hohe Leistungsfähigkeit Kosteneinsparungen Flexibilität

binärer Semphor (mutex): nur 0 und 1 Zählsemaphor: alle Zahlen

dient zum Datentransfer ersetzt FTP direkte Bearbeitung und Erstellung im HTML-Editor gerade bearbeitete Dateien werden für andere gesperrt erweitert HTTP

einfache Programmierung JSON oder XML statt SOAP unabhängig von der Plattform

= not only SQL wird bei vielen Lese- und Schreibanfragen verwendet nicht relational skalierbar

auch CSS Angriff auf den Client Client klickt auf den vorbereiteten Link und führt Javascript Datei aus

Verteilte Systeme

Fragen zu verteilten Systemen, beruhend auf der Vorlesungsreihe Verteilte Systeme an der DH Villingen-Schwenningen, Studiengang Wirtschaftsinformatik

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S. S.

Étudier

S. S.

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Diese Lernkarten behandeln grundlegende und fortgeschrittene Konzepte der verteilten Systeme auf Universitätsniveau. Sie decken Themen wie Client-Server-Architekturen, Kommunikation, Sicherheit, Verschlüsselung, Datenbanken, und Cloud-Computing ab. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende und IT-Professionals, die ihr Verständnis von verteilten Systemen vertiefen möchten, da sie sowohl theoretische Grundlagen als auch praktische Anwendungen und Sicherheitsmaßnahmen behandeln.

Cartes-fiches

Utilisateurs

Langue

Allemand

Catégorie

Informatique

Niveau

Université

Créé / Mis à jour

11.06.2015 / 25.06.2023

Fichiers de cartes similaires

NoSQL-Kategorien inkl. Beispiele und Erklärung

Dokumentenorientere DB
Schlüssel -> Dokument
Bsp. mongoDB
Key-Value-DB
Schlüssel -> kleiner Wert
Bsp. bei Logs, Amazon Dynamo
Spaltenorientierte DB
Spalten werden einzeln gespeichert, anders als bei SQL (Zeilen)
Bsp. Cassandra
Graphen DB
Beziehungen werden gespeichert
Bsp. Facebook- Freundschaften, Neo4J

Arten von Konsistenzen, Darstellung anhand von

N.. Anzahl aller vorhandenen Nodes

W... Anzahl aller Nodes, die beschrieben werden müssen

R... Anzahl aller Nodes, die gelesen werden müssen

W=N, R=1 Consistency by writes
R=N, R=1 Consistency by reads
W+R <= N Eventual Consistency
W+R > N Conssitency by quorum

Vector Check

NodeID, Versionssnr.

hilft bei Bestimmung von zeitl. Reihenfolge von Dateien

Map/ Reduce

= Verarbeitung riesiger Datenmengen

Map: Funktion liefert Daten pro Dokument und speichert in einem Zwischenergebnis

Reduce: Nimmt Zwischenergebnisse und fasst diese zu Endergebnis, z.B. Statistik, Sortieren

Cross-Site-Scripting

auch CSS
Angriff auf den Client
Client klickt auf den vorbereiteten Link und führt Javascript Datei aus

Gegenmassnahmen: Cross-Site-Scripting

alle <script> Tags entfernen
Eingaben überprüfen mit RegEx
Sonderzeichen durch HTML-Entities ersetzen

SQL- Injection

Angriff auf den Server
SQL wird in Formulardaten hinzugefügt

SQL-Injection: Massnahmen

Prüfung der Angaben
prepared Statements

Verschlüsselungsarten

symmetrisch: ein Schlüssel

assymmetrisch: private und public key

Schlüsselraum

Menge aller möglicher Schlüssel

Kerkhoffsches Prinzip

Sicherheit nicht abhängig von Geheimhaltung des Verfahrens,sondern Anzahl der Schlüssel

One-Time-Pad

Schlüssel wird nur einmal verwendet
Schlüssel werden zufälig erzeugt

Assymmetrische Verschlüsselung: Funktionsweise

Erstellung Schlüsselpaar
Nutzer verteilt public key an Absender
Absender verschlüsselt Nachricht mit public key
Empfänger entschlüsselt mit private key

