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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Plenarvorträge

Programs for Networking Research and Testbed Activities in the U.S.

The last several years have witnessed a rapid increase in the investments made by the U.S. Government and by U.S. industry in networking research. A new phenomenon that has accompanied this increase: a substantial fraction of the investments have been devoted to the construction and operation of experimental networks, called testbeds, to be used to test in vivo the novel ideas and technologies proposed by the participating researchers.This paper gives a personal account of some of the current testbed-based projects in the U.S. In particular, it discusses the goals and results of the Gigabit Testbed Initiative, the National Information Infrastructure (NII), for which this Initiative has done part of the preparatory research, and some of the current research uses of the Internet. Comments are also made on whether and how the NII will result from the evolution of the Internet, and the on roles ATM networks and the Internet will play in the future.

Domenico Ferrari

MultiMedia in Europa: Fahrversuche auf der Infobahn

Die technisch unterstützte „Kommunikationsfähigkeit“ von Forschungseinrichtungen und Unternehmen stellt sich bis heute zweigeteilt dar: • Einerseits wird zwischenmenschliche Kommunikation „synchron“ über Telefonkommunikation abgewickelt. Neue Infrastrukturen wie ISDN stellen zunehmend erweiterte Funktionalität zur Verfügung (wie Anrufweiterschaltung, Anklopfen etc.). Information wird über ein „normales“ Telefongerät aber weiterhin nur in verbaler Form weitergegeben. Besprechungen wie z.B. die Diskussion über eine graphische Vorlage sind daher schwierig umzusetzen. Selbst wenn das Arbeitsobjekt auf beiden Seiten vorliegt, können Veränderungen nicht unmittelbar dem Gesprächspartner zugänglich gemacht werden, sondern erfordern zuerst die Veränderung und Versendung dieser Vorlage (als Brief oder Fax) — mit entsprechenden Medienbrüchen und Zeitverlusten.• Andererseits bestehen vielfältige Möglichkeiten der „asynchronen“ Kommunikation z.B. mit Hilfe der klassischen „gelben Post“. Arbeitsobjekte werden hier in ein (standardisiertes) übertragungsfähiges Format gebracht, gelesen, weiterverarbeitet und abgelegt — mit entsprechenden Zeitverlusten. Nur zum Teil liegen diese Arbeitsobjekte in elektronischer Form als rechnergestütztes „Dokument“ vor bzw. werden rechnergestützte Hilfsmittel (wie z.B. „Electronic Mail“) zum Transport dieser Dokumente genutzt.

Wulf Bauerfeld

Internet Services: from Electronic Mail to Real-Time Multimedia

In the first twenty years of its existence, the Internet was mainly used for email and file transfer, mostly by researchers and technical staff in American universities, government and some industrial research labs. In the last five years, this has changed dramatically, with exponential growth, new services and a transition to a commercial network. This paper describes some of the technical foundations of the new real-time multimedia services, in particular a real-time transport protocol. The paper also outlines some of the challenges to Internet technology in this transition from a research to a commercial network.

Henning Schulzrinne

Netze

RADNET — A Network for Air Traffic Control

The air traffic over Europe shows a continuos increase in the number of flights both at a national and international level. At the same time the amount of available airspace, particularly around hot spots like airports, is naturally limited. Therefore computer supported surveillance and guidance of aircraft becomes more and more important in order to provide for an adequate security level. The RADNET is a pan-European service based on a computer network for the realtime distribution of radar related data. A European standard, ASTERIX, is used as a common format for data exchange. As RADNET has to satisfy particularly strong requirements in terms of reliability and availability the system design uses fault tolerance methods at different levels. Filtering techniques and priority schemes are used to bound the amount of network traffic. A network management subsystem handles configuration, performance and fault management.

Erwin Mayer

On the Convergence of Distributed Computing and Telecommunications in the Field of Personal Communications

This paper presents and discusses the major trends in two important areas: distributed mobile computing and personal telecommunications. The evolution in these two areas indicates a major paradigm shift towards a merging of computer and telecommunications technologies into a world of mobile, interactive computing and communications. The resulting applications comprise the handling, exchange, retrieval, and processing of data, voice, and video streams as ubiquitous services based on an integrated computing-/telecommunications supporting environment. Based on important developments in both areas, a TMN-based Personal Communications Support System (PCSS) will be introduced, which provides personal mobility and service personalization capabilities in a generic way for a broad range of telecommunication services.

T. Eckardt, T. Magedanz, T. Pfeifer

Schnell und schlank durch Corporate Networks

Die Siemens-Unternehmensleitsätze enthalten u. a. die Zielsetzung, zu den wettbewerbsstärksten Unternehmen der Welt zu gehören und Schrittmacher des technischen Fortschritts zu sein. Dies erfordert eine hohe Kompetenz sowohl im Hinblick auf Produkte als auch auf Geschäftsprozesse. Beide werden vom Kunden im Vergleich zum Wettbewerb anhand von Preis, Qualität Funktionalität Liefertreue u. a. wettbewerbsrelevanten Faktoren bewertet Während in der Vergangenheit die Produktmerkmale weitgehend die Bewertung bestimmt haben, rückt inzwischen immer mehr die Prozeßqualität in den Vordergrund des Interesses. In der Konsequenz verlagert sich die Innovation immer mehr in Produktions- und Logistikprozesse: neben der Produktgestaltung hat somit auch die Gestaltung der Geschäftsprozesse an Gewicht gewonnen.

