Netzwerkinventarisierung und -dokumentation: Design und Implementierung einer plattformunabhängigen Softwarelösung

In der heutigen Informationsgesellschaft tragen von Computern verwaltete Daten maßgeblich zum Erfolg von Unternehmen bei. Entscheidend für sie ist der schnelle und flexible Zugriff auf nahezu beliebige Daten- und Informationsmengen. Dies erfordert eine Kopplung bestehender und neuer Computersysteme und somit den Einsatz von Netzwerken. Dabei geht der Trend zu immer größeren Netzen, die einer wachsenden Zahl von Anwendern den Zugriff auf Applikationen und Daten ermöglichen

Java in eingebetteten Systemen

Moderne, objektorientierte Sprachen spielen bei der Entwicklung von Software für eingebettete Systeme bislang kaum eine Rolle. Die Gründe hierfür sind vielfältig, meist wird jedoch die mangelnde Effizienz und der größere Speicherbedarf hervorgehoben. Obwohl Java viele Eigenschaften hat, die sehr für einen Einsatz in eingebetteten Systemen sprechen, so hängt doch gerade Java vielfach immer noch das Vorurteil an, in Systemen mit beschränkter Rechenleistung und Speicher zu viele Ressourcen zu benötigen. Diese Arbeit soll dazu beitragen, diese Vorurteile abzutragen. Sie stellt insbesondere Techniken vor, die den Speicherbedarf einer JVM so gering wie möglich halten und diese effizient mit der zur Verfügung stehenden Rechenleistung umgehen lassen. Viele der dargestellten Verfahren und Algorithmen wurden in der Kertasarie VM implementiert, einer virtuellen Maschine, die speziell für den Einsatz in eingebetteten Systemen konzipiert wurde. Durch die weit verbreitete Vernetzung eingebetteter Systeme über das Internet stellt sich in vielen Fällen zudem das Problem einer modernen, abstrakten und effizienten Form der Kommunikation. Aus diesem Grund liegt der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit auf dem Vergleich von objektorientierten Middleware-Architekturen, insbesondere von Java-RMI. Auch auf diesem Gebiet wird eine eigene, speziell an eingebettete Systeme angepasste RMI-Variante vorgestellt.Modern, object oriented languages do not play an important role when developing software for embedded systems. There are many reasons for it, most often an inadequate performance and a greater memory demand are mentioned. In spite of the fact that Java has many features suitable for embedded systems, Java often faces the prejudice to consume too much resources in systems with limited processing power and memory. This work is a contribution to diminish this prejudices. It presents techniques to limit the memory demands of a Java Virtual Machine and to effectively cope with limited computing power. Many of the presented methods and algorithms are implemented in the Kertasarie VM, a JVM designed to run in embedded systems.Due to the fact of increasing network capabilities embedded systems often face the problem of a modern, abstract and efficient communication. Therefore the second emphasis of this work is put on the comparison of object oriented middleware architectures, especially Java-RMI. An own implementation for embedded systems is also presented

Konzepte zur interaktiven Entwurfsraum-Exploration im Tragwerksentwurf

Der Entwurfsraum für den Entwurf eines Tragwerks ist ein n-dimensionaler Raum, der aus allen freien Parametern des Modells aufgespannt wird. Traditionell werden nur wenige Punkte dieses Raumes durch eine numerische (computergestützte) Simulation evaluiert, meist auf Basis der Finite-Elemente-Methode. Mehrere Faktoren führen dazu, dass heute oft viele Revisionen eines Simulationsmodells durchlaufen werden: Zum einen ergeben sich oft Planungsänderungen, zum anderen ist oft die Untersuchung von Planungsalternativen und die Suche nach einem Optimum wünschenswert. In dieser Arbeit soll für ein vorhandenes Finite-Elemente-Framework die sequentielle Datei-Eingabeschnittstelle durch eine Netzwerkschnittstelle ersetzt werden, die den Erfordernissen einer interaktiven Arbeitsweise entspricht. So erlaubt die hier konzipierte Schnittstelle interaktive, inkrementelle Modelländerungen sowie Status- und Berechnungsergebnis-Abfragen durch eine bidirektionale Schnittstelle. Die Kombination aus interaktiver numerischer Simulation und Interoperabilität durch die Anwendung von Konzepten zur Bauwerks-Informations-Modellierung im Tragwerksentwurf ist Ziel dieser Dissertation. Die Beschreibung der Konzeption und prototypischen Umsetzung ist Gegenstand der schriftlichen Arbeit