Falltürprinzip

Berrechnung in eine Richtung einfach, andere Richtung schwer

Bsp. p*q = n

RSA- Verfahren

2 Primzahlen p,q
e, der keinen gem. Teiler mit phi=(p-1)(q-1)
d berechnen aus: d*e mod phi = 1
public key e,n
private key d,p,q

Decode: Text m^e mod n

Encode: Chiffre * c^d mod n

Digitale Signaturen

dienen zur Identifizierung des Absenders

Hashfunktionen

komprimieren einen großen Text in einen kurzen Text

Funktionsweise: Signierter Hash

Absender: Text, verschlüsselter Hash (mit private key)
Empfänger: Text, entschlüsselt Hash mit public key und vergleicht

Wie bekommt man ein Zertifikat? (Verwaltung Schlüssel)

Erstellung eines Schlüssels
Verschlüsselten Schlüssel an Stelle versenden
Zertifikat mit Ausweis persönlich abholen

Funktionsweise Kerberos

Client sendet Anfrage an Schlüsselwartungszentrum
Schlüsselwartungszentrum sendet Ticket zurück
Ticket wird mit Server abgeglichen
Server gleicht dann mit dem Schlüsselwartungszentrum ab

Was ist ein Verteiltes System?

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

großer Verbund von unterschiedlichen Rechnern, mit unterschiedlichen Betriebssystemen und Anwendungen
über unterschiedl. Anwendungsprotokolle verbunden
Aufgabe: Datenaustausch und Bearbeitung eines gemeinsamen Ziels.

Was ist eine Verteilte Anwendung?

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

verteilt eine Anwendung auf mehrere Rechner
nutzt ein verteiltes System

Beispiele für Verteilte Systeme (min. 3)

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Client-Server-System
Client-Server-DB-System
ERP-System
Bank-System
Cloud-Dienste

Ziele verteilter Systeme

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Informationsaustausch
Ausfallsicherheit
Skalierbarkeit
Lastverteilung
Ressourcennutzung
Koppelung verschiedener Systeme

Konzepte verteilter Systeme

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Transaktion
Nebenläufigleit
Namens-und Verzeichnisdienst
einheitliche Datenbankzugriffe
Persistenz
Replikation
Sicherheit

Arten der Kommunikation (2)

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

asynchrone und synchrone Kommunikation

synchrone Kommunikation

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Response-Request-Verfahren

Client wartet bis Antwort vom Server eintritt

Asynchrone Kommunikation

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Client wartet nicht
Callback-Funktion
Polling: Client fragt selber in regelmäßigen Abständen nach Antwort
Client speichert Ergebnisse in der Netzwerkschicht zwischen

Konzept: Transparenz

Was ist das und was sind Anwendungsfelder der Transparenz?

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

nach außen wirkt der Recherverbund als ein System

Anwendungsfelder:

Fehler
Replikation
Relokation
Migration
Zugriff
Ort
Nebenläufigkeit

Bedeutung: Atomar

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Ein "Buchungsvorgang" wird entweder komplett oder gar nicht durchgeführt. Sollte ein Fehler auftreten wird der Ausgangszustand wieder hergestellt.

Charakteristika einer Transaktion

ACID

A: atomar

C: konsistent

I: isoliert

D: dauerhaft

Konzept: NTP

Was ist das und wie funktioniert es?

Network-Time-Protocoll
UDP-Port: 123
Synchronisation der Zeit mit einem NTP-Server

Zeitsynchronisation ist wichtig für....

Log-Einträge
Synchronisation von Daten
Authentifizierung

Was ist ein Stratum?

Mit einem Stratum wird angegeben wie genau die Zeitsynchronisation eines Rechners ist.

Je kleiner ein Stratum, desto näher ist der Rechner mit einer Atomuhr verbunden.

