05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Adaptive frameless raycasting for interactive volume visualization(2014) Weißer, ConstantinThere have been many successful attempts to improve ray casting and ray tracing performance in the last decades. Many of these improvements form important steps towards high-performance interactive visualisation. However, growing challenges keep pace with enhancements: display resolutions skyrocket with modern technology and applications become more and more sophisticated. With the limits of Moore's law moving into sight, there have been many considerations about speeding up well-known algorithms, including a plenitude of publications on frameless rendering. In frameless renderers sampling is not synchronised with display refreshes. That allows for both spatially and temporally varying sample rates. One basic approach simply randomises samples entirely. This increases liveliness and reduces input delay, but also leads to distorted and blurred images during movements. Dayal et al. tackle this problem by focusing samples on complex regions and by applying approximating filters to reconstruct an image from incoherent buffer content. Their frameless ray tracer vastly reduces latency and yet produces outstanding image quality. In this thesis we transfer the concepts to volume ray casting. Volume data often poses different challenges due to its lack of plains and surfaces, and its fine granularity. We experiment with both Dayal's sampling and reconstruction techniques and examine their applicability on volume data. In particular, we examine whether their adaptive sampler performs as well on volume data and which adaptions might be necessary. Further, we develop another reconstruction filter which is designed to remove artefacts that frequently occur in our frameless renderer. Instead of assuming certain properties due to local sampling rates and colour gradients, our filter detects artefacts by their age signature in the buffer. Our filter seems to be more targeted and yet requires only constant time per pixel.Item Open Access Analyse poröser Medien auf Basis von Kristalliten(2013) Straub, AlexanderEine Möglichkeit zur Simulation poröser Medien sind Modelle. Diese haben den Vorteil, dass sie computergestützt erstellt werden können und somit auch größere, aussagekräftigere Datensätze hervorbringen. In dieser Bachelor-Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Bestimmung des Volumens und der Porösität vorgestellt, basierend auf einem Modell für Sandsteine. Dies war mit bisherigen Algorithmen nur unzureichend möglich, da durch Annäherung große Fehler entstehen. Der neue hier vorgestellte Ansatz wird direkt auf der Geometrie des Modells ausgeführt, somit werden fast keine Rechenfehler begangen. Dieser Ansatz lässt sich zudem durch Aufteilen in Unterprobleme und durch die Benutzung von Heuristiken effizient auf große Datensätze anwenden. Die Messergebnisse und die Folgerungen für Effizienz und Effektivität des Algorithmus werden anschließend aufgeführt und erläutert.Item Open Access Service Injection von TOSCA-basierten Diensten in Java-Anwendungen(2019) Kiefer, LeonViele Cloud Anwendungen bestehen aus mehreren Komponenten und Services, die miteinander kommunizieren. Die Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications (TOSCA) definiert einen Standard, um solche Cloud Anwendungen zu beschreiben und zu managen. Um Cloud Services in lokalen Anwendungen zu verwenden, müssen abhängig von der verwendeten Kommunikationstechnologie und der Implementierung der Cloud Services Verbindungsinformationen ausgetauscht werden und spezielle Client Bibliotheken verwendet werden. Dies sorgt für eine hohe Komplexität und schlechte Wiederverwendbarkeit der Implementierung von lokalen Anwendungen. In dieser Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, bei dem die komplexe und technologiespezifische Kommunikation nicht in der lokalen Anwendung implementiert wird. Stattdessen werden vorgefertigte Adapter für die jeweilige Technologie mit den passenden Verbindungsinformationen der externen Services in die lokale Anwendung injiziert. Es wird ein Programmiermodell vorgestellt mit dem diese lokalen Anwendungen entwickelt und bereitgestellt werden können. Externen Services werden automatisiert bereitgestellt, wenn diese von der lokalen Anwendung benötigt werden. Die Umsetzbarkeit des Konzeptes wird anhand einer prototypischen Implementierung in Java und der Verwendung von TOSCA-basierten Cloud Services validiert.Item Open Access Control-plane consistency in software-defined networking: distributed controller synchronization using the ISIS² toolkit(2015) Strauß, JanSoftware-defined Networking (SDN) is a recent approach in computer networks to ease the network administration by separating the control-plane and the data-plane. The data-plane only forwards packets according to certain rules specified by the control-plane. The control-plane, implemented by a software called controller, determines the forwarding rules based on a global view of the network. In order to increase fault tolerance and to eliminate a possible performance bottleneck, the controller can be distributed. The synchronization of the data that holds the global view is conventionally