Verteilte Systeme

News

  • ROBUST Workshop 2026 in Erlangen - Am 7. und 8. Oktober 2026 fand der Workshop ROBUST 2026 – Resilient Operations: Byzantine Fault Tolerance and State-Machine Replication an der Technischen Fakultät der…
  • Besuch der EuroSys 2026 in Edinburgh - Vom 27.04.26 bis 30.04.26 fand die EuroSys Konferenz mit zahlreichen Workshops in Edinburgh statt. Dieses Jahr war unser Lehrstuhl mit zwei Beiträgen präsent: Christian Berger…
  • Promotion Laura Lawniczak - Am 16. Februar hat Laura Lawniczak erfolgreich ihre Dissertation mit dem Titel "Practical State-Machine Replication for Small-Scale Systems" (Praxisnahe Ansätze für Zustandsmaschinenreplikation in kleinskaligen Systemen)…
  • Teilnahme an der DARE 2025 Summer School - In der Woche vom 8. bis 12. September nahmen unsere Mitarbeitenden Harald Böhm und Paul Bergmann an der 3rd ACM Europe Summer School on Distributed…

Themen

Verteilte Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus mehreren, weitestgehend eigenständigen und über ein Netzwerk miteinander verbundenen Komponenten bestehen, die einen gemeinsamen Dienst anbieten. Abhängig von der konkreten Ausprägung kann es sich hierbei beispielsweise um die auf wenige Rechner begrenzte redundante Speicherung kleiner Dateien handeln, oder aber auch um die massiv parallele Verarbeitung großer Datenmengen im Rahmen weltumspannender Cloud-Anwendungen. Während sich durch die Verteiltheit eines Systems einerseits neue Möglichkeiten eröffnen, wie etwa eine Verbesserung der Fehlertoleranzeigenschaften durch Replikation von Daten oder Berechnungen, ergeben sich andererseits zusätzliche Herausforderungen, wie zum Beispiel die effiziente Bereitstellung von Diensten bei einer Verteilung auf mehrere geografische Standorte. Ziel der Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls ist die Entwicklung von Konzepten und Techniken, die es Systemen erlauben, die sich durch Verteilung bietenden Chancen zu nutzen und dabei die zur Verfügung stehenden Ressourcen so effizient wie möglich einzusetzen. Unsere Forschungsschwerpunkte liegen dabei insbesondere in den folgenden Bereichen:
  • Byzantinische Fehlertoleranz, Zustandsmaschinenreplikation und Konsensalgorithmen
  • Performanzevaluation durch Netzwerksimulation und Fehlerinjektion
  • Automatisierte Diversifizierung, Implementierung und Verifikation von Verteilten Systemen
  • Blockchain-Systeme, Distributed Ledger Technologie und Decentralized Finance (DeFi)

Projekte

BALu: Blockchain Anwendungen in der Luftfahrt

Laufzeit: 1. September 2022 - 31. August 2024
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Akronym: BALu
Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kapitza

Das Konzept von Distributed Ledger Systemen (Blockchain) ist eine grundlegend neue Basistechnologie, welche in der öffentlichen Wahrnehmung derzeit verstärkt im Fokus steht und welche erhöhtes Potential zur Lösung von Problemstellungen in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen verspricht.Daneben wandelt sich die Luftverkehrslandschaft absehbar mit einer massiven Zunahme an Luftverkehrsteilnehmern und weiteren Luftverkehrsarten wie autonomen Kleinstsystemen. Des Weiteren besteht ein Bedarf bei de…

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BFT2Chain: Entwurf und Validierung skalierbarer Byzantinisch fehlertoleranter Einigungsalgorithmen für Blockchains

Laufzeit: 1. September 2022 - 30. September 2026
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Akronym: BFT2Chain
Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kapitza

