Algorithmen zum effizienten Deployment virtueller Netzwerkservices

Die Virtualisierung von Netzfunktionen (NFV, Network Function Virtualization) ist ein zentrales Konzept zukünftiger Mobilfunknetze: Statt wie in klassischen Netzen rein auf Hardwarekomponenten zu setzen, deren Logik untrennbar mit der eigentlichen Hardware verwoben ist, wird die Funktionalität in NFV-Netzen innerhalb virtueller Netzwerkfunktionen gekapselt und von der eigentlichen physischen Hardware separiert. Hochspezialisierte Hardwareboxen werden durch viel flexiblere Standardhardware ersetzt, auf der nun unterschiedliche Netzwerkfunktionen installiert werden können. Ein Kernkonzept dabei ist die Integration von Cloud Computing-Technologien innerhalb der Mobilfunk-Kerninfrastruktur: Dies ermöglicht es dem Mobilfunkprovider, die Konfiguration des Netzes viel dynamischer an die sich ständig verändernden Anforderungen des Marktes anzupassen. Sollen neue Netzwerkservices installiert werden, kann dazu ein Großteil der bereits vorhandenen physischen Infrastruktur wiederverwendet werden; die vorhandene Hardware muss nicht komplett ausgetauscht werden. Die Integration neuer Services erfolgt stattdessen durch den wesentlich kosteneffizienteren Austausch von (virtuellen) Netzwerkfunktionen -- und nicht durch Austausch von Hardware. Mobilfunkprovider werden in Zukunft in der Lage sein, viel einfacher und effizienter zusätzliche Netzfunktionen dort zuzuschalten, wo sie gebraucht werden, ohne dass jedes Mal Änderungen an der eigentlichen Hardware-Konfiguration erforderlich werden. Darüber hinaus können Netzfunktionen flexibel auf andere Komponenten migriert werden, wenn Hardwarekomponenten aus wartungstechnischen Gründen temporär oder dauerhaft außer Betrieb genommen werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Thematik, wie sich derartige virtuelle Netzwerkservices innerhalb des physischen Netzwerks der Provider einbetten lassen. Im Mittelpunkt steht die Frage, auf welchen Hardwarekomponenten die verschiedenen (virtuellen) Netzwerkfunktionen installiert werden sollen. Aus theoretischer Sicht ist die optimale Berechnung eines solchen Deployments ein NP-hartes Optimierungsproblem. Optimale Algorithmen zur Lösung dieses Problems sind daher nur in sehr kleinen Szenarien anwendbar. Für die effiziente Lösung im Zusammenhang mit Szenarien realer Größenordnung kommen aus diesem Grund nur heuristische Ansätze in Betracht, die für die Bestimmung eines guten, aber nicht zwingenderweise optimalen Deployments entworfen werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der effizienten, heuristischen Lösung dieses NP-harten Deployment-Problems. Es wird zunächst eine Simulationsumgebung beschrieben, die die umfassende Evaluation von Deploymentalgorithmen ermöglicht. Anders als bisherige Simulationstools lässt sich die hier beschriebene Umgebung sehr einfach um neue Funktionen erweitern. Daran anschließend wird ein verteilter Deployment-Algorithmus vorgestellt, der virtuelle Netze innerhalb von Cloud-Infrastrukturen effizient einbetten kann (DPVNE, Distributed and Parallel Virtual Network Embedding). Kernidee hinter diesem Ansatz ist die Aufteilung der physischen Cloud-Infrastruktur in hierarchisch organisierte Netzwerkpartitionen. Dies ermöglicht die parallele Einbettung virtueller Netze. Durch die Verteilung des Berechnungsaufwands auf mehrere Knoten lässt sich das Deployment-Problem auch in Szenarien mit sehr großen Netzwerkinfrastrukturen lösen. Darüber hinaus wird ein Backtracking-basierter Algorithmus vorgestellt, mit dem das Deployment virtueller Netzwerkservices in NFV-Szenarien durchgeführt werden kann (CoordVNF, Coordinated deployment of Virtual Network Functions). In NFV-Szenarien liegt der Fokus auf der Betrachtung der Netzwerkservices, die zur Verarbeitung von Datenströmen innerhalb der Infrastruktur des Mobilfunkproviders installiert werden. Jeder Netzwerkservice besteht dabei aus mehreren (virtuellen) Netzwerkfunktionen, die verschiedene Operationen auf empfangene Daten anwenden und diese dann zur Weiterverarbeitung an andere Netzwerkfunktionen weitergeben. Die genaue Reihenfolge, in der die Datenströme durch die einzelnen