
import { DataToolsTabs } from '../mdxComponents';

## Was sind Datentransferraten?
Datentransferraten (auch Datenübertragungsraten genannt) beschreiben, wie viele Daten pro Zeiteinheit von einem Punkt zum anderen übertragen werden – z. B. von einer Festplatte zum Arbeitsspeicher, übers Internet oder innerhalb eines Netzwerks.

### Wo werden sie verwendet?
Datentransferraten spielen in vielen Bereichen eine Rolle:
- Internetverbindungen – z. B. 100 Mbit/s Downloadgeschwindigkeit
- Speichergeräte – z. B. SSDs mit 500 MB/s Schreibgeschwindigkeit
- USB-Anschlüsse – z. B. USB 3.0 mit bis zu 5 Gbit/s
- Netzwerke – z. B. Gigabit-Ethernet mit 1 Gbit/s

### In welchen Einheiten?
Die Einheiten setzen sich aus Datenmenge und Zeit zusammen:

| Einheit |	Bedeutung |
|---------|-----------|
| bps (bit per second) | 	kleinste Einheit |
|Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s	| übliche Einheiten fürs Internet |
| B/s, KB/s, MB/s |	bei Dateitransfer oder Festplatten üblich |
| 1 Byte = 8 bit |	Umrechnung wichtig |

_Achtung: "Mbit/s" ≠ "MB/s". Beispiel:_
$$
\frac {100 \text{MBit/s}}{8 \text {Bit}} = 12,5 \text{MByte/s}
$$

## Einfache Beispiele
### Beispiel 1: Umrechnung von Mbit/s in MB/s
Ein Video wird mit 80 Mbit/s übertragen.
Wie viele MB/s sind das?
$$
\frac {80 \text{MBit/s}}{8 \text {Bit}} = 10 \text{Mbit/s}
$$


### Beispiel 2: Dauer eines Downloads
Eine Datei hat 1 GB (entspricht 1.000 MB).  
Die Internetleitung hat 50 Mbit/s = 6,25 MB/s.  
Wie lange dauert der Download?

$$
\frac {1000 \text{MB}}{6,25 \text{MB/s}} = 160 Sekunden
$$

---

## Rechner
<DataToolsTabs />

Beispiel 1: Umrechnung von Mbit/s in MB/s

Datentransferraten


## Was ist ein Ausbildungsbetrieb?

Ein Ausbildungsbetrieb ist ein Unternehmen, das berechtigt ist, Auszubildende nach den geltenden rechtlichen und fachlichen Vorgaben auszubilden. Er übernimmt damit eine wichtige gesellschaftliche Aufgabe im Rahmen des dualen Ausbildungssystems.

> Grundlage: [§ 1 Berufsbildungsgesetz (BBiG)](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/__1.html)

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## Aufgaben eines Ausbildungsbetriebs

- Vermittlung praktischer Fertigkeiten und Kenntnisse gemäß Ausbildungsrahmenplan
- Bereitstellung geeigneter Ausbilderinnen oder Ausbilder
- Sicherung der Persönlichkeitsentwicklung von Auszubildenden
- Erfüllung der Pflichten nach dem [Berufsbildungsgesetz (BBiG)](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/)

---

## Merkmale eines Unternehmens

Ein Unternehmen ist eine organisatorische Einheit, die Produkte oder Dienstleistungen erstellt, um wirtschaftliche Ziele zu verfolgen.

### Typische Merkmale

- Wirtschaftliche Zielverfolgung (Gewinnorientierung oder gemeinnützig)
- Einsatz von Produktionsfaktoren (Arbeit, Kapital, Betriebsmittel)
- Interne Organisation in Strukturen und Prozessen
- Teilnahme am Marktgeschehen

---

## Rechtsformen von Unternehmen

| Rechtsform            | Merkmale                                                                 | Haftung                         |
|-----------------------|--------------------------------------------------------------------------|----------------------------------|
| **Einzelunternehmen** | Eine Person ist Inhaber                                                  | Unbeschränkt mit Privatvermögen |
| **GbR**               | Gesellschaft bürgerlichen Rechts, mind. 2 Personen                        | Gesamtschuldnerisch              |
| **OHG**               | Offene Handelsgesellschaft, Handelsgewerbe durch mind. 2 Gesellschafter  | Unbeschränkt                     |
| **KG**                | Kommanditgesellschaft: Komplementär + Kommanditist                       | Teilweise beschränkt             |
| **GmbH**              | Kapitalgesellschaft mit Stammkapital (mind. 25.000 €)                    | Beschränkt auf Gesellschaftsvermögen |
| **AG**                | Aktiengesellschaft, handelbar an der Börse                               | Beschränkt auf Gesellschaftsvermögen |

> Quelle zur Rechtsformen: [Handelsgesetzbuch (HGB)](https://www.gesetze-im-internet.de/hgb/)

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## Unternehmensziele

| Zielart         | Beschreibung                                             |
|------------------|----------------------------------------------------------|
| **Wirtschaftlich** | Gewinn erzielen, Umsatz steigern, Kosten senken         |
| **Sozial**         | Mitarbeiterzufriedenheit, Arbeitsbedingungen verbessern |
| **Ökologisch**     | Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, Umweltschutz        |

---

## Unternehmensformen nach Trägerschaft

| Form                      | Beschreibung                                      |
|---------------------------|---------------------------------------------------|
| **Privatunternehmen**     | In privatem Eigentum, z. B. Einzelunternehmer      |
| **Öffentliche Unternehmen** | Staatliche Trägerschaft (z. B. Stadtwerke)        |
| **Gemischtwirtschaftlich** | Beteiligung von privaten und öffentlichen Akteuren |

---

## Stellung im Wirtschaftskreislauf

Der Ausbildungsbetrieb ist eingebettet in ein komplexes Wirtschaftssystem. Er interagiert mit:

- **Privathaushalten** (z. B. als Kunden oder Arbeitnehmer)
- **Lieferanten** (Bezug von Rohstoffen, Komponenten)
- **Dienstleistern** (z. B. IT, Logistik)
- **Staatlichen Institutionen** (z. B. Kammern, Arbeitsagentur)
- **Finanzinstituten** (z. B. für Kredite, Zahlungsverkehr)

---

## Aufbauorganisation im Betrieb

Die Aufbauorganisation beschreibt die **Struktur** eines Unternehmens.

Typische Elemente:

- Hierarchieebenen
- Abteilungen (z. B. Einkauf, Vertrieb, IT)
- Zuständigkeiten und Weisungsbefugnisse

Diese Struktur wird häufig in **Organigrammen** dargestellt.

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## Ablauforganisation im Betrieb

Die Ablauforganisation beschreibt:

- Abfolge von Arbeitsschritten
- Zeitliche, räumliche und personelle Strukturierung
- Ziel: effiziente, kostengünstige Prozesse

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## Fazit

Ein Ausbildungsbetrieb ist nicht nur Teil des Wirtschaftskreislaufs, sondern erfüllt auch eine gesetzlich geregelte Bildungsfunktion. Aufbau- und Ablauforganisation, Rechtsform und Zielsetzung bestimmen seine Struktur und sein Handeln.

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Der Ausbildungsbetrieb


## Rechtliche Grundlagen der Ausbildung

Die Berufsausbildung in Deutschland ist gesetzlich geregelt, insbesondere durch das:

- [Berufsbildungsgesetz (BBiG)](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/)
- [Jugendarbeitsschutzgesetz (JArbSchG)](https://www.gesetze-im-internet.de/jarbschg/)
- [Bürgerliches Gesetzbuch (BGB)](https://www.gesetze-im-internet.de/bgb/)

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## Ausbildungsordnung

Die **Ausbildungsordnung** ist eine vom Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB) erlassene Rechtsvorschrift, die für jeden anerkannten Ausbildungsberuf gilt.

**Inhalte der Ausbildungsordnung:**

- Bezeichnung des Ausbildungsberufs
- Ausbildungsdauer (i. d. R. 2–3,5 Jahre)
- Ausbildungsberufsbild
- Ausbildungsrahmenplan
- Prüfungsanforderungen

> Grundlage: [BBiG § 5 – Ausbildungsordnung](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/__5.html)

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## Der Ausbildungsvertrag

Vor Beginn der Ausbildung muss ein **schriftlicher Ausbildungsvertrag** abgeschlossen werden.

### Pflichtinhalte nach [BBiG § 11](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/__11.html)

| Vertragsbestandteil          | Beschreibung                                             |
|------------------------------|----------------------------------------------------------|
| Art, sachliche und zeitliche Gliederung der Ausbildung | Entsprechend Ausbildungsrahmenplan        |
| Beginn und Dauer             | Startdatum und vorgesehene Ausbildungszeit              |
| Ausbildungsmaßnahmen         | z. B. externe Kurse oder Schulungen                      |
| Arbeitszeit                  | Wöchentliche bzw. tägliche Arbeitszeiten                |
| Vergütung                    | Monatlich gestaffelte Ausbildungsvergütung              |
| Urlaub                       | Mindestens gesetzlicher Urlaubsanspruch                 |
| Kündigungsbedingungen        | Fristen, Formen und Gründe                              |

> Der Vertrag muss bei der zuständigen **IHK** oder **Handwerkskammer** registriert werden.

---

## Rechte und Pflichten der Auszubildenden

### Pflichten der Auszubildenden

- Lernpflicht
- Sorgfaltspflicht
- Schweigepflicht
- Berichtsheft führen
- Weisungen befolgen

### Rechte der Auszubildenden

- Anspruch auf Ausbildung gemäß Ausbildungsordnung
- Zahlung der Ausbildungsvergütung
- Urlaub nach [Jugendarbeitsschutzgesetz (JArbSchG)](https://www.gesetze-im-internet.de/jarbschg/)
- Teilnahme an Prüfungen
- Zeugnisanspruch

---

## Rechte und Pflichten der Ausbildenden

### Pflichten des Ausbildenden

- Ausbildung entsprechend Ausbildungsordnung sicherstellen
- Lernmittel kostenlos zur Verfügung stellen
- Nur geeignete Ausbilder einsetzen
- Ausbildung dokumentieren (z. B. Berichtsheft)

### Rechte des Ausbildenden

- Weisungsrecht gegenüber dem Auszubildenden
- Kontrolle der Ausbildungsergebnisse
- Möglichkeit zur Kündigung bei Pflichtverstößen

---

## Probezeit

Die Probezeit ist gesetzlich vorgeschrieben und dient dem gegenseitigen Kennenlernen.

| Regelung                   | Inhalt                              |
|----------------------------|-------------------------------------|
| Dauer                      | Mind. 1 Monat, max. 4 Monate        |
| Kündigung während Probezeit| Jederzeit, ohne Angabe von Gründen |
| Gesetzliche Grundlage      | [BBiG § 20](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/__20.html) |

---

## Beendigung des Ausbildungsverhältnisses

### Ordentliche Kündigung

- Nach Probezeit nur mit Kündigungsgrund
- Kündigungsfrist: 4 Wochen
- Gilt z. B. bei Berufswechsel

### Außerordentliche Kündigung

- Fristlos, nur bei schwerwiegenden Gründen (z. B. Diebstahl, grobe Pflichtverletzung)
- Muss schriftlich erfolgen

> Siehe [BBiG § 22 – Kündigung](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/__22.html)

---

## Jugendarbeitsschutz

Für Auszubildende unter 18 Jahren gelten besondere Schutzvorschriften:

- Arbeitszeit max. 8 Stunden täglich, 40 Stunden wöchentlich
- Ruhepause nach 4,5 Std.: mind. 30 Minuten
- Verbot gefährlicher Arbeiten
- Ärztliche Untersuchung vor Ausbildungsbeginn notwendig

> Geregelt im [Jugendarbeitsschutzgesetz (JArbSchG)](https://www.gesetze-im-internet.de/jarbschg/)

---

## Fazit

Die Berufsausbildung ist durch klare gesetzliche Regelungen strukturiert. Der Ausbildungsvertrag, die Pflichten beider Seiten sowie spezielle Schutzrechte für Jugendliche schaffen ein sicheres und verlässliches Fundament für die berufliche Qualifikation.

---


Rechtliche Grundlagen der Ausbildung


import { img } from '../mdxComponents';

## Entgeltformen

| Entgeltform         | Beschreibung                                                                 |
|---------------------|------------------------------------------------------------------------------|
| **Zeitentgelt**     | Vergütung nach Arbeitszeit (z. B. Stunden-, Tages-, Monatslohn)              |
| **Leistungsentgelt**| Vergütung nach erbrachter Leistung (Akkordlohn, Provision, Prämie)           |
| **Zulagen**         | Zuschläge für z. B. Nacht-, Schmutz-, Gefahrenarbeit                         |
| **Beteiligungen**   | Gewinn-, Umsatz- oder Kapitalbeteiligung                                     |
| **Zusatzleistungen**| Dienstwagen, Essenszuschüsse, Altersvorsorge etc.                            |

<img src='/images/Entgeltformen.png' alt='Entgeltformen' />

---

## Arbeitnehmerrechte und betriebliche Regelungen

### Direktionsrecht ([§ 106 GewO](https://www.gesetze-im-internet.de/gewo/__106.html))

- Der Arbeitgeber darf **Weisungen zu Arbeitsinhalt, Arbeitsort und Arbeitszeit** erteilen.
- Die Weisungen dürfen aber **nicht gegen den Arbeitsvertrag, Tarifvertrag oder Betriebsvereinbarungen** verstoßen.
- Arbeitnehmer haben das Recht, **unangemessene Anweisungen abzulehnen** (z. B. Arbeiten außerhalb der vereinbarten Tätigkeiten).

<img
  src='/images/NormenPyramide_Arbeitsrecht.png'
  alt='Normenpyramide im Arbeitsrecht'
/>

### Arbeitsvertrag

- **Regelt das Arbeitsverhältnis zwischen Arbeitnehmer und Arbeitgeber**.
- Enthält **Angaben zu Arbeitszeit, Vergütung, Urlaubsanspruch, Kündigungsfristen und Zusatzleistungen**.
- Muss **schriftlich festgehalten** werden und darf keine Regelungen enthalten, die **den gesetzlichen Mindestanforderungen widersprechen**.

---

## Rechte und Pflichten in der Ausbildung

| Auszubildende                           | Ausbildende                                                       |
|----------------------------------------|-------------------------------------------------------------------|
| Ausbildungsnachweise führen            | Ausbildungsmittel kostenfrei bereitstellen                        |
| Aufgaben sorgfältig ausführen          | Aufgaben gemäß Ausbildungsziel übertragen                         |
| Mittel pfleglich behandeln             | Urlaub gemäß JArbSchG und BUrlG gewähren                          |
| Krankheit unverzüglich melden          | Vergütung rechtzeitig zahlen ([§17 BBiG](https://www.gesetze-im-internet.de/bbig_2005/__17.html)) |
| Urlaub dient der Erholung              | Ausbildung überwachen und begleiten                               |

---
## Betriebsvereinbarung

- Ein **vertragliches Abkommen zwischen Arbeitgeber und Betriebsrat**.
- Regelt **betriebsinterne Angelegenheiten**, die für alle Arbeitnehmer verbindlich sind.
- Beispiel: **Flexible Arbeitszeitmodelle, Homeoffice-Regelungen, Sozialleistungen**.

---

## Tarifvertrag

Ein Tarifvertrag ist ein Vertrag zwischen Arbeitgeberverbänden und Gewerkschaften.

**Manteltarifverträge** regeln:
- Arbeitszeit
- Urlaub
- Kündigungsfristen
- Zuschläge
- Arbeitsbedingungen

**Arbeitskampfmaßnahmen:**

| Maßnahme       | Seite                 |
|----------------|-----------------------|
| **Streik**     | Gewerkschaftsseite    |
| **Aussperrung**| Arbeitgeberseite      |

### Verlauf eines Tarifkonflikts:
1. Verhandlungen
2. Scheitern → Schlichtung
3. Urabstimmung
4. Streik / Aussperrung
5. Neue Verhandlung
6. Einigung → neuer Vertrag

Rechtliche Grundlage: [Art. 9 Abs. 3 GG](https://www.gesetze-im-internet.de/gg/art_9.html)

---

## Soziale Sicherungssysteme

Die fünf Zweige der Sozialversicherung:

| Versicherung            | Zweck                                                |
|-------------------------|------------------------------------------------------|
| Krankenversicherung     | Behandlung und Vorsorge im Krankheitsfall           |
| Pflegeversicherung      | Leistungen bei Pflegebedürftigkeit                  |
| Unfallversicherung      | Absicherung bei Arbeitsunfällen                     |
| Arbeitslosenversicherung| Unterstützung bei Arbeitslosigkeit                 |
| Rentenversicherung      | Altersvorsorge, Erwerbsminderung, Hinterbliebene    |

Weitere Komponenten:
- Lohn- & Einkommenssteuer
- Private Versicherungen
- Sozialgerichtsbarkeit
- [Sozialgesetzbuch (SGB)](https://www.gesetze-im-internet.de/sgb_1/)

---

## Mitbestimmung im Betrieb

### Warum ist Mitbestimmung wichtig?

- Höhere Motivation & Leistungsfähigkeit
- Kontrolle betrieblicher Entscheidungen
- Demokratisierung der Wirtschaft
- Schutz vor Ausbeutung
- Humanisierung der Arbeitswelt

---

## Betriebsrat

Ein **Betriebsrat** ist die gewählte Interessenvertretung der Arbeitnehme in Betrieben mit mindestens **fünf ständig beschäftigten Arbeitnehmern**.  
Er hat **verschiedene Mitwirkungs- und Mitbestimmungsrechte** in sozialen, personellen und wirtschaftlichen Angelegenheiten.

### Rechtliche Grundlage:  
[§1 BetrVG](https://www.gesetze-im-internet.de/betrvg/__1.html)

### Voraussetzungen
- Mind. 5 ständige wahlberechtigte Arbeitnehmer
- Wahl alle 4 Jahre
- Amtszeit: 4 Jahre

#### Soziale Mitbestimmung ([§ 87 BetrVG](https://www.gesetze-im-internet.de/betrvg/__87.html))

Der Betriebsrat kann in folgenden Bereichen **gleichberechtigt mitbestimmen**:

- **Arbeitszeiten** (Einführung von Schichtmodellen, Überstundenregelungen).
- **Urlaubsgrundsätze** (z. B. Reihenfolge der Urlaubswünsche).
- **Arbeitsentgelte & Prämien** (Boni, Zulagen, Akkordarbeit).
- **Gesundheits- & Arbeitsschutzmaßnahmen** (Betriebsvereinbarungen zur Unfallverhütung).

_Der Arbeitgeber darf diese Themen nicht ohne Zustimmung des Betriebsrats regeln._

### Personelle Mitwirkung ([§ 99 BetrVG](https://www.gesetze-im-internet.de/betrvg/__99.html))

Der Betriebsrat muss **bei folgenden personellen Maßnahmen angehört werden**:

- **Einstellungen**: Neue Mitarbeiter können nur mit Zustimmung des Betriebsrats eingestellt werden.
- **Versetzungen**: Eine dauerhafte Versetzung in eine andere Abteilung oder einen anderen Standort erfordert eine Stellungnahme des Betriebsrats.
- **Kündigungen**: Der Betriebsrat kann Kündigungen widersprechen, wenn sie gegen soziale Kriterien verstoßen.

_Beispiel: Ein Arbeitnehmer wird aufgrund „mangelnder Leistung“ gekündigt. Der Betriebsrat kann widersprechen, wenn keine vorherige Abmahnung erfolgte._

#### Wirtschaftliche Mitwirkung ([§ 106 BetrVG](https://www.gesetze-im-internet.de/betrvg/__106.html))

Der Betriebsrat wird bei **betriebswirtschaftlichen Entscheidungen** beteiligt, hat aber kein Vetorecht:

- **Betriebsverlagerung**: Entscheidung über Schließung oder Standortwechsel.
- **Rationalisierungsmaßnahmen**: Automatisierung oder Outsourcing von Arbeitsplätzen.
- **Personalabbau**: Sozialpläne für Entlassungen werden mit dem Betriebsrat ausgehandelt.

### Größe des Betriebsrats

| Anzahl Arbeitnehmer | Mitglieder Betriebsrat |
|---------------------|------------------------|
| 5 – 20              | 1                      |
| 21 – 50             | 3                      |
| …                   | …                      |

(Weitere Staffelungen siehe [§9 BetrVG](https://www.gesetze-im-internet.de/betrvg/__9.html))


---

## Betriebsvereinbarung

Eine **Betriebsvereinbarung** ist ein schriftlicher Vertrag zwischen Arbeitgeber und Betriebsrat.

- Regelt betriebliche Angelegenheiten
- Hat unmittelbare und zwingende Wirkung
- Ergänzt Arbeitsvertrag und Tarifvertrag
- Kann **erzwingbar** oder **freiwillig** sein

---

## Jugend- und Auszubildendenvertretung (JAV)

### Voraussetzungen

- Betrieb mit mind. 5 Jugendlichen (\<18) oder Auszubildenden (\<25)
- Wahl durch junge Beschäftigte
- Amtszeit: 2 Jahre

### Aufgaben der JAV

- Überwachung jugendbezogener Vorschriften
- Entgegennahme von Beschwerden
- Zusammenarbeit mit Betriebsrat

**Rechtliche Grundlage:** [§60 BetrVG](https://www.gesetze-im-internet.de/betrvg/__60.html)

---

## Europäische Programme

| Programm        | Ziel                                               |
|----------------|----------------------------------------------------|
| **EQR**         | Vergleichbarkeit von Bildungsabschlüssen europaweit |
| **Europass**    | Transparenz von Qualifikationen                   |
| **Erasmus+**    | Auslandsaufenthalte und Austauschprogramme        |

Quellen:  
- [europass.eu](https://europa.eu/europass/de)  
- [EQR bei der EU](https://europa.eu/europass/de/european-qualifications-framework-eqf)


Arbeitnehmerrechte und betriebliche Regelungen

Die eigene Rolle im Betrieb – Rechte, Entlohnung, Mitbestimmung


## Arbeitsteilung im wirtschaftlichen Kontext

### Wirtschaftliche Arbeitsteilung

Arbeitsteilung bedeutet, dass wirtschaftliche Aufgaben auf verschiedene Personen, Betriebe oder Länder verteilt werden.

- **Vorteile**: Spezialisierung, höhere Effizienz, niedrigere Produktionskosten  
- **Nachteile**: Abhängigkeiten, hoher Koordinationsaufwand

### Globalisierung und Wirtschaft

- Wirtschaftliche Vernetzung über nationale Grenzen hinweg
- Globale Produktion und weltweite Märkte
- Einfluss auf Handel, Arbeitsmarkt und politische Systeme

**Mehr Infos:** [Dimensionen der Globalisierung](https://www.gesetze-im-internet.de/)

### Formen der Arbeitsteilung

| Form                        | Beschreibung                                                                 |
|-----------------------------|------------------------------------------------------------------------------|
| **Volkswirtschaftlich**     | Arbeitsteilung zwischen Unternehmen oder Branchen                            |
| **Betrieblich (innerbetrieblich)** | Gliederung der Arbeit innerhalb eines Unternehmens (z. B. Abteilungen) |
| **International**           | Global verteilte Produktionsprozesse (z. B. Rohstoffe, Montage, Vertrieb)    |
| **Personale Arbeitsteilung**| Arbeitsteilung zwischen Mitarbeitenden nach Fähigkeiten/Position             |

Ergänzend: Arbeitsteilung erfolgt oft über verschiedene Leistungsstufen:
- **Primärer Sektor**: Urerzeugung (z. B. Rohstoffe) - Landwirtschaft, Fischerei, Rohstoffgewinnung
- **Sekundärer Sektor**: Verarbeitung/Produktion - Industrie, Baugewerbe, Handwerk
- **Tertiärer Sektor**: Dienstleistungen, Handel
- **Quartärer Sektor**: IT, Forschung, Beratung
- **Quintärer Sektor**: Entsorrgungswirtschaft, Gesundheitswesen

---

## Betriebliche Arbeitsteilung und Gliederung

### Innerbetriebliche Arbeitsteilung

Verteilung der Arbeitsaufgaben innerhalb eines Unternehmens:
- z. B. Einkauf, Produktion, Lager, Verwaltung, Vertrieb

**Ziel**: Arbeit effizient gestalten und klare Verantwortlichkeiten schaffen

---

## Betriebstypen und Unternehmensformen

### Betriebstypen nach…

| Kriterium                 | Einteilung                                                        |
|--------------------------|-------------------------------------------------------------------|
| **Leistungserstellung**  | Sachleistungsbetriebe / Dienstleistungsbetriebe                   |
| **Wirtschaftszweig**     | Primärer / sekundärer / tertiärer Sektor                          |
| **Betriebsgröße**        | Kleinst-, Klein-, Mittel- und Großbetriebe                        |
| **Rechtsform**           | Einzelunternehmen, Personengesellschaften, Kapitalgesellschaften  |
| **Standort**             | Lokal, regional, national, international                          |
| **Gewinnorientierung**   | Private Unternehmen / öffentliche Betriebe / gemeinnützige Organisationen |

---

## Produktionsfaktoren im Betrieb

Betriebe benötigen Ressourcen zur Erstellung von Gütern und Dienstleistungen:

| Produktionsfaktor   | Beschreibung                                                    |
|---------------------|-----------------------------------------------------------------|
| **Arbeit**          | Menschliche Arbeitskraft (körperlich/geistig)                   |
| **Betriebsmittel**  | Maschinen, Gebäude, Werkzeuge – dienen nicht der direkten Verarbeitung |
| **Werkstoffe**      | Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe                                 |
| **Information & Wissen** | Know-how, Informationen, geistiges Kapital                  |

---

## Wertschöpfung und Geschäftsprozesse

**Wertschöpfung** beschreibt die Differenz zwischen dem Wert der produzierten Güter und den eingesetzten Vorleistungen.

| Prozessart       | Funktion                                                                 |
|------------------|--------------------------------------------------------------------------|
| **Kernprozesse** | Direkt wertschöpfend, z. B. Produktion, Vertrieb&        |
| **Supportprozesse** | Unterstützend, z. B. Buchhaltung, IT, Personalwesen                   |
| **Workflows**    | Rechnergestützte Teilprozesse (z. B. Bestellabwicklung) mit automatisierter Steuerung |

---

## Organisationsformen im Unternehmen

Arbeitsteilung setzt eine geeignete Organisation voraus:

- **Ablauforganisation**: Zeitliche & räumliche Struktur der Arbeitsprozesse  
- **Aufbauorganisation**: Struktur der Aufgabenverteilung (z. B. Abteilungen, Hierarchien)  
- **Stellenbildung**: Bildung von Aufgabenbereichen für einzelne Personen oder Gruppen  
- **Leitungssysteme**: Einlinien-, Mehrlinien- oder Matrixorganisation

---



Arbeitsteilung im wirtschaftlichen Kontext

Betriebliche Arbeitsteilung und Gliederung

Betriebe und Unternehmen – Aufbau, Arbeitsteilung und Produktion


## Wirtschaftliche Verflechtungen

Wirtschaftliche Verflechtung beschreibt die Verbindung von Unternehmen durch Zusammenarbeit, Beteiligungen oder gemeinsame Projekte.

Beispiele:
- Zuliefererbeziehungen
- Beteiligung an anderen Unternehmen
- Strategische Allianzen
- Nutzung gemeinsamer Plattformen oder Systeme

Ziele: Effizienz, Kostensenkung, Marktpräsenz

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## Kooperationsformen

Kooperationen sind vertraglich geregelte, freiwillige Formen der Zusammenarbeit zwischen rechtlich selbstständigen Unternehmen.

| Kooperationsform | Beschreibung |
|------------------|--------------|
| **Horizontal**   | Zusammenarbeit auf gleicher Wirtschaftsstufe (z. B. zwei Softwarefirmen) |
| **Vertikal**     | Zusammenarbeit aufeinanderfolgender Stufen (z. B. Hersteller und Händler) |
| **Diagonal**     | Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Branchen (z. B. Industrie + IT)     |

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## Konzentration und Fusion

| Form             | Beschreibung |
|------------------|--------------|
| **Beteiligung**  | Ein Unternehmen hält Anteile an einem anderen |
| **Konzern**      | Mehrere Unternehmen unter gemeinsamer Leitung |
| **Fusion**       | Verschmelzung zweier oder mehrerer Unternehmen zu einem neuen |

Diese Prozesse führen zu mehr Marktmacht, bergen aber auch Risiken wie weniger Wettbewerb.

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## Stakeholder

Stakeholder sind Personengruppen oder Institutionen, die ein Interesse am Unternehmen haben oder von dessen Entscheidungen betroffen sind.

| Stakeholder        | Interesse                                                |
|--------------------|----------------------------------------------------------|
| Eigentümer         | Kapitalrendite, Unternehmenswert                         |
| Mitarbeitende      | Arbeitsplatzsicherheit, faire Bezahlung                  |
| Kunden             | Qualität, Preis, Service                                 |
| Lieferanten        | Zuverlässige Abnahme, Zahlungsmoral                      |
| Staat              | Steuereinnahmen, Gesetzeseinhaltung                      |
| Öffentlichkeit     | Umweltfreundliches Verhalten, soziale Verantwortung      |
| Wettbewerber       | Fairer Wettbewerb, Markttransparenz                      |

**Mehr Infos:** [Handelsgesetzbuch (HGB)](https://www.gesetze-im-internet.de/hgb/)

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## Unternehmensziele

Unternehmensziele definieren einen messbaren, angestrebten Zustand, den ein Unternehmen durch wirtschaftliches Handeln erreichen will.

