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Analyzing the sustainability of distributed ledger applications
2022
Dissertation, RWTH Aachen University, 2022
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak01
Hauptberichter/Gutachter
; ;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2022-09-20
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2022-10136
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/855300/files/855300.pdf
Einrichtungen
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004
Kurzfassung
Distributed Ledger Technologien haben unser Verständnis von kooperativen Geschäftsprozessen nachhaltig verändert. Vor dem Hintergrundfortschreitender Digitalisierung erlauben Distributed Ledger Technologien sowohl die weitgehende Automatisierung existierender Geschäftsprozesse als auch die Schaffung neuer Kooperationsformen. So können existierende Vertrauensbeziehungen erstmals abgesichert oder bislang nicht mögliche Kooperationen auf Grund fehlender Intermediäre erstmals etabliert werden. Dabei ist die Distributed Ledger Technologie jedoch keine simple Komponente, die einfach in eine existierende Anwendung integriert werden kann. Stattdessen beruht die Sicherheit eines Distributed Ledgers direkt auf der Heterogenität und Stabilität des darunter liegenden Ökosystems. Prozessbeteiligte müssen der Sicherheit des Ökosystems vertrauen. Dazu muss diese langfristig sichergestellt sein. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn die komplexen Beziehungen zwischen Prozessbeteiligten, sowie deren nachhaltiges Vertrauen in das Ökosystem bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess Berücksichtigung finden. Diese Arbeit untersucht Entwicklungsprozesse für Distributed Ledger Technologien als eine Analogie und Erweiterung konventioneller Softwareprozesse. Softwareprozesse strukturieren den Ablauf der Softwareentwicklung in eine Abfolge von Arbeitsschritten und Unterprozesse. Dies verbessert die Qualität von Softwareprodukten und auch den Entwicklungsprozess selbst. Jedoch berücksichtigen konventionelle Softwareprozesse nicht das Ökosystem eines Use Cases in einem Maße, wie es für die Entwicklung von Distributed Ledger Anwendungen notwendig ist. Ungeklärt bleiben Fragen bezüglich der Nachhaltigkeit, des Einsatzumfelds, der Geschäftsprozesse und der Technologieauswahl. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit ein Tool Set zur Unterstützung von Distributed Ledger Technologie Prozessen entwickelt. Dieses beinhaltet unter anderem eine strukturierte Methode zur Entwicklung von Steuerungsmodellen für den Aufbau und die Lenkung des Kooperationsnetzwerkes, stochastische Simulation als eine Methode um das Langzeitverhalten von Distributed Ledger Anwendungen zu untersuchen und Model Checking, um die Korrektheit von Smart Contracts formal zu überprüfen. Dies ist notwendig, da 1) ein Distributed Ledger, welcher nicht in der Lage ist zukünftige Anforderungen zu bedienen und 2) Smart Contracts, die Softwarefehler enthalten, welche die Prozessausführung gefährden oder einzelne Parteienübervorteilen langfristig für eine Erosion des Vertrauens in das Kooperationsnetzwerksorgen.The advance of the distributed ledger technology changed our understanding of cooperative business processes. In the context of digitalization, distributed ledger technologies have the potential to extensively automate business processes and to enable new forms of cooperation. Existing trust relationships can be secured and previously deficient cooperation can be initially established. However, the distributed ledger technology is not a simple component, that can be easily integrated into an existing application. The security of the distributed ledger strongly depends on the heterogeneity and robustness of the underlying ecosystem. Participants need to trust the security of the ecosystem and the trust must be maintained over time. This can only be achieved, if the complex relationship between participants and their trust into the underlying ecosystem is considered early in the engineering process. This thesis introduces distributed ledger technology processes, as an analogy and an extension of conventional software processes. Software processes structure the task of software engineering into consecutive steps and sub-processes to improve the quality of produced software and the engineering process itself. However, conventional software processes do not consider the application ecosystem to an extent, as itis necessary when engineering distributed ledger applications. Questions with regard to Sustainability, Environment, Business Processes and Platform Identification remain unanswered. Therefore, this thesis introduces a tool set as focal part of distributed ledger technology processes. The tool set includes (among others)a guided procedure to derive a governance model for the distributed ledger network, stochastic simulation as a means to assess the long term operability of distributed ledger systems and model checking to formally verify the correctness of smart contracts. This is important, since 1) a distributed ledger, that is not capable of handling future requirements of a use case represents eventually a bottleneck and thus, harms the efficient and reliable execution of business processes, and2) smart contracts with software bugs, that either prevent the efficient execution of business processes or favor one party over another will erode the trust that participants have into the ecosystem, eventually.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT021604323
Interne Identnummern
RWTH-2022-10136
Datensatz-ID: 855300
Beteiligte Länder
Germany
