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Kommunikationssysteme 5 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006
Kommunikationssysteme 5
Protokollmethoden für verteilte Systeme Jürgen Schüler
Kommunikationssysteme 5 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006
Agenda
1.) Einführung
2.) Telekommunikationssysteme
3.) Telekommunikationsdienste und -protokolle
4.) Logische Architektur von Kommunikationssystemen
Kommunikationssysteme 5 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006
Literatur
• Bücher:– Walter E. Proebster. Rechnernetze - Technik, Protokolle, Systeme,
Anwendungen. R. Oldenbourg Verlag, München, Wien, 1998. ISBN 3-486-24540-6.
– Michael Weber. Verteilte Systeme. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, 1998. ISBN 3-8274-0221-2.
– Peter C. Lockemann, Gerhard Krüger, Heiko Krumm. Telekommunikation und Datenhaltung. Carl Hanser Verlag, München, Wien, 1993. ISBN 3-446-17465-6.
Kommunikationssysteme 5 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006
Kapitel 1
Rechnernetze und verteilte Systeme
• Rechnernetze
• Systeme (Exkurs)
• Telekommunikationssysteme
• Verteilte Systeme
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Rechnernetz
WAN
LAN
Rechner
VerbindungseinrichtungDatennetz (Internet)
Mobile Computing
Nomadic Computing
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Rechnernetz - Übersicht
Rechner
Peripherie
Kommunikationssystem
Endsystem
End-system
LokalesNetz
Hub
End-system
ÖffentlichesVermittlungsnetz TS
TS
TS
TS
TS
End-system
End-system
LokalesNetz
End-system
Hub
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Rechnernetze - Historie
• 1960 - 1970– Rechner: Zentralrechner, Prozeßrechner– Zugang: direkter Rechnerzugang nur durch Systemspezialisten– Netze: Fernstapelverarbeitung: Direkter Nutzerzugang zur
Lochkartenstapelstation und zum Drucker
• 1970 - 1980– Rechner: erste dialogorientierten Zeitscheibensysteme, Terminals – Zugang: direkter Zugang vom Endnutzer zu Terminals– Netze: assymmetrische Vernetzung zwischen Großrechner und Terminals,
Herstellernetze (SNA von IBM, DECNET von DEC, DCA von Sperry, WangNet von WANG)
• 1980 - 1990– Rechner: moderne Arbeitsplatzrechner (Workstations, PCs), keine
Großrechner mehr– Zugang: direkter Zugang, entfernter Zugang– Netze: Paketnetze (ARPA-Netz, SITA-Netz, TYMNET), ab
1976 Normungsbestrebung durch ISO und ITU-T (CCITT)
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Rechnernetze - Historie
• 1990 - heute– Rechner: hohe Leistungsfähigkeit (heute schon GIPS)– Zugang: direkter Zugang, weltweiter entfernter Zugang, mobile Endgeräte– Netze: hohe Leistungsfähigkeit durch Glasfasertechnologie (heute im GigaBit-
Bereich)– Internet: Verlagerung von Universitäten und Forschungseinrichtungen auf den
privaten Sektor, wichtige Dienste: E-Mail, WWW, Multimedia
• Zukunft– Rechner: extreme Leistungsfähigkeit (ab 2010 TIPS)– Zugang: einheitlicher Zugang für Telekommunikation, Computer,
Unterhaltungsendgeräte– Netze: extreme Leistungsfähigkeit (TeraBit-Bereich), auch Funknetze– Verschmelzung der vier Komplexe Telekommunikationsindustrie,
Computerindustrie, Unterhaltungsindustrie, Handel und Dienstleistungen
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Rechnernetze - Einsatz
• Kommunikation von Personen– elektronischer Briefverkehr (email)– elektronische Foren (chat)– elektronische Konferenzen (news, conferencing)
Trend zu Multimedia (simultane Darstellung von Sprache, Ton, Texten und Bildern)
• Zugriff auf verteilte Information– Dateizugriff (remote file access, ftp)– Informationssysteme (WWW)– Peer-to-Peer-Systeme (Emule, Morpheus)– Fachdatenbanken (Amadeus)– Video on Demand– Audio on Demand– Verzeichnisdienste
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Rechnernetze - Einsatz
• Benutzung entfernter Verarbeitungsrechner / Funktionen– Ferndialog (remote login, telnet)– Stapelverarbeitung (RJE = remote job execution)– E-commerce (z.B. Internetbanking, Teleshopping)
• Verteilte Programmabläufe– Client/Server-Computing– Distributed Computing– Verteilte Anwendungen
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Rechnernetze - Ziele
• Funktionalität– Erbringung verteilter Anwendungen
• Lastverteilung– geringe Bearbeitungs-/Transportzeit– hoher Durchsatz– Ausgleich schwankender Anforderungen
• Zuverlässigkeit– Verfügbarkeit von Anwendungen und Daten
• Rechnerleistung– Erhöhung durch Verwendung der Leistungsfähigkeit mehrer Rechner
• Kosten– Minimale Kosten– Minimaler Aufwand
• Flexibilität– einfaches Einfügen neuer Komponenten und Verbindungen
