Incremental Trust in Grid Computing

This paper describes a comparative simulation study of some incremental trust and reputation algorithms for handling behavioural trust in large distributed systems, such as those based on the Grid paradigm. Two types of reputation algorithm (based on discrete and Bayesian evaluation of ratings) and two ways of combining direct trust and reputation (discrete combination and combination based on fuzzy logic) are considered. The various combinations of these methods are evaluated from the point of view of their ability to respond to changes in behaviour and the ease with which suitable parameters for the algorithms can be found in the context of Grid computing systems.

Towards ensuring scalability, interoperability and efficient access control in a multi-domain grid-based environment

The application of grid computing has been hampered by three basic challenges: scalability, interoperability and efficient access control which need to be optimized before a full-scale adoption of grid computing can take place. To address these challenges, a novel architectural model was designed for a multi-domain grid based environment (built on three domains). It was modelled using the dynamic role-based access control. The architecture’s framework assumes that each domain has an independent local security monitoring unit and a central security monitoring unit that monitors security for the entire grid. The architecture was evaluated using the Grid Security Services Simulator, a meta-query language and Java Runtime Environment 1.7.0.5 for implementing the workflows that define the model’s task. In terms of scalability, the results show that as the number of grid nodes increases, the average turnaround time reduces, and thereby increases the number of service requesters (grid users) on the grid. Grid middleware integration across various domains as well as the appropriate handling of authentication and authorisation through a local security monitoring unit and a central security monitoring unit proved that the architecture is interoperable. Finally, a case study scenario used for access control across the domains shows the efficiency of the role based access control approach used for achieving appropriate access to resources. Based on the results obtained, the proposed framework has proved to be interoperable, scalable and efficiently suitable for enforcing access control within the parameters evaluated.Department of HE and Training approved lis

Design and semantics of a decentralized authorization language

We present a declarative authorization language that strikes a careful balance between syntactic and semantic simplicity, policy expressiveness, and execution efficiency. The syntax is close to natural language, and the semantics consists of just three deduction rules. The language can express many common policy idioms using constraints, controlled delegation, recursive predicates, and negated queries. We describe an execution strategy based on translation to Datalog with Constraints, and table-based resolution. We show that this execution strategy is sound, complete, and always terminates, despite recursion and negation, as long as simple syntactic conditions are met

Virtual Machine Lifecycle Management in Grid and Cloud Computing

Virtualisierungstechnologie ist die Grundlage für zwei wichtige Konzepte: Virtualized Grid Computing und Cloud Computing. Ersteres ist eine Erweiterung des klassischen Grid Computing. Es hat zum Ziel, die Anforderungen kommerzieller Nutzer des Grid hinsichtlich der Isolation von gleichzeitig ausgeführten Batch-Jobs und der Sicherheit der zugehörigen Daten zu erfüllen. Dabei werden Anwendungen in virtuellen Maschinen ausgeführt, um sie voneinander zu isolieren und die von ihnen verarbeiteten Daten vor anderen Nutzern zu schützen. Darüber hinaus löst Virtualized Grid Computing das Problem der Softwarebereitstellung, eines der bestehenden Probleme des klassischen Grid Computing. Cloud Computing ist ein weiteres Konzept zur Verwendung von entfernten Ressourcen. Der Fokus dieser Dissertation bezüglich Cloud Computing liegt auf dem “Infrastructure as a Service Modell”, das Ideen des (Virtualized) Grid Computing mit einem neuartigen Geschäftsmodell kombiniert. Dieses besteht aus der Bereitstellung von virtuellen Maschinen auf Abruf und aus einem Tarifmodell, bei dem lediglich die tatsächliche Nutzung berechnet wird. Der Einsatz von Virtualisierungstechnologie erhöht die Auslastung der verwendeten (physischen) Rechnersysteme und vereinfacht deren Administration. So ist es beispielsweise möglich, eine virtuelle Maschine zu klonen oder einen Snapshot einer virtuellen Maschine zu erstellen, um zu einem definierten Zustand zurückkehren zu können. Jedoch sind noch nicht alle Probleme im Zusammenhang mit der Virtualisierungstechnologie gelöst. Insbesondere entstehen durch den Einsatz in den sehr dynamischen Umgebungen des Virtualized Grid Computing und des Cloud Computing neue Herausforderungen für die Virtualisierungstechnologie. Diese Dissertation befasst sich mit verschiedenen Aspekten des Einsatzes von Virtualisierungstechnologie in Virtualized Grid und Cloud Computing Umgebungen. Zunächst wird der Lebenszyklus von virtuellen Maschinen in diesen Umgebungen untersucht, und es werden Modelle dieses Lebenszyklus entwickelt. Anhand der entwickelten Modelle werden Probleme identifiziert und Lösungen für diese Probleme entwickelt. Der Fokus liegt dabei auf den Bereichen Speicherung, Bereitstellung und Ausführung von virtuellen Maschinen. Virtuelle Maschinen werden üblicherweise in so genannten Disk Images, also Abbildern von virtuellen Festplatten, gespeichert. Dieses Format hat nicht nur Einfluss auf die Speicherung von größeren Mengen virtueller Maschinen, sondern auch auf deren Bereitstellung. In den untersuchten Umgebungen hat es zwei konkrete Nachteile: es verschwendet Speicherplatz und es verhindert eine effiziente Bereitstellung von virtuellen Maschinen. Maßnahmen zur Steigerung der Sicherheit von virtuellen Maschinen haben auf alle drei genannten Bereiche Einfluss. Beispielsweise sollte vor der Bereitstellung einer virtuellen Maschine geprüft werden, ob die darin installierte Software noch aktuell ist. Weiterhin sollte die Ausführungsumgebung Möglichkeiten bereitstellen, um die virtuelle Infrastruktur wirksam zu überwachen. Die erste in dieser Dissertation vorgestellte Lösung ist das Konzept der Image Composition. Es beschreibt die Komposition eines kombinierten Disk Images aus mehreren Schichten. Dadurch können Teile der einzelnen Schichten, die von mehreren virtuellen Maschinen verwendet werden, zwischen diesen geteilt und somit der Speicherbedarf für die Gesamtheit der virtuellen Maschinen reduziert werden. Der Marvin Image Compositor ist die Umsetzung dieses Konzepts. Die zweite Lösung ist der Marvin Image Store, ein Speichersystem für virtuelle Maschinen, das nicht auf den traditionell genutzten Disk Images basiert, sondern die darin enthaltenen Daten und Metadaten auf eine effiziente Weise getrennt voneinander speichert. Weiterhin werden vier Lösungen vorgestellt, die die Sicherheit von virtuellen Maschine verbessern können: Der Update Checker ist eine Lösung, die es ermöglicht, veraltete Software in virtuellen Maschinen zu identifizieren. Dabei spielt es keine Rolle, ob die jeweilige virtuelle Maschine gerade ausgeführt wird oder nicht. Die zweite Sicherheitslösung ermöglicht es, mehrere virtuelle Maschinen, die auf dem Konzept der Image Composition basieren, zentral zu aktualisieren. Das bedeutet, dass die einmalige Installation einer neuen Softwareversion ausreichend ist, um mehrere virtuelle Maschinen auf den neuesten Stand zu bringen. Die dritte Sicherheitslösung namens Online Penetration Suite ermöglicht es, virtuelle Maschinen automatisiert nach Schwachstellen zu durchsuchen. Die Überwachung der virtuellen Infrastruktur auf allen Ebenen ist der Zweck der vierten Sicherheitslösung. Zusätzlich zur Überwachung ermöglicht diese Lösung auch eine automatische Reaktion auf sicherheitsrelevante Ereignisse. Schließlich wird ein Verfahren zur Migration von virtuellen Maschinen vorgestellt, welches auch ohne ein zentrales Speichersystem eine effiziente Migration ermöglicht