Clemens Keil

Multimedia — Basis

Eine verteilte Entwicklungs- und Laufzeitumgebung für multimediale Anwendungen

Die Entwicklung multimedialer Anwendungen wird durch ihren Verteilungsgrad, die Integration unterschiedlicher Hard- und Softwarekomponenten und die Zeitabhängigkeit der zu verarbeitenden Daten erschwert. Eine Systemunterstützungsschicht, die es erlaubt, Audio- und Videodatenströme in einer verteilten Umgebung zu übertragen, zu verarbeiten und synchronisiert darzustellen, könnte diesen Anwendungen sowohl eine Entwicklungsumgebung zur Verfügung stellen, die eine einfache Programmierung erlaubt, als auch eine Laufzeitumgebung, die den Echtzeitanforderungen kontinuierlicher Medien genügt. Die Distributed Multimedia Object Services bilden eine solche Systemunterstützungschicht für multimediale Anwendungen. Dieser Artikel beschreibt das zugrunde liegende Kommunikationsmodell und die Systemarchitektur.

Thomas Käppner, Falk Henkel, Andreas Schröer, Michael Müller

Interaktiver Multimedia Verkehr in FDDI und Demand Priority

In diesem Beitrag werden Verfahren zur Unterstützung von interaktiven Multimedia-Anwendungen über FDDI und Demand Priority, das sich in der Entwicklung bei IEEE 802.12 befindet, untersucht. Es werden Verfahren für die notwendigen Reservierungen vorgeschlagen und mittels Simulation überprüft, ob die gewünschten Dienstgütemerkmale eingehalten werden. Zudem wird untersucht, welchen Einfluß die Multimedia Dienste auf andere Dienste haben. Abschließend wird noch ein Vergleich von FDDI und Demand Priority durchgeführt.

Jörg Ottensmeyer

Filtering Multimedia Data in Reservation-Based Internetworks

Multimedia applications with a large number of recipients of a single multimedia stream require support of different quality-of-service levels for different receivers. For hierarchically encoded streams, the filtering of substreams in routers has been proposed as a mechanism to achieve this goal. This paper discusses the effects and mechanisms of filtering in the context of Internet reservation protocols such as ST-II and RSVP. It introduces a new flow specification for hierarchically encoded streams and describes its processing in endsystems and routers.

Lars C. Wolf, Ralf Guido Herrtwich, Luca Delgrossi

Netz- und Systemmanagement I

Integrationstechniken im Netzmanagement

Mit integrierten Managementlösungen wird das Ziel verfolgt, eine heterogene Netz- und Systemumgebung gemäß einem einheitlichen, durch die integrierte Managementarchitektur vorgegebenen Vorgehen zu überwachen und zu steuern. Hierzu werden sog. Managementplattformen eingesetzt, in die die zu managenden Netz-/Systemressourcen sowie die eingesetzten, isoliert arbeitenden Managementwerkzeuge „integriert“werden, indem die Ressourcen und Werkzeuge über entsprechende Integrationstechniken an die Managementplattform angebunden werden. Die Frage, wie effizient dieser Integrationsvorgang durch den Einsatz entsprechender Software-Entwicklungswerkzeuge bewältigt werden kann, ist von zentraler Bedeutung im Zusammenhang mit der softwaretechnischen Umsetzung integrierter Managementkonzepte.In der Vergangenheit haben sich verschiedene Integrationstechniken herauskristallisiert, die in diesem Beitrag allgemein beschrieben und bewertet werden. Die heute in der Praxis bedeutendsten Integrationstechniken werden am Beispiel konkreter Integrationsprojekte vertieft, durch die verschiedene bei der BMW AG betriebene Netz-/Systemressourcen und Managementwerkzeuge in eine Managementplattform integriert wurden.Der Beitrag liefert als zentrales Ergebnis eine Klassifizierung der momentan in der Praxis genutzten Integrationstechniken im Netzmanagement; am Ende des Papiers wird eine neue Integrationstechnik vorgestellt, die aus einer Kombination von zwei bekannten, in der Klassifizierung auftretenden Integrationstechniken hervorgeht.

Sebastian Abeck

Betreibergerechte Task-Views für das Netz- und Systemmanagement

Es besteht allgemein die Notwendigkeit, bisher existierende Teilnetze meist unterschiedlicher Kommunikationstechnologie oder -architektur zu unternehmensweiten Netzen, sog. Corporate Networks, zu verbinden. Derartige Netze können nur effizient durch einen integrierten Netz- und Systemmanagement-Ansatz betrieben werden. Eine zentrale Bedeutung zur Umsetzung solcher Ansätze kommt dabei den Managementplattformen zu, die dem Netzbetreiber Managementinformation und -funktionalität in einer integrierten Form für die verschiedenen zu lösenden Managementaufgaben anbieten. Allerdings werden existierende Managementplattform-Realisierungen den Anforderungen der Netzbetreiber zur Zeit noch nicht gerecht.Das in diesem Papier vorgeschlagene Modell der Task-Views hat den betreibergerechten Einsatz von Managementplattformen zum Ziel. Zu diesem Zweck ermöglicht das Modell die Beschreibung von Managementabläufen und die hierzu von einer Managementplattform bereitzustellende Information und Funktionalität. Den Kern der Beschreibung bilden die zur Lösung konkreter Netz- und Systemmanagement-Aufgaben (z.B. Konfigurieren eines Routers, Installieren einer Workstation) vom Betreiber benötigten Sichten, die sogenannten Task-Views. Im Gegensatz zu traditionellen View-Konzepten beschränken sich die Task-Views nicht nur auf die Darstellung, sondern betrachten auch Aspekte wie die Auswahl relevanter Managementinformation oder die Parametrisierung erforderlicher Managementfunktionalität. Die Task-Views stützen sich dabei auf standardisierte Managed Objects des OSI- und Internet-Managements ab.Die Anwendung des vorgestellten Ansatzes auf eine konkrete Netz- und Systemumgebung wird durch eine in der Arbeit vorgestellte Methodik unterstützt. Durch diese Methodik wird eine schrittweise Abbildung von komplexen Betreiberanforderungen auf die von Managementplattformen angebotene rudimentäre Funktionalität vorgenommen. Die Methodik wurde unter Zuhilfnahme eines Hypertext-basierten Werkzeuges in unterschiedlichen realen Szenarien erfolgreich erprobt.