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Rechnernetze - Ziele
Sicht eines Rechnernetzes als Verbund:
• Funktionsverbund– Funktionalität der Einzelrechner nutzbar
• Datenverbund– Daten der Einzelrechner zugreifbar
• Lastverbund– Verarbeitungs-/Speicherkapazität der Einzelrechner verfügbar
• Zuverlässigkeitsverbund / Verfügbarkeitsverbund– Erhöhung der Zuverlässigkeit von Funktionen durch redundantes Angebot– Erhöhung der Verfügbarkeit von Daten durch redundantes Speichern
• Flexible Erweiterbarkeit– problemloses Einfügen neuer Komponenten und Verbindungen
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Rechnernetze - Ziele
Sicht eines Rechnernetzes als Verbund:
• Leistungsverbund– Datenverarbeitung auf Mehrrechnersystemen– Dezentralisierung
Aufhebung von ParallelisierungsbarrierenDatenlokalität
• Ortsverbund– Integration von Transport und Verarbeitung
Verteilte InformationssystemeTelekooperationssysteme
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Rechnernetze - Ziele
• Begriff der Offenheit:– Hersteller-Unabhängigkeit– Dynamische Integration von Komponenten– Dezentrale Verwaltung– Autonome Partner
• Offene Datennetze / Rechnernetze– Internet
Ziel erreicht
• Offene Anwendungen– Komponentenstrukturierte verteilte Software
• Software wird aus Komponenten zusammengesetzt• Komponenten von unterschiedlichen Herstellern• Komponenten laufen auf verteilten Wirtsrechnern• Programmiersprachliche Basis: Java
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Rechnernetze - Ziele
• Zielkonflikte:billig
geringe Transportzeit hoher Durchsatz
hohe Zuverlässigkeit
• Ziele des Endnutzers:– billig– geringe Transportzeit– hohe Zuverlässigkeit
• Ziele des Betreibers:– billig– hoher Durchsatz– hohe Zuverlässigkeit
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Systeme
• Definition– Menge von in Wechselwirkung stehenden Instanzen
• Instanz– besitzt Betriebsmittel– besitzt Verhalten, d.h., sie agiert im Verlauf der Zeit
• Beispiele für Instanz– Mensch– Mensch in Rolle (Vortragender, Zuhörer)– Rechenprozeß– Rechenprozeßmenge– Teil eines Rechenprozeß– Verbund aus Menschen und Rechenprozessen
• Subsystem
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Systeme
• Systemarten:
Instanz
Instanz
Instanz Instanz
Instanz
Instanz
Umwelt
geschlossenes System offenes System
hierarchisch strukturiertes System
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Systeme
Dienstleistende Systeme:
• Instanzen:– Menge von Dienstnehmern– Diensterbringer (offenes Subsystem)
• Kommunikation:– vertikale Kommunikation
• Abwicklung von Dienstleistungen– horizontale Kommunikation
• zwischen Dienstleistern
• Kommunikationssysteme:– in der Zeit Datenhaltungssystem– im Raum Telekommunikationssystem
• Dienstleistungen dienen dem Nachrichtenaustausch zwischen Dienstnehmern
• Diensterbringer interpretiert Nachrichten nicht
Dienst-nehmer
Diensterbringer
Dienst-nehmer
Dienst-nehmer
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Telekommunikationssysteme
Endsystem
Datennetz implementiertTelekommunikationssystem
Transitsystem
• Rechnernetz benötigt Telekommunikationssystem• Telekommunikationssystem wird durch (dedizierte) Datennetze
implementiert• Tendenz:
– Rechner- und Datennetze verschmelzen– Datennetzanbieter betreiben Endsysteme und bieten Informationsdienste an
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Verteilte Systeme
Begriffsklärung:
• Rechnernetz:– konkrete Basismaschine aus Rechnern, Verbindungen, Datennetz.
• Verteiltes System:– Anwendungssystem, das verschiedene Orte berührt.– Rechnernetz bildet Basis zur Erbringung seiner Funktionalität.
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Verteilte Systeme - Eigenschaften
• Real meßbare Qualitäts-Anforderungen– Kosten– Leistung– Zuverlässigkeit
• Langlebigkeit und Komplexität– Fehler- und Ausfalltoleranz der Verbindungen– Fehler- und Ausfalltoleranz der Komponenten– flexible modulare Struktur
• Beispiel– Internet-Banking– Flugbuchungssystem
• Abhängigkeit von Störungen und Ausfällen des Rechnernetzes– Störungserkennung und -behebung durch Redundanz in Nachrichten– Störungen sind nicht vollständig verdeckbar
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Verteilte Systeme - Eigenschaften
• Störungen sind nicht vollständig verdeckbar:– Beispiel: Konsens unter Fristsetzung ist in absolut zuverlässiger Weise nicht
möglich
Jürgen Schüler Prof. SchröderIngelheim Mainz
t
Vorlesung am 24.03. in Mainz?!Bitte quittieren!
Ok! Aber bitte Quittung quittieren!.....Ok! Aber bitte Quittung
der Quittung quittieren!
24.03. erreicht!