🎓

Vorlesung 11

Zusammenfassung der ganzen Reihe
Ein Semester Verteilte Systeme — alles an einem Ort

Verteilte Systeme
Prof. Dr. Alexandra Mikityuk
HTW Berlin

10 Vorlesungen 6 Themenblöcke Klausur-Check

Ein Semester in einem Satz

Wie viele Rechner zusammen ein System bilden — von KI-Agenten & Blockchain über Web- & IoT-Protokolle bis zu Prozessen, Sockets und den Daten, die zwischen ihnen fließen.

                Die Leitfrage die ganze Zeit: Wie reden unabhängige Rechner miteinander, wie einigen sie sich, und wie bleibt das Ganze für den Nutzer wie ein System (Transparenz)?
            

Die Landkarte: alle 10 Vorlesungen

VL 1 · EinführungWas ist ein VS? Transparenz, OSI

VL 2 · KI-GrundlagenLLMs, Transformer

VL 3 · KI-Agenten & MCPAgentic Loop, Tool Use

VL 4 · Bitcoin IDouble-Spending, SHA-256

VL 5 · Bitcoin IIKonsens, Proof of Work

VL 6 · HTTP & RESTFrage/Antwort, Ressourcen

VL 7 · MQTTPublish/Subscribe, Broker

VL 8 · Prozesse & ThreadsRace Condition, Mutex

VL 9 · SocketsTCP/UDP in C

VL 10 · DatenformateJSON, XML, HTML

Block 1 — Grundlagen (VL 1)

🌐 Was ist ein VS?

Nach Tanenbaum: eine Menge unabhängiger Rechner, die dem Nutzer wie ein System erscheinen. Zentral vs. dezentral vs. verteilt; Client-Server vs. P2P.

👓 Transparenz

Die Verteilung verstecken: Zugriffs-, Orts-, Replikations-, Fehler-Transparenz. Dazu OSI-Modell & Middleware als Einordnung.

Mitnehmen: Ein gutes verteiltes System fühlt sich für den Nutzer an wie ein einziges — obwohl viele Rechner beteiligt sind.

Block 2 — KI, LLMs & Agenten (VL 2–3)

🧠 VL 2 · LLMs & Transformer

Wie Large Language Models funktionieren, der Transformer-Durchbruch (2017), Training, die KI-Landschaft.

🤖 VL 3 · Agenten & MCP

Vom Chat zum Agenten: der Agentic Loop, Tool Use, Multi-Agent-Systeme und das Model Context Protocol (MCP).

VS-Bezug: Ein Agent, der Werkzeuge über MCP nutzt, ist selbst ein verteiltes System — mehrere Dienste, die koordiniert zusammenarbeiten.

Block 3 — Blockchain als VS (VL 4–5)

₿ VL 4 · Grundlagen

Das Double-Spending-Problem, gelöst ohne zentrale Bank. Drei Säulen; SHA-256-Hashing als Baustein.

⛏️ VL 5 · Konsens

Block & Block-Header, Merkle Trees, Proof of Work (Nonce, führende Nullen), Mining.

Der Kern: Konsens ohne Vertrauen — tausende Knoten einigen sich auf eine gemeinsame Wahrheit. Blockchain = verteiltes System in Reinform.

Block 4 — Anwendungs-Protokolle (VL 6–7)

🌐 VL 6 · HTTP & REST

Frage/Antwort, Methoden (GET/POST/PUT), Status-Codes, zustandslos, Cookies. REST: Ressourcen statt Methoden, Idempotenz.

📡 VL 7 · MQTT

Publish/Subscribe über einen Broker, Topics wie Datei-Pfade, Wildcards, QoS — schlank für IoT.

Zwei Muster: HTTP = Request/Response (Client fragt aktiv). MQTT = Publish/Subscribe (entkoppelt über den Broker). Zwei Wege, wie verteilte Komponenten reden.

Block 5 — Prozesse, Threads & Sockets (VL 8–9)

🧵 VL 8 · Nebenläufigkeit

Prozess vs. Thread (pthreads), Race Condition, Kritischer Abschnitt, Semaphor/Mutex, Deadlock.

