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«Lehrstuhl für Kommunikationssysteme Rechenzentrum & Institut für Informatik an der Technischen Fakultät Herrmann-Herder-Str. 10 79104 FREIBURG ...»

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Funktionale Langzeitarchivierung

digitaler Objekte –

Erfolgsbedingungen des Einsatzes von

Emulationsstrategien

Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Fakultät der

Angewandten Wissenschaften der Albert-Ludwigs-Universität

Freiburg im Breisgau.

Eingereicht am 22. Februar 2008, Disputation am 21. Juli 2008.

Referent: Dirk von Suchodoletz

Lehrstuhl für Kommunikationssysteme

Rechenzentrum & Institut für Informatik an der Technischen Fakultät

Herrmann-Herder-Str. 10 79104 FREIBURG i.Br.

dsuchod@uni-freiburg.de Erstgutachter: Prof. Dr. G. Schneider Zweitgutachter: Prof. Dr. E. Mittler Dekan: Prof. Dr. B. Nebel Funktionale Langzeitarchivierung digitaler Objekte Erfolgsbedingungen des Einsatzes von Emulationsstrategien Dirk von Suchodoletz nestor edition Herausgegeben von nestor - Kompetenznetzwerk Langzeitarchivierung und Langzeitverfügbarkeit Digitaler Ressourcen für Deutschland nestor - Network of Expertise in Long-Term Storage of Digital Resources http://www.langzeitarchivierung.de

Projektpartner:

Bayerische Staatsbibliothek, München Bundesarchiv Deutsche Nationalbibliothek (Projektleitung) FernUniversität in Hagen Humboldt-Universität zu Berlin - Computer- und Medienservice / Universitätsbibliothek Institut für Museumsforschung, Berlin Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek, Göttingen © 2008 nestor - Kompetenznetzwerk Langzeitarchivierung und Langzeitverfügbarkeit Digitaler Ressourcen für Deutschland Der Inhalt dieser Veröffentlichung darf vervielfältigt und verbreitet werden, sofern der Name des Rechteinhabers "nestor - Kompetenznetzwerk Langzeitarchivierung" genannt wird. Eine kommerzielle Nutzung ist nur mit Zustimmung des Rechteinhabers zulässig.

URN: urn:nbn:de:0008-2008070219 [http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn= urn:nbn:de:0008-2008070219] ii Die Schriftenreihe „nestor edition“präsentiert ausgewählte wissenschaftliche Arbeiten mit dem Schwerpunkt Langzeitarchivierung.

Die Reihe wird in loser Folge von nestor – Kompetenznetzwerk Langzeitarchivierung herausgegeben. Damit entsteht ein Forum, in dem Beiträge zu verschiedenen Aspekten der digitalen Langzeitarchivierung einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Die Arbeiten werden von ausgewiesenen Experten aus den jeweiligen Fachgebieten für die „nestor edition“ gezielt ausgewählt, wenn sie einen besonderen Beitrag zu wichtigen Themenfeldern oder zu neuen wissenschaftlichen Forschungen auf dem Gebiet leisten.

Der vorliegende erste Band „Funktionale Langzeitarchivierung digitaler Objekte. Erfolgsbedingungen des Einsatzes von Emulationsstrategien“ von Dirk von Suchodoletz eröffnetdie Reihe.

Bemerkungen zu dieser Publikation, aber auch Vorschläge für die Aufnahme weiterer Beiträge in der Edition gerne an: info@langzeitarchivierung.de

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Zusammenfassung Die Langzeitverfügbarkeit von Wissen und Informationen in digitaler Form stellt die Menschheit vor neuartige Herausforderungen. Digitale Objekte erweisen sich, anders als klassische Informationsträger, wie Papier oder Microfiche, als nicht mehr trivial ohne ihren technischen Erstellungskontext zugreifbar. Diese Kontexte verändern sich schnell und, wenn Informationen nicht verloren gehen sollen, müssen diese entweder mit der technischen Entwicklung mitgeführt oder ihre Nutzungsumgebung erhalten bleiben.

Eine bekannte Methode zur Langzeitarchivierung digitaler Objekte besteht in der Migration. Sie erlaubt es, in jeweils aktuellen Arbeitsumgebungen Objekte zu betrachten, die zu diesem Zeitpunkt auf schon längst nicht mehr verfügbaren Rechnerplattformen erstellt wurden. Diese Herangehensweise eignet sich jedoch nicht uneingeschränkt für alle Objekttypen und ist besonders auf dynamische digitale Objekte nicht anwendbar. Zudem treten auch bei klassischen statischen Objekten Probleme, wie die Frage nach der Authentizität auf. Letztere stellt jedoch ein zentrales Moment vertrauenswürdiger Langzeitarchive dar.

