Verteilte Systeme

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Dozent
Prof. Dr. Michael Schöttner

Betreuer
Fabian Ruhland, Filip Krakowski

Studiengang
Master-Studiengang Informatik

Leistungspunkte
10 LP

Klausurtermine
1. Klausur: 18.07.2022, 10:00 Uhr, Rechnerraum im ZIM (25.41.U1.22)
2. Klausur: 20.09.2022, Uhrzeit wird noch bekanntgegeben, Rechnerraum im ZIM (25.41.U1.22)

Lehrveranstaltungen

• Vorlesung „Verteilte Systeme“, 4 SWS, Mi. 10:30 - 12 Uhr, HS 5H, Do. 10:30 - 12 Uhr, HS 5G
• Übung, 2 SWS, Fr. 08:30 - 10 Uhr, HS 5G

Inhalte

• Architekturformen: Client-Server, P2P, Cloud, Edge, Fog 
• Grundlagen: Prozesse, Threads, Synchronisierung
• Kommunikation: Sockets, entfernte Methodenaufrufe, gemeinsamer Speicher
• Namensdienste: Domain Name System, Gnutella, Chord, CAN, Pastry
• Koordination: reale und logische Zeit, wechselseitiger Ausschluss und globale Zustände (Schnappschüsse, Verklemmungen), Transaktionen
• Replikation und verschiedene Konsistenzmodelle
• Gruppenkommunikation: atomarer Multicast, Overlay-Multicast
• Fehlertoleranz: Fehlermodelle, Checkpointing
• Konsensus: flooding consensus, Paxos, byzantinische Generäle
• Verteilte Dateisysteme: NFS, CFS, IVY, OceanStore
• Sicherheit: Grundlagen der Verschlüsselung und der Authentisierung

Lernergebnisse/Kompotenzen
Studierende sollen nach Absolvierung der Lehrveranstaltungen in der Lage sein,

• Eigenschaften und Problemfelder Verteilter Systeme zu identifizieren.
• Die Arbeitsweise verschiedener Kommunikationsmechanismen zu beschreiben, insbesondere hinsichtlich Skalierbarkeit und Fehlertoleranz.
• Algorithmen zur Datensuche in Peer-to-Peer-Systemen zu beschreiben und zu vergleichen
• Lösungsansätze für die Koordination verteilter Systeme zu vergleichen und anzuwenden
• Die Konsistenzproblematik verteilter replizierter Daten einzuordnen und geeignete Konsistenzmodelle für konkrete Anwendungsfälle auszuwählen
• Fehlertolerante verteilte Lösungen zu erläutern, insbesondere für das Konsensusproblem
• Die Architektur verteilter Dateisysteme sowie grundlegender Sicherheitsaspekte zu beschreiben
• Einfache verteilte Systeme selbst zu entwickeln

Literatur

• G. Coulouris et.al., „Distributed Systems: Concepts and Design“, Addison-Wesley, 5. Aufl. 2011
• A. Tanenbaum and M. van Steen: „Distributed Systems: Principles and Paradigms”, 3. Auflage, Prentice Hall, 2013.
• K. Birman, „Guide to Reliable Distributed Systems: Building High-Assurance Applications and Cloud-Hosted Services“, Springer, 1. Aufl., 2012.
• Weitere relevante Publikationen werden in der Vorlesung bekannt gegeben

Verwendbarkeit des Moduls

• Wahlpflichtbereich Praktische oder Technische Informatik
• Schwerpunktbereich
• Individuelle Ergänzung
• Anwendungsfach für den Ergänzungsbereich im Master-Studiengang Mathematik

Teilnahmevoraussetzungen

Bachelor-Studierende müssen folgende Module erfolgreich abgeschlossen haben:

• „Programmierung”
• „Rechnerarchitektur”
• „Algorithmen und Datenstrukturen”
• „Theoretische Informatik”

Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Erfolgreiche Bearbeitung der Übungsaufgaben. Erfolgreiche Teilnahme an der Prüfung am Ende der Veranstaltung.

Häufigkeit des Angebots, modulare Schiene
I.d.R. jährlich im Sommersemester

Modulbeauftragte und hauptamtliche Lehrende
Prof. Dr. Michael Schöttner

Materialien
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