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Watzl, Johannes (2014): A framework for exchange-based trading of cloud computing commodities. Dissertation, LMU München: Fakultät für Mathematik, Informatik und Statistik
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Abstract

Cloud computing is a paradigm for using IT services with characteristics such as flexible and scalable service usage, on-demand availability, and pay-as-you-go billing. Respective services are called cloud services and their nature usually motivates a differentiation in three layers: Infrastructure as a Service (IaaS) for cloud services offering functionality of hardware resources in a virtualised way, Platform as a Service (PaaS) for services acting as execution platforms, and Software as a Service (SaaS) representing applications provided in a cloud computing way. Any of these services is offered with the illusion of unlimited scalability. The infinity gained by this illusion implies the need for some kind of regulation mechanism to manage sup- ply and demand. Today’s static pricing mechanisms are limited in their capabilities to adapt to dynamic characteristics of cloud environments such as changing workloads. The solution is a dy- namic pricing approch compareable to today’s exchanges. This requires comparability of cloud services and the need of standardised access to avoid vendor lock-in. To achieve comparability, a classification for cloud services is introcuced, where classes of cloud services representing tradable goods are expressed by the minimum requirements for a certain class. The main result of this work is a framework for exchange-based trading of cloud com- puting commodities, which is composed of four core components derived from existing ex- change market places. An exchange component takes care of accepting orders from buyers and sellers and determines the price for the goods. A clearing component is responsible for the fi- nancial closing of a trade. The settlement component takes care of the delivery of the cloud service. A rating component monitors cloud services and logs service level agreement breaches to calculate provider ratings, especially for reliability, which is an important factor in cloud computing. The framework establishes a new basis for using cloud services and more advanced business models. Additionally, an overview of selected economic aspects including ideas for derivative financial instruments like futures, options, insurances, and more complex ones is pro- vided. A first version of the framework is currently being implemented and in use at Deutsche Bo ̈rse Cloud Exchange AG.

Abstract

Cloud Computing repra ̈sentiert eine neue Art von IT-Diensten mit bestimmten Eigenschaften wie Flexibilita ̈t, Skalierbarkeit, sta ̈ndige Verfu ̈gbarkeit und nutzungsbezogene (pay-as-you-go) Abrechnung. IT-Dienste, die diese Eigenschaften besitzen, werden als Cloud Dienste bezeichnet und lassen sich in drei Ebenen einteilen: Infrastructure as a Service (IaaS), womit virtuelle Hardware Ressourcen zur Verfu ̈gung gestellt werden, Platform as a Service (PaaS), das eine Ausfu ̈hrungsumgebung darstellt und Software as a Service (SaaS), welches das Anbieten von Applikationen als Cloud Dienst bezeichnet. Cloud Dienste werden mit der Illusion unendlicher Skalierbarkeit angeboten. Diese Unendlichkeit erfordert einen Mechanismus, der in der Lage ist, Angebot und Nachfrage zu regulieren. Derzeit eingesetzte Preisbildungsmechanismen sind in ihren Mo ̈glichkeiten beschra ̈nkt sich auf die Dynamik in Cloud Umgebungen, wie schnell wechselnde Bedarfe an Ressourcen, einzustellen. Eine mo ̈gliche Lo ̈sung stellt ein dynamischer Preisbildungsmechanismus dar, der auf dem Modell heutiger Bo ̈rsen beruht. Dieser erfordert die Standardisierung und Vergleichbarkeit von Cloud Diensten und eine standardisierte Art des Zugriffs. Um die Vergleichbarkeit von Cloud Diensten zu erreichen, werden diese in Klassen eingeteilt, die jeweils ein am Bo ̈rsenplatz handelbares Gut darstellen. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Rahmenwerk zum bo ̈rsenbasierten Handel von Cloud Computing Commodities, welches aus vier Kernkomponenten besteht, die von existieren- den Bo ̈rsen und Rohstoffhandeslpla ̈tzen abgeleitet werden ko ̈nnen. Die Bo ̈rsenkomponente nimmt Kauf- und Verkaufsorders entgegen und bestimmt die aktuellen Preise der handelbaren Cloud Rohstoffe. Die Clearing Komponente stellt die finanzielle Abwicklung eines Gescha ̈ftes sicher, das Settlement ist fu ̈r die tatsa ̈chliche Lieferung zusta ̈ndig und die Rating Komponente u ̈berwacht die Cloud Dienste im Hinblick auf die Nichteinhaltung von Service Level Agree- ments und vor allem deren Zuverla ̈ssigkeit, die einen wichtigen Faktor im Cloud Computing darstellt. Das Rahmenwerk begru ̈ndet eine neue Basis fu ̈r die Cloudnutzung und ermo ̈glicht fort- geschrittenere Gescha ̈ftsmodelle. In der Arbeit wird weiters ein U ̈berblick u ̈ber o ̈konomis- che Aspekte wie Ideen zu derivaten Finanzinstrumenten auf Cloud Computing Commodities gegeben. Dieses Rahmenwerk wird derzeit an der Deutsche Bo ̈rse Cloud Exchange AG imple- mentiert und bereits in einer ersten Version eingesetzt.