Kommunikationssysteme 5 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kommunikationssysteme 5...

Kommunikationssysteme 5 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Kommunikationssysteme 5

Protokollmethoden für verteilte Systeme Jürgen Schüler


Agenda

1.) Einführung

2.) Telekommunikationssysteme

3.) Telekommunikationsdienste und -protokolle

4.) Logische Architektur von Kommunikationssystemen


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.


Kapitel 1

Rechnernetze und verteilte Systeme

• Rechnernetze

• Systeme (Exkurs)

• Telekommunikationssysteme

• Verteilte Systeme


Rechnernetz

WAN

LAN

Rechner

VerbindungseinrichtungDatennetz (Internet)

Mobile Computing

Nomadic Computing


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


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)


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


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


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


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



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



Sicht eines Rechnernetzes als Verbund:

• Leistungsverbund– Datenverarbeitung auf Mehrrechnersystemen– Dezentralisierung

Aufhebung von ParallelisierungsbarrierenDatenlokalität

• Ortsverbund– Integration von Transport und Verarbeitung

Verteilte InformationssystemeTelekooperationssysteme



• 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



• Zielkonflikte:billig

geringe Transportzeit hoher Durchsatz

hohe Zuverlässigkeit

• Ziele des Endnutzers:– billig– geringe Transportzeit– hohe Zuverlässigkeit

• Ziele des Betreibers:– billig– hoher Durchsatz– hohe Zuverlässigkeit


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


Systeme

• Systemarten:

Instanz

Instanz

Instanz Instanz

Instanz

Instanz

Umwelt

geschlossenes System offenes System

hierarchisch strukturiertes System


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


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


Verteilte Systeme

Begriffsklärung:

• Rechnernetz:– konkrete Basismaschine aus Rechnern, Verbindungen, Datennetz.

• Verteiltes System:– Anwendungssystem, das verschiedene Orte berührt.– Rechnernetz bildet Basis zur Erbringung seiner Funktionalität.


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


Verteilte Systeme - Eigenschaften

• Störungen sind nicht vollständig verdeckbar:– Beispiel: Konsens unter Fristsetzung ist in absolut zuverlässiger Weise nicht

möglich

Jürgen Schüler Prof. SchröderIngelheim Mainz

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Vorlesung am 24.03. in Mainz?!Bitte quittieren!

Ok! Aber bitte Quittung quittieren!.....Ok! Aber bitte Quittung

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