Eigenschaften verteilter Systeme PDF

03.12.2024 Eigenschaften verteilter Systeme Seite Verte...

03.12.2024 Eigenschaften verteilter Systeme Seite Verteilte Systeme  Zusammengehöriges System autonom arbeitender Komponenten  Angebot eines Dienstes, einer Anwendung oder einfach Ressourcen  Verbunden  Kabel, Kabellos oder auch eine Kombination von Beiden  In der Regel eben räumlich getrennt  Jeder Knoten im System arbeitet unabhängig aber kommuniziert mit dem Rest  Allgemein wird ein gemeinsames Ziel verfolgt Seite 2 Verteilte Systeme  Welche Dienste / Server kennen Sie? Seite 3  03.12.2024 Verteilte Systeme  Gemeinsame  Nutzung von Daten  Nutzung von Geräten  Nutzung von Rechenleistung  Kommunikation der Benutzer eines verteilten Systems  Gemeinsames Arbeiten Seite 4 Verteilte Systeme Seite 5 Verteilte Systeme im Gesundheitswesen  Kennen Sie verteilte Systeme im Gesundheitswesen? Seite 6  03.12.2024 Grundkonzepte Skalierbarkeit Sicherheit Fehlertoleranz Zuverlässigkeit Transparenz Konsistenz Seite 7 Skalierbarkeit  Ein verteiltes System kann sich gut auf einen gesteigerten Ressourcenbedarf und Nutzerzahlen einstellen  Speicherplatz  Arbeitsspeicher  Weitere  Weitere Knoten lassen sich einfach hinzufügen, um mehr Ressourcen zur Verfügung stellen zu können  Die angebotenen Funktionen und Effizienz des Systems bleibt dabei bestehen  Auch langfristig Seite 8 Skalierbarkeit Nicht Ausführungszeit skalierbares System Ideal skalierbares System Nutzeranzahl Seite 9  03.12.2024 Skalierbarkeit - Probleme  Größe  Mehr Benutzer und Ressourcen werden unterstützt  Zentrale Komponenten schränken die Skalierbarkeit ein  Zentrale Services (z.B. ein einzelner Server zur Anmeldung für alle Benutzer)  Zentrale Daten (z.B. eine einziges Online-Telefonbuch-Datenbank)  Diese zentralen Komponenten werden zum Flaschenhals, einer Engstelle Seite 10 Skalierbarkeit - Probleme  Geographisch  Erhöhung der Knoten führt zu einer Vergrößerung des Netzwerks  Strecken zwischen einzelnen Knoten werden länger  Für verteilte Systeme, die ursprünglich für LAN´s entwickelt wurden, ein Problem  Zu lange Latenzzeiten Seite 11 Skalierbarkeit - Probleme  Administration  Skalierungen über mehrere unabhängige Administrationsdomainen ist schwierig  Unterschiedliche Ansätze zur Benutzung der Ressourcen  Unterschiedliche Konzepte  Verwaltung  Sicherheit Seite 12  03.12.2024 Fehlertoleranz  Fehler  Vorbeugen  Aushalten  Beheben  Redundanzen verhindern dabei an vielen Stellen mögliche Funktionsverluste  Störungen des Systems dürfen unbeteiligte Knoten und Prozesse nicht beeinflussen Seite 13 Fehlertoleranz  Verschiedene Arten der Störung  Vorübergehend  Treten einmalig auf und verschwinden wieder  Wiederkehrend  Tritt immer wieder auf und verschwindet auch von selbst wieder  Permanent  Störung bleibt bestehen bis Grund dafür aktiv behoben wurde Seite 14 Fehlertoleranz  Aufgabe eines verteilten Systems ist die Bereitstellung einer bestimmten Anzahl von Diensten  Fileserver  Mailserver  Zeitserver  etc.  Ausfall des Systems, wenn einer oder mehrere der ausgeschriebenen Dienste gar nicht oder nur teilweise bereitgestellt werden können Seite 15  03.12.2024 Transparenz  Für den Benutzer wirkt es wie ein einzelnes System  Die verteilten Systeme sollten nicht auffallen  Ein Benutzer sollte nicht mal bemerken, dass Prozesse oder Daten über ein Netzwerk verteilt werden  Mindestens wo diese landen oder abgespeichert werden sollte nicht nachvollziehbar sein  Das System verhält sich gleich, egal  Wo? Wie? Oder Wann?  eine Interaktion mit dem Benutzer und dem System stattfindet Seite 16 Ortstransparenz  Auf Ressourcen kann zugegriffen werden, ohne zu wissen wo sich diese befinden  Der Endbenutzer kann nicht sagen, wo sich ein Objekt genau befindet  Die Benennung der Ressourcen spielt eine große Rolle  Vergebung logischer Namen, aus denen der Standort nicht herausgelesen werden kann  URL  Auf eine Website kann per URL zugegriffen werden ohne den Standort des Webservers zu kennen  IP Seite 17 Fehlertransparenz  Fehler