Atomuhr --> Stratum 1 --> Stratum 2 --> NTP- Client

Definition: Softwarearchitektur

zeigt Anordnung von Softwarekomponenten und deren Zusammenarbeit

Arten der Softwarearchitektur

objektorientierte Architektur
geschichteter Architekturstil
ereignisbasierter Architekturstil
Peer to Peer
Grid- Architektu

Definition: Systemarchitektur

zeigt die Realisierung der Softwarekomponenten am realen PC

Kopplungsarten (2), welche ist vorzuziehen?

Lose Kopplung: wenig Beziehungen zwischen Rechnern

Enge Kopplung: mehrere Beziehungen zwischen Rechnern

Vorzuziehen ist die Lose Kopplung, da weniger Wartungsaufwand vorhanden ist. Die Rechner können einzeln gewartet werden. Jedoch kann eine Lose Kopplung aufwendiger in ihrer Erstellung sein.

Wie funktioniert eine Client-Server-Architektur und was wären Beispiele dafür?

synchrone Kommunikation
Bsp. : HTTP, FTP
besteht aus zwei Rechnern

Probleme der Client-Server-Architektur

Abhängigkeit vom Betriebssystem bzw. Browser des Clients
Installation und Wartung des Clients ist aufwendig
Skalierung durch Replikation ist schwierig

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Cartes-fiches

Cloud Computing

Verfügbarkeit von IT-Infrastrukturen, Plattformen und Anwendungen über das Internet (on demand)

verwendet Virtualisierung
Utility Computing

Utility Computing

nur aktuell benötigte Ressourcen werden zur Verfügung gestellt und bezahlt

Arten von Clouds und Erläuterungen

Private Cloud: Provider und User gehören der selben Organisation an

Public Cloud: Provider und User gehören unterschiedlichen Organisationen an

Hybrid Cloud: Daten der Private und Public Clouds werden genutzt

Cloud Computing Landscapes

Software as a Service
Infrastructure as a Service
Plattform as a Service

Software as a Service SaaS

Erklärung, Beispiel, Nutzer

Softwareanwendungen laufen auf dem Browser bzw. Applikationsserver
Bsp. : Google Docs
Nutzer: Unternehmen, Privatpersonen

Plattform as a Service PaaS

Erklärung, Beispiel, Nutzer

Betriebsplattform
Bsp. Google App Engine
Nutzer: IT-Planer, Entwickler

Infrastructure as a Service IaaS

Erklärung, Beispiel, Nutzer

virtuelle IT-Infrastruktur und Hardware
Bsp. Amazon Elastic Compute Cloud
Nutzer: IT-Dienstleister, IT-Abteilungen

Cloud- Vorteile

hohe Leistungsfähigkeit
Kosteneinsparungen
Flexibilität

Cloud-Nachteile

Sicherheit
Vendor- Lock-In

Grid Computing

Verbindung dezentraler Rechenkapazitäten zu einem virtuellen Hochleistungscomputer zur Bearbeitung rechnerintensiven Aufgaben

Was ist ein Socket?

vom Betriebssystem zum Zugriff auf TCP und UDP zur Verfügung gestellt

Funktionsweise Socket

Server bietet Dienste an und wartet
Client stellt Verbindungsanfrage
Server erstellt neuen Socket und akzeptiert Client
Response/Request Verfahren
Server löscht Socket und schliesst Verbindung

Race Conditions

Race Conditions entstehen bei gemeinsamer Nutzung von Speicher und Dateien

Möglichkeiten zum Wechselseitigem Ausschluss

Interruptsperrungen
SperrVariablen einsetzen
Strikter Wechsel

Semaphoren - Problem und Lösung

Problem: Race Condition beim Zählen

Lösung: Sempahor

spez. Software-Objekte, de vom Betriebssystem bereitgestellt werden
besitzt Zählervariable

Aufbau eines Semaphors

Semaphors Name

Zähler, Integer

Warteschlange

P: Down

V: Up

Funktion: Semaphor "Up"

= freigeben

Zähler = Zähler +1;

