen besondere Herausforderungen: • Art der Informationsgewinnung • Art der Informationsverbreitung • Identitätswechsel wichtige Eigenschaften: • Keine Verhandlung • Keine explizite Gegenleistung

22. Direkter Leistungsaustausch Zusammenkommen zweier gleichwertiger Nutzen ist sehr aufwändig herbeizuführen Ineffizient ! Bilateraler Handel immer volkswirtschaftlich nachteilig! Tauschhandel Anwendung in MANETs: strukturell wie in physischer Welt • Probleme: • Definition der handelbaren Leistungen • formales Modell für Aufwand-/Nutzen-Bewertung • Abwägung: entweder komplexe Verhandlungen, ungleiche Leistungen oder einfach&ineffizient • gute Robustheit, nur abhängig von Transaktions-Protokoll • voller Leistungsausgleich ist optimaler Anreiz

23. WP Inhaberwechsel (Wirtschaft) Der Aussteller verspricht dem Wechselnehmer die bedingungslose Zahlung eines bestimmten Betrages durch einen Dritten (Akzeptant) bei Fälligkeit an den Inhaber 1.bevollmächtigt Aussteller Akzeptant 4.präsentiert 2.verspricht 5.bezahlt Wechsel- nehmer 3.(indossiert) Umlauffähiges Zahlungsmittel mit Kreditfunktion wichtige Eigenschaften: • Umlauffähigkeit • Beliebiger Betrag einsetzbar • Keine Einbeziehung einer Bank notwendig • Akzeptant, Aussteller und evtl. Wechselbürgen und Indossatare haften • Bei Nicht-Erfüllung: Wechselprotest Eigenwechsel: Aussteller=Schuldner, geringere Sicherheit

24. WP Inhaberwechsel (MANET) Zahlungs-Versprechen Wechsel „zeitversetzter Tausch“ gleiche Probleme wie bei Tausch Leistungs-Versprechen zusätzlich: • Wechselprotest nur über Reputationssystem • Mehrfachverwendung • eingeschränkte Haftung Kreditfunktion

25. WP Bankscheck und verwandte Zahlungsmittel (Wirtschaft) Übertragung von (Bank-)Guthaben Euroscheck (Giro-)Überweisung Lastschrift Debit-/Kreditkarten wichtige Eigenschaften: • Beliebig einsetzbarer Betrag • Einbeziehung einer Bank notwendig • Einlösbar für beliebige gleichwertige Güter • Euroscheck umlauffähig und gesichert Wichtige Unterscheidungs-Merkmale • Legitimation: offline/online • Zahlungsgarantie: ja/beschränkt/nein • Verrechnungszeitpunkt: sofort/zeitnah/periodisch

26. WP Banknote (Wirtschaft) Umlauffähiges gesetzliches Zahlungsmittel, Ausgabe und Steuerung durch Zentralbank wichtige Eigenschaften: • Standardisiertes Tauschgut • Wertstabilität durch paralleles Wachstum von Geld- und Gütermenge • Fix aufgedruckter Wert • Sehr fälschungssicher • Anonym umlauffähig

27. WP Wichtige gemeinsame Aspekte (MANET) Scheck+ Banknote Fehlen dezidierter Bank problematisch: • Korrekte Abrechnung, Duplikate ? • Preis-Stabilität ? • Liquiditätsversorgung ? Ansätze: • Periodischer Abgleich mit Infrastruktur • Manipulations-sichere Hardware Konvertibilität in reale Werte - erhöhter Manipulationsanreiz + stabiler Wert gesichert

28. WP Aktien (Wirtschaft) Verbrieft einen Anteil an einem Unternehmen • Handel an Börsen -Markt-Erwartung über Unternehmens-Entwicklung wird widergespiegelt • Akquisitionswährung -Erleichtert die Übernahme anderer Unternehmen wichtige Eigenschaften: • Stark schwankender Bewertung ist die Regel • Inhaberaktien sind umlauffähig

29. WP Aktien (MANET) Eigenschaften, die übertragen werden sollen: • Aktien als „persönliches“ Zahlungsmittel (Aquisitionwährung) • Bewertungsfunktion der Börse Aktien B A Wert der Aktien = Wert der verfügbaren Ressourcen stabile Preise, Liquidität C

30. WP Probleme und Komplexität Aktien 1. Problem: Mehrfachverwendung Lösung: Handel nur mit eigenen Aktien, Eintrag von Empfänger-ID, Signatur 2. Problem: Ermitteln der Portfolio-Bewertungen Lösung: Jede Instanz kann Bewertung aus Portfolio-Meldungen durchführen, kontrolliert durch andere 3. Problem: Anteile an Schein-Instanzen Lösung: Nur im Netz angemeldete Instanzen in Rechnung einbeziehen

31. WP alternative Anwendung Aktien 1. persönliche Währungen als Zahlungsmittel für jede Transaktion • + ermöglicht vollen Leistungsausgleich • + öffentlich bekannte Bewertungen • - höherer Mehraufwand • 2. Anteilsverflechtung entsprechend der gegenseitigen Ressourcen-Nutzung, anpassen der Anteilshöhen nur bei Bedarf • - Leistungsausgleich nicht zwingend, bilateral gebunden • + am wenigsten Mehraufwand für Kommunikation 3. als erweitertes Gemeinschaftsmuster, Bewertung entspricht dem Vertrauen • + sehr robust • - keine vollständigen Informationen für eigene Bewertung, abhängig von Reputations-System

