Research on economic mechanisms and incentives for technologies of future internet

Abstract

This dissertation delves into various aspects about the adoption of new protocols in today’s Internet. The deployment and adoption of Internet protocols differ from the diffusion of end user-centred innovations, such as consumer-products, since the Internet is a complex system consisting of different stakeholders with conflicting interests. It is suggested that the Internet architecture should be flexible enough to sufficiently incorporate stakeholders’ preferences, the so-called “design for tussle” principle. We analyze the proposed “design for tussle” principle by investigating selected protocols of current Internet and we relate adoption issues to their compatibility with this principle. Although tussle-aware design is very important for the long-term evolution of Internet, it is not sufficient condition to ensure the adoption of a certain protocol. Apart from the tussle-aware design, we consider several factors affecting the adoption of a new protocol. Based on these factors, we propose an adoption framework for Internet protocols, which can be used as a roadmap for analysing their potential deployment and adoption by stakeholders. We concentrate on emerging protocols for the Internet intending to solve bandwidth allocation issues better; Multipath TCP (MPTCP), as well as protocols for information exposure of the network congestion. We present their basic operation, and we investigate how such mechanisms incorporate the tussles on bandwidth sharing and resource allocation into the Internet. Moreover, we apply the aforementioned adoption framework to these protocols in order to give a broader picture of the issues surrounding their adoption. We investigate the new challenges for the involved stakeholders, the viability of the different deployment scenarios, as well as the business models that may be enabled. Finally, we consider how to give the right incentives to the involved stakeholders for adopting these proposed Internet protocols.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ερευνά ποικίλες πτυχές σχετικά με την υιοθέτηση νέων πρωτοκόλλων στο σημερινό Διαδίκτυο. Η ανάπτυξη και η υιοθέτηση των Διαδικτυακών πρωτοκόλλων διαφέρουν από τη διείσδυση καινοτομιών με επίκεντρο τους τελικούς χρήστες, όπως π.χ. νέα καταναλωτικά προϊόντα, δεδομένου ότι το Διαδίκτυο είναι ένα πολύπλοκο σύστημα που αποτελείται από διαφορετικούς παίκτες με αντικρουόμενα συμφέροντα. Προτείνεται ότι η αρχιτεκτονική του Διαδικτύου θα πρέπει να είναι τόσο ευέλικτη ώστε να ενσωματώνει επαρκώς τις προτιμήσεις των ενδιαφερομένων• η λεγόμενη αρχή «σχεδιασμού για διαμάχη». Αναλύουμε την προτεινόμενη αρχή, μελετώντας επιλεγμένα πρωτόκολλα του σημερινού Διαδικτύου και συσχετίζουμε θέματα υιοθέτησής τους ανάλογα με το πόσο συμβατός είναι ο σχεδιασμός τους με την αρχή αυτή. Αν και η αρχή του «σχεδιασμού για διαμάχη» είναι πολύ σημαντική για την εξέλιξη του Διαδικτύου μακροπρόθεσμα, δεν αποτελεί επαρκή συνθήκη ώστε να εξασφαλιστεί η υιοθέτηση ενός συγκεκριμένου πρωτοκόλλου. Εκτός από την αρχή του «σχεδιασμού για διαμάχη», συνεκτιμούμε πλήθος παραγόντων που επηρεάζουν την υιοθέτηση ενός νέου πρωτοκόλλου. Με βάση αυτούς τους παράγοντες, προτείνουμε ένα πλαίσιο υιοθέτησης Διαδικτυακών πρωτοκόλλων, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός για την ανάλυση της πιθανής ανάπτυξης και υιοθέτησής τους από τους εμπλεκόμενους παίκτες. Έχουμε επικεντρωθεί σε νέα Διαδικτυακά πρωτόκολλα που στοχεύουν στην επίλυση ζητημάτων αποτελεσματικότερης κατανομής του εύρους ζώνης: Το Πρωτόκολλο Ελέγχου Πολυδρομικής Μετάδοσης (MPTCP), καθώς και πρωτόκολλα που διαχέουν πληροφορίες για τη συμφόρηση του δικτύου. Παρουσιάζουμε τη βασική λειτουργία τους, και μελετούμε πώς αυτοί οι μηχανισμοί επιτρέπουν αυτή τη «διαμάχη» για το διαμερισμό του εύρους ζώνης και την κατανομή των πόρων στο Διαδίκτυο. Επιπλέον, εφαρμόζουμε το παραπάνω πλαίσιο υιοθέτησης Διαδικτυακών πρωτοκόλλων στα προαναφερθέντα πρωτόκολλα, προκειμένου να δοθεί μια ευρύτερη εικόνα σχετικά με ζητήματα που αφορούν την υιοθέτησή τους. Ερευνούμε τις νέες προκλήσεις για τους εμπλεκόμενους παίκτες, τη βιωσιμότητα ποικίλων σεναρίων ανάπτυξης, καθώς και τα επιχειρηματικά μοντέλα που πιθανόν να προκύψουν. Τέλος, μελετούμε το πώς μπορούν να δοθούν τα κατάλληλα κίνητρα στους εμπλεκόμενους παίκτες προκειμένου να υιοθετήσουν αυτά τα νέα Διαδικτυακά πρωτόκολλα.