Netzwerkfunktionen geroutet werden, ist dabei nicht eindeutig vorgegeben. Anders als in Cloud-Szenarien ist die Struktur der einzubettenden virtuellen Netze also in Teilen flexibel, was zu interessanten neuen, theoretischen Aspekten bzgl. des Deployment-Problems führt. Der CoordVNF-Algorithmus ist als einer der ersten Ansätze in der Lage, solche flexiblen NFV-Netzwerkservices effizient innerhalb der Infrastruktur des Mobilfunkproviders zu platzieren. Im Gegensatz zu bisherigen Verfahren kann CoordVNF auch im Zusammenhang mit größeren Infrastrukturen verwendet werden. Abschließend wird das Deployment ausfallsicherer Netzwerkservices diskutiert. In diesem Kontext wird beschrieben, wie sich die Robustheit eingebetteter NFV-Services durch Reservierung zusätzlicher Backup-Ressourcen erhöhen lässt. Aufbauend auf CoordVNF wird dann ein Deploymentalgorithmus vorgestellt, der in der Lage ist, Einbettungen gegenüber Ausfällen abzusichern (SVNF, Survivable deployment of Virtual Network Functions).Network Function Virtualization (NFV) is being considered as an emerging key technology for future mobile network infrastructures. In classical networks, network functions are tightly bound to specific hardware boxes. In contrast, in NFV networks, (software) functionality is separated from hardware components. Highly specific hardware boxes are being replaced by commodity computing, networking, and storage equipment, offering resources for hosting and running more than just one specific type of network function. One of the key concepts of NFV is the integration of cloud computing technology into the network core: This enables virtual network functions to be installed and deployed where they are needed; additional resources can be dynamically provided in times of high demand, whereas virtual functions can also be consolidated on a smaller hardware setting if demand decreases. NFV enables operators to manage network functions in a much more flexible way, without having the need of instructing technicians to manually reconfigure hardware equipment on-site -- instead, network functions can be deployed and managed remotely. Additionally, for reliability reasons, virtual network functions can be easily migrated to backup resources in case of hardware or software failures. This thesis discusses the question on how those virtual network functions can be efficiently deployed within the physical network infrastructure. From a theoretical perspective, finding the optimal deployment of virtual network services (e.g., in terms of embedding cost) is known as a NP-hard optimization problem. In this context, the thesis introduces heuristic approaches for solving the deployment problem. To this end, first, an extensible simulation framework is discussed which enables researchers to thoroughly evaluate both existing and novel deployment algorithms. Second, a distributed algorithm (DPVNE) is presented for embedding virtual networks into a shared physical cloud infrastructure. Here, the main idea is to partition the physical network into several smaller, non-overlapping network regions. Embeddings in those network partitions can then be performed in parallel: Computational efforts can be spread to multiple distributed nodes. This way, solving this NP-hard optimization problem becomes feasible even in large-scale network scenarios where virtual network deployment requests arrive continuously. Third, a backtracking-based algorithm (CoordVNF) is presented in this thesis for the deployment of virtual network functions in NFV scenarios. In contrast to cloud scenarios, in NFV scenarios, the exact chaining of network functions is not always predefined: In fact, the same network service can be provided by several chainings of network functions. The first embedding algorithm presented here aims to deploy those flexible virtual network services in a cost- and time-efficient way, even in large-scale scenarios. Finally, the thesis discusses the deployment of resilient NFV services; in this context, an extension of the CoordVNF algorithm is presented that allocates additional backup resources for protecting network services from failures

