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Lehrende: Prof. Dr. Bernd Wolfinger
Veranstaltungsart:
Vorlesung
Anzeige im Stundenplan:
LTR - VL
Semesterwochenstunden:
2
Credits:
3,0
Unterrichtssprache:
Englisch
Min. | Max. Teilnehmerzahl:
- | 20
Kommentare/ Inhalte:
Vernetzte Informatiksysteme gewinnen zunehmend an Bedeutung. Besonders deutlich wird diese Tendenz beim verstärkten Einsatz von Hochgeschwindigkeitsnetzen, dem Internet, der Mobil- und Echtzeitkommunikation. Selbst enorme Leistungssteigerungen bei der Rechnerhardware und vor allem bei der Datenübertragung machen Bewertungen solcher Systeme keineswegs überflüssig, da eine angemessene Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Verlässlichkeit der Rechner- und Netzinfrastruktur heutzutage oft absolut unverzichtbar ist. Dies zeigt sich u.a. bei der zunehmenden Forderung nach Dienstqualität (Quality-of-Service QoS) im Kontext von Echtzeitkommunikation, z.B. über das Internet und/oder über Mobilnetze. Analyse und Prognosen des Netzverhaltens sind daher zumeist ein unerlässlicher Bestandteil bei der Konfigurierung, der Optimierung und dem Management von Rechnernetzen. Das "Traffic-Engineering", d.h. die technisch-wissenschafltiche Beschäftigung mit Verkehr in Rechnernetzen, umfasst u.a. die Teilgebiete Messungen und Analyse, Charakterisierung und Modellierung sowie Steuerung und allgemein die Beeinflussung des Verkehrs in Rechnernetzen. Die hohe praktische Bedeutung von Leistungs-/Zuverlässigkeitsbewertung und Traffic Engineering ist u.a. dadurch gegeben, dass sie für Netzbetreiber (Telekoms, Internet Service Provider, Unternehmen mit großen Privatnetzen wie Banken, große Rechenzentren, etc.) ebenso von außerordentlich großer Relevanz ist wie für Entwickler von Kommunikationshardware und -software (z.B. in der Kommunikationsindustrie).
I. Einführung
-- Motivation und Ziele für Leistungsanalysen und "Traffic-Engineering" von Netzen
-- Bewertungskenngrößen und- maße
II. Bewertung durch Modellierung
-- Elementare Grundlagen der Modellierung und der Experimentdurchführung (Mess- / Simulationsexperimente)
-- (Leistungs- und Zuverlässigkeits-) Modelle für Rechnernetzkomponenten
-- Methoden und Werkzeuge zur Modellauswertung
III. Bewertung durch Messungen und Interpretation von Experimentdaten
-- System-, Last- und Leistungsmessungen von Rechnernetzen
-- Statistische Auswertung von Experimentdaten
IV. Traffic Engineering
-- Verkehrs-/Lastcharakterisierung
-- Lasttransformation
-- Lastgenerierung
V. Praktische Erfahrungen anhand von Fallstudien
-- Anwendungsbeispiele und Fallstudien (u.a. Entwicklung exemplarischer Modelle, Nutzung von Werkzeugen, "Traffic Engineering" im Internet)
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CONTENT
I. Introduction
-- Motivation and Goals for Performance Analyses and "Traffic-Engineering" for Computer Networks
-- Evaluation Criteria and Measures
II. Evaluations by Means of Modeling
-- Some Elementary Basics of Modeling and of Experimentation (for Measurements and Simulation Experiments)
-- (Performance and Reliability) Models for Computer Network Components
-- Methods and Tools for Model Evaluation
III. Evaluations by Means of Measurements and Interpretation of Experimental Data
-- System, Load and Performance Measurements of Computer Networks
-- Statistical Evaluation of Experimental Data
IV. Traffic Engineering
-- Traffic / Load Characterization
-- Load Transformation
-- Load Generation
V. Practical Experiences based on Case Studies
-- Examples of Modeling and Measurement Applications and Case Studies (e.g. Elaboration of Models by Way of Example, Applications and Usage of Tools, "Traffic Engineering" in the Internet)
Lernziel:
Diese Vorlesung behandelt sowohl Methoden als auch praktische Anwendungen von Leistungsanalysen sowie des "Traffic Engineerings". Zu diesem Zwecke werden Mess- und Modellierungsverfahren zur Analyse von Kommunikations- und Rechnernetzen sowie ihres Verkehrs vorgestellt und ihr Einsatz an konkreten Beispielen illustriert. Die Vorlesungsteilnehmerinnen werden hierduch u.a. in die Lage versetzt, für ein vorliegendes Analyseproblem geeignete Lösungsverfahren zu ermitteln und anzuwenden sowie die Limitationen der einzelnen Verfahren zu beurteilen. Hierzu gehören u.a. die evtl. komplizierte Auswahlentscheidung zwischen Messung und Modellierung als Bewertungsmethode sowie, im letzteren Falle, zwischen analytischer und simulativer Modellauswertung.
Konkrete Lernziele, die im Bereich Leistungs-/Zuverlässigkeitsmodellierung angestrebt werden, sind im übrigen: angemessene Modelle zu komplexen Rechnernetzen bzw. verteilten Systemen/Anwendungen im Hinblick auf gegebene Bewertungsziele entwickeln zu können; konzeptionelle Modelle präzise spezifizieren zu können; die wichtigsten Modellauswertetechniken und verfügbaren Werkzeuge zu kennen und anwenden zu können (hierzu werden in der Veranstaltung Werkzeuge zum Experimentieren bereitgestellt); den komplexen Vorgang einer validen Modellparametrisierung zu beherrschen; Modellresultate und Messergebnisse (s.u.) angemessen interpretieren zu können (incl. sorgfältiger statistischer Resultatauswertung).
