Philipp Obreiter Kooperationsanreize in selbstorganisierenden Informationssystemen Soziale Kontrolle zwischen autonomen Computereinheiten Die Zeichnung der Titelseite wurde von Frau Sok Shee Obreiter beigesteuert. Kooperationsanreize in selbstorgani- sierenden Informationssystemen Soziale Kontrolle zwischen autonomen Computereinheiten von Philipp Obreiter Universitätsverlag Karlsruhe 2006 Print on Demand ISBN 3-86644-018-9 Impressum Universitätsverlag Karlsruhe c/o Universitätsbibliothek Straße am Forum 2 D-76131 Karlsruhe www.uvka.de Dieses Werk ist unter folgender Creative Commons-Lizenz lizenziert: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/de/ Dissertation, Friedrich-Schiller-Universität Jena Fakultät für Mathematik und Informatik, 2006 Vorwort Die vorliegende Dissertation entstand w ̈ ahrend meiner T ̈ atigkeit als wissenschaftlicher An- gestellter am Institut f ̈ ur Programm- und Datenstrukturen der Universit ̈ at Karlsruhe (TH). Eine Vielzahl von Personen haben zum Gelingen der Arbeit beigetragen, bei ihnen m ̈ ochte ich mich an dieser Stelle bedanken. Ich bin der Professorin Birgitta K ̈ onig-Ries dankbar, dass sie mich in ihr Forscherteam aufgenommen und meine wissenschaftlichen Arbeiten betreut hat. Sie war mir eine stets ansprechbare Betreuerin, die mir in den entscheidenden Momenten den Weg zur Promo- tion geebnet hat. Ich m ̈ ochte ihr auch daf ̈ ur danken, dass sie mir bei der Wahl meines Forschungsschwerpunkts und der Durchf ̈ uhrung meiner Arbeiten freie Hand ließ. Des Weiteren bin ich Professor Christof Weinhardt dankbar, dass er sich bereit erkl ̈ art hat, als zweiter Gutachter Zeit und M ̈ uhen in die Bewertung meiner Dissertation zu stecken. Bei meinen Kollegen am IPD der Universit ̈ at Karlsruhe m ̈ ochte ich mich f ̈ ur ihr inhaltli- ches Feedback zu meiner Forschung bedanken. Besonders herauszuheben ist Michael Klein, mit dem ich dasselbe B ̈ uro geteilt habe. Er hat mich nicht nur in zahlreichen Diskussionen auf wichtige Ideen f ̈ ur meine Forschung gebracht. Dar ̈ uber hinaus stand er mir bei Fragen des Layouts stets als kompetenter Ratgeber zur Verf ̈ ugung. Ich bin einigen weiteren Personen dankbar, die inhaltlich auf diese Dissertation einge- wirkt haben: Tanja Nietschke und Professor Peter Reiher haben mir bei den Rechtsfragen, die in dieser Arbeit behandelt werden, entscheidende Hinweise gegeben. Die Gespr ̈ ache mit dem Biologen Henri Saleh haben mir eine andere Sichtweise auf die Problemstellung mei- ner Arbeit aufgezeigt. Die Aneignung der wirtschaftswissenschaftlichen Vorkenntnisse, die dieser Arbeit zugrunde liegen, wurde von meinem Bruder Stephan angeregt. Schließlich sei auch all jenen Studenten gedankt, deren Arbeiten meine Forschung vorangetrieben haben. Stefan F ̈ ahnrich nimmt hierbei einen besonderen Platz ein, da er meine Forschung ̈ uber den Zeitraum von zwei Jahren aktiv begleitet hat. Erw ̈ ahnt seinen an dieser Stelle auch all jene, die mich direkt oder indirekt dazu ge- bracht haben, mich zum Promotionsstudium zu entschließen: Guntram Gr ̈ af hat mich in meiner Zeit als Diplomand an das wissenschaftliche Arbeiten herangef ̈ uhrt. Nicht nur er sondern auch Professor Detlef Schmid hat mir den Schritt zum Promovieren nahe gelegt. In diesem Zusammenhang m ̈ ochte ich auch Dr. Robert Wischhusen anf ̈ uhren, der mich w ̈ ahrend meiner Zeit als Gymnasialsch ̈ uler gezielt gef ̈ ordert hat. Großen Einfluss auf meine Forschung hatte die Lekt ̈ ure der chinesischen Klassiker von Konfuzius und Sun-tze’s. Einige der Ausspr ̈ uche dieser beiden Vordenker, die vor 2500 Jahren gelebt haben, sind als Zitate den Kapiteln dieser Arbeit vorgestellt. Insbesondere Konfuzius besch ̈ aftigte sich mit einem Problem, das dem meiner Arbeit sehr nahe kommt, V n ̈ amlich dem Entwurf eines Normensystems f ̈ ur eine selbst-stabilisierende Gesellschaft. Am Allermeisten m ̈ ochte ich mich bei meiner Frau Sok Shee bedanken. Aus dem ge- meinsamen Leben mit ihr habe ich die Kraft gesch ̈ opft, meine Promotion durchzuf ̈ uhren. Ich bin ihr sehr dankbar f ̈ ur ihr Vertrauen, ihre Ermunterungen, ihr Verst ̈ andnis und vielem mehr. Auch meinen Eltern gilt besonderer Dank. Sie haben mich w ̈ ahrend meines Studiums fortw ̈ ahrend unterst ̈ utzt und meinen Weg an die Hochschule ̈ uberhaupt erst erm ̈ oglicht. Karlsruhe, im M ̈ arz 2006 Philipp Obreiter VI Kurzfassung F ̈ ur Informationssysteme haben die Selbstorganisation und Autonomie der Teilnehmer große Bedeutung gewonnen, da hier die Inbetriebnahme mit sehr geringen Kosten ver- bunden ist und die Betriebskosten durch Verzicht auf Infrastruktur entfallen. Ein solches System ist beispielsweise ein Ad-hoc Netz an einer Universit ̈ at, in dem die Ger ̈ ate von Studenten sich automatisiert untereinander Dienste erbringen. Aus der Sicht menschlicher Benutzer, die durch ihre Ger ̈ ate am System teilnehmen, um die Dienste anderer nutzen zu k ̈ onnen, ergibt sich aber ein großes Problem: Die Ger ̈ ate (die Einheiten des Informations- systems) k ̈ onnen sich untereinander betr ̈ ugen, indem sie sich versprochene Dienstleistungen nicht erbringen. Bisherige L ̈ osungsans ̈ atze zur Vermeidung oder Bestrafung von Betrugsverhalten sind jedoch nicht einsetzbar, da sie etwa durch die Verwendung vertrauensw ̈ urdiger Dritter die Selbstorganisation oder die Autonomie der Teilnehmer verletzen. Andere Ans ̈ atze im Bereich der verteilten Vertrauensbildung kommen zwar mit diesen Rahmenbedingungen zurecht, vers ̈ aumen es aber durch M ̈ angel in der Bewertung von eigenen Erfahrungen und Empfehlungen anderer, Betrug effektiv zu unterbinden. Die Arbeit leistet in diesem Be- reich Abhilfe, indem sie durch typbasierte Glaubensbildung verf ̈ ugbare Informationen pro- babilistisch richtig ber ̈ ucksichtigt und nicht-abstreitbare Beweismittel als Grundlage von Empfehlungen einsetzt. Der Systementwurf ist nur dann erfolgreich, wenn die Ger ̈ ate von potentiell interessier- ten menschlichen Benutzern am System mit der Software des Systementwerfers teilnehmen. Hieraus ergeben sich zwei Maximen: Einerseits muss der Entwurf hinreichend gutartiges Verhalten in Normen vorschreiben. Andererseits d ̈ urfen Einheiten keinen Anreiz haben, die Software zu manipulieren , um sich opportunistisch zu verhalten. Dies f ̈ uhrt zur Typisierung der Einheiten in normative und strategische Einheiten, die die originale beziehungswei- se manipulierte Software verwenden. Einige technische und rechtliche Hindernisse sorgen daf ̈ ur, dass die Verwendung manipulierter Versionen der Software f ̈ ur einen Benutzer nicht zwingend von Vorteil ist und damit der Entwurf des Systems ̈ uberhaupt sinnvoll ist. Das Modell zur Glaubensbildung baut auf der Typisierung auf und bezieht Informationen ̈ uber das Verhalten anderer kontextabh ̈ angig und unter Ber ̈ ucksichtigung der M ̈ oglichkeit unbe- absichtigten Betrugs in den probabilistischen Typglauben ein. Der Einsatz von nicht-abstreitbaren Beweismitteln f ̈ uhrt zu einer Umgestaltung des Empfehlungsmodells , die die M ̈ oglichkeiten zu nicht wahrheitsgem ̈ aßen Empfehlungen be- seitigt oder unvorteilhaft macht. Es werden zwei Arten von Beweismittel vorgestellt. Durch transaktionale Beweismittel dokumentieren sich Einheiten gegenseitig ihr Verhalten w ̈ ahrend einer Transaktion. Das Empfehlungssystem macht von diesen Beweismitteln Gebrauch um VII sicherzustellen, dass jede Einheit Betrugsverhalten meldet, sobald sie solches wahrnimmt. Soziale Beweismittel dienen dazu, beidseitige Vertrauensbeziehungen in Form von B ̈ urg- schaften sichtbar zu machen. Diese B ̈ urgschaften werden in Selbstempfehlungen verbreitet. Der eigene Ansatz sorgt daf ̈ ur, dass normative Einheiten durch die Angabe der eigenen B ̈ urgen glaubw ̈ urdig ihren Typ signalisieren und sich somit von den strategischen Einhei- ten absetzen k ̈ onnen. Die simulative Evaluation des Ansatzes weist nach, dass die beiden Maximen des Ent- wurfs eingehalten werden und damit Betrugsverhalten effektiv einged ̈ ammt wird. Hierf ̈ ur wird eine Methodik angewandt, die sich unter anderem darin auszeichnet, dass sie alle Arten von viel versprechendem Fehlverhalten mit Hilfe einer interaktiven Simulation auf- sp ̈ urt. Mehrere Sensibilit ̈ atsanalysen stellen heraus, welche Mindestanforderungen an die Systemumgebung gelten m ̈ ussen, damit der Systementwurf erfolgreich ist. F ̈ ur das Szenario universit ̈ arer Ad-hoc Netze zeigen die Simulationsergebnisse, dass die meisten Einheiten normativ am System teilnehmen und somit der Systementwurf erfolgreich ist. Abschließend werden weiterf ̈ uhrende Konzepte vorgestellt, die den Ansatz dieser Arbeit f ̈ ur den Einsatz unter erschwerten Rahmenbedingungen erweitern. VIII f ̈ ur Sok Shee, meine liebe Frau IX X Inhaltsverzeichnis I Ausgangspunkt 1 1 Einf ̈ uhrung 3 1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Szenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 Das Campus-Szenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 Abgeleitetes Systemmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3 These . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.4 L ̈ osungsansatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.5 Aufbau der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 Stand der Forschung und Technik 21 2.1 Grundlagen der Automatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2 Systeme mit manipulationssicherer Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.1 Spezialisierte Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.2 Mehrzweck-Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.3 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3 Systeme mit vertrauensw ̈ urdigen Dritten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1 Dritte zur Konfliktvermeidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3.2 Dritte zur Konfliktl ̈ osung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.3.3 Dritte zur Bewertung und Verbreitung von Reputation . . . . . . . 37 2.3.4 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.4 Systeme mit verteilter Vertrauensbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.4.1 Einf ̈ uhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.4.2 Problembereiche und Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.4.3 Qualitative Ans ̈ atze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.4.4 Quantitative Ans ̈ atze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.4.5 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.5 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3 Ansatz dieser Arbeit 63 3.1 Grundideen des Entwurfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.1.1 Normativer Systementwurf und Bildung von Typglauben . . . . . . 65 3.1.2 Einsatz von nicht-abstreitbaren Beweismitteln . . . . . . . . . . . . 68 3.2 Grundideen der Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.3 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 XI II Entwurf 77 4 Grundlagen 79 4.1 Spieltheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.1.1 Grundz ̈ uge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.1.2 Informationsasymmetrie und Signalisierung . . . . . . . . . . . . . . 84 4.1.3 Evolution ̈ are Spieltheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 4.2 Weitere Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.3 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 5 Systementwurf und Autonomie 101 5.1 Einf ̈ uhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 5.2 Hindernisse f ̈ ur die Manipulation der Systemsoftware . . . . . . . . . . . . 104 5.2.1 Technische Hindernisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 5.2.2 Rechtliche Hindernisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 5.2.3 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 5.3 Modell der Einheiten unter Autonomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 5.3.1 Typisierung der Einheiten und Typwahl des Prinzipals . . . . . . . 113 5.3.2 Emergentes Systemverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 5.3.3 Modell strategischer Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.3.4 Vergleich mit evolution ̈ aren Modellen von Einheiten . . . . . . . . . 124 5.4 Methodik des Systementwurfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.4.1 Ausrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.4.2 Vorschriften und Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 5.4.3 Selbstdurchsetzung des Entwurfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 5.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 6 Lokale Vertrauensbildung 137 6.1 Einf ̈ uhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 6.2 Transaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 6.3 Glaubensbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 6.3.1 Typorientierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 6.3.2 Glaubensmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 6.3.3 Glaubensrevision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 6.4 Vertrauensentscheidungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 6.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 7 Erweiterung um transaktionale Beweismittel 157 7.1 Einf ̈ uhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 7.1.1 Konzept der Beweismittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 7.1.2 Transaktionale Beweismittel im Kreislauf der Vertrauensbildung . . 162 7.2 Ausstellen von Beweismitteln in Transaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . 165 7.2.1 Vertr ̈ age und Quittungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 7.2.2 Sechs-Wege Transaktionsprotokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 7.3 Beweismittel in Empfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 XII 7.3.1 Empfehlungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 7.3.2 Vorschriften ̈ uber das Empfehlungsverhalten . . . . . . . . . . . . . 175 7.4 Beweismittel-basierte Glaubensrevision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 7.4.1 Arten von Ereignissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 7.4.2 Einbeziehung der Ereignisse in die Glaubensrevision . . . . . . . . . 181 7.5 Beweismittel- und Wissensverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 7.5.1 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 7.5.2 Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 7.6 Analyse strategischen Verhaltens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 7.6.1 Transaktionsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 7.6.2 Empfehlungsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 7.6.3 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 7.7 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 8 Erweiterung um soziale Beweismittel 207 8.1 Einf ̈ uhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 8.1.1 Konzept der sozialen Bindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 8.1.2 Soziale Beweismittel im Kreislauf der Vertrauensbildung . . . . . . 211 8.2 Einsatz von B ̈ urgschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 8.2.1 Ausstellen von B ̈ urgschaften als Transaktion . . . . . . . . . . . . . 215 8.2.2 B ̈ urgschaften in Empfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 8.2.3 Verwaltung von B ̈ urgschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 8.3 Glaubensbildung mit B ̈ urgschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 8.3.1 Sozialer Typglaube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 8.3.2 Glaubensrevision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 8.4 Eingehen von B ̈ urgschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 8.4.1 Verhalten normativer Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 8.4.2 Strategisches Verhalten und seine Folgen . . . . . . . . . . . . . . . 232 8.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 III Evaluation 237 9 Methodik der Evaluation 239 9.1 Einf ̈ uhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 9.1.1 Konzept der simulativen Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 9.1.2 Ausrichtung der Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 9.1.3 Evaluationsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 9.2 Simulatives Kooperationsturnier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 9.2.1 Simulationsumgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 9.2.2 Sensibilit ̈ atsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 9.3 Interaktives Kooperationsturnier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 9.3.1 Grundidee und Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 9.3.2 Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 XIII 9.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 10 Durchf ̈ uhrung der Evaluation 265 10.1 Antizipation der Manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 10.1.1 Findung von Gegenstrategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 10.1.2 Bewertung und Wahl der Gegenstrategien . . . . . . . . . . . . . . 270 10.2 Evaluation des Gesamtsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 10.2.1 Versuchs ̈ ubersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 10.2.2 Populationsstruktur existenzf ̈ ahiger Informationssysteme . . . . . . 282 10.2.3 Innere Abh ̈ angigkeit der Rahmenbedingungen . . . . . . . . . . . . 289 10.2.4 Einfluss menschlicher Eigenschaften und Pr ̈ aferenzen . . . . . . . . 293 10.2.5 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 10.3 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 IV Abschließende Betrachtungen 301 11 Zusammenfassung 303 11.1 Ausgangspunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 11.2 Entwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 11.3 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 11.4 ̈ Ubersicht der Beitr ̈ age . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 12 Weiterf ̈ uhrende Konzepte 315 12.1 Kooperationsanreize bei einseitig vorteilhaften Transaktionen . . . . . . . . 316 12.1.1 Versprechen als Ersatz f ̈ ur fehlende Gegenleistungen . . . . . . . . . 316 12.1.2 Konzept der Eigenwechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 12.1.3 Konzept der Inhaberwechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 12.1.4 ̈ Ubersicht der Anreize zum Eingehen von Transaktionen . . . . . . . 325 12.2 Kooperationsanreize unter erschwerten Rahmenbedingungen . . . . . . . . 327 12.2.1 Ungleiche Bed ̈ urfnisse und F ̈ ahigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . 328 12.2.2 Mehrseitige Transaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 12.2.3 ̈ Anderbare Identit ̈ aten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 12.3 Erweiterungsm ̈ oglichkeiten des Entwurfes und der Evaluation . . . . . . . . 339 12.3.1 Alternative Transaktionsprotokolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 12.3.2 Umgang mit abweichenden Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 12.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 13 Ausblick 349 Anhang 355 A Aspekte der Implementierung und Evaluation 355 A.1 Implementierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 XIV A.1.1 Modellierung von Beweismitteln und ihrer Semantik im Regelsystem 355 A.2 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 A.2.1 Entwurfspunkt f ̈ ur die Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 Literaturverzeichnis 365 XV XVI Abbildungsverzeichnis 1.1 Erweiterung von Informationssystemen um Autonomie und Selbstorganisation 5 1.2 Das Campus-Szenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Schematische Darstellung des Systemmodells . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4 Zielkonflikt f ̈ ur die Realisierung der Vision . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1 Ablauf eines pessimistischen Austauschprotokolls . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2 Ablauf eines Konten-basierten Austauschprotokolls . . . . . . . . . . . . . 32 2.3 Optimistisches Austauschprotokoll f ̈ ur starke Fairness . . . . . . . . . . . . 35 2.4 Optimistisches Austauschprotokoll f ̈ ur schwache Fairness . . . . . . . . . . 36 2.5 Architektur mit Bewertung und Verbreitung von Reputation durch Dritte . 38 2.6 Der Kreislauf der lokalen Vertrauensbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.7 Der Kreislauf der verteilten Vertrauensbildung . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.8 Unterschiedliche Schwachpunkte der bestehenden Forschungsans ̈ atze . . . . 62 3.1 Einordnung des eigenen Ansatzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.1 R ̈ uckkopplung als Ursache der Replikationsdynamik . . . . . . . . . . . . . 92 4.2 Zusammenhang zwischen der Odds-Darstellung und der Bayes-Formel . . . 97 5.1 Zusammenspiel zwischen Systementwurf und individueller Autonomie . . . 103 5.2 R ̈ uckkopplung zwischen Typwahl und Systemeigenschaften . . . . . . . . . 117 5.3 Degeneration des Informationssystems gem ̈ aß der Beschreibung des Campus- Szenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.4 (a) Verteilung der Manipulationskosten zwischen den Benutzern; (b) Ge- mischte Gleichgewichte der Populationsstruktur . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.5 Dynamik und Konvergenz der Populationsstruktur . . . . . . . . . . . . . . 121 5.6 Zielkonflikt zwischen den Maximen des Systementwurfs ohne Ber ̈ ucksichti- gung der Manipulationskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5.7 Zielkonflikt zwischen den Maximen des Systementwurfs unter Ber ̈ ucksichti- gung der Manipulationskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 6.1 Der erweiterte Kreislauf der lokalen Vertrauensbildung . . . . . . . . . . . 138 6.2 Datenzentrische Sicht auf den Kreislauf der lokalen Vertrauensbildung . . . 139 6.3 Das Zwei-Wege Transaktionsprotokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 6.4 Funktionsweise der typorientierten Glaubensbildung . . . . . . . . . . . . . 142 6.5 Zusammenhang zwischen Typ und Verhalten im TIB-Modell . . . . . . . . 144 XVII 7.1 Direkte und indirekte Signalisierung mit Beweismitteln . . . . . . . . . . . 161 7.2 Kreislauf der verteilten Vertrauensbildung mit transaktionalen Beweismitteln 163 7.3 Datenzentrische Sicht des Kreislaufs der verteilten Vertrauensbildung mit transaktionalen Beweismitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 7.4 Das Sechs-Wege Transaktionsprotokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 7.5 Logischer Zusammenhang zwischen den Phasen einer Transaktion . . . . . 170 7.6 Beispiel f ̈ ur das Zusammenwirken der Empfehlungsarten . . . . . . . . . . 175 7.7 Architektur der Beweismittel- und Wissensverwaltung . . . . . . . . . . . . 189 7.8 Der komparative Vorteil des Erstempfehlens . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 8.1 Erweiterung des Kreislaufs der verteilten Vertrauensbildung um soziale Be- weismittel (funktionszentrische Sicht) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 8.2 Erweiterung des Kreislaufs der verteilten Vertrauensbildung um soziale Be- weismittel (datenzentrische Sicht) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 8.3 Der Lebenszyklus eines sozialen Beweismittels . . . . . . . . . . . . . . . . 214 8.4 Illustration des Lebenszyklus sozialer Beweismittel anhand dreier Einheiten 215 8.5 Zusammenhang zwischen der individuellen und sozialen Ebene der Glau- bensbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 8.6 Beispiel f ̈ ur ein Netz aus B ̈ urgschaftsbeziehungen . . . . . . . . . . . . . . 222 8.7 Revision des sozialen Typglaubens und R ̈ uckwirkung auf den individuellen Typglauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 9.1 Die Elemente der simulativen Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 9.2 Beispielhafte Simulation mit variiertem Anteil normativer Einheiten . . . . 244 9.3 Der Evaluationsprozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 9.4 Darstellung des Campus-Szenarios im Simulationsrahmenwerk DIANEmu . 248 9.5 Beispielhaftes Ergebnis einer Sensibilit ̈ atsanalyse mit zwei variierten Dimen- sionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 9.6 Portal des Interaktiven Kooperationsturniers . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 9.7 Momentaufnahme des Interaktiven Kooperationsturniers . . . . . . . . . . 256 9.8 Ausschnitt aus der Bestenliste eines Interaktiven Kooperationsturniers . . 261 10.1 Ausgew ̈ ahlte Ergebnisse der Nachsimulation der Gegenstrategien . . . . . . 272 10.2 Einordnung des ContextDefector und TemptationDefector . . . . 273 10.3 Verteilung der Manipulationskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 10.4 (a) Sensibilit ̈ atsanalyse bez ̈ uglich des Anteils der normativen Einheiten n und der durchschnittlichen Zahl der Transaktionsgelegenheiten pro Einheit o ; (b) Abh ̈ angigkeit der Normativit ̈ atskosten von n . . . . . . . . . . . . . 283 10.5 Sensibilit ̈ atsanalyse bez ̈ uglich des Anteils der normativen Einheiten n und (a) dem durchschnittlichen Nutzen-/Kostenverh ̈ altnis von Aktionen b und (b) dem durchschnittlichen Kostenverh ̈ altnis zwischen Nachrichten und Ak- tionen k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 10.6 (a) Sensibilit ̈ atsanalyse bez ̈ uglich des Anteils der normativen Einheiten n und dem Anteil potentieller Transaktionspartner p ; (b) Abh ̈ angigkeit der Normativit ̈ atskosten von p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 XVIII