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Media type:
Electronic Thesis;
Text;
Doctoral Thesis;
E-Book
Title:
Entwicklung und Analyse eines fehlertoleranten Atomic Broadcast Protokolls ; Development and Analysis of a Fault-tolerant Atomic Broadcast Protocol
Contributor:
Fitz, Valentin
[Author]
imprint:
University of Duisburg-Essen: DuEPublico2 (Duisburg Essen Publications online), 2022-11-24
Footnote:
Diese Datenquelle enthält auch Bestandsnachweise, die nicht zu einem Volltext führen.
Description:
Seit Jahrzehnten gewinnt der Einsatz von sicherheitskritischen verteilten Systemen mit harten Echtzeitanforderungen in vielen Bereichen wie dem Automobilsektor, Industrie- und Flugkontrollsystemen, der Medizin oder im Nuklearbereich, stetig an Wichtigkeit. Erste Lösungen zur Erzielung von Übereinstimmung unter den Komponenten eines verteilen Systems in Gegenwart von Fehlern existieren bereits seit dem Beginn des ersten Einsatzes eines verteilten Echtzeitsystems und werden seitdem für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete um neue Ideen und Lösungen erweitert. Diese Dissertation befasst sich mit dem neuen Protokoll Fault Tolerant Atomic Broadcast and Agreement in Bridge Connected Networks (FABAN), welches für Bridge-verbundene Netzwerke konzipiert ist und Übereinstimmung durch unteilbare Rundsprüche realisiert, indem Nachrichten auf f+1 redundanten Pfaden verteilt werden. Das ursprünglich informell beschriebene Protokoll, insbesondere die Anforderungen an das redundante Routing, wird für die Fehlerannahme f=1 mathematisch formalisiert und bewiesen. Anschließend wird eine algorithmische Lösung zur effizienten Generierung von Routings vorgestellt, formal bewiesen und experimentell verifiziert. Probleme des Protokolls bei der Toleranz von mehr als einem Fehler werden untersucht und als Folge dessen eine abwärtskompatible Erweiterung von FABAN, genannt ExFABAN, für die Toleranz von f>=1 Fehlern entwickelt. Die Erweiterung wird ebenfalls mathematisch analysiert und hinsichtlich der formulierten Anforderungen formal bewiesen. Sowohl im Bezug auf die Anwendung von FABAN als auch auf ExFABAN wird eine ausführliche Evaluation von geeigneten Netzwerktopologien durchgeführt. Anschließend werden die mathematischen theoretischen Ergebnisse mit Hilfe von Simulationen im Simulationsframework OMNeT++ auf reale, nicht vorhergesehene Probleme untersucht. Dabei werden wenige, das Konzept der Implementierung betreffende Probleme gefunden und Lösungen ausgearbeitet. Zum Abschluss wird eine Demonstration einer Implementierung von ...