Modulbeschreibung Verteilte Systeme und Informationssicherheit
Master-Wahlpflichtmodul: Verteilte Systeme und Informationssicherheit
1. Modulkennung
WPM2
2. Studiengang
Bachelorstudiengang Informatik, Masterstudiengang Informatik
3.Modulbezeichnung
Verteilte Systeme und Informationssicherheit (VIS), engl.: Distributed Systems and IT Security (DIS)
4. Modul-Verantwortlicher
Posegga
5. Veranstalter/Dozent
Lamersdorf, Posegga
6. Sprache
Deutsch mit deutsch- und englischsprachigem Lehrmaterial
7. Motivation, Bedeutung für / Stellung im Gesamtprogramm
Weitaus die meisten Rechnersysteme sind heutzutage als verteilte Systeme aus weitgehend autonomen, oft heterogenen aber dennoch zusammen arbeitenden Rechnern aufgebaut. Systemsoftwaretechniken der Verteilten Systeme werden als generische Grundbausteine zur Realisierung der Infrastrukturen für derartige Systeme verwendet und sind deshalb von besonderer Bedeutung. Deshalb werden im ersten Teil dieses Moduls die wichtigsten Grundkonzepte der Systemsoftware für Verteilte Rechnerumgebungen motiviert, vorgestellt und diskutiert sowie eingeführt und an ausgewählten Beispielen erläutert. Bei verteilten Systemen spielen zudem auch Sicherheitsfragen eine zentrale Rolle. Das Modul berücksichtigt dies in seinem zweiten Teil, indem dort grundlegende Konzepte und Methoden zur Sicherung von verteilten Systemen eingeführt und an praktischen Beispielen erläutert werden.
8. Lernziele/Kompetenzen
8.1 Passung Leitbild
In dieser Veranstaltung erhalten die Studenten ein vertiefendes Verständnis von Systemsoftware zur Unterstützung verteilter Rechnersysteme – inkl. der dabei notwenigen Sicherheitsaspekte. Dazu gehören u.a. anwendungsnahe Kommunikations- und Kooperationstechniken, erweiterte Betriebssystemfunktionen, Unterstützung für Datenbankanwendungen etc. sowie jeweils die zugehörigen Sicherheitsmechanismen (Leitbild Erkenntnis und Wissen).
In den Übungen implementieren die Studentinnen auch Lösungen für Verteilte Systeme sowie Sicherheitsprotokolle. Durch diese praktische Umsetzung wird bei den Studenten ein erhöhtes Verstandnis der in der Vorlseung behandelten Konzepte erreicht (Leitbild Konzeptualisierung und Realisierung).
In der Vorlesung wird auch auf den aktuellen Stand der Forschung eingegangen, Entwicklungen und de-facto-Standards werden kritisch hinterfragt (Leitbild Wissenschaftlichkeit).8.2 Grundlagen-/Faktenwissen
- Verteilte Dateisysteme
- Verteilte Transaktionsverwaltung
- Zugang zu Datenbanken in verteilten Systemen
- Middleware & relevante Standards
- Grundlegende Sicherheitsprotokolle und -standards
- Sicherheitsarchitekturen
- AAA in verteilten Systemen
- Netwerk- und Internetsicherheit
- Einführung in PKI
8.3 Methodenwissen
- Netzwerke bezüglich der Sicherheit analysieren können
- Auf Datenbanken in verteilten Systemen zugreifen können und verteilten Datenbankzugriff verwalten können
- Sicherheitsprotokolle einsetzen und verwalten können
- Methoden für Netzwerk- und Internetsicherheit anwenden können
8.4 Transferkompetenz
- Passende Verschlüsselungsverfahren für verschiedene Anwendungsfelder auswählen können
- Einsatz von PKI-Technoligie in verschiedenen Anwendungsfeldern
- Wissen über verteilte Systeme in den Entwurf komplexer Anwendungen einbringen können
- Passende Middleware für Anwendungsszenario auswählen können
8.5 Normativ-bewertende Kompetenz
- Verteilte Systeme hinsichtlich verschiedener Kriterien und der Umsetzung von Konzepten bewerten und vergleichen können
- Sicherheit von verschiedenen symetrischen und asymetrischen Verschlüsselungverfahren beurteilen können
- Kommunikationsmechanismen in verteilten Systemen bezüglich der Sicherheit analysieren können
- Netzwerkarchitekturen hinsichtlich der Sicherheit und anderer Kriterien bewerten können
- Sicherheitsprotokolle und -standards einstufen können
- Sicherheitsarchitekturen bewerten können
8.6 ABK/BOK/Schlüsselqualifikationen
- Kooperations- und Teamfähigkeit in den Präsenz- und praktischen Rechnerübungen
- Steigerung der Problemlösungskompetenz durch selbstständiges Erarbeiten von Lösungen in den Übungen
- Komplexität systematisch beherrschen können
- kritische Bewertung von Lösungsansätzen und ihrer algorithmischen Umsetzung
- Strategien des Wissenserwerbs: Kombination aus Vorlesung, Vor- und Nachbereitung am Vorlesungsmaterial, Präsenzübungen mit betreuter Gruppenarbeit und eigenständiges Lösen von Übungsaufgaben
9. Lehrveranstaltungen
- 4 SWS Vorlesung Verteilte Systeme und Informationssicherheit
- 2 SWS Übungen (Präsenzübungen, Kleingruppen)
10. Inhalt
10.1 Teil I
- Einführung / Übersicht
- Entfernter Prozeduraufruf
- Paremeterübergabe
- Dynamisches Binden
- RPC-Semantik
- Namensverwaltung
- Zeitsynchronisation
- Logische Uhren
- Physikalische Uhren
- Algorithmen zur Zeitsynchronisation
- Verteiltes Dateisystem
- Semantiken der gemeinsamen Nutzung von Dateien
- Entwurf verteilter Dateisysteme
- Implementierung verteilter Dateisysteme
- Beispiele verteilter Dateisysteme
- Verteilte Transaktionsverwaltung
- Atomare Transaktionen
- Transaktionsmodell
- Nebenläufigkeitskontrolle
- Zugang zu Datenbanken in verteilten Systemen
- Middleware & relevante Standards
- Ausgewählte Anwendungsbeispiele
10.2 Teil II
- Grundlegende Sicherheitsprotokolle und -standards
- Symmetrische Verschlüsselung (DES, AES, etc.)
