Deterministic Network Caluculus

NUMMER: 211014
KÜRZEL: detNetCal
MODULBEAUFTRAGTE:R: Prof. Dr. Steffen Bondorf
DOZENT:IN: Prof. Dr.-Ing. Steffen Bondorf
FAKULTÄT: Fakultät für Informatik
SPRACHE: Englisch
SWS: 4
CREDITS: 5
WORKLOAD: 90 Stunden
ANGEBOTEN IM: jedes Sommersemester

PRÜFUNGEN

FORM: Mündlich
ANMELDUNG:
DATUM: 0000-00-00
BEGINN: 00:00:00
DAUER: 30 Minuten
RAUM:

LERNFORM

Vorlesung mit begleitender Übung

LERNZIELE

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls werden die Studierenden in der Lage sein,
∙ komplexe, vernetzte Systeme als deterministische Warteschlangensysteme zu modellieren,
∙ worst-case Leistungsanalysen von bestehenden Systemen bzw. Modellen
durchzuführen,
∙ die Herausforderungen bei der Leistungsdimensionierung von geplanten Systemen zu verstehen,
∙ dabei die Wirkungsweise zentraler Mechanismen in Computernetzen anhand
des Network Calculus zu erklären,
∙ die vorgestellten Verfahren gegeneinander abzugrenzen und auf wissenschaftliche Fragestellungen anzuwenden.

INHALT

Verteilte Systeme sind heutzutage allgegenwärtig, und ihre Vernetzung ist von grundlegender Bedeutung für die kontinuierliche Verbreitung und damit Verfügbarkeit von Daten. Die
Bereitstellung von Daten in Echtzeit ist einer der wichtigsten nichtfunktionalen Aspekte, den sicherheitskritische Netze gewährleisten müssen. Die formale Verifizierung der Datenkommunikation im Hinblick auf die worst-case Deadlines ist grundlegend für die Zertifizierung von
neu entwickelten x-by-Wire-Systemen. Diese Verifizierung erlaubt den Start von Flugzeugen, das Lenken von Autos ohne mechanische Verbindung und den Betrieb sicherheitskritischer Industrieanlagen. Daher wurden verschiedene Methoden für die worst-case Modellierung und Analyse von Echtzeitsystemen entwickelt. Eine davon ist der Deterministische Network Calculus (DNC), eine vielseitige Technik, die in verschiedenen Bereichen wie Paketvermittlung, Task Scheduling, System on Chip, softwaredefinierte Netzwerke, Netzwerke in Rechenzentren und Netzwerkvirtualisierung eingesetzt werden kann. DNC ist eine Methode zur Ableitung deterministischer Schranken für zwei der vorrangigsten Leistungsmetriken in Kommunikationssystemen:
∙ die Ende-zu-Ende-Verzögerung von Datenflüssen und
∙ der Speicherplatz, den ein Server benötigt, um alle eingehenden Daten in einer Warteschlange zu puffern.

VORAUSSETZUNGEN CREDITS

Bestandene Modulabschlussprüfung

EMPFOHLENE VORKENNTNISSE

Mathematik (Funktionsanalyse), Computernetze / Verteilte Systeme.

LITERATUR

1. Jean-Yves Le Boudec and Patrick Thiran. Network Calculus. Springer, 2001.
(PDF @author)
2. Cheng-Shang Chang, Performance Guarantees in Communication Networks.
Springer, 2000.
3. Jörg Liebeherr. Duality of the Max-Plus and Min-Plus Network Calculus.
Foundation and Trends in Networking, 2017. (PDF @author)

AKTUELLE INFORMATIONEN

Verwendung des Moduls (in anderen Studiengängen):
Wahlpflichtmodul im Bereich „Informatik“ im Master IT-Sicherheit

SONSTIGE INFORMATIONEN

Stellenwert der Note für die Endnote: 5 / 105
(Im Studiengang werden Module im Umfang von 105 CP benotet und 15 CP nicht benotet)