Die Lernziele, die im Bereich Messungen angestrebt werden, sind u.a. Messwerkzeuge (in einem realen Kontext) entwickeln und kompetent einsetzen zu können sowie die Problematik der Beeinflussung von Realsystemen durch Messungen sowie Grenzen der Messgenauigkeit zu kennen und Maßnahmen zu ihrer Entschärfung anwenden zu können.
Die Lernziele, die im Bereich "Traffic Engineering" angestrebt werden, sind schließlich: Lastmessungen unter kontrollierten Randbedingungen durchführen zu können; aus Lastmessungen valide Lastmodelle ableiten zu können; Lastmodelle präzise spezifizieren zu können; Vorgänge einer Lasttransformation in Rechnernetzen zu verstehen; den Nutzen von Lastgeneratoren und Netzemulatoren beurteilen zu können und entsprechende, in der Lehrveranstaltung bereitgestellte, Werkzeuge einsetzen zu können.
Vorgehen:
Vorlesung (2 SWS) mit integriertem Seminar (2 SWS); englischsprachige Folien, Veranstaltung in deutscher oder englischer Sprache, abhängig vom Wunsch der Vorlesungsteilnehmer (Prüfungen wahlweise in deutscher oder engl. Sprache)
Literatur:
-- N. Abu-Ghazaleh et al. (eds.): Performance of Wireless Networks, Special Issue of the Journal Computer Networks, Vol. 52, No. 1, 2008
-- G. Bolch et al.: Queueing Networks and Markov Chains: Modeling and Performance Evaluation with Computer Science Applications, 2nd ed., J. Wiley, 2006
-- U. Brandes, T. Erlebach (eds.): Network Analysis: Methodological Foundations, LNCS 3418, Springer-Verlag, 2005, 471 S.
-- R. G. Cole, R. Ramaswamy: Wide-Area Data Network Performance Engineering, Artech House Telecommunications Lib., 2000
-- M. Crovella: Internet Measurement: Infrastructure, Traffic, and Applications, J. Wiley, 2006, 495 S.
-- G. Giambene: Queuing Theory and Telecommunications - Networks and Applications, Springer, 2005, 585 S.
-- C. Grimm, G. Schlüchtermann: Verkehrstheorie in IP-Netzen, Hüthig-Verlag, 2005, 525 S.
-- A. Girard, B. Sansò, F. Vázquez-Abad (eds.): Performance Evaluation and Planning Methods for the Next Generation Internet, Springer, 2005, 365 S.
-- J. F. Hayes, T. Babu: Modeling and Analysis of Telecommunications Networks, J. Wiley, 2004
-- K. D. Heidtmann: Methoden zur Zuverlässigkeitsanalyse unter besonderer Berücksichtigung von Rechnernetzen, Habilitationsschrift, FB Informatik, Univ. Hamburg, 1995
-- G. Haring, C. Lindemann, M. Reiser (eds.): Performance Evaluation - Origins and Directions, LNCS, Springer, 2000, 527 S.
-- P. McKerrow: Performance Measurement of Computer Systems, Addison-Wesley, 1988
-- M. Obaidat, N. Boudriga: Fundamentals of Performance Evaluation of Computer and Telecommunication Systems, J. Wiley, 2010, 459 S.
-- W. Stallings: High-Speed Networks and Internets - Performance and Quality of Service, 2nd ed., Prentice-Hall, 2002
-- P. Tran-Gia: Einführung in die Leistungsbewertung und Verkehrstheorie, Oldenbourg-Verlag, 2. Auflage, 2005, 320 S.
-- P. Van Mieghem: Performance Analysis of Communicatons Networks and Systems, Cambridge University Press, 2006, 530 S.
-- K. Wehrle, M. Günes, J. Gross (Eds.): Modeling and Tools for Network Simulation, Springer, 2010, 545 S.
-- B. Wolfinger, K. D. Heidtmann (Hrsg.): Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Verlässlichkeitsbewertung von Kommunikationsnetzen und Verteilten Systemen, Proc. 6. GI/ITG-Workshop MMBnet2011, Hamburg, Sept. 2011
-- B. Wolfinger, P. J. Kühn (Hrsg.): Themenheft "Internet Traffic Engineering", Praxis der Informationsverarbeitung und Kommunikation (PIK), 24. Jg., Heft 2, 2002
Zusätzliche Hinweise zu Prüfungen:
Die Prüfungen zum Modul LTR im WS 2012/13 werden als mündliche Prüfungen (Dauer: ca. 25 min) abgenommen. Zwei Prüfungsblocks werden während der vorlesungsfreien Zeit nach dem WS 12/13 angeboten (d.h. während der Monate Febr./März 2013); Details zu den Prüfungsterminen im Jan. 2013; Prüfungsanmeldung dann direkt bei Prof. Wolfinger. Voraussetzung für die Zulassung zur Modulprüfung: erfolgreiche Teilnahme an dem integrierten Seminar (insbes. Halten eines Vortrags, Erstellung einer schriftlichen Zusammenfassung zum Vortrag, regelmäßige Anwesenheit). Als Prüfungssprache kann zwischen deutscher oder englischer Sprache frei gewählt werden.
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