Peter Segner

Policybasiertes Management: Konzepte und Anwendungen

Kommunikationsverbindungen und Datenverarbeitungssysteme sind für Unternehmen und Verwaltungen von strategischer Bedeutung. Mit der zunehmenden Vernetzung und Heterogenität von Systemen, der Vielfalt der eingesetzten Technologien und der Vielzahl der Anbieter und Betreiber wird das Management dieser Systeme und Netze immer komplexer. Ziel des Managements ist es, den zuverlässigen und effizienten Betrieb gemäß den Bedürfnissen der Benutzer zu gewährleisten. Um eine optimale Nutzung der Ressourcen zu ermöglichen, benötigt man leistungsfähige Managementmethoden, die über das bisher eingesetzte komponentenorientierte Management hinausgehen: Managementsysteme müssen es ermöglichen, abstraktere, systemweite Management-Ziele festzulegen. Die Unterstützung höherer Abstraktionslevel entlastet den Manager, der sich um die Umsetzung im Detail nicht zu kümmern brauchtManagementaufgaben müssen wegen der Größe und Komplexität der Systeme strukturierbar, verteilbar, delegierbar und weitestgehend automatisierbar sein. Sie sollen das bisher praktizierte reaktive Management ersetzen durch präventives ManagementManagementsysteme müssen es ermöglichen, das Management von informationstechnischen Ressourcen flexibel den Unternehmenszielen anzupassen; sie müssen in der Lage sein, aus diesen Zielen resultierende Präferenzen/Prioritäten für das Gesamtsystem oder Teilbereiche zu gewinnen.

Burkhard Alpers, Herbert Plansky

Multimedia — Anwendung

Architektur und Implementierung eines Anwendungsprotokolls für digitale Filme

Das Movie Transmission Protocol ist ein portables Anwendungsprotokoll zur Übertragung von kontinuierlichen Medien. Es ist vollständig implementiert und setzt auf den Internet-Transportprotokollen auf. Die Funktionalität der existierenden Transportschnittstellen muß MTP allerdings um vorausschauende Fehlerkorrektur und ratenbasierte Flußkontrolle erweitern. In dieser Arbeit werden nach einer Einführung in die Architektur des XMovie-Systems zunächst die funktionalen Einheiten von MTP vorgestellt. Danach wird der Dienst von MTP beschrieben und die Spezifikation des Protokolls skizziert sowie auf einige Implementierungsdetails eingegangen.

Ralf Keller

Implementierung multimedialer Systemdienste in CINEMA

Die Erstellung verteilter Multimedia-Anwendungen setzt leistungsfähige Entwicklungsplattfonnen voraus, innerhalb deren Probleme wie die Übertragung multimedialer Daten, die Gewährleistung der Dienstgüte durch Reservierung von Ressourcen und die Synchronisation von Datenströmen gelöst werden. Cinema (Configurable INtEgrated Multimedia Architecture) bietet als eine solche Entwicklungsplattform Abstraktionen zur Nutzung multimedialer Systemdienste an, womit funktionale Bearbeitungseinheiten erstellt, komplexe Verarbeitungstopologien in verteilten Systemen aufgebaut und unter Einhaltung von Synchronisations- und Dienstgüte-Spezifikationen gesteuert werden können. In diesem Papier werden nach einem kurzen Überblick über die Abstraktionen der Cinema-Dienstschnittstelle die internen Strukturen und Abläufe vorgestellt, mit denen die Multimedia-Dienste in verteilten Systemen erbracht werden.

Ingo Barth, Tobias Helbig, Kurt Rothermel

Modelling Interaction with HyTime

Interactive multimedia presentations are an essential issue in many advanced multimedia application tools. Before presenting multimedia data, media items, interaction types and synchronization constraints have to be specified in a multimedia document. This paper identifies and classifies the temporal interaction types in multimedia systems, and shows their impact on the specification process and the supporting system. Then, we describe how to specify the interaction types by using the standardized multimedia document language HyTime. The HyTime mechanisms are demonstrated by examples followed by a discussion of the advantages and limits of each technique.

Stefan Wirag, Kurt Rothermel, Thomas Wahl

Netz- und Systemmanagement II

A concept for hierarchical, decentralized management of the physical configuration in the Internet

One of the five functional areas of the OSI management framework is the configuration management In the Internet, the configuration management isn’t well developed and is usually restricted to the management of single components. Mainly, proposals for the standardized storage of the physical configuration of a network are lacking. By analysing the configuration information required, a Meta Management Information Base (Meta-MIB) is designed. The design follows the principles of simplicity, generality, orthogonality and compatibility. The Meta-MIB becomes the master data base for accessing the management information of the other functional areas. Several such Meta-MIBs can interoperate to describe large or worldwide Internets of hierarchical and even arbitrary structure. Finally, the prototype of a configuration management system using the Meta-MIB developed in the WILMA project is described.