### Zielarten

- **Sachziele**: Konkrete Aufgaben, z. B. Produktion einer bestimmten Stückzahl
- **Formalziele**: Erfolgsziele wie Gewinn, Umsatz, Rentabilität

### Zielkategorien

| Zielart     | Beschreibung |
|-------------|--------------|
| **Ökonomisch** | Gewinnmaximierung, Umsatzsteigerung, Marktanteil ausbauen |
| **Sozial**     | Gute Arbeitsbedingungen, Mitarbeiterzufriedenheit         |
| **Ökologisch** | Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, Umweltbewusstsein     |

### Zielbeziehungen

- **Komplementär**: Ziele fördern sich gegenseitig (z. B. Qualität & Kundenzufriedenheit)
- **Neutral**: Ziele beeinflussen sich nicht
- **Konfliktär**: Zielkonflikt, z. B. zwischen Gewinn und Umweltschutz

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## Zielsysteme und SMART-Regel

**SMARTe Ziele** sind:

- **S**pezifisch  
- **M**essbar  
- **A**ttraktiv  
- **R**ealistisch  
- **T**erminiert  

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## Qualitätsmanagement und Deming-Zyklus

Qualitätsmanagement zielt darauf ab, Prozesse kontinuierlich zu verbessern und Kundenzufriedenheit zu sichern.

### Deming-Zyklus (PDCA-Zyklus)

Ein Kreislauf zur systematischen Verbesserung:

1. **Plan** – Analyse, Zieldefinition und Maßnahmenplanung  
2. **Do** – Umsetzung der geplanten Maßnahmen  
3. **Check** – Überprüfung der Wirksamkeit, Soll-Ist-Vergleich  
4. **Act** – Standardisierung bei Erfolg, Anpassung bei Misserfolg

### Vorteile

- Einfache Struktur, kontinuierliche Verbesserung
- Systematische Fehleranalyse
- Fördert Qualitätssicherung und Innovationsfähigkeit

### Nachteile

- Nicht für schnelle Problemlösungen geeignet
- Abhängig von präziser Zieldefinition
- Benötigt Zeit und Ressourcen

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## Fazit

Unternehmen agieren selten isoliert – sie sind in vielfältige wirtschaftliche Beziehungen eingebunden. Kooperationen, Fusionen und Konzentrationen sind Strategien zur Effizienzsteigerung und Wettbewerbsfähigkeit. Gleichzeitig müssen Unternehmen die Interessen unterschiedlichster Stakeholder berücksichtigen und klare, realistische Ziele formulieren. Der Deming-Zyklus zeigt, wie Qualitätsmanagement als fortlaufender Verbesserungsprozess strukturiert werden kann. Wer Unternehmensziele kennt und versteht, wie man sie effektiv plant und kontrolliert, kann gezielt zur Weiterentwicklung des Betriebs beitragen.


Verflechtungen, Ziele & Stakeholder


## Organisationsformen im Unternehmen

Ein Unternehmen muss klare Strukturen schaffen, um effizient arbeiten zu können. Dabei unterscheidet man:

- **Aufbauorganisation** – regelt Zuständigkeiten, Hierarchien, Befugnisse  
- **Ablauforganisation** – regelt Arbeitsabläufe und deren zeitliche, räumliche und personelle Struktur

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## Aufbauorganisation

Die Aufbauorganisation beantwortet folgende Fragen:
- Welche Aufgaben gibt es?
- Wer ist wofür zuständig?
- Wer darf Anweisungen geben?
- Wer berichtet wem?

### Elemente der Aufbauorganisation

| Begriff          | Bedeutung                                                                 |
|------------------|---------------------------------------------------------------------------|
| **Stelle**        | Kleinste Organisationseinheit mit einer klar definierten Aufgabe         |
| **Instanz**       | Stelle mit Leitungs- und Weisungsbefugnissen                             |
| **Abteilung**     | Zusammenfassung mehrerer Stellen mit ähnlichen Aufgaben                  |
| **Stabstelle**    | Beratungsfunktion ohne Weisungsbefugnis                                  |

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## Organigramm

Ein **Organigramm** stellt die Aufbauorganisation grafisch dar. Es zeigt:

- Hierarchien und Weisungswege
- Abteilungsstrukturen
- Zuständigkeiten und Schnittstellen

Organigramme helfen Mitarbeitenden und externen Stakeholdern, sich im Unternehmen zu orientieren.

```plaintext
Geschäftsführung
├── Vertrieb
│   ├── Außendienst
│   └── Innendienst
├── Produktion
│   ├── Fertigung
│   └── Qualitätssicherung
└── Verwaltung
    ├── Buchhaltung
    └── Personalwesen
```

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## Ablauforganisation

Die Ablauforganisation steuert **wann**, **wo** und **von wem** bestimmte Aufgaben erledigt werden.

### Ziele
- Effiziente Prozesse
- Kurze Durchlaufzeiten
- Minimierung von Leerläufen

### Instrumente
- Ablaufpläne, Netzpläne, Zeitpläne
- Stellenbeschreibungen
- Arbeitsanweisungen

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## Leitungssysteme

| Organisationsform         | Merkmale                                                                 |
|---------------------------|--------------------------------------------------------------------------|
| **Einlinienorganisation** | Jeder Mitarbeiter hat genau einen Vorgesetzten                           |
| **Mehrlinienorganisation**| Mehrere Vorgesetzte je nach Fachbereich                                  |
| **Stablinienorganisation**| Einliniensystem mit beratenden Stabstellen                               |
| **Matrixorganisation**    | Überlagerung von funktionaler und projektbezogener Leitung               |

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## Rechtsformen von Unternehmen

Die **Rechtsform** bestimmt die rechtliche, steuerliche und haftungsbezogene Struktur eines Unternehmens.

### Überblick

| Rechtsform             | Merkmale & Beispiele |
|------------------------|----------------------|
| **Einzelunternehmen**  | Alleiniger Inhaber, volle Haftung |
| **Personengesellschaft** | z. B. GbR, OHG, KG – mind. zwei Personen, meist persönliche Haftung |
| **Kapitalgesellschaft**  | z. B. GmbH, AG – juristische Personen, beschränkte Haftung |
| **Genossenschaften**     | Demokratische Zusammenschlüsse zur Selbsthilfe, z. B. eG |

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## Die Firma im rechtlichen Sinn

Laut [§17 HGB](https://www.gesetze-im-internet.de/hgb/__17.html) ist die **Firma** der Name, unter dem ein Kaufmann Geschäfte betreibt.

### Arten von Firmen

- **Sachfirma**: verweist auf die Tätigkeit (z. B. „Müller Holzbau“)
- **Personenfirma**: enthält den Namen des Inhabers
- **Fantasiefirma**: frei erfundener Name (z. B. „ByteStorm GmbH“)
- **Gemischte Firma**: Kombination aus Name und Sachbezug

Nur ins Handelsregister eingetragene Kaufleute dürfen eine Firma führen.

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## Vertretungsbefugnisse im Unternehmen

### Handlungsvollmacht

Geregelt in [§54 HGB](https://www.gesetze-im-internet.de/hgb/__54.html), nicht eintragungspflichtig. Wird durch Unternehmer oder Prokurist erteilt.

| Form                       | Beschreibung |
|----------------------------|--------------|
| **Generalhandlungsvollmacht** | Umfasst alle gewöhnlichen Geschäfte des Unternehmens |
| **Arthandlungsvollmacht**     | Gilt für eine bestimmte Art von Geschäften |
| **Spezialhandlungsvollmacht** | Gilt für ein einzelnes, konkretes Geschäft |

### Prokura

Geregelt in [§48–53 HGB](https://www.gesetze-im-internet.de/hgb/__48.html), muss ins Handelsregister eingetragen werden.

- Umfassende Vertretungsmacht für alle gerichtlichen und außergerichtlichen Geschäfte
- Ausnahmen: z. B. Verkauf des Unternehmens, Eintragung weiterer Prokura
- Darf nur von Kaufleuten erteilt werden

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## IT-Sicherheit im Unternehmen

IT-Security umfasst technische und organisatorische Maßnahmen zur Sicherung von Daten und IT-Systemen.

### Technische Maßnahmen

- Firewalls, Antivirenprogramme
- Zugriffsrechte, Nutzerrollen
- Verschlüsselung von Daten

### Organisatorische Maßnahmen

- Passwortrichtlinien
- Schulungen für Mitarbeitende
- Dokumentierte Sicherheitsrichtlinien
- Notfall- und Wiederherstellungspläne

### Physische Sicherheit

- Zutrittskontrollen (z. B. Chipkarten)
- Videoüberwachung
- Absicherung von Serverräumen

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## Fazit

Ein Unternehmen funktioniert nur dann effizient, wenn seine **Struktur, Vertretungsregeln und Sicherheitsmaßnahmen** klar definiert sind. Die Aufbau- und Ablauforganisation legt dabei fest, wie Zuständigkeiten und Prozesse ablaufen. Die Rechtsform beeinflusst Haftung und Führung, während Vollmachten wie Prokura und Handlungsvollmacht den Handlungsspielraum von Mitarbeitenden regeln. Ergänzt wird das Ganze durch eine moderne IT-Sicherheitsstrategie, die technische und organisatorische Risiken reduziert.


Organisation, Recht & IT-Sicherheit


## Der Wirtschaftskreislauf

Ein **Wirtschaftskreislauf** beschreibt die Bewegung von Gütern, Dienstleistungen und Geld zwischen wirtschaftlichen Akteuren. Er zeigt, wie Produktion, Einkommen, Konsum und Investition zusammenhängen.

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## Einfacher Wirtschaftskreislauf

Im einfachen Modell gibt es zwei Hauptakteure:

- **Haushalte** (Konsumenten)
- **Unternehmen** (Produzenten)

### Beziehungen

| Haushalte → Unternehmen | Unternehmen → Haushalte |
|-------------------------|-------------------------|
| Arbeitskraft            | Güter & Dienstleistungen |
| Konsumgüternachfrage    | Löhne, Gehälter, Gewinne |

Es zirkulieren zwei Ströme:
- **Güterstrom** (Realstrom): Leistungen, Arbeit, Produkte
- **Geldstrom** (Nominalstrom): Löhne, Ausgaben, Zahlungen

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## Erweiterter Wirtschaftskreislauf

In der Realität sind weitere Akteure beteiligt:

- **Staat**: erhebt Steuern, zahlt Subventionen, bietet öffentliche Güter
- **Banken**: ermöglichen Sparen, Investitionen, Kredite
- **Ausland**: Export und Import von Gütern und Dienstleistungen

Diese erweiterten Komponenten beeinflussen Angebot, Nachfrage und Geldflüsse.

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## Markt und Preisbildung

Ein **Markt** ist der Ort, an dem Angebot und Nachfrage aufeinandertreffen – physisch oder digital. Hier entstehen Preise durch das Zusammenspiel beider Kräfte.

### Marktteilnehmer

| Teilnehmer        | Funktion                      |
|-------------------|-------------------------------|
| **Nachfrager**     | Möchten Güter/Dienstleistungen konsumieren |
| **Anbieter**       | Bieten Güter/Dienstleistungen zum Verkauf an |
| **Staat**          | Reguliert, schützt, greift ggf. steuernd ein |
| **Preis**          | Entsteht aus dem Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage |

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## Preisbildung nach dem Gesetz von Angebot und Nachfrage

### Verlauf

1. **Nachfrage > Angebot** → Preis steigt  
2. **Angebot > Nachfrage** → Preis sinkt  
3. **Angebot = Nachfrage** → Gleichgewichtspreis entsteht

### Einflussfaktoren auf die Nachfrage

- Preis des Guts
- Einkommen der Konsumenten
- Preise anderer Güter (Substitutions- & Komplementärgüter)
- Erwartungen an Preis-/Marktentwicklung
- Bedürfnisse und Trends

### Einflussfaktoren auf das Angebot

- Produktionskosten
- Technik & Innovation
- Steuern & Subventionen
- Anzahl der Anbieter
- Gewinnerwartung

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## Marktarten

| Marktform         | Merkmale                                       |
|-------------------|------------------------------------------------|
| **Polypol**       | Viele Anbieter, viele Nachfrager (z. B. Lebensmittelmarkt) |
| **Monopol**       | Ein Anbieter, viele Nachfrager (z. B. Deutsche Bahn in Regionen) |
| **Oligopol**      | Wenige Anbieter, viele Nachfrager (z. B. Energiemarkt) |

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## Rolle des Staates in der sozialen Marktwirtschaft

Der Staat greift regulierend ein, um...

- faire Wettbewerbsbedingungen zu schaffen
- soziale Gerechtigkeit zu sichern
- Umwelt, Verbraucher und Arbeitnehmer zu schützen

Beispiele:
- [Gesetz gegen Wettbewerbsbeschränkungen (GWB)](https://www.gesetze-im-internet.de/gwb/)
- Mindestlohnregelung
- Subventionen & Steuern

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## Fazit

Der Wirtschaftskreislauf erklärt die grundlegenden Abläufe unserer Wirtschaft: Unternehmen produzieren, Haushalte konsumieren, Banken finanzieren, der Staat greift regulierend ein – und alles ist über Märkte miteinander verbunden. Wer Angebot, Nachfrage und Preisbildung versteht, kann wirtschaftliche Zusammenhänge besser einschätzen und unternehmerisch wie privat fundierte Entscheidungen treffen.


Preisbildung nach dem Gesetz von Angebot und Nachfrage

Rolle des Staates in der sozialen Marktwirtschaft

Markt und Wirtschaftskreislauf – Grundlagen des wirtschaftlichen Handelns


## Kundenanalyse und Marktumfeld

Unternehmen müssen ihre Kunden und deren Verhalten genau verstehen, um gezielt Angebote gestalten zu können. Die Kundenanalyse ist Teil der Marktbeobachtung.

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### Kundenstruktur

Zur Analyse der Kundenstruktur werden verschiedene Merkmalsarten herangezogen:

| Kriterium             | Beispiele |
|------------------------|----------|
| **Geografisch**        | Stadt/Land, Region, Klima |
| **Demografisch**       | Alter, Geschlecht, Familienstand |
| **Soziografisch**      | Einkommen, Bildung, Beruf |
| **Psychografisch**     | Einstellungen, Motive, Präferenzen |
| **Verhalten**          | Kaufverhalten, Mediennutzung, Informationsquellen |

Ziel ist es, Zielgruppen zu identifizieren und personalisierte Angebote zu entwickeln.

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### Neukunden vs. Bestandskunden

- **Neukunden**: Personen ohne bisherige Geschäftsbeziehung; wichtig für Wachstum und Markterschließung
- **Bestandskunden**: Stammkunden mit wiederkehrenden Käufen; oft profitabler, da bereits überzeugt

Ein Unternehmen sollte langfristig aus Neukunden treue Bestandskunden entwickeln.

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### ABC-Kundenanalyse

Ein Instrument zur Priorisierung von Kunden nach Umsatzbedeutung:

| Kategorie | Bedeutung |
|-----------|-----------|
| **A-Kunden** | Sehr hoher Umsatzanteil, Schlüsselkunden |
| **B-Kunden** | Mittlerer Umsatzanteil |
| **C-Kunden** | Geringer Umsatzanteil, viele kleine Einzelkunden |

Oft gilt die 80/20-Regel: 20 % der Kunden bringen 80 % des Umsatzes.

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## Wirtschaftskonjunktur

Die Konjunktur beschreibt den Verlauf der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung – typischerweise in einem **Konjunkturzyklus**:

| Phase          | Merkmale |
|----------------|----------|
| **Aufschwung** (Expansion) | Steigende Nachfrage, steigende Produktion |
| **Boom** (Hochkonjunktur) | Vollbeschäftigung, hohe Investitionen |
| **Abschwung** (Rezession) | Nachlassende Nachfrage, Rückgang der Investitionen |
| **Depression** (Tiefphase) | Hohe Arbeitslosigkeit, niedrige Nachfrage |

Diese Phasen wiederholen sich zyklisch und beeinflussen unternehmerisches Handeln maßgeblich.

**Mehr Infos:** [Wirtschaftsstabilisierungsgesetz](https://www.gesetze-im-internet.de/stabg/)

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## Projektteams und Teamarbeit

### Projektteam

Ein Projektteam besteht aus Personen, die gemeinsam ein definiertes Ziel verfolgen. Es kann unterteilt werden in:

- **Kernteam**: unmittelbar verantwortlich für Planung und Umsetzung
- **Erweitertes Team**: liefert fachlichen Input, arbeitet temporär mit

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### Erfolgsfaktoren für Teamarbeit

| Faktor         | Bedeutung |
|----------------|-----------|
| **Zielklarheit** | Ein gemeinsames Ziel motiviert und fokussiert das Team |
| **Struktur**     | Klare Rollen, Aufgaben und Arbeitsprozesse |
| **Zusammensetzung** | Unterschiedliche Fähigkeiten und Persönlichkeiten |
| **Akzeptanz**    | Gegenseitiger Respekt und Akzeptanz gegenüber dem Teamleiter |
| **Kommunikation** | Offener, klarer Informationsfluss auf allen Ebenen |

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### Teamentwicklung nach Tuckman

Ein bekanntes Modell beschreibt fünf typische Phasen der Teamentwicklung:

1. **Forming** – Kennenlernen, Orientierung
2. **Storming** – Konflikte durch unterschiedliche Erwartungen
3. **Norming** – Einigung auf Regeln, Rollen und Zusammenarbeit
4. **Performing** – Produktive Phase, hohe Leistung
5. **Adjourning (Mourning)** – Auflösung des Teams nach Zielerreichung

Diese Phasen können überlappen oder sich wiederholen.

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### Teamkonflikte

Konflikte entstehen durch unterschiedliche Interessen, Werte und Arbeitsstile. Wichtig ist es, diese frühzeitig zu erkennen und konstruktiv zu lösen. Konflikte sind nicht per se negativ – sie bieten auch die Chance zur Weiterentwicklung, wenn sie produktiv bearbeitet werden.

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## Fazit

Ein erfolgreicher Betrieb kennt seine Kunden, analysiert Märkte gezielt und arbeitet in starken Teams. Die Kombination aus Marktverständnis, Kundenbindung und effektiver Teamarbeit schafft die Grundlage für nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg. Besonders in dynamischen Konjunkturphasen ist es entscheidend, flexibel auf Veränderungen zu reagieren – intern wie extern.


Marktanalyse, Kundenstruktur und Teamentwicklung


## Datenverarbeitung (DV)

Organisierter Umgang mit Datenmengen, um **Informationen zu gewinnen** oder **Daten zu verändern**.

- **Verarbeitung**: Daten werden in Datensätzen erfasst, nach festgelegten Verfahren durch Menschen oder Maschinen verarbeitet und als Ergebnis ausgegeben.

### Ziele der Datenverarbeitung

- **Schnelle Verarbeitung großer Datenmengen** (Big Data) zur effizienten Datenanalyse.
- **Beseitigung monotoner Routinetätigkeiten** und **Automatisierung von Arbeitsabläufen**.
- **Verbesserung der Individualisierung und Automatisierung** durch Entscheidungssysteme und **intelligente Unterstützungssysteme**.
- **Schnellere und bessere Informationen** durch optimierte Informationssysteme.
- **Bessere Kommunikation** durch die Integration und Vernetzung von Aufgaben und Funktionen.
- **Höhere Wirtschaftlichkeit** durch geringere Personal- und Sachkosten.

## Konfiguration

- **Konfiguration**: Die **Gerätezusammenstellung** umfasst die Auswahl und Kombination von Hardwarekomponenten, zusammen mit dem **Betriebssystem** und der **Anwendungssoftware**, die für ein spezifisches **Anwendungsgebiet** benötigt werden.

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E (Eingabe) – V (Verarbeitung) – A (Ausgabe)

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## 5 Grundelemente von Rechnersystemen:

- **Eingabe**: Eingeben von Zahlen und Zeichen in die Maschine.
- **Speicher**: Gedächtnis für die Daten und Programmanweisungen.
- **Rechenwerk**: Führt die anfallenden Berechnungen aus.
- **Steuerwerk**: Steuert die Ausführung der Aufgaben nach Vorgabe eines Programms.
- **Ausgabe**: Gibt den Benutzern die Ergebnisse der Berechnungen bekannt.

### Kompatibilität

bezeichnet die Verträglichkeit von Komponenten

- Schnittstellen
- Funktionen
- Fehlerfreiheit

**Aufwärtskompatibilität** = Vorgängerversionen funktionieren mit Nachfolgeversionen
**Abwärtskompatibilität** = neuere Komponenten funktionieren mit Vorgängerversionen
**Beispiel: Python 3 ist nicht abwärtskompatibel mit Python 2**

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## Software

- **Urheberrechtsschutz**: Quellcode und Objektcode einer Software sind durch das Urheberrecht geschützt.
- **EULA**: Das End User License Agreement (EULA) regelt die Benutzung der Software.

### Lizenzen

- **Softwarelizenz**: Ein Schutz- und Rechtsinstrument des Herstellers für die Verwendung und Weitergabe von Software.
- **Softwarelizenzmodelle**: Es gibt zwei Modelle:

  - **Freie Software**: Software, die frei verwendet, verändert und weitergegeben werden kann.
  - **Proprietäre Software**: Software, deren Nutzung und Verbreitung durch den Hersteller kontrolliert wird.  
    Es gibt verschiedene Lizenzarten für proprietäre Software. Man unterscheidet
    - **Einzellizenz (Benutzerlizenz/Named-Lizenz)**: Erlaubt die Installation und Nutzung der Software auf einem einzelnen Rechner. Kann zusätzlich Software auf einem Datenträger und ein Benutzerhandbuch beinhalten.
    - **Mehrplatzlizenz (Named-Lizenz)**: Muss zentral verwaltet werden, wobei ein Administrator für Verkauf, Vervielfältigung und Vergabe verantwortlich ist. Software darf nur auf der angegebenen Anzahl von Computern eingesetzt werden, und die genutzten Kopien dürfen die Anzahl der erworbenen Lizenzen nicht überschreiten.
    - **Volumenlizenz (Named-Lizenz)**: Keine Datenträger oder Handbücher enthalten. Das Beschaffungsvolumen eines Unternehmens wird gebündelt, was zu niedrigeren Kosten führt. Meist ab 6 Lizenzen erhältlich.
    - **Netzwerklizenz (Concurrent User Lizenz)**: Ermöglicht einer Gruppe von Benutzern die Nutzung der Software, wobei der gleichzeitige Zugriff auf die Anzahl erworbener Lizenzen beschränkt ist.

### Proprietäre Software

- kommerzielle Software
- änderung u. verbreitung verboten

### Freeware

- kommerzille Software
- Source nicht verfügbar

### Shareware

- erlaubt verbreitung

### Open- Source

- erlaubt veränderung und verbreitung
- offener Quellcode
- verpflichtung den Autor zu nennen

### Public- Domain -sw

- Urheberechtsfreie Software

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## Industrie-Entwicklung

Unabhängig der Branche erleben nahezu alle Unternehmen in der heutigen Zeit der Digitalisierung und Automatisierung einen Wandel der Industrie

- 1.Generation – Mechanisierung (ca. 1790)  (z. B. Dampfmaschine, mech. Webstuhl)
- 2.Generation – Massenproduktion (ca. 1870)  (z. B. Elektrisierung, Industrialisierung)
- 3.Generation – Automatisierung (ca. 1970)  (z. B. IT-Systeme, elektrische Steuerungen)
- 4.Generation – Cyber-physische Systeme (ca. 2017)  (z. B. IoT, Netzwerke, Smart Factory/Home)

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## Andere Computersysteme

### Cyber-physische Systeme

- **Cyber-physische Systeme**: Verbund aus informatischen, softwaretechnischen Komponenten mit mechanischen und elektronischen Teilen, die über Netzwerke (z. B. Internet) kommunizieren.

### Smart Factory

- **Smart Factory**: Vision einer Produktionsumgebung, in der Fertigungsanlagen und Logistiksysteme sich weitgehend selbst organisieren und ohne menschliche Eingriffe die gewünschten Produkte herstellen.

### Kollaborierende Roboter

- **Kollaborierende Roboter (Cobots)**: Roboter, die ohne Schutzzaun direkt mit Menschen zusammenarbeiten. Sie sind leicht, transportabel und flexibel einsetzbar. Cobots können **fühlen** (durch Kraft-Momenten-Sensoren) und **sehen** (mit Kameras). Sie sind einfach programmierbar.

### Embedded Systems

- **Embedded Systems**: Kleinstcomputer, die in technische Geräte eingebettet sind. Sie übernehmen meist **Steuerungs-, Regelungs- oder Überwachungsfunktionen** und sind für Daten- oder Signalverarbeitung verantwortlich. Diese Systeme finden sich in Bereichen wie **Flugzeugen, Unterhaltungselektronik, Medizintechnik, Haushaltsgeräten, Mobiltelefonen** und **Kraftfahrzeugen**.

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## Büros

### Zellbüros

- entlang des Flurs
- Ein - oder Mehrpersonbüros

### Großraumbüro

- wenig Platz
- Raumgliederung flexibel
- Lärm, Beleuchtung, Lüftung schlecht

### Kombibüro

- Einzelbüro entlang Fassade, dazwischen Geschäftsräume

### Reversibles Büro

- flexibel
- schnelle Änderung

### Nonterritiales Büro

- verschiedene Orte
- wenig Arbeitsplätze
- Aufbewahrung der Unterlagen in Rollcontainer

### Buisness-Club

- verbindung von Kombibüro, non territales Büro

### Beleuchtung

- min 500 Lux

### Lärm

- bis 55 dB

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## Mängel

### Mängel nach Ausmaß

- **Behebbare Mängel**: Mängel, die durch Nachbesserung oder Reparatur beseitigt werden können und die Nutzung des Produkts nicht dauerhaft beeinträchtigen.
- **Nicht behebbare Mängel**: Mängel, die nicht durch Nachbesserung oder Reparatur beseitigt werden können und das Produkt oder die Dienstleistung dauerhaft unbrauchbar oder gefährlich machen.
- **Erhebliche Mängel**: Mängel, die die Nutzung des Produkts oder der Dienstleistung erheblich beeinträchtigen und umfangreiche Reparaturen erfordern.
- **Geringfügige Mängel**: Mängel, die die Nutzung nur unwesentlich beeinträchtigen und oft kosmetischer Natur sind.

### Mängel nach Erkennbarkeit

- **Offene Mängel**: Mängel, die bei einer normalen Überprüfung sofort erkennbar sind und vor dem Kauf festgestellt sowie dem Verkäufer gemeldet werden sollten.
- **Versteckte Mängel**: Mängel, die zum Zeitpunkt des Kaufs nicht erkennbar sind und oft erst später, manchmal Monate oder Jahre nach dem Kauf, entdeckt werden.
- **Arglistig verschwiegene Mängel**: Mängel, die dem Verkäufer oder Hersteller bekannt sind, aber absichtlich nicht mitgeteilt werden. In solchen Fällen kann der Käufer vom Kaufvertrag zurücktreten oder Schadensersatz verlangen.

### Sachmangel

- Qualitätsmangel: entspricht nicht den Anforderung
- Quantitätsmangel: falsche Menge
- Artmangel: falscher Artikel

### Rechtsmangel

- verstoß der Vorschriften

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## Standards, Normen und Marken

### Normen

**Normen**: sind Standards, die von Normungsorganisationen festgelegt werden und Anforderungen für Produkte, Dienstleistungen oder Systeme definieren, um Qualitäts- und Sicherheitsstandards zu gewährleisten. Sie können freiwillig oder verpflichtend sein. Ein Beispiel ist die ISO 9001, die Anforderungen an Qualitätsmanagementsysteme stellt und Unternehmen hilft, gesetzliche Vorschriften einzuhalten und die Effizienz zu steigern.

### Marken

- Schutzzeichen registriert bei Marken- und Partentamt
- Für Zeichen, Bilder, Wörter und Töne

### Standards

**Standards**: sind dokumentierte Vereinbarungen, die technische Spezifikationen festlegen, um die Eignung von Materialien, Produkten und Dienstleistungen sicherzustellen. Sie gewährleisten Konsistenz, Qualität und Kompatibilität. Entwickelt werden sie oft von Organisationen wie ISO oder DIN und fördern den Handel, Innovationen sowie die Sicherheit und Effizienz.

## Prüfzeichen

### Energy Star

- amerikanisches Umweltzeichen
- Energie sparfunktionen

### TÜV

- Qualitätszeichen des TÜV
- unabhängiges Prüfinstitut
- Einhaltung ökologischer Standards

### Europäisches Prüfzeichen

- zertifiziert Produkte u. Dienstleistungen
- Umweltverträglichkeit

### Prüfsigel TCO

- Qualität Produkte in Büroumgebung
- Server, Headsets zertifiziert

### Green IT

- möglichst Umweltschonend Beschaft und Hergestellt


Einführung in IT-Arbeitsplätze


## IT-Sicherheit & Rechnerarchitektur

### Gemeinsame Anforderungen der IT-Sicherheit:

- **Vertraulichkeit**: Daten nur für befugte Personen zugänglich.
- **Datenintegrität**: Korrektheit der Daten, keine Manipulation.
- **Verfügbarkeit**: Schutz der Daten vor Zerstörung oder Verlust und Sicherstellung der Wiederherstellung.
  **Unterscheidung der Schutzbegriffe**:
- **Datenschutz**: Schutz personenbezogener Daten (BDSG).
- **Datensicherheit**: Schutz von Daten in Unternehmen (BSI).
- **IT-Sicherheit**: Schutz der Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit durch technische Maßnahmen.
- **Informationssicherheit**: Schutz aller Informationen gemäß IT-Grundschutzkatalog des BSI.

### Sicherheitsaspekte (CIA(A))

- **Vertraulichkeit (Confidentiality)**: Schutz von Daten und Informationen vor unbefugtem Zugriff.
- **Unversehrtheit (Integrity)**: Sicherstellung der Korrektheit und Vollständigkeit von Daten und Systemen.
- **Verbindlichkeit (Authenticity)**: Bestätigung der Herkunft von Daten und Transaktionen.
- **Verfügbarkeit (Availability)**: Sicherstellung des Zugriffs auf Daten, Dienstleistungen und Ressourcen.
- **Verletzungen** dieser Aspekte können zu **Rechtsverletzungen**, **materiellen** und **ideellen Schäden** sowie **Gesetzesverstößen** führen.