Entwicklung eines Modells zur Integration eines Warenwirtschaftssystems in eine Webapplikation und Implementierung auf Grundlage von Web Services

Customer Relationship Management (CRM) ist ein seit einiger Zeit in allen Managementpublikationen heiß diskutiertes Thema. Die Philosophie des CRM stellt den Kunden in den Mittelpunkt der Unternehmensaktivitäten und -prozesse, mit dem Ziel der größtmöglichen Ausschöpfung von Kundenpotentialen und damit einhergehender Umsatzmaximierung. Voraussetzung dafür ist die umfassende Kenntnis der Kundenbedürfnisse und eine daran orientierte Kommunikation mit dem Kunden. Dies Bedingt einen optimalen Überblick über alle zu einem Kunden verfügbaren Daten1. Dieses Ziel kann nur durch das unternehmensweite Zusammenspiel aller relevanter Unternehmensbereiche und -systeme erreicht werden. Das macht die Abkehr von der rein bereichsbezogenen bzw. funktionalen Organisation im Unternehmen, hin zu einem Denken in horizontalen, also abteilungsübergreifenden Geschäftsprozessen, notwendig. Dabei ist es Aufgabe der Informationstechnik, die Prozesse mit den notwendigen Werkzeugen zu unterstützen. Neben der Unterstützung und Verbesserung der Kommunikation zwischen Kunden, Unternehmen und den an den unternehmensinternen Prozessen beteiligten, liegt dabei ein Schwerpunkt in der Ausnutzung bereits vorhandener Daten. Diese schlummern häufig in den unterschiedlichsten Systemen verschiedener Abteilungen entlang der betrieblichen Wertschöpfungskette. Es gilt, die vorhandenen Quellen zu erschließen und in die Unterstützung aller horizontal integrierten Geschäftsprozesse einzubinden

Dynamic Devices Network Architecture

Die zunehmende Internationalisierung der Märkte, das wachsende, immer differenziertere Produktangebot und die hohe technische Innovationsgeschwindigkeit führen zu immer härteren Wettbewerbsbedingungen auf dem Markt. Diese Situation zwingt die Unternehmen nicht nur zu kontinuierlichen Anstrengungen, um ihre Produktivität und Qualität zu steigern, sondern es stehen auch immer geringere Mittel für die Realisierung von Produktions- und/oder Messeinheiten innerhalb des Produktionsprozesses zur Verfügung. Als Folge dessen werden Entwickler mit folgenden Grundforderungen konfrontiert: · Abstimmung der Architektur auf vorhandene und/oder gängige Infrastrukturen · Reduzierung des Entwicklungsaufwandes durch Modularisierung des Systemaufbaues · Reduzierung der Wartungs- und Administrationskosten durch einfache Handhabbarkeit · Maximierung der Betriebssicherheit und Minimierung der Ausfallzeiten · Einfache Erweiterbarkeit · Hohe Wiederverwendbarkeit Ein Resümee von Softwareprojekten über die letzten Jahre zeigt, dass sich der Rahmen für Softwareentwicklung insgesamt geändert hat. Softwareprojekte sind heute mehrschichtige, verteilte (ggf. auch komponentenbasierte) Anwendungen mit gestiegenen Anforderungen an Funktionalität, Qualität und Flexibilität. Leider beinhalten die Architekturen und Konzepte der ‚Verteilten Systeme' Schwächen, diese für verteilte Mess- und Steuerungssysteme direkt umzusetzen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Schwächen vorhandener Konzepte aufzuzeigen und eine Architektur vorzustellen, die den Entwickler unterstützt, verteilte Mess- und Steuerungssysteme bis hin zu Prozessleitsystemen unter dem Betriebssystem Windows zu entwickeln