🔌 VL 9 · Sockets

IP + Port, TCP vs. UDP, 3-Wege-Handshake, Server/Client in C (socket · bind · listen · accept · send/recv).

Das Fundament: Sockets sind die Ebene, auf der alles sitzt — HTTP, MQTT, Blockchain reden am Ende über TCP/UDP.

Block 6 — Datenformate (VL 10)

HTML

Auszeichnung zum Anzeigen — feste Tags, MIME-Typen, Formulare.

XML

Eigene Tags, Baum, wohlgeformt vs. gültig — mächtig, aber wortreich.

JSON

Kompakt & typisiert, {} & [] — Standard für REST, MQTT, Configs.

Serialisierung: Struktur ⇄ Textstrom. Das ist es, was durch alle Pipes reist, die wir gebaut haben.

Die roten Fäden durchs Semester

1️⃣ Verbinden

Von einem Rechner (Threads) → zwei Rechnern (Sockets) → Protokollen (HTTP/MQTT) → ganzen Netzen (Blockchain).

2️⃣ Einigen & Vertrauen

Verteilte Systeme müssen sich einig werden — Konsens (Bitcoin), Zustand (stateless HTTP), Reihenfolge (Race Conditions).

3️⃣ Daten & Schnittstellen

Was fließt? In welchem Format (JSON)? Über welche Schnittstelle (REST, Pub/Sub, Socket)?

Zentrale Konzepte — schnelle Referenz

Begriff	In einem Satz	VL
Transparenz	Verteilung vor dem Nutzer verbergen	1
Agentic Loop	KI denkt → Werkzeug nutzt → beobachtet → wiederholt	3
Proof of Work	Rechenaufwand als Beweis → Konsens ohne Vertrauen	5
Zustandslos (stateless)	Jede HTTP-Anfrage steht für sich	6
Publish/Subscribe	Sender & Empfänger entkoppelt über Broker	7
Race Condition	Ergebnis hängt von der Ausführungsreihenfolge ab	8
TCP vs. UDP	zuverlässig-verbindungsorientiert vs. schnell-verbindungslos	9
Serialisierung	Struktur ⇄ Textstrom (JSON)	10

Klausurvorbereitung: das solltet ihr können

🧠 Verstehen & erklären

VS-Definition & Transparenzeigenschaften
Wie Bitcoin Konsens erreicht (PoW)
HTTP zustandslos, REST-Prinzipien, MQTT Pub/Sub
Race Condition, Mutex, Deadlock
TCP vs. UDP, JSON vs. XML

⌨️ Anwenden & lesen

Socket-Ablauf in richtige Reihenfolge bringen
eine HTTP-/JSON-Nachricht lesen & deuten
MQTT-Topic + Wildcard matchen
wohlgeformtes von kaputtem XML unterscheiden

Klausur — Format & Tipps

📋 Format

Verständnisfragen + kleine Anwendungs-/Leseaufgaben. Nutzt die Probeklausur in Moodle!

✍️ Vorgehen

Fachbegriffe präzise benutzen (Transparenz, Konsens, idempotent, zustandslos). Kurz & korrekt schlägt lang & vage.

⏱️ Zeit

Leichte Punkte zuerst. Nicht festbeißen — markieren und weiter.

Bester Lern-Trick: Zu jedem Begriff aus der Referenz-Tabelle einen eigenen Satz formulieren — wer das kann, hat verstanden.

🤔 Mini-Selbsttest — könnt ihr das erklären?

Was bedeutet Orts-Transparenz?
Warum ist Proof of Work „teuer" — und warum ist das gewollt?
Warum ist HTTP zustandslos, und was lösen Cookies?
Wann TCP, wann UDP?
Was ist eine Race Condition und wie verhindert ein Mutex sie?
Warum hat sich JSON gegenüber XML durchgesetzt?

Wenn ihr alle sechs flüssig erklären könnt, seid ihr für die Klausur gut aufgestellt.

Vielen Dank!

Von einem Rechner zu vielen — und wieder zurück zu einem System. 🌐

Prof. Dr. Alexandra Mikityuk

HTW Berlin

Viel Erfolg bei der Klausur — ihr habt die ganze Kette gesehen. 💪