Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (SWE-FT)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Fault-Tolerant Software Architectures)

Lehrveranstaltungen:

• • Fehlertolerierende Softwarearchitekturen
    (Vorlesung, 2 SWS, Francesca Saglietti et al., Di, 12:15 - 13:45, 00.151-113; Die Lehrveranstaltung besteht aus Online-Lehreinheiten über Zoom sowie aus Präsenzlehreinheiten. Wann welche Lehreinheit angeboten wird, ist der zugehörigen Lehrstuhlwebseite zu entnehmen. Der zugehörige Zoom-Link wird über StudOn bekannt gegeben.)
  • Übungen zu Fehlertolerierende Softwarearchitekturen
    (Übung)

Inhalt:

Das Modul befasst sich schwerpunktmäßig mit redundanzbasierten Verfahren zur Tolerierung sporadischer Softwarefehler im Betrieb. Im Falle besonders hoher Zuverlässigkeits- bzw. Verfügbarkeitsanforderungen (insbesondere für sicherheitskritische Systeme) ist es lohnenswert, während der Entwicklung mehr Hilfsmittel bereitzustellen und während des Betriebes einzusetzen, als es im Falle einer vollständig korrekten Implementierung erforderlich wäre.

Die allgemeine Behandlung obiger Themen wird durch Berichte aktueller Erfahrungen aus der industriellen Entwicklungs- und Genehmigungspraxis abgerundet und ergänzt.

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• klassifizieren das Fehlverhalten von Softwaresystemen im Hinblick auf Konsistenzeigenschaften (fail-silent, konsistent, byzantinisch) und Persistenzeigenschaften (permanent, intermittierend);

• unterscheiden Redundanzarten nach der Art der redundanten Mittel (Struktur, Funktion, Information, Zeit) und nach der Art ihrer Aktivierung (statisch bzw. dynamisch);

• beschreiben Strategien zur Fehlerbehandlung im Betrieb (Fehlerausgrenzung, Fehlerbehebung, Fehlermaskierung);

• erläutern sowohl allgemeine fehlertolerante Systemkonzepte (N-Versionen- und Rücksetzblock-Programmierung) als auch konkrete Architekturen (TMR, Duplex, Dual-Dual);

• erfassen die Grundbegriffe der klassischen Zuverlässigkeitstheorie (Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Versagensrate, Mean Time To Failure);

• wenden analytische Ansätze zur quantitativen Bewertung redundanter Softwarearchitekturen an;

• diskutieren Ursachen der Versagensabhängigkeit von Softwarekomponenten auf Basis der Theorie von Eckhardt & Lee und des Experiments von Knight & Leveson;

• erläutern Effizienz und Effektivität von Back-to-back Teststrategien für diversitäre Systeme;

• unterscheiden Ursachen der Softwarefehlerentstehung und differenzieren Strategien zur Forcierung von Diversität während der Entwicklung.
  

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Software Engineering | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
2. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsrichtung Software Engineering | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
3. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Software Engineering | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
4. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Software Engineering | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
5. Informatik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich | Säule der softwareorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Software Engineering | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
6. Information and Communication Technology (Master of Science)
   (Po-Vers. 2019s | TechFak | Information and Communication Technology (Master of Science) | Gesamtkonto | Pflicht- und Wahlpflichtmodule der Studienschwerpunkte | Schwerpunkt Embedded Systems | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Embedded Systems | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
7. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
8. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2016s | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
9. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2014w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Informatics | Informatics Electives | Software Engineering II | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
10. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2017w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Gesamtkonto | Informatics | Informatics Electives | Software Engineering II | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
11. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2018w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Informatics | Core courses (Informatics) | Architectures and development (Informatics - Core) | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
12. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2018w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Informatics | Electives (Informatics) | Architectures and development (Informatics - Elective) | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
13. International Information Systems (IIS) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2021w | ReWiFak | International Information Systems (IIS) (Master of Science) | Gesamtkonto | Informatics | Architectures and development - Informatics | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
14. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Software Engineering | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
15. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2019w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | weitere Module der Bachelorprüfung | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Software Engineering | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
16. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2017w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Vertiefungsbereich | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
17. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2018w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Vertiefungsbereich | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))
18. Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2020w | ReWiFak | Wirtschaftsinformatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereiche | Wahlpflichtbereich Informatik | Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Fehlertolerierende Softwarearchitekturen (Vorlesung mit Übung) (Prüfungsnummer: 869140)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Die Prüfungsteilnehmer entscheiden sich unmittelbar vor der Prüfung für Deutsch oder Englisch als Prüfungssprache. Wechsel während der Prüfung ist möglich.
Alternative Prüfungsformen: • elektronische mündliche Fernprüfung (über Zoom) • schriftliche Präsenzprüfung (90 Minuten)

Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch

Erstablegung: WS 2021/2022, 1. Wdh.: SS 2022

1. Prüfer:

Francesca Saglietti

Termin: 09.04.2022, 10:00 Uhr, Ort: H 8 TechF