VSS Folien Index. Grundlegende Systemmodelle...34 Interaktionsmodell...37 Fehlermodell...40 Sicherheitsmodell...41
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- Irma Graf
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1 VSS Folien Index Charakteristische Eigenschaften verteilter Systeme Definition Verteiltes System...3 Probleme von Verteilten Systemen...4 Beispiele fuer verteilte Systeme...5 Ubiquitous Computing...11 Gemeinsame Ressourcennutzung...13 Service Orientierte Architektur (SOA)...14 World Wide Web...16 Anforderungen an Verteilte Systeme Heterogenitaet Offenheit Sicherheit Skalierbarkeit Fehlerverarbeitung / Fehlertoleranz Nebenlaeufigkeit (Concurrency) Transparenz...28 Systemmodelle Serviceschichten (Hard und Software)...4 Client/Server Modell...5 Mehrfache Server...6 Proxy Server und Cache...7 Peer to Peer (gleichrangige Prozesse)...8 Applets (dynamische Erweiterung der Applikation...9 Mobile Agenten...10 Schlange Clients / Netzwerkcomputer...11 Spontane Netzwerkverbindungen...12 Sensor Netzwerke...14 Mica (Sensor Node)...16 Sensor Node Packaging...17 Sensoren im Gesundheitswesen...18 Schnittstellen und Objekte...21 Thin Client / Fat Server...23 MVC (Model View Controller Pattern)...24 Drei Ebenen Architektur ( three tier )...25 Suchmaschine (Beispiel)...26 Fuenf Ebenen Architektur ( multi tier )...29 Sieben Ebenen Architektur (ISO OSI Modell)...30 Entwurfsanforderungen...31 Ubiquitaere Systeme...32 Charakteristiken...33 Grundlegende Systemmodelle...34 Interaktionsmodell...37 Fehlermodell...40 Sicherheitsmodell...41 Networking und Internetworking Grundlegende Begriffe...3 Netzwerkaspekte verteilter Systeme...4 Netzwerk Typen...5 Netzwerk Grundlagen...6 Protokolle...8 Konzeptuelles Layering der Protokoll Software...9 Kapselung in geschichteten Protokollen...10 Protokoll Layers im ISO OSI Modell...12 OSI Protokoll Uebersicht...13 Paketzusammenstellung...14 Internetwork Layers...15 Ports und adressierung...16 Paketauslieferung...17 Routing...18 Routing in wide Area Network...19 Routing Tabellen...20 RIP Routing Algorithmus...22 Ueberlastungskontrolle...23 Internetworking...24 Tunneling fuer IPV5 Migration...25 Internet Protokolle...26 TCP/IP Layers...27 TCP Kapselung...28 IP Adressierung...30 Internet Adress Struktur...31 Dezimal Darstellung der IP Adressen...32 Das IP Protokoll...33 IP Routing...36 Ipv Mobile IP...41 Mobile IP Routing Mechanismus...42 TCP und UDP...43 Domainnamen...48 Firewalls...49 Firewall Konfigurationen...50 IEEE 802 Netzwerk Standards...51 Wireless LAN Konfiguration...54 ATM asynchroner Transfermodus...55
2 ATM Protocol Layers...57 ATM Komponenten...58 ATM Cell Layout...59 Switching Virtual Paths in ATM Netzen...60 Interprozesskommunikation Schichten der Interprozesskommunikation...4 API fuer Internet Protokolle...5 Synchron vs Asynchron...8 Nachrichtenziele...9 Wichtige Anforderungen...10 Adressierung...11 URI & URL in Java...12 Lesen aus einer URL in Java...15 Direkte Netzprogrammierung vs Middleware...16 Beispiel Ebenen (ISO OSI Referenzmodell)...17 Protokollinteraktion UDP/TCP...18 Implementierung verteilter Anwendungen...19 TCP/UDP API: Sockets...20 UDP Sockets Java API...22 Java API fuer Internetadressen...23 Java API fuer Netzwerkkarten...24 IP Funktionalitaet...28 UDP Probleme beim Empfang...29 UDP Fehlermodell...30 UDP Programm Struktur...31 UDP Client in Java...32 UDP Server in Java...33 TCP (Transmission Control Protocol)...36 TCP Sockets...37 TCP Sockets Java API...38 TCP Programm Struktur...39 TCP Client in Java...40 TCP Server in Java...41 TCP Sockets Fehlermodell...44 Sockets Weitere Aufgaben...45 Externe Darstellung und Marshalling (Interprozesskommunikation)...46 Externe Datendarstellung (Beispiel) Ablauf der Datenuebertragung Problem der Uebertragung Externe Datendarstellung CDR (Common Data Representation) Beispiel Objektserialisierung in Java...54 Client/Server Kommunikation (Interprozesskommunikation) Grundmodelle der