Neutralität und Transparenz von Netzwerken und Anwendungen Dissertation zur Erlangung des ...

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Neutralität und Transparenz
von
Netzwerken und Anwendungen
Dissertation
zur
Erlangung des akademischen Grades
Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.)
der Fakultät für Informatik und Elektrotechnik
der Universität Rostock
vorgelegt von
Andreas Dähn.
Rostock, den 25. Mai 2014

Gutachter
1. Gutachter:
Prof. Dr. Clemens H. Cap
Institut für Informatik, Universität Rostock
2. Gutachter:
Prof. Dr. Hubertus Gersdorf
Juristische Fakultät, Universität Rostock
3. Gutachter:
Prof. Dr. Gerhard Schneider
Institut für Informatik, Universität Freiburg
Datum der Einreichung
27. Mai 2015
Datum der Verteidigung
22. Januar 2015
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Das ist ein hässliches Gebrechen,
wenn Menschen wie die Bücher sprechen.
Doch reich und fruchtbar sind für jeden
die Bücher, die wie Menschen reden!
—Oskar Blumenthal (1852-1917)
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Dank
Wem soll man danken? Dies impliziert immer auch die Frage, wem man nicht danken
will. Eine schwierige, weil eine gehässige Frage. Dank nur demjenigen, der durch die Dis-
sertation begleitet hat? Das wäre unfair gegenüber früheren Weggefährten, die vielleicht
weit mehr Einfluss hatten, als man es sich eingestehen mag. Was ist mit denjenigen, die
eigentlich gar nichts mit dieser Arbeit zu tun hatten – und dadurch vielleicht noch mehr
dazu beitrugen als Andere? Alle aufzuzählen scheint gerecht. Doch ist es auch gefährlich,
denn wer jetzt versehentlich vergessen, der fühlt sich nicht gedankt – zurecht. Und so
scheint die Lösung im Verzicht auf das Konkrete – dem Abstrakten. Mit Ausnahmen,
denn sie bestätigen auch diese Regel.
Ich danke Familie und Freunden, außerdem meinem Doktorvater Clemens H. Cap für
offenes Ohr und anregende Kritik.
Ichdanke(ehemaligen)MitarbeiterinnenundMitarbeiterndesLehrstuhlsfürInforma-
tions- und Kommunikationsdienste für Unterstützung und Kritik. Vielleicht sogar mehr
für die Kritik, denn sie scheint – obgleich schwerer verdaulich – im Nachhinein weit wich-
tiger denn Lob. Ebenso danke ich Prof. Gersdorf, seinen Mitarbeitern und allen Anderen
„im Haus“, die ich kennen und schätzen lernte.
GanzbesondersdankeichderLandesgraduiertenförderungMecklenburg-Vorpommern,
deren Stipendiat ich zwei Jahre sein durfte.
Ich danke den Kollegen vom Landesfunkhaus in Schwerin und dem Ostseestudio in
Rostock, die mich regelmäßig einer Erdung zuführten, indem sie mich aus dem Elfen-
beinturm der Wissenschaft holten und zu interessanten Reisen durchs Land mitnahmen.
Ich bedanke mich bei meinen Korrekturlesern Uwe, Petra, Jonas, Martin und Anke.
... und bei allen die ich nun doch vergessen habe und die mich zu dem gemacht haben,
der ich nun bin. Danke.
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Zusammenfassung
Neutralität von Netzwerken wird seit einigen Jahren diskutiert: Hierbei geht es klassi-
scherweise um Fragen der differenzierten Behandlung von Datenpaketen beim Transport
durch Netzwerke. Beantwortet wird die Frage nach der Netzneutralität üblicherweise bi-
när: Ein Netz wird als neutral oder als nicht neutral klassifiziert; Abstufungen sind nicht
vorgesehen. In einer Welt, in der bestimmte Netzdienste ohne Priorisierung schnell an
Grenzen stoßen1 erscheint eine solche Dogmatik zunehmend problematisch oder lässt
sich nur durch Ergänzung der Definition um immer weitergehende Nebenbedingungen
aufrecht erhalten. In dieser Arbeit wird daher stattdessen die Transparenz von Netzen
als Metaebene etabliert: Nicht das Wissen, ob eine Verbindung neutral ist, sondern das
Wissen um mögliche Einflüsse steht im Mittelpunkt. Zentrales Anliegen ist, die Be-
deutung dieses Paradigmenwechsels herauszuarbeiten und auf eine solide technische und
juristische Grundlage zu stellen.
