Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl....
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Diplomarbeit
Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS
cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich
Betreuer: Philipp ObreiterGutachter: Prof. Dr.-Ing. Klemens Böhm
Im Rahmen des DIANE-ProjektsUniversität Karlsruhe, Fakultät für Informatik, IPD
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2
Motivation
??
?
Problem: nicht alle Teilnehmer sind vertrauenswürdig
![Page 3: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Normatives EVIDIRS
• Vollständig verteiltes Reputationsystem mit Beweismitteln und sozialer Struktur
?
?
Ziel: Evaluation
Beweismittel-verwaltung
Entscheidungs-findung
Glaubens-bildung
Aktion
Quittung
Vertrag
Transaktions-protokoll
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4
Existierende Evaluationswerkzeuge
DIANEmu Simuliert Ad hoc Netz Java basiert Campusszenario Bewegungsmuster &
PartionierungSimulative Cooperation Tournament (SCT)
EVIDIRS Simuliert Ablauf
Hypothesentester automatisierter Ablauf einer
bzw. mehrerer Hypothesen
Problem: woher kommen die Gegenstrategien?
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5
Problemansatz
• Finden von Gegenstrategien erforderlich• Effektive Lösung zur Suche notwendig
• Idee: Turnier entwickeln– Teilnehmer als Versuchspersonen– Erzeugen immer neuer Gegenstrategien– Durch neue Teilnehmer immer neue Einsichten– Gegenstrategien werden im SCT getestet– Computerstrategien im Turnier integrieren
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6
Gliederung
Motivation und Ziel• Evaluationsprozess• Entwicklung eines Werkzeugs:
Interactive Cooperation Tournament• Finden und Bewerten von Gegenstrategien• Gesamtevaluation von EVIDIRS• Zusammenfassung und Ausblick
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7
Evaluationsprozess
Finden von Gegenstrategien
Analyse der Gegenstrategien
Interactive Cooperation Tournament
Simulative Cooperation Tournament
Hypothesentester
Gesamtevaluation
Integrieren
Auswahl
formulieren
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9
Anforderungen an das Interactive Cooperation Tournament
Teilnehmer müssen gutes Grundverständis des Systems haben
Leicht erlernbar
Intuitive Bedienbarkeit
FAQ Forum Glossar
Avatare
Transaktionswerte
Zuordnung
Ticker
Teilnehmer sollen sich erfolgreiche Gegenstrategien ausdenken
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10
Anforderungen an das Interactive Cooperation Tournament
Teilnehmer sollen sich erfolgreiche Gegenstrategien ausdenken
Teilnehmer müssen motiviert sein, um erfolgreich zu sein
Während des Turniers Nach dem Turnier
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11
Prozessschritt 1: Finden von Gegenstrategien
• Gelegenheitsspieler: 30• Langfristige Teilnehmer: 10• Turnierlänge: 30 Minuten – 2 Stunden• Es konnten viele erfolgreiche Gegenstrategien extrahiert werden
Klassifizierung der Strategien
kurzfristig langfristig
hoherSchaden
geringerSchaden
Clever Defector
Temptation Defector
All Defector
Normative Retailiator ( p=0.30 )
Distrust Distributor
Context Defector ( p=30 )
Probability Defector ( p=0.99 )
Probability Defector ( p=0.05 )
Skimming Trust Defector ( p=0.70 )
End of Stay Defector
Normativer
Newcomer Defector
Discrimatory Defector ( p=0.15 )
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12
Klassifizierung der Strategien
kurzfristig langfristig
hoherSchaden
geringerSchaden
Clever Defector
Temptation Defector
All Defector
Normative Retailiator ( p=0.30 )
Distrust Distributor
Context Defector ( p=30 )
Probability Defector ( p=0.99 )
Probability Defector ( p=0.05 )
Skimming Trust Defector ( p=0.70 )
