Managing incentives in community network clouds

Abstract

Internet and communication technologies have lowered the costs for communities to collaborate, leading to new services like user-generated content and social computing, and through collaboration, collectively built infrastructures like community networks have also emerged. While community networks focus solely on sharing of network bandwidth, community network clouds extend this sharing to provide for applications of local interest deployed within community networks through collaborative efforts to provision cloud infrastructures. Community network clouds complement the traditional large-scale public cloud providers similar to the model of decentralised edge clouds by bringing both content and computation closer to the users at the edges of the network. Community network clouds are based on the principle of reciprocal sharing and most of their users are moved by altruistic principles. However, as any other human organisation, these networks are not immune to overuse, free-riding, or under-provisioning, specially in scenarios where users may have motivations to compete for scarce resources. We focus in this thesis on the incentives based resource regulations mechanisms to derive practical ways of implementing arbitration when such contention for limited resources occurs. We first design these regulation mechanisms for the local level where stronger social relationships between the community members imply trust, and ensure adherence to the system policies. We next extend the mechanisms for larger communities of untrusted users, where rational users may be motivated to deviate for their personal gains, and develop a distributed framework for guaranteeing trust in the resource regulation. Such mechanisms assist in encouraging contribution by the community members, and will help towards adoption, sustainability, and growth of the community cloud model.

El Internet y las tecnologías de la comunicación han bajado los costos de colaborar en comunidad, dando lugar a nuevos servicios, como los contenidos generados por usuarios y la informática social y, por medio de la colaboración, han surgido infraestructuras construídas colectivamente, como las redes comunitarias. Mientras las redes comunitarias se centran exclusivamente en el intercambio de ancho de banda de la red, las nubes comunitarias extienden este intercambio para proporcionar aplicaciones de interés local, desplegadas en las redes comunitarias a través de actividades de colaboración para proveer infraestructuras en la nube. Las nubes comunitarias complementan a los proveedores tradicionales de la nube a gran escala, en un modo similar al modelo de las nubes descentralizadas, trayendo tanto el contenido como la computación más cerca hacia los usuarios en los extremos de la red. Las nubes comunitarias se basan en el principio de compartir recíprocamente y la mayoría de sus usuarios son movidos por principios altruistas. Sin embargo, como cualquier otra organización humana, estas redes no son inmunes al uso excesivo, al parasitismo, o al bajo-provisionamiento, especialmente en escenarios donde los usuarios pueden estar motivados a competir por recursos escasos. Nos centramos en esta tesis en los mecanismos de regulación de recursos basados en incentivos para derivar formas de aplicación práctica del arbitraje cuando se produce tal contención por recursos limitados. Primero diseñamos estos mecanismos de regulación a nivel local, donde las fuertes relaciones sociales entre los miembros de la comunidad generan confianza y aseguran la adhesión a las políticas del sistema. A continuación, extendemos los mecanismos para comunidades más grandes de usuarios no confiables, donde usuarios racionales pueden ser motivados a desviarse por sus ganancias personales, y desarrollamos un marco distribuido para garantizar confianza en la regulación de recursos. Tales mecanismos ayudan a fomentar la contribución de los miembros de la comunidad, y ayudan a la adopción, la sostenibilidad y el crecimiento del modelo de nube comunitaria.

A Internet e as tecnologias de comunicação têm reduzido os custos para comunidades colaborarem, levando a novos serviços como conteúdo gerado pelos utilizadores e computação social, surgindo também, através de colaboração, infraestruturas construídas colectivamente, tais como redes comunitárias. Enquanto as redes comunitárias focam-se unicamente na partilha de largura de banda, as núvens comunitárias alargam esta partilha para providenciar aplicações de interesse local, implementadas dentro de redes comunitárias através de esforços colaborativos para providenciar infraestruturas em núvem. As núvens comunitárias complementam os tradicionais fornecedores de núvens públicas de larga escala, de forma similar ao modelo de núvens de limite, trazendo tanto conteúdo como computação para mais perto dos utilizadores nos limites da rede. As núvens comunitárias são baseadas no princípio de partilha recíproca e a maioria dos seus utilizadores são movidos por princípios altruístas. Contudo, tal como qualquer outra organização humana, estas redes não são imunes à sobreutilização, parasitismo, ou sub-provisão, especialmente em situações onde os utilizadores possam ter motivações para competir por recursos escassos. Nesta tese focamo-nos nos mecanismos de base para incentivo de regulação de recursos, para derivar formas práticas de implementar arbitragem quando ocorre disputa por recursos limitados. Primeiro projectamos estes mecanismos de regulação ao nível local, onde os laços sociais entre membros da comunidade são mais fortes e implicam confiança, e garantem adesão às políticas do sistema. Em seguida alargamos os mecanismos para comunidades de utilizadores não-confiáveis maiores, onde utilizadores racionais podem estar motivados a desviar-se do comportamento esperado para ganho pessoal, e desenvolvemos uma estrutura distribuída para garantir confiança na regulação de recursos. Tais mecanismos incentivam à contribuição dos membros da comunidade, e ajudando no sentido da adopção, sustentabilidade e crescimento do modelo de núvens comunitárias.