Distributed Ledger Technologies (DLTs), oft auch als Blockchains bezeichnet, ermöglichen die Realisierung zuverlässiger und angriffsresilienter Dienste ohne zentrale Infrastruktur. Die verbreiteten "Proof-of-Work"-Mechanismen für DLTs leiden jedoch unter hohen Latenzen von Operationen und enormen Energiekosten. Byzantinisch fehlertolerante (BFT) Einigungsalgorithmen stellen eine potentiell bessere Alternative zu Proof-of-Work dar. Jedoch bringen aktuelle BFT-Protokolle auch Herausforderungen mit…

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NEMESIS: Eine neuartige Evaluierungsplattform zur Messung der Belastbarkeit von Byzantinisch fehlertoleranten Systemen unter eingespeisten Stressfaktoren

Laufzeit: 1. Januar 2027 - 31. Dezember 2029
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Akronym: NEMESIS
Projektleitung: ,

Dr. Christian Berger

Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kapitza

Byzantinisch fehlertolerante (BFT) Einigungsprotokolle bilden heutzutage das Rückgrat von Distributed-Ledger-Technology-Systemen (DLT-Systemen). Eine neue Generation von BFT-Protokollen organisiert Blöcke in einem gerichteten azyklischen Graphen statt in einer linearen Kette und erreicht so deutlich höheren Durchsatz und bessere Skalierbarkeit. Diese Protokolle sichern bereits in produktiven DLTs erhebliche wirtschaftliche Werte ab. Ihre Angriffsfläche und ihre Robustheit unter realistischen Bed…

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Kontaktpersonen

Dr. Christian Berger

Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kapitza

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Paul Franke-Bergmann, M. Sc.

Arne Vogel, M. Sc.

Hilfswissenschaftler

Moritz Reinel

Publikationen

2026

Preprint
Pangolin: Efficient DAG-based BFT State-Machine Replication with TEE-Accelerated Commitment
Paul Franke-Bergmann, Maya Kuhlmann, Alexander Heß, Marc Leinweber, Rüdiger Kapitza, Hannes Hartenstein, Franz J. Hauck, Christian Berger.
2026.
[arXiv] [BibTeX]
OPODIS Konferenz CORE B
Seamless Reconfiguration for DAG-BFT
Michael Yiqing Hu, Leander Jehl, Paul Franke-Bergmann, Jialin Li, Christian Berger.
Erscheint in: Proceedings of the 30th International Conference on Principles of Distributed Systems (OPODIS 2026). 2026.
[arXiv] [BibTeX]
Preprint
PatchyBFT: Automating Diversification of Fault-Tolerant Systems using LLMs
Arne Vogel, Christian Berger, Rüdiger Kapitza.
2026.
[arXiv] [BibTeX]
IEEE TC Zeitschrift CORE A*
Vivisecting the Dissection: On the Role of Trusted Components in BFT Protocols
Alysson Bessani, Miguel Correia, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza, Paulo Esteves-Veríssimo, Jiangshan Yu.
In: IEEE Transactions on Computers. 2026.
[DOI] [arXiv] [BibTeX]
EuroSys Konferenz CORE A
OptiLog: Assigning Roles in Byzantine Consensus
Hanish Gogada, Christian Berger, Leander Jehl, Hans P. Reiser, Hein Meling.
In: Proceedings of the 21st European Conference on Computer Systems (EuroSys '26). 2026.
[DOI] [BibTeX]
PaPoC Vortrag
Towards practical DAG-based BFT SMR
Paul Franke-Bergmann.
In: Talk at the 13th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data (PaPoC '26). 2026.
[BibTeX]