von Hardware- o. Softwarekomponenten werden von Anwendungsprogrammen und Benutzern nicht bemerkt  Selbstständiges Erkennen und Beheben des Fehlers  Auftretende Fehler werden dementsprechend maskiert  Keine zu beobachtende Fehlerwirkung  Schwierig zu implementieren  Unterscheidung – Prozess antwortet  Gar nicht  Sehr langsam Seite 18  03.12.2024 Zugriffstransparenz  Zugriff auf lokale und ferne Ressourcen funktioniert auf dieselbe Weise  Die Repräsentation der Daten  Verschiedene Betriebssysteme fallen nicht auf  Unterschiedliche Namenskonventionen  Kommunikation zwischen Prozessen Seite 19 Nebenläufigkeitstransparenz  Problemloser Zugriff auf dieselben Ressourcen zur gleichen Zeit von  Anwendungsprogrammen  Benutzern  Keine Konflikte  Ressourcen müssen Konsistenz bewahren  Bei gleichzeitigem Zugriff  Bei gleichzeitigen Änderungen Seite 20 Migrationstransparenz  Prozesse und Ressourcen sind im verteilten System mobil  Kommunikationen und Zugriffe werden nicht beeinflusst  Für Benutzer ist es nicht ersichtlich, auf welchem Rechner ein angeforderter Dienst ausgeführt wird  Ein Anwendungsprogramm kann während der Ausführung sogar den Rechner wechseln  Die örtliche Veränderung einer Ressource soll nicht erkennbar sein Seite 21  03.12.2024 Replikationstransparenz  Kopien einer Ressource bleiben Anwendungsprogrammen oder Nutzern verborgen  Auch Prozesse, die einspringen, falls einer fehlschlägt  Fehlertoleranz  Verfügbarkeit  Konsistente Namensvergebung  Ortstransparenz muss dabei auch gegeben sein Seite 22 Konsistenz  Spielt besonders bei Fileservern eine wichtige Rolle  Replikation dient zur Steigerung der Zuverlässigkeit → Fehlertoleranz  Gleichzeitige Verwendung mehrerer Kopien an unterschiedlichen Standorten  Führt allerdings zu Problemen mit der Konsistenz  Nicht alle Instanzen einer Ressource sind zu jeder Zeit identisch  Wird eine Kopie verändert, gibt es einen Zeitverzug bis alle Kopien synchronisiert wurden Seite 23 Konsistenz  Strikte Konsistenz P1: Write(x)a P2: Read(x)a  Jede Leseoperation liefert den Wert der letzten Schreiboperation  Eine absolute globale Zeit wäre notwendig  Unmöglich in verteilten Systemen Seite 24  03.12.2024 Konsistenz  Sequentielle Konsistenz P1: Write(x)a P2: Write(x)b P3: Read(x)b Read(x)a P4: Read(x)b Read(x)a  Zeit spielt hierbei keine Rolle Seite 25 Sicherheit Vertraulichkeit Integrität Verfügbarkeit Seite 26 Sicherheit Sender Empfänger Bedrohungen  Abfangen (Interception) Interception  Stören (Interruption) Interruption  Verändern (Modification)  Einbringen (Fabrication) Modification Fabrication Seite 27  03.12.2024 Sicherheit Mechanismen  Verschlüsselung  Authentifizierung  Nicht-Anfechtbarkeit  Autorisierung  Kontrolle Seite 28 Sicherheit  Single Sign On bzw. Reduced Sign On  Anmeldung über Drittanbieter bei mehreren Diensten  Dieser übernimmt die Authentifizierung  Einmal Anmeldedaten reicht  Komfortabel  Problem  Anmeldedaten einmal geknackt, bietet Zugriff auf alles Seite 29 Sicherheit  Wo ist Ihnen ein Single-Sign-On bekannt? Seite 30  03.12.2024 Zuverlässigkeit  System, ist über einen bestimmten zeitlichen Ablauf funktionstüchtig  Ohne Unterbrechungen möglichst lange  Replikationen steigern die Zuverlässigkeit  Redundanzen werden geschaffen, die im Zweifel einspringen können  Im Sinne der Zuverlässigkeit muss das System auch vor vorsätzlichen Angriffen geschützt werden Seite 31 Zuverlässigkeit  Zuverlässigkeit = Verfügbarkeit? Seite 32 Zuverlässigkeit Verfügbarkeit  System soll fortlaufend ausfallfrei laufen  Volle Systemerreichbarkeit zu einem  Über bestimmten Zeitintervall bestimmten Zeitpunkt  Höchst Zuverlässig  Alle Funktionen nutzbar  Durchgehende Arbeit über relativ lange  Höchst verfügbar Zeitspanne  System arbeitet sehr wahrscheinlich zu jedem beliebigen Zeitpunkt  Beispiel  System fällt jede Stunde eine Millisekunde aus → Hohe Verfügbarkeit / Schlechte Zuverlässigkeit  System wird einmal im Jahr für zwei Wochen heruntergefahren, stürzt aber nie ab → Hohe Zuverlässigkeit / Schlechte Verfügbarkeit Seite 33