H. Nikolaus Schaller

Überlastabwehr In Intelligenten Netzen

Überlastabwehr- und Lastbeschränkungsmechanismen sind von großer Bedeutung für die effektive Nutzung von Netzressourcen sowie die Stabilität der Netzkomponenten und des Netzes. Das gilt sowohl für die spezifischen Ressourcen des Intelligenten Netzes (IN) als auch für das Basisnetz.Zentrale Komponenten eines IN-strukturierten Netzes sind Service Control Point (SCP), Service Switching Point (SSP) und Service Management Point (SMP). SSP und SCP sind durch ein CCS#7 Netz miteinander verbunden. SCP und CCS#7 Netz müssen durch den SSP als „Lasterzeuger“ vor Überlast geschützt werden. Die eingeführten Methoden Automatic Call Gapping (ACG), Windowing und die Abwehr von Netzüberlast durch die IN Anwendung erfüllen die Anforderungen, die durch einfache Netzarchitekturen (ein SCP, SSP und SCP im gleichen Netz, keine Verwendung von Global Title (GT) Adressierung) gestellt werden. Bei komplizierteren Netzarchitekturen zeigt es sich, daß die vorhandenen Mechanismen nicht immer ausreichend sind. Existieren in einem Netz mehrere SCP, dann soll nur der Verkehr zum überlasteten SCP ausgedünnt werden. Der übrige Verkehr darf nicht beeinträchtigt werden. Liegen SSP und SCP in verschiedenen Netzen und werden GT verwendet, so kann der SSP bzw. SCP nur einen Teil des Netzes bezüglich Überlast überwachen. Auftretende Netzüberlast kann nicht immer erkannt, und somit nicht immer bekämpft werden. Die aktuellen Standards zu Intelligenten Netzen sehen für diese Probleme keine Lösungen vor.Dieses Papier diskutiert die Möglichkeiten, die unmittelbar an der IN-Rufbehandlung beteiligten Komponenten SSP, SCP und das CCS#7 Netz durch Verbesserung der vorhandenen und Einführung neuer, zusätzlicher Verfahren wirkungsvoll vor Überlast zu schützen (Behandlung von Überlast des SMP wird hier nicht diskutiert). Es wird gezeigt, daß der ACG-Algorithmus nicht in allen Fällen den Anforderungen genügt. Eine Alternative zum ACG stellt die Verwendung von Leaky Bucket dar.

Frank Erfurt, Ralf Rieken

QoSFinder: Ein Verfahren zur Wegewahl für multimediale Ströme in Rechnernetzen

Kontinuierliche Medien wie Audio und Video benötigen bei der Übertragung durch Netze eine bestimmte Dienstgüte. Welchen Weg ein Audio- oder Videostrom durch das Netz nimmt, sollte folglich dadurch bestimmt werden, inwiefern die einzelnen Teilstrecken des Netzes in der Lage sind, diese Dienstgüte zu gewährleisten. QoSFinder ist ein Verfahren zur dienstgütegesteuerten Wegewahl. Es basiert auf einem Pfadvektorprotokoll mit einer flexiblen Metrik, die bei der Wegewahl Durchsatz, Verzögerung und Fehlerrate einer Teilstrecke berücksichtigt. Eine Simulation des implementierten Verfahrens ergibt, daß die in QoSFinder verwendete Heuristik jenen Metriken überlegen ist, die nur einen einzelnen Parameter benutzen. QoSFinder erhöht in verteilten Multimedia-Anwendungen die Erfolgswahrscheinlichkeit für Verbindungen.

Ronny Vogel, Hartmut Wittig, Ralf G. Herrtwich, Winfried Kalfa, Lars C. Wolf

Mobile Systeme

Systemunterstützung für verteilte Mobilrechner-Anwendungen

Mit der zunehmenden Verbreitung von Mobilnetzen gewinnt die systematische Unterstützung verteilter Anwendungen in solchen Umgebungen stark an Bedeutung. Der vorliegende Beitrag stellt hierfür ein neues Systemmodell mit begleitender Realisierungsstruktur vor. Ziel ist es, grundlegende Probleme der dynamischen Konfigurationsänderung, des Ressourcenzugriffs in mobilen Umgebungen sowie der qualitativen Vielfalt der vorhandenen Kommunikationsnetze zu lösen. Dadurch wird der Anwendungsentwickler zunehmend entlastet, wie dies etwa in herkömmlichen Netzen durch standardisierte RPC-Konzepte bereits heute erreicht wurde. Ausgegangen wird von einer gemischten Netzumgebung mit Festnetzen sowie lokalen und weiträumigen zellularen Funknetzen. Eine logische Strukturierung in Domains ermöglicht eine systematische Verwaltung von Anwendungen, Ressourcen und Kommunikationsvorgängen in verteilten Mobilrechner-Umgebungen. Eine prototypische Realisierung der Konzepte unter Nutzung von OSF DCE und Microsoft RPC wird als Validierungsbasis vorgestellt.

W. Böhmak, B. Bellmann, S. Kümmel, T. Reigber, A. Schill, L. Heuser, R. Kroh, D. Grill

Dynamisches, verteiltes Kanalzuweisen im picozellulären Mobilfunk durch ein neuronales Netz

Die Kanalzuweisung ist die Grundlage des zellulären Mobilfunks. Der Trend zu immer kleineren Zellen bedingt die Entwicklung von verteilten Lösungsansätzen. Ausgehend von einem erfolgreichen künstlichen neuronalen Netz für die zentrale Vergabe von Kanälen wird ein dynamischer und verteilter Algorithmus entworfen.

Matthias Oliver Berger

Management von LEO/MEO-Satellitennetzen: Anforderungen und Netzdarstellung

Satellitennetze auf der Basis niedrigfliegender Satelliten, wie z.B. die Systeme Iridium oder Globalstar, sollen in naher Zukunft weltweite mobile Sprach- und Datenkommunikation bieten. Aufgrund ihrer inhärenten Systemdynamik und ihrer notwendigen Kopplung an terrestrische Netze stellen sie besonders hohe Anforderungen an das Netz- und Systemmanagement. Hierzu ist eine managementgerechte Darstellung und Beschreibung der Netztopologie unabdingbar.Das hier vorgestellt Konzept der Suborbits faßt Satelliten eines Orbits in logische Gruppen, sogenannte Suborbits, zusammen, die sich in einem betrachteten Zeitraum innerhalb des Einzugsbereichs eines Gateways befinden. Somit wird eine Abbildung der Kommunikationsbeziehungen beispielsweise für das Leistungs- oder Fehlermanagement auf ein hierarchisches Modell, bestehend aus Mobilen Teilnehmern, Gateways, Satelliten und Suborbits, in strukturierter Form ermöglicht.Mit diesem Ansatz wird eine klare Schnittstelle für ein übergreifendes Netz- und Systemmanagement von satellitenbasierten und terrestrischen Netzen definiert und somit eine Brücke zwischen den zwei bislang separat betrachteten Bereichen, d.h. dem Netz- und Systemmanagement und dem Management von Satellitennetzen geschlagen.

