Um unserer Vision von skalierbaren, zuverlässigen, sicheren, selbstorganisierenden und doch einfachen und beherrschbaren Verteilten Systemen näher zu kommen, arbeiten wir an einer Reihe von spezifischen aktuellen Forschungsfeldern. Dabei beschäftigen sich Forschungsfelder mit einem grundlegenden Problem der Informatik über einen längeren Zeitraum und umfassen oft mehrere konkrete Forschungsprojekte.

Fehlertolerante Verteilte Systeme

Um den Ausfall eines Dienstes kompensieren zu können, muss dieser redundant angeboten werden (Replikation). Idealerweise ist dies transparent für einen Nutzer. Das Verteilte System muss sich daher um die Fehlererkennung und –behebung kümmern. Darüber hinaus muss die Konsistenz redundanter Daten sicher gestellt werden. Schwerpunkt unserer Arbeiten ist es, Plattformen und Algorithmen zu entwickeln, die Dienstanbieter weitgehend von der Implementierung der Fehlertoleranz zu entlasten und dabei adaptierbar auf verschiedene Lastsituationen sowie performant und skalierbar sind. 

Security und Privacy in Cyber-Physical Systems

Cyber-Physical Systems (CPS) sind definiert als Systeme, welche durch Sensorik und Aktuatorik mit der physikalischen Welt interagieren. Beispiele für CPS sind Prozesskontrollsteuerungen in Energieversorgungsnetzen und anderen kritischen Infrastrukturen, Intelligente Transport Systeme, oder moderne Smartphone mit Ubiquitous Computing Anwendungen. Solche Systeme haben oft besondere Sicherheitsanforderungen, da durch Angreifer verursachte Fehler oft dramatische Konsequenzen haben können. Weiterhin stellt sich die Frage, wie die Korrektheit und Konsistenz von erfassten Daten gewährleistet werden kann, ein Thema, was die klassische Sicherheitsforschung bisher eher vernachlässigt hat. Schließlich erfassen und verarbeiten CPS häufig personenbezogene Daten, vor allem Lokationsdaten, so dass Privacy und Datenschutz eine große Rolle spielen.

Kommunikation für multimediale Anwendungen

Multimediale Kommunikationsanwendungen benötigen eine Reihe von Standardprotokollen. Heute implementiert jede solche Anwendung ihren Protokollstapel selbst. Daher forschen wir daran, wie sich Protokollimplementierungen und andere Unterstützungsfunktionen in die Systemsoftware eines Verteilten Systems integrieren lassen, so dass Anwendungen unabhängig von den benutzten Protokollen werden, sich deren Implementierung teilen und dann sogar mit neuen, später hinzugefügten Protokollen umgehen können. Kommunikationsanwendungen haben darüber hinaus häufig weiche Echtzeitanforderungen an das System, weil Daten rechtzeitig verarbeitet und weitergegeben werden müssen. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist daher eine geeignete Ressourcenverteilung, die Benutzerpräferenzen mit den Bedarfen vorher unbekannter Anwendungen verknüpft und trotzdem die Echtzeitanforderungen erfüllt.

Dynamische drahtlose multi-hop Netzwerke

Mobile Ad-hoc Netzwerke, Wireless Sensor Networks, Mesh Networks, oder Vehicular Ad-hoc Networks sind alles Beispiele für den jüngsten Trend hin zu selbstorganisierenden mobilen Netzwerken. Wie derartige Systeme skalierbare, zuverlässige, sichere und selbstorganisierend entwickelt werden können ist ein weiterer Schwerpunkt unserer Arbeit.