Im dritten Videoüberblick des Vortrags von Konrad Baechler, Mitbegründer des Vereins diva.exchange, an der Hochschule Luzern (HSLU) geht es um verteilte Systeme, ihre Eigenschaften, Vor- und Nachteile sowie ihre Entwicklung und Dynamik.

Client-Server-Architektur

Eine der am meisten verbreiteten Architekturen ist das Client-Server-Modell. Es basiert auf einem zentralen Server, mit dem sich die Clients verbinden. Dieses Modell ist aufgrund seiner Einfachheit sehr beliebt, hat jedoch oft einige wesentliche Einschränkungen:

• Single Point of Failure: Wenn der Server ausfällt, funktioniert das gesamte System nicht mehr.
• Die Notwendigkeit von Vertrauensbeziehungen: Client und Server müssen sich gegenseitig vertrauen, was zu Sicherheitslücken führt.
• Begrenzte Skalierbarkeit: Die Belastung des Servers steigt mit der Anzahl der Clients.

Peer-to-Peer (P2P)-Systeme

Im Gegensatz zum Client-Server-Modell eliminieren P2P-Systeme einzelne Fehlerquellen und verteilen die Rechenleistung auf die Netzwerkknoten. Zu den wichtigsten Vorteilen der P2P-Architektur gehören:

• Hohe Fehlertoleranz: Das System arbeitet weiter, auch wenn einige Knoten ausfallen.
• Keine Notwendigkeit für Vertrauen: Die Interaktionen zwischen den Knoten beruhen auf kryptografischen Methoden.
• Flexibel: Neue Knoten können dem System dynamisch beitreten und es verlassen.

Diese Systeme sind deutlich anspruchvoller bezüglich Kommunikation zwischen den Knoten und erfordern besonders umfangreiche Tests, bevor sie in Betrieb genommen werden.

Kommunikation in verteilten Systemen

Ein Hauptmerkmal verteilter Systeme ist die asynchrone Kommunikation. Im Gegensatz zu traditionellen synchronen Modellen, bei denen Nachrichten in strikter Reihenfolge übertragen werden, kann es in verteilten Systemen zu folgenden Herausforderungen kommen:

• Duplizierung von Nachrichten
• Empfang von Nachrichten in falscher Reihenfolge
• Verwendung von kryptografischen Mechanismen zur Authentifizierung

Für eine effiziente Datenübertragung in P2P-Netzen wird „Gossip“ („Tratschen“) verwendet — d.h. Nachrichten werden über mehrere Knoten weitergeleitet, ähnlich wie sich Nachrichten in einem sozialen Umfeld verbreiten.

Anonymität und Sicherheit in verteilten Systemen

Moderne P2P-Netze können anonym funktionieren: unter Verwendung von Overlay-Netzen wie I2P (Invisible Internet Project). Diese Technologien ermöglichen:

• Schutz der Privatsphäre der Nutzer
• Verhinderung der Überwachung des Netzes
• Verringerung des Risikos der Zensur

Solche Systeme arbeiten jedoch langsamer als herkömmliche Netze, da sie zusätzliche Eigenschaften durch Verschlüsselung und komplexe Routing-Mechanismen bieten.

Fazit

Verteilte Systeme entwickeln sich aktiv weiter: oft auch als Übergangslösung, d.h. von zentralisierten Client-Server-Modellen zu dezentralen Architekturen. Sicherheit, Fehlertoleranz und Datenanonymität spielen bei diesem Übergang eine entscheidende Rolle. Moderne Technologien wie anonyme P2P-Netzwerke gehen diese Herausforderungen an und machen verteilte Systeme widerstandsfähiger und anpassungsfähiger.

DAS IST DIVA.EXCHANGE

Der gemeinnützige Verein diva.exchange, unterstützt mit einem barrierefreien und kollaborativen Ansatz die Entwicklung freier Banking-Technologie für alle interessierten Menschen. Die quelloffene Technologie sichert die Privatsphäre aller Teilnehmer im Finanzwesen der Zukunft. Das Blockchain-basierte Gesamtsystem ist vollkommen verteilt. Jeder kann bei diva.exchange mitmachen.

Die Zusammenarbeit mit der Forschungsinstitutionen spielt bei diva.exchange eine wichtige Rolle. Forschung findet in Kooperation mit akademischen Einrichtungen statt und die Resultate werden jeweils auf Fachkonferenzen öffentlich vorgestellt.

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