End of Stay Defector
Normativer
Newcomer Defector
Discrimatory Defector ( p=0.15 )
Prozessschritt 1: Finden von Gegenstrategien
Betrugskriterien Context Defector: Wert Distrust Distributor: Bürgen Newcomer Defector: Typ
Nur Eigeninteresse All Defector: rein ausbeutend Clever Defector: eigene Anfragen
Betrugskriterien Skimming Trust: Vertrauenswert End of Stay: Verweildauer Probability Defector: Zufallswert Normative Retailiator: Typ Discrimatory Defector: Typ (ID)
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13
• Ziel: bei gegebenen Rahmenbedingungen beste Gegenstrategie auszuwählen
• Methode: Bewertung der Gegenstrategien hinsichtlich der Rahmenbedingungen
• Betrachtete Dimensionen: Normativer Anteil, Kosten/Nutzen Verhältnis, Anzahl Transaktionen, Potientielle Partner, Rauschen
Prozessschritt 2: Bewerten von Gegenstrategien
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14
Grundeinstellungen: Teilnehmer: 100 Anteil Normative: 90% Transaktionspartner: 1 Nutzen: 50, Kosten: 17 Rauschen: 10%
Prozessschritt 2: Bewerten von Gegenstrategien
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
5 10 15 20 40
Transaktionen pro Teilnehmer
Ko
sten
der
No
rmat
ivit
ät
All Defector
Clever Defector
Probabilistic Defector(p=0.10)
Skimming Trust Defector
Distrust Distributor
Discrimatory Defector(p=0.3)
-10-8-6-4-202468
10
5 10 15 20 40
Transaktionen pro Teilnehmer
Ko
sten
der
No
rmat
ivit
ät
Clever Defector
Skimming Trust Defector
Distrust Distributor
Discrimatory Defector(p=0.3)
Betrachtete Dimension: Anzahl Transaktionen
Resultat: die erfolgreichsten Gegenstrategien
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15
-25-20-15-10-505
10152025
5 10 15 20 40
Transaktionen pro Teilnehmer
Ko
sten
der
No
rmat
ivit
ät
All Defector
Clever Defector
Probabilistic Defector(p=0.10)
Skimming TrustDefector
Distrust Distributor
Discrimatory Defector(p=0.3)
Prozessschritt 2: Bewerten von Gegenstrategien
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
5 10 15 20 40
Transaktionen pro Teilnehmer
Ko
sten
der
No
rmat
ivit
ät
All Defector
Clever Defector
Probabilistic Defector(p=0.10)
Skimming Trust Defector
Distrust Distributor
Discrimatory Defector(p=0.3)
Grundeinstellungen: Teilnehmer: 100 Anteil Normative: 90% Transaktionspartner: 1 Nutzen: 50, Kosten: 17 Rauschen: 10%
Grundeinstellungen: Teilnehmer: 100 Anteil Normative: 90% Transaktionspartner: 3 Nutzen: 50, Kosten: 17 Rauschen: 10%
Variation der Transaktionspartner
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16
Prozessschritt 2: Bewerten von Gegenstrategien
Auswahlmodul Entscheidungsbaum Übergangsfunktionen
StrategienRahmenbedingungen
Auswahlmodul
Strategie 1
Strategie 2
Strategie n
•
• •
•
• •
Integration der Bewertungen
Verbesserung:
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17
Prozessschritt 3: Gesamtevaluation
Grundeinstellungen: Teilnehmer: 100 Transaktionspart.: 10 Nutzen: 5, Kosten: 1 Rauschen: 10%
0.1 0.5 0.95.0
20
35
Betrachtete Dimensionen: Anteil Normativer Transaktionen
Hypothese:Kosten der Normativität < 3 Transaktionen
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18
Zusammenfassung
• Motivation - Repuationssystem notwendig um Betrüger zu erkennen.
• Entwicklung des Interactive Cooperation Tournaments als Werkzeug zum Finden von Gegenstrategien.
• Evaluationsprozess Finden von Gegenstrategien Bewerten der Gegenstrategien Gesamtevaluation
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Ausblick
Feedback der Teilnehmer sehr hilfreich für semiautomatisierten Ablauf
Untersuchung von schwachen Identitäten interessant
Psychologische Aspekte
Modellierung der Verteilungsfunktionen für Güter interessant (Monoplystellung, etc...)