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## Cyberkriminelle Aktivitäten

- Phishing
- Keylogger
- Nicknapping
- Scareware
- Malware (Malicious Software)
- Ransomware (engl. ransom Lösegeld)
- Botnetz
- DoS (Denial of Service)
- CEO-Fraud oder „Cheftrick“

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## Software

Firmware & Betriebssysteme inklusive:

- Treiber
- Dienste (Service- System- oder Hilfsprogramme)
  Anwendungssoftware /-programme & Datensätze

## Firmware

Eine in Geräten eingebettete Software die:

- Funktional fest mit der Hardware verbunden
- Speichermedium meist ein ROM-Baustein (EEPROM /  Flash-Speicher)
- Fungiert entweder:
  - Als vollständiges Betriebssystem  
    Beispiel: Handy-Betriebssysteme
  - Zwischenebene zwischen Hardware und Betriebssystem  
    Beispiel: BIOS / UEFI

## Betriebssystem (OS; Operating System)

**Ansammlung von Programmen die es ermöglichen:**

- Den Rechner / die Hardware zu betreiben
- Applikationen auf dem Rechner auszuführen (koordinieren und überwachen)
- Dem Benutzer eine zugängliche Umgebung bereitstellt

## Klassifizierung von Betriebssystemen

- nach Betriebsart
- nach Prozessanzahl
- nach Benutzeranzahl
- nach verwalteten Prozessoren

## Aufgaben des Betriebssystems

- Speicherverwaltung
- Geräteverwaltung
- Prozessverwaltung
- Dateiverwaltung
- Rechteverwaltung
- Abstraktion

### Speicherverwaltung

- **Verwaltung des Arbeitsspeichers**: Prozesse erhalten einen bestimmten Anteil des verfügbaren Arbeitsspeichers.
- **Notwendigkeit**: Durch immer größere und parallel laufende Applikationen reicht der verfügbare Arbeitsspeicher oft nicht aus.
- **Lösung**: Alle benötigten Prozessteile befinden sich im Hauptspeicher, der Rest wird auf dem Sekundärspeicher ausgelagert. Haupt- und Sekundärspeicher bilden zusammen den **virtuellen Speicher**.

### Geräteverwaltung

- **Schnittstelle** zwischen Geräten und Betriebssystem: Optimiert die Verwaltung von Ein-/Ausgabegeräten und Vermittlungseinheiten.
- **Ziel**: Vermeidung von Konflikten durch **Treiber**.
- **Funktionen**: Initiierung, Überwachung, Terminierung und Unterbrechungsanforderung (IRQ) von Ein-/Ausgabevorgängen.

### Gerätetreiber

- **Gerätespezifische Software (Treiber)**: Teilprogramme, die die Interaktion mit angeschlossenen Geräten steuern.
- **Hardwareseite**: Ermöglicht den Austausch von Steuersignalen und Daten.
- **Softwareseite**: Stellt eine genormte Schnittstelle bereit, um gleichartige Geräte immer auf die gleiche Weise anzusprechen.

### Prozessverwaltung

#### Prozessverwaltung

Komponente des Betriebssystems, die den Ablauf der Prozesse steuert und die konfliktfreie Nutzung der Systemressourcen gewährleistet.

#### Prozesse

- Arbeiten Programmschritte ab.
- Können abgebrochen, angehalten und später fortgesetzt werden.
- Kommunizieren mit anderen Prozessen.
- Erzeugen weitere Prozesse.
- Beenden sich nach Erfüllung ihrer Aufgaben (Terminierung)

### Dateiverwaltung

- **Dateiverwaltung**: Umfasst Vorgänge zur Verwaltung und Manipulation von Dateien, wie: - Erstellen, Kopieren, Umbenennen, Verschieben, Löschen
  - Ändern von Metadaten (z. B. Dateiattribute, Rechte)
  - Suchen von Dateien
- **Abhängigkeit**: Die genauen Möglichkeiten hängen vom Dateisystem ab.
- **Werkzeuge**: Benutzer können einen **Dateimanager** oder die **Befehlszeile** (Kommandos) nutzen.

### Rechteverwaltung

- **Rechtsverwaltung im Betriebssystem**: Verwaltung von Rechten und Einschränkungen in verschiedenen Bereichen wie Speicher-, Prozess-, Geräte- oder Dateiverwaltung.

### Benutzerkonten

- **Mehrbenutzerbetrieb**: Mehrere Benutzer mit gleichen oder unterschiedlichen Rechten können auf das gleiche Betriebssystem zugreifen.
- **Datensicherheit**: Die Vertraulichkeit der Benutzerdaten wird durch Zugangspasswörter sichergestellt.
- **Gruppenverwaltung**: Rechte können über Benutzergruppen (z. B. Admin, Gast) definiert werden.

## BIOS (Basic Input Output System)

- **BIOS**: Fest installierter Chip auf dem Mainboard, der die Basis-Firmware des Computers enthält.
- **Abhängigkeit**: Die BIOS-Version ist vom Mainboard abhängig.
- **Speicherung**: BIOS-Parameter werden im **CMOS-RAM** gespeichert
- **BIOS-Funktionen**:
  - Führt einen **Power On Self Test (POST)** durch.
  - Startet die Laufwerke für den Betriebssystemstart.
  - Legt die **Bootreihenfolge** fest.
  - Bietet Einstellungsoptionen für Hardwarekomponenten (z. B. **CPU Overclocking**).
  - Ermöglicht das Einsehen von PC-Informationen (z. B. **CPU-Temperatur**).
  - **BIOS-Passwort** kann festgelegt werden.

## Power On Self Test (POST)

- Prüft die grundlegenden Hardwarekomponenten.
- Gibt Fehlermeldungen über **Signaltöne** aus.
- Initialisiert die **Grafikkarte** und überprüft weitere Komponenten/Peripheriegeräte.
- Startet anschließend das Betriebssystem gemäß der definierten **Bootreihenfolge**.

## UEFI

- **UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)**:
  - Nachfolger des BIOS.
  - BIOS erreichte durch technische Weiterentwicklungen seine Leistungsgrenzen.

## Prozessor

### Steuerwerk

- Sorgt dafür, dass Befehle aus dem Speicher geladen und interpretiert werden.
- Nutzt dafür drei Speicher, sogenannte **Register**.

### Rechenwerk

- Verarbeitet die Befehle des Steuerwerks.
- Hauptbestandteil ist die **ALU (Arithmetic Logic Unit)**, die mathematische und logische Rechenoperationen ausführt.
- **ALU-Komponenten**:
  - **Datenregister**: Speichert die zu verarbeitenden Daten.
  - **Akkumulator**: Speichert Zwischenergebnisse der Rechenoperationen.
  - **Operation**: Kommt vom Steuerwerk und bestimmt, welche Rechenoperation ausgeführt wird (z. B. ADD).
- **Ergebnis**: Wird zusammen mit dem Status zum Steuerwerk zurückgeführt.

### Speichermanager

- Der Speichermanager sorgt für den Austausch mit dem Arbeitsspeicher, in dem unser ausgeführtes Programm steht.
- Da aber der Arbeitsspeicher langsamer ist, als der Prozessor, gibt es den Cache, der als Zwischenspeicher für wiederbenutzbare Befehle und Werte dient.
- Dieser schneller Speicher ist in drei Ebenen unterteilt: Level 1, Level 2 und Level 3 Cache

### Ablauf in einem Prozessor

1.Nächsten Befehl laden -> Befehlsregister
2.Befehlszähler erhöhen & Befehl dekodieren
3.Benötigte Werte laden
4.ALU führt Operation aus
5.Ergebnis -> Datenregister und Statusregister

Alle Aktionen auf einem PC funktioniert nur mit einfachen Additionen, vergleichen von Werten und laden und speichern von Daten.


Gemeinsame Anforderungen der IT-Sicherheit:

IT Sichertheit, Software, Hardware


## Random Access Memory (RAM)

### Volatile Memory(VM)

- Datenverlust bei Stromunterbrechung
- Schreib- und Lesespeicher
  **Relevant für**; - SRAM(Static Random Access Memory) - DRAM(Dynamic Random Access Memory)

### SRAM

- speichert mittels Flipflops
- Hohe Geschwindigkeit
- komplexe Bauweise
- Hohe Fertigungskosten
- Einsatz bei Cache-Speicher

### DRAM

- einfache Bauweise
- langsamer als SRAM
- geringe Fertigungskosten

### Refresh

- Permanente Indizierung (Aktualisierung)
- Entgegenwirken der Kriechstromladung des Kondensators
- Beispiel: Ram

## Arbeitsspeicher Dimm Arten

### SIMM

- Single Inline Memory Modul
- Auf einer Seite des Moduls sind Pins
- 32-BIt Übertragung pro Takt (Clock Cycle)

### DIMM

- Dual Inline Memory Modul
- Auf beiden Seiten Pins
- Hohe Übertaktungsrate
- 64-bit Übertragung pro Takt(Clock Cycle)

### UDIMM

- ungepufferte Module ohne zusätzliche verbaute Register-Chips
- Standard für Heim-PCs

### RDIMM

- RAM mit 2 Register-Chips zur Entlastung des Chipsatzes
- Speicherplatzauswahl für geforderte Datei
- Einsatz auf Server

### FB-DIMM

- AMB (Advanced Memory Buffer) steuert Kommunikation mit Speichercontroller und entlastet diesen
- Einsatz in Server

### SO-DIMM + Micro-DIMM

- Arbeitsspeichermodul mit geringer Bauform
- Strom sparend
- Einsatz Notebooks u. kleine PCs

### Details zu RAM

#### Arbeitsspeicher-Fehlererkennung ECC

- Dient zur **Fehlererkennung** und **Fehlerkorrektur**.
- **1-Bit Fehler** können erkannt und korrigiert werden.
- **2-Bit Fehler** können nur erkannt werden.
- Muss vom **Mainboard**, **Chipsatz** und **BIOS** unterstützt werden.
- Häufige Anwendung bei **Servern**.
- Meist in Verbindung mit **RDIMMs** oder **FB-DIMMs**.

#### Single Data Rate (SDR)

- Übertragung der Daten bei der einer / der steigenden Flanke des Taktimpuls

#### Double Data Rate (DDR)

- Übertragung der Daten bei steigenden und abfallenden Flanke des Taktimpulses

#### Arbeitsspeicher – DDR-RAM Unterschiede

- Leistung
- PIN-Anzahl
- Bauform(Die Kerbe zwischen den Pins)

#### Latenzen

- Zeiten / Verzögerungen zwischen einzelnen Operationen / Arbeitsschritten
- Angaben in Nanosekunden (ns)
- Vier Latenzen
  ![[Pasted image 20250227150124.png]]

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## Mainboard / Hauptplatine / Motherboard

- Verbindet Systemkomponenten wie **Prozessor**, **Arbeitsspeicher** und Erweiterungen (z. B. **Grafikkarten**).
- Besteht aus Bauteilen wie **Prozessorsockel**, **RAM-Steckplätzen**, **BIOS-Chip**, **Steckplätzen** und **Leiterbahnen**.
- Entscheidet über die **Leistung**, **Erweiterbarkeit** und **Zukunftsfähigkeit** des Computers.
- **Mainboardtypen**:
  - Unterscheiden sich durch **CPU**- und **Arbeitsspeichertypen** sowie **Anschlüsse**.
  - **Formfaktor** (z. B. **ATX**) definiert **Größe**, **Befestigungsmöglichkeiten**, **Komponentenanordnung** und kompatibles **Netzteil** und **Gehäuse**.

![[Pasted image 20250227150322.png]]

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## Netzteil

- **ATX Netzteil (Standard)**: Nachfolger des **AT-Netzteils**, weit verbreitet in Desktop-Computern.
- **Bauformen basierend auf ATX**:
  - **SFX** (Small Form Factor)
  - **TFX** (Thin Form Factor)

## Chipsatz

Zentrales Element des Mainboards, sorgt für die Kommunikation der verschiedenen Komponenten.

- **North-Bridge**: Verbindet CPU, RAM und Grafikkarte für schnellen Datenaustausch.
- **South-Bridge**: Steuert Peripherieschnittstellen und enthält das BIOS.
- **Veraltete Struktur**: Die Aufteilung in North- und South-Bridge ist obsolet, da viele Funktionen inzwischen in andere Komponenten wie CPU und Grafikkarten ausgelagert wurden.


Hardwarekomponenten eines PCs


## Bussysteme & Schnittstellen

- **BUS (Binary Unit System)**: Verbindungen für den Datenaustausch zwischen Bauteilen und Geräten.
  - **Lokaler Bus**: Starre Leiterbahnen auf Leiterplatten.
  - **Peripherer Bus**: Flexible Leitungen zwischen Hardwarekomponenten.

### Bussysteme

- **Serielle Bussysteme**: Daten werden nacheinander übertragen.
- **Parallele Bussysteme**: Gruppen von Bits werden gleichzeitig über separate Leitungen übertragen. Mehr Leitungen = höhere Übertragungsraten.
- **Arten von Bus-Leitungen**:
  - **Datenbus**: Übertragung der Daten, bidirektional.
  - **Adressbus**: Übertragung der Adresse, unidirektional.
  - **Steuerbus**: Übermittlung von Steuerbefehlen, unidirektional.

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### USB (Universal Serial Bus)

- Externe Schnittstelle für Peripheriegeräte, kann Daten und Strom übertragen.
- Automatische Erkennung angeschlossener Geräte.
- USB 1.0 eingeführt 1996 mit 12 Mbit/s Übertragungsrate.

### USB-Hubs

- **USB-Eingang (Port)**: Erlaubt das Anschließen externer Geräte. Ähnlich wie Mehrfach-Stecker bei einer Steckdose, ermöglicht der Port das gleichzeitige Anschließen mehrerer Peripheriegeräte.
- **USB-Hubs**: Unterscheiden sich in der Anzahl der Ports, Art der Stromversorgung und Übertragungsgeschwindigkeit.
- **Passive USB-Hubs (bus-powered)**: Benötigen keine separate Stromversorgung, sie beziehen ihren Strom direkt vom Computer.
- **Aktive USB-Hubs (self-powered)**: Haben eine eigene Stromversorgung über ein Netzteil und eignen sich besonders für Geräte, die keine eigene Stromversorgung haben.


Bussysteme & Schnittstellen


## Festplattenlaufwerk (HDD & SSD)

### HDD (Hard Disk Drive)

- Magnetisches Speichersystem mit mechanischen Teilen.
- Daten werden auf rotierenden Scheiben gespeichert, die durch einen beweglichen Arm (Aktuator) mit Magnetkopf ausgelesen werden.
- Kenngrößen: Formfaktor, Umdrehungsgeschwindigkeit, Lese-/Schreibgeschwindigkeit, Zugriffszeit, Speichergröße.
- Lebensdauer: 5-10 Jahre, abhängig von Nutzung und Temperatur.
- Mehr Speicherplatz als angegeben für Ausfallsicherung.

### SSD (Solid State Drive)

- Rein elektronische Speicherung mit Flash-Speicher (NAND-Flash).
- Keine beweglichen Teile, schneller und widerstandsfähiger als HDD.
- Nicht flüchtiger Speicher, basierend auf Floating-Gate Transistoren.

- **Speichertechnik**: Rein elektronische Speicherung mit Flash-Speicher (NAND-Flash).
- **Nicht flüchtiger Speicher**: Daten bleiben auch ohne Strom erhalten.
- **Speicherung**: Floating-Gate Transistoren speichern die Bits.
- **Löschvorgang**: Blockweises Löschen.
- **Aufbau**: Mehrere Flash-Chips auf einer Platine bilden die SSD.

### Formfaktoren

- 3,5 Zoll: Für Desktop-PCs.
- 2,5 Zoll: Für Notebooks.
- 1,8 Zoll: Für Mini-Notebooks.
- M.2: Weitere Formfaktoren für moderne Geräte.

### Weitere Datenspeicher

- Hybrid-Festplatten, Bandspeicher, CD/DVD/Bluray.

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## ROM (Read-Only Memory)

- **Nicht-flüchtiger Speicher**: Daten bleiben auch ohne Strom erhalten.
- **Zugriffsart**: Nur Lesezugriff, keine Schreibvorgänge im normalen Betrieb.
- **Verwendung**: Speicherung von grundlegenden Systeminformationen oder fest programmierten Daten.

### Arten von ROM

- **PROM (Programmable ROM)**:
  - Einmalig programmierbar durch Benutzer.
  - Nutzung einer speziellen Maschine zum Programmieren (PROM-Programmierer), bei dem Zellen durch elektrischen Strom verändert werden.
- **EPROM (Erasable Programmable ROM)**:
  - Kann gelöscht und neu programmiert werden.
  - Löschung erfolgt durch UV-Licht, das durch ein Quarzglasfenster auf den Chip einstrahlt.
- **EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)**:
  - Elektrisch lösch- und programmierbar.
  - Häufige Anwendung: Speicherung von Konfigurationsdaten in elektronischen Geräten.
  - Keine UV-Lichtlöschung erforderlich.

Der Begriff **ROM** wird heute meist verwendet, um nicht-flüchtigen Speicher von flüchtigem Speicher (RAM) zu unterscheiden.

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## Dateisysteme und Speicherstrukturen

### Dateisysteme

Ein Dateisystem organisiert und strukturiert das Schreiben, Suchen, Lesen, Speichern, Verändern und Löschen von Dateien auf einem Speichermedium. Es verwendet ein Verzeichnis, das angibt, wo welche Datei gespeichert ist und welche zusammengehören.

- **Formatierung**: Das Dateisystem entsteht beim Formatieren einer Partition.
- **Faktoren der Unterscheidung**: Dateisysteme unterscheiden sich z.B. in unterstützter Festplatten- und Dateigröße.

### Speicherung von Daten

- **Blockbasierte Speicherung**: Daten werden in Blöcken (meist 512 Byte) gespeichert. Mehrere Blöcke bilden einen Cluster (z.B. 4 KiB = 8 Blöcke).
- **Logische vs. physikalische Speichergröße**:
  - **Logische Größe**: Die tatsächliche Größe der Datei.
  - **Physikalische Größe**: Die Größe, die auf der Festplatte für die Datei belegt wird.
  - **File-Slack**: Unbenutzter Speicher im Cluster.

### Clustergröße

- Je größer der Cluster, desto schnellere Zugriffszeiten, aber auch mehr Speicherverbrauch pro Datei (mehr File-Slack).

### Index-Tabelle

- Diese Tabelle legt fest, welche Blöcke zu welcher Datei gehören, welche Blöcke aufeinander folgen und welche Blöcke frei sind.

### Formatierung

Es gibt drei Hauptarten der Formatierung:

#### High-Level Formatierung

- Bei dieser wird nur der Eintrag im „Table of Content“ (Festplattenindex) gelöscht.
- Dies ist die Schnellformatierungsoption unter Windows.

#### Mid-Level Formatierung

- Es wird zunächst eine High-Level-Formatierung durchgeführt. Zusätzlich werden alle Bytes des Datenträgers mit einem bestimmten Zeichen, meistens einer Null, überschrieben.
- Dies entspricht der normalen Formatierungsoption (keine Schnellformatierung) unter Windows (ab Vista).

#### Low-Level Formatierung

- Diese wird vom Controller durchgeführt und legt den Datenträger in physikalische Einheiten wie Spuren und Sektoren fest.
- Heute erfolgt diese Formatierung meist direkt beim Hersteller.

#### Alternative

- **Datenlöschung (Wiping)**: Dabei wird der Datenträger mehrfach mit zufälligen 1en und 0en überschrieben, um Daten dauerhaft zu löschen.

### Dateisysteme im Zusammenhang mit Betriebssystemen

- Lese- und Schreibfähigkeit eines Betriebssystems auf einem Datenträger ist vom Dateisystem abhängig
- Das Betriebssystem muss das jeweilige Dateisystem unterstützen
- Hat bei dem Speichermedium Einfluss auf:
  - Maximalgrößen einer Partition/ des gesamten Datenträgers
  - Maximalgröße einer einzelnen Datei
  - Rechte- und Zugriffsverwaltung
  - Komprimierung und Verschlüsselung


Dateisysteme im Zusammenhang mit Betriebssystemen

Festspeichermedien und Dateisysteme


## Tastaturen

Tastaturen lassen sich grob in zwei Kategorien unterteilen

### Externe Tastaturen

Eigenständige Geräte, die über eine Schnittstelle mit dem Computer verbunden werden und die Benutzereingabe ermöglichen.

- **Mechanische Tastaturen:** Verwenden Schalter mit einer Feder und Führung, um eine taktile Rückmeldung beim Drücken der Tasten zu geben.
- **Rubberdome-Tastaturen:** Nutzen kleine Gummiglocken als Feder- und Führungselemente, die den Tastendruck dämpfen.

### Interne Tastaturen

In das Gerät integrierte Tastaturen (z. B. in Laptops) oder **virtuelle Tastaturen** auf dem Bildschirm, die in Touchscreens oder Betriebssystemen integriert sind.

### Mechanische Tastaturen

Mechanische Tastaturen bestehen aus Schaltern (Switches), die eine Führung und eine Gegenkraft benötigen. Diese Schalterarten unterscheiden sich je nach der Art der Rückmeldung

- **Lineare Switches:** Sanftes, gleichmäßiges Drücken ohne taktile Rückmeldung.
- **Taktile Switches:** Mit einem spürbaren Widerstandspunkt, der das Durchdrücken der Taste anzeigt.
- **Clicky Switches:** Erzeugen zusätzlich ein hörbares Klick-Geräusch, was beim Tippen hörbar ist.

### Rubberdome-Tastaturen

- Diese Tastaturen nutzen Gummiglocken als Mechanismus für den Tastenanschlag. Gummi dämpft den Tastendruck und sorgt für ein leiseres Tippgeräusch.

**Vorteile:** - Kostengünstig - Kompakt - Leise

**Nachteile:** - Geringere Haltbarkeit im Vergleich zu mechanischen Tastaturen - Empfindlicher gegenüber Schmutz

### Leistungskriterien von Tastaturen

- **Haltbarkeit:** Die Lebensdauer der Tasten und der Tastatur als Ganzes.
- **Schaltpunkte:** Wie präzise und schnell die Tasten auf einen Druck reagieren.
- **Anzahl gleichzeitiger Tastenanschläge:** Bestimmt, wie viele Tasten gleichzeitig gedrückt werden können, ohne dass eine davon ignoriert wird.
- **Kompatibilität:** Unterstützung für verschiedene Betriebssysteme und Geräte.
- **Schnittstellen:** USB, Bluetooth oder andere Verbindungstechnologien.
- **RGB-Beleuchtung:** Viele moderne Tastaturen bieten individuell einstellbare Hintergrundbeleuchtung.
- **Handballenauflage:** Zur ergonomischen Unterstützung bei längeren Tipp-Sessions.

Die Wahl zwischen einer mechanischen und einer Rubberdome-Tastatur hängt oft von den persönlichen Vorlieben, der beabsichtigten Nutzung (z. B. Gaming, Büroarbeit) und dem Budget ab.

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## Monitore / Bildschirm

Monitore sind eine der zentralen Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine, da sie die Aktivitäten des Computers visualisieren. Es gibt verschiedene Arten von Monitoren, die auf unterschiedlichen Technologien basieren, wie zum Beispiel **CRT**, **Plasma**, und **LCD**.

### CRT / Röhrenmonitor (Cathode Ray Tube)

Ein **CRT-Monitor** verwendet eine Kathodenstrahlröhre, um Bilder darzustellen. Die Röhre sendet Elektronen aus, die durch Magnetfelder gelenkt werden, um eine Leuchtstoffschicht zu treffen. Auf dieser Schicht befinden sich rote, grüne und blaue Subpixel, die durch ihre Kombination alle sichtbaren Farben darstellen.

**Vorteile von CRT-Monitoren:**

- **Reaktionsschnell:** Sehr schnelle Bildwiedergabe.
- **Langlebigkeit:** Hohe Haltbarkeit, wenn gut gepflegt.

**Nachteile von CRT-Monitoren:**

- **Hoher Stromverbrauch:** Im Vergleich zu modernen Display-Technologien verbrauchen CRT-Monitore viel Strom.
- **Groß und schwer:** CRT-Monitore sind schwer und benötigen viel Platz.

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### Plasmabildschirm

Ein **Plasmabildschirm** besteht aus kleinen Kammern, die mit Edelgas gefüllt sind. Ein Transistor "zündet" die Kammer, wodurch das Gas ionisiert und Plasma erzeugt wird. Dieses Plasma erzeugt UV-Strahlung, die wiederum Leuchtstoffe in den RGB-Farben anregt und sichtbares Licht erzeugt.

**Vorteile von Plasmabildschirmen:**

- **Hoher Kontrast:** Bietet tiefere Schwarztöne und höhere Helligkeit.
- **Reaktionsschnelligkeit:** Sehr schnell, ideal für schnelle Bewegungen.

**Nachteile von Plasmabildschirmen:**

- **Einbrennen:** Statische Bilder können sich dauerhaft ins Bild einbrennen.
- **Gewicht:** Plasmamonitore sind schwerer als LCDs.

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### LCD (Liquid Crystal Display)

Die **LCD-Technologie** ist heute die am weitesten verbreitete Display-Technologie. Sie basiert auf Flüssigkristallen, die durch eine Hintergrundbeleuchtung (meist LEDs) angestrahlt werden. Das Licht durchläuft mehrere Schichten, darunter Polarisatoren, Flüssigkristalle und Farbfilter. Wenn eine Spannung angelegt wird, ändern die Flüssigkristalle ihre Ausrichtung und regulieren die Lichtintensität.

**Vorteile von LCD-Monitoren:**

- **Preiswert:** LCDs sind günstig und weit verbreitet.
- **Energieeffizient:** Geringerer Stromverbrauch im Vergleich zu CRT- und Plasmamonitoren.

**Nachteile von LCD-Monitoren:**

- **Schlechter Kontrast:** Im Vergleich zu Plasma-Monitoren sind LCDs oft weniger kontrastreich.
- **Schlechter Blickwinkel:** Der Betrachtungswinkel ist oft eingeschränkt; die Farben und Helligkeit können sich ändern, wenn man den Bildschirm aus einem anderen Winkel betrachtet.

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### Fazit

- **CRT-Monitore** bieten hohe Reaktionsgeschwindigkeit, sind aber groß und stromintensiv.
- **Plasmabildschirme** bieten einen hohen Kontrast und schnelle Reaktionszeiten, jedoch mit dem Nachteil des "Einbrennens" und des höheren Gewichts.
- **LCD-Monitore** sind weit verbreitet, preiswert und energieeffizient, jedoch mit Einschränkungen beim Kontrast und Blickwinkel.

Jede Technologie hat ihre eigenen Stärken und Schwächen, und die Wahl des richtigen Monitors hängt von den spezifischen Anforderungen (z. B. Gaming, professionelle Fotobearbeitung, allgemeiner Gebrauch) und dem Budget ab.

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## Drucker

Drucker sind essentielle Ausgabegeräte, die ähnlich wie Bildschirme Daten visuell darstellen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass ein Drucker diese Darstellungen auf physischem Papier fixiert, indem er entweder Toner oder Tintenfarbe verwendet. Die bekanntesten Druckerarten sind **Tintenstrahldrucker**, **Laserdrucker** und **Nadeldrucker**. Diese unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie Drucke erzeugen.

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### Tintenstrahldrucker

Tintenstrahldrucker arbeiten, indem sie kleine Tintentröpfchen aus Düsen auf das Papier sprühen. Diese Tintentröpfchen werden mithilfe von Heizelementen kontrolliert abgegeben. Bei der Farbwiedergabe werden die Farben **Cyan**, **Magenta** und **Gelb** verwendet, da diese die invertierten Farben im Vergleich zu RGB (Rot, Grün, Blau) sind.

**Vorteile von Tintenstrahldruckern:**

- **Hohe Druckqualität und Leuchtkraft**: Besonders bei Fotos und Farbdokumenten sehr gute Ergebnisse.
- **Bessere Darstellung von Zwischentönen und Farbverläufen**: Für präzise Farbmischungen und sanfte Übergänge.
- **Leiser Druck ohne Lüfter**: Keine störenden Geräusche während des Druckvorgangs.
- **Niedrige Anschaffungskosten**: Die Geräte sind in der Regel günstiger in der Anschaffung.

**Nachteile von Tintenstrahldruckern:**

- **Längere Druckdauer**: Im Vergleich zu Laserdruckern dauert der Druckprozess länger.
- **Welliges Papier**: Das Papier kann sich aufgrund der Feuchtigkeit der Tinte verformen.
- **Höhere Folgekosten**: Tintenpatronen sind teuer und müssen oft ersetzt werden.
- **Nicht wasserfest, kratzfest, lichtecht und archivfest**: Die Tinte kann verblassen oder verschmieren.

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### Laserdrucker

Laserdrucker verwenden eine spezielle Technik, bei der eine Bildtrommel über einen Korona-Draht elektrostatisch aufgeladen wird. Ein Laserstrahl entlädt die Bildtrommel an bestimmten Stellen. Tonerpartikel, die positiv geladen sind, werden auf diese entladenen Stellen gezogen und dann auf das Papier übertragen. Die Fixierung erfolgt durch Hitze und Druck in der Fixiereinheit, um den Toner dauerhaft zu fixieren.

**Vorteile von Laserdruckern:**

- **Hohe Geschwindigkeit**: Laserdrucker sind in der Regel schneller als Tintenstrahldrucker.
- **Gute Schrift- und Abbildqualität**: Besonders für Textdokumente und Grafiken geeignet.
- **Wisch- und kratzfest**: Der Toner bleibt auf dem Papier haften und verblasst nicht.
- **Gute Farbqualität**: Besonders bei Farblaserdruckern, die mehrere Druckwerke für jede Grundfarbe verwenden.