realized using distributed key-value stores offering a fixed consistency semantic, not respecting the heterogeneous consistency requirements of the data items in controller state. The virtual synchrony model, an alternative approach to the commonly used state machine replication method, offers a more flexible solution that can result in higher performance when certain assumptions on the data kept in controller state can be made. In this thesis a distributed controller based on OpenDaylight, a state-of-the-art SDN controller and the ISIS² library, that implements the virtual synchrony model, is proposed. The modular architecture of the proposed controller and the usage of a platform independent data model allows to extend or replace parts of the system. The implementation of the distributed controller is described and the macro and micro performance is evaluated with benchmarks.Item Open Access Qualitätsanalyse von Studienprojekten anhand von Quellcode-Repositories(2017) Kersjes, BenediktAn vielen Hochschulen werden studentische Softwareentwicklungsprojekte als Teil der akademischen Ausbildung in Studiengängen wie Informatik oder Softwaretechnik durchgeführt. Auch an der Universität Stuttgart und insbesondere am Fraunhofer IAO werden im Bachelorstudiengang Softwaretechnik Studienprojekte durchgeführt. Da das Institut die Studienprojekte als Grundlage ihrer weiteren Forschungstätigkeit verwendet, besteht ein Interesse, dass in den Projekten qualitativ hochwertige Software entsteht. In dieser Arbeit wurde die Qualität von sechs Studienprojekten anhand ihres Quellcodes analysiert, die in den letzten Jahren am Fraunhofer IAO durchgeführt wurden. Darüber hinaus wurde eine Analyse der Repositories durchgeführt und eine Befragung der Betreuer vorgenommen, um mögliche Einflussfaktoren auf die Qualität der Projekte zu ermitteln. Hierzu wurde ein Werkzeug entwickelt, das die Analyse automatisiert durchführt und verwendet werden kann, um zukünftige Projekte am Institut nach der gleichen Methodik auszuwerten. Die Analysen ergaben, dass die gleichmäßige Verteilung der Arbeit über das Projekt, die Teilnehmerzahl, die Qualifikation der Betreuer und die Verwendung von Drittanbieter-Bibliotheken einen hohen Einfluss auf die Qualität der untersuchten Projekte hatten. Aus diesen Erkenntnissen wurden Handlungsempfehlungen für die Betreuung und Durchführung zukünftiger Studienprojekte am Fraunhofer IAO abgeleitet.Item Open Access Ein Testwerkzeug für das Internet der Dinge(2017) Krüger, DanielWegen der stetig fallenden Preise für Hardware sind in der heutigen Zeit immer mehr Geräte miteinander vernetzt. Dabei kommunizieren Sensoren, Aktoren und Steuergeräte miteinander. Diesen Wandel nennt man das Internet der Dinge (IoT). Ein Ziel des Internet der Dinge ist es, Situationen automatisch zu erkennen und zu steuern. Dies kann durch sogenannte Complex Event Processing (CEP)-Systemen ermöglicht werden. Diese lesen Datenströme ein und erkennen vorher definierte Muster, die Situationen. Das Testen von IoT-Umgebungen ist jedoch teuer, da Hardware beschafft werden muss. Deswegen ist die Simulation von IoT-Umgebungen erstrebenswert. In dieser Arbeit wird ein web-basiertes Werkzeug vorgestellt, welches die Simulation von Sensoren ermöglicht. Es ist möglich, mehrere Sensoren mit unterschiedlichen Datentypen, Startwerten und Abweichungen zu simulieren. Ein weiteres, im Rahmen dieser Arbeit behandeltes, Problem ist, dass noch keine Benchmarks für CEP-Systeme existieren. Für darauf aufbauende Arbeiten wird hier untersucht, wie eine Datengenerierung für solche Benchmarks umgesetzt werden kann und welche Anforderungen an die Benchmarks gestellt werden.Item Open Access Enhancing the visual output of smart watches using garment-based displays(2015) Ogando, SophieIn the last few years, smartwatches started to become popular. Many large-scale manufacturers have begun releasing their smartwatches. Despite this fact smartwatches still have constraints, that limit their usage. The biggest constraint of smartwatches is the small screen size, which restricts input and output capabilities. This work focuses on enhancing the output capabilities of smartwatches using garment-based displays. Current research suggests that garment-based displays will become feasible in the near future. This would enable the possibility to utilize garment-based displays as an extension for the smartwatch screen. Considering that there are many possible positions on the body for a garment-based display, we explored the users’ location preferences for body-attached displays. Since a low-resolution display prototype was built to simulate a garment-based display, we also explored users’ preferences for visualizing information on low-resolution displays. One common use-case for smartwatches that is limited by the screen size is the interaction with maps. As this work focuses on enhancing the output capabilities of the smartwatch, a new off-screen visualization technique using the display prototype is proposed as a way to minimize this limitation. We then implemented the off-screen visualization technique and conducted a user study in which we compared our approach to two known off-screen visualization techniques.Item Open Access A methodology and initial exploration of personality traits of GitHub Developers as expressed in GitHub issues(2019) Greinert, FlorianSoftware engineering as a collaborative task relies on the fact that people work together. This work can be influenced by personalities of the participating developers and because projects can fail because of individual differences it becomes more important to understand the human side of software engineering. This work will look at the question of GitHub issues can be used to study the personality of its authors and which, if any, constraints may apply. Using LIWC a methodology will be developed to facilitate that research with a firm grounding in personality theory and it’s practical usage within the domain of software engineering using the Five Factor Model to construct a personality profile of the type of users on GitHub who open up and comment in issues.Item Open Access Comparison and analysis of web vulnerability scanners(2019) Lis, AlexanderWithin the last years the commercial relevance of web applications increased steadily. They developed from simple information sharing platforms to serious business applications like online-banking, e-commerce and social media platforms. Unlike most other technologies, web-based applications are accessible from around the world continuously. Additionally, they are very susceptible for vulnerabilities as there are various technologies interacting. These factors render web applications to very attractive targets for criminals because they are often easy to attack, globally accessible and yield valuable exploits. As a consequence, much effort was put into research to prevent, detect and eliminate web application vulnerabilities. However manual security audits are time-consuming, costly and demand expertknowledge. Web vulnerability scanners tackle this problem. They are programs that test web applications for the existence of vulnerabilities. Additionally they categorize and report them. Because these tools work automatically, faster as humans and reduce the necessary knowledge in network security, they became an interesting supplementation to traditional security audits. On the other side web vulnerability scanners also have their limits. They can not test for the absence of vulnerabilities and thus produce false positives or miss weaknesses. Furthermore previous research has shown that there are also vulnerability classes that are especially intricate to detect like stored SQL injections or stored cross-site scripting vulnerabilities. Nonetheless web vulnerability scanners show very much potential and there is a growing interest into automatic web application testing. This is reflected in the increasing diversity of commercial web vulnerability scanners that can be found online. Thus this thesis compares and examines three web vulnerability scanners, namely Acunetix, Arachni and w3af. Focus is set on delineating the current capabilities and limits of state-of-the-art vulnerability scanners.Item Open Access Erstellung von CryptoExamples in C#(2018) Rusam, NicoKontext: Kryptografie und Softwaresicherheit werden in der heutigen Zeit immer wichtiger. Jedoch fehlt Softwareentwicklern häufig das Wissen über diese Themengebiete. Das führt dazu, dass entwickelte Software immer wieder Sicherheitslücken aufweist oder von vornherein nicht sicher ist. Daraus können Angriffe resultieren, was zu einer Gefahr für Länder, Firmen und Privatleute werden kann. Es existieren kryptografische Bibliotheken die entsprechende Algorithmen bereitstellen. Jedoch sind diese häufig schlecht dokumentiert und Beispiele, die zeigen wie die Bibliothek verwendet wird, sind veraltet. Die Probleme mit den veralteten Beispielen reichen von geänderten Schnittstellen bis hin zur Verwendung von nicht mehr sicheren kryptografischen Methoden. Ziel: Für die Plattform CryptoExamples werden sichere Codebeispiele für die Sprache C# entwickelt. Zusätzlich werden Richtlinien erarbeitet, die die Anforderungen der Plattform abdecken, sodass mit deren Verwendung die Entwicklung weiterer Beispiele einfacher wird. Verfahren: Für verschiedene kryptografische Szenarien werden Codebeispiele erstellt und fortlaufend verbessert. Währenddessen fließen die Erfahrungen, die beim Erstellen der Beispiele gesammelt wurden, in die Erstellung der Richtlinien ein. Ergebnis: In dieser Arbeit werden Beispiele für die Sprache C# und die Richtlinien für die Umsetzung weiterer Beispiele mit dieser Sprache erarbeitet. Die Beispiele decken die Szenarien Hashing, digitale Signatur, symmetrische Verschlüsselung sowie asymmetrische Verschlüsselung ab. Des Weiteren werden 25 Richtlinien für die Sprache C# angepasst oder neu erstellt. Fazit: Auf der Plattform CryptoExamples wird der Beispielcode bereitgestellt, von dem garantiert wird, dass er sichere kryptografische Verfahren verwendet. Außerdem werden die Beispiele fortlaufend aktualisiert, womit die zukünftige Sicherheit des Codes gewährleistet wird. Zusätzlich gibt es Richtlinien für die Entwicklung neuer Beispiele. Damit soll die Einhaltung der Anforderungen der Plattform sichergestellt werden. Zum jetzigen Zeitpunkt ist die Plattform noch recht klein, sodass die Auswahl an Beispielen zu verschiedenen Programmiersprachen stark eingeschränkt ist.