- Asymmetrische Verschlüsselung (RSA, PGP)
- Sicherheitsarchitekturen (u.a. am Beispiel UMTS)
- AAA in verteilten Systemen
- Kerberos
- X.509 Authentifikation
- Netwerk- und Internetsicherheit
- IPSec
- TLS/SSL
- Einführung in PKI
- Zertifikate
- Schlüsselgenerierung
- Certificate authorities
- Certificate revokation
- CA Hierarchie
11. Bezüge zu anderen Modulen
- Innerhalb des Studienganges: Dieses Modul baut auf dem Pflichtmodul Grundlagen der Systemsoftware auf. Die dort eingeführten Grundkonzepte werden hier hinsichtlich Verteilter Systeme und Sicherheit vertieft. Bezüge zu anderen Modulen aus dem 2. Studienabschnitt bestehen vor allem zu dem Wahlpflichtmodul Datenkommunikation und Rechnernetze.
- Im konsekutiven Masterstudiengang: Bezüge bestehen vor allem zu dem Wahlpflichtmodul Datenbanken und Informationssysteme. Vertiefungsmodule des Master-Studiengangs Informatik bauen auf diesem Modul inhaltlich auf.
- In anderen Studiengängen: Es eignet sich weiter als Bestandteil von Wirtschafts- und Bioinformatik-Studiengängen. Darüber hinaus ist ein Einbringen als Wahlmodul im Rahmen naturwissenschaftlicher Studiengänge bedingt denkbar.
12. Modulvoraussetzungen
- Verbindlich: 72 Leistungspunkte, Softwareentwicklung I, Softwareentwicklung II, Formale Grundlagen der Informatik I, Grundlagen der Systemsoftware
- Empfohlen: Formale Grundlagen der Informatik II, Algorithmen und Datenstrukturen, Grundlagen von Datenbanken
- Verbindlich: keine
- Empfohlen: keine
13. Semester, Studienjahr /-phase
Im Bachelor-Studiengang Informatik:- Studienabschnitt: 2
- Referenzsemester: keines
Studiensemester: Empfohlenes Semester: 1 oder 3 (bei Zulassung im Wintersemester), 2 (bei Zulassung im Sommersemester)
14. Prüfungsleistungen
Die Zulassung zur Modulprüfung setzt die regelmäßige und erfolgreiche Teilnahme
an Übungen/Seminar/Praktikum voraus; die Teilnahme an Übungen/Praktikum gilt
grundsätzlich als erfolgreich, wenn alle Aufgaben bearbeitet und mindestens 50%
richtig gelöst wurden; die Teilnahme an einem Seminar gilt grundsätzlich als
erfolgreich, wenn das zugeordnete Themenfeld verstanden, angemessen präsentiert
und ggf. angemessen schriftlich aufgearbeitet wurde; im Falle abweichender
Kriterien müssen diese zu Beginn der Veranstaltung bekannt gemacht werden.
Gemeinsame Modulprüfung für alle Lehrveranstaltungen des Moduls; mündlich und
in der Unterrichtssprache.
15. Bewertung
Gesamt: 9 Leistungspunkte
(Verteilte Systeme und Informationssicherheit: 4,5 Leistungspunkte,
Übungen/Seminar/Praktikum zu Verteilte Systeme und Informationssicherheit: 4,5 Leistungspunkte)
16. Periodizität
Wintersemester, jährlich, Dauer: 1 Semester
17. Methodische Aufbereitung und Medienformen
- Vorlesung mit Beamer, Overhead und Tafel
- Vorlesungs- und Übungsmaterial wird online zur Verfügung gestellt
- Erwartete Aktivitäten der Studierenden: selbständiges Bearbeiten von Übungsaufgaben, aktive Mitarbeit in den Präsenz- und praktischen Rechnerübungen (DB-Entwurf und Entwicklung eigener DB-Anwendungen)
18. Literatur
- G.F. Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg: "Distributed Systems: Concepts and Design", Addison-Wesley, 2002
- A.S. Tanenbaum, “Distributed System”, Prentice Hall, 2002
- W.Stallings: Cryptography and Network Security, Pearson, 2003
- Niemi and Nyberg: UMTS Security, John Wiley and Sons, 2003
