Inhaltsverzeichnis. Vorwort 13. Kapitel 1 Einleitung 17. Kapitel 2 Architekturen 51. Kapitel 3 Prozesse 91

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2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 13 Kapitel 1 Einleitung Definition eines verteilten Systems Ziele Zugriff auf Ressourcen Verteilungstransparenz Offenheit Skalierbarkeit Typische Fehlannahmen Klassen verteilter Systeme Verteilte Computersysteme Verteilte Informationssysteme Verteilte Pervasive Systeme Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 2 Architekturen Architekturstile Systemarchitekturen Zentralisierte Architekturen Dezentralisierte Architekturen Hybridarchitekturen Architekturen und Middleware Interzeptoren Allgemeine Ansätze für adaptive Software Erörterung Selbstmanagement in verteilten Systemen Modell der Rückkopplungssteuerung Systemüberwachung mit Astrolabe Unterscheidung von Replikationsstrategien in Globule Automatische Reparatur von Komponenten in Jade Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 3 Prozesse Threads Einführung in Threads Threads in verteilten Systemen

3 INHALTSVERZEICHNIS 3.2 Virtualisierung Die Rolle der Virtualisierung in verteilten Systemen Architekturen virtueller Maschinen Clients Vernetzte Benutzerschnittstellen Clientseitige Software für die Verteilungstransparenz Server Allgemeine Entwurfsfragen Servercluster Servercluster verwalten Codemigration Ansätze zur Codemigration Migration und lokale Ressourcen Migration in heterogenen Systemen Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 4 Kommunikation Grundlagen Protokollschichten Arten der Kommunikation Entfernter Prozeduraufruf (Remote Procedure Call, RPC) Grundlagen der RPC-Verwendung Übergabe von Parametern Asynchrone RPCs DCE-RPC Nachrichtenorientierte Kommunikation Nachrichtenorientierte flüchtige Kommunikation Nachrichtenorientierte persistente Kommunikation Das Warteschlangensystem WebSphere von IBM Streamorientierte Kommunikation Unterstützung für kontinuierliche Medien Streams und Dienstgüte Synchronisierung von Streams Multicast-Kommunikation Multicast auf Anwendungsebene Gossip-basierte Datenverbreitung Zusammenfassung Aufgaben

4 Inhaltsverzeichnis Kapitel 5 Benennung und Namenssysteme Namen, Bezeichner und Adressen Lineare Benennung Einfache Lösungen Heimatgestützte Ansätze Verteilte Hash-Tabellen Hierarchische Ansätze Hierarchische Benennung Namensräume Namensauflösung Die Implementierung eines Namensraumes DNS Attributbasierte Benennung Verzeichnisdienste Hierarchische Implementierungen: LDAP Dezentrale Implementierungen Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 6 Synchronisierung Uhrensynchronisierung Physikalische Uhren Global Positioning System (GPS) Algorithmen zur Uhrzeitsynchronisierung Logische Uhren Die logischen Uhren von Lamport Vektoruhren Gegenseitiger Ausschluss Überblick Ein zentralisierter Algorithmus Ein dezentraler Algorithmus Ein verteilter Algorithmus Ein Token-Ring-Algorithmus Die vier Algorithmen im Vergleich Globale Positionierung von Knoten Wahlalgorithmen Herkömmliche Wahlalgorithmen Wahlalgorithmen in drahtlosen Umgebungen Wahlalgorithmen in großmaßstäblichen Systemen Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 7 Konsistenz und Replikation Einführung Gründe für Replikation Replikation als Skalierungstechnik

5 INHALTSVERZEICHNIS 7.2 Datenzentrierte Konsistenzmodelle Stufenlose Konsistenz Konsistente Anordnung von Operationen Client-zentrierte Konsistenzmodelle Eventual Consistency Monotones Lesen Monotones Schreiben »Read Your Writes«-Konsistenz »Writes Follow Reads«-Konsistenz Replikationsverwaltung Platzierung der Replikatserver Replikation und Platzierung von Inhalten Verteilung von Inhalten Konsistenzprotokolle Stufenlose Konsistenz Urbildbasierte Protokolle (Primary-Based Protocols) Protokolle für replizierte Schreibvorgänge Cache-Kohärenzprotokolle Implementieren der clientzentrierten Konsistenz Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 8 Fehlertoleranz Einführung in die Fehlertoleranz Grundbegriffe Fehlermodelle Maskierung des Ausfalls durch Redundanz Belastbarkeit von Prozessen Entwurfsfragen Maskierung von Ausfällen und Replikation Übereinstimmung in fehlerhaften Systemen Erkennung von Ausfällen (Failure Detection) Zuverlässige Client-Server-Kommunikation Punkt-zu-Punkt-Kommunikation RPC-Semantik bei Fehlern Zuverlässige Gruppenkommunikation Grundlegende Verfahren für zuverlässiges Multicasting Skalierbarkeit beim zuverlässigen Multicasting Atomares Multicasting Verteilter Commit Zwei-Phasen-Commit Drei-Phasen-Commit