Deshalb ist es sinnvoll, Langzeitarchivierungsverfahren um die Komponente der Emulation von Ablaufumgebungen zu ergänzen. Die Verfolgung einer Emulationsstrategie bedarf einer ganzen Reihe von Überlegungen. So ist bereits beim Einstellen digitaler Archivalien in ein Langzeitarchiv festzustellen, welche Art von Ablaufumgebung und welche Zusatzinformationen für spätere Zugriffe benötigt werden. Diese Informationen sollten sich anhand der Objektmetadaten beispielsweise unter Zurhilfenahme von Format-Registries ermitteln lassen.

Ausgehend vom jeweiligen Objekttyp und dessen Anforderungen ergibt sich ein ”View-Path”, der sich aus Komponenten wie Erstellungsapplikation, benötigtes Betriebssystem, dafür geeigneter Emulator und geeignete Referenzplattform zusammensetzt. Während Objekt, Applikation oder Betriebssystem gegebenermaßen weitgehend festliegen, sind Emulatoren, welche die Schnittstelle zwischen dem gewünschten Objekt und dem jeweils aktuellen technologischen Stand bilden, anhand zu bestimmender Kriterien auszuwählen. Es existiert nicht die eine Emulationsstrategie, sondern es sind verschiedene Konzepte und Wege, allein aus Gründen der Zugriffssicherung und Risikoverteilung, anzustreben.

Für eine gesicherte Anwendung der Emulation in der Langzeitarchivierung gilt es deshalb, die notwendigen Erfolgsbedingungen zu ermitteln: Neben dem eigentlichen, dem primären Objekt und seinen typischen Metadaten kann es erforderlich sein, ein sekundäres Softwarearchiv zu betreiben.





Dieses beinhaltet die vom View-Path her vorgegebene und für die jeweils aktuelle Referenzumgebung geeignete Emulatoren. Neben den für den Datentransport verwendeten Hilfsprogrammen speichert das Archiv alle für die geforderten View-Paths benötigte Software, wie Betriebssysteme und deren Treiber sowie Applikationen und Patches.

Daneben können im Archiv bereits vorbereitete Pakete, sogenannte Caches, für besonders häufig angeforderte Darstellungspfade vorgehalten werden. Diese Pakete eignen sich wegen ihrer Kompaktheit zudem zum einfachen Austausch über verschiedene Gedächtnisorganisationen hinweg. Zudem lässt sich ein solches Archiv um Komponenten der automatischen Datenverteilung oder ein Rechtemanagement und Zugriffskontrollsystem ergänzen. Ein an die Archivobjekte, sowohl primäre als auch sekundäre, gebundenes Rechtemanagement sollte auf jeden Fall vermieden werden.

In Abhängigkeit von der Archivbenutzergruppe, des Alters einer wiederherzustellenden Umgebung oder dem gewählten Emulator sind ausreichende Betriebs- und Bedienungsinformationen vorzuhalten und gegebenenfalls laufend anzupassen. So haben Institutionen, Endanwender zu Hause, Nationalarchive, Staats- und Universitätsbibliotheken oder technische Museen durchaus sehr unterschiedliches Betriebswissen und heterogene Anforderungen. Aus diesen Überlegungen ergeben sich sinnvolle Erweiterungen für das OAIS-Referenzmodell.

VIII Danksagung Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. G. Schneider für die Aufnahme als Assistent an seinem Lehrstuhl und das dortige gute Arbeitsklima. Ich habe die weitgehenden Freiheiten bei der Wahl des Themas und in der Bearbeitungszeit sehr genossen. Im Laufe der Beschäftigung mit der Thematik bildete sich eine kleine Arbeitsgruppe zur funktionalen Langzeitarchivierung am Lehrstuhl und Rechenzentrum heraus, die sich am ”PLANETS Project” beteiligte. Dadurch erhielt sie eine Förderung durch die Europäische Kommission im Rahmen des ”Framework Programme 6”. Diese Unterstützung ermöglichte den intensiven Austausch mit internationalen Partnern und gab wichtige Anregungen für die inhaltliche Weiterentwicklung. Gleichfalls nicht unerwähnt bleiben sollte die Media AG des Nestor Expertennetzwerks. Sie hat mir einige sehr wertvolle Kontakte und Anregungen verschafft, die zur Vervollständigung der Arbeit beigetragen haben.

Ebenso geht mein Dank an die Arbeitsgruppe am Lehrstuhl für den intensiven Gedankenaustausch und die Entlastungen zum Ende der Promotion. Gleichzeitig nicht versäumen möchte ich, mich bei Herrn Dr. D. Degenhardt für die Tipps für Verbesserungen und hilfreichen Anmerkungen in den verschiedenen Zwischenphasen zu bedanken. Darüber hinaus gilt ein sehr herzlicher Dank Anja und meinen Eltern für die Geduld während der Erstellung des Werks und das kritische Gegenlesen kurz vor seiner Vollendung.

