Promotionen der Fakultät für Informatik im Jahr 2017

Deicke, Markus
"Virtuelle Absicherung von Steuergeräte-Software mit hardwareabhängigen Komponenten"
Promotion zum Dr.-Ing.

Abstract:
Der stetig steigende Funktionsumfang im Automobil und die zunehmende Vernetzung von Steuergeräten erfordern neue Methoden zur Beherrschung der Komplexität in der Validierung und Verifikation. Die virtuelle Absicherung ermöglicht die Integration der Software in einem PC-System, unabhängig von der Ziel-Hardware, zur frühzeitigen Gewährleistung der Softwarequalität im Entwicklungsprozess. Ebenso kann die Wiederverwendbarkeit vorhandener Komponenten in zukünftigen Mikrocontrollern sichergestellt werden. Die Grundlage dafür liefert der AUTOSAR-Standard durch einheitliche Schnittstellenbeschreibungen, welche die Abstraktion von Hardware und Software ermöglichen.
Allerdings enthält der Standard hardwareabhängige Software-Komponenten, die als Complex- Device-Drivers (CDDs) bezeichnet werden. Aufgrund ihrer Hardwareabhängigkeit sind CDDs nicht direkt in eine virtuelle Absicherungsplattform integrierbar, da die spezifischen Hardware-Module nicht verfügbar sind. Die Treiber sind dennoch Teil der Steuergeräte-Software und somit bei einem ganzheitlichen Absicherungsansatz mit zu betrachten.
Diese Dissertation beschreibt sieben unterschiedliche Konzepte zur Berücksichtigung von CDDs in der virtuellen Absicherung. Aus der Evaluierung der Praxistauglichkeit aller Ansätze wird eine Auswahlmethodik für die optimale Lösung bei sämtlichen Anwendungsfällen von CDDs in der Steuergeräte-Software entwickelt. Daraus abgeleitet, eignen sich zwei der Konzepte für die häufigsten Anwendungsfälle, die im Weiteren detailliert beschrieben und realisiert werden.
Das erste Konzept erlaubt die vollständige Simulation eines CDD. Dies ist notwendig, um die Integration der Funktions-Software selbst ohne den Treiber zu ermöglichen und alle Schnittstellen abzusichern, auch wenn der CDD noch nicht verfügbar ist. Durch eine vollständige Automatisierung ist die Erstellung der Simulation nur mit geringem Arbeitsaufwand verbunden.
Das zweite Konzept ermöglicht die vollständige Integration eines CDD, wobei die Hardware- Schnittstellen über einen zusätzlichen Hardware-Abstraction-Layer an die verfügbare Hardware des Systems zur virtuellen Absicherung angebunden werden. So ist der Treiber in der Lage, reale Hardware-Komponenten anzusteuern und kann funktional abgesichert werden. Eine flexible Konfiguration der Abstraktionsschicht erlaubt den Einsatz für eine große Bandbreite von CDDs.
Im Rahmen der Arbeit werden beide Konzepte anhand von industrierelevanten Projekten aus der Serienentwicklung erprobt und detailliert evaluiert.

Tschudnowsky, Alexey
"End-User Development of Web-based Decision Support System"
Promotion zum Dr.-Ing.

Abstract:
Today's decision makers face the challenge of analyzing higher volume of data in shorter periods of time. Demand for assisting information systems is constantly growing. However, evolving requirements, limited budget and increasing time-pressure make development of dedicated software solutions challenging.
This thesis proposes a systematic approach for time and cost-efficient development of decision support systems directly by decision makers. The method called WebComposition for End User Development consists of a process model and assistance mechanisms for development and evolution of corresponding solutions. Efficiency, applicability and usability of the proposed concepts are evaluated in user studies. The thesis concludes with discussion of findings and derives ideas for future research in the area.

Reinhold, Paul
"Identifikation relevanter Kriterien zur Evaluierung der Praxistauglichkeit von Technologieansätzen im Cloud Computing Umfeld mit dem Fokus auf Datenschutz und Datensicherheit"
Promotion zum Dr.rer.nat.