Kommunikation Anforderung Antwort Protokoll Client Operationen des Protokolls Server Operationen des Protokolls Nachrichtenformat des Protokolls Fehlermodell des Protokolls Das Protokoll mittels TCP HTTP Nachrichtenformate...66 Gruppenkommunikation (Interprozesskommunikation) Multicast IP Multicast IP Multicast in Java...70 Verteilte Objekte und Entfernte Aufrufe RPC / RMI...5 Middleware...8 Schnittstellen...9 IDL Grundbegriffe...12 Modul (IDL)...13 Interface (IDL)...14 Methoden (IDL)...15 IDL im Kontext...16 IDL Java Beispiel...17 Parameter und Attribute...21 Schnittstellenbeschreibungssprachen...22 Objektmodell...24 Verteiltes Objektsystem...25 Entfernte und lokale Methodenaufrufe...26 Entfernte Objektreferenz...27 Schnittstellen entfernter Objekte...28 RMI Entwurfsprobleme...31 Aufrufsemantik (RMI Entwurfsprobleme)...32 Fehlersemantik (RMI Entwurfsprobleme)...34 Transparenz (RMI Entwurfsprobleme)...35 Proxy und Skeleton...37 RMI Komponenten...39 Objektuebergabe...41 RMI Implementierung...42 Remote Procedure Call (Sun RPC)...44 Ergebnisse und Benachrichtigung...50 Architektur (Ergebnisse und Benachrichtigung)...54 Auslieferungssemantik (Ereignisse und Benachrichtigung)...56 Beobachter (Ereignisse und Benachrichtigung)...57 Jini (Ereignisse und Benachrichtigung)...58
3 Grundprinzipien von Jini...59 Jini Ereignisse...63 Jini Service Modell...66 Jini Architektur...69 Jini Uebersicht...71 Drucker in einem Jini Netzwerk...72 Discovery Join (Jini)...75 Distributed Leasing (Jini)...78 Distributed Events (Jini)...80 JavaSpaces...81 JavaSpaces Modell...84 JavaSpaces Beispiel Rechnerfarm...89 JavaSpaces API...91 JavaSpaces Transaktionen...93 JMS Hauptkomponenten Ziel Messaging System Daten Distributions Architektur Virtuell vollverknuepfte Netzwerke Kommunikationsmodell PTP Kommunikationsmodell Publish and Subscribe Kommunikationsmodelle Interfaces Kommunikationsmodell Message Selektor Kommunikationsmodell Message Body Kommunikationsmodell Destination Kommunikationsmodell MessageConsumer Kommunikationsmodell MessageProducer Kommunikationsmodell Message Delivery Verteilte Dateisysteme Einfuehrung...2 Level...4 Speichersysteme und ihre Eigenschaften...5 Datensatzstruktur fuer Dateiattribute...8 Modul Architektur eines Dateisystems...9 lokale UNIX Dateisystem Operationen...10 Varianten...11 Anforderungen...12 Architektur...14 Sun NFS...18 AFS (Andrew File System) Softwarekomponenten Datenaufteilung und Namensraum Volumes Callbacks Sicherheit...36 Namensdienste Namensdienste und Namenskonzepte...4 DNS (Beispiel)...10 Anforderungen an Verzeichnisdienste...11 URI (Uniform Resource Identifiers)...12 Namensaufloesung...13 iterativ (Strategien zur Namensaufloesung)...14 Server kontrolliert (Strategien zur Namensaufloesung)...15 DNS...20 DNS Name Server...22 DNS (Typisches Beispiel)...23 DNS Server Funktionen und Konfiguration...24 DNS Resource Records...25 Directory und Discovery Services...27 Service Discovery in Jini...29 GNS (Global Name Service)...30 GNS Anforderungen...32 GNS Probleme...33 X X.500 DIB Eintraege...39 X.500 DIB Zugriffe...40 X.500 DSA Zugriffe...41 LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)...42 LDAP Anwendungsfaelle...44 LDAP Datenmodell...45 JNDI (Java Naming & Directory Interface)...49 JNDI Architektur...50 JNDI Packages...51 JNDI Baum...52 JNDI javax.naming.conext...53 JNDI Initial Context...54 Binden von Objekten an JNDI...57 Zeit und globale Zustaende Zeit...5 Verteilte Softwareentwicklung (Beispiel)...6 Uhren, Ereignisse und Prozesszustaende Uhren Uhrensynchronisationsfehler und Uhrabweichungen...9