**Nachteile von Laserdruckern:**

- **Aufwärmzeit**: Einige Laserdrucker benötigen eine kurze Zeit, um betriebsbereit zu sein.
- **Ozonproduktion bei der Fixierung**: Laserdrucker produzieren Ozon während des Fixierungsprozesses.
- **Ultrafeinstaub-Emission**: Beim Drucken können kleine Partikel freigesetzt werden, die gesundheitsschädlich sein können.

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### Nadeldrucker

Nadeldrucker, auch Matrixdrucker genannt, arbeiten mit kleinen Nadeln, die auf das Papier schlagen. Diese Nadeln sind mit einem Elektromagneten verbunden, der sie in Bewegung setzt. Das Farbband zwischen den Nadeln und dem Papier überträgt Farbe auf das Papier, wenn die Nadeln auf das Band schlagen.

**Vorteile von Nadeldruckern:**

- **Robust und wartungsarm**: Sie sind weniger anfällig für Defekte und benötigen weniger Wartung.
- **Dokumentenecht und wasserfest**: Die Ausdrucke sind in der Regel stabil und auch bei Feuchtigkeit beständig.
- **Geringe Verbrauchskosten**: Die Druckkosten sind niedriger im Vergleich zu Tintenstrahldruckern.
- **Erstellung von Durchschlägen**: Nadeldrucker können mehrere Kopien gleichzeitig drucken, was sie für Geschäftsdokumente nützlich macht.

**Nachteile von Nadeldruckern:**

- **Lauter Druck**: Nadeldrucker sind während des Druckvorgangs recht laut.
- **Geringe Druckqualität**: Besonders bei der Darstellung von feinen Details oder Fotos ist die Qualität eingeschränkt.
- **Geringe Geschwindigkeit**: Nadeldrucker sind langsamer als Tintenstrahldrucker und Laserdrucker.
- **Ungeeignet für Bilder**: Aufgrund der Technik sind Nadeldrucker schlecht für den Druck von Fotos oder hochauflösenden Grafiken geeignet.

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### Nachhaltige Nutzung von Druckern und Kopierern

Es ist wichtig, bei der Nutzung von Druckern und Kopierern auf nachhaltige Praktiken zu achten, um die Umwelt zu schonen. Dies umfasst die Reduzierung der Schadstoffemissionen und die Verwendung von umweltfreundlichen Produkten:

- **Wiederverwendbare Toner und Tintenpatronen**: Einige Druckerhersteller bieten nachfüllbare oder wiederverwendbare Tintenpatronen und Tonerkartuschen an, die weniger Abfall erzeugen.
- **Energiesparmodus**: Viele moderne Drucker und Kopierer haben Energiesparmodi, die den Stromverbrauch minimieren, wenn das Gerät nicht aktiv verwendet wird.
- **Papierverbrauch minimieren**: Der Verzicht auf unnötigen Druck und der Einsatz von beidseitigem Druck (Duplexdruck) kann den Papierverbrauch erheblich senken.
- **Recycling**: Alte Drucker und Kopierer sowie die Verbrauchsmaterialien wie Toner und Tintenpatronen sollten umweltgerecht recycelt werden.

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### Fazit

Die Wahl des richtigen Druckers hängt von den spezifischen Bedürfnissen ab:

- **Tintenstrahldrucker** sind ideal für Fotodrucke und hochwertige Farbdokumente, jedoch mit höheren Folgekosten.
- **Laserdrucker** bieten schnelle Druckgeschwindigkeiten und gute Qualität für Textdokumente und Grafiken, sind jedoch oft teurer in der Anschaffung und Emissionen können ein Problem darstellen.
- **Nadeldrucker** sind robust und können Durchschläge erstellen, bieten jedoch eine geringe Druckqualität und sind laut.

Um den Drucker nachhaltig zu nutzen, sollte auf umweltfreundliche Materialien und effiziente Nutzung geachtet werden.

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## Scanner

Ein Scanner ist ein Gerät, das analoge Daten in digitale Form umwandelt. Die häufigste Technologie, die dabei verwendet wird, ist der **CCD-Sensor** (charge-coupled device), der Licht in elektronische Ladung umwandelt und an den Computer weiterleitet. Die Funktionsweise eines Scanners basiert auf der Reflektion von Licht: Dunklere Bereiche eines Dokuments, wie Text, reflektieren weniger Licht, während hellere Bereiche mehr Licht reflektieren. Der Scanner erfasst diesen Unterschied und erstellt eine digitale Repräsentation des Dokuments.

### Farbscanner

Farbscanner verwenden spezielle Linsen mit eingebauten **Farbfiltern**, die das Licht in verschiedene Farben (rot, grün, blau) aufteilen. Der Scanner erstellt dann von jeder Farbe eine separate Version des Dokuments, und der Computer setzt diese Farbversionen zu einer vollständigen Darstellung zusammen.

#### Auflösung

Die Auflösung eines Scanners wird oft in **dpi** (dots per inch) gemessen. Je mehr **CCD-Sensoren** in einem Scanner verbaut sind, desto höher ist die Auflösung. Eine höhere Auflösung bedeutet, dass der Scanner in der Lage ist, feinere Details zu erfassen und somit eine genauere digitale Kopie des Originals zu erstellen. Mehr Pixel erlauben eine präzisere und schärfere Darstellung des gescannten Dokuments auf dem Bildschirm.

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## IT-Zubehör

IT-Zubehör umfasst eine breite Palette von Zusatzgeräten und -artikeln, die den Gebrauch von IT-Systemen ergänzen und verbessern. Dieses Zubehör ist häufig ein wichtiger Teil des After-Sales-Geschäfts, da es als Zusatzumsatzquelle für Hersteller und Händler dient.


Nachhaltige Nutzung von Druckern und Kopierern

Peripheriegeräte


## Definition „Projekt“

Laut der **DIN 69901** ist ein Projekt ein **Vorhaben**, das durch die **Einmaligkeit der Bedingungen** in seiner Gesamtheit gekennzeichnet ist. Diese Bedingungen umfassen:

- **Zielvorgaben**
- **Zeitliche, finanzielle und personelle Begrenzungen**
- **Abgrenzung gegenüber anderen Vorhaben**
- **Projektspezifische Organisation**

Das Projekt unterscheidet sich von anderen Tätigkeiten durch die spezifischen Rahmenbedingungen, die es einzigartig machen.

### **Weitere Merkmale eines Projekts:**

Ein Projekt ist eine zielgerichtete **Aufgabe**, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

- **Eindeutige Zieldefinition**: Das Projektziel muss klar und eindeutig definiert sein, sodass alle Beteiligten wissen, was erreicht werden soll.
- **Messbarkeit des Ziels und Ergebnisses**: Sowohl das Projektziel als auch das Projektergebnis müssen messbar und beschrieben werden, um festzustellen, ob das Ziel erreicht wurde.
- **Zeitliche Begrenzung**: Ein Projekt hat einen festgelegten Zeitrahmen. Es gibt vorgegebene Termine, die eingehalten werden müssen, um das Projekt fristgerecht abzuschließen.
- **Mehrere Beteiligte**: Ein Projekt wird von mehreren Personen oder Organisationseinheiten durchgeführt, die zusammenarbeiten, um das Ziel zu erreichen.
- **Abhängige Termin-, Ressourcen- und Kostenvorgaben**: Projekte unterliegen bestimmten Vorgaben, wie etwa Termin-, Ressourcen- und Kostenvorgaben, die direkt die Durchführung und Planung beeinflussen.
- **Einmaligkeit**: Projekte sind nicht routinemäßige Aufgaben. Sie sind einmalig und verfolgen spezifische Zielsetzungen, die nicht wiederholt durchgeführt werden.
- **Komplexität**: Aufgrund der Vielzahl an Aufgaben und der Abhängigkeiten zwischen diesen kann das Projekt eine hohe Komplexität aufweisen, was eine sorgfältige Planung und Koordination erforderlich macht.
- **Planung**: Eine gründliche Planung ist notwendig, um alle relevanten Aspekte wie Ziele, Ressourcen, Zeitrahmen etc. zu berücksichtigen und das Projekt effizient und erfolgreich umzusetzen.
- **Projektorganisation**: Eine klare Struktur und Organisation ist erforderlich, um die unterschiedlichen Beteiligten, Ressourcen und Aufgaben zu koordinieren, sodass das Projektziel effizient erreicht wird.

### **Zusammenfassung**

Ein **Projekt** ist ein **zeitlich begrenztes Vorhaben**, das klare **Ziele**, **Ressourcen**, und ein **festgelegtes Ergebnis** verfolgt. Durch **strukturierte Planung** und **klare Organisation** wird die Komplexität eines Projekts bewältigt, um den Erfolg sicherzustellen und alle Anforderungen zu erfüllen.

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Projektmanagement


## Kundenanforderungen

### Leistungsprozess

**Der Prozess umfasst die Schritte von der Geschäftsanbahnung bis zur Erbringung der vereinbarten Leistungen. Jeder Schritt muss die spezifischen Anforderungen der Kunden berücksichtigen.**

- Geschäftsanbahnung
- Vertragsabschluss
- Planung und Vorbereitung der Leistungserbringung
- Abschluss und Nachbereitung
- Kundenbetreuung und Support

### Zielgruppen

**Zielgruppen im Leistungsprozess (IT-Berufe)**: Es wird zwischen **externen** und **internen Kunden** unterschieden:

- **Interne Kunden**: Mitarbeiter oder Abteilungen innerhalb des Unternehmens, die IT-Dienstleistungen oder -Produkte nutzen.
- **Externe Kunden**: Personen oder Organisationen außerhalb des Unternehmens, die die Produkte oder Dienstleistungen nutzen.

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### Marketing

**Marketing umfasst alle Aktivitäten zur Schaffung, Kommunikation und Lieferung von Werten, die für Kunden, Partner und die Gesellschaft von Nutzen sind. Es dient der Bewerbung und dem Verkauf von Produkten oder Dienstleistungen.**

**Wichtige Aufgabenbereiche**:

- **Marktuntersuchungen**: Systematische Sammlung und Analyse von Daten zu Märkten, Wettbewerbern und Kunden, um fundierte Entscheidungen zu treffen.
- **Produkt- und Sortimentspolitik**: Gestaltung und Verwaltung des Produktangebots, einschließlich Produktentwicklung und Sortimentsgestaltung, um Kundenbedürfnissen gerecht zu werden.
- **Preispolitik**: Festlegung von Preisen, die für das Unternehmen profitabel und für Kunden attraktiv sind, unter Berücksichtigung verschiedener Preisstrategien.
- **Kommunikationspolitik**: Maßnahmen zur Vermittlung von Informationen über das Unternehmen und seine Produkte, z. B. durch Werbung, PR und Verkaufsförderung.

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### Anforderungsanalyse

- Ziel: Anforderungen des Auftraggebers ermitteln, strukturieren und prüfen
- Beginn: Projektinitialisierungsphase, fortlaufend während des gesamten Projekts
- Wichtigkeit: Vermeidet Missverständnisse, erfüllt Erwartungen der Stakeholder, minimiert Fehler-Risiko
- Entscheidend für den Projekterfolg

### Anforderung

- Anforderung: Klare, dokumentierte Notwendigkeit für Design, Produkt oder Prozess
- Frühzeitige Prüfung auf technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit
- Änderungen nur bei Unmöglichkeit der Umsetzung durch den Anbieter erforderlich

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### Lastenheft

**Das Lastenheft definiert die Erwartungen des Kunden an das Projekt und beschreibt alle Anforderungen.**

- **Bezeichnung**: Auch als Kundenspezifikation oder Anforderungskatalog bekannt.
- **Erstellt vom Auftraggeber**: Der Kunde formuliert die Aufgabenstellung und Anforderungen.

**Inhalte**:

- Beschreibung der Aufgabenstellung
- Anforderungsbeschreibung
- Grundlage für das Pflichtenheft
- Einheitliche Vorgabe für alle Projektbeteiligten

**Aufbau**:

- Angaben zum Ist-Zustand (vorhandene Voraussetzungen)
- Definition der groben Ziele
- Klare Zuständigkeiten
- Unterteilung der Anforderungen in Muss- und Wunsch-Kriterien
- Festlegung quantitativer Größen der Anforderungen
- Lastenheft nach Schlagwörtern sortieren für bessere Übersicht
- Anhang mit Checklisten, Ablaufplänen und Belegen

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### Pflichtenheft

**Das Pflichtenheft beschreibt, wie die Anforderungen des Lastenhefts umgesetzt werden sollen. Es bildet die Antwort auf das Lastenheft.** **Erstellt vom Auftragnehmer**: Der Dienstleister stellt dar, wie das Projekt umgesetzt wird.

**Inhalte**:

- Beschreibt das **WIE** und **WOMIT** der Umsetzung der Anforderungen.
- Grundlage für den **Projektvertrag** oder -auftrag.
- Verknüpft mit dem Lastenheft.

**Aufbau**:

- Dokumentation der Ausgangssituation und Definition der Ziele.
- Kennzeichnung von Muss-, Wunsch- und Abgrenzungskriterien.
- Beschreibung der Prozessabläufe mit Stärken und Schwächen.
- Erstellung eines Soll-Konzepts, das die Anforderungen des Auftraggebers beschreibt.
- Technische Strukturen (falls erforderlich) werden beschrieben.
- Tabellarische Übersicht mit wichtigen Daten, Anmerkungen und Notizen.
- Anhang mit Checklisten, Ablaufplänen und Belegen.


Kundenanforderungen


## Cloudcomputing & IT-Investitionen

### Enterprise Resource Planning

- **ERP-Systeme**: Integrieren alle Kernprozesse eines Unternehmens wie Finanzen, Personalwesen, Fertigung und Logistik in einem System. Sie bieten eine zentrale Datenquelle und nutzen Technologien wie **KI** und **maschinelles Lernen** für Effizienz und Automatisierung.
- **Modularer Aufbau**: ERP-Systeme bestehen aus Modulen, die auf verschiedene Geschäftsbereiche ausgerichtet sind (z. B. Finanzen, Vertrieb, Logistik), aber miteinander kommunizieren und eine gemeinsame Datenbank nutzen.

**Vorteile**:

- ERP-Systeme erhöhen die **Produktivität**
- Bieten mehr **Transparenz**
- Ermöglichen schnelleres **Reporting**
- Verringern **Risiken**
- Vereinfachen die **IT** und erhöhen die **Agilität**.

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### Cloud-Computing

**On-Demand-Zugriff auf IT-Ressourcen** (z. B. Anwendungen, Server, Datenspeicher) über das Internet, bereitgestellt von einem Service Provider in einem entfernten Rechenzentrum.

**Arten**:

- **Public Cloud**: IT-Services und Infrastruktur über das öffentliche Internet von einem Drittanbieter, gemeinsam mit anderen Unternehmen genutzt.
- **Private Cloud**: IT-Services und Infrastruktur werden einem einzelnen Unternehmen zugewiesen, über unternehmenseigene Netzwerke.
- **Hybrid Cloud**: Kombination aus Public Cloud, Private Cloud und eigener IT-Infrastruktur.

### **Dienste im Cloud-Computing**

- **Software as a Service (SaaS)**: On-Demand-Software für Betriebssysteme, meist über Webbrowser zugänglich.
- **Platform as a Service (PaaS)**: Bereitstellung von Entwicklungsumgebungen und Tools für Softwareentwickler.
- **Infrastructure as a Service (IaaS)**: Bereitstellung der Infrastruktur eines Rechenzentrums, Nutzer verwaltet die Systeme selbst.
- **Desktop as a Service (DaaS)**: Bereitstellung virtueller Desktop-Umgebungen über das Internet, zugänglich von verschiedenen Geräten. Laufend auf den Servern des Cloud-Anbieters.

**Vorteile von DaaS**:

- **Kostenersparnis**
- **Skalierbarkeit**
- Einfache **Verwaltung**
- Unterstützung von **BYOD**
- **Remote-Arbeit**

**Nachteile von DaaS**:

- Abhängigkeit von der **Internetverbindung**
- **Sicherheitsrisiken**
- Langfristige **Kosten**
- Eingeschränkte **Anpassungsfähigkeit**
- Abhängigkeit von **Drittanbietern**.

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### IT-Investitionen

**IT-Investitionen sind oft teuer, weshalb Lieferanten und IT-Systemhäuser Finanzierungsmöglichkeiten und Leasing anbieten.**

Unter anderem gibt es:

- **Fälligkeitsdarlehen**
- **Ratendarlehen**
- **Annuitätendarlehen**
- **Leasing**

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### Fälligkeitsdarlehen

- Beim **Fälligkeitsdarlehen** erfolgt die Tilgung der Darlehenssumme erst am Ende der Laufzeit in einer einzigen Rate.
- Während der Laufzeit zahlt der Kreditnehmer nur die **Zinsen** in gleichbleibenden Raten.
- Das Darlehen wird auch als **endfälliges** oder **Festdarlehen** bezeichnet.
- Die Rückzahlung der gesamten Darlehenssumme erfolgt zum Ende der Zinsbindung in einer Summe.

**Vorteile**:

- **Niedrige Raten** während der Laufzeit
- Keine **Tilgungsrate**
- Höhere **finanzielle Flexibilität**
- Einsetzen von erst später verfügbaren **Kapital**

**Nachteile**:

- Keine **Tilgungsverrechnung**, Restschuld bleibt gleich hoch
- Gleichbleibend hohe **Zinsbelastung** verteuert Finanzierung
- Risiko, dass das angesparte Geld nicht für die Tilgung ausreicht
- Bank verlangt teils höhere **Kreditzinsen**

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### Ratendarlehen

**Ein Ratendarlehen hat einen konstanten Tilgungsanteil, während der Zinsanteil von Rate zu Rate sinkt, wodurch die monatliche Rate kontinuierlich verringert wird.**

- Feste **Tilgungsrate** während der gesamten Laufzeit
- Hohe **Raten** zu Beginn der Rückzahlungsperiode
- Sinkende **Darlehenszinsen**
- Daraus resultierend stetig **sinkende Raten**

**Vorteile**:

- **Sinkende Gesamtrate**
- Bessere **Planbarkeit** durch gleichbleibende Tilgung
- **Geringere Gesamtkreditkosten**
- Schnellere Ablösung der **Restschuld**

**Nachteile**:

- Hohe Anfangsbelastung durch höhere **Monatsraten**
- Sondertilgungen meist nicht möglich
- Wird von Banken für Privatkunden kaum angeboten

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### Annuitätendarlehen

**Über die gesamte Sollzinsbindung wird eine gleichbleibende Rate** (**Annuität**) gezahlt, die sich aus **Zinsen** und **Tilgung** zusammensetzt. Der Zinsanteil sinkt, der Tilgungsanteil steigt mit jeder Rate.

**Tilgungsplan**: Zeigt die jährliche Rate, Zinsen und Tilgung während der Sollzinsbindung an. Beispiel: 200.000 € Darlehen, 2 % Tilgung, 15 Jahre Sollzinsbindung, 0,79 % Effektivzinssatz.

**Vorteile**:

- Hohe **Planbarkeit**
- Gleichbleibende **Raten**
- Lange **Zinssicherheit**
- Festlegung der **Restschuld** bei Vertragsabschluss

**Nachteile**:

- Wenig **Flexibilität**
- **Zinsänderungsrisiko**
- **Vorfälligkeitsentschädigung** bei frühzeitiger Rückzahlung

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### Leasing

- **Leasing** ist eine Finanzierungsmethode, bei der ein **Leasinggeber** ein Objekt finanziert und gegen monatliche Raten an den **Leasingnehmer** übergibt.
- Das Objekt bleibt im **Eigentum des Leasinggebers**, aber der Kunde zahlt oft eine Leasingsonderzahlung als Einmalzahlung.
- Der Leasinganbieter übernimmt die **Anschaffungskosten**, der Kunde nutzt das Objekt (z. B. ein IT-System) und gibt es nach Vertragsende zurück.
- **Wartung**, **Reparaturen** und **Versicherung** liegen meist in der Verantwortung des Kunden.


Cloudcomputing & IT-Investitionen


## Handelskalkulation

### Buchführung

Ziel der Buchführung ist die vollständige und lückenlose Aufzeichnung aller **Geschäftsvorfälle** eines Jahres. Es gibt zwei Arten der Buchführung.

### Einfache Buchführung

- Anwendbar für Gewerbetreibende, die nicht im **Handelsregister** eingetragen sind und bestimmte **Gewinn- und Umsatzgrenzen** (§ 141 AO) nicht überschreiten.
- Bei Überschreiten der Grenzwerte wird die Pflicht zur **doppelten Buchführung** ausgelöst.
- Nur ein **Buch** wird geführt (z. B. Kassenbuch), in dem alle Geschäftsvorfälle in **chronologischer Reihenfolge** erfasst werden.
- Betriebsergebnis wird mittels **Einnahmenüberschussrechnung (EÜR)** ermittelt.

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### Doppelte Buchführung

- Jede Buchung muss **doppelt erfasst** werden (**Soll** und **Haben**).
- Ermöglicht schnelle Einsicht in **Vermögens- und Schuldenstand**.
- Geschäftsvorfälle werden mit **Belegen** erfasst und auf mindestens zwei **Konten** gebucht.
- Erforderliche Berichte: **Bilanz** und **Gewinn- und Verlustrechnung (GuV)**.

**Bilanz**:

- Zeigt **Vermögenswerte** (Aktiva) und **Schulden** (Passiva) zu einem bestimmten Stichtag.

**Gewinn- und Verlustrechnung (GuV)**:

- Zeigt **Ertragslage** über einen bestimmten Zeitraum und ermittelt **Gewinn** oder **Verlust**.

**Buchungssatz**: Vier Fragen für Buchungssätze:

- Welche **Konten** sind betroffen?
- Welche **Kontenart** liegt vor?
- **Zunahme** oder **Abnahme**?
- Auf welcher **Kontenseite** buchen?

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### Handlungskosten

**Summe aller Kosten**, die durch die **handelsbetriebliche Tätigkeit** anfallen.

- **Personalkosten** (Löhne und Gehälter)
- **Raumkosten**
- **Miete**
- **Abschreibungen**
- **Zinsen**
- **Allgemeine Verwaltungskosten**
- **Logistikkosten** (z. B. Versand, Verpackung)
- **Selbsterstellte Leistungen** (z. B. Reparaturen)

Handlungskosten lassen sich nicht direkt den **Produkten** zuordnen.  
Unterscheidung zu **Warenkosten** (Bezugskosten, Frachtkosten).  
Kalkulation erfolgt durch prozentualen **Zuschlagssatz**:  
**Handlungskostensatz (HKS)** = (Handlungskosten \* 100) / **Wareneinsatz**.

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### Handelskalkulation

**Festlegung von Verkaufspreisen** und **Preisuntergrenzen** für Produkte.

Unterteilung in 3 Kalkulationsmethoden:

- **Bezugskalkulation**: Vom **Listeneinkaufspreis** bis zum **Bezugspreis**.
- **Selbstkostenkalkulation**: Hinzuzufügen von **Handlungskosten** zum Bezugspreis.
- **Verkaufskalkulation**: Festlegung des **Verkaufspreises** unter Berücksichtigung von **Gewinn**, **Rabatten** und **Umsatzsteuer**.

**Wichtige Begriffe in der Handelskalkulation**:

- **Listeneinkaufspreis**: Preis, den der Lieferant für ein Produkt angibt.
- **Zieleinkaufspreis**: Preis nach **Liefererrabatt**, aber vor **Skonto**.
- **Bareinkaufspreis**: Preis nach Abzug von Rabatten und **Skonti**.
- **Bezugskosten**: Zusatzkosten für **Transport**, **Versicherung**, **Zölle** etc.
- **Bezugspreis**: Endgültiger Preis nach Abzug von Rabatten und Hinzufügung von Bezugskosten.
- **Handlungskosten**: Kosten für **Betriebsführung** wie **Personalkosten**, **Miete**, **Zinsen** etc.
- **Selbstkosten**: Kosten für **Herstellung**, **Verwaltung** und **Vertrieb**.
- **Gewinnzuschlag**: Zusatzbetrag auf den **Selbstkostenpreis** zur Festlegung des Verkaufspreises.
- **Barverkaufspreis**: Preis nach **Kundenskonto**.
- **Umsatzsteuer**: Steuer auf den Verkauf von Waren und Dienstleistungen, die auf den Verkaufspreis aufgeschlagen wird.
- **Listenverkaufspreis inkl. MwSt.**: Endpreis nach Hinzufügung der Mehrwertsteuer.

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### Rückwärtskalkulation

- Wird angewendet, wenn der **Listenverkaufspreis** bekannt ist.
- Ziel: Ermittlung des maximalen **Listeneinkaufspreises**, den das Unternehmen bezahlen würde.
- Rechnet vom **Listenverkaufspreis** zurück zum **Listeneinkaufspreis**, anstatt den Verkaufspreis zu kalkulieren.

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### **Gewinnkalkulation**

- Wird verwendet, wenn **Listeneinkaufspreis** und **Listenverkaufspreis** bekannt sind.
- Ziel: Überprüfung, ob es sich lohnt, ein Produkt ins Sortiment aufzunehmen.
- **Vorwärtskalkulation** bis zum **Gewinn**, **Rückwärtskalkulation** zur Ermittlung des maximalen Einkaufspreises.
- **Gewinn** wird aus der Differenz zwischen **Barverkaufspreis** und **Selbstkostenpreis** ermittelt.

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### Handelsspanne

- Differenz zwischen **Listenverkaufspreis** und **Einstandspreis** eines Produkts.
- **Einstandspreis** wird nach Abzug von **Nachlässen** und Hinzufügung von **Zuschlägen** berechnet.
- Gibt Auskunft über den Erfolg eines Unternehmens, oft als **Prozentsatz** des Nettoverkaufspreises angegeben.

**Beispiel**:

- **Einstandspreis**: 80 €
- **Nettoverkaufspreis**: 100 €
- **Absolute Handelsspanne**: 100 € - 80 € = 20 €
- **Relative Handelsspanne**: ((100 € − 80 €) / 100 €) \* 100 = 20 %

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### Kalkulationszuschlag

- Wird aus der Differenz zwischen **Listenverkaufspreis** und **Einstandspreis** berechnet.
- Der Zuschlag wird auf den **Bezugspreis** (Einstandspreis) angewendet.
- Er ersetzt die einzelnen Schritte der Handelskalkulation und hilft, ähnliche Produkte mit einem Preis zu versehen.

**Beispiel**:

- **Einstandspreis**: 200 €
- **Kalkulationszuschlag**: 40 %
- **Listenverkaufspreis**: 200 € \* (100 % + 40 %) = 200 € + 80 € = 280 €


Handelskalkulation


## Stundensatz

**Wichtige Kostenangabe für Kalkulation und Kostenrechnung.**

- Zeigt, was es das Unternehmen kostet, eine Ressource pro Stunde zu nutzen (z. B. für Kundenaufträge).

**Ressourcen, auf die sich der Stundensatz beziehen kann**:

- **Personen** (Mitarbeiter)
- **Maschinen**
- **Anlagen oder Arbeitssysteme** (Kombination aus Maschinen und Personen)
- **Räume**
- **Fahrzeuge**
- **Technische Geräte**

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### Produktive Stunden

- Arbeitsstunden, in denen Mitarbeiter direkt an abrechenbaren Aufgaben arbeiten.
- Werden für die Erstellung von Produkten oder Dienstleistungen genutzt.
- Berechnung: Gesamtarbeitszeit pro Jahr minus Urlaubs-, Feiertags-, Krankheits-, Fortbildungs- und unproduktive Zeiten.

### Unproduktive Stunden

- Arbeitszeiten, die nicht direkt zur Wertschöpfung beitragen, aber für den Betrieb notwendig sind.
- Umfassen Verwaltung, Meetings, Pausen, Wartungsarbeiten und IT-Systempflege.

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### Unproduktive Zeiten im Detail

- **Akquisezeit**: Zeit für die Gewinnung neuer Kunden oder Aufträge.
- **Wartezeit**: Zeit, in der Mitarbeiter auf Ressourcen oder Entscheidungen warten.
- **Rüstzeit**: Zeit zum Vorbereiten von Maschinen oder Arbeitsplätzen.
- **Verteilzeit**: Zeiten, die nicht zur Erfüllung der Aufgaben beitragen (z. B. Pausen oder Störungen).

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### Stundensatzkalkulation

- Berücksichtigung der produktiven Stunden und Personalkosten.
- Unproduktive Stunden gelten als Gemeinkosten (z. B. Raumkosten, Verwaltungskosten).
- Fahrt- und Reisekosten zählen zu den Sondereinzelkosten.

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## Total Cost of Ownership

**Kostenbetrachtung für Produkte, Güter oder Services über deren gesamte Lebensdauer. Berücksichtigt:**

- **Anschaffungskosten**
- **Betriebskosten**
- **Wartungskosten**
- **Entsorgungskosten**

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### Direkte vs. Indirekte Kosten

- **Direkte Kosten**: Unmittelbar einem Projekt oder Produkt zugeordnete Ausgaben (z. B. Materialkosten, Löhne).
- **Indirekte Kosten**: Allgemeine Betriebskosten, die nicht direkt zugeordnet werden können (z. B. Miete, Verwaltungskosten, IT-Infrastruktur).

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### Anwendungsbereiche von TCO

- Kauf- und Investitionsentscheidungen
- Vergleich von Lösungen und Lieferantenauswahl
- Rentabilitätsberechnungen
- Rationalisierungsentscheidungen und Kostenmanagement
- Entscheidung für Kauf-, Verleih- oder Mietmodelle

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## ROI

**Kennzahl zur Beurteilung der Rentabilität einer Investition. Sie setzt den Gewinn ins Verhältnis zum eingesetzten Kapital und zeigt, ob sich eine Investition bezahlt gemacht hat.**

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### Positiver ROI

- Ein ROI ist positiv, wenn der Gesamterfolg oder die Rückflüsse größer sind als die Investitionskosten innerhalb der Nutzungsdauer des Systems.

### ROI im IT-Bereich

- Die mittlere Nutzungsdauer von Hard- und Softwareprodukten wird auf ca. 3 Jahre geschätzt, weshalb die Rückflüsse entsprechend hoch sein müssen.

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### Berechnung des ROI

- Formel: `ROI = Gesamtnutzen / Gesamtkosten`
- Beispiel: `ROI = 36.000 / 29.000 ≈ 1,2414`

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### Amortisation

**Der Zeitpunkt, an dem die Investitionskosten durch Einsparungen und zusätzliche Einnahmen gedeckt sind.**

- Formel: `Amortisation = Zeitraum / ROI`
- Beispiel: Amortisation nach etwa 2,42 Jahren.


Stundensatzkalkulation, TCO und ROI


## Beschaffungsplanung

**Definition:**  
Die **Beschaffungsplanung** umfasst die Vorbereitung und das Treffen von Beschaffungsentscheidungen, die sich auf die Handlungsalternativen beziehen, die ein Unternehmen bei der Beschaffung von Gütern hat.

- Unterschiedliche **Lieferanten** können für dasselbe Produkt in Betracht gezogen werden, die evaluiert werden müssen.
- Die Grundlage für die Entscheidungsfindung im Beschaffungsbereich ist der **Bedarf an Gütern**.

**Quellen für die Bedarfsermittlung:**

- **Historische Verkaufsdaten** vergangener Perioden
- **Vorhandene, offene Kundenbestellungen**

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### Aufgaben der Beschaffungsplanung

- **Was soll beschafft werden?**  
  (Definition der benötigten Güter)
- **Wie viel soll beschafft werden?**  
  (Mengenplanung)
- **Wann soll beschafft werden?**  
  (Zeitplanung)
- **Wo soll beschafft werden?**  
  (Bezugsquellenermittlung)

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### E-Procurement (elektronische Beschaffung)

- **Definition:** E-Procurement bezeichnet die **elektronische Beschaffung** von Dienstleistungen oder Gütern über IT-Systeme und das Internet.
- **Hauptsächlich im B2B-Bereich**: Dieser Prozess erfordert eine Integration von unternehmensübergreifenden Schnittstellen zwischen Lieferant und Unternehmen, häufig durch **ERP-Systeme**.

**E-Procurement-Systeme:**

- **E-Shop**
- **Eigene E-Procurement-Systeme**
- **Marktplatzsysteme (Marketplaces)**

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### ABC-Artikel

**ABC-Analyse:** Methode zur Klassifizierung von Lagerartikeln in drei Kategorien – A, B und C – basierend auf ihrem **Wert** oder ihrer **Bedeutung** für das Unternehmen.

- **Ziel:** Unterschiedliche Artikel haben unterschiedliche Wichtigkeit, daher erfordert nicht jeder Artikel die gleiche Aufmerksamkeit bei **Prognose, Verwaltung** und **Wiederbeschaffung**.

#### Klassifizierungen

- **A-Klassifizierung:**
  - Sehr wichtig für das Unternehmen.
  - 20 % der Artikel, die etwa 80 % des Gesamtverbrauchswertes ausmachen.
  - Z.B. „schnell bewegende“ Teile und niedrigwertige Artikel mit hohem Umsatzanteil.
- **B-Klassifizierung:**
  - Weniger wichtig als A-Artikel.
  - 30 % der Artikel, die 10 % des Gesamtverbrauchswertes ausmachen.
- **C-Klassifizierung:**
  - Von untergeordneter Bedeutung.
  - 50 % der gelagerten Artikel, die jedoch nur 10 % des Gesamtverbrauchswertes ausmachen.
  - Geringer Verbrauchswert.

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### Angebotsvergleich

- **Ziel:** Vergleich von Angeboten von Lieferanten und Unternehmen zu spezifischen Leistungen anhand verschiedener **Parameter**.

**Parameter für den Angebotsvergleich:**

- Qualität des Produkts oder der Leistung
- Transport- und Verpackungskosten
- Rabatte, Boni oder Skonti
- Lieferzeiten
- Zahlungsfristen

#### Quantitative vs. Qualitative Faktoren

- **Quantitative Faktoren:** Einfach in Geldeinheiten messbar.
- **Qualitative Faktoren:** Lassen sich nicht direkt in Geldeinheiten bewerten.

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### Quantitativer Angebotsvergleich

**Preisbestandteile für den Vergleich:**

- **Listeneinkaufspreis**: Der Ausgangspreis.
- **Zieleinkaufspreis**: Der Preis nach Abzug von Rabatten.
- **Bareinkaufspreis**: Der Preis nach Abzug von Skonti.
- **Bezugskosten**: Transport-, Verpackungs- und ähnliche Kosten.
- **Bezugspreis**: Einstandspreis für den Vergleich.

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### Nutzwertanalyse

- **Ziel:** Vergleich von Alternativen, bei denen nicht nur **quantitative Kriterien** berücksichtigt werden.
- Besonders wichtig, wenn **weiche Faktoren** in die Entscheidung einfließen.

**Kriterien der Nutzwertanalyse:**

- Auswahl und Bewertung der **Kriterien** sind entscheidend.
- **Gewichtung** der Kriterien hilft, Subjektivität zu vermeiden (optional, wenn alle Kriterien gleich wichtig sind).

**Qualitative Kriterien in der Analyse:**

- Qualität des Produkts
- Folgekosten (z.B. Energiekosten)
- Liefer- und Abnahmemengen
- Kundenservice des Lieferanten
- Umweltgerechte Methoden
- Vertrauenswürdigkeit des Lieferanten

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## Der Vertrag

- Ein **Vertrag** ist eine Abmachung zwischen mindestens zwei Parteien, die ihre Pflichten regelt.
- **Formvorschrift**: Verträge müssen in der vorgeschriebenen Form geschlossen werden, andernfalls sind sie **nichtig**.

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### Nichtige Verträge

Ein Vertrag ist **nichtig**, wenn:

- Eine Partei geschäftsunfähig ist (§ 105 BGB).
- Ein geheimer Vorbehalt besteht (§ 116 BGB).
- Das Geschäft nur zum Schein abgeschlossen wird (§ 117 BGB).
- Ein Vertrag gegen gesetzliche Verbote oder die guten Sitten verstößt (§§ 134, 138 BGB).

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### Anfechtbare Verträge

Ein Vertrag kann angefochten werden, was bedeutet, dass er rückwirkend **unwirksam** wird, z.B. bei:

- **Irrtum** (§ 119 BGB): Inhalts- oder Erklärungsirrtum.
- **Falscher Übermittlung** (§ 120 BGB): Irrtum bei der Übermittlung.
- **Arglistiger Täuschung oder Drohung** (§ 123 BGB).

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### Wichtige Vertragsarten nach BGB

- **Kaufvertrag (§ 433 BGB):** Verkäufer übergibt eine Sache und verschafft Eigentum, Käufer zahlt den Kaufpreis.
- **Verbrauchsgüterkauf (§ 13 BGB):** Käufer ist Verbraucher, Verkäufer ein Unternehmer. Schutzvorschriften zugunsten des Verbrauchers (z.B. Beweislastumkehr).

#### Weitere Vertragsarten:

- **Fernabsatzvertrag (§ 312c BGB):** Vertragsschluss per Fernkommunikationsmittel (z.B. Online-Shops).
- **Werkvertrag (§ 631 BGB):** Unternehmer verpflichtet sich zur Herstellung eines Werkes oder der Veränderung einer Sache.
- **Dienstvertrag (§ 611 BGB):** Dienstverpflichtete erbringt versprochene Dienste, Dienstberechtigter zahlt vereinbarte Vergütung.

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### Annahmefristen eines Angebots (Rechtsgeschäfts)

- **Angebot per Brief:** Annahmefrist abhängig von der Übermittlungszeit und Bearbeitungszeit, in der Regel ca. eine Woche (§ 147 Abs. 2 BGB).
- **Angebot per E-Mail:** Schneller, typischerweise eine bis zwei Tage.
- **Angebot an Anwesenden:** Sofortige Annahme erforderlich (§ 147 Abs. 1 BGB).
- **Fernmündliches Angebot:** Sofortige Annahme erforderlich (§ 147 Abs. 1 BGB).

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### Allgemeine Geschäftsbedingungen (AGB)

**Definition:**

- **AGB** sind vorformulierte Vertragsbedingungen, die eine Vertragspartei der anderen bei Abschluss eines Vertrages stellt.

**Vorteile von AGB:**

- **Rechtssicherheit:** Standardisierte Bedingungen schaffen Klarheit und können rechtliche Auseinandersetzungen vermeiden.
- **Effizienz:** Die vorformulierten Bedingungen sparen Zeit, da sie nicht für jeden Vertrag neu ausgehandelt werden müssen.
- **Transparenz:** Bieten eine klare Übersicht über die Rechte und Pflichten beider Parteien.
- **Schutz des Unternehmens:** Unternehmen können sich vor unvorhergesehenen Risiken schützen, indem sie wichtige Bedingungen wie Haftungsbeschränkungen oder Zahlungsfristen regeln.

**Nachteile von AGB:**

- **Benachteiligung der anderen Partei:** Die vorformulierten Bedingungen sind häufig zugunsten der aufstellenden Partei formuliert, was die andere Partei benachteiligen kann.
- **Ungültigkeit bestimmter Klauseln:** AGB können ungültig sein, wenn sie gegen geltendes Recht verstoßen oder die andere Partei unangemessen benachteiligen.
- **Mangelnde Individualität:** AGB berücksichtigen oft nicht die speziellen Bedürfnisse der Vertragspartner, was zu Unzufriedenheit führen kann.
- **Unübersichtlichkeit:** Wenn die AGB zu umfangreich oder komplex sind, kann dies zu Verwirrung oder Missverständnissen führen.

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## Wareneingangskontrolle

**Definition:**

- Die **Wareneingangskontrolle** umfasst sämtliche Formen der Prüfung von eingehenden Waren, um sicherzustellen, dass die gelieferten Produkte der Bestellung entsprechen, keinerlei Schäden aufweisen und den Qualitätsanforderungen des Unternehmens entsprechen.

**Wichtige Hinweise:**

- Wareneingangskontrollen sollten **in Anwesenheit des Lieferanten** durchgeführt werden, um mögliche Missverständnisse oder Fehler sofort klären zu können.

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### Wareneingangskontrolle - Aufbau

**Kontrolle des Lieferscheins:**

- Überprüfen, ob der Lieferschein vollständig und korrekt ist.

**Zuordnen des Lieferscheins zur Bestellung:**

- Sicherstellen, dass die Lieferung mit der Bestellung übereinstimmt.

**Typ- bzw. Mengenkontrolle:**

- Prüfen der gelieferten Menge und des Typs anhand des Lieferscheins.

**Qualitätsprüfung:**

- Durchführung von Stichproben oder vollständiger Kontrolle der Lieferung, abhängig von der Empfindlichkeit der Produkte.

**Überprüfung auf Mängel:**

- Sichtprüfung und Identifikation etwaiger Schäden oder Defekte.

**Quittieren sämtlicher Positionen:**

- Bestätigung des Empfangs der gelieferten Waren.

**Erstellung einer Wareneingangsanzeige (Lieferanzeige):**

- Dokumentation der Wareneingangskontrolle zur späteren Nachverfolgbarkeit und Meldung.

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### Prüfpflichten

**Überprüfung gelieferter Ware (bewegliche Sachen):**

#### Einseitiger Handelskauf oder Verbrauchsgüterkauf (Unternehmer an Verbraucher)

- **Prüfpflicht/Anzeigefristen:**
  - Mängel müssen **nicht unverzüglich** angezeigt werden.
  - Mängel können innerhalb der **Gewährleistungszeit von 2 Jahren** angezeigt werden.
  - Innerhalb von **6 Monaten nach Lieferung** muss der Verkäufer nachweisen, dass die Ware bei Übergabe mangelfrei war (**Beweislastumkehr**).

#### Zweiseitiger Handelskauf (Unternehmer an Unternehmer)

- **Prüfpflicht:**
  - Mängel müssen **unverzüglich** nach Erhalt der Ware geprüft werden.
  - Bei festgestellten Mängeln kann die Abnahme verweigert werden.
  - Der Kunde kann sich **Rechte aus der Mängelrüge** vorbehalten.
- **Anzeigefristen:**
  - **Offene Mängel:** Unverzüglich nach der Prüfung melden.
  - **Versteckte Mängel:** Unverzüglich nach Entdeckung melden, ansonsten gilt die Ware auch bei Mängeln als genehmigt (gemäß § 377 HGB, § 434 BGB).

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### Abnahme

**Definition:**

- Eine **Abnahme** ist eine Erklärung, dass ein Produkt, eine Leistung oder ein Service den vereinbarten Kriterien entspricht, die zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer festgelegt wurden.
- **Juristisch geregelt:** § 640 BGB (Werkverträge).

**Optionen bei der Abnahme:**

- **Abnahme ohne Vorbehalt:** Produkt/Service entspricht vollständig den Kriterien.
- **Abnahme unter Vorbehalt:** Kleinere Mängel wurden festgestellt, die nachgebessert werden können.
- **Abnahmeverweigerung:** Aufgrund erheblicher Mängel.

**Konsequenzen der Abnahme:**

- **Bezahlung:** Wird fällig.
- **Gefahrübergang:** Risiko für Verschlechterung oder Verlust geht auf den Auftraggeber über.
- **Beweislastumkehr:** Wenn kein Vorbehalt erklärt wird.
- **Verlust von Ansprüchen:** Der Auftraggeber verliert Ansprüche zur Mängelbeseitigung, wenn kein Vorbehalt erklärt wird.
- **Verjährungsfrist:** Beginnt nach Abnahme.
- **Werkvertrag:** Kann nach Abnahme nicht mehr gekündigt werden.

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## Arbeitssicherheit

**Definition:**

- **Arbeitssicherheit** beschreibt die gefahrenfreie Ausübung von Berufen und ist eine Voraussetzung für den Arbeitsschutz.
- **Gesetzliche Grundlage:** Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG), Arbeitssicherheitsgesetz (ASiG).

**Weitere wichtige Rechtsvorschriften:**

- **Anweisung**
- **Aushangpflichtige Gesetze**
- **Unfallverhütungsvorschriften (UVV)**
- **Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV)**
- **Produktsicherheitsgesetz (ProdSG)**
- **Telearbeitsgesetz**

**Tipps für die Arbeitssicherheit:**

- **Arbeitsschutzmanagement** einrichten.
- **Belastung reduzieren**.
- **Ergonomie verbessern**.
- **Ausstattung bereitstellen**.
- **Brandschutz optimieren**.
- **Mitarbeiter schulen**.

**Verantwortliche Stellen für Arbeitssicherheit:**

- **Bundesministerium für Arbeit und Soziales**
- **Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA)**
- **Länderausschuss für Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik (LASI)**
- **Ämter für Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik**
- **Berufsgenossenschaften**
- **Unternehmen und Geschäftsleitungen** sowie beauftragte Personen.

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### Gefährdungen in IT-Bereichen

**Mögliche Gefährdungen:**

- **Elektrische Gefährdungen**
- **Brand- und Explosionsgefährdungen**
- **Gefährdung durch Arbeitsumgebung**

Alle Mitarbeiter sind verpflichtet, sich über die **Unfallverhütungsvorschriften** und **Betriebsanweisungen** zu informieren und die Maßnahmen zur Vermeidung anzuwenden.

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### Arbeiten an elektrischen Anlagen

**Arbeiten an elektrischen Anlagen (DIN VDE 0105-100):**

- **Arbeiten im spannungsfreien Zustand** – geringste Gefährdung.
- **Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile.**
- **Arbeiten unter Spannung.**

**Fünf Sicherheitsregeln:**

- **Freischalten** (Trennen der Anlage vom Strom).
- **Gegen Wiedereinschalten sichern** (z. B. Sicherung entnehmen, Warnhinweise aufstellen).
- **Spannungsfreiheit feststellen** (mit Spannungsprüfer).
- **Erden und Kurzschließen.**
- **Benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken.**

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## Verpackungsgesetz (VerpackG)

**Zielstellungen des Verpackungsgesetzes:**

- **Reduktion des Verpackungsabfalls**.
- **Erhöhung der Recyclingfähigkeit** von Verpackungen.
- **Steigerung der Recyclingquoten**.
- **Herstellerverantwortung** für den Lebenszyklus der Verpackungen.
- **Förderung ökologisch vorteilhafterer Materialien**.
- **Verantwortung für Sammlung, Wiederverwendung und Verwertung**.

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 Angebotsvergleiche


## Netzwerke und IT-Infrastruktur

### Was ist ein Netzwerk?

Ein **Netzwerk** bezeichnet den Zusammenschluss selbstständiger elektronischer Systeme wie **Computer** oder andere Komponenten, die miteinander kommunizieren können. Netzwerke ermöglichen den Austausch von Daten und Ressourcen zwischen den Systemen.

**Warum Netzwerke?**  
Netzwerke bieten eine Vielzahl von Vorteilen:

- **Gemeinsame Nutzung von Ressourcen**
- **Erhöhter Datenschutz und Datensicherheit**
- **Nutzung gemeinsamer Datenbestände**
- **Zentrale Steuerung von Programmen und Daten**

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### Peer-to-Peer-Netzwerk (P2P)

Ein **Peer-to-Peer-Netzwerk (P2P)** ist ein Netzwerk, in dem jeder Rechner gleichzeitig **Client** und **Server** ist. Es gibt keine zentrale Verwaltung, und jeder Teilnehmer entscheidet selbst, welche Dienste er anbietet.

**Eigenschaften von P2P-Netzwerken**:

- **Dezentrale Verwaltung**: Jeder Teilnehmer verwaltet seine eigenen Dienste.
- **Datensicherung**: Jeder kümmert sich selbst um seine Datensicherung.
- **Hoher Aufwand**: Es ist erforderlich, eine konsistente Versionsverwaltung sicherzustellen.
- **Kosten**: P2P-Netzwerke sind oft kostengünstig und schnell aufzubauen.

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### Client-Server-Netzwerk

Ein **Client-Server-Netzwerk** basiert auf dedizierten **Servern**, die für größere Netzwerke erforderlich sind. Hier wird die Verwaltung und Sicherheit zentral über die Server gesteuert.

**Merkmale des Client-Server-Modells**:

- **Zentrale Verwaltung**: Administratoren steuern den Zugriff und die Sicherheit.
- **Sicherheitsstrategien**: Server übernehmen die Verantwortung für Sicherheitsmaßnahmen und Zugriffskontrollen.

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### LAN (Local Area Network)

Ein **Local Area Network (LAN)** verbindet mindestens zwei Computer über eine Direktverbindung (z. B. LAN-Kabel) oder ein **Kopplungselement** wie einen **HUB** oder **Switch**. Ab drei Systemen ist ein Kopplungselement notwendig.

- **WLAN (Wireless Local Area Network)**: Drahtlose Verbindung innerhalb eines LANs, ideal für mobile Endgeräte wie **Laptops**, **Tablets** und **Smartphones**.

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### VLAN (Virtual Local Area Network)

Ein **Virtual Local Area Network (VLAN)** ermöglicht es, physische **LANs** in isolierte, virtuelle Teilnetze zu unterteilen. Diese Struktur kann verwendet werden, um **Organisationsstrukturen** unabhängig von der physischen Gebäudeinfrastruktur abzubilden.

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### VPN (Virtual Private Network)

Ein **VPN** bietet eine sichere **LAN-Verbindung** über ein unsicheres Netzwerk wie das **Internet**. Dabei werden die IP-Datenpakete verschlüsselt und verpackt (sog. **IP-Tunneling**), sodass sicherer Datenverkehr über unsichere Netzwerke ermöglicht wird.

**Arten von VPNs**:

- **End-to-Site-VPN**: Bindet VPN-Teilnehmer an ein zugeordnetes Netzwerk.
- **End-to-End-VPN**: Direkte, sichere Verbindung zwischen zwei Rechnern.
- **Site-to-Site-VPN**: Verbindet kompatible Netzwerke, z.B. zwischen Zweigniederlassungen.

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### Öffentliche Netzwerke

- **WAN (Wide Area Network)**: Deckt einen großen geografischen Bereich ab, wird häufig von **Providern** betrieben.
- **MAN (Metropolitan Area Network)**: Ein Netzwerk, das sich auf eine Stadt begrenzt.
- **GAN (Global Area Network)**: Vernetzung mehrerer WANs. GAN ist nicht das gleiche wie das Internet, aber es ist ein Teil davon.

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### Servertypen

Verschiedene **Servertypen** übernehmen spezifische Aufgaben in einem Netzwerk:

- **File-Server**: Stellt Dateidienste bereit.
- **Print-Server**: Stellt Druckdienste bereit.
- **Mail-Server**: Verwaltet E-Mail-Dienste.
- **DNS-Server**: Stellt Namensauflösungsdienste bereit.
- **Shop-Server**: Bietet Onlineshop-Dienste.
- **Web-Server**: Stellt Web-Dienste bereit.
- **Update-Server**: Verwalten Software-Updates.
- **Anwendungsserver**: Stellt Anwendungen zur Verfügung.
- **NAS (Network Attached Storage)**: Bietet Netzwerkspeicher.
- **Terminal-Server**: Bereitstellung virtueller Arbeitsplatzrechner.

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### IT-Infrastruktur: Rechenzentren

- **Lokale Rechenzentren (On-Premise)**: Serverräume im Unternehmen mit eigener **Stromversorgung**, **Internetanschluss** und **Klimatisierung**. Hier können auch **Zweigstellen** über VPN miteinander verbunden werden.
- **Externes Rechenzentrum (Off-Premise)**: Rechenzentren, die nicht direkt im eigenen LAN stehen. Diese Rechenzentren bieten geringeren administrativen Aufwand, da sie extern betrieben und gewartet werden.

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### Colocation

Bei **Colocation** bringt der Kunde eigene Server in ein externes Rechenzentrum, das die Internetanbindung, Stromversorgung und Klimatisierung bereitstellt. Der Kunde bleibt für die **Datensicherung** und **Wartung** seiner Hardware verantwortlich, kann diese Aufgaben jedoch auch als Service buchen.

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### Client-Arten

- **Fat Client**: Voll ausgestatteter Rechner mit eigenem Betriebssystem und lokal installierten Anwendungen.
- **Thin Client**: Einfache Clients, die die Rechenressourcen eines entfernten Servers nutzen.

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### BYOD (Bring Your Own Device)

Mit **BYOD** (Bring Your Own Device) bringen Mitarbeiter ihre eigenen Geräte wie **Laptops** und **Tablets** ins Netzwerk und greifen auf Systemressourcen zu, entweder über WLAN oder LAN.

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### Cyberphysische Systeme

**Cyberphysische Systeme** kombinieren **Informatik**, **Softwaretechnik** und **mechanische Komponenten**, wobei der Datentransfer und die Steuerung in Echtzeit über Infrastrukturen wie das **Internet** oder Kabelnetze erfolgen. Diese Systeme können oft nicht direkt über kabelgebundene Netzwerke oder WLAN eingebunden werden.

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Netzwerke und IT-Infrastruktur


Datenübertragung ist ein wesentlicher Bestandteil jedes Netzwerks, in dem viele Daten erzeugt und verarbeitet werden. Ein **Netzwerk** ermöglicht den **Zugriff auf Ressourcen anderer Teilnehmer**, wodurch ein effizienter Austausch von Informationen gewährleistet wird. Besonders bei der Übertragung großer Datenmengen ist es wichtig, eine schnelle und effiziente Methode zu wählen, um Wartezeiten zu minimieren.

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### Kenngrößen zur Berechnung der Datenübertragung

Um die Leistung der Datenübertragung zu verstehen und zu berechnen, müssen verschiedene Kenngrößen berücksichtigt werden.

- **Datenmenge ($$D$$)**:

  - Einheit: **Bit** oder **Byte** (1 Byte = 8 Bit)
  - Beschreibt die **Dateigröße** der zu übertragenden Daten.

- **Zeit ($$t$$)**:

  - Einheit: **Sekunden ($$s$$)**
  - Gibt die **Übertragungsdauer** an, die für die Übertragung benötigt wird.

- **Geschwindigkeit ($$V$$)**:

  - Einheit: **km/h** oder **m/s**

  $$
  V = \frac{s}{t}
  $$

- **Signalgeschwindigkeit ($$c$$)**:

  - Einheit: **m/s**

  $$
  c = \frac{s}{t}
  $$

- **Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ($$c_0$$)**:

  - Einheit: **m/s**

  $$
  c_0 = 2.99792458 \times 10^8 \ \text{m/s}
  $$

- **Bandbreite (B)**:
  - Einheit: **Hertz (Hz)**
  - Beschreibt den **Frequenzbereich** für die Informationsübertragung.

---

### Datenübertragungsrate ($$C$$)

Die **Datenübertragungsrate** ist die Geschwindigkeit, mit der Daten zwischen Sender und Empfänger übertragen werden.

**Formel:**

$$
C = \frac{D}{t}
$$

- ($$D$$) = **Datenmenge**
- ($$t$$) = **Übertragungszeit**
- Einheit: **Bit/s (bit/s)** oder **Byte/s (B/s)**

---

### Beispiel für Berechnung der Übertragungszeit

Angenommen, eine **Videodatei** von 2 GB (Gigabyte) soll mit einer Übertragungsrate von 16 Mbit/s übertragen werden.

**Umrechnung:**

$$
D = 2 \text{GB} = 16 \text{Gbit} = 16 \times 10^9 \text{ bit}
$$

$$
C = 16 \text{ Mbit/s} = 16 \times 10^6 \text{ b/s}
$$

**Berechnung der Zeit:**

$$
 t = \frac{D}{C} = \frac{16 \times 10^9 \text{ bit}}{16 \times 10^6 \text{ b/s}} = 1000 \text{ s} = 16 \text{ Minuten und 40 Sekunden}
$$

---

### Signalgeschwindigkeit

Die **Signalgeschwindigkeit ($$c$$)** gibt an, wie schnell ein Signal durch ein Übertragungsmedium wandert.

$$
 c = \frac{c_0}{n}
$$

---

### Verkürzungsfaktor ($$NVP$$)

$$
 NVP = \frac{c}{c_0}
$$

---

### Signalgeschwindigkeit bei Kupferleitungen

$$
 c = c_0 \times NVP
$$

---

### Brechungsindex bei Glasfasern

$$
 n = \frac{c_0}{c}
$$

Typischer **Brechungsindex** des Faserkerns:

$$
1.4 \leq n \leq 1.5
$$

---

### Signalgeschwindigkeit bei Lichtwellenleitern

$$
 c = \frac{c_0}{n}
$$

Typischer Wert für Lichtwellenleiter: **2/3 der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum**.

---

## Übertragungsraten von Schnittstellen

**Beispiele:**

- **USB 3.0**: 5 Gbit/s
- **SATA Express**: 8-16 Gbit/s
- **SCSI**: 5-320 MB/s
- **Ethernet**: 10 Mbit/s - 400 Gbit/s
- **ISDN**: 64 kbit/s (2 Kanäle = 128 kbit/s)

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### Adressierungsarten

- **Unicast**: Ein Sender adressiert einen einzelnen Empfänger.
- **Multicast**: Ein Sender überträgt an eine definierte Gruppe.
- **Broadcast**: Daten werden an alle Teilnehmer im Netzwerk gesendet.
- **Anycast**: Nachricht geht an einen Empfänger aus einer Gruppe.

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### Kollisionen im Netzwerk

**RTS/CTS-Verfahren:**

- Vor dem Senden wird ein **RTS-Paket** (Ready to Send) gesendet.
- Der Empfänger bestätigt mit **CTS-Paket** (Clear to Send).

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### CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)

Bevor ein WLAN-Client sendet, hört er das Medium ab, um sicherzustellen, dass es frei ist. Falls eine Kollision erkannt wird, wird eine zufällige Zeit gewartet.

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### Token Passing

Beim **Token Passing** erhält eine Station die Erlaubnis, ein Paket zu senden. Danach wird das **Token** an die nächste Station weitergegeben.


Kenngrößen zur Berechnung der Datenübertragung

Beispiel für Berechnung der Übertragungszeit

Signalgeschwindigkeit bei Kupferleitungen

Signalgeschwindigkeit bei Lichtwellenleitern

Datenübertragung in der Informatik



## Ethernet (IEEE 802.3)

- **Paketvermittelnde Netzwerktechnik**: Definiert die Adressierung und Zugriffskontrolle auf Übertragungsmedien.
- **Ethernetframe**: Daten werden in sogenannten Ethernetframes verpackt und übertragen.
  
### Bestandteile des Ethernetframes:

- **Präambel**: Synchronisation (101010…)
- **Start of Frame Delimiter**: Abgrenzung der Präambel vom Rest
- **Zieladresse**: z.B. 00-1D-60-4A-8C-CB
- **Quelladresse**: z.B. D4-3D-7E-38-3B-33
- **EtherType**: Gibt das verwendete Protokoll an (z.B. 0x0800 für IPv4)
- **Daten**: Nutzdaten
- **Prüfsumme**: Überprüfung der Korrektheit der Übertragung

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## TCP/IP

**TCP/IP** ist eine Gruppe von Protokollen, die die Grundlage für das Internet und andere Netzwerke bilden. Sie setzt sich hauptsächlich aus **TCP (Transmission Control Protocol)** und **IP (Internet Protocol)** zusammen.

### Internet Protocol (IP)

- Primäres Protokoll für den Nachrichtenaustausch in Computernetzwerken
- Gewährleistet den erfolgreichen Paketversand
- Definiert das Format der Datenpakete

### Transmission Control Protocol (TCP)

- Vereinbarung zur Datenübertragung
- Identifiziert eindeutige Endpunkte (IP-Adresse + Port)
- Bildet eine Software-Schnittstelle

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## User Datagram Protocol (UDP)

- **Schneller als TCP**: Keine formelle Verbindung, Pakete werden ohne Reihenfolge gesendet.
- **Fehler, Datenverluste und Duplikate** sind möglich.
- Häufig verwendet für **Multicast**.
- Keine erneuten Versendungen von verlorenen Paketen.

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## TCP vs. UDP Kommunikation

- **TCP**: Verbindungsorientiert, garantiert Reihenfolge und Zustellung.
- **UDP**: Unverbindlich, schneller, jedoch weniger zuverlässig.

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## Was ist ein Port?

- **Port**: Zuordnung von UDP-/TCP-Paketen zu einer Anwendung.
- **Vollständige Adresse**: **IP-Adresse + Port**
- **Portbereich**: 0 bis 65535
- **Verwaltung**: Durch **IANA** und **ICANN**.

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### Port-Kategorien

### Well Known Ports (0 - 1.023)
- Standard- und Systemports, fest zugeordnet.
- Beispiel: **HTTP** (Port 80).

### Registered Ports (1.024 - 49.151)
- Zur Registrierung freigegeben.
- Können mehrfach belegt sein.

### Dynamically Allocated Ports (49.152 - 65.535)
- Dynamisch zugewiesen.

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### Port-Zustände

- **Open (Geöffnet)**: Anwendung lauscht, Verbindung möglich.
- **Closed (Geschlossen)**: Keine Anwendung, Verbindung abgelehnt.
- **Blocked/Filtered (Geblockt/Gefiltert)**: Verbindung blockiert, keine Rückmeldung.

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### Portknocking (Anklopfen)

- **Verbindungsaufbauanfrage**: An einen geschlossenen Port durch eine **definierte Klopfsequenz**.
- **Firewall-Handling**: Anfragen werden verworfen, blockiert und protokolliert.
- **Daemon (Software)**: Überwacht das Protokoll und ändert die Firewall-Regeln, um den Port zu öffnen, wenn die Klopfsequenz bekannt ist.
- **Zweite Klopfsequenz**: Schließt den Port wieder.

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## Häufige Protokolle und ihre Ports:
Protokoll | Ports
----------|------
FTP (File Transfer Protocol) | 20 + 21
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) | 25
POP3 (Post Office Protocol Version 3) | 110
IMAP (Internet Message Access Protocol) | 143
DNS (Domain Name System) | 53
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) | 67 + 68
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) | 80
HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) | 443
SNMP (Simple Network Management Protocol) | 161
SSH (Secure Shell) | 22
Telnet | 23
RDP (Remote Desktop Protocol) | 3389

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### Verwendete Ports bei der Kommunikation

- **Quell-Port**: Wird vom Client zufällig aus dem Bereich über 1023 gewählt.
- **Ziel-Port**: Entspricht der Portnummer des verwendeten Protokolls.
  - Beispiel: **Port 80** für **HTTP** und **Port 443** für **HTTPS**.


Ethernet, TCP/IP und Netzwerktechnologien


## Cloud-Servicemodelle

### Grundlegende Modelle

- **SaaS** (Software as a Service): Software, die über das Internet bereitgestellt wird. Beispiele: E-Mail-Dienste, Cloud-Speicher.
- **PaaS** (Platform as a Service): Bereitstellung einer vollständigen Entwicklungsumgebung in der Cloud.
- **IaaS** (Infrastructure as a Service): Bereitstellung von virtuellen Maschinen, Speicher und Netzwerken über das Internet.

**Weitere Modelle**:
- Backup-as-a-Service, Desktop-as-a-Service und viele weitere.

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### IaaS (Infrastructure as a Service)

**IaaS** bietet virtuelle Computerressourcen, wie VMs, Speicher und Netzwerke, die über das Internet zugänglich sind.

**Vorteile**:
- **Skalierbarkeit**: Ressourcen können je nach Bedarf angepasst werden.
- **Wenig Wartungsaufwand**: Keine eigene Hardware erforderlich.
- **Geringe Anfangsinvestitionen**: Weniger Kapitalbindung.

**Nachteile**:
- **Abhängigkeit vom Anbieter**: Weniger Kontrolle über Infrastruktur.
- **Starke Online-Abhängigkeit**: Funktioniert nur mit einer stabilen Internetverbindung.
- **Betriebssystemvorgaben**: Einschränkungen je nach Anbieter.

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### PaaS (Platform as a Service)

**PaaS** stellt eine vollständige Entwicklungsumgebung in der Cloud bereit, die Entwickler für die Erstellung von Anwendungen nutzen können.

**Vorteile**:
- **Reduzierter Programmieraufwand**: Tools und Dienste erleichtern die Entwicklung.
- **Kostengünstige Nutzung von Tools**: Keine eigenen Entwicklungsinfrastrukturen nötig.
- **Fokus auf Anwendungsentwicklung**: Keine Notwendigkeit für Infrastrukturmanagement.

**Nachteile**:
- **Architekturvorgaben**: Muss mit der Plattform kompatibel sein.
- **Eingeschränkte Infrastruktur-Dienste**: Weniger Flexibilität in der Wahl der Infrastruktur.

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### SaaS (Software as a Service)

**SaaS** bietet Softwareanwendungen, die über das Internet genutzt werden können. Beispiele: E-Mail-Dienste, Google Docs.

**Vorteile**:
- **Einfaches Abrechnungsmodell**: Meist monatliche oder jährliche Zahlungen.
- **Keine Administration erforderlich**: Der Anbieter kümmert sich um Updates und Wartung.
- **Fokus auf Fachlichkeit**: Nutzer müssen sich nicht um technische Details kümmern.

**Nachteile**:
- **Kaum Anpassungsmöglichkeiten**: Wenig Freiheit bei der Nutzung der Software.
- **Starke Bindung an den Anbieter**: Schwierigkeiten beim Wechseln des Anbieters.
- **Mögliche Datenschutzprobleme**: Daten werden meist auf den Servern des Anbieters gespeichert.

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## Netzwerktopologie

### Arten von Topologien

- **Punkt-zu-Punkt**: Direkte Verbindung zwischen zwei Geräten.
- **Punkt-zu-Mehrpunkt**: Ein zentrales System verbindet mehrere Hosts.
- **Bus**: Gemeinsame Leitung für alle Hosts.
- **Ring**: Geschlossener Kabelring.
- **Stern**: Zentrale Netzwerk-Komponente verbindet alle Hosts.
- **Erweiterter Stern**: Kombination mehrerer Stern-Topologien.
- **Vollständige Masche**: Alle Hosts sind direkt miteinander verbunden.

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### Strukturierte Verkabelung

**Ziele der strukturierten Verkabelung**:
- Unterstützung aktueller und zukünftiger Kommunikationssysteme.
- Flexibilität für Erweiterungen.
- **Ausfallsicherheit** und hohe Verfügbarkeit.

**Verkabelungsebenen**:
- **Primärverkabelung**: Für größere Entfernungen, z. B. zwischen Gebäuden.
- **Sekundärverkabelung**: Verkabelung innerhalb von Gebäuden.
- **Tertiärverkabelung**: Verkabelung innerhalb von Etagen.

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### Netzwerk-Kabelarten

**Kabeltypen**:
- **Kupferkabel** (Twisted Pair, Koaxialkabel)
- **Glasfaserkabel**: Höhere Übertragungsraten und größere Reichweiten.

**Twisted Pair Kabel**: Bestehen aus 1–4 Aderpaaren, und es gibt verschiedene Kategorien (z. B. CAT5, CAT6, CAT7).

**GG45**: Ein Stecker für CAT-7(a) mit verbesserter Abschirmung, der eine höhere Leistung bietet.

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### Kabelaufbau

**Abschirmung**: Schützt das Kabel vor elektromagnetischen Störungen.

**Arten der Abschirmung**:
- **Gesamtschirm**: Das gesamte Kabel ist abgeschirmt.
- **Adernpaarschirm**: Nur die einzelnen Aderpaare sind abgeschirmt.

**Abschirmungstechniken**:
- **Drahtgeflecht**: Eine Metallhülle, die das Kabel umgibt.
- **Folie**: Eine dünne Metallfolie, die das Kabel schützt.

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### Kabelarten

- **Verlegekabel**: Weniger flexibel, aber robuster, ideal für feste Installationen.
- **Patchkabel**: Flexibel und empfindlicher, ideal für Verbindungen in Rechenzentren oder Büros.
- **Straight-Through Kabel**: Beide Enden sind gleich verdrahtet.
- **Crossover Kabel**: Sende- und Empfangsleitungen sind vertauscht.

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### MDI / MDI-X

- **MDI**: Standard-Ethernet-Verkabelung.
- **MDI-X**: Umgekehrte Verkabelung der Sende- und Empfangsleitungen.
- **Auto MDI-X**: Geräte können automatisch zwischen MDI und MDI-X umschalten, um die Verbindung herzustellen.


Cloud-Servicemodelle und Netzwerktechnologien



## Lichtwellenleiter / Glasfaserkabel

Lichtwellenleiter umfassen alle lichtleitenden Fasern, einschließlich Glas-, Quarz- oder Kunststofffasern. Häufig wird der Begriff **Glasfaser** auch für nicht-glasige Fasern verwendet.

**Funktion**: Informationen werden als **Lichtimpuls** übertragen, wobei die **Totalreflexion** den kritischen Winkel nutzt, um das Licht entlang der Faser zu leiten. 

**Aufbau**: Eine Faser besteht aus einem Kern, der einen höheren **Brechungsindex** hat als der Mantel, was zu Reflexionen des Lichtstrahls führt.

**Lichtimpulsgenerierung**: Zur Erzeugung von Lichtimpulsen werden häufig **LEDs** oder **Laserdioden** verwendet.

**Fasertypen**:
- **Hohlader**: Lose Fasern in einer Schutzröhre.
- **Vollader/Festader**: Fasern sind fest miteinander verbunden.

**Arten von Lichtwellenleitern**:
- **Singlemode**: Kleiner Kerndurchmesser, geeignet für lange Distanzen.
- **Multimode**: Größerer Kerndurchmesser, geeignet für höhere Übertragungsraten.

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### Arten von Multimode-LWL

- **Stufenindexprofil**: Scharfe Übergänge zwischen Kern und Mantel; schlechtere Übertragungseigenschaften.
- **Gradientenindexprofil**: Sanfte Übergänge, bessere Übertragungseigenschaften.

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### Vor- und Nachteile von LWL

**Vorteile**:
- **Geringes Kabelvolumen und Gewicht**
- Hohe **Übertragungsraten** (Gigabit- bis Terabit-Bereich)
- **Geringe Dämpfung** über große Distanzen (bis 120 km)
- Hohe **Störsicherheit** und **Abhörsicherheit**
- Keine **Erdungsprobleme**
- Keine **elektromagnetischen Störfelder**

**Nachteile**:
- Empfindlich gegenüber **mechanischer Belastung** (Faser kann brechen)
- Hoher **Konfektions- und Reparaturaufwand**
- Aufwendige **Steckertechnologie** und **Signalwandler**
- Teure **Geräte** und Installation durch Spezialfirmen

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## Netzwerkkomponenten

Netzwerkkomponenten lassen sich in **passive** und **aktive** Komponenten unterteilen:

**Passive Komponenten**:
- Kabel
- Stecker
- Patchfelder

**Aktive Komponenten**:
- Netzwerkkarten
- Hubs
- Repeater
- Bridges
- Switches
- Router
- Medienkonverter
- Access Points
- Server
- Firewalls

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### Netzwerkkarte / Netzwerkadapter

Die **Netzwerkkarte** (auch Netzwerkadapter genannt) ist die physische Schnittstelle zwischen einem Computer und einem Netzwerk. Sie sorgt dafür, dass Daten übertragen und empfangen werden und wandelt diese in ein für das Netzwerk verständliches Format um. Jeder Netzwerkadapter hat eine eindeutige **MAC-Adresse**, die ihn im Netzwerk identifiziert.

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### MAC-Adresse

Eine **MAC-Adresse** ist eine eindeutige 48-Bit-Adresse, die zur Identifikation von Geräten in einem Netzwerk verwendet wird. Sie setzt sich aus einer Herstellerkennung und einer Adapterkennung zusammen.

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### Kopplung von Netzwerken

**Repeater**: Verlängert die Übertragungsstrecke und regeneriert Signale, besonders in WLAN-Netzwerken.

**Hubs**: Verbinden mehrere Geräte und senden Pakete als Broadcast an alle Geräte, was zu einer hohen Netzwerkauslastung führt.

**Bridges**: Verbinden zwei Netzwerke oder Segmente und arbeiten mit **MAC-Adressen**.

**Switches**: Verwalten und leiten Daten an den richtigen Port basierend auf **MAC-Adressen** und einer **Source Address Table** (SAT).

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### Arbeitsweise von Switches

- **Lernen**: Switches speichern MAC-Adressen und deren zugehörige Ports.
- **Weiterleiten**: Datenpakete werden an den bekannten Empfänger gesendet.
- **Fluten**: Wenn die Ziel-MAC-Adresse unbekannt ist, wird das Paket als Broadcast weitergeleitet.

**Zusammenfassung**:

- **Arbeitsweise eines Switches**:
  - **Altern**: Älteste Einträge werden gelöscht, wenn die Adresstabelle voll ist.
  - **Filtern**: Switch verarbeitet Frames nur, wenn die Zieladresse nicht über denselben Port erreichbar ist.

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### ARP – Address Resolution Protocol

Das **ARP** wird verwendet, um **MAC-Adressen** anhand von **IP-Adressen** zu ermitteln. 

- **ARP-Request**: Ein Broadcast zur Anforderung der MAC-Adresse.
- **ARP-Reply**: Eine Unicast-Antwort mit der gesuchten MAC-Adresse.

Jedes Gerät führt eine temporäre ARP-Tabelle, die regelmäßig aktualisiert wird.

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### Switching-Verfahren

- **Cut-Through**: Sofortige Weiterleitung bei Zieladresse. 
  - **Vorteil**: Geringe Latenz.
  - **Nachteil**: Fehlerhafte Pakete werden weitergeleitet.
  
- **Store-and-Forward**: Paket wird geprüft und dann weitergeleitet.
  - **Vorteil**: Fehlerhafte Pakete werden aussortiert.
  - **Nachteil**: Verzögerung bei der Weiterleitung.

- **Error-Free-Cut-Through**: Kombination aus Cut-Through und Store-and-Forward.
- **Fragment-Free**: Weiterleitung nach Überprüfung der ersten 64 Bytes.

---

### Arten von Switchen

- **Unmanaged Switch**: Einfach, Plug-and-Play, keine Fernverwaltung.
- **Web-Smart Switch**: Für mittlere Netzwerke, Verwaltung über Web-Schnittstelle.
- **Managed Switch**: Professionelle Verwaltung, SNMP, Port-Überwachung, VLAN, QoS, etc.
- **Industrielle Switche**: Für raue Umgebungen, z. B. in Fabriken.

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### PoE (Power over Ethernet)

**PoE** ermöglicht die Übertragung von Strom und Daten über dasselbe LAN-Kabel, was die Installation vereinfacht und Kosten spart.

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### Gateways

**Gateways** verbinden verschiedene Netzwerke und bearbeiten Daten auf unterschiedlichen OSI-Schichten. Beispiele hierfür sind **Router**, **Mediakonverter**, **Access Points** und **Firewalls**.

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### Router und Routing

**Router** verbinden Subnetze und steuern den Datenverkehr. Sie entscheiden, welche Routen Datenpakete nehmen.

- **Statisches Routing**: Feste Routen.
- **Dynamisches Routing**: Anpassung an die aktuelle Netzwerksituation.

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### Mediakonverter

Ein **Mediakonverter** wandelt Kommunikationsprotokolle zwischen verschiedenen Kabeltypen, z. B. von **Kupfer zu Glasfaser**.

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### Access Points

**Access Points** ermöglichen die Verbindung von Geräten mit einem WLAN und deren Integration in das lokale Netzwerk.

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### IADs (Integrated Access Devices)

**IADs** kombinieren mehrere Netzwerkfunktionen und werden oft als DSL- oder Kabel-Router genutzt. Sie arbeiten im **Next Generation Network (NGN)**.


Lichtwellenleiter und Netzwerkkomponenten

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## OSI-Schichtenmodell

Das **OSI-Schichtenmodell** dient als Referenzmodell zur Verbindung von Systemen. Es besteht aus **7 Schichten**:

Schicht | Layer | Verwendung
--------------|-------|-----------
**Schicht 7** | **Application Layer** | Bereitstellung von Funktionen für Anwendungen.
**Schicht 6** | **Presentation Layer** | Protokollumwandlung, Datenübertragung und Verschlüsselung.
**Schicht 5** | **Session Layer** | Steuerung von Verbindungen und Fehlerbehebung.
**Schicht 4** | **Transport Layer** | Verbindung zwischen Anwendungs- und Transport-Schichten.
**Schicht 3** | **Network Layer** | Datenpaketübertragung und Routing.
**Schicht 2** | **Data Link Layer** | Sicherstellung der Verbindung und Fehlererkennung.
**Schicht 1** | **Physical Layer** | Physikalische Datenübertragung.

### Kopplungselemente im OSI-Modell

- **Schicht 1**: **Repeater**/Hubs – Verstärkung des Signals.
- **Schicht 2**: **Bridges**/Switche – Verbindung von Netzwerkssegmenten.
- **Schicht 3**: **Router** – Verbindung zwischen Netzwerken.

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## Funktechniken

### RFID (Radio Frequency Identification)

- **RFID** ermöglicht die automatische Identifikation von Objekten und Lebewesen durch Radiowellen.
- Es gibt **passive** und **aktive** Transponder, die zur Informationsübertragung durch ein Lesegerät genutzt werden.

### Bluetooth

**Bluetooth** ist eine Technologie für die **Kurzstrecken-Kommunikation** (2,4 GHz, ISM-Band).

**Klassen:**
  - **Klasse 1:** Bis 100 m Reichweite.
  - **Klasse 2:** Bis 50 m Reichweite.
  - **Klasse 3:** Bis 10 m Reichweite.
  
**Piconet/Scatternet**:
  - Ein **Piconet** ist ein Netzwerk von bis zu 8 Geräten. Mehrere Piconetze können ein **Scatternet** bilden.
  
**Frequenz-Hopping**:
  - **Bluetooth** nutzt diese Technik, um Störungen zu vermeiden, indem es schnell zwischen verschiedenen Kanälen wechselt.

### WiFi/WLAN

- **WiFi** ist der Standard für drahtlose Netzwerke, der nach dem **IEEE 802.11**-Standard zertifiziert ist.
- **Frequenzbänder**: 2,4 GHz, 5 GHz, 6 GHz und 60 GHz.
  
**Modi von WiFi**:
- **Infrastrukturmodus**: Nutzung eines Access Points (AP).
- **Ad-Hoc-Modus**: Direkte Verbindung ohne Access Point.

- **PSK (Pre-Shared Key)**: Verschlüsselung durch einen bekannten Schlüssel.
- **IEEE 802.1x**: Authentifizierung über einen RADIUS-Server.
- **WPA2**: Sicherheitsstandard, basierend auf AES.
- **Beamforming**: Optimierung der Signalverteilung durch Antennen.

### Beamforming

**Beamforming** ist ein Leistungsmerkmal des WLAN-Standards **802.11ac**.
- Es beschreibt, wie ein Funksignal durch die Verwendung mehrerer Antennen sozusagen **geformt** und gezielt auf einen **Client** ausgerichtet werden kann.
**Vorteile**:
  - **Höhere Datenraten**.
  - **Optimierte Reichweiten**.
  - **Geringere Störungen**.
- Wenn **802.11ac-Router** oder **-Access Points** sowie die **Clients** Beamforming unterstützen und aktiviert ist, erfolgt die Nutzung automatisch ohne Eingriff des Nutzers.

### Signalverteilungstechniken

- **Repeater**: Verstärkung des Signals.
- **Access Points (APs)**: Erweiterung des Netzwerks durch zusätzliche Quellen.
- **Mesh-Technologie**: Vernetzte APs für optimale Verbindungsqualität.

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### Anwendungen von Funktechniken

- **RFID**: Häufig genutzt für **Zugangskontrollen**, **Tieridentifikation** und **Lagerlogistik**.
- **Bluetooth**: Drahtlose Kommunikation zwischen Geräten wie **Kopfhörern** und **Freisprecheinrichtungen**.
- **WiFi**: **WLAN-Verbindungen** in unterschiedlichen Betriebsarten (Infrastruktur, Ad-Hoc).



OSI-Schichtenmodell & Funktechniken

## Was sind **IP-Adressen**?

**IP-Adressen** (Internet Protocol-Adressen) sind notwendig, um Geräte im Netzwerk eindeutig zu identifizieren. Es gibt zwei Versionen von IP-Adressen: **IPv4** und **IPv6**.

**IPv4** hat einen Adressierungsbereich von 32 Bit und ermöglicht rund 4,3 Milliarden mögliche IP-Adressen. Diese Adressen werden oft in der **Dotted Decimal Notation** (z. B. `192.168.1.1`) dargestellt.

### Statische vs. **Dynamische IP-Adressen**

- **Statische IP-Adressen**: Diese IP-Adressen werden Geräten dauerhaft zugewiesen und ändern sich nicht.
- **Dynamische IP-Adressen**: Diese Adressen werden mithilfe von **DHCP** (Dynamic Host Configuration Protocol) automatisch vergeben und können sich bei jeder Verbindung ändern.

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### Die **IPv4-Adresse** im Detail

- **Adressierungsbereich**: IPv4 nutzt 32 Bit für die Adressierung.
- **Beispiel**: Eine typische IPv4-Adresse wie `192.168.1.1` besteht aus vier Oktetten (jeweils 8 Bits).
  
#### Zahlensystem-Umrechnung

IPv4-Adressen bestehen aus **Binärzahlen**, die in **Oktette** unterteilt und in **Dezimalzahlen** umgerechnet werden. Ein Beispiel:

- Binär: `11000000.10101000.01000101.00101010`
- Dezimal: `192.168.69.42`

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### Öffentliche vs. Private **IPv4-Adressen**

- **Öffentliche IP-Adressen**: Diese sind direkt über das Internet erreichbar und werden vom Internet Service Provider (ISP) zugewiesen.
- **Private IP-Adressen**: Diese sind nur innerhalb eines privaten Netzwerks sichtbar und können nicht über das Internet erreicht werden.

**Beispiel private IP-Adressen**:

- `10.0.0.0 – 10.255.255.255`
- `172.16.0.0 – 172.31.255.255`
- `192.168.0.0 – 192.168.255.255`

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## Aufteilung der **IPv4-Adressen in Klassen**

IPv4-Adressen sind in verschiedene Klassen unterteilt, die unterschiedliche Zwecke erfüllen:

- **Klasse A**: Für große Netzwerke, beginnend mit `0.0.0.0` bis `127.255.255.255`.
- **Klasse B**: Für mittelgroße Netzwerke, beginnend mit `128.0.0.0` bis `191.255.255.255`.
- **Klasse C**: Für kleine Netzwerke, beginnend mit `192.0.0.0` bis `223.255.255.255`.

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## **Subnetzmaske** und **Netzwerkaufteilung**

Die **Subnetzmaske** wird verwendet, um den **Netzwerkanteil** und den **Hostanteil** einer IP-Adresse zu trennen. Eine Subnetzmaske besteht ebenfalls aus 32 Bits und wird üblicherweise in der Form `255.255.255.0` dargestellt.

- **Beispiel Subnetzmaske**: `255.255.255.0` (auch als `/24` in der CIDR-Notation).
- Der Netzwerkanteil identifiziert das Netzwerk, während der Hostanteil das spezifische Gerät im Netzwerk kennzeichnet.

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## **Netz-ID** und **Broadcast-ID**

- **Netz-ID**: Die Netz-ID ist die IP-Adresse, bei der alle **Hostbits** auf `0` gesetzt sind. Sie dient zur Identifikation des Netzwerks und kann keinem Endgerät zugewiesen werden.
- **Broadcast-ID**: Die Broadcast-ID hat alle **Hostbits** auf `1` gesetzt und ist die letzte Adresse eines Netzes. Sie wird verwendet, um Nachrichten an alle Geräte im Netzwerk zu senden.

**Beispiel für eine Broadcast-IP**:

- `192.168.0.255` mit der Subnetzmaske `/24`

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## Fazit

**IPv4-Adressen** sind ein unverzichtbares Konzept in der Netzwerkkommunikation. Sie ermöglichen die eindeutige Adressierung von Geräten und die Kommunikation über das Internet. Das Verständnis von **statischen und dynamischen IP-Adressen**, der **Subnetzmaske**, der **Netz-ID** und der **Broadcast-ID** ist entscheidend, um Netzwerke effizient zu verwalten und zu konfigurieren.


IPv4-Adressen und ihre Bedeutung


## IPv4 Adressen

- **Öffentlich und privat**: IP-Adressen dienen der eindeutigen Identifizierung von Geräten im Netzwerk.
- **Ende-zu-Ende-Verbindung**: Die Quell- und Ziel-IP-Adressen ändern sich nicht, bis das Paket den Empfänger erreicht.

### Problem mit IPv4
- IPv4 nutzt 32 Bit, was nur **4,3 Milliarden** Adressen ermöglicht. Dies reicht nicht aus, um jedes Gerät im Internet zu adressieren.

### Lösungen
- **NAT (Network Address Translation)**: Kurzfristige Lösung zur Überbrückung des IPv4-Mangels.
- **IPv6 (128 Bit Adressen)**: Langfristige Lösung mit deutlich mehr Adressen.

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## NAT (Network Address Translation)

- **Definition**: Austausch einer IP-Adresse durch eine andere, meist durch den Router.
- **Private IP-Bereiche**:
  - `10.0.0.0/8`, `172.16.0.0/12`, `192.168.0.0/16` sind nicht im Internet routbar.
  - Mehrere LANs können dieselbe private IP verwenden, nur der Router im WAN (Internet) hat eine globale Adresse.
  
**Vorteile**:
- Entschleunigt den IPv4-Adressenmangel.
- Gleiche IPs in verschiedenen LANs nutzbar.
- Verborgene Quell-IP für etwas mehr Sicherheit.

**Nachteile**:
- Bricht das Ende-zu-Ende-Design.
- Erschwert Implementierungen (z. B. für IP-Telefonie).
- Erhöht Latenzen und Rechenaufwand für den Router.

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### Source NAT (SNAT)

**Ablauf**:
1. Gerät (z. B. Host A) im LAN schickt Daten mit eigener IP (z. B. `192.168.1.2`) an einen Server.
2. Router tauscht Quell-IP gegen eigene öffentliche IP und leitet das Paket weiter.
3. Rückantwort des Servers geht an die öffentliche IP des Routers.
4. Router übersetzt wieder die IP und leitet das Paket an Host A weiter.

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### Gerätekonfiguration

- Jedes Gerät benötigt eine IP-Adresse, Subnetzmaske und Standardgateway.
- **Manuelle Konfiguration**:
  - Aufwendig, fehleranfällig, unflexibel.
- **Automatische Konfiguration**: Vorteilhaft durch zentrale Verwaltung.

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## DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

- **Protokoll**: Ein Client-Server-Protokoll, das IP-Adressen und weitere Netzwerkkonfigurationen zentral verwaltet.
- **DHCP-Server**:
  - Weist dynamisch IP-Adressen, Subnetzmasken, Gateway und DNS-Server zu.
  - Zuteilung hat eine bestimmte Gültigkeitsdauer (Lease Time).

**Ablauf**:
1. **DHCP Discovery**: Client sendet Anfrage (Broadcast).
2. **DHCP Offer**: Server sendet Angebot mit IP und Konfiguration.
3. **DHCP Request**: Client bestätigt das Angebot.
4. **DHCP ACK**: Server bestätigt die Zuteilung.

- **Wiederholung**: Nach Ablauf der Lease Time muss der Client die Konfiguration erneuern.

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### Sonderfälle bei DHCP

- **DHCP Decline**: Adresse wird bereits verwendet.
- **DHCP NACK**: Adresse wurde bereits vergeben.
- **DHCP Inform**: Client hat bereits eine Adresse, benötigt aber zusätzliche Konfiguration.

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### Auto-Konfiguration ohne DHCP

- **IPAC / APIPA**: Windows nutzt den Bereich `169.254.1.0 - 169.254.254.255` für automatische IP-Adressen.
- Wird auch als **Zero Configuration Networking (Zeroconf)** bezeichnet.

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### DHCP Netzübergreifende Konfiguration

- **DHCP-Relay-Agent**: Auf Routern, um DHCP-Anfragen zwischen verschiedenen Subnetzen zu leiten.
- Router konvertiert Broadcast-Nachrichten in Unicast und leitet sie an den DHCP-Server weiter.

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Diese Zusammenfassung deckt die wichtigsten Punkte zu **NAT**, **DHCP** und der IPv4-Adressenverwaltung ab.


NAT & DHCP - IPv4 und Netzwerkkonfiguration

## DNS (Domain Name System)

**DNS** ist ein System zur **Übersetzung von Domainnamen** in **IP-Adressen**, die von Computern zur Kommunikation im Internet genutzt werden.

### Problemstellung

- **IP-Adressen** sind für Menschen schwer zu merken.
- Lösung: Verwendung von **Domainnamen**, die von DNS-Servern in IP-Adressen aufgelöst werden.

### Funktionsweise

- Ein **Host** ist jedes Gerät mit einem **Network Interface Controller (NIC)**.
- **Hosts-Datei**: Eine zentralisierte Verzeichnisdatei, die IP-Adressen und zugehörige Namen enthält.
  - Muss regelmäßig aktualisiert werden.
  - Problem bei großen Listen und Änderungen.

### DNS-Auflösung

- **DNS-Server** sind für die Übersetzung von Domainnamen in IP-Adressen verantwortlich.
  - **Root-Server**: Wissen, wo sich TLD-Server befinden.
  - **TLD-Server**: Verwalten Top-Level-Domains wie .com, .org.
  - **SLD-Server**: Verwalten Second-Level-Domains.
  - **Cache**: Speichert bereits aufgelöste Adressen zur schnelleren Antwort.

### FQDN (Fully Qualified Domain Name)

- Der vollständige Domainname, z.B. **mail.daa.de**.

### DNS-Protokoll

- DNS-Anfragen werden über **UDP** auf **Port 53** gesendet.

### DDNS (Dynamic DNS)

- Unterstützt die Verwendung dynamischer IP-Adressen, z.B. für Router, die ihre IP regelmäßig ändern.

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## RAID (Redundant Array of Independent Disks)

**RAID** ist eine Technologie zur Kombination mehrerer Festplatten, um die **Datensicherheit**, **Performance** und **Speicherkapazität** zu verbessern.

### Vorteile von RAID

- **Ausfallsicherheit**: Schutz vor Festplattenfehlern.
- **Leistungssteigerung**: Schnellere Lese- und Schreibgeschwindigkeiten.
- **Datenverfügbarkeit**: Hohe Verfügbarkeit durch redundante Speicherung.

### RAID-Implementierungen

- **Hardware-RAID**: Nutzung eines eigenen RAID-Controllers.
  - Vorteile: Höhere Performance, einfachere Migration.
  - Nachteile: Höhere Kosten, Abhängigkeit vom RAID-Controller.
  
- **Software-RAID**: Implementierung über das Betriebssystem.
  - Vorteile: Geringere Kosten, Flexibilität.
  - Nachteile: Hohe CPU-Auslastung, geringere Performance.

- **Hybrid-RAID**: Kombination von Hardware- und Software-RAID.
  - Vorteile: Flexibilität bei geringeren Kosten.
  - Nachteile: Mischung der Nachteile von Hardware- und Software-RAID.

### Hotspare & Hotplug

- **Hotspare**: Eine ungenutzte Festplatte, die automatisch aktiviert wird, wenn eine Festplatte ausfällt.
- **Hotplug**: Möglichkeit, Festplatten während des Betriebs zu tauschen.

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### RAID-Level

RAID-Level bieten unterschiedliche Kombinationen von **Redundanz** und **Performance**.

#### RAID 0 – Striping

- **Daten werden auf mehrere Festplatten verteilt**.
- **Vorteil**: Hohe Geschwindigkeit.
- **Nachteil**: Keine Redundanz.

#### RAID 1 – Mirroring

- **Daten werden gespiegelt** auf zwei Festplatten.
- **Vorteil**: Hohe Ausfallsicherheit.
- **Nachteil**: Höherer Speicherbedarf (50% der Kapazität).

#### RAID 5 – Striping mit Parität

- **Striping** mit zusätzlicher Parität für Redundanz.
- **Vorteil**: Gute Balance zwischen Performance und Redundanz.
- **Nachteil**: Paritätsberechnung belastet das System.

#### RAID 6 – Doppelte Parität

- **RAID 5** mit zusätzlicher Parität.
- **Vorteil**: Höhere Ausfallsicherheit (2 Festplatten können ausfallen).
- **Nachteil**: Geringere Schreibperformance aufgrund der doppelten Parität.

#### RAID 10 – Kombination aus RAID 1 und RAID 0

- **Vorteil**: Hohe Geschwindigkeit und Redundanz.
- **Nachteil**: Niedrigere Kapazität (50% der Gesamtfestplattenkapazität).

#### JBOD (Just a Bunch of Disks)

- Keine RAID-Konfiguration.
- **Vorteil**: Einfache Verwaltung.
- **Nachteil**: Keine Redundanz oder Leistungssteigerung.

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### Speicherungstechniken in RAID-Systemen

#### Mirroring (RAID 1)

- Daten werden auf zwei Festplatten **gespiegelt**.

#### Striping (RAID 0)

- Daten werden über mehrere Festplatten **verteilt**.

#### Parity (RAID 5, 6)

- **Parität** stellt sicher, dass Daten im Falle eines Festplattenausfalls wiederhergestellt werden können.

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### Nutzung und Nettokapazität in RAID-Systemen

- **RAID 0**: 100% der Festplattenkapazität wird genutzt.
- **RAID 1**: 50% der Festplattenkapazität wird genutzt.
- **RAID 5**: Gesamtkapazität minus einer Festplatte.
- **RAID 6**: Gesamtkapazität minus zwei Festplatten.

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### Häufige RAID-Level und ihre Nutzung

- **RAID 0**: Häufig für hohe Geschwindigkeit ohne Redundanz.
- **RAID 1**: Häufig für Ausfallsicherheit.
- **RAID 5**: Häufig für eine Balance zwischen Kapazität, Leistung und Redundanz.
- **RAID 6**: Häufig für hohe Ausfallsicherheit bei größeren Systemen.


Nutzung und Nettokapazität in RAID-Systemen

DNS & RAID-Systeme – Eine Einführung

## Funktionsweise, Komponenten und Sicherheitsaspekte

Das **Domain Name System (DNS)** ist ein hierarchisches, verteiltes System zur Auflösung von Domainnamen in IP-Adressen. Es bildet eine essenzielle Grundlage für die Funktionsweise des Internets, da Menschen leicht verständliche Domainnamen (z. B. *example.com*) verwenden, während Computer mit numerischen IP-Adressen (z. B. *192.168.1.1* oder *2001:db8::1*) arbeiten.

## Ablauf einer DNS-Abfrage
Wenn ein Benutzer eine Website aufruft, läuft im Hintergrund eine DNS-Auflösung in mehreren Schritten ab:

1. **Lokaler Cache-Check**
   - Der Computer prüft zunächst den eigenen DNS-Cache.
   - Falls eine gültige IP-Adresse vorhanden ist, wird diese genutzt.

2. **Anfrage an den rekursiven Resolver**
   - Falls die Adresse nicht im Cache ist, fragt der Client einen **rekursiven DNS-Resolver** (z. B. Google DNS: *8.8.8.8*) an.

3. **Root-Server-Abfrage**
   - Falls der Resolver die IP-Adresse nicht kennt, fragt er einen der **Root-Nameserver** an.
   - Der Root-Server verweist auf den zuständigen **TLD-Nameserver**.

4. **Abfrage beim TLD-Nameserver**
   - Dieser verweist auf den **autoritativen Nameserver** der angefragten Domain.

5. **Abfrage beim autoritativen Nameserver**
   - Dieser liefert die endgültige IP-Adresse der Domain zurück.

6. **Antwort an den Client & Caching**
   - Die IP-Adresse wird dem Client übermittelt und zwischengespeichert.

---
## Gängige DNS-Einträge und ihre Verwendung

| **DNS-Eintrag** | **Beschreibung** | **Beispiel** |
|---------------|----------------|-------------|
| **A** | Verknüpft eine Domain mit einer IPv4-Adresse. | `example.com → 93.184.216.34` |
| **AAAA** | Verknüpft eine Domain mit einer IPv6-Adresse. | `example.com → 2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946` |
| **CNAME** | Alias-Eintrag – leitet eine Domain auf eine andere um. | `www.example.com → example.com` |
| **MX** | Gibt die Mailserver für eine Domain an. | `example.com → mail.example.com` |
| **TXT** | Beliebiger Text, oft für Verifizierungen oder SPF/DKIM genutzt. | `v=spf1 include:_spf.google.com ~all` |

---
## Sicherheitsrisiken im DNS und Schutzmaßnahmen

### DNS-Spoofing (Man-in-the-Middle-Angriff)
- Angreifer manipulieren DNS-Antworten und leiten Nutzer auf gefälschte Websites um.
- **Schutzmaßnahmen:**
  - **DNSSEC** – Signierung von DNS-Daten zur Verhinderung von Manipulation.
  - Nutzung sicherer DNS-Resolver wie Cloudflare (1.1.1.1).

### DNS-Cache Poisoning
- Gefälschte IP-Adressen werden in den Cache eines DNS-Resolvers injiziert.
- **Schutzmaßnahmen:**
  - **Kurze TTL-Werte** reduzieren die Angriffsdauer.
  - **Validierung der DNS-Antworten** durch den Resolver.
  - Einsatz von **DNS-over-HTTPS (DoH)** oder **DNS-over-TLS (DoT)**.

### DNS-Amplification-Attacken
- Angreifer nutzen DNS-Server für verstärkte DDoS-Angriffe.
- **Schutzmaßnahmen:**
  - **Rate Limiting** auf DNS-Servern aktivieren.
  - **DNS-Server nicht rekursiv konfigurieren**, falls nicht notwendig.

### Datenschutzrisiken bei unverschlüsseltem DNS
- Internetanbieter oder Angreifer können DNS-Anfragen überwachen.
- **Schutzmaßnahmen:**
  - Aktivierung von **DoH** oder **DoT**.
  - Nutzung vertrauenswürdiger DNS-Resolver (z. B. Cloudflare 1.1.1.1).

## Fazit
Das **Domain Name System (DNS)** ist ein essenzieller Bestandteil des Internets und ermöglicht die Übersetzung von menschenfreundlichen Namen in IP-Adressen. Es arbeitet mit einer hierarchischen Struktur aus **Root-Servern, TLD-Servern und autoritativen Nameservern**.

Während das DNS eine effiziente Namensauflösung bietet, birgt es auch Sicherheitsrisiken wie **DNS-Spoofing und Cache Poisoning**. Maßnahmen wie **DNSSEC, DoH/DoT und sichere Resolver** helfen, diese Risiken zu minimieren.

Mit einem grundlegenden Verständnis dieser Mechanismen können Administratoren DNS-Umgebungen sicher und zuverlässig konfigurieren.

Funktionsweise, Komponenten und Sicherheitsaspekte

Gängige DNS-Einträge und ihre Verwendung

Sicherheitsrisiken im DNS und Schutzmaßnahmen

Datenschutzrisiken bei unverschlüsseltem DNS

Zusatz: Domain Name System


## Datensicherung / Backup – Zusammenfassung

### **Definition**

- **Backup**: Kopieren von Daten zum Schutz vor Verlust
- **Restore**: Wiederherstellung von Originaldaten aus dem Backup
- **Speichermedien**: Externe Datenträger (Festplatte, USB, CD/DVD)

---

### **Archivierung vs. Backup**

- **Archivierung**: Langfristige Speicherung von Daten, gesetzlich oder intern vorgeschrieben
- **Backup**: Kurz- bis mittelfristige Sicherheitskopie zur Wiederherstellung

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### **Hauptursachen für Datenverlust**

- **Hardwarefehler**
- **Menschliche Fehler**: z.B. versehentlich gelöschte Dateien
- **Softwarefehler / Systemabstürze**
- **Schadsoftware**: Viren
- **Diebstahl / Hackerangriffe**
- **Physikalische Schäden**: z.B. Sturz oder Aufprall

---

### **Schutzmaßnahmen**

- Bauliche Sicherheitsmaßnahmen (z.B. Zäune, Alarmanlagen)
- **Passwortschutz**, **biometrische Identifikation**
- **Anti-Viren Programme** und regelmäßige Updates
- **Externe Datenträger** und regelmäßige Backups

---

### **Wichtige Überlegungen für Backups**

- **Speicherort** und Umfang der zu sichernden Daten
- Häufigkeit und Zeitpunkt der Sicherung
- Art des Backups: **Voll**, **Inkrementell**, **Differentiell**
- **Speichermedium** und **Aufbewahrungsdauer**
- **Wiederherstellungsmöglichkeit** der Daten

---

### **Was ist kein Backup?**

- **Wiederherstellungspunkte** (Windows)
- Lokal gespeicherte **Snapshots**
- **RAID-Systeme**

---

### **Speichermedien für Backups**

- **Festplatten** (HDD/SSD), optische Laufwerke (CD/DVD), **Bandlaufwerke**
- Netzwerk (z. B. **Server**, **NAS**), USB-Sticks, **Online-Backup**

---

### **Speicherort für Backups**

- Nicht auf derselben Festplatte oder im gleichen Raum/Gebäude
- Redundante Speicherung an verschiedenen Orten (z. B. **Cloud-Systeme**)
- **Zugriffsschutz** und **Brandschutz** für Datensicherheit

---

### **3-2-1-Regel**

- **3 Sicherungskopien**
- **2 unterschiedliche Speichermedien**
- **1 Kopie extern** aufbewahren

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### **Methoden der Datensicherung**

- **Datenbasiert**: Sichern von einzelnen Daten
- **Abbildbasiert**: Sichern ganzer Datenträger oder Partitionen

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### **Arten von Backups**

- **Vollsicherung**: Sichert alle Daten, hoher Speicheraufwand, schnelle Wiederherstellung
- **Differentielle Sicherung**: Sichert nur geänderte Daten seit der letzten Vollsicherung
- **Inkrementelle Sicherung**: Sichert nur geänderte Daten seit dem letzten Backup, geringer Speicheraufwand

---

### **Wahl der Backup-Methode**

- Kombination aus verschiedenen Methoden sinnvoll
- Beispiel: Wöchentliches **Vollbackup** + tägliche **inkrementelle Backups**

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### **Das Archiv-Bit**

- Markierung für geänderte oder neue Dateien
- Wird bei **Inkrementellen** und **Differentiellen Backups** berücksichtigt

---

### **Abbildsicherung / Snapshot**

- Sichert System und Einstellungen zu einem Zeitpunkt
- **Schnelle Wiederherstellung** möglich
- Kein Ersatz für vollständiges Backup, nur Verlinkung der geänderten Blöcke

**Wichtig**: Snapshots können das System nicht komplett rekonstruieren, benötigen ein vollständiges Backup.


Datensicherung / Backup – Zusammenfassung

Datensicherung und Backup


## Sicherheitsaspekte und Firewalls

### Sicherheitsaspekte (CIA(A))

- **Vertraulichkeit**: Schutz von Daten und Informationen.
- **Unversehrtheit**: Sicherstellung der Integrität von Daten und Systemen.
- **Verbindlichkeit**: Authentifizierung von Daten und Transaktionen.
- **Verfügbarkeit**: Sicherstellung der Verfügbarkeit von Daten und Diensten.
- Verletzungen dieser Aspekte können zu **Rechtsverletzungen**, **materiellen Schäden**, **Reputationsverlust** oder **Gesetzesverstößen** führen.

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### Sicherheitsmaßnahmen

- **Firewalls**
- **VPN-Verbindungen**
- **Anti-Viren-Programme**
- **Anti-Spam-Programme**
- **Authentifizierungsmaßnahmen**
- **Verschlüsselungen**
- **Bauliche Maßnahmen**

---

### Bedrohungen

- **Unmittelbare Bedrohungen**:
  - Virenbefall
  - Datendiebstahl
  - Passwort-Kompromittierung
  - Spionage
  - Sabotage

- **Mittelbare Bedrohungen**:
  - Arbeitsausfall
  - Serviceeinschränkungen
  - Geschäftsschädigungen

- **Folgewirkungen**: Gewinnausfälle, Reputationsschäden

---

## Firewall

### Was ist eine Firewall?

- Eine „**Brandschutzmauer**“, die Kommunikation zwischen Netzen trennt und nur erlaubte Kommunikation zulässt.
- Setzt Sicherheitskonzepte (ACLs) um und wird häufig als Router-Funktion oder separate Komponente installiert.

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### Gründe für den Einsatz von Firewalls

- Blockieren von **unerwünschtem Datenverkehr**
- **Traffic Shaping** (Drosselung von Datenverkehr)
- **Protokollierung** von Datenverkehr
- Zugangskontrolle
- **Schutz vor Angriffen**
- **Umleitung von Datenverkehr** an bestimmte interne Systeme

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### Was kann eine Firewall nicht?

- Schutz vor Verbindungen, die nicht durch sie hindurchgehen.
- Schutz vor bösartigen **Insidern** und **neuen Gefahren**.
- **Endgerätesicherheit** ersetzen oder sichere Kommunikationsverfahren (z. B. **Verschlüsselung**) ersetzen.

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### Ports

- Es können **65536 Ports** für einen PC genutzt werden.
- Ports fungieren als „**Eingänge**“ für die Kommunikation zwischen PC und Netzwerken.
- **Geschlossene Ports**: Senden Rückmeldungen (REJECT), **unsichtbare Ports** senden keine Rückmeldungen.

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## Firewall-Lösungen

### Typen von Firewalls

- **Software-Firewall**: Auf Endgeräten installiert
- **Hardware-Firewall**: Auf Routern oder als eigenständiges Gerät

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### Zwei Firewall-Strategien

- **Whitelisting**: Alles ist gesperrt, nur explizit erlaubte Verbindungen sind zulässig (sehr sicher, aber konfigurationsaufwendig).
- **Blacklisting**: Alles ist freigegeben, Gefahren müssen bekannt sein (komfortabel, aber weniger sicher).

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### Paketfilter und ACLs

- **Stateless Paketfilter**: Prüft Pakete basierend auf vordefinierten **ACLs** ohne Verbindungsmerkmale zu speichern.
- **Stateful Packet Inspection (SPI)**: Merkt sich die Kommunikation und ermöglicht nur Antwortpakete von einem bekannten Sender.
- **Extended-ACLs**: Prüft zusätzlich zu Source/Destination IP auch **Ports** und **Protokolle**.

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### Arten von Firewalls

- **Paketfilter (Stateless)**: Untersucht Paket-Header nach Absender, Empfänger und Protokoll.
- **Stateful Packet Inspection**: Merkt sich die Kommunikation und regelt nur Regeln für eine Richtung.
- **Application & Proxy Firewalls**: Bieten tiefen Einblick in Layer-7-Daten, Filtern von Anwendungen und Inhalten.

---

### DMZ – Demilitarized Zone

- Ein eigenes Netz, das Server wie **Mailserver** oder **Webserver** beherbergt, die sowohl vom **LAN** als auch vom **WAN** (Internet) erreichbar sind.
- Ziel: **Schutz des internen LANs** durch Firewall-Regeln, indem Angriffe aus der DMZ auf das LAN verhindert werden.
****

Sicherheitsaspekte und Firewalls


## Verfügbarkeit und Ausfallzeiten in IT-Systemen

### Verfügbarkeit von IT-Systemen

- **Verfügbarkeit** ist ein zentrales Schutzziel der Informationssicherheit und beschreibt die Fähigkeit eines Systems, Dienste und Funktionen kontinuierlich und zuverlässig bereitzustellen.
- Die Verfügbarkeit wird in Prozent berechnet: 

```text
(Betriebszeit * 100 %) / Gesamtzeit = Verfügbarkeit in %
```

- Beispiel: Eine Verfügbarkeit von 99,9 % bedeutet, dass maximal 8,76 Stunden Ausfallzeit pro Jahr akzeptiert werden.

---

### Verfügbarkeitsklassen

- Verfügbarkeitsklassen (VK) klassifizieren die Verfügbarkeit und die maximal tolerierbare Ausfallzeit eines Systems.
  - **VK 3**: Ausfallzeit < 5 Minuten pro Monat, mindestens 99,99 % Verfügbarkeit (Hochverfügbarkeit).
  - **Hochverfügbarkeit** bezeichnet Systeme, die eine Verfügbarkeit von 99,9 % oder höher aufweisen.
  
**Beispiel**: 

- **VK 3** bedeutet eine jährliche Ausfallzeit von weniger als 53 Minuten.

---

### Hochverfügbarkeit

- **Hochverfügbarkeit** bezeichnet IT-Systeme, die auch bei Ausfall einzelner Komponenten weiterarbeiten.
- Maßnahmen zur Gewährleistung der Hochverfügbarkeit:
  - **Redundante Hardware**
  - **Failover-Mechanismen**
  - **Regelmäßige Wartung**
  
**Vorteile**:

- Erhöhte **Betriebszeit**
- Minimierte **Ausfallzeiten**

---

### Ausfallwahrscheinlichkeit

- Die **Ausfallwahrscheinlichkeit** beschreibt, wie wahrscheinlich es ist, dass eine Komponente in einem IT-System ausfällt.
  - Ohne Redundanz: Wahrscheinlichkeit `p`, dass eine einzelne Komponente ausfällt.
  - Mit Redundanz: Wahrscheinlichkeit für den gleichzeitigen Ausfall mehrerer Komponenten ist das Produkt ihrer Ausfallwahrscheinlichkeiten.

---

### Maßnahmen zur Sicherstellung der Verfügbarkeit

- Um die Verfügbarkeit zu sichern, sind verschiedene Maßnahmen notwendig:
  - **Redundanz**: Mehrere Komponenten erhöhen die Ausfallsicherheit.
  - **Failover**: Automatischer Wechsel zu einem redundanten System bei Ausfall.
  - **Monitoring**: Überwachung der IT-Systeme zur Früherkennung von Problemen.
  - **Wartung**: Regelmäßige Wartung und Aktualisierung von Systemen.

---

### Redundanz

- **Redundanz** bedeutet, dass Systeme mit mehreren Komponenten ausgestattet sind, die sich gegenseitig ersetzen können.
  - Arten von Redundanz:
    - **Hardware-Redundanz**: Zusätzliche Hardware-Komponenten.
    - **Software-Redundanz**: Software-Mechanismen wie Load-Balancing.
    - **Daten-Redundanz**: Regelmäßige Backups oder RAID.
    - **Netzwerk-Redundanz**: Sicherstellung von stabilen Netzwerkverbindungen durch alternative Netzwerkpfade.

---

### Failover

- **Failover** bezeichnet den automatischen Wechsel zu einem redundanten System im Falle eines Ausfalls.
  - Zwei Arten:
    - **Automatisches Failover**: Der Wechsel erfolgt automatisch ohne menschliches Eingreifen.
    - **Manuelles Failover**: Der Wechsel erfordert menschliches Eingreifen.

---

### Monitoring

- **Monitoring** ist die Überwachung der IT-Systeme zur Früherkennung von Problemen.
  - Arten des Monitorings:
    - **Infrastruktur-Monitoring**: Überwachung von Hardware-Komponenten wie Server und Speicher.
    - **Netzwerk-Monitoring**: Überwachung von Netzwerkverbindungen und -leistung.
    - **Anwendungs-Monitoring**: Überwachung der Performance und Verfügbarkeit von Anwendungen.

---

### Wartung

- **Wartung** umfasst regelmäßige Überprüfung, Aktualisierung und Instandhaltung von IT-Komponenten.
  - Aufgaben:
    - **Hardware-Wartung**: Regelmäßige Wartung der Hardware.
    - **Software-Updates**: Aktualisierung von Betriebssystemen und Anwendungen.
    - **Sicherheitsüberwachung**: Identifikation und Behebung von Sicherheitslücken.
    - **Netzwerk-Optimierung**: Sicherstellung stabiler Netzwerkverbindungen.

---

### Disaster Recovery

- **Disaster Recovery** umfasst Strategien zur Wiederherstellung von IT-Systemen nach einem Ausfall.
  - **RTO** (Recovery Time Objective): Maximale Ausfallzeit, die ein System ohne Beeinträchtigung des Geschäftsprozesses tolerieren kann.
  - **RPO** (Recovery Point Objective): Maximale Menge an Daten, die im Falle eines Ausfalls verloren gehen darf.

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### Business Continuity

- **Business Continuity** stellt sicher, dass ein Unternehmen seine kritischen Funktionen während und nach einer Störung fortsetzen kann.
  - Umfasst nicht nur IT-Systeme, sondern auch Personal, Prozesse, Kommunikation und Infrastruktur.
  - **Kritische Geschäftsprozesse** werden identifiziert und priorisiert, um die Unternehmensfortführung sicherzustellen.


Verfügbarkeit und Ausfallzeiten in IT-Systemen

Maßnahmen zur Sicherstellung der Verfügbarkeit


## USV – Unterbrechungsfreie Stromversorgung

### Was ist eine USV?

- **USV** (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) schützt vor Stromausfällen, indem sie eine Notstromversorgung bereitstellt.
- Sie verhindert **Datenverlust**, **Geräteschäden** und reduziert die **Ausfallzeiten**.
- **Einsatzgebiete**: Krankenhäuser, Leitstellen, Rechenzentren, und alle anderen kritischen Infrastrukturen.

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### Wie sieht eine USV aus?

- USVs kommen in verschiedenen **Formen** und **Größen**, je nach Akkugröße und Einsatzgebiet.
- Die Kommunikation zwischen **Server** und **USV** erfolgt über **Ethernet**, **SNMP**, **RS-232** oder **USB**.

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### Allgemeiner Aufbau einer USV

- **Hauptkomponenten**:
  - **Akkumulatoren/Batterien**: Speichern die Energie.
  - **Stromrichter**: Wandelt die Energie.
  - **Elektronische Regelung**: Steuert den Energiefluss.
  - **Transformatoren**: Passen Spannung und Stromstärke an.
  - **Schalttransistoren und Schaltrelais**: Sorgen für den Stromfluss.

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### Einsatzgebiete

- USVs stellen sicher, dass kritische Systeme auch während eines **Stromausfalls** weiter betrieben werden können.
- Beispiele: **Netzwerkkomponenten**, **Alarmanlagen**, **Notbeleuchtung**.

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### Störungsarten und Auswirkungen

- **Störungsarten**:
  - **Stromausfälle**, **Spannungseinbrüche**, **Überspannungen**, **Spannungsstöße**, **Unterspannung**, **Frequenzschwankungen**, **Störspannungen**.
- **Auswirkungen**:
  - **Systemstopps**, **Datenverluste**, **Geräteschäden**, **verminderte Lebensdauer** der Hardware.

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### Ursachen für Störungen

- **Naturereignisse** (z.B. Blitzeinschläge, Erdbeben)
- **Katastrophen** oder **physikalische Schäden**
- **Wartungsarbeiten**, **Kurzschlüsse**, **Netzüberlastungen**.

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### Klassifizierung von USVs

1. **Klasse 1: VFI (Online-USV)**  
   - **Spannungs- und frequenzunabhängig**, keine Umschaltzeiten, **Wirkungsgrad** ca. **90%**.
   
2. **Klasse 2: VI (Line-Interactive USV)**  
   - **Spannungsunabhängig**, geringe Umschaltzeiten (2-4 ms), **Wirkungsgrad** 95-98%.

3. **Klasse 3: VFD (Offline USV)**  
   - Nur bei **Störungen** aktiv, hohe Umschaltzeiten (4-10 ms), **Wirkungsgrad** bis **100%**.

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### Fehler, Wartung und Instandsetzung

- **Wartung**: Regelmäßige Wartung 4-5 Mal pro Jahr erforderlich.
- **Prüfungen**: Umfasst Reinigung, Verbindungen, Messwerte, Batterie, Lasten und Kommunikation.
  
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### Dimensionierung der USV

- **Berechnung der Kapazität**: Die **Scheinleistung**, **Wirkleistung** und **Blindleistung** müssen berücksichtigt werden.
- **Berechnung der Akkukapazität (Q)**: Abhängig von der **Scheinleistung (Pschein)**, **Akkuspannung (Uakku)** und **Unterstützungszeit (tstütz)**.
- **Beispielrechnungen**: Bestimmung der **Akkulaufzeit** und der Leistungsanforderungen des **Netzteils**.

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### Wichtige Formeln

- **Umrechnung von Watt (W) in VA und umgekehrt**:

```text
1 VA = 1 W bei einem Leistungsfaktor von 1
```

- Berechnungen zur **Akkulaufzeit**, **Kapazität** und benötigten **Leistungsanforderungen**.


USV – Unterbrechungsfreie Stromversorgung


## Was ist **IT-Security**?

IT-Security umfasst Maßnahmen zum Schutz von Computern, Servern, mobilen Geräten, Netzwerken und Daten vor böswilligen Angriffen. Diese Maßnahmen finden Anwendung in vielen Bereichen – von Unternehmen bis hin zu privaten Nutzern.

Die IT-Security gliedert sich in mehrere Kategorien:

### Netzwerksicherheit

Sicherung von Computernetzwerken vor Eindringlingen, z. B. durch Firewalls.  
Diese Schutzmechanismen sollen verhindern, dass unerlaubte Zugriffe erfolgen – entweder durch gezielte Angreifer oder zufällige Schadsoftware.

### Programmsicherheit

Schutz von Software und Geräten vor Bedrohungen.  
Bereits in der Entwurfsphase eines Programms müssen Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden.

### Informationssicherheit

Schutz der Integrität und Vertraulichkeit von Daten – sowohl im Speicher als auch bei der Übertragung.

### Betriebssicherheit

Bezieht sich auf Prozesse und Entscheidungen zur Verwaltung von Datenzugriffen und -speicherung. Dazu zählen Benutzerrechte und Regeln zur Freigabe von Informationen.

### Disaster Recovery & Business Continuity

Beschreibt Strategien zur Wiederherstellung von Betriebsprozessen und Daten nach einem Vorfall.  
Disaster Recovery legt fest, wie der vorherige Zustand wiederhergestellt wird.  
Business Continuity sorgt dafür, dass der Geschäftsbetrieb trotz Ausfall bestimmter Ressourcen fortgeführt werden kann.

### Endbenutzer-Aufklärung

Menschen stellen ein unvorhersehbares Sicherheitsrisiko dar.  
Daher ist es entscheidend, sie über potenzielle Gefahren aufzuklären – etwa den Umgang mit E-Mail-Anhängen oder unbekannten USB-Sticks.  
Selbst moderne Firewalls (z. B. mit Stateful Packet Inspection) können keine Nutzerfehler verhindern.

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## Schutzziele des **BSI** (CIAA)

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik definiert folgende vier Schutzziele:

- **Vertraulichkeit** (Confidentiality): Schutz von Daten vor unbefugtem Zugriff
- **Integrität** (Integrity): Unversehrtheit von Daten und Systemen
- **Authentizität** (Authenticity): Nachweis der Echtheit und Herkunft von Daten
- **Verfügbarkeit** (Availability): Daten und Dienste müssen im Bedarfsfall bereitstehen

Ein Verstoß gegen diese Ziele kann rechtliche, wirtschaftliche oder ideelle Schäden verursachen.

