Protocol Analysis of Self-organizing Peer-to-peer Systems

Vertiefende Vorlesung: 2 SWS, 3 ECTS

Veranstalter: Prof. Dr. Thomas Fuhrmann

Bereich: Technische Informatik (Informatik II) und systemnahe Programmierung

Zeit und Raum: Do 14:15 - 15:45 MI 01.06.011

Übungen: Keine

Hörerkreis: 5. bis 8. Semester (Diplom)

Voraussetzungen: Grundstudium

Zur Motivation:

Die Funktions- und Leistungsfähigkeit moderner verteilter Systeme wird oft durch das Zusammenwirken sehr vieler einzelner Protokollinstanzen bestimmt. Oft werden diese Instanzen dynamisch auf unzuverlässigen Endgeräten erzeugt (Peer-to-Peer Computing). Dabei bestimmen typischerweise Selbstorganisationsmechanismen das Zusammenwirken dieser Instanzen.

Das Verhalten eines solchen Peer-to-Peer Systems ist nicht notwendigerweise unmittelbar offensichtlich, sondern muss analytisch, simulativ oder experimentell ermittelt werden. Aus den dadurch gewonnenen Erkenntnissen können dann Aussagen über die Leistungsfähigkeit eines Peer-to-Peer-Systems abgeleitet werden und Verbesserungen vorgeschlagen werden.

Inhalt:


In dieser Vorlesung werden experimentelle, simulative und analytische Verfahren vorgestellt, mit denen Peer-to-Peer Protokolle untersucht werden können. Mit diesen Methoden werden dann verschiedene in der aktuellen wissenschaftlichen Literatur vorgestellte Peer-to-Peer-Systeme untersucht.

Ausgehend von den Grundbegriffen der Stochastik werden zunächst die für die Analyse notwendigen mathematischen und theoretischen Grundlagen eingeführt bzw. wiederholt. Daran anschließend werden wichtige Prinzipien und Methoden der Simulation vorgestellt. Neben den Grundlagen der diskreten Ereignissimulation werden auch häufig verwendete Simulationswerkzeuge vorgestellt. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Auswertung und korrekten Interpretation von Simulationsergebnissen.

Im zweiten Vorlesungsabschnitt werden beispielhaft wichtige bzw. aktuelle Peer-to-Peer Protokolle vorgestellt und untersucht. Dabei soll auch aufgezeigt werden, wie die Erkenntnisse der Analyse zur Verbesserung des Protokoll- und Systementwurfs beitragen können. Hier wird besonders auf die Wechselwirkung der Topologie der durch die Peer-to-Peer Protokolle geschaffenen Overlay-Netze mit der zugrunde liegenden Netzwerkinfrastuktur sowie den Nutzungsbeziehungen eingegangen. Als Grundlage zur analytischen Untersuchung solcher Peer-to-Peer-Overlay-Netze wird auch in die Theorie der Zufallsgraphen (insbesondere der Small-World-Netze) eingeführt.