Domänenübergreifende Anwendungskommunikation im IP-basierten Fahrzeugbordnetz

In heutigen Premiumfahrzeugen kommunizieren bis zu 80 Steuergeräte über bis zu sechs verschiedene Vernetzungstechnologien. Dabei öffnet sich die Fahrzeugkommunikation nach außen: Das Fahrzeug kommuniziert auch mit dem Smartphone des Fahrers und dem Internet. Für die Kommunikation über verschiedene Anwendungsdomänen im Fahrzeug müssen heute Gateways eingesetzt werden, die zwischen den nicht-kompatiblen Protokollen übersetzen. Deswegen geht der Trend auch in der Fahrzeugkommunikation zum Internet Protocol (IP), das für technologie- und domänenübergreifende Kommunikation entwickelt wurde. Neben dem durchgängigen Protokoll auf der Vermittlungsschicht ist für die effiziente Entwicklung eines komplexen, verteilten Systems wie einem Fahrzeug auch eine entsprechende Kommunikationsmiddleware notwendig. Die Kommunikation in einem Fahrzeug stellt spezielle Anforderungen an die Kommunikationsmiddleware. Zum einen werden in Fahrzeugen unterschiedliche Kommunikationsparadigmen genutzt, beispielsweise signalbasierte und funktionsbasierte Kommunikation. Zum anderen können sich die Kommunikationspartner in einem Fahrzeug hinsichtlich ihrer Ressourcen und ihrer Komplexität erheblich unterscheiden. Keine existierende IP-basierte Kommunikationsmiddleware erfüllt die in der vorliegenden Arbeit identifizierten Anforderungen für den Einsatz im Fahrzeug. Ziel dieser Arbeit ist es daher, eine Kommunikationsmiddleware zu konzipieren, die für den Einsatz im Fahrzeug geeignet ist. Die vorgestellte Lösung sieht mehrere interoperable Ausprägungen der Middleware vor, die den Konflikt zwischen unterschiedlichen funktionalen Anforderungen einerseits und den sehr heterogenen Kommunikationspartnern andererseits auflösen. Ein weiterer elementarer Teil der Lösung ist die Umsetzung der im Fahrzeug erforderlichen Kommunikationsparadigmen. Das funktionsbasierte Paradigma wird durch einfache Remote Procedure Calls implementiert. Das signalbasierte Paradigma wird durch ein darauf aufbauendes Notification-Konzept implementiert. Somit wird eine stärker am aktuellen Informationsbedarf orientierte Umsetzung ermöglicht, als dies im heutigen Fahrzeugbordnetz durch das einfache Verteilen von Daten der Fall ist. Es wird gezeigt, dass sich prinzipiell beide Kommunikationsparadigmen durch einen einzigen Mechanismus abbilden lassen, der abhängig von den beteiligten Ausprägungen mit dynamischen oder nur statischen Daten operiert. Ein skalierbares Marshalling berücksichtigt darüber hinaus die unterschiedlichen Anforderungen der Anwendungen und die unterschiedliche Leistungsfähigkeit der beteiligten Steuergeräte. Hiermit wird die Kommunikation zwischen allen Anwendungen im IP-basierten Fahrzeugbordnetz durchgängig ermöglicht. Auf dieser Basis wird die Lösung um wichtige Systemdienste erweitert. Diese Dienste implementieren Funktionen, die nur in der Kooperation mehrerer Komponenten erbracht werden können oder kapseln allgemeine Kommunikationsfunktionalität zur einfachen Wiederverwendung. Zwei für die Anwendung im Fahrzeug wichtige Systemdienste werden prototypisch dargestellt: Ein Service-Management ermöglicht die Verwaltung von Diensten in unterschiedlichen Zuständen, ein Security-Management bildet Security-Ziele auf die bestmögliche Kombination von implementierten Security-Protokollen der beteiligten Kommunikationspartner ab. Diese Systemdienste sind selbst skalierbar und lassen sich damit an das Konzept unterschiedlicher Ausprägungen der Kommunikationsmiddleware anpassen. Durch Leistungsmessungen an den im Rahmen dieser Arbeit entstandenen Prototypen wird gezeigt, dass die konzipierte Kommunikationsmiddleware für den Einsatz auf eingebetteten Systemen im Fahrzeug geeignet ist. Der Versuchsaufbau orientiert sich an typischen Anwendungsfällen für die Fahrzeugkommunikation und verwendet Automotive-qualifizierte, eingebettete Rechenplattformen. Insbesondere wird nachgewiesen, dass mit dem beschriebenen Konzept auch leistungsschwache Steuergeräte ins System eingebunden werden können. Die IP-basierte Kommunikationsmiddleware ist damit auf allen relevanten Steuergeräten im Fahrzeug durchgängig einsetzbar.In today's premium cars, up to 80 electronic control units communicate over up to six networking technologies. Additionally, vehicle communication opens to off-board: the car connects to the driver's smartphone and the Internet. The communication between different application domains within the vehicle builds on additional hardware components as application layer gateways to translate between the incompatible protocols. Thus, also for in-car communication, the trend goes towards networking over the Internet Protocol (IP) that has been developed for being independent of technologies and application domains. Besides the universal protocol at the network layer, an efficient development of a complex distributed system requires communication middleware. In-car communication makes special demands on the communication middleware. On the one hand, a variety of communication paradigms are used for in-car communication, such as signal-based and function-based communication. On the other hand, the communication partners differ considerably in terms of computing resources and complexity of the hosted applications. No existing IP-based middleware fulfils the identified requirements for in-car communication. The objective of this research is to design a middleware that is suitable for IP-based in-car communication. The presented solution provides multiple interoperable specifications of the middleware which resolves the conflict between different functional requirements on the one hand and the very heterogeneous communication partners on the other hand. Another fundamental part of the solution is the implementation of required communication paradigms. The function-based paradigm is implemented by simple remote procedure calls. The signal-based paradigm is implemented by a notification concept that allows for a more demand-oriented communication compared to today's practice. It is shown, how both communication paradigms can be implemented through a single mechanism that operates on dynamic or static data -- depending on the involved middleware specifications. A scalable marshalling considers the different requirements and performance levels of the participating electronic control units. Scalable specifications of the communication middleware enable seamless operations on restricted embedded and more powerful platforms. On this basis, the solution is enhanced with important system services. Such services implement functionality that can only be provided in cooperation of multiple components or that encapsulate general communication functionality for easy reuse. Two essential services are prototyped: a service management allows the management of services in different operational states. A security management matches security objectives in the best possible combination of implemented security protocols that two given communication partners have in common. These system services are designed to be scalable and can therefore be adapted to the concept of different specifications of the communication middleware. Performance measurements using the implemented prototypes show that the designed communication middleware is suitable for the application on embedded systems in the vehicle. The experimental set-up is based on typical use cases for in-car communication and uses automotive-qualified, embedded computing platforms. In particular, the set-up practically demonstrates that the concept also incorporates low-performance electronic control units into the system. The IP-based communication middleware enables communication between all applications in the IP-based in-car communication system