Towards ensuring scalability, interoperability and efficient access control in a triple-domain grid-based environment

Philosophiae Doctor - PhDThe high rate of grid computing adoption, both in academe and industry, has posed challenges regarding efficient access control, interoperability and scalability. Although several methods have been proposed to address these grid computing challenges, none has proven to be completely efficient and dependable. To tackle these challenges, a novel access control architecture framework, a triple-domain grid-based environment, modelled on role based access control, was developed. The architecture’s framework assumes three domains, each domain with an independent Local Security Monitoring Unit and a Central Security Monitoring Unit that monitors security for the entire grid.The architecture was evaluated and implemented using the G3S, grid security services simulator, meta-query language as “cross-domain” queries and Java Runtime Environment 1.7.0.5 for implementing the workflows that define the model’s task. The simulation results show that the developed architecture is reliable and efficient if measured against the observed parameters and entities. This proposed framework for access control also proved to be interoperable and scalable within the parameters tested

Attributbasierte Autorisierung im Grid Computing : vertrauenswürdige Architekturen und sichere Implementierung

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Security in Distributed, Grid, Mobile, and Pervasive Computing

This book addresses the increasing demand to guarantee privacy, integrity, and availability of resources in networks and distributed systems. It first reviews security issues and challenges in content distribution networks, describes key agreement protocols based on the Diffie-Hellman key exchange and key management protocols for complex distributed systems like the Internet, and discusses securing design patterns for distributed systems. The next section focuses on security in mobile computing and wireless networks. After a section on grid computing security, the book presents an overview of security solutions for pervasive healthcare systems and surveys wireless sensor network security

Development of a grid service for multi-objective design optimisation

The emerging grid technology is receiving great attention from researchers and applications that need computational and data capabilities to enhance performance and efficiency. Multi-Objective Design Optimisation (MODO) is computationally and data challenging. The challenges become even more with the emergence of evolutionary computing (EC) techniques which produce multiple solutions in a single simulation run. Other challenges are the complexity in mathematical models and multidisciplinary involvement of experts, thus making MODO collaborative and interactive in nature. These challenges call for a problem solving environment (P SE) that can provide computational and optimisation resources to MODO experts as services. Current PSEs provide only the technical specifications of the services which is used by programmers and do not have service specifications for designers that use the system to support design optimisation as services. There is need for PSEs to have service specification document that describes how the services are provided to the end users. Additionally, providing MODO resources as services enabled designers to share resources that they do not have through service subscription. The aim of this research is to develop specifications and architecture of a grid service for MODO. The specifications provide the service use cases that are used to build MODO services. A service specification document is proposed and this enables service providers to follow a process for providing services to end users. In this research, literature was reviewed and industry survey conducted. This was followed by the design, development, case study and validation. The research studied related PSEs in literature and industry to come up with a service specification document that captures the process for grid service definition. This specification was used to develop a framework for MODO applications. An architecture based on this framework was proposed and implemented as DECGrid (Decision Engineering Centre Grid) prototype. Three real-life case studies were used to validate the prototype. The results obtained compared favourably with the results in literature. Different scenarios for using the services among distributed design experts demonstrated the computational synergy and efficiency in collaboration. The mathematical model building service and optimisation service enabled designers to collaboratively build models using the collaboration service. This helps designers without optimisation knowledge to perform optimisation. The key contributions in this research are the service specifications that support MODO, the framework developed which provides the process for definining the services and the architecture used to implement the framework. The key limitations of the research are the use of only engineering design optimisation case studies and the prototype is not tested in industry.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo