Verteilte Systeme - HTWG Konstanz - AIN 5

-Sender verwendet Verfahren E und SChlüssel Ke um P zu verschlüsseln:
C = E(Ke,P)
-Empfänger verwendet Verfahren D und Schlüssel Kd um C zu entschlüsseln:
P=D(Kd,C)
-->Passiver eindringlich kann nicht einfach lesen
-->aktiver eindringling kann nicht einfach Nachrichten ändern/erzeugen

-Ke = Kd = K --> D(K,E(K,P)) = P
-erforder Verwaltung eines eigenen SChlüssels pro Kommunikationspartner
-zahlreiche Verfahren wie DES,AES,Blowfish,Twofish

-Schlüsselpar besteht aus privatem Schlüssel K- und öffentlchem Schlüssel K+ sodass D(K-,E(K+,P)) = P und D(K+,E(K-,P))=P
-Nur ein Schlüsselpaar pro Besitzer, da öffentlciher Schlüssel geteilt werden kann
-Privater Schüssel darf ncht aus öffentlichem Schlüssel berechnet werden können
-typische Verfahren:
RSA,Merkle-Hellman,Chor-Rivest

-Client-Server-Systeme basieren auf Annahme derer
-->authentisierung von Server und Client, Nachrichtenintegrität,vertraulichkeit
-->feststellen ob ein klient autorisiert is bestimmte anfrage zu senden

-mit Hilfe gemeinsamer Schlüssel(in verkürzter Variante:Reflektionsangriff!)
-verwendung eines Key Distribution Centers(KDC)
-mittels asymmetrischer Schlüsselpaare

-für Nachrictenintegrität(A sendet an B)
-->B(und kein Dritter unterwegs) kann erhaltene Nachricht nicht verändern
-->B kann sicher sein dass A Sender ist
-->A kann nicht leugnen Nachricht gesendet zu haben
-E-Commerce
-Nachricht digital signieren:
-->A verschlüsselt mit privatem Schlsüssel Ka-
-->wenn B Nahricht mit Ka+ entschlüsseln kann muss sie zuvor mit Ka- verschlüsselt worden sein

-Elektronische Dokumente die durch eine digitale Signatur einen öffentlichen Schlüssel an einen Namen (schlüsselinhaber) binden
- in einer public key infrastructure(PKI) gehört die Sginatur einer Certificate Authory(CA)
-können genutz werden um öffentliche Schlüssel zu tauschen un die Authentizität der Sender sicherzustellen

Transport Layer Security
-->authentisierungsprotokoll für sichere Internetkommunikation
-->hemeals Secure Socket Layer(SSL)
-->fügt eine sichere Transportschicht zwischen Transport und Anwendungsschicht ein

M-Maintainability: Wartbarkeit (wie leicht kann ausgefallenes System repariert werden)
A-Availability:Verfügbarkeit(unmittelbare Benutzbarkeit,auf Zeitpunkt bezogen)
R-Reliability:Zuverlässigkeit(system läuft ausfallfrei,auf zeitintervall bezogen)
S-Safety:Funktionssicherheit(passiert nichts schlimmes wenn System vorübergehend nicht korrekt arbeitet)

Fallen aus wenn sie ihre Zusagen(Spezifikation) nichtmehr einhalten können.
-Ursache wird als Störung(fault) bezeichnet

-Vorübergehend(transient): einmaliger Vorfall
-Wiederkehrend: unberechenbares Wiederauftreten
-Permanent: Fehler bleibt bestehen bis fehlerhafte Komponente ersetzt

-Informationsredundanz
-zeitliche redundanz
-technische redundanz

-->anwendung der bereits bekannten Replikationsstrategien
--->urbildbasiert: koordinator der writeoperationen koordiniert, stürtzt koordinator ab wählen übrigen Prozesse einen neuen
--->aktive replikation/quorumbasierte Protokolle

-für einigungsproblem in verteiltem System
-zu übereinstimmung in fehlerhaftem verteiteln system kommen
-Mehere lager, generäle können funnktonieren oder Verräter seinm können über Boten kommunizieren
-->a: alle loyalen Generäle treffen geliche Entscheidung
-->B:keline Anzahl verräter kann keine schechte Entscheidung herbeiführen

-synchrone und assynchrone Systeme (gehen zusammen jeweils immer einen schritt weiter)
-kommunkiationsverzögerung ist begrenzt oder nicht
-nacrichtenauslieferung in korrekter Reihenfolge oder nicht
-nachrichtenübertragung per unicast oder multicast

-Anfrage geht verloren
-Server stürtz nach Erhalt der Anfrage ab
-Antwort geht verloren
-Client stürtzt nach Senden der Afrage ab

-Timer starten beim abschicken der Anfrage
-Wenn Timer vor Eintreffen einer Antwort abläuft ->anfrage erneut schicken
(anfrage tatsächlich verloren gegangen: korrektes Verhalten aus Server sicht
Anfrage geht wiederholt verloren: Client gibt auf
Anfrage geht nicht verloren: Server erhält anfrage doppelt)

-->u.U. bereits in Transportpotokoll(z.b. in TCP, nicht in UDP)

nachdem er Dienst ausgeführt hat:
-hängt von dienssemantik ab -->keine weitere Aktion
-->erneute Ausführung
bevor er Dienst ausgeführt hat:
-->Nachricht erneut schicken (evnt. an anderen Server)

Problem: Für Client nicht zu utnerscheiden von Servercash
-->einfachster fall: idempotente operationen ->Dienst beliebig oft erneut anfordern
1)min-einmal-semantik: operation so oft anfordern bis erfolgreich
2)höchstens-einmal-semantik:sofortige Aufgabe bei ausbleibender Antwort

Client stürtzt ab bevor Server Antwort sendet->elternlose antworten können zu Problemen führen(Ressourcenverschwendung,..)
Lösungen:
-Extermination: client speichert angestossene Dienste persistent,löscht nach Neustart noch eintriffende Antworten
-Reinkarnation: Verwendung von Epochen ->lebenszeit des Client
-->Client Neustart->neue Epoche
-->Broadcast mit neuer Epoche an alle Computer
-->die löschen anhängige alte Requests
-->client löscht antworten von überlebenden alten Requests

Alle Prozesse einer Gruppe bekommen jede gesendete Nachricht

-Verteilungstransparenz:
--Verteiltes System aussehen lassen wie lokales
--Transparent bzgl Eigenschaftwenn die für Benutzer unsichtbar ist
--verschiedene Transparenzaspekte

-Skalierbarkeit:
-fähigkeit zu wachsen ohne wesentliche Anpassung der Algorithmen/Protokolle
--Größe(Hinzufügen neuer Komponenten)
--geographische Verteilung(verteilt in institution,stad,land, vollkommen banane
--administrative Verteilung(system funkt auch bei verteilung über administrative Domänen hinweg)

-Erhöht den Parallelitätsgrad durch Vermeiden von blockieremdem Warten, selbst auf 1 Prozessorkernsystem

-Verringert durchschnittliche Bearbeitungszeit fallls Threads parallel ausgeführt werden/blockierendes Warten enthalten

POOL_SIZE = Kerne / CPU-Intensität

-um sich gegenseitig zu synchronisieren
-um ergebisse miteinander auszutauschen
(über Kooperation -> gemeinsame DAten oder Kommunikation .> Nachrichtenaustausch)

-führt kritische Abschnitte in Transaktionen aus die im Konfliktfall zurückgesetzt und neu durchgeführt werden
-kommt aus DBMS Bereich
-optimistische Konfliktstrategie
-typische Sprache: Clojure

Einsatzgebiet: Bei Threadinteraktion mit Kooperation(gemeinsame Daten)

-Inkonsistenzen aufgrund konkurrierenden Zugriffs auf gemeinsame Daten
Schützen durch: Sperren, Software Transactional Memory(STM)

-verteiltes Betriebssystem(DOS):lokale mechanismen implementieren systemweit verfügbare Dienste, Ortstransparenz
-Netzwerkos(NOS):benutzer verwendet explizit Dienste von anderern Rechnern, keine Orttransparenz,skalierbarer,offener,heute in allen gängigen OS
-Middleware: weitere Softwareschickt eingeführt,kombiniert Vorteile von DOS(transparenz, einfachheit) und NOS(offenheit,Skalierbarkeit)

Die aufteilung der Funktionalität auf Komponenten
für verteilte systeme relevant:
-->geschichtete Architekturen
-->objektbasierte Architekturen
-->datenzentrierte ARchitekturen
-->ereignisbasierte Architekturen

-schichtweise Anordung der Komponenten
-höhere Sschicht = komplexere Dienste
-Immer nur Komponenten von Schicht drunter verwenden
-Anforderungen von oben nach unten, Antworten von unten nach oben

-Häufig verwendet, bestehd aus Präsentations-,Anwendungs-,Persistenzschicht
-Innerhalb der schichten meistens weiter geschichtet

-Objekte entsprechen Komponenten
-Interaktion erfolgt in Form von Methodenaufrufen
-häufig Kombination von SChichten und objektbasierter ARchitektur
-->Objekte scichten zugeordnet, aufrufe nur innerhalb derselben oder in niedererer Schicht

-Komponenten kommunizieren über gemeinsames Repo miteinander
-zeitliche Entkopplung der Komponenten voneinander

-Kommunikation über Weitergabe von Ereignissen
-Publish/Subscribe: Komponenten können EReignisse veröffentlichen, Middleware(Ereignisbus) sorgt für Weiterleitung an Komponenten die Ereignisse zuvor abonniert haben
-Kombinierbar mit datenzentrierter Arch. (gemeinsame Datenräume)

-Bilden Komponenten auf Rechner ab
-konkrete Instantiierung von Softwarearchitekturen
-Client-Server
-Peer to Peer

-Schicht Li+1 ist Client der tierferliegenden Schicht, in Bezug auf deren Dienst
(nTierArchitektur,..)

Dienst jeder Schicht so partitionieren dass jeder Client der Schicht Li eine Partiton als Server übernehmen kann
(z.b. Verteilte Datenspeicherung: jeder Client stellt Speicherplatz für Teil des gesamten Datenraums bereit)

Verteiltes Architekturmuster mit Zweck geschäftslogig von Kommunikation zu entkopel, so dass Kommunikationsmechanismus austauschbar wird

Forwarder: logische namen auf physische abbilden, Parametermarshalling, versenden über konkreten Kommunikationsmechanismus

Receiver: empfangen über konkreten Kommunikationsmechanismus,Parameterunmarshalling(konvertieren in internes Foramt)

Universal Coordinated time
--basiert auf TAI(Temps Atomique international)