Domänenübergreifende Anwendungskommunikation im IP-basierten Fahrzeugbordnetz

In heutigen Premiumfahrzeugen kommunizieren bis zu 80 Steuergeräte über bis zu sechs verschiedene Vernetzungstechnologien. Dabei öffnet sich die Fahrzeugkommunikation nach außen: Das Fahrzeug kommuniziert auch mit dem Smartphone des Fahrers und dem Internet. Für die Kommunikation über verschiedene Anwendungsdomänen im Fahrzeug müssen heute Gateways eingesetzt werden, die zwischen den nicht-kompatiblen Protokollen übersetzen. Deswegen geht der Trend auch in der Fahrzeugkommunikation zum Internet Protocol (IP), das für technologie- und domänenübergreifende Kommunikation entwickelt wurde. Neben dem durchgängigen Protokoll auf der Vermittlungsschicht ist für die effiziente Entwicklung eines komplexen, verteilten Systems wie einem Fahrzeug auch eine entsprechende Kommunikationsmiddleware notwendig. Die Kommunikation in einem Fahrzeug stellt spezielle Anforderungen an die Kommunikationsmiddleware. Zum einen werden in Fahrzeugen unterschiedliche Kommunikationsparadigmen genutzt, beispielsweise signalbasierte und funktionsbasierte Kommunikation. Zum anderen können sich die Kommunikationspartner in einem Fahrzeug hinsichtlich ihrer Ressourcen und ihrer Komplexität erheblich unterscheiden. Keine existierende IP-basierte Kommunikationsmiddleware erfüllt die in der vorliegenden Arbeit identifizierten Anforderungen für den Einsatz im Fahrzeug. Ziel dieser Arbeit ist es daher, eine Kommunikationsmiddleware zu konzipieren, die für den Einsatz im Fahrzeug geeignet ist. Die vorgestellte Lösung sieht mehrere interoperable Ausprägungen der Middleware vor, die den Konflikt zwischen unterschiedlichen funktionalen Anforderungen einerseits und den sehr heterogenen Kommunikationspartnern andererseits auflösen. Ein weiterer elementarer Teil der Lösung ist die Umsetzung der im Fahrzeug erforderlichen Kommunikationsparadigmen. Das funktionsbasierte Paradigma wird durch einfache Remote Procedure Calls implementiert. Das signalbasierte Paradigma wird durch ein darauf aufbauendes Notification-Konzept implementiert. Somit wird eine stärker am aktuellen Informationsbedarf orientierte Umsetzung ermöglicht, als dies im heutigen Fahrzeugbordnetz durch das einfache Verteilen von Daten der Fall ist. Es wird gezeigt, dass sich prinzipiell beide Kommunikationsparadigmen durch einen einzigen Mechanismus abbilden lassen, der abhängig von den beteiligten Ausprägungen mit dynamischen oder nur statischen Daten operiert. Ein skalierbares Marshalling berücksichtigt darüber hinaus die unterschiedlichen Anforderungen der Anwendungen und die unterschiedliche Leistungsfähigkeit der beteiligten Steuergeräte. Hiermit wird die Kommunikation zwischen allen Anwendungen im IP-basierten Fahrzeugbordnetz durchgängig ermöglicht. Auf dieser Basis wird die Lösung um wichtige Systemdienste erweitert. Diese Dienste implementieren Funktionen, die nur in der Kooperation mehrerer Komponenten erbracht werden können oder kapseln allgemeine Kommunikationsfunktionalität zur einfachen Wiederverwendung. Zwei für die Anwendung im Fahrzeug wichtige Systemdienste werden prototypisch dargestellt: Ein Service-Management ermöglicht die Verwaltung von Diensten in unterschiedlichen Zuständen, ein Security-Management bildet Security-Ziele auf die bestmögliche Kombination von implementierten Security-Protokollen der beteiligten Kommunikationspartner ab. Diese Systemdienste sind selbst skalierbar und lassen sich damit an das Konzept unterschiedlicher Ausprägungen der Kommunikationsmiddleware anpassen. Durch Leistungsmessungen an den im Rahmen dieser Arbeit entstandenen Prototypen wird gezeigt, dass die konzipierte Kommunikationsmiddleware für den Einsatz auf eingebetteten Systemen im Fahrzeug geeignet ist. Der Versuchsaufbau orientiert sich an typischen Anwendungsfällen für die Fahrzeugkommunikation und verwendet Automotive-qualifizierte, eingebettete