Die Arbeit liefert Ausgangspunkte für eine spätere Entwicklung von Werkzeugen, mit
denen Nutzer (Anwender) in die Lage versetzt werden, möglichst viel darüber zu wissen,
welche Einflüsse auf von ihnen verwendete Netzwerkverbindungen (typischerweise der
Internetanschluss) und Anwendungen einwirken. In diesem Sinne ist „Transparenz von
Netzen und Anwendungen“ in dieser Arbeit zu verstehen: Als dem Nutzer sichtbare
Gestaltung, die bislang oft durch Abstraktionsmechanismen unsichtbar gemacht wird.
Hierzu werden in dieser Arbeit zwei wesentliche Fragenkomplexe untersucht:
Erstens Wie sind bestehende Netzwerke technisch zu ergänzen, um eine überprüfbar
transparente Gestaltung von Netzwerkpolicies2 sicherzustellen? Kann eine solche
Gestaltung Netzwerkprovidern vorgeschrieben werden? Wie sind die juristischen
Voraussetzungen hierfür in der Bundesrepublik Deutschland und in der Europäi-
schen Union?
Zweitens WasbedeutetTransparenzvonAnwendungen?WelcheAnwendungensindvon
mangelnder Transparenz besonders betroffen? Was sind die Auswirkungen man-
gelnder Transparenz verschiedener Anwendungen auf den Nutzer und für sein Ver-
halten?
Die Ergebnisse dieser Arbeit sind
Erstens dieBeschreibungderSchwierigkeiteinerkonsistentenDefinitionderNetzneutra-
lität und des damit einhergehenden fundamentalen Nachweisproblems (in diesem
Zusammenhang werden bestehende Testverfahren systematisiert und eingeordnet),
zweitens die Beschreibung einer standardisierten und überprüfbaren Offenlegung von
Netzwerkpolicies als eine Lösung der beschriebenen Probleme einer dogmatischen
Klassifikation von Netzen in neutrale und nichtneutral,
1z.B. Fernsehen per Internet (IP-TV) oder Voice over IP (VoIP)
2auch „Traffic-Engineering-Rules“; Regelsätze, nach denen Netzwerkbetreiber Datenströme lenken, be-
schleunigen oder verlangsamen
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drittens dieBeschreibungvonTransparenzundIntransparenzaufAnwendungsebeneals
nicht auf einzelne (spezielle) Anwendungen begrenzte Phänomene.
Die beschriebene Transparenz wird zwar bereits teilweise vom Gesetzgeber gefordert;
es gibt jedoch keine standardisierte oder prüfbare Spezifikationsform. Eine solche Spezi-
fikationsform wird mit dieser Arbeit vorgelegt.
Auch auf Anwendungsebene gibt es bereits Betrachtungen zur Transparenz – diese be-
ziehen sich jedoch bislang meist nur auf soziale Netzwerke und Suchmaschinen. Dabei ist
Intransparenz von Anwendungen insbesondere bei (populären) Webanwendungen eher
die Regel als die Ausnahme.
Triebfeder beider Fragen und zugleich Verankerung dieser Arbeit in der realen Welt
ist die Annahme, dass die Verfügbarkeit genauerer Informationen über das Verhalten
von Netzen und Anwendungen Nutzern bei Entscheidungen wie z.B. der Auswahl eines
Internetzugangsanbieters hilft. Diese Annahme ist nicht neu – sie war einer der dominie-
renden Gedanken bei der Transformation des Telekommunikationsmarktes im Zuge der
Auflösung staatlicher Monopole in den 90er Jahren.
Diese Arbeit wird nach einer kurzen Einführung in die Netzwerktechnik den Themen-
komplex der Netzneutralität sowie den bestehende Stand der Technik zum Nachweis von
Neutralitätsverletzungen aufarbeiten und im Anschluss kritisch betrachten und systema-
tisieren. Dies ist die Grundlage für die im darauffolgenden Kapitel entwickelte Idee der
TransparenzvonNetzwerken.DerErörterungderEffekteaufNetzwerkebeneschließtsich
in logischer Folge die Betrachtung der Auswirkungen von (mangelnder) Transparenz auf
Anwendungsebene an.
Diese Arbeit ist konzeptionell gestaltet; sie folgt nicht dem geradezu klassischen und
häufig anzutreffenden Schema
Gegeben Problem P, zu dem es die Lösungsansätze a,b,c gibt. Es wurde
der Ansatz a0 entwickelt, der aber nur unter den Randbedingungen r ,..,r
1 n
funktionieren wird. Durch Simulation wurde gezeigt, dass a0 gegenüber a um
p% bessere Werte der Bewertungsmetriken x,y,z zeigt,
denn diese Arbeit sucht nach dem Rahmen für eine Interpretation von Zahlenwerten und
den Grenzen bestehender Definitionen – Betrachtungen, die auf Basis statistischer Aus-
wertung empirischerExperimentekaum möglich sind. Stattdessen steht dieBeobachtung
und Beschreibung von Phänomenen und deren Einfluss auf den Nutzer im Fokus dieser
Arbeit.
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