Ziel und Motivation der vorliegenden Dissertation lassen sich am besten an einem ihrer wichtigsten Anwendungsgebiete beschreiben, dem Cloud Computing. Dessen zunehmende Bedeutung hat in letzten Jahrzehnt die Geschäftsmodelle für IT-Dienste grundlegend verändert. Cloud Computing ermöglicht dynamischere und flexiblere Dienstangebote; Skaleneffekte und gemeinsame Ressourcennutzung können erhebliche Kostenreduktion bewirken. Der allgegenwärtige Wettbewerb und Kostendruck führt zu großem Interesse vieler IT-Dienstanbieter an Cloud-Computing-Diensten; Einsatz und Nutzung entsprechender Angebote sind jedoch nicht frei von Hindernissen. In Cloud-Umgebungen angebotene Dienste sind zunehmend aus verschiedenen Teilkomponenten zusammengesetzt, welche ggf. auf über den ganzen Globus verteilten Systemen betrieben und von unterschiedlichen Anbietern verwaltet werden. Beispielsweise fürchten potentielle Kunden häufig, dass sie die Kontrolle über ihre eigenen Daten verlieren. Mangelnde Transparenz in Dienstspezifikationen und unklare Sicherheitsversprechen der Anbieter erhöhen die Unsicherheit potenzieller Nutzer von Cloud-Computing-(Mehrwert-)Diensten. Noch brisanter wird die Situation, wenn - bspw. über digitale Marktplätze - mehrere alternative Dienste angeboten werden: den potenziellen Kunden fehlt dann eine zuverlässige Vergleichsbasis, um sich zwischen den Alternativen fundiert entscheiden zu können.

Vor dem beschriebenen Hintergrund sind in diesem Beispiel also einerseits zuverlässige Hilfsmittel für Kunden d.h. potenzielle Dienstnehmer erforderlich, um Cloud-Dienste nach den für sie relevanten Kriterien bewerten zu können. Andererseits sollten auch Anbieter die Möglichkeit erhalten, die Qualität Ihrer Dienste hinsichtlich verschiedener Kriterien (möglichst nachprüfbar) beschreiben zu können. Diesen beiden Herausforderungen widmet sich die vorliegende Dissertation und versteht sie als zwei Facetten der Vertrauensbildung; konsequenterweise siedelt sich die Arbeit im Forschungsbereich Computational Trust an.

Dabei wird dem genannten Trend Rechnung getragen, dass zunehmend Cloud-Computing-Mehrwertdienste aus mehreren einfacheren Basisdiensten komponiert werden im Sinne einer Wertschöpfungskette. Unter diesem Blickwinkel sind Cloud-Computing-Dienste eine spezielle - und derzeit die populärste - Klasse verteilter Dienste-Netze. Die Dissertation leistet also wissenschaftliche Beiträge im Bereich Vertrauensbildung für verteilte Dienste-Netze und verwendet Cloud-Computing-Dienste als konkretes Anwendungsgebiet, zur Konkretisierung der Forschungsansätze und für Evaluationszwecke.

Die vorliegende Dissertation stellt also neuartige Verfahren zum Vertrauensaufbau vor und fokussiert dabei die Einschätzung und Prüfung der Vertrauenswürdigkeit von zusammengesetzten Diensten und deren Anbietern. Inbesondere die folgenden wissenschaftlichen Beiträge werden in der Dissertation vorgestellt: • Zunächst wird eine Liste von dienstspezifischen Eigenschaften eingeführt, genannt QoS+ [HRM10, HHRM12]. Diese Eigenschaften basieren auf einer systematischen und umfassenden Analyse existierender Literatur zu den Themenbereichen Cloud Computing, Sicherheit und Vertrauen. • Darauffolgend wird ein formales Rahmenwerk [SVRH11, RHMV11a, RHMV11b] zur Analyse von zusammengesetzten Diensten definiert, zusammen mit deren erforderlichen dienstspezifischen Eigenschaften bezüglich Kundenanforderungen, welches diese Eigenschaften in leicht verständlichen Formeln ausdrücken kann: propositionallogische Ausdrücke (Propositional Logic Terms, PLTs). • Anschließend wird ein Ansatz zur Vertrauensbewertung namens CertainLogic [RHMV11a, RHMV11b, HRHM12a, HRHM12b] vorgestellt, samt Operatoren zur Auswertung solcher PLTs, also der Fähigkeiten von Dienstanbietern, unter Berücksichtigung unsicherer und konfliktbehafteter Informationen aus verschiedenen Quellen. • Die vor genannten Beiträge werden zu einer neuartigen Architektur [HRM11] für Vertrauensmanagement in Marktplätzen für Cloud Computing zusammengefügt, um Kunden die Einschätzung und Prüfung der Vertrauenswürdigkeit von Dienstanbietern zu ermöglichen. Diese Einschätzung und Prüfung basiert auf Veröffentlichungen der Dienstanbieter über ihre Dienste.

Die neuartigen Beiträge dieser Dissertation wurden mittels eines Proof-of-Concept-System, prototypischer Implementierungen und formaler Beweise evaluiert. Das Proof-of-Concept-System [HRMV13, HVM13a, HVM13b] setzt die vorgeschlagene Architektur für Vertrauensmanagement in Marktplätzen für Cloud Computing um. Die Umsetzung des Systems basiert auf umfangreichen Selbsteinschätzungen, die von der Organisation CSA (Cloud Security Alliance) als neutraler Instanz systematisch erfasst werden. Hierauf wurden das formale Analyserahmenwerk sowie die Operatoren aus CertainLogic angewandt. Diese Umsetzung ermöglicht Kunden die Prüfung der Vertrauenswürdigkeit von Cloud-Dienstanbietern. Um die technische Umsetzbarkeit der Beiträge dieser Dissertation zu demonstrieren, wurde eine Vielzahl von Experimenten durchgeführt, welche unterschiedliche Szenarien des Cloud Computing mit verschiedenen Datensätzen berücksichtigten. Zusätzlich bietet die prototypische Implementierung des CertainLogic-Rahmenwerks die Möglichkeit, Charakteristiken der Operatoren an zahlreichen Beispielen aufzuzeigen. Das formale Rahmenwerk sowie die Operatoren von CertainLogic wurden auf geeignete mathematische Eigenschaften hin überprüft, gestützt durch algebraische Beweise.