32. Übersicht: Ökonomische Bewertung

33. Übersicht: Bewertung nach Portierung

34. Service Ringe Anwendung: Anreize für Dienstsuche mit Overlay besondere Voraussetzungen: • Rollen (SAPs, Ring-Mitglied) • stabile logische Struktur • keine Infrastruktur • keine spezielle Hardware • Anwender: Studenten schlecht geeignete Anreize: • Kollektiv (zu wenig) • Tausch (unidirektionale Kommunikation) • Banknote/Bankscheck SAPs

35. Service Ringe Anwendung: Anreize für Dienstsuche mit Overlay grundsätzlich geeignete Anreize: • Gemeinschaft • Wechsel • Aktien besonderes Problem: • Konkurrenz auf Anwendungs-Schicht kann hier leicht behindert werden (blockieren von Ausschreibungen, Suchanfragen) Schlüsse: • Intransparenz von Gemeinschaft-Mustern negativ • Komplexität, geringe Robustheit von Wechseln unattraktiv • Aktien: Anteilsverflechtung, explizite Bewertungen, SAPs können Bewertung durchführen

36. Service Ringe Umsetzung: Aktienmuster für Dienstsuche • ein SAP starten bei Bedarf (z.B. Eintritt neuer Knoten) Bewertungs-Protokoll: • Anforderung von Portfolio-Meldungen per Broadcast • Durchführung der Rechnung • Ergebnisse (Zeilen-Summe) per Broadcast verbreiten • andere SAPs kontrollieren Ergebnisse • Aufwand-/Nutzen-Modell, Preise Beteiligungs-Matrix Hinzufügen einer Schein-Instanz Vielfach propagieren zu zahlende Aktien=Preis/Bewertung stationäre Verteilung

37. Zusammenfassung und Ausblick Wichtige Beiträge: • Einbinden externer Anreize in eine neue Kategorisierung (Folie 8) • Ermitteln der für MANETs relevanten Gesetze (Folie 40) • Erweiterung der Kategorisierung um höherwertige Dimensionen (Folie 9) • Idee für Umgang mit Duplikat-Problem: Werthalbierung (Folie 16) • Darstellung wichtiger Eigenschaften und Übertragbarkeit einzelner Anreizmuster • Vorstellung eines neuartigen Anreizmusters: Aktien • Anwendung auf Dienstsuche-Schicht mit Overlay • Implementierung zentraler Aspekte des Aktienmusters im Simulator • Zahlreiche Übersichten • Umfangreiche Erweiterung und Überarbeitung des Glossars weitere Entwicklung... langfristig: Electronic Negotiations Intelligente Software-Agenten kurzfristig: Kombination aus Gemeinschafts- und Aktien-Muster bei MANETs dominant

38. Ende und Diskussion Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

39. ANHANG

40. für MANETs relevante Gesetze • TDDSG: • Datenerhebung, -verarbeitung, -nutzung • Datenspeicherung beim Durchleiten • Datenweitergabe • TKG: • Abhörverbot • Frequenzschutz • TDG: • Verantwortlichkeit für rechtswidrige Inhalte beim • Anbieten (Provider) • Zwischenspeichern (Caching) • Bereitstellen (Hosting)

41. Authentifizierung Ausstattung mit Public Key Paar • Bsp. DIANE: Verwaltung stattet Nutzer mit eindeutigen Schlüsseln aus • Nachteile: • PKI verbraucht viele Ressourcen • Zertifikate können nicht zurückgenommen werden • Übertragbarkeit der Schlüssel • Verwaltung greift tw. in Anonymität ein • kein reiner MANET Ansatz

42. Kollektiv - Beispiel Kibbutzim in Israel • gemeinschaftliches Eigentum • Basis-demokratische Entscheidungen • Gleichberechtigung • Keine dauerhaften Hierarchien

43. Gemeinschaft per verteiltem Reputations-System adäquate Umsetzung möglich: • Fehlverhalten sanktionieren • Vertrauenswürdigkeit einschätzen besondere Herausforderungen: • Art der Informationsgewinnung • Beweismittel aus Transaktionen • Schnüffeln • Art der Informationsverbreitung • a)aus 2.Hand: Falschmeldungen • b)nur eigene Beobachtungen: wenig Informationen • Volatilität (keine statischen Autoritäten) • Identitätswechsel

44. Tauschhandel - Vorkommen Rüstungsgeschäfte Handel mit sozialistischen Staaten (früher) und der 3. Welt Barter Communities (Binnenhandel)

45. Tauschhandel - Einsatzmotive Behauptung: • Fehlen einer stabilen, konvertiblen Währung • Mangel an Liquidität • Fehlende Marketing-Kenntnisse tatsächlich: Selektivität und Verschleierung ermöglicht • Diskriminierung • Täuschung • Betrug Bei Internet-Tausch-Communities: • Spass am bargeldlosen Handel • Kontakte

46. nicht konvertible Banknoten - theoretisches Modell für ihren Einsatz Teilnehmer ohne außen-Kontakt Teilnehmer entwickeln Dienste mit Krediten Netzwerk stabil notwendige, aber unrealistische Annahmen! Muster schon konzeptionell nicht einsetzbar!