40 Jahre UNESCO-Welterbekonvention: Die Stärkung des Schutzes unseres Planeten und seiner Ressourcen

Festrede anlässlich des Festaktes der Deutschen UNESCO-Kommission e.V. zum 40-jährigen Jubiläum der UNESCO-Welterbekonvention im Theater Vorpommern in Stralsund am 21. Juni 201

Gedächtnismetaphern im Spiegel der Medienentwicklung

Auf die Frage nach dem Wesen des Gedächtnisses hat zwar jede Epoche eine eigene Antwort, aber fast immer ist sie in Metaphern gefasst, d.h. in bildhafte Darstellungen. Mit dem Aufkommen von Computern wird es in den 50er Jahren modern, diese auch als Gedächtnismodelle zu verwerten. Interessanterweise finden sich in all diesen Metaphern Querverweise auf die jeweils aktuellen Speicherorte oder Speichermedien, also jene Methoden, die eine Kultur verwendet, um Inhalte zu bewahren und weiter zu geben - die Wachstafel, das Papier, der Wunderblock, der Computer. Auf diese Weise strukturiert die stoffliche Beschaffenheit der Speichermedien die Vorstellung vom menschlichen Gedächtnis. Es lässt sich beobachten, wie mit neuen Medien jeweils neue Gedächtnistheorien entstehen. In der Abstraktion vieler Gedächtnismodelle findet sich eine durchaus konkrete Hintertür, durch die ein Blick auf die Speicherorte einer Kultur möglich wird. So ist die Geschichte der technischen Medien zugleich eine Metapherngeschichte des Gedächtnisses. Diese Metaphern zeichnet eine Besonderheit aus. Entgegen der herkömmlichen Auffassung von der Metapher als einer Transaktion zwischen verschiedenen Kontexten entstammen die Sinnbilder der Gedächtnismetaphern dem selben Kontext wie das Sujet selbst. Mit dem Fortschreiten der Medienentwicklung scheinen sich also auch die Gedächtnismetaphern nicht nur inhaltlich, sondern auch strukturell zu wandeln. Die Transaktion zwischen verschiedenen Kontexten innerhalb der Metapher wird zunehmend erschwert, schließlich entfällt sie ganz, und es kommt zu einer Verschiebung verschiedener Kontexte - im obigen Beispiel Gehirn, Medien und Netz - auf eine Bedeutungsebene. In der Geschichte der Gedächtnismetaphorik kommt es zu einer Umbildung der Stilfigur. Diese Umbildung beginnt mit der stilistischen Verschränkung von technischem Medium und Gedächtnis und endet in der Behauptung einer realen Verschränkung. So gesehen lässt sich die Geschichte der kulturellen Gedächtnistheorien als Rückentwicklung von Abstraktion lesen - aus der Metapher wird Wirklichkeit. Geht man davon aus, dass die Sprache mit ihren poetischen Fußangeln das Bewusstsein nicht nur einfangen, sondern auch fortschleifen kann, dann zieht sie im Verlauf der Metapherngeschichte des Gedächtnisses aus der Welt der Poesie in die Welt der Konkretion. Dieser Prozess, ein Teil davon, wird in dem vorliegenden Beitrag beschrieben und belegt. (ICD2

Realität einer Fiktion: Untersuchung zu den Möglichkeiten und Grenzen der Doppelidentität in Jonathan Mostows Surrogates

