Die Verwendung von GPS-Empfängern, Geodatenbanken und Webapplikationen als wichtige Werkzeuge in Naturschutzprojekten am Beispiel des Botanischen Gartens der Universität Wien

Der Botanische Garten der Universität Wien beherbergt fast 1500 Bäume und Sträucher. Diesen großen Bestand genau zu dokumentieren und zu verwalten ist eine wichtige Aufgabe. Eine eigene Datenbank sowie ein Gruppen- und Gehölzlageplan stehen zur Verfügung. Ziel dieser Diplomarbeit war es, Teile dieser Daten allen interessierten Besuchern online zur Verfügung zu stellen. In der Vorbereitungsphase wurde eine Geodatenbank zum Speichern und Verwalten aller relevanten Geo- und Sachdaten installiert und eingerichtet. Der Schwerpunkt lag in der Installation und Administration von Geodatenbanken mit besonderem Bezug auf Mehrbenutzersysteme. Alle bereits vorhandenen Daten wurden in diese Geodatenbank importiert. Aus Teilen dieser Daten wurde anschließend ein Projekt für eine mobile GIS Software erstellt, welches für die gesamte Freilandarbeit eingesetzt wurde. Durch den Einsatz eines Handheld GPS Computers wurden Bäume und Sträucher aus dem Botanischen Garten räumlich verortet. Die neu gewonnenen Daten wurden anschließend wieder in die Geodatenbank importiert und mit Hilfe einer Desktop GIS Anwendung aufbereitet. Im letzten Teil dieser Diplomarbeit wurde durch den kombinierten Einsatz einer modernen GIS Serversoftware und einer integrierten Entwicklungsumgebung eine Webapplikation entwickelt. Über diese Webapplikation, welche sowohl in einer deutschen als auch in einer englischen Version verfügbar ist, können nun alle interessierten Besucher aktuelle Informationen über den Bestand, das natürliche Vorkommen und durch die verlinkten Webseiten zahlreiche weitere Informationen über die Bäume und Sträucher aus dem Botanischen Garten online abfragen. Die Applikation ist über die Internetadresse http://biodiv3.biodiv.univie.ac.at/hbv erreichbar.The Botanical Garden of the University of Vienna is home to nearly 1,500 trees and shrubs. Documenting and managing this large stock is an important task. A database as well as a group- and a site plan of all wood are available. The aim of this thesis was to provide parts of these data online for all interested visitors. In the preparatory phase, a spatial database for storing and managing all relevant data was set up. The main focus was on the installation and administration of spatial databases with particular reference to multi-user systems. All existing data were imported into this so called Geodatabase. Parts of these data were used to create a project for mobile GIS-software, which was then used for field work. By using a handheld GPS computer, trees and shrubs in the Botanical Gardens were located. The newly obtained data were then imported into the Geodatabase and preprocessed by a desktop GIS application. In the last part of this thesis a web application was developed by combining the use of modern GIS server software and an integrated development environment. By means of this web application, which is available in a German and an English version, all interested visitors can get up-to-date information on the existence, the natural occurrence and, by links to numerous other websites, more information about the trees and shrubs of the Botanical Garden online. The application is available via the URL http://biodiv3.biodiv.univie.ac.at/hbv_e

Generisches Mehrbenutzer-Framework auf Basis von Node.js und Webtechnologien am Beispiel eines Stundenplan-Gestalters

Einleitend wird der Kontext der Aufgabenbeschreibung vorgestellt. In einer Umgebung, in der Internet jederzeit und überall abrufbar ist, macht die Entwicklung von Web-Applikationen gegenüber systemeigenen Applikationen immer mehr Sinn. Hier gilt es, die im Multimedia- Bereich etablierte Flash-Programmierung wegen des immer geringer werdenden Supports durch offene Lösungen des HTML5-Standards zu ersetzen. Konkret wird dies hier mit dem Canvas-Element gelöst. Außerdem dienen WebSockets der Synchronität in Echtzeit zu kollaborativen Zwecken. In Kapitel zwei geht es um die Theorie, die dem Framework zugrunde liegt. Es ist in zwei Abschnitte eingeteilt. Im ersten Abschnitt werden Vor- und Nachteile sowie Konzepte von generischen Frameworks aufgezeigt. Weiterhin wird auf funktionale und nicht-funktionale Anforderungen an derartige Frameworks eingegangen. Beendet wird der Abschnitt mit der Vorstellung einiger Frameworks, die in der Praxis häufig verwendet werden. Der zweite Abschnitt befasst sich mit Kollaboration im Zusammenhang mit Echtzeit-Webanwendungen. Zu Beginn wird erläutert, wie die Begriffe „Kollaboration“, „Echtzeit“ und „Web- Anwendung“ definiert sind. Im weiteren Verlauf wird auf Techniken der Kollaboration in der Raum-Zeit-Klassifizierung eingegangen. Abgeschlossen wird das Kapitel mit der Vorstellung diverser technischer Umsetzungsmöglichkeiten sowie einem Beispiel aus der Praxis. Kapitel drei befasst sich mit den Webtechnologien, die im Rahmen dieser Thesis verwendet werden. Der erste Teil des Kapitels beinhaltet neben einer Kurzzusammenfassung über die Neuerungen in HTML5 eine detaillierte Vorstellung des HTML5-Canvas und der WebSockets. Es folgt ein kurzer Abriss über die Programmiersprache JavaScript. Im zweiten Teil des Kapitels wird Node.js als serverseitige Infrastruktur präsentiert. Weiterhin werden Produkte für die serverseitige Speicherung der Daten vorgestellt und verglichen. Zum Abschluss werden einige Canvas-Bibliotheken gegenübergestellt. Kapitel vier beschäftigt sich mit den konkreten Anforderungen an das Framework. Sie sind gegliedert in Oberfläche, Anwendung, Technik und Implementierung. Als letztes Kapitel des Hauptteils beinhaltet Kapitel fünf die Konzeption und Implementierung des Frameworks. Nach einer kurzen Übersicht über die Dateistruktur folgen konkrete Konzepte zur Client-Server-Kommunikation. Es wird verglichen, wie Design und Funktionalität des aktuellen Flash-Stundenplan-Gestalters Verwendung im Prototyp der zu entwickelnden HTML5-Version finden. Schließlich werden Entwurf und Umsetzung des Frameworks mit Codebeispielen präsentiert. Abschließend wird ein Zwischenfazit zur Implementierung gezogen, welches auf Schwierigkeiten und Erkenntnisse im Entwicklungsprozess sowie mögliche Funktionen in künftigen Versionen eingeht

Testen von Datensicherheit in vernetzten und automatisierten Fahrzeugen durch virtuelle Steuergeräte