Rechenplattformen. Insbesondere wird nachgewiesen, dass mit dem beschriebenen Konzept auch leistungsschwache Steuergeräte ins System eingebunden werden können. Die IP-basierte Kommunikationsmiddleware ist damit auf allen relevanten Steuergeräten im Fahrzeug durchgängig einsetzbar.In today's premium cars, up to 80 electronic control units communicate over up to six networking technologies. Additionally, vehicle communication opens to off-board: the car connects to the driver's smartphone and the Internet. The communication between different application domains within the vehicle builds on additional hardware components as application layer gateways to translate between the incompatible protocols. Thus, also for in-car communication, the trend goes towards networking over the Internet Protocol (IP) that has been developed for being independent of technologies and application domains. Besides the universal protocol at the network layer, an efficient development of a complex distributed system requires communication middleware. In-car communication makes special demands on the communication middleware. On the one hand, a variety of communication paradigms are used for in-car communication, such as signal-based and function-based communication. On the other hand, the communication partners differ considerably in terms of computing resources and complexity of the hosted applications. No existing IP-based middleware fulfils the identified requirements for in-car communication. The objective of this research is to design a middleware that is suitable for IP-based in-car communication. The presented solution provides multiple interoperable specifications of the middleware which resolves the conflict between different functional requirements on the one hand and the very heterogeneous communication partners on the other hand. Another fundamental part of the solution is the implementation of required communication paradigms. The function-based paradigm is implemented by simple remote procedure calls. The signal-based paradigm is implemented by a notification concept that allows for a more demand-oriented communication compared to today's practice. It is shown, how both communication paradigms can be implemented through a single mechanism that operates on dynamic or static data -- depending on the involved middleware specifications. A scalable marshalling considers the different requirements and performance levels of the participating electronic control units. Scalable specifications of the communication middleware enable seamless operations on restricted embedded and more powerful platforms. On this basis, the solution is enhanced with important system services. Such services implement functionality that can only be provided in cooperation of multiple components or that encapsulate general communication functionality for easy reuse. Two essential services are prototyped: a service management allows the management of services in different operational states. A security management matches security objectives in the best possible combination of implemented security protocols that two given communication partners have in common. These system services are designed to be scalable and can therefore be adapted to the concept of different specifications of the communication middleware. Performance measurements using the implemented prototypes show that the designed communication middleware is suitable for the application on embedded systems in the vehicle. The experimental set-up is based on typical use cases for in-car communication and uses automotive-qualified, embedded computing platforms. In particular, the set-up practically demonstrates that the concept also incorporates low-performance electronic control units into the system. The IP-based communication middleware enables communication between all applications in the IP-based in-car communication system

