B210 Decentralized Systems

Es ist schon erstaunlich. Das Internet geht auf eine Initiative aus den 1960ern zurück, ein resilientes Netzwerk aufzubauen, dass buchstäblich dem Angriff einer feindlichen Macht widerstehen könne [1]. In der Gegenwart sehen wir, dass das dominierende Architekturprinzip von verteilten IT-Anwendungen das Client-Server-Prinzip ist. Das ist exakt das Prinzip, dass wir (als Community) mit dem Internet überwinden wollten. Lief dann wohl eher so mittel. Distributed Denial-of-Service (DDoS) Attacken funktionieren nur auf zentralen Systemen. Wir gehen nur am Rande der Frage nach, warum so viele Systeme auf diesen so leicht verletzbaren Prinzip basieren. Nur in Stichworten:

Basis der Geschäftspläne (Wenn Nutzer:innendaten das eigentliche Produkt einer App sind, dann braucht man die an einer Stelle.)
Einfachheit (zentrale App lassen sich halt enorm simple programmieren und wer mag schon gern IT studieren? Eben. Echt schwer auch.)

Umgekehrt gilt das gleiche. Ein pur dezentrales System bietet keinen zentralen Speicher für Nutzer:innendaten und damit funktionieren die leider üblichen Geschäftsmodelle des E-Commerce nicht. Es gibt dezentrale Systeme; die Anzahl wächst und wir sollten uns damit beschäftigen. Cloud-Systeme können dezentral sein. Blockchain-Anwendungen sind stark diskutiert; sie erscheinen als Goldstandard verteilter Systeme, vor allem bei denen die die Grundlagen so gar nicht verstehen (wollen). In social networks werden dezentrale Alternativen zu den allseits bekannte pur zentralen populärer. Es ist schon erstaunlich, dass in solchen Systemen die alten Geschäftsmodelle dann doch funktionieren. Wie das?

Hier sollten wir aus IT-Sicht genauer hinschauen:

Kann man noch von einer dezentralen App sprechen, wenn nur eine Entität alle Peers eines P2P Systems betreibt. Technisch: ja - aus Sicht der Anwendung?
Man kann viele P2P System durchaus auch mit nur einem Peer betreiben. Ist das dezentral?
Viele Blockchain-Apps sind keine Peers, sondern vertrauen einem Peer über das mit dem P2P System kommuniziert wird. Was ist hier dezentral?
Das gilt auch für viele (praktisch alle) dezentralen social networks.

Wissen hilft.

In diesem Kurs werden wir uns mit den Grundlagen dezentraler Systeme beschäftigen. Teilnehmer:innen werden danach verstehen wie diese Systeme funktionieren, sie wären in der Lage solche Systeme selber zu implementieren und Schwachstellen zu identifizieren. Sie kennen die Grundlagen der Programmierung solcher Systeme, wenn sie denn eine API anbieten. Es bietet sich an, danach ein Projekt zu machen, in dem man eine dezentrale Anwendung baut, um weitere praktische Fähigkeiten aufzubauen.

Aus IT-Sicht sind es vor allem folgende Dinge, an denen sich die Unterschiede zwischen festmachen lassen und die wir diskutieren werden:

Datenverteilung: Wie werden Daten in einem System verteilt, dass keine zentrale Einheit hat. Das kann durch geschicktes Routing geschehen, muss aber nicht.
Security: Die erste Anwendung der Blockchain war die Bereitstellung eines digitalen dezentralen Geldes. Unverfälschbarkeit, Nicht-Abstreitbarkeit sind offenbar wichtige Themen.
APIs. Technik ist das eine, deren Anwendbarkeit das andere. Gerade auf diesem Gebiet gibt es viele Anwendungen und wenige Framework mit denen man programmieren kann.

Auch in diesem Kurs folge ich strikt meinem Credo: Man versteht eine IT-Sache erst dann richtig, wenn man sie einmal programmiert hat. Wir werden daher in den Übungen ein P2P System implementieren, wahlweise eine Blockchain oder ein DHT-System; mal schauen. Ich meine damit nicht, dass wir uns z.B. Ethereum her nehmen und ein paar DApps zusammen klicken. Nein.

Wir werden so etwas wie Ethereum re-implementieren. Das erstaunliche: Das schafft man in einem Semester. Danach wissen Sie wirklich Bescheid. Sie müssen das nicht machen; ist ein Wahlpflichtmodul. Es ist halt schon eher die rote Pille.

Einige Videos finden Sie in unserer Mediathek. Das wird ausgebaut.

#	Lehreinheit	Inhalt
1	Einstieg	Was ist Dezentralität. Wir reden über das große Bild und skizzieren die Herausforderungen.




	DHT
	DOSN, e.g. Mastodon
	PKI, PGP
	Merkle-Tree
	digitale Währungen
	Blockchain - Basics
	Ethereum, Solana