In der Automobilindustrie sind in den vergangenen Jahren die zwei Trends Automatisierung und Vernetzung entstanden. Diese Trends sorgen für eine steigende Anzahl an Funktionen im Fahrzeug. Neben einer Erhöhung des Komforts nehmen jedoch auch die Risiken durch den unerlaubten Zugriff von außen zu. Das IT-Manipulationen bei Fahrzeugen keine Ausnahme bilden, zeigen bereits erste Beispiele. Besonders durch die langen Lebenszyklen in der Automobilindustrie und der Tatsache, dass 44% aller Angriffe auf IT-Systeme durch bekannte Schwachstellen geschehen, müssen Fahrzeuge bereits in der Entwicklung abgesichert werden. Bezogen auf die funktionale Sicherheit (engl. Safety) existieren in der Automobilentwicklung bereits eine Vielzahl an Testprozessen und -methoden. Eine Übertragbarkeit dieser auf die Datensicherheit (engl. Security) ist jedoch nicht gegeben, wodurch neue Methoden am Entstehen sind. Daher wird eine Testmethode mittels virtuellen Steuergeräten vorstellt. Hierfür wird aufgezeigt, welche Beobachtungspunkte und Überwachungsfunktionen für die Tests der Datensicherheit gegeben sein müssen, wie sich daraus eine Testmethodik ableiten lässt und wie diese Testmethodik anschließend in die Automobilentwicklung eingebunden werden kann. Für die Testmethodik wurden die Bereiche Speicher-, Numerische-, Systematische-, Funktionale- und Anwendungsfehler identifiziert. Der Fokus wird dabei auf die ersten beiden Fehlerarten gelegt und daraus Kriterien für einen Test der Datensicherheit abgeleitet. Anhand der Kriterien werden Beobachtungspunkte in bestehenden Testsystemen analysiert und basierend auf einem virtuellen Steuergerät neue Beobachtungspunkte ergänzt. Hierbei werden nicht nur Schnittstellen des Steuergeräts berücksichtigt, sondern ebenfalls interne Zustände des steuernden Artefakts (ausgeführte Instruktionen, Variablen und Speicherbereiche) und des ausführenden Artefakts (Register, lokaler Busse und Recheneinheit). Eine Berücksichtigung der internen Zustände ist wichtig, da Speicherfehler und numerische Fehler nicht zwangsläufig an die Schnittstellen propagieren und dadurch in der Umwelt sichtbar sind. Anhand der Beobachtungspunkte in einem virtuellen Steuergerät wurde eine Gesamtsystemsimulation erstellt, die das Steuergerät mit Applikation, Prozessor und Peripherie simuliert. Eine Co-Simulation übernimmt die Erzeugung der Teststimuli. Durch die Beobachtungspunkte können Rückschlüsse auf das Verhalten und die Zustände innerhalb des Steuergeräts gezogen werden. Durch die zusätzlichen Beobachtungspunkte können Testmethoden wie Überwachung der Instruktionen und Register, Analyse der Eingaben, Markierung des genutzten Speichers und Analysemöglichkeiten der Codeabdeckung eingesetzt werden. Zusätzlich ergeben sich durch evolutionäre Verfahren die Möglichkeit der Maximierung des Variablen Wachstums und des Speicherzugriffs sowie die Minimierung des Abstands zwischen Heap und Stack. Um die Testmethoden in einem Entwicklungsprozess einsetzten zu können werden die Ergebnisse auf eine vernetzte Funktion (Adaptive Cruise Control) skaliert und das Echtzeitverhalten beurteilt. Für die Simulation eines einzelnen Steuergeräts können dabei bis zu 62 Steuergeräte parallel simuliert werden, bevor die Simulation auf der realen Hardware schneller als der Ablauf in der Simulation ist. Durch die Ergänzung von Überwachungsfunktionen und Co-Simulationen sinkt das Echtzeitverhältnis jedoch exponentiell. Abschließend wird die Testmethodik mit Angriffen aus der Automobilindustrie bewertet und aufgezeigt, welche Fehler erkannt worden wären. Die Testmethodik ist dabei jedoch nur so genau, wie die zugrundeliegenden Modelle. Eine Erhöhung der Genauigkeit bedeutet dabei höhere Kosten in der Entwicklung. Zudem muss der Quellcode für die Applikation als Source- oder Maschinencode bekannt sein. Wird die Testmethode als Ergänzung zu bereits bekannten Testverfahren eingesetzt, können jedoch Probleme in der Datensicherheit bereits der Entwicklung erkannt werden

Methoden zur applikationsspezifischen Effizienzsteigerung adaptiver Prozessorplattformen

General-Purpose Prozessoren sind für den durchschnittlichen Anwendungsfall optimiert, wodurch vorhandene Ressourcen nicht effizient genutzt werden. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, in wie weit es möglich ist, einen General-Purpose Prozessor an einzelne Anwendungen anzupassen und so die Effizienz zu steigern. Die Adaption kann zur Laufzeit durch das Prozessor- oder Laufzeitsystem anhand der jeweiligen Systemparameter erfolgen, um eine Effizienzsteigerung zu erzielen

Softwareframework für Prozessoren mit variablen Befehlssatzarchitekturen

Die Kahrisma-Architektur erlaubt mittels grobgranularer Rekonfiguration der Mikroarchitektur das Umschalten zwischen einfacher und komplexer Prozessoren. Eine effiziente Umsetzung dieser Flexibilität erfordert allerdings die Verwendung einer rekonfigurierbaren Befehlssatzarchitektur (ISA). Daher wurde innerhalb dieser Arbeit ein mixed-ISA Softwareframework realisiert, das die Programmierung von C/C++-Anwendungen mit variablen ISAs ermöglicht und anhand der Kahrisma-Architektur demonstriert