Netzwerk-Management und Hochgeschwindigkeits- Kommunikation. Teil XI. Seminar WS 1994/95

Der vorliegende Interne Bericht enthält die Beiträge zum Seminar "Netwerk-Management und Hochgeschwindigkeits-Kommunikation", das im Wintersemester 1994/95 zum elften Mal abgehalten wurde. Im Mittelpunkt stehen zuerst aktuelle Entwicklungen im Internet, die zukünftige Protokollarchitekturen sowie die Möglichkeit zur Gruppenkommmunikation und zur realzeitfähigen Datenkommunikation umfassen. Dabei spielt auch das Problem der Dienstgüte, wie sie beispielsweise von Multi-Media-Anwendungen gefordert wird, eine große Rolle. Der zeite Block befaßt sich mit dem Problem der Sicherheitsvorkehrungen in Kommunikations-und Rechnernetzen. Auch hier werden aktuelle Forschungsergebnisse vorgestellt. Weiterhin wird mit der Common Object Request Broker Architecture eine zukunftsweisende Architektur beschrieben, die umfassendes System-und Netzwerkmanagement ermöglicht. Den Abschluß bildet ein Beitrag zum Management breitbandiger Weitverkehrs- netze, wodurch der Kreis vom Netzwerk-Management hin zur Hochgeschwindig- keits-Kommunikation wieder geschlossen wird

Netzwerk-Management und Hochgeschwindigkeits- Kommunikation. Teil XII

Der vorliegende interne Bericht enthält die Beiträge zum Seminar "Netzwerkmanagement und Hochgeschwindigkeitskommunikation", das im Sommersemester 1995 zum zwölften Mal abgehalten wurde. Entsprechend dem Titel ist der Band in zwei Teile gegliedert. In dem Teil "Netzwerkmanagement" werden in den ersten beiden Kapiteln Fragen der MIB-Implementierung behandelt. Die beiden folgenden Beiträge führen in Problemstellungen der Verwaltung verteilter Anendungen ein und stellen jeweils Forschungsergebnisse aus aktuellen Veröffentlichungen vor. Das letzte Kapitel dieses Teils führt in das Konzept des "Network Managemen by Delegation" ein. Der zweite Teil des Seminars befaßt sich mit aktuellen Fragestellungen zum Bereich "Hochgeschwindigkeitskommunikation", insbesondere zu ATM und FDDI. Die ersten beiden Beiträge widmen sich dem Einsatz von Vorwärts- fehlerkorrekturverfahren und der Diskussion zweier Signalisierungsprotokolle in ATM-Netzen. Es folgen eine Vorstellung von Mechanismen zur Bereitstellung eines verbindungslosen Dienstes sowie von Verfahren zur kreditbasierten Flußkontrolle, beide ebenfalls im Bereich ATM-Netze. Die darauffolgenden Beiträge diskutieren Mechanismen zur effizienteren Implementierung von Protokollfunktionen sowie Ansatzpunkte für ein mögliches Hardware/ Software Codesign. Das Seminar schließt mit Abhandlungen über Verfahren zur Regelung der Nutzungskontrolle von Diensten in ATM-Netzen und einer Beschreibung des GIGASwitch/FDDI-Systems