Gabi Dreo, Bernhard Neumair, René Wies, Axel Böttcher, Markus Werner

Verteilte Betriebssysteme

Verteilung und Mobilität in einer objektorientierten Datenbank

Verteilte objektorientierte Datenbanken sind heute durch eine starre Client-Server-Architektur geprägt. Dabei ist es entweder erforderlich, daß jeder Client weiß, auf welchen Servern gewünschte Daten vorhanden sind, oder daß die Server den Clients eine ubiquitäre Sicht auf die Objektpopulation anbieten. Diese Architekturprinzipien können solange sinnvoll angewandt werden, wie die Benutzungscharakteristika der Objektpopulation a priori bekannt sind und somit eine starre Abbildung auf die Menge des Server möglich ist. Bei modernen Anwendungen mit einer hohen, a priori kaum vorhersagbaren Dynamik zur Laufzeit — wie Maschinenbauanwendungen im Bereich des Simultaneous/Concurrent Engineering —, ist diese Voraussetzungen nicht mehr gegeben. Vielmehr müssen Mechanismen zur feingranularen Anpassung des Systemverhaltens zur Laufzeit vorhanden sein und zudem flexiblere Architekturprinzipien umgesetzt werden. Der wesentlichste Mechanismus zur dynamischen Anpassung des Systemverhaltens verteilter objektorientierter Systeme zur Laufzeit ist die Objektmobilität. Diese Arbeit zeigt die Integration von Objektmobilität in eine bestehende objektorientierte Datenbank. Um das resultierende System als unternehmensweites informationstechnisches Rückgrat zu qualifizieren, wird zudem das Architekturprinzip der Datenbank hin zu einem System lose gekoppelter Datenbank-Cluster erweitert. Letzteres wird erreicht, indem ein Trading-Mechanismus dynamisch, angepaßt an aktuelle Anwendungserfordernisse, Wissen über Objektpopulationen verbreitet und somit die starre Koppelung der Systemkomponeten aufbricht. Im folgenden werden die wesentlichen Aspekte des resultierenden Objektmanagements, der lose gekoppelten Architektur und der Integration der Trading-Komponente präsentiert.

Ludwig Keller, Dietmar A. Kottmann

Objects, Replication and Decoupled Communication in Distributed Environments

Decoupled communication has proven to be a powerful paradigm for the implementation of applications in the context of open distributed environments. We have developed the Object Space approach which integrates that communication style with object-oriented techniques. It allows encapsulation of protocols for interactions in distributed applications into classes, thus providing a new level of abstraction.Besides an example application here we describe how decoupled communication as supported by the Object Space may be efficiently implemented in distributed environments. We briefly evaluate our prototypical implementation and develop a more efficient solution. This implementation is itself distributed. It runs on top of UNIX systems connected by a LAN.

Andreas Polze

Adaptiver Scheduler für verteilte Systeme

Der Beitrag beschreibt eine Architektur zur Realisierung eines adaptiven Schedulers für heterogene verteilte Systeme. Dieser Ansatz ermöglicht eine Auftragsverteilung unter Berücksichtigung der individuellen Anforderungen verschiedener Jobs, bei gleichzeitiger Rücksichtnahme auf die aktuelle Belastung einzelner Komponenten. Der Scheduler verwendet einen Adaptive Linear Combiner (ALC) mit Fuzzy-Eingangs vektor zur Realisierung des Lernverhaltens. Eine optimierte Trainingsphase ermöglicht kurze Lernzeiten sowohl für unbekannte Jobs, als auch bei der Anpassung an Veränderungen des Systems. ANSAware dient als Plattform zur Implementierung des Prototypes. Testergebnisse zeigen eine deutliche Leistungssteigerung des Gesamtsystems, insbesondere bei heterogener Hardware und Aufträgen mit unterschiedlicher Anforderungscharakteristik.

Thomas Koch, Bernd Krämer, Gerald Rohde

Aufgaben und Schnittstellen von TP-Monitoren in Verteilten Systemen

Unbestritten ist die Bedeutung von TP (Transaction Processing) Monitoren für den effizienten und sicheren Dialogbetrieb im Großrechner-Bereich. Dabei werden von verschiedenen Herstellern Produkte mit unterschiedlichen Schnittstellen angeboten. Wenngleich von wichtigen Produkten Verteilungsmöglichkeiten angeboten werden, zählen verteilte Anwendungen eher noch zu den Ausnahmen.

U. Bürger

Protokolle

Die Realisierung der Manufacturing Message Specification mit der DSPL-Entwicklungsumgebung

Der Artikel beschreibt die Realisierung des Manufacturing Message Specification (MMS) Protokolls — dem wichtigsten Protokoll der Anwendungsschicht der Manufacturing Automation Protocol Specification (MAP) — auf einem Transputernetzwerk. Die Realisierung von MMS erfolgt mit der DSPL-Entwicklungsumgebung, einem Ansatz zur Unterstützung der Abbildung und Optimierung von Anwendungen auf dedizierte parallele Systeme.

Andreas Mitschele-Thiel, Bernd Kolodziejczyk

Ein Estelle-Compiler für Transputersysteme

Kommunikationssysteme werden durch neuere Leistungsanforderungen dazu gezwungen, immer größere Datenmengen in immer kleiner werdenden Zeitabständen zu übertragen. Glasfasernetze haben eine theoretische Übertragungsobergrenze von ca. 300 Gigabit/Sekunde. Praktische Messungen von Netzen mit den heutigen Übertragungstechniken in den unteren Schichten haben bis zu 160 Megabit/Sekunde ergeben. Dazu kommen in den oberen Schichten immer anspruchsvollere Dienstanforderungen, wie Videokonferenzen bzw. andere Multimediaanwendungen.

