Erweiterung und formale Verifikation von dynamischen objektorientierten Modellierungsansätze auf Basis höherer Petri-Netze

Short Summary The design of complex distributed embedded computer systems is often a big challenge because they are large and contain many parallel working components under real time conditions. The dynamic diagrams like Sequence Diagrams, State Charts and Activity Diagrams are often not sufficient to model the high complexity of these computer systems. There is no transformation possibility from one description type into another. There are no or only limited possibilities for formal analysis of system properties. Coloured dynamic Sequence Diagrams, State Charts and Activity Diagrams will be developed in this work to integrate the well-known object oriented modelling techniques into the design process of complex distributed real time systems. Coloured diagrams derive from folding several simple diagrams which are executed autonomously or influence each other in some parts. The coloured diagram types have sufficient means for the clear and unique description of the composition of several simple diagrams and some additional mechanisms for description of the dependencies and connections between the separate objects. A transformation of these diagrams into one another which allows a parallel use of similar description means will be developed. The colours which essentially model the different similar components will be kept up the transformation of these diagram types into Coloured Petri Nets as a temporary notation and will be kept up the transformation in other diagram types. They are responsible for the clear assignment and the identification of the several components of a model during the whole design process. The transformation via Coloured Petri Nets is effective because they also use the colour concept and they integrate the basic concepts of the initial diagrams. The verification method for Coloured Time Interval Petri Nets designed in this work allows assertions about the fulfilment of time restrictions and about reachability of markings, liveness, about absence of conflicts, boundedness and dynamic conflicts. The usability of these extensions will be demonstrated with a real modelling example.Der Entwurf von komplexen verteilten eingebetteten Rechnersystemen ist aufgrund der Größe und Vielzahl von parallel unter Echtzeitbedingungen arbeitenden Komponenten häufig eine große Herausforderung. Die dynamischen Diagramme, wie Message Sequence Charts (Sequenzdiagramme), State Charts (Zustandsdiagramme) und Activity Diagrams (Aktivitätsdiagramme) können häufig nicht die hohe Komplexität der zu modellierenden verteilten eingebetteten Rechnersysteme bewältigen und dabei die Übersichtlichkeit der Entwurfsmodelle gewährleisten. Es existiert auch keine Überführungsmöglichkeit von einem Beschreibungstyp in einen anderen. Die Möglichkeiten zur formalen Analyse der Systemeigenschaften nicht oder nur eingeschränkt gegeben. Für die Einbindung der bekannten objektorientierten Modellierungstechniken in den Entwurfsprozess von komplexen verteilten Echtzeitsystemen sind die in dieser Arbeit entwickelten gefärbten dynamischen Sequenzdiagramme, Zustandsdiagramme und Aktivitätsdiagramme für die Modellierung von komplexen verteilten Echtzeitsystemen effektiv einsetzbar. Gefärbte Diagramme entstehen durch Faltung von mehreren einfachen Diagrammen, die voneinander unabhängig ausgeführt werden, oder sich in einigen Teilen beeinflussen. Die gefärbten Diagrammtypen verfügen über ausreichende Mittel für die übersichtliche und eindeutige Darstellung der Komposition von mehreren einfachen Diagrammen und einige zusätzliche Mechanismen für die Abbildung der Abhängigkeiten und Beziehungen zwischen den einzelnen Objekten. Die Transformation dieser Diagrammtypen ineinander erlaubt es, ähnliche Beschreibungsmittel parallel nutzbar zu machen. Die Farben, die im wesentlichen verschiedene ähnliche Teilkomponenten modellieren, werden bei der Umwandlung in Gefärbte Petri-Netze, die bei der Transformation dieser Diagrammtypen ineinander als Zwischennotation genutzt werden, und weiterhin bei der Transformation in andere Diagrammtypen beibehalten und dienen der übersichtlichen Zuordnung und Identifizierung der einzelnen Komponenten eines Modells während des gesamten Entwurfsprozesses. Die Transformation über Gefärbte Petri-Netze ist effektiv, da diese auch das Farbkonzept unterstützen und die Grundkonzepte der Ausgangsdiagramme als Teilmenge implizit besitzen. Die entwickelte Verifikationsmethode für Gefärbte Zeitintervall-Petri-Netze ermöglicht sowohl Aussagen über die Erfüllung von zeitlichen Restriktionen als auch über die Erreichbarkeit von Markierungen, Lebendigkeit, Konfliktfreiheit, Beschränktheit und dynamische Konflikte. Die Anwendbarkeit dieser Erweiterungen lässt sich an einem realen Modellierungsbeispiel nachweisen