Keinesfalls vergessen möchte ich Herrn Prof. Dr. E. Mittler, der dankenswerter Weise die Rolle des Zweitgutachters meiner Arbeit angenommen hat. Mit ihm konnte ich einen Fachmann aus dem Bibliothekswesen gewinnen, der sich als langjähriger Direktor der Staats- und Universitätsbibliothek in Göttingen mit der Thematik der digitalen Langzeitarchivierung bereits sehr früh beschäftigt hat.

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Überblick und Motivation der Arbeit 1 Einleitung Fast kaum ein Vorgang der heutigen Informationsgewinnung, -speicherung und -übermittlung kommt ohne elektronische Hilfsmittel aus. Die Informationstechnik, die so den Wissensumsatz beschleunigt und ganz neue Formen von Arbeit und Kooperation erlaubt, ist auch nach 50 Jahren noch wenig auf Nachhaltigkeit ausgerichtet: Sie bringt durch ihre rasante Weiterentwicklung ihre eigenen Produkte in Gefahr.

Diese Gefahr wird seit der Jahrtausendwende zunehmend wahrgenommen. Deshalb gibt es inzwischen eine ganze Reihe von Initiativen und Bestrebungen gerade von Gedächtnisorganisationen,1 die sich zum Ziel gesetzt haben, den permanenten Zugriff auf die digitale Wissenbasis und das elektronische kulturelle Erbe sicherzustellen. Die meisten der in diesem Zusammenhang gewählten Strategien, digitale Objekte mit der technischen Entwicklung mitzuführen und für den permanten Zugriff bereitzuhalten, setzen auf Migration. Für Datenträger, üblicherweise das simple Umkopieren der Bitströme auf das jeweils aktuelle Speichermedium, stellt sie das Mittel der Wahl dar. Jedoch muss auch der Inhalt der Bitströme für die jeweils aktuelle Form des Zugriffs angepasst werden. Diese Art der Migration impliziert die (wiederholte) Veränderung des digitalen Objekts selbst.

Die in Betracht gezogenen Strategien der funktionalen Langzeitarchivierung sollten deshalb Komponentenbündel enthalten, die jederzeit einen Zugriff auf das Objekt in seinem Originalzustand erlauben. Das kann bedeuten, dass diese Ergänzungen überhaupt erst eine spätere Darstellung der Objekte gewährleisten. Emulation hat eine Wiederherstellung einer Entstehungsumgebung zum Ziel, in der ein Objekt ursprünglich erzeugt wurde oder primär ablief. Emulation verhindert auf diese Weise, dass die Primärobjekte eines digitalen Langzeitarchivs verändert werden müssen.

Was generell für digitale Objekte gilt, ist speziell auch für die Strategie der Emulation richtig: Auf digitale Objekte kann nicht ohne technische Hilfsmittel zugegriffen werden. So wie für das Abspielen von Schallplatten der Plattenspieler aufgehoben werden muss, benötigt man ein Archiv an Werkzeugen und geeignete Referenzumgebungen als Bezugspunkte zur Wiedergabe digitaler Objekte. Während sich bereits die sinnvolle physische Erhaltung des technisch recht trivialen Gerätes Plattenspieler als nicht unproblematisch erweist, gilt dies erst recht für digitales Equipment. Bei geeigneter Wahl der Mittel kann jedoch der Fall einfacher liegen – man muss kein Hardwaremuseum aufbauen und über lange Zeit pflegen. Stattdessen kann dieses einem speziellen Softwarearchiv mit Hardwarenachbildungen, den Emulatoren, übertragen werden.

Spezielle, im Zusammenhang dieser Arbeit relevante Fachbegriffe, die im Glossar am Ende des Anhangs näher erläutert werden, sind kursiv gesetzt.

4 KAPITEL 1. EINLEITUNG Damit ein solches Archiv seine Aufgaben erfüllen kann, sind einige Randbedingungen einzuhalten. Mit der Einstellung digitaler Objekte in ein Langzeitarchiv ergeben sich Anforderungen an deren Wiedergabe, denen seitens des Managements des Softwarearchivs Rechnung getragen werden muss. Ein solches Archiv muss geeignet bestückt, gepflegt und regelmäßig aktualisiert werden. Ein Teil der Archivobjekte, die Emulatoren, sind ebenso von Veraltung betroffen, wie alle anderen Primärobjekte auch. Sie spielen jedoch eine kritische Mittlerrolle als Schnittstelle zum jeweils gültigen Stand der Technik: Digitale Objekte aus einem Langzeitarchiv sind nur dann sinnvoll für die Anwender ihrer jeweiligen Zeit nutzbar, wenn sie in geeigneter Weise in der zu der Zeit verfügbaren technischen Umgebung zugreifbar sind.



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