4 - Physikalische Uhren Atomzeit TAI (Tempes Atomic International) / IAT (engl.) TAI Schaltsekunde...12 UTC Synchronisation physischer Uhren Synchronisierung in einem synchronen System Cristian's Methode zur Synchronisation von Uhren Berkeley Algorithmus NTP (Network Time Protocol) NTP Synchronisations Modi NTP Details...29 Logische Zeit und logische Uhren Lamport Zeit...40 Globale Zustaende Bestimmung eines globalen Zustandes Garbage Collection Globales Zustandsattribut Schnappschuss Algorithmus von Chandy und Lamport Beispiel zum Snapshot Algorithmus Anwendungsgebiete Erzielbare Eigenschaften System Modell Offene und geschlossene Gruppen Multicasting Zuverlaessigkeitsgrade Grundlegender B(asic) Multicast Zuverlaessiger Multicast R(eliable) Multicast IP basiertes Multicast Implementierung (Beispiel) Eigenschaften Geordnetes Multicast ISIS Algorithmus Sequencer (Beispiel)...69 Konsens und verwandte Probleme Systemmodell Konsens dreier Prozesse (Beispiel) Byzantinische Generaele Unmoeglichkeit in asynchronen Systemen...81 Koordination und Uebereinstimmung Annahmen an Fehlerverhalten...5 Netzwerk Partitionen...6 Annahmen an Konnektivitaet und Ausfallverhalten...7 Verteilter wechselseitiger Ausschluss Ausgangslage Loesungsansatz lokal Beispiel Algorithmus Anforderungen Leistungsbewertung der Ausschlussalgorithmen Zentraler Server Ring Ricart und Agrawala's Algorithmus Multicast Synchronisation (Beispiel) Verteilte Loesung (Beispiel) Maekawa's Algorithmus...23 Wahlen Wahl Algorithmen Ring Algorithmus Bully Algorithmus...38 Multicast Kommunikation ISIS Algorithmus IP Multicast Problembereiche...47 Transaktionen und Nebenlaeufigkeit Arten von Ressourcen...5 Einfache Synchronisation (ohne Transaktion)...7 Transaktionen Fehlermodell fuer Transaktionen ACID Eigenschaft Atomaritaet und Dauerhaftigkeit Implementierung Koordinator Interface Java TransactionManager (Beispiel) Transaktions ID (Implementierung) Ende einer Transaktion Isolierung und Konsistenz Nebenlaeufigkeitskontrolle Interferenzen nebenlaeufiger Transaktionen Lost Update Problem Korrekte Interferenz Konflikte zwischen Operationen Serielle Aequivalenz (Beispiel) Algorithmen Widerherstellung nach Abstuerzen Dirty Read Vorzeitiges Schreiben...33 Verschachtelte Transaktionen...36
5 - Regeln...38 Sperren Nebenlaufigkeitskontrolle Algorithmen lock Beispiel Phasen Sperren Anforderungen Striktes 2 Phasen Sperren Shared Locks Deadlocks Beispiel Warte Graph (Wait For Graph) Verhindern von Deadlocks Erkennen von Deadlocks...59 Optimistische Nebenlaeufigkeitskontrolle Phasen der Transaktionen Validierungsphase Serialisierbarkeit einer Transaktion Validierungsstrategien...67 Zeitstempel Reihenfolge Operationskonflikte bei der Zeitstempel Reihenfolge Konfliktloesung...72 Vergleich der Methoden fuer die Nebenlaeufigkeitskontrolle...76 SOAP (Simple Object Access Protocol) Messages Anfrage Antwort Transport Adressierung & Routing...21 Webservices vs Verteilte Objekte...22 Java Web Service Interface ShapeList...23 WSDL Beschreibung...29 Finden von Web Services UDDI Registry...36 XML / Web Service Security...42 Sicherheitsanforderungen...43 Anfoderungen an die Algorithmen...44 Anforderungen an das Schluesselmanagement...45 Werkzeuge und Konzepte...46 XML Security Standards...47 XML Canonicalization Das Problem...48 Algorithmen fuer XML Signaturen...53 Anforderungen an das Schluesselmanagement...54 Algorithmen fuer Verschluesselung...55 Choreography...56 Verteilte Transaktionen Flache und verschachtelte verteilte Transaktionen Koordination...9 Atomare Commit Protokolle Ein Phasen Commit Protokoll Zwei Phasen Commit Protokoll...15 Verteilte Deadlocks Phantom Deadlock...27 Wiederherstellung von Transaktionen Recovery Verhalten im Feherfall Eigenschaften...30 Web Services Komponenten...3 Layer Architektur...3 WSDL (Web Service Description Language)...5 UDDI (Univeral Description & Discovery Interface)...5 Choreography...8 Kommunikationsmuster...9 Programmier Paradigma...10 Referenzen...11
8.4 Das Andrew File System 393 8.5 Ausblicke 404 8.6 Zusammenfassung 410 Übungen 411
Inhaltsverzeichnis Vorwort 11 Aufgabenbereiche und Leserschaft 11 Aufbau dieses Buches 12 Literatur 12 Änderungen in dieser Auflage 13 Danksagungen 14 Web-Site 14 Kapitel 1 Charakteristische Eigenschaften
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