Abstract:
Die Untersuchung von Anforderungen an sicheres Cloud Computing ist einer der wesentlichen Inhalte dieser Dissertation. Im ersten Teil der Arbeit ist der Fokus die Analyse bestehender Forschungs- und Lösungsansätze zum Schutz von Daten und Prozessen in Cloud-Umgebungen sowie die Untersuchung und Bewertung ihrer Praxistauglichkeit. Für die Vergleichbarkeit dieser untersuchten Technologien stellen spezifizierte Kriterien die Basis dar. In der Arbeit wird damit gezeigt, auf welche Weise technische Forschungsansätze verglichen werden können, um auf dieser Grundlage eine Bewertung ihrer Eignung in der praxisrelevanten Szenarien zu ermöglichen. Ferner werden relevante Teilbereiche der Cloud Computing Sicherheit identifiziert und mit etablierten Lösungsstrategien sowie State-ofthe- Art Methoden evaluiert. In diesem Rahmen wird eine Aussage zur Praxistauglichkeit definiert, die sich aus dem Verhältnis des potenziellen Nutzens zu den erwartenden Kosten zusammensetzt. Die detaillierte Erörterung der obig angedeuteten Evaluierungskriterien für die untersuchten Technologien sowie die eingeführten Begriffe zur Praxistauglichkeit bilden den Abschluss des ersten Teils der Dissertation. Aufbauend darauf, wird als zweite Innovation der Arbeit eine angepasste SWOT- Analyse für die identifizierten Teilbereiche von sicherem Cloud Computing durchgeführt. Das konkrete Ziel dieser Analyse ist es, die Vergleichbarkeit zwischen den Teilbereichen zu erhöhen und so die Strategieplanung zur Entwicklung sicherer Cloud Computing Lösungen zu verbessern.

Odermann, Knut
"Kantenfärbungen von Graphen ohne bestimmte kleine regenbogengefärbte Teilgraphen"
Promotion zum Dr.rer.nat.

Abstract:
Kantenfärbungen von Graphen ohne bestimmte kleine regenbogengefärbte Teilgraphen Eine r-Kantenfärbung eines Graphen G = (V,E) auf n Knoten ist eine Abbildung von der Kantenmenge E in die Menge {1,...,r} von Farben. Die Frage ist, wieviele derartige Kantenfärbungen mit r Farben ein gegebener Graph G erlaubt, ohne einen zuvor festgelegten und nach einem gewissen Muster gefärbten Teilgraphen F zu enthalten. Insbesondere ist der extremale Fall von Interesse: welche Graphen auf n Knoten sind extremal, d.h., welche erlauben die meisten r-Kantenfärbungen, ohne einen zuvor festgelegten und nach einem gewissen Muster gefärbten Teilgraphen F zu enthalten?
Untersuchungsgegenstand der Dissertation sind hauptsächlich r-Kantenfärbungen ohne Teilgraphen F, die nicht nach dem Regenbogenmuster gefärbt sind. Das Regenbogenmuster, bei dem alle Kanten des verbotenen Graphen F paarweise unterschiedlich gefärbt sind, ist das natürliche Gegenstück zu den einfarbigen verbotenen Teilgraphen, die bereits von Alon et. al untersucht wurden. Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Fälle, in denen F ein vollständiger Graph K_{k+1} oder ein Stern S_t ist. Asymptotische Resultate verwenden das Regularitätslemma von Szemerédi.
Die wesentlichen Ergebnisse sind die folgenden. Asymptotisch ist der Turángraph T_k(n) der einzige extremale Graph bzgl. der Anzahl der Färbungen ohne einen regenbogengemusterten Teilgraphen K_{k+1}. Speziell für ein Regenbogendreieck F = K_3, also k = 2, wird nachgewiesen, dass für alle n > 4 und alle r > 9 der Turángraph T_k(n) der einzige extremale Graph auf n Knoten ist. Ferner erlaubt asymptotisch der vollständige Graph K_n die meisten Färbungen ohne einen regenbogengemusterten Stern S_t. Es wird weiterhin ein Algorithmus vorgestellt, der in polynomieller Zeit zu jedem gegebenen r-kantengefärbten Graphen G mit vielen Kanten und gewissen weiteren Parametern entweder einen Regenbogenteilgraphen K_{k+1} von G findet oder einen geringen Anteil der Kanten aus G entfernt, so dass der restliche Graph nachweislich keinen Regenbogenteilgraphen K_{k+1} enthält.