2025

DARE Poster Best Poster Award
BFTeam: Towards Practical Intermittent Byzantine Fault Tolerance
Harald Böhm.
In: Poster at the 3rd ACM Europe Summer School on Distributed and Replicated Environments (DARE '25). 2025.
[BibTeX]
ROBUST Workshop
Towards a Blockchain-based Data Recorder for Small Drones
Harald Böhm, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: 2nd Workshop on Resilient Operations – Byzantine Fault Tolerance and State-Machine Replication (ROBUST '25). 2025.
[BibTeX]
SRDS Konferenz CORE B
Hard Shell, Reliable Core: Improving Resilience in Replicated Systems with Selective Hybridization
Laura Lawniczak, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 44th International Symposium on Reliable Distributed Systems (SRDS '25). 2025.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
ARES Konferenz Best Paper Award Nominee CORE B
TEE-Assisted Recovery and Upgrades for Long-Running BFT Services
Ines Messadi, Markus Elias Gerber, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 20th International Conference on Availability, Reliability and Security (ARES '25). 2025.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2024

PODC Konferenz SIGACT Research Highlights Nominee CORE A*
Probabilistic Byzantine Fault Tolerance
Diogo Avelãs, Hasan Heydari, Eduardo Alchieri, Tobias Distler, Alysson Bessani.
In: Proceedings of the 43rd Symposium on Principles of Distributed Computing (PODC 2024). 2024.
[DOI] [BibTeX]
ROBUST Workshop
Memory-Efficient Byzantine Fault-Tolerant Replication for Highly Resource-Constrained Systems
Harald Böhm, Tobias Distler.
In: 1st Workshop on Resilient Operations – Byzantine Fault Tolerance and State-Machine Replication (ROBUST '24). 2024.
[BibTeX]
RTAS Konferenz CORE A
TinyBFT: Byzantine Fault-Tolerant Replication for Highly Resource-Constrained Embedded Systems
Harald Böhm, Tobias Distler, Peter Wägemann.
In: Proceedings of the 30th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS 2024). 2024.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
Dissertation
Geo-Replicated Byzantine Fault-Tolerant State-Machine Replication with Low Latency
Michael Eischer.
In: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. 2024.
[DOI] [BibTeX]
Preprint
Spider: A BFT Architecture for Geo-Replicated Cloud Services
Michael Eischer, Tobias Distler.
2024.
[arXiv] [BibTeX]
ROBUST Workshop
Tough on the Outside, Reliable on the Inside: Utilizing System Composition for Improved Resilience
Laura Lawniczak, Tobias Distler.
In: 1st Workshop on Resilient Operations – Byzantine Fault Tolerance and State-Machine Replication (ROBUST '24). 2024.
[BibTeX]
Middleware Konferenz CORE A
Targeting Tail Latency in Replicated Systems with Proactive Rejection
Laura Lawniczak, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 25th Middleware Conference (Middleware '24). 2024.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2023

ICBC Konferenz CORE C
SoK: Scalability Techniques for BFT Consensus
Christian Berger, Signe Schwarz-Rüsch, Arne Vogel, Kai Bleeke, Leander Jehl, Hans P. Reiser, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 5th IEEE International Conference on Blockchain and Cryptocurrency. 2023.
[DOI] [arXiv] [BibTeX]
DSN Konferenz CORE A
Micro Replication
Tobias Distler, Michael Eischer, Laura Lawniczak.
In: Proceedings of the 53rd Annual IEEE/IFIP International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN '23). 2023.
[DOI] [BibTeX]
PaPoC Workshop
Generic Checkpointing Support for Stream-based State-Machine Replication
Laura Lawniczak, Marco Ammon, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 10th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data (PaPoC '23). 2023.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2022

