Helsinki, May 31st,1998

The Finnish know-how and industry on computing and telecommunication is at an advanced level. To improve the competitive position, we must participate the development of distributed system architectures in the international organisations of research, industry, and standardization.

The dissertation presents research on two interleaved problems: the development of a new architecture model and the design of supporting components for that architecture.

A critical analysis on the currently used architecture models and their evolution leads to a federated architecture model. The federated architecture model differs from traditional models by removing the assumption of a shared administrative policy. Having no shared control allows the computers, for example, to provide different software for users, to run different operating systems, to exploit different communication protocols, and to implement different information protection policies. Having no shared administrative policies forces the federated architecture to introduce special software components for capturing and mediating administrative information among the computers.

Technically, the dissertation focuses on trading service - one of the essential mediation services of federated systems - by analysing the design choices and presenting experiments with an implementation. Trading service maintains a global repository of information about available services and their properties: what is available, how it is accessed and where it resides. The computers or the service components can join and leave the federation automatically.

The research concludes that the federated architecture is a necessary solution for world-wide computing networks. Also, trading is a necessary component when federable systems are created. The adoption of the federated architecture affects the computing related industry by causing changes in the software engineering methods. However, trading services can be exploited for more powerful software tools.

Helsinki, 31.5.1998

Suomalainen tietotekniikka- ja tietoliikenneteollisuus ja osaaminen ovat kansainvälisesti merkittävällä tasolla. Kilpailuaseman parantaminen edellyttää hajautettujen järjestelmien arkkitehtonista edelleenkehittämistä yhteistyössä kansainvälisten tutkimus-, teollisuus- ja standardointiorganisaatioiden kanssa.

Väitöskirja tarkastelee kahta eritasoista ongelmaa: uudenlaisen arkkitehtuurimallin kehittämistä ja tämän mallin tukena tarvittavia palvelukomponentteja.

Tutkimuksen kehyksenä perehdytään nykyisin käytössä olevien arkkitehtuurimallien keskinäisiin suhteisiin ja tarkastellaan mallien kehityskaarta. Tutkimus keskittyy federaatioarkkitehtuuriin, jossa yhteistoimintaan osallistuvilla tietokoneilla ei ole yhteistä hallintomenettelyä. Yhteisen hallintomenettelyn puuttuessa kussakin tietokoneessa voidaan esimerkiksi käyttää erilaisia ohjelmistoja, erilaisia käyttöjärjestelmiä ja tietoliikenneratkaisuja, sekä toteuttaa erilaisia tietoturvasäännöstöjä. Perinteisesti tietokoneiden välinen yhteistoiminta on perustunut yhteiseen hallintomenettelyyn, mutta federaatioarkkitehtuurissa tarvittavien tietojen välittämiseen koneesta toiseen käytetään tähän tarkoitukseen erityisesti suunniteltuja ohjelmistokomponentteja.

Tutkimuksen teknisenä ytimenä on federaatioarkkitehtuurimallin tarvitseman meklauskomponentin analysointi ja toteuttaminen. Meklari välittää tietokoneiden välillä palveluja kuvaavia tietoja: mitä, miten ja mistä. Tietokoneet tai palvelukomponentit voivat liittyä federaatioon automaattisesti, samoin poistua siitä halutessaan.

Tutkimus osoittaa federaatioarkkitehtuurin välttämättömäksi ratkaisuksi maailmanlaajuisissa tietokoneverkoissa ja meklauksen välttämättömäksi tekniikaksi federaatioiden toteutuksessa. Federaatioarkkitehtuurin omaksuminen luo muutostarpeita ohjelmistoteollisuuden nykyisiin tuotantomenetelmiin. Toisaalta meklaus antaa mahdollisuuksia toteuttaa entistä voimakkaampia ohjelmistotyökaluja.

Helsingfors, 31.5.1998

Finlands telekommunikationsteknologi står på en hög nivå internationellt sett. För att ytterligare förbättra vår ställning, bör vi delta i utvecklingen av arkitekturer för distributiva system inom de internationella organisationerna för forskning, industri och standardisering.

Avhandlingen presenterar forskning inom två överlappande områden: utvecklingen av en ny arkitekturmodell och av för denna modell nödvändiga stödkomponenter.

En kritisk analys av aktuella arkitekturmodeller och deras utveckling leder till en federationsmodell. Federationsmodellen skiljer sig från övriga traditionella arkitekturer då den inte förväntar sig gemensam administration av datorerna. Då gemensam administration saknas kan datorerna erbjuda olika program för olika användare, de kan fungera med olika operativsystem och använda sig av olika kommunikationsprotokoll samt även änvända sig av olika regelverk för datasäkerhet. Men i en federationsmodell måste det då finnas programvara som förmedlar information mellan de olika datorerna.

I avhandlingen studeras en viktig delkomponent i federationsmodellen nämligen utvecklingen och förverkligandet av en s.k. tradingtjänst. Tradingtjänsten förmedlar information om vilka tjänster som står till förfogande, dvs. vilka tjänster som finns, hur man kommer åt dem och var de finns. Olika datorer och tjänster kan automatiskt gå med i eller lämna federationen.

Forskningen visar att federationsarkitekturen är en oundgänglig lösning för världsomspännande datornät och ävenså att trading är nödvändig i förverkligandet av en sådan arkitektur. Federationsarkitekturen medför förändringar i de nuvarande metoderna för utveckling av programvara. Tradingtjänsten ger emellertid nya möjligheter att utveckla kraftigare programmeringsverktyg.