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20
Ende und Diskussion
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
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21
Anhang
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22
Gesamtevaluation
Kombinierbar-keit
Probabilistic Defector
Context Defector
Skimming Trust Defector
Normative Retailiator
Distrust Distributor
End of Stay
Discrimatory Defector
Newcomer Defector
Probabilistic Defector -
Context Defector -
Skimming Trust Defector
-
Normative Retailiator -
Distrust Distributor -
End of Stay -Discrimatory Defector -
Newcomer Defector -
Temptation Defector
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29
Anteil Normativer - Transaktionszahl
Normative 10%
0
5
10
15
20
5 10 15 20 40
Transaktionen pro Teilnehmer
Co
mp
lian
ce C
ost
s
All Defector
Clever Defector
Prob Defector a=10
Skimming Trust 0.7
Distrust Distributor
DiscrimantoryDefector p=0.3
Normative 50%
-6-4-202468
101214
5 10 15 20 40
Transaktionen pro Teilnehmer
Co
mp
lian
ce C
ost
s
All Defector
Clever Defector
Prob Defector a=10
Skimming Trust 0.7
Distrust Distributor
DiscrimantoryDefector p=0.3
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
5 10 15 20 40
Transaktionen pro TeilnehmerK
ost
en d
er N
orm
ativ
ität
All Defector
Clever Defector
Probabilistic Defector(p=0.10)
Skimming Trust Defector
Distrust Distributor
Discrimatory Defector(p=0.3)
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30
Robustheit gegenüber destruktiven Gegenstrategien
Grundeinstellungen: Teilnehmer: 50 % Strategische: 20 mögliche Transaktionspartner: 1 Gewichtung bei initialer Vertrauensbildung: 10
5 10 15 20 30
Transaktionen pro Teilnehmer
Tra
nsa
ktio
nsw
ert
Normative n=0.1
Uncooperative n=0.00
Uncooperative n=0.10
Uncooperative n=0.20
Clever Defectorn=0.10
Probabilistic Defectora=0.95,n=0.10
![Page 31: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Robustheit gegenüber destruktiven Gegenstrategien
Grundeinstellungen: Populations: 50 Rauschen: 10% % Strategische: 20 mögliche Transaktionspartner: 1 Gewichtung bei initialer Vertrauensbildung: 10
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
5 10 15 20 30
Transaktionen pro Teilnehmer
Ver
trau
ensw
ert
Clever Defector
Probabilistic Defectora=0.95
Uncooperative
Normative (g=10)
Normative (g=1)
![Page 32: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Maximaler Anteil Uncooperative
Vertrauensgewicht 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
5 10 15 20 30
Ver
trau
ensw
ert
Uncooperative 20%
Uncooperative 40%
Uncooperative 60%
Grundeinstellungen: Populations: 50 Rauschen: 10% mögliche Transaktionspartner: 1
Vertrauensgewicht 10
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
5 10 15 20 30
Vert
rau
en
sw
ert
20% Uncooperative
40% Uncooperative
60% Uncooperative
80% Uncooperative
![Page 33: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/33.jpg)
33
• Integration der Gegenstrategien in einen automatischen Auswerter
Profiler Strategien
Benchmark
Designpoint
Prozessschritt 1: Finden von Gegenstrategien
![Page 34: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Unterschiede Simulator - ICT
• Vereinfachung– Geld statt Partneraktion– Keine Inkonsistenzen– Keine Eigenwechsel
• Änderungen– Beweismittelspeicherung
• Weitere Unterschiede– Partionierung nur emuliert– Skalierbarkeit
![Page 35: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/35.jpg)
35
ICT
• Teilnehmeranzahl: 30• Langfristige Teilnehmer: 10• Turnierlänge: 30 Minuten – 2 Stunden
Anforderungen:• Teilnehmer über längeren Zeitraum zu
motivieren.• Alle Module müssen vermittelt werden• Kein Siegereffekt
![Page 36: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/36.jpg)
36
ICT3 – Näher Betrachtet
Intuitive Bedienbarkeit
Avatare
Transaktionswerte
Zuordnung
Leicht erlernbar FAQ Forum Glossar
Feedback/Motivation Statusfigur als Feedback
Highscore
Ticker
![Page 37: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Ausblick
Feedback der Teilnehmer sehr hilfreich für semiautomatisierten Ablauf
Vertrauenswerte sehr unintuitiv Bürgschaften sehr wichtig Informationsaufbereitung für Menschen
Untersuchung von schwachen Identitäten interesant (bereits im ICT und Simulator integriert)
![Page 38: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/38.jpg)
38