Middleware Konferenz CORE A
SplitBFT: Improving Byzantine Fault Tolerance Safety Using Trusted Compartments
Ines Messadi, Markus Horst Becker, Kai Bleeke, Leander Jehl, Sonia Ben Mokhtar, Rüdiger Kapitza.
In: Middleware 2022 - Proceedings of the 23rd ACM/IFIP International Middleware Conference. 2022.
[DOI] [BibTeX]
Middleware Konferenz CORE A
EventChain: A Blockchain Framework for Secure, Privacy-Preserving Event Verification
Signe Schwarz-Rüsch, Michael Behlendorf, Markus Horst Becker, René Kudlek, Hesham Hosney Elsayed Mohamed, Felix Schoenitz, Leander Jehl, Rüdiger Kapitza.
In: 23rd ACM/IFIP International Middleware Conference. 2022.
[DOI] [BibTeX]
DSN Konferenz CORE A
ZugChain: Blockchain-Based Juridical Data Recording in Railway Systems
Signe Schwarz-Rüsch, Kai Bleeke, Ines Messadi, Stefan Schmidt, Andreas Krampf, Katharina Olze, Susanne Stahnke, Robert Schmid, Lukas Pirl, Roland Kittel, Andreas Polze, Marquart Franz, Matthias Müller, Leander Jehl, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 52nd International Conference on Dependable Systems and Networks. 2022.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2021

ACM CSUR Zeitschrift CORE A*
Byzantine Fault-Tolerant State-machine Replication from a Systems Perspective
Tobias Distler.
In: ACM Computing Surveys 54. 2021.
[DOI] [BibTeX]
PRDC Konferenz CORE B
Egalitarian Byzantine Fault Tolerance
Michael Eischer, Tobias Distler.
In: 2021 IEEE 26th Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (PRDC). 2021.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
EDCC Konferenz
Stream-based State Machine Replication
Laura Lawniczak, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 17th European Dependable Computing Conference (EDCC '21). 2021.
[DOI] [arXiv] [BibTeX]

2020

Vortrag
Vision trifft auf Wirklichkeit: Ergebnisse und Erkenntnisse langjähriger Forschung im Bereich replizierter Systeme
Tobias Distler.
2020.
[PDF] [BibTeX]
Middleware Konferenz Best Student Paper Award CORE A
Resilient Cloud-based Replication with Low Latency
Michael Eischer, Tobias Distler.
In: Middleware 2020 - Proceedings of the 2020 21st International Middleware Conference. 2020.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
PaPoC Workshop
Low-Latency Geo-Replicated State Machines with Guaranteed Writes
Michael Eischer, Benedikt Straßner, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 7th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, PaPoC 2020. 2020.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2019

PaPoC Workshop
In Search of a Scalable Raft-based Replication Architecture
Christian Deyerl, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 6th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, PaPoC 2019. 2019.
[DOI] [BibTeX]
SRDS Konferenz CORE A
Deterministic Fuzzy Checkpoints
Michael Eischer, Markus Büttner, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 38th International Symposium on Reliable Distributed Systems (SRDS '19). 2019.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2018

DAIS Konferenz Best Paper Award CORE B
Strome: Energy-Aware Data-Stream Processing
Christopher Eibel, Christian Gulden, Wolfgang Schröder-Preikschat, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 18th International Conference on Distributed Applications and Interoperable Systems (DAIS '18). 2018.
[DOI] [BibTeX]
DSN-W Workshop
Latency-Aware Leader Selection for Geo-Replicated Byzantine Fault-Tolerant Systems
Michael Eischer, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 48th International Conference on Dependable Systems and Networks Workshops (DSN-W '18). 2018.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
Computing Zeitschrift CORE B
Scalable Byzantine Fault-tolerant State-Machine Replication on Heterogeneous Servers
Michael Eischer, Tobias Distler.
In: Computing. 2018.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
DSN Konferenz CORE A
Troxy: Transparent Access to Byzantine Fault-Tolerant Systems
Bijun Li, Nico Weichbrodt, Johannes Behl, Pierre-Louis Aublin, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 48th International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN '18). 2018.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2017

Bericht
Hybster - A Highly Parallelizable Protocol for Hybrid Fault-Tolerant Service Replication
Johannes Behl, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
2017.
[DOI] [BibTeX]
EuroSys Konferenz CORE A
Hybrids on Steroids: SGX-based High Performance BFT
Johannes Behl, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 12th European Conference on Computer Systems (EuroSys '17). 2017.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2016