6 Inhaltsverzeichnis 8.6 Wiederherstellung (Recovery) Einführung Kontrollpunkt (Checkpoint) Nachrichtenprotokollierung Wiederherstellungsorientierte Datenverarbeitung Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 9 Sicherheit Einführung in das Thema Sicherheit Sicherheitsbedrohungen, -richtlinien und -mechanismen Entwurfsfragen Kryptografie Sichere Kanäle Authentifizierung Nachrichtenintegrität und Vertraulichkeit Sichere Gruppenkommunikation Kerberos Zugriffssteuerung Allgemeine Aspekte der Zugriffssteuerung Firewalls Sicherer mobiler Code DoS-Angriffe (Denial of Service) Sicherheitsverwaltung Schlüsselverwaltung Sichere Gruppenverwaltung Autorisierungsverwaltung Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 10 Verteilte objektbasierte Systeme Architektur Verteilte Objekte Enterprise Java Beans Verteilte gemeinsam genutzte Objekte in Globe Prozesse Objektserver Das Ice-Laufzeitsystem Kommunikation Clients an Objekte binden Statischer und dynamischer Aufruf entfernter Methoden (Remote Method Invocation, RMI) im Vergleich Übergeben von Parametern

7 INHALTSVERZEICHNIS Java RMI Objektbasierte Nachrichtenübermittlung Benennung CORBA-Objektverweise Globe-Objektverweise Synchronisierung Konsistenz und Replikation Eintrittskonsistenz Replizierte Aufrufe Fehlertoleranz Fehlertoleranz in CORBA Fehlertoleranz in Java Sicherheit Globe Sicherheit für entfernte Objekte Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 11 Verteilte Dateisysteme Architektur Client-Server-Architekturen Clusterbasierte verteilte Dateisysteme Symmetrische Architekturen Prozesse Kommunikation RPCs in NFS Das RPC2-Subsystem Dateiorientierte Kommunikation in Plan Namen Namen in NFS Erstellen eines globalen Namensraumes Synchronisierung Semantik der gemeinsamen Dateiverwendung Dateien sperren Gemeinsame Verwendung von Dateien in Coda Konsistenz und Replikation Clientseitiger Cache Serverseitige Replikation Replikation in Peer-to-Peer-Dateisystemen Dateireplikation in Grid-Systemen Fehlertoleranz Umgang mit byzantinischen Fehlern Hohe Verfügbarkeit in Peer-to-Peer-Systemen

8 Inhaltsverzeichnis 11.8 Sicherheit Sicherheit in NFS Dezentrale Authentifizierung Sichere Peer-to-Peer-Systeme zur gemeinsamen Verwendung von Dateien Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 12 Verteilte webbasierte Systeme Architektur Herkömmliche webbasierte Systeme Webdienste Prozesse Clients Der Apache-Webserver Webservercluster Kommunikation HTTP SOAP Benennung Synchronisierung Konsistenz und Replikation Zwischenspeicherung auf dem Webproxy Replikation für Webhosting-Systeme Replikation von Webanwendungen Fehlertoleranz Sicherheit Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 13 Verteilte koordinationsbasierte Systeme Einführung in Koordinationsmodelle Architekturen Allgemeiner Ansatz Herkömmliche Architekturen Peer-to-Peer-Architekturen Mobilität und Koordination Prozesse Kommunikation Inhaltsgesteuertes Routing Unterstützung von kombinierten Abonnements (Subscription) Benennung Zusammengesetzte Ereignisse beschreiben Abgleichen von Ereignissen mit Abonnements Synchronisierung

9 INHALTSVERZEICHNIS 13.7 Konsistenz und Replikation Statische Ansätze Dynamische Replikation Fehlertoleranz Zuverlässige Publish/Subscribe-Kommunikation zwischen Anbieter und Abonnent Fehlertoleranz in gemeinsam genutzten Datenräumen Sicherheit Vertraulichkeit Sichere gemeinsam genutzte Datenräume Zusammenfassung Aufgaben Kapitel 14 Literatur und Quellen Weiterführende Literatur Einführungen und allgemeine Werke Architekturen Prozesse Kommunikation Benennung Synchronisierung Konsistenz und Replikation Fehlertoleranz Sicherheit Verteilte objektbasierte Systeme Verteilte Dateisysteme Verteilte webbasierte Systeme Verteilte koordinationsbasierte Systeme Quellen Über die Autoren 719 Liste mit englischen Begriffen und deren Übersetzung 721 Liste mit deutschen Begriffen und deren Übersetzung 729 Register