ICT 3 – Näher Betrachtet (1)
ICT SCT
Transaktionsentscheidung aufsparbar Jetzt oder nie
Transaktionsablauf nacheinander
Partitionierung emuliert (zufällig) simuliert
(durch Bewegung)
Nachrichtenversand nur bei neuen Transaktionsmöglichkeiten
andauernd
Produktion + -Beweismittelspeicherung Unlimitiert Fixed
(Least Recently Used)
Eigenwechsel - +Anzahl Actions in return Eine viele
Inkonsistenz möglich - +Systemgröße beschränkt beliebig
Partneraktion Geld (bzw. Calorien) Aktion
menschliche Teilnehmer + -
![Page 39: Diplomarbeit Evaluation normativer Strategien des verteilten Reputationssystem EVIDIRS cand. Dipl. Inform. Stefan Fähnrich Betreuer: Philipp Obreiter Gutachter:](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062404/55204d6249795902118b6ae7/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Klassifizierung der Gegenstrategien (2)
Name Transaktions-werte
Vertrauens-werte
Eigene Bürgen
Bürgen des Gegenübers
Shadow of the future
Partner
Probabilistic Defector
- - - - - -
Context Defector
- - - - -
Skimming Trust Defector
- - - - -
Normative Retailiator
- - - - -
Distrust Distributor
- - - - -
End of Stay - - - - -
Discrimatory Defector
- - - - -
Newcomer Defector
- - -
Temptation Defector
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40
Gefundene Gegenstrategien
Clever Defector Temptation Defector Skimming Trust Defector End of Game Defector Context Defector Batch Defector -> neues Problem Probability Defector Distrust Distributor Normative Retailiator Newcomer Defector
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41
Kalorientabelle
9696Banane
5040Apfel
16080Donut
211160Eis
5527,5Karotte
333308Pommes
259246Hamburger
816272Pizza
240266Kuchen
Portion100g
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42
UbiBay
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43
Testen der Einstellungen
An
zah
l Tra
nsa
kti
on
en
Normative
20% 100%60%
100
55
1
Ab 50 Transaktionen testen
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44
6 Wege Protokoll
Vertrag
Quittung
Aktion
Aushandeln
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45
Trust Kernel
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46
Literatur
H. Frey, D. Gorgen, J. K. Lehnert, and P. Sturm. Erfahrungsberichtzur praktischen umsetzung eines auktionssystems für großfächige mo-bile multihop ad-hoc-netzwerke. In GI Betriebssysteme, Frühjahrstre®en2003, Erlangen, April, 2003.
C. M. Jonker, J. J. P. Schalken, J. Theeuwes, and J. Treur. Humanexperiments in trust dynamics. In iTrust, pages 206{220, 2004.
S. Buchegger, L. Boudec, and J.-Y. L. Boudec. Core: A collaborativereputation mechanism to enforce node cooperation in mobile ad hoc net-works. In Proceedings of The 6th IFIP Communications and MultimediaSecurity Conference, Portorosz, Slovenia, September 2002.
S. Buchegger and J.-Y. L. Boudec. Performance analysis of the confidantprotocol: Cooperation of nodes - fairness in dynamic ad-hoc networks.In Proceedings of MobiHoc, 2002.
P. Obreiter, S. Fähnrich, and J. Nimis. How social structure improvesdistributed reputation systems - three hypotheses. In Third Intl. Work-shop on Agents and Peer-to-Peer Computing (AP2PC'04), To appear inpost-proceedings, New York, 2004.
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47
Interactive Cooperation Tournament
• Erstellen einer Webapplikation– Turnier welches Simulator nachempfunden ist
– Miterleben des Ablaufs
– Menschliche Teilnehmer als „Mitarbeiter“
Anfänglich gut Akzeptanz – Aber kein „Langzeitspaß“
ICT 1 rein textbasiert
Avatare, Partitionierung, Computerspieler
Neues Design, FAQ und Glossar
ICT 2
ICT 3
Zu komplex
Sehr gute Akzeptanz
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Motivation
Autonome mobile Geräte bilden spontan ein offenes Kommunikations-Netz mit Selbstverwaltung
Teilnehmer möchten Dienste in Anspruch nehmen
Reputationssystem soll Robustheit sichern
Problem:Ändern der Einstellungen führt eventuell zu neuen Problemen
Finden von neuen Gegenstrategien
Testen von Gegenstrategien
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Normatives EVIDIRS
• Vollständig verteiltes Reputationsystem mit Beweismitteln und sozialer Struktur
• Normen als Handlungsvorschriften
Vertrag
Transaktionsprotokoll
Reputationssystem
Teilnehmer
Beweismittelverwalter
Aktion
Quittung