IEEE TC Zeitschrift CORE A*
Resource-efficient Byzantine Fault Tolerance
Tobias Distler, Christian Cachin, Rüdiger Kapitza.
In: IEEE Transactions on Computers 65(9). 2016.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
EDCC Konferenz
SAREK: Optimistic Parallel Ordering in Byzantine Fault Tolerance
Bijun Li, Wenbo Xu, Muhammad Zeeshan Abid, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 12th European Dependable Computing Conference (EDCC '16). 2016.
[DOI] [BibTeX]

2015

Middleware Konferenz CORE A
Consensus-Oriented Parallelization: How to Earn Your First Million
Johannes Behl, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 16th Middleware Conference (Middleware '15). 2015.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
ARM Workshop
Towards Energy-Proportional State-Machine Replication
Christopher Eibel, Tobias Distler.
In: Proceedings of the 14th Workshop on Adaptive and Reflective Middleware (ARM '15). 2015.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2014

HotDep Workshop
Scalable BFT for Multi-Cores: Actor-based Decomposition and Consensus-oriented Parallelization
Johannes Behl, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 10th Workshop on Hot Topics in System Dependability (HotDep '14). 2014.
[PDF] [BibTeX]

2012

EuroSys Konferenz CORE A
CheapBFT: Resource-efficient Byzantine Fault Tolerance
Rüdiger Kapitza, Johannes Behl, Christian Cachin, Tobias Distler, Simon Kuhnle, Seyed Vahid Mohammadi, Wolfgang Schröder-Preikschat, Klaus Stengel.
In: Proceedings of the EuroSys 2012 Conference (EuroSys '12). 2012.
[DOI] [PDF] [BibTeX]

2011

EuroSys Konferenz CORE A
Increasing Performance in Byzantine Fault-Tolerant Systems with On-Demand Replica Consistency
Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the EuroSys 2011 Conference (EuroSys '11). 2011.
[DOI] [PDF] [BibTeX]
NDSS Konferenz CORE A
SPARE: Replicas on Hold
Tobias Distler, Rüdiger Kapitza, Ivan Popov, Hans Reiser, Wolfgang Schröder-Preikschat.
In: Proceedings of the 18th Network and Distributed System Security Symposium (NDSS '11). 2011.
[PDF] [BibTeX]

2010

SICHERHEIT Konferenz
State Transfer for Hypervisor-Based Proactive Recovery of Heterogeneous Replicated Services
Tobias Distler, Rüdiger Kapitza, Hans P. Reiser.
In: Proceedings of the 5th "Sicherheit, Schutz und Zuverlässigkeit" Conference (SICHERHEIT '10). 2010.
[PDF] [BibTeX]

2009

MAI Workshop
Functional Decomposition and Interactions in Hybrid Intrusion-tolerant Systems
Hans P. Reiser, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza.
In: Proceedings of the 3rd Workshop on Middleware-Application Interaction (MAI '09). 2009.
[DOI] [BibTeX]

2008

Middleware Companion Workshop
FOREVER: Fault/intrusiOn REmoVal through Evolution & Recovery
Alysson Bessani, Hans P. Reiser, Paulo Sousa, Ilir Gashi, Vladimir Stankovic, Tobias Distler, Rüdiger Kapitza, Alessandro Daidone, Rafael Obelheiro.
In: Companion '08: Proceedings of the ACM/IFIP/USENIX Middleware '08 Conference Companion. 2008.
[DOI] [BibTeX]
WRAITS Workshop
Efficient State Transfer for Hypervisor-Based Proactive Recovery
Tobias Distler, Rüdiger Kapitza, Hans P. Reiser.
In: Proceedings of the 2nd Workshop on Recent Advances on Intrusion-Tolerant Systems (WRAITS '08). 2008.
[DOI] [BibTeX]