Resource Efficient and Scalable Routing using Intelligent Mobile Agents

Many of the contemporary routing algorithms use simple mechanisms such as flooding or broadcasting to disseminate the routing information available to them. Such routing algorithms cause significant network resource overhead due to the large number of messages generated at each host/router throughout the route update process. Many of these messages are wasteful since they do not contribute to the route discovery process. Reducing the resource overhead may allow for several algorithms to be deployed in a wide range of networks (wireless and ad-hoc) which require a simple routing protocol due to limited availability of resources (memory and bandwidth). Motivated by the need to reduce the resource overhead associated with routing algorithms a new implementation of distance vector routing algorithm using an agent-based paradigm known as Agent-based Distance Vector Routing (ADVR) has been proposed. In ADVR, the ability of route discovery and message passing shifts from the nodes to individual agents that traverse the network, co-ordinate with each other and successively update the routing tables of the nodes they visit

An Annotated Bibliography of Mobile Agents in Networks

The purpose of this thesis is to present a comprehensive colligation of applications of mobile agents in networks, and provide a baseline association of these systems. This work has been motivated by the fact that mobile agent systems have been deemed proficuous alternatives in system applications. Several mobile agent systems have been developed to provide scalable and cogent solutions in network-centric applications. This thesis examines some existing mobile agent systems in core networking areas, in particular, those of network and resource management, routing, and the provision of fault tolerance and security. The inherent features of these systems are discussed with respect to their specific functionalities. The applicability and efficacy of mobile agents are further considered in the specific areas mentioned above. Although an initial foray into a collation of this nature, the goal of this annotated bibliography is to provide a generic referential view of mobile agent systems in network applications

Hochdynamische logische Netzwerke als Infrastruktur mobiler Agentensysteme

Zur sinnvollen Planung ihre Route durch das Internet benötigen mobile Agenten aktuelle Dienstinformationen aus ihrer global verteilten Infrastruktur. Heutige Netzwerke sind allerdings durch die Verwendung von mobilen Endgeräten hochdynamisch geworden, daher skaliert die Frequenz und die Anzahl von nötigen Aktualisierungsnachrichten in globalen logischen Netzwerken nicht mit der Menge der möglichen Dienstangebote. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Verteilung, Aktualität und Skalierbarkeit von Dienstinformationen in einem globalen logischen Netzwerk unter Berücksichtigung der Zeitschranken, die von mobilen Endgeräten hervorgerufen werden. Die präsentierte Lösung besteht aus einer Architektur aus drei Infrastrukturdiensten, deren Referenzimplementierung das Infrastrukturdienst-Framework QuickLinkNet darstellt. Dieses baut ein transparentes, zweischichtiges logisches Netzwerk auf, welches als serviceorientierte Infrastruktur für mobile Agentensysteme dient, aber auch für andere verteilte Anwendungen in hochdynamischen Netzwerken verwendet werden kann.In so-called level 2 mobile agent systems, mobile agents are able to plan their route through that network themselves, based on relevant service descriptions and by using dedicated routing services. But today's networks are highly dynamic, since people use mobile devices, and very large in scale. Current infrastructure frameworks are not scaling with the potential number of service descriptions, cannot map the dynamics in the network, and have severe problems with the frequency and number of messages necessary to maintain such an infrastructure. The thesis presented in this paper focuses on exactly this problem of conflicting goals, trying to map scalability (quantity) and flexibility (dynamics) into a unified solution framework. Thereby, timing bounds caused by using mobile devices are the major focus of attention. This leads to a software architecture that comprises of three components. QuickLinkNet implements the achitecture and forms a framework of components, consists of QuickLink, Service-Juggler, and APPLICOOVER. The QuickLinkNet components establish a transparent, logical two-tiered network which can be used as a service-oriented infrastructure for mobile agent systems of level 2 and for other distributed applications in highly dynamic networks as well