Internet-scale push systems for information distribution - architecture, components and communication

Abstract

This dissertation presents an architectural model and a reference implementation for push systems. Push systems reverse the pull-based communication paradigm of the world-wide web. The pull model requires the user to issue a request whenever information is needed, whereas push systems support asynchronous information distribution: Whenever information of the user's choice becomes available, it gets distributed to the user. The first part of the thesis defines and presents a communication and component model for push systems. The communication model contrasts push systems with client-server and event-based systems; the component model provides a framework for comparison and evaluation of different push systems and their design alternatives. The component model consists of producers and consumers, broadcasters and channels, and a transport system. The second part of the thesis presents a Java-based proof-of-concept implementation (Minstrel) based on the component model. Minstrel addresses the issues of scalability, notification, authenticity, and payment. To provide scalability, Minstrel uses a hierarchical transport system transparent to both producers and consumers. For timely notification it employs an active, hybrid broadcasting strategy that does not rely on special multicast infrastructures. To support payment and business models, Minstrel provides a flexible and generic payment model which decouples the business model employed from the underlying payment method(s), so that it can be used for a variety of business models with arbitrary payment methods. Minstrel includes a distributed authentication infrastructure that facilitates authentication of information origin and integrity checks through digital signatures. Minstrel supports the distribution of static and executable content (mobile Java code). To protect consumers from malicious mobile code, Minstrel provides a highly configurable Java secure execution framework.

Diese Dissertation praesentiert ein Architekturmodell und eine Referenzimplementierung fuer Push-Systeme. Push-Systeme kehren das auf Client-Initiative basierende Kommunikationsparadigma (Pull-Modell) des World-Wide Web um, in welchem ein Client aktiv Information anfordern muss. Push-Systeme hingegen ermoeglichen asynchrone Verteilung von Information an den Benutzer, sobald dem Benutzerprofil entsprechende Information verfuegbar wird. Der erste Teil der Dissertation definiert und beschreibt ein Kommunikations- und Komponentenmodell fuer Push-Systeme. Das Kommunikationsmodell wird dem Client-Server-Modell und ereignisbasierten Systemen gegenuebergestellt. Das Komponentenmodell, bestehend aus Produzent, Konsument, Versender, Kanal und Transportsystem, bietet einen Rahmen fuer den Vergleich und die Bewertung von Push-Systemen in bezug auf Designentscheidungen. Der zweite Teil praesentiert eine auf dem Komponentenmodell basierende Proof-of-Concept-Implementierung (Minstrel), welche besonders Skalierbarkeit, Authentifizierung und Bezahlung beruecksichtigt. Skalierbarkeit wird durch ein hierarchisches Transportsystem erreicht, das fuer Produzenten und Konsumenten konzeptuell transparent ist. Zur zeitgerechten Benachrichtigung wird eine aktive, hybride Verteilungsstrategie verwendet, die keine speziellen Multicasting-Infrastrukturen benoetigt. Elektronische Bezahlung wird durch ein flexibles und generisches Modell unterstuetzt, das Geschaeftsmodelle von elektronischen Bezahlungsmethoden entkoppelt. Eine auf dem Konzept der digitalen Unterschrift basierende, verteilte Authentifizierungsinfrastruktur ermoeglicht die Ueberpruefung des Ursprungs und der Integritaet der verteilten Informationen. Sowohl statische Informationen als auch ausfuehrbare Programme (mobile Java-Programme) koennen verteilt werden. Der Empfaenger wird vor Sicherheitsrisiken durch ausfuehrbare Programme mittels eines flexiblen und weitreichend konfigurierbaren Sicherheitsmoduls geschuetzt.