R. Henke, M. Hübner

Beschreibung von Kommunikationsszenarien in heterogenen automotiven Systemen

In automotiven Systemen wie Personenwagen, Lastkraftwagen usw. werden heute serielle Bussysteme eingesetzt, um den Verkabelungsaufwand und das Gewicht des Fahrzeugs zu reduzieren. In den daraus entstehenden Netzen sind elektronische Komponenten unterschiedlicher Hersteller miteinander verbunden. Deshalb müssen für die Kommunikation dieser Komponenten offene Schnittstellen bereitgestellt werden, die auf entsprechenden Softwareschichten aufbauen.In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, mit der es möglich ist, standardisierte Kommunikationsszenarienbeschreibungen anzugeben und somit den Designprozeß für ein derartiges System, unter der Berücksichtigung der Randbedingungen im automotiven Sektor, zu steuern. Ziel ist es dabei, außer der Standardisierung, die verwendete Hardware so transparent wie möglich und dadurch die Benutzung einfach zu machen.

Matthias Stümpfle, P. Kühn

Die Spezifikation des Multicast-Transportdienstes METRO

In diesem Beitrag wird die formale Spezifikation des Transportdienstes METRO (Multi Endpoint with Reliable Operation) vorgestellt. Der METRO-Transportdienst wurde für Parallelprogramme entwickelt, die auf in Workstation-Clustern verteilten, kooperierenden Prozessen beruhen. Wichtige Merkmale sind dabei dezentralisierte Multicast-Verbindungen ohne spezielle Management-Stationen sowie eine zuverlässige Übertragung der Daten an alle Mitglieder einer Gruppe. Auf Grund der Komplexität eines Multicast-Dienstes wurde der METRO-Dienst mit SDL formal spezifiziert, wobei sich das Fehlen einer Multicast-Übertragungsmöglichkeit für SDL-Signale zeigte. Der Beitrag schlägt deshalb zwei Erweiterungen zu SDL vor, mit denen eine in der Realität vorliegende Gruppenübertragung auch in SDL als solche spezifiziert werden kann.

Ralf Wittenberg

Plattformen für verteilte Anwendungen I

Architektur einer verteilten Plattform zur Entwicklung zukünftiger kooperativer Anwendungen

Durch zunehmenden Ausbau der Kommunikationsinfrastruktur können Rechner und Netze mehr und mehr zur Unterstützung kooperativen Arbeitens verwendet werden. Der vorliegende Aufsatz beschreibt die Architektur einer Plattform, mit der auf der Basis eines verteilten gemeinsamen Arbeitsbereichs beliebige kooperative Anwendungen entwickelt werden können. Neben der Vorstellung der Architektur wird schwerpunktmäßig ein Mechanismus zur flexiblen Beschreibung und Realisierung verschiedener Replikationscharakteristiken für gemeinsam benutzte, hierarchisch strukturierte Objekte eingeführt. Ein Ansatz zur prototypischen Realisierung der Architektur bildet den Abschluß des Aufsatzes.

Frank Sembach

The DFN Remote Procedure Call Tool for Parallel and Distributed Applications

DFN-RPC, a remote procedure call tool, was designed to distribute scientific applications accross workstations and compute servers. This document describes the methods in which the DFN-RPC tool supports parallel and distributed applications. Asynchronous RPC’s are enhanced into parallel RPC’s and combined with data pipes. The startup of processes required for a distributed environment is integrated. The features and possibilities of DFN-RPC’s are compared with those of DCE, PVM, Cronus, Astra and Mercury.

Rolf Rabenseifner

Erfahrungen mit einer OSI-basierten Infrastruktur für heterogene verteilte Systeme

Dieser Beitrag stellt Ergebnisse der DFG Forschergruppe SUKITS vor, in deren Rahmen Möglichkeiten der a-posteriori Integration existierender Anwendungssysteme im CIM-Bereich untersucht werden. Die Integration erfolgt hierbei auf der Basis einer Infrastruktur für heterogene verteilte Systeme. Die Architektur der Infrastruktur ist an Konzepten der internationalen Normung (OSI-Referenzmodell) orientiert. In der Arbeit werden das Design der Infrastruktur und deren prototyphafte Implementierung auf der Basis des ISODE-Softwarepakets beschrieben. Dabei wird anhand von funktionalen und Leistungsgesichtspunkten die Eignung von OSI-Standards für die Realisierung eines solchen verteilten Systems diskutiert.

Oliver Hermanns

Dienstvermittlung

Systemunterstützung für offene verteilte Dienstemärkte

Mit der globalen Vernetzung von Rechnersystemen entsteht ein wachsendes Potential für eine Vielzahl spezialisierter Online-Dienste, welche sowohl Endbenutzern als auch Software-Anwendungen zur Verfügung stehen. Derartige offene verteilte Dienstemärkte sind insbesondere durch ihre Vielfalt des Dienstangebotes und die Dynamik der dort stattfindenden Nachfrager-Anbieter-Beziehungen gekennzeichnet. Dieser Artikel analysiert die Anforderungen einer solchen Umgebung und schlägt ein Architekturmodell vor, welches eine adäquate Grundlage für die Spezifikation, die Vermittlung und die Benutzung solcher Dienste bietet. Insbesondere Systemdienste zur Vermittlung und zum Zugriff auf Dienstangebote bilden einen Schwerpunkt der Betrachtung. Dabei werden auch konkrete Lösungsansätze vorgestellt, die zur Zeit in den am vorhegenden Beitrag beteiligten Arbeitsgruppen verfolgt und prototypisch implementiert werden.

K. Geihs, H. Gründer, A. Puder, W. Lamersdorf, M. Merz, K. Müller

Ein Managementszenario für die Dienstvermittlung in Verteilten Systemen

Die zunehmende Anzahl und Vielfalt von Diensten, die innerhalb eines Verteilten Systems angeboten wird, bedingt das Entstehen und die Notwendigkeit der Verwaltung eines offenen Dienstmarktes. Diesen neuen Anforderungen entsprechen derzeit noch keine Verfahren und Methoden, die eine Realisierung der Dienstvermittlung unterstützen.Die vorliegende Arbeit stellt ein Managementszenario vor, das die Verwaltung von Diensten, Diensttypen und -angeboten innerhalb ihrer Kontexte gewährleistet. Zu diesem Zwecke wird eine Abbildung der dienstrelevanten Ressourcen auf Managed Objects vorgenommen und deren Wechselwirkung formal beschrieben. Mit dieser Darstellung wird die grundlegende Konzeptionierung für Tradingsysteme geschaffen und gleichzeitig eine notwendige Voraussetzung für die Implementierung einer Dienstvermittlungsumgebung heterogener Rechensysteme erbracht.

A. Küpper, C. Popien

Protokollimplementierung mit Kommunikationsboten

Kommunikationsboten stellen eine neuartige Technik dar, Computerprotokolle zu implementieren: durch den Austausch von Programmen (den Kommunikationsboten) lassen sich beliebige Kommunikationsdienste erbringen. Ein grosser Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die Vorabinstallation von protokollspezifischer Software entfällt. Dieser Beitrag erläutert kurz den Hintergrund und die Arbeitsweise von Kommunikationsboten. Im Zentrum aber stehen erste Erfahrungen mit einer Ausführungsumgebung, MØ genannt, mit welcher praktische Versuche durchgeführt werden konnten. Am Beispiel des Alternating-Bit-Protokolles wird vorgeführt, wie ein Protokoll auch ohne Protokolleinheiten abgearbeitet werden kann. Im Weiteren werden die Implementierungsalternativen diskutiert, die sich durch den Einsatz von Kommunikationsboten für die Protokollimplementierung eröffnen. Insbesondere wird die Frage erläutert, wie sich meldungsbasierte Protokolle in eine Kommunikationsbotenumgebung integrieren lassen.

Christian F. Tschudin

Plattformen für verteilte Anwendungen II

Von ONC zu DCE? — Erfahrungen beim Aufbau und der Nutzung einer DCE-Zelle

L. Koch

Transportprotokolle für Client-Server Applikationen — Vergleichende Messungen mit TCP und XTP

In Netzen mit stark variierenden Ende-zu-Ende-Verzögerungen und nicht zu vernachlässigenden Fehlerraten können Client-Server Applikationen auf Basis verbindungsloser Datagrammdienste (z.B. UDP) zu erheblichen Schwierigkeiten führen. Zu groß wird der Aufwand für die Behandlung und Behebung aller möglichen Fehlerquellen. Insbesondere ist eine effiziente Timer-Verwaltung auf Applikationsebene kaum realisierbar.Abhilfe schaffen verbindungsorientierte Transportprotokolle, z.B. TCP oder XTP, die solche Aspekte dem Betriebssystem überlassen. Der Vorteil der Kommunikationssichertheit wird aber durch eine Reduzierung der Leistungsfähigkeit der Applikationen erkauft. Der zusätzliche Zeitaufwand für den gesicherten Verbindungsauf- und Abbau reduziert die Anzahl möglicher Transaktionen pro Zeiteinheit.Die hier vorgestellten Messungen zeigen, daß grundsätzliche Protokolleigenschaften, insbesondere bei TCP, zu einer drastischen Leistungseinbuße der Client-Server Applikationen führen. Nur durch die Handshake-Mechanismen der Verbindungsverwaltung können diese Einbußen nicht verursacht werden.Die Gründe für diesen Leistungseinbruch werden in diesem Artikel aufgezeigt und Lösungsmöglichkeiten werden angegeben.Zahlreiche Meßergebnisse in diesem Artikel wurden unter Verwendung des Netzwerkemulators EmuLan gewonnen, der im Rahmen eines von der DFG geförderten Projektes entwickelt wurde, um die Verwendung von Multiplexverfahren in Weitverkehrsnetzen untersuchen zu können. Dieser Emulator ist in der Lage, Subnetze mit ihren charakteristischen Eigenschaften wie Durchlaufzeiten und Fehlerverhalten nachzubilden.

Peter Davids

Messung und Modellierung threadbasierter Anwendungen unter OSF DCE

Das OSF DCE (Open Software Foundation Distributed Computing Environment) bietet Nutzern die Möglichkeit, Anwendungen in Rechnernetzen verteilt zu verarbeiten. Mit der Schnittstellen-Definitionssprache IDL (Interface Definition Language) ist es möglich, Client-Server-Architekturen aufzubauen, die über RPC (Remote Procedure Call) kommunizieren.Die Effektivität der Verwaltung von Nutzeranforderungen auf Clienten, wie auch auf Servern, bestimmt maßgeblich das Antwortzeitverhalten und die Verbesserung der Effektivität führt zur Leistungssteigerung des Systems.Die Einrichtung von Treads zur Verwaltung der Anwendungsaufgaben gestattet Nebenläufigkeit bei deren Verarbeitung. Diese Arbeit will diesen Umstand und seine Auswirkungen auf das Antwortzeitverhalten eines aus drei Workstations gebildeten Systems untersuchen.Bei einer Datenbankanalyse [Pei87] zur Untersuchung von Synchronisationsverfahren für Datenbank-Seitenzugriffe wurden Meßwerte ermittelt, die geeignet scheinen, die Grundlage für die Simulation eines Datenbanksystems zu bilden, aus der das Lastverhalten des Datenbanksystems abgeleitet werden kann. Auf dieser Basis ist es möglich, den Forderungsstrom einer solchen Anwendung nachzubilden und auf ein verteiltes System (OSF DCE) einwirken zu lassen. Die in dem Netz simulierten Anwendungsprozesse (Datenbank-Prozesse) werden an Threads gebunden und nebenläufig verwaltet.Ziel der Arbeit ist der Nachweis des verbesserten Antwortzeitverhaltens durch eine wohldimensionierte Anwendung der im OSF DCE implementierten Thraedverwaltung, die die asynchrone Arbeitsweise der RPC-Komponenten unterstützt.