Da kein Abstract des Artikels vorhanden ist, finden Sie hier den Beginn des Artikels: Die Surrogates: Technische Dubletten des Selbst!? «[The double] is an imaginary figure, which, just like the soul, the shadow, the mirror image, haunts the subject like his other, which makes it so that the subject is simultaneously itself and never resembles itself again, which haunts the subject like a subtle and always averted death.»Was Jean Baudrillard beschreibt, bestimmt die Doppelidentität massgeblich. Da sind zwei Instanzen: eine erste und eine andere, verdoppelnde, die der ersten ihren Platz streitig macht und doch mit ihr verwoben bleibt. Die Kraft des Doppels, hält Baudrillard fest, liegt in seiner lmmaterialität, darin, dass es blass Vorstellung ist. Was aber geschieht, wenn sich dieses Doppel aus der Ebene der Fiktion löst? Dies veranschaulicht Jonathan Mostows Film Surrogates. Er skizziert eine Welt, in der Menschen ihren Alltag mittels einer oder diverser Androidenidentitäten bestreiten. Gesteuert werden die besagten Surrogates per Computer, an den ihre menschlichen Nutzer/innen angeschlossen sind - zuhause, isoliert von der Umwelt und ihren Gefahren. Als jedoch eine Waffe in Umlauf gerät, die sowohl die Surrogates als auch die mit ihnen verbundenen Menschen, die sogenannten Operatoren, verletzt, ist die Utopie einer allgemeinen Sicherheit zerstört - und kritische Stimmen werden laut

Untersuchung altersabhängiger Unterschiede bei der Volumenregulation des Gehirns unter ansteigender Plasmaosmolalität mittels Magnetresonanztomographie Volumetrie

Volumenänderungen des Gehirns sind aufgrund der limitierten Raumverhältnisse im starren knöchernen Schädel besonders kritisch. Änderungen des osmotischen und hydrostatischen Drucks werden zwar im menschlichen Körper kontrolliert, Schwankungen treten aber trotzdem auf. Wie genau das Gehirn veränderten osmotischen Bedingungen begegnet, ist nicht abschließend untersucht. Es konnte allerdings in Vorarbeiten gezeigt werden, dass geringe Volumenänderungen in vivo durch MRT-Volumetrie nachweisbar sind. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob die Regulation des Hirnvolumens als Antwort auf rasche Änderungen der Blutplasmaosmolalität in höherem Lebensalter genauso effektiv ist wie bei jungen Menschen. Die Studie wurde an insgesamt 62 gesunden Probanden zweier Altersgruppen durchgeführt. Die erste Altersklasse umfasste 32 Versuchspersonen zwischen 18 und 30 Jahren, die zweite Altersklasse 30 Versuchspersonen zwischen 55 und 70 Jahren. Die Versuchspersonen dursteten 16 Stunden lang. Vorher und nachher erfolgte eine cranielle MRT des Gehirns und eine Bestimmung der Plasmaosmolalität im venösen Blut. Cerebrale Volumenänderungen wurden quantifiziert. Eine auf die Ventrikel fokussierte Analyse erfolgte ebenfalls. Prozentuale Hirnvolumenänderung (PBVC) und prozentuale Ventrikel-Volumenänderung (PVVC) wurden auf Gruppenunterschiede untersucht. Dazu wurde ein lineares Modell angepasst und die einzelnen potentiell prädiktiven Variablen in einer ‚schrittweisen Regression‘ bewertet. Als wesentliches Ergebnis der Studie konnte gezeigt werden, dass durch Dursten induzierte Veränderungen am Hirnvolumen und am Ventrikelvolumen im Alter stärker ausfallen als bei jungen Normalpersonen. Das Hirnvolumen schrumpft bei Anstieg der POsm bei älteren Normalpersonen also stärker als bei jüngeren Normalpersonen. Wir folgern daraus, dass die Mechanismen der Volumenregulation im Alter weniger effizient sind. Wie genau sich diese Mechanismen verändern und mögliche Konsequenzen für Prophylaxe oder Therapie bestimmter Erkrankungen bedürfen weiterer Studien.