Wenn Warteschlange != leer {

älteste Prozedur aus der Schlange entsperren

}

Funktion: Semaphor "Down"

= nächste Prozedur

wenn Zähler = 0{

Prozess blockieren, an Warteschlange hängen

}

Zähler -1

Arten von Semaphoren

binärer Semphor (mutex): nur 0 und 1
Zählsemaphor: alle Zahlen

DocumentRoot

Startverzeichnis

DirecotryIndex

Start Dokument

Alias

erlaubt HTML Datei an anderer Stelle zu speichern als im DocoumentRoot

Virtual Host

Server kann auch mit anderem Hostname als Domain angesprochen werden

WebDAV

dient zum Datentransfer
ersetzt FTP
direkte Bearbeitung und Erstellung im HTML-Editor
gerade bearbeitete Dateien werden für andere gesperrt
erweitert HTTP

MVC- Pattern

Bei einem komplexen Serversystem, kann der Zusammenhang zwischen Skripten, HTML-Dateien kompliziert werden. Daher das MVC- Pattern:

Model: Datenbank

Controller: Eingabe

View: Ansicht

AJAX

Server- Anfragen werden im Hintergrund ohne Neuladen ausgeführt

Bsp. Google Maps

Web Services

Konzept: Mensch - zu -Mensch- Kommunikation

Browser -- FTP/HTTP--> Server

Applikationsserver --SOAP/XML-->Applikationsserver

WSDL

Web Services Description Language

XML Datei beschreibt was für Daten zurückkommen bei Anfrage

REST

Representational State Transfer

Alle Ressourcen werden mit einer URL adressiert

HTTP Methoden: POST, GET, DELETE, PUT

Vorteile von REST

einfache Programmierung
JSON oder XML statt SOAP
unabhängig von der Plattform

Same-Origin-Policy

Skripte werden können nur auf eigene Domain zugreifen

Zum Umgehen wird CORS verwendet

NOSQL-DB

= not only SQL

wird bei vielen Lese- und Schreibanfragen verwendet
nicht relational
skalierbar

Eventual Consistency

= nur eventuell konsistent -> kein ACID

tritt bei Replikationen auf

Bsp. Anzeigen von Nachrichten

CAP- Theorem

C: konsistent (alle Nutzer greifen auf die selben Daten zu)

A: Availibility

P: Partitionierung

NoSQL-Kategorien inkl. Beispiele und Erklärung

Dokumentenorientere DB
Schlüssel -> Dokument
Bsp. mongoDB
Key-Value-DB
Schlüssel -> kleiner Wert
Bsp. bei Logs, Amazon Dynamo
Spaltenorientierte DB
Spalten werden einzeln gespeichert, anders als bei SQL (Zeilen)
Bsp. Cassandra
Graphen DB
Beziehungen werden gespeichert
Bsp. Facebook- Freundschaften, Neo4J

Arten von Konsistenzen, Darstellung anhand von

N.. Anzahl aller vorhandenen Nodes

W... Anzahl aller Nodes, die beschrieben werden müssen

R... Anzahl aller Nodes, die gelesen werden müssen

W=N, R=1 Consistency by writes
R=N, R=1 Consistency by reads
W+R <= N Eventual Consistency
W+R > N Conssitency by quorum

Vector Check

NodeID, Versionssnr.

hilft bei Bestimmung von zeitl. Reihenfolge von Dateien

Map/ Reduce

= Verarbeitung riesiger Datenmengen

Map: Funktion liefert Daten pro Dokument und speichert in einem Zwischenergebnis

Reduce: Nimmt Zwischenergebnisse und fasst diese zu Endergebnis, z.B. Statistik, Sortieren

Cross-Site-Scripting

auch CSS
Angriff auf den Client
Client klickt auf den vorbereiteten Link und führt Javascript Datei aus

Gegenmassnahmen: Cross-Site-Scripting

alle <script> Tags entfernen
Eingaben überprüfen mit RegEx
Sonderzeichen durch HTML-Entities ersetzen

Étudier

Verteilte Systeme

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