F.-U. Kumichel, G. Volkmann

Internetworking und ATM

Multiparty File Transfer over the Internet Stream Protocol, Version 2 (ST-II)

Communication in many application areas, such as cooperative applications, kiosking systems, and software update systems, includes multiparty file transfer between one origin and a group of targets. The paper describes the Multiparty File Transfer Protocol (Multiparty FTP) which supports multiparty file transfer in internets. It provides a group abstraction, realizing transparency from the address, from individual responses, and from failures of single targets involved in the transfer. To optimize its performance, Multiparty FTP has been realized on top of the Internet Stream Protocol, Version 2 (ST-II), which provides a connection-oriented multicast service and therefore contributes to an increased throughput and a reduced network load. Multiparty FTP applies a highly efficient selective repeat retransmission protocol, which is tailored to the characteristics of multiparty file transfer and which takes advantage of the guaranteed data rates in ST-II. Protocol design rationals are discussed and results of performance measurements are presented.

Claus Schottmüller

IP-Prozessor für Gigabit-Router

Moderne Hochgeschwindigkeitsnetze mit Datenraten im Megabit bzw. Gigabit-Bereich stellen hohe Anforderungen an die sie verbindenden Zwischensysteme. Diese müssen in der Lage sein, die aggregierte Datenrate zu verarbeiten und zu vermitteln. Bei einem Router ist hier unter anderem die Verarbeitung des Vermittlungsprotokolls zeitkritisch. Dieser Beitrag stellt einen IP-Prozessor vor, der in einer verteilten Routerarchitektur zum Einsatz kommt. Der als VLSI-Baustein realisierte IP-Prozessor fährt alle Funktionen des Internet Protokolls auf einem Netzwerkadapter aus. Erste Simulationen des IP-Prozessors führten zu vielversprechenden Ergebnissen.

Hajo R. Wiltfang, Martina Zitterbart

ATM-basierte Kommunikation in Parallelrechnern

Für universell einsetzbare Parallelrechner ergibt sich die Forderung, auch ein universelles Kommunikationssystem bereitzustellen, das für unterschiedliche Dienstanforderungen adäquate Leistungsmerkmale aufweist. Diese Problematik ist vergleichbar mit der in Kommunikationsnetzen im WAN- und LAN-Bereich. Dort wird als Lösung der Übergang zum Asynchronen Transfer Mode (ATM) favorisiert. Es ist daher naheliegend zu untersuchen, welche Leistungsmerkmale die Anwendung dieses Verfahrens für die interne Kommunikation in massiv-parallelen Rechnern bietet. In diesem Beitrag sollen deshalb Möglichkeiten und Vorteile der Verwendung von standardisierter ATM- Hardware und ATM-Prinzipien zur Diskussion gestellt werden.

Thomas Breitfeld, Klaus Franke, Christian Pätz, Mario Winter

Preisträger

Ein paralleles Transportsubsystem für zellenbasierte Hochgeschwindigkeitsnetze

Im Gegensatz zu den Netzwerken sind die als Bindeglied zwischen Rechnersystem und Netzwerk agierenden Kommunikationssysteme nicht in der Lage, die Anforderungen moderner verteilter Anwendungen in Form von hohem Durchsatz und geringer Verzögerung zu erfüllen. Einerseits können die zur Unterstützung einer sicheren Rechnerkommunikation notwendigen Kommunikationsprotokolle nicht schnell genug verarbeitet werden, andererseits stellt die Kopplung der Kommunikationssysteme an Netzwerke und Rechnersysteme einen gravierenden Engpaß dar. Insgesamt lassen sich die Leistungsschwächen auf unterschiedliche Ursachen wie ungeeigneten Protokollentwurf, ungünstige Implementierungsplattformen und die fehlende Abstimmung der Kommunikationssysteme auf unterliegende Netzwerke zurückführen. Außerdem wird häufig die Integration der Kommunikationssysteme in die Architektur und in die Betriebssystemumgebung von Rechnersystemen erschwert.

Torsten Braun

Eine Entwurfs- und Laufzeitumgebung für konfigurierbare verteilte Anwendungen

Die grundlegende Struktur von verteilten Anwendungen besteht aus einer Menge von kooperierenden Anwendungskomponenten, die auf unterschiedlichen Rechnerknoten angesiedelt sein können. Verteilte Anwendungen sind i.a. komplexe und langlebige Programmsysteme, die während ihrer Lebensdauer operationalen und evolutionären Änderungen unterliegen.

Peter Dömel

Gesicherte Zeitbezüge für die Leistungsanalyse in parallelen und verteilten Systemen

—Kurzfassung—

Moderne Rechensysteme weisen eine hohe Komplexität auf, die deren Beherrschung schwierig, aber interessant macht. Die für sie erstellte Software muß sie in die Lage versetzen, Anforderungen korrekt und effizient zu erfüllen. Korrektheit bezieht sich meist auf die Richtigkeit von Teilaktivitäten eines Programmes und deren zeitliche Reihenfolge. Effizienz läßt sich nur erreichen, wenn die Ressourcen eines Systems sorgfältig eingesetzt werden, d.h. die ihnen zugeteilten Teilaufgaben möglichst schnell bewältigen.

Richard Hofmann

Bitratenmanagement in ATM-Systemen mittels rekurrenter neuronaler Netze

Für ein zukünftiges diensteintegrierendes digitales Breitband-Kommunikationsnetz (B-ISDN) wurde der Asynchrone Transfer-Modus (ATM) als Basis festgelegt. Alle Daten werden dabei in Paketen fester Länge, sog. Zellen, über virtuelle Verbindungen übertragen. Befinden sich mehrere Verbindungen mit variabler Bitrate auf demselben virtuellen Pfad eines ATM-Abschnitts, so ist die Ausnutzung eines statistischen Multiplexgewinns möglich, der eine höhere Auslastung des Netzes erlaubt. Andererseits können sich dabei verschiedene Verbindungen gegenseitig beeinflussen, so daß es zu Zellverlusten kommen kann.

Thomas Necker

Backmatter

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