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## Datenschutz vs. Datensicherheit

### Datenschutz

- Bezieht sich auf den Schutz der Privatsphäre von Personen
- Geregelt durch Gesetze wie das **Bundesdatenschutzgesetz (BDSG)** und die **DSGVO**
- Ziel: Recht auf informationelle Selbstbestimmung

**Personenbezogene Daten** sind z. B. Name, Adresse, Geburtsdatum, Bankdaten usw.

### Datensicherheit

- Technischer Schutz von Daten – unabhängig davon, ob personenbezogen oder nicht
- Ziel: Verhinderung von Manipulation, Verlust oder unbefugtem Zugriff
- Beinhaltet Maßnahmen wie Verschlüsselung, Zugriffskontrolle oder Firewalls

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## Die 14 Gebote für Datenschutz und Datensicherheit

1. Zugangskontrolle  
2. Datenträgerkontrolle  
3. Speicherkontrolle  
4. Benutzerkontrolle  
5. Zugriffskontrolle  
6. Übertragungskontrolle  
7. Eingabekontrolle  
8. Transportkontrolle  
9. Wiederherstellbarkeit  
10. Zuverlässigkeit  
11. Datenintegrität  
12. Auftragskontrolle  
13. Verfügbarkeitskontrolle  
14. Trennbarkeit

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## Relevante Gesetze und Standards

- **IT-Sicherheitsgesetz (IT-SiG)**  
  Regelt den Schutz kritischer Infrastrukturen, z. B. Telekommunikation, Cloud-Dienste

- **BSI-Gesetz (BSIG)**  
  Legt die Aufgaben und Befugnisse des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik fest

- **ISO 27001**  
  International anerkannter Standard zur Einführung und Zertifizierung eines Informationssicherheitsmanagementsystems (ISMS)

- **Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO)**  
  EU-weite Regelung zum Schutz personenbezogener Daten. Unternehmen müssen technische und organisatorische Maßnahmen ergreifen, um Datenschutz sicherzustellen.

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## Umsetzung des IT-Grundschutzes

- Personenbezogene Daten dürfen nur auf Weisung verarbeitet werden
- Gesetzliche Ausnahmen möglich, z. B. gesetzlich verpflichtende Verarbeitung
- Sicherheitsmaßnahmen orientieren sich am **IT-Grundschutz-Kompendium** und dem **Deming-Zyklus**

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## Der **Deming-Zyklus** (PDCA)

Ein Modell zur kontinuierlichen Verbesserung von Sicherheitsprozessen:

1. **Plan** – Analyse und Zieldefinition  
2. **Do** – Umsetzung der Maßnahmen  
3. **Check** – Soll-Ist-Vergleich und Wirksamkeitsprüfung  
4. **Act** – Ableitung von Standards oder erneuter Zyklusstart

**Vorteile:**
- Einfache Struktur
- Kontinuierliche Verbesserung
- Flexibel einsetzbar

**Nachteile:**
- Keine schnellen Lösungen
- Wirksamkeit abhängig von klarer Zieldefinition

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## Fazit

IT-Grundschutz ist ein zentrales Thema in der IT-Sicherheit. Er umfasst technische, organisatorische und rechtliche Maßnahmen zum Schutz von Daten und Systemen. Die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben, die Umsetzung der Schutzziele sowie die kontinuierliche Verbesserung durch Modelle wie den Deming-Zyklus sind grundlegende Bausteine für eine sichere IT-Infrastruktur.

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Die 14 Gebote für Datenschutz und Datensicherheit

IT-Grundschutz und IT-Security


## Schadsoftware (Malware)

Schadsoftware ist ein Oberbegriff für Programme, die entwickelt wurden, um Computersysteme zu schädigen, auszuspionieren oder zu kontrollieren.

### Virus

Ein Virus ist ein sich selbst replizierendes Programm, das sich an saubere Dateien anhängt und beim Ausführen dieser Datei aktiviert wird. Es kann sich im System verbreiten und andere Dateien infizieren.

### Wurm

Ein Wurm ist ein eigenständiges Schadprogramm, das sich ohne Benutzerinteraktion selbstständig über Netzwerke verbreitet, z. B. per E-Mail.

### Trojaner

Ein Trojanisches Pferd tarnt sich als nützliche Software, führt jedoch im Hintergrund schädliche Funktionen aus, etwa das Ausspähen von Daten oder das Nachladen weiterer Malware.

### Spyware

Spyware sammelt ohne Wissen des Nutzers Informationen wie Tastatureingaben oder Surfverhalten. Diese Daten können z. B. zur Ausspähung von Kreditkartendaten genutzt werden.

### Ransomware

Blockiert den Zugriff auf Daten und verlangt ein Lösegeld für deren Freigabe. Dateien werden oft verschlüsselt und sind ohne Zahlung nicht wiederherstellbar.

### Adware

Bindet Werbung in Software ein. Teilweise wird Adware als Einfallstor für weitere Schadsoftware genutzt.

### Botnets

Ein Botnetz ist ein Verbund infizierter Rechner (Bots), der zentral gesteuert wird. Diese können für Angriffe wie Spamversand oder DDoS missbraucht werden.

### Advanced Persistent Threat (APT)

Ein hochentwickelter, langfristig angelegter Angriff auf kritische IT-Infrastrukturen oder vertrauliche Daten, häufig von gut organisierten Gruppen oder staatlich unterstützten Akteuren.

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## Cyber-Angriffe und Angriffsszenarien

Cyber-Angriffe nutzen Schwachstellen aus, um Daten zu stehlen, Systeme zu stören oder Benutzer zu täuschen.

### SQL-Injection

Ein SQL-Injection-Angriff nutzt Schwachstellen in datenbankgestützten Webanwendungen aus. Dabei werden manipulierte SQL-Befehle eingeschleust, um Zugriff auf Datenbanken zu erlangen.

### Phishing

Phishing ist eine Methode, bei der Benutzer über gefälschte E-Mails oder Webseiten dazu gebracht werden, vertrauliche Informationen wie Passwörter oder Kreditkartendaten preiszugeben. Die Nachrichten wirken oft täuschend echt.

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## Denial-of-Service (DoS) und Distributed DoS (DDoS)

### DoS-Angriff

Ein Denial-of-Service-Angriff zielt darauf ab, einen Dienst durch Überlastung unbrauchbar zu machen. Dabei wird ein Zielsystem mit sinnlosen Anfragen überflutet.

**Beispiele für DoS-Techniken:**
- SYN-Flooding
- Ping-Flooding
- Mailbombing

### DDoS-Angriff

Ein Distributed Denial-of-Service-Angriff nutzt viele kompromittierte Systeme (oft aus einem Botnetz), um gleichzeitig Anfragen zu senden. Dadurch wird die Infrastruktur massiv überlastet.

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## Social Engineering

Bei Social Engineering handelt es sich um Angriffe, die nicht auf technische Schwächen, sondern auf menschliche Eigenschaften wie Vertrauen oder Hilfsbereitschaft abzielen.

### Merkmale

Angreifer geben sich als Techniker, Administratoren oder Kollegen aus, um vertrauliche Informationen zu erhalten. Die Täuschung erfolgt oft über digitale Kommunikationswege.

### Bekannte Formen

- **Angler-Phishing**: Über Social Media geben sich Angreifer als Supportmitarbeiter aus.
- **CEO-Fraud**: Täter geben sich als Geschäftsführung aus und fordern z. B. Überweisungen an.
- **Man-in-the-Middle (MITM)**: Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern wird abgefangen, z. B. in öffentlichen WLANs.
- **Doxing**: Veröffentlichung sensibler persönlicher Daten im Internet zur Einschüchterung.
- **Identitätsdiebstahl**: Verwendung gestohlener Daten zur Täuschung oder für Straftaten.

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## Schutzmaßnahmen gegen Social Engineering

### Allgemeine Maßnahmen

- Sichere Passwort- und Kennwortrichtlinien
- Automatische Bildschirmsperren aktivieren
- WLAN und Bluetooth nur bei Bedarf aktivieren
- Verschlüsselung und regelmäßige Backups
- Verzicht auf Speicherung sensibler Daten auf mobilen Geräten

### Blacklisting und Whitelisting

- **Blacklisting**: Unerwünschte IPs, Domains oder Anwendungen werden gesperrt.
- **Whitelisting**: Nur explizit erlaubte Quellen werden zugelassen.

### Zwei- oder Multi-Faktor-Authentifizierung (2FA/MFA)

- Erhöht die Sicherheit durch einen zusätzlichen Authentifizierungsfaktor (z. B. SMS-Code, Authenticator-App oder biometrische Merkmale)
- Wird bei sensiblen Anwendungen wie Online-Banking oder Diensten mit personenbezogenen Daten dringend empfohlen

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## Fazit

Die Bedrohung durch Schadsoftware und Cyberangriffe ist vielfältig. Neben technischen Maßnahmen sind auch organisatorische und menschliche Faktoren entscheidend für die Sicherheit. Schulung, sichere Systeme und effektive Schutzmaßnahmen helfen, die Risiken zu minimieren.

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Schutzmaßnahmen gegen Social Engineering

Zwei- oder Multi-Faktor-Authentifizierung

Schadsoftware und Cyber-Angriffe


## Urheberrecht und geistiges Eigentum

Das Urheberrecht schützt Werke wie Texte, Bilder, Musik, Software und andere geistige Schöpfungen. Es verleiht dem Urheber automatisch das ausschließliche Nutzungsrecht, sobald ein Werk geschaffen wurde und auf einem Datenträger vorliegt.

**Wichtige Aspekte des Urheberrechts:**

- Der Urheber besitzt **Persönlichkeitsrechte**
- Der Urheber entscheidet über **Nutzung und Verwertung**
- Ohne Zustimmung dürfen Werke **nicht weiterverwendet** werden, außer es greift eine gesetzliche Ausnahmeregelung

**Beispiele geschützter Werke:**

- Computerprogramme
- Sprach- und Schriftwerke
- Lichtbildwerke
- Darstellungen wissenschaftlicher oder technischer Art

**Ausnahmen:**
Unter bestimmten Voraussetzungen ist die Nutzung auch ohne Zustimmung erlaubt, z. B. im Unterricht oder zu Forschungszwecken.

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## Markenrecht

Das Markenrecht schützt Zeichen, mit denen Unternehmen ihre Waren und Dienstleistungen kennzeichnen. Eine Marke schafft Wiedererkennung und Vertrauen bei Kunden.

**Schutzfähig sind z. B.:**

- Wörter, Buchstaben, Zahlen
- Bilder, Farben, Klänge
- Multimediazeichen und Hologramme

Mit dem **Markengesetz (MarkenG)** wird die Nutzung und der Schutz von Marken geregelt.

**Rechte des Markeninhabers:**

- Alleiniges Nutzungsrecht
- Möglichkeit zur Vergabe von **Markenlizenzen**
- Möglichkeit zur **Veräußerung der Marke**

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## Creative Commons (CC)

Creative-Commons-Lizenzen bieten eine Möglichkeit, urheberrechtlich geschützte Werke unter bestimmten Bedingungen zur Nutzung freizugeben. Sie wurden 2001 von Lawrence Lessig an der Stanford University entwickelt.

**Ziele:**

- Erleichterung der legalen Weiterverwendung kreativer Werke
- Definition klarer Nutzungsbedingungen für Dritte

**Merkmale:**

- Open-Content-Lizenzsystem
- Vergleichbar mit Open-Source-Lizenzen wie **GPL** oder **LGPL**
- Nutzungsrechte werden im Vorfeld definiert und erlauben damit Wiederverwendung ohne Rücksprache

**Beispiele für Bedingungen:**

- Namensnennung erforderlich
- Keine kommerzielle Nutzung
- Keine Bearbeitung erlaubt

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## Softwarelizenzen und EULA

Softwarelizenzen regeln die rechtmäßige Nutzung von Programmen. Sie sind sowohl für Quell- als auch für Objektcode relevant.

**Arten von Softwarelizenzen:**

- **Einzelplatzlizenz**: Nutzung auf einem bestimmten Gerät
- **Benutzerlizenz**: Nutzung durch eine bestimmte Person
- **Netzwerklizenz**: Nutzung im Rahmen eines Netzwerks
- **Volumenlizenz**: Nutzung auf mehreren Systemen in einem Unternehmen

### Endbenutzer-Lizenzvertrag (EULA)

Ein EULA ist eine spezielle Lizenzvereinbarung zwischen dem Hersteller (Lizenzgeber) und dem Nutzer (Lizenznehmer). Er regelt, in welchem Umfang und unter welchen Bedingungen Software genutzt werden darf.

**Typische Inhalte eines EULA:**

- Installations- und Nutzungsrechte
- Einschränkungen (z. B. keine Weitergabe)
- Haftungsausschluss
- Vertragsstrafen bei Verstoß

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## Fazit

Urheberrecht, Markenrecht und Lizenzen regeln die rechtmäßige Nutzung geistigen Eigentums in der IT. Für den beruflichen Alltag ist es entscheidend, die Unterschiede zwischen freien und kommerziellen Lizenzen zu kennen sowie die Bedingungen, unter denen Software genutzt, geteilt oder verändert werden darf.

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Urheberrecht, Markenrecht und Lizenzen


## Umsetzung des IT-Grundschutzes

Personenbezogene Daten dürfen nur auf Weisung des Verantwortlichen oder Auftraggebers verarbeitet werden. Ausnahmen bestehen nur dann, wenn gesetzliche Vorgaben die Verarbeitung verlangen.

Für Beschäftigte gilt: Ohne ausdrückliche Weisung dürfen keine personenbezogenen Daten verarbeitet werden.

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## IT-Grundschutz-Kompendium und ISMS

Das **IT-Grundschutz-Kompendium** bietet systematische Hilfestellungen für Unternehmen, um ein zertifizierungswürdiges **Informationssicherheitsmanagementsystem (ISMS)** gemäß **ISO 27001** aufzubauen.

**Ziele:**

- Systematische Schwachstellenanalyse
- Prüfung der Angemessenheit von Schutzmaßnahmen
- Entwicklung von Sicherheitskonzepten
- Sicherstellung der Schutzziele (Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität, Verfügbarkeit)

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## Der PDCA-Zyklus (Deming-Zyklus)

Der **Deming-Zyklus** ist ein Modell zur kontinuierlichen Verbesserung. Er wird auch als **Plan-Do-Check-Act (PDCA)** bezeichnet und besteht aus vier Phasen:

### 1. Plan

- Analyse der aktuellen Situation
- Festlegung von Zielen
- Entwicklung von Maßnahmen zur Zielerreichung

### 2. Do

- Umsetzung der geplanten Maßnahmen in den jeweiligen Bereichen
- Pilotierung und erste Anwendung

### 3. Check

- Vergleich von Soll- und Ist-Zustand
- Überprüfung der Wirksamkeit der Maßnahmen
- Analyse der Ergebnisse

### 4. Act

- Erfolgreiche Maßnahmen werden standardisiert
- Falls nötig: Neue Maßnahmen ableiten und Zyklus erneut durchlaufen

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## Vorteile und Nachteile des PDCA-Zyklus

**Vorteile:**

- Einfach und strukturiert anwendbar
- Flexibel auf viele Situationen übertragbar
- Ermöglicht kontinuierliche Verbesserung
- Bietet Kontrolle und Nachvollziehbarkeit

**Nachteile:**

- Keine kurzfristige Problemlösung möglich
- Erfolg abhängig von klar definierten Zielen
- Langfristige Planung erforderlich
- Kein proaktiver Ansatz – reagiert auf bestehende Probleme

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## Fazit

Die Umsetzung des IT-Grundschutzes erfordert ein strukturiertes Vorgehen, das technische, organisatorische und rechtliche Anforderungen berücksichtigt. Das IT-Grundschutz-Kompendium in Verbindung mit dem PDCA-Zyklus bietet eine anerkannte Methodik zur Einführung und Weiterentwicklung eines sicheren und gesetzeskonformen Informationssicherheitsmanagementsystems.

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Umsetzung des IT-Grundschutzes


## Software zur Verwaltung von Daten anpassen

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## Mitwirkung an der Softwareentwicklung

Softwareentwickler wirken an der Entwicklung neuer Software sowie an der Anpassung und Erweiterung bestehender Softwaresysteme mit.

**Beispiele für Rollen:**
- Frontend-Entwickler  
- Backend-Entwickler  
- Full-Stack-Entwickler  
- Datenanalyst  
- DevOps-Entwickler  
- Datenbankentwickler

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## Programmiersprachen im Überblick

### Pascal
- Anfang der 1970er Jahre entwickelte imperative Programmiersprache
- Lehrsprache für strukturierte Programmierung

**Object Pascal**
- Oberbegriff für Pascal-Derivate mit objektorientierter Erweiterung
- Bekannteste Variante: **Embarcadero Delphi** (entstand 1985 bei Apple)  
  [https://www.embarcadero.com](https://www.embarcadero.com)

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### JavaScript
- Entwickelt 1995 von Netscape für dynamisches HTML in Webbrowsern
- Ziel: Benutzerinteraktionen und HTML-Erweiterungen
- Heute auch außerhalb von Browsern im Einsatz (z. B. Server, Microcontroller)

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### PHP
- Serverseitig interpretierte Skriptsprache für dynamische Webseiten und Webanwendungen
- Erscheinungsjahr: Juni 1995
- Aktuelle Version: **8.3.6** (Stand: 11. April 2024)

**Warum PHP und nicht HTML?**
- HTML wird **auf dem Client** (Browser) ausgewertet  
- PHP wird **auf dem Server** ausgeführt

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### Go
- Kompilierbare Sprache mit imperativen und objektorientierten Paradigmen
- Entwickelt von Google aufgrund von Unzufriedenheit mit C++ und Java
- Merkmale:
  - Hohe Übersetzungsgeschwindigkeit
  - Optimiert für Cloud-Anwendungen
  - Syntax angelehnt an C
  - Unterstützt Nebenläufigkeit (z. B. Kanäle)

- Erscheinungsjahr: 2009  
- Erste stabile Version: 2012  
- Aktuelle Version: **1.22.3** (Stand: April 2024)

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### Ruby
- Höhere Programmiersprache, Mitte der 1990er Jahre entwickelt
- Tief objektorientiert
- Unterstützt mehrere Programmierparadigmen
- Merkmale:
  - Laufzeitinterpretation
  - Dynamische Typisierung
  - Automatische Speicherbereinigung

- Aktuelle Version: **3.3.0** (Stand: Dezember 2023)

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## Aufgaben von Softwareentwicklern

- Entwicklung der Software-Architektur und des Quellcodes  
- Testen  
- Implementierung und Installation  
- Wartung und Weiterentwicklung der Software

> In den meisten Fällen arbeiten Softwareentwickler **nicht allein**, sondern in Teams, z. B. mit:
- Softwareanalysten  
- Programmierern  
- Softwaretestern  
- Anwendungsberatern  
- Softwareingenieuren  
- Webdesignern

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## Hard Skills

- Programmierkenntnisse
- Saubere und sinnvoll strukturierte Code-Struktur
- Versionsverwaltung (z. B. Git)
- Projektmanagementmethoden
- Algorithmen und Datenstrukturen
- Datenbanken
- Testmethoden
- Debuggingmethoden

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## Soft Skills

Soft Skills sind genauso wichtig wie Fachkenntnisse.

> Ein Entwickler muss heute mehr als nur technisches Wissen mitbringen.

Wichtige Kompetenzen:
- Kommunikatives Geschick
- Teamarbeit
- Fähigkeit zur Selbstweiterbildung
- Flexibilität

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## Software – Definition und Einteilung

> **IEEE 610.12:**  
> „Software umfasst alle Programme, vorgeschriebenen Abläufe, Dokumentation und Daten, die zum Betrieb eines Rechnersystems erforderlich sind.“

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### Einteilung nach Aufgabenbereich

- **Systemsoftware**
- **Unterstützungssoftware**
- **Anwendersoftware**

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### Einteilung nach Individualisierungsgrad

- **Standardsoftware**
- **Individualsoftware**

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## Beispiele für Softwarearten

### Systemsoftware

- Betriebssysteme: Windows, macOS, Linux, Android  
- Treiberprogramme  
- BIOS / UEFI  
- Utility-Programme: Defragmentierung, Antivirus, Firewall  
- Kommandozeileninterpreter: Bash, PowerShell, CMD

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### Unterstützungssoftware

- Compiler  
- Interpreter  
- Editoren  
- IDEs (z. B. Visual Studio, Eclipse)  
- Virtualisierungen: VirtualBox, MS Hyper-V

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### Anwendersoftware

- Textverarbeitung: Microsoft Word, LibreOffice Writer  
- Tabellenkalkulation: Excel, Calc  
- Präsentationen: PowerPoint, Impress  
- Bildbearbeitung: Photoshop, GIMP  
- Desktop-Publishing: InDesign, Scribus  
- Datenbanken: MS Access, Base  
- Kommunikation: E-Mail-Clients, Messenger  
- Browser: Chrome, Firefox  
- Medien: VLC, iTunes  
- Spiele: Counter-Strike, World of Warcraft

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## Softwareentwicklung – Definition

> **„Softwareentwicklung ist die Neuentwicklung oder die Verbesserung und Anpassung von Softwaresystemen.“**

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## Arten der Softwareentwicklung

- **Customizing** – Anpassung von Standardsoftware (z. B. über Konfiguration)
- **Erweiterungsprogrammierung** – z. B. durch Plug-ins, Add-ons, APIs
- **Neuentwicklung** – vollständige Eigenentwicklung
- **Datenmigration** – Übertragung von Daten in neue Systeme

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## Projektarbeit in der Softwareentwicklung

### Projektbegriff nach **DIN 69901**

Ein Projekt ist ein Vorhaben mit:
- Einmaligen Zielvorgaben  
- Begrenzten Ressourcen (Zeit, Geld, Personal)  
- Abgrenzung gegenüber anderen Vorhaben  
- Projektspezifischer Organisation

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### Projektklassifikation

**Mögliche Unterscheidungskriterien:**

- **Teamstruktur:** intern, extern, gemischt  
- **Projektziel:** Funktionsverbesserung, Kostensenkung  
- **Softwaretyp:** Web, Mobile, Datenbank, Spiele  
- **Komplexität:** klein, mittel, groß  
- **Technologie:** Java, .NET, C++, usw.  
- **Größe:** kurz, mittelgroß, groß  
- **Ort:** on-site, remote  
- **Anlass:** Neuentwicklung, Anpassung, Migration

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### Projektstruktur (bei mittleren und großen Projekten)

> Enthält typischerweise mehrere Arbeitspakete, Projektleitung, Qualitätssicherung, Dokumentation, evtl. eigene Support-Strukturen.  
(Detaillierte grafische Darstellung liegt nicht als Text vor.)

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### Die 5 Phasen eines Projekts

1. **Projektstart**  
2. **Planung**  
3. **Durchführung**  
4. **Kontrolle**  
5. **Projektabschluss**

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## Informationen und Daten

### Was ist eine Information?

> Transfer von Wissen, der beim Empfänger zu einer Wissensänderung führt.

**Eigenschaften:**
- immateriell  
- an Träger gebunden  
- nicht kostenlos  
- leicht übertragbar  
- leicht kopierbar

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### Was sind Daten?

> Darstellung von Informationen in maschinenverarbeitbarer Form  
→ z. B. **Binärform** (0 und 1)

Beispiel:  
`1000001`  
- Dezimal: 1.000.001  
- Binär: 65  
- ASCII: „A“

---

## EVA-Prinzip

- **Eingabe** → **Verarbeitung** → **Ausgabe**

---

## Zahlensysteme

### Dezimalsystem (Basis 10)
- Ziffern: 0–9  
- Positionswertigkeit: Zehnerpotenzen

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### Dualsystem (Basis 2)
- Ziffern: 0, 1  
- Anwendung in allen digitalen Systemen

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### Hexadezimalsystem (Basis 16)
- Ziffern: 0–9, A–F  
- 1 Hex-Zeichen = 4 Bit

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## Umrechnung zwischen Zahlensystemen

### Dezimal → Dual (Divisionsmethode)  
Beispiel: `233`  
- Ergebnis: `11101001`

### Dual → Dezimal (Additionsmethode)  
- `1×128 + 1×64 + 1×32 + 0 + 1×8 + 0 + 0 + 1 = 233`

### Dual → Hex  
- `11101001` = `E9`

### Hex → Dual  
- `E9` = `11101001`

---

## Exkurs: Warum ist eine Zahl hoch 0 = 1?

> Begründet durch Potenzgesetze  
z. B. $ a^m / a^m = a^\{m-m\} = a^0 = 1 $

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## Fazit

Softwareentwicklung ist ein vielschichtiger Bereich, der technisches Wissen, Teamarbeit und projektorientiertes Handeln vereint. Neben unterschiedlichen Softwarearten und Programmiersprachen erfordert die moderne Entwicklung ein tiefes Verständnis für Projektarbeit, Informationsverarbeitung und Zahlensysteme – die Grundlagen für jedes IT-System.


Software zur Verwaltung von Daten anpassen

Umfeld der Softwareentwicklung


## Darstellungsformen von Daten

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## Darstellung von Zahlen – Ganze Zahlen ohne Vorzeichen

- Die Darstellung erfolgt gemäß dem **dualen Zahlensystem**.
- Beispiel für ein Byte (8 Bit), darstellbarer Bereich: `0 .. 255`

| Binär        | Dezimal |
|--------------|---------|
| 0000 0000    | 0       |
| 0011 1111    | 63      |
| 0100 0000    | 64      |
| 0111 1111    | 127     |
| 1000 0000    | 128     |
| 1111 1111    | 255     |

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## Darstellung von Zahlen – Ganze Zahlen mit Vorzeichen

- Das **erste Bit wird als Vorzeichenbit** verwendet:
  - `0` für eine positive Zahl
  - `1` für eine negative Zahl
- Zahlenbereich: `-128 .. 0 .. +127`

### Beispiel: -7
- Ausgang: `0000 0111 b`
- Invertieren: `1111 1000 b`
- +1: `1111 1001 b`  
- Ergebnis: `-7`, weil höchstwertiges Bit = `1`

- Rückrechnung:  
  - `1111 1001 b`  
  - Invertieren: `0000 0110 b`  
  - +1: `0000 0111 b` = `7 d`

---

## Weitere Beispiele Zweierkomplement

### -16
- `0001 0000 b` → `1110 1111 b` + `1 b` = `1111 0000 b`
- Rückrechnung: `1111 0000 b` → `0000 1111 b` + `1 b` = `0001 0000 b` = `16 d`  
→ `-16`, da höchstwertiges Bit `1`

### +127
- Kein Zweierkomplement notwendig  
- `0111 1111 b` = `+127`

### 0
- Kein Zweierkomplement notwendig  
- `0000 0000 b` = `0`

### -128
- `1000 0000 b` → invertiert: `0111 1111 b` + 1 = `1000 0000 b`  
- Rückrechnung führt wieder auf `1000 0000 b` = `128 d`  
→ `-128`, höchstwertiges Bit `1`

### -300
- `0000 0001 0010 1100 b` → invertiert: `1111 1110 1101 0011 b` + `1 b`  
- Ergebnis: `1111 1110 1101 0100 b`
- Rückrechnung → `0000 0001 0010 1100 b` = `300 d`  
→ `-300`, höchstwertiges Bit `1`

---

## Gleitkommazahlen nach IEEE 754 / IEC 60559

| Format     | Vorzeichen | Exponent | Mantisse |
|------------|------------|----------|----------|
| 16-Bit     | 1 Bit      | 5 Bit    | 10 Bit   |
| 32-Bit     | 1 Bit      | 8 Bit    | 23 Bit   |
| 64-Bit     | 1 Bit      | 11 Bit   | 52 Bit   |
| 128-Bit    | 1 Bit      | 15 Bit   | 112 Bit  |

---

## Beispiel: Umrechnung Dezimal in Binär  
**Zahl:** `-10,6875`

### 1. Ganzzahlteil
- `10 d = 1010 b`

### 2. Nachkommateil
- `0,6875 * 2 = 1,375` → `1`
- `0,375 * 2 = 0,75` → `0`
- `0,75 * 2 = 1,5` → `1`
- `0,5 * 2 = 1,0` → `1`  
→ ergibt: `.1011`

### 3. Normalisierung
- `1010,1011` = `1,0101011 × 2^3`
- Exponent = `127 (Bias)` + `3` = `130` → `10000010 b`

### 4. Ergebnis (32 Bit)
- Vorzeichenbit = `1` (negativ)

```
1 | 10000010 | 01010110000000000000000
^   ^^^^^^^^   ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|   Exponent   Mantisse
```

---

## Darstellung von Zeichen und Text

### ASCII
- Anfang der 1960er Jahre entwickelt
- 8 Bit (davon 7 Bit Zeichencodierung + 1 Paritätsbit)
- 128 Zeichen insgesamt  
→ die ersten 32 Zeichen sind **Steuerzeichen**

---

### ISO 8859-1 und ISO 8859-15

- Erweiterung des ASCII-Zeichensatzes  
- **8-Bit Zeichensätze**, 15 Varianten
- Die ersten 128 Zeichen sind identisch zu ASCII  
- Die letzten 96 Zeichen beinhalten regionale Sonderzeichen  
- ISO 8859-15 enthält z. B. das **€-Symbol**

---

### Unicode – UTF-8, UTF-16, UTF-32

| Codierung | Beschreibung                               |
|-----------|--------------------------------------------|
| UTF-8     | 1–4 Byte pro Zeichen, speicheroptimiert     |
| UTF-16    | 2 oder 4 Byte pro Zeichen                   |
| UTF-32    | Immer 4 Byte pro Zeichen                    |

- Unicode wurde 1990 eingeführt
- Aktuell (2024): ca. **230.000 Zeichen**
- UTF-8 benötigt komplexere Kodierung und Dekodierung

---

## Darstellung von grafischen Daten

### Rastergrafik (Bitmap)
- Bild = Matrix aus einzelnen Bildpunkten (Pixel)
- Gängige Formate:
  - `.gif`
  - `.tif`
  - `.jpg`
  - `.png`
  - `.psd`

---

### Vektorgrafik
- Bild besteht aus geometrischen Objekten (Punkte, Linien, Kreise, Polygone)
- Vorteile:
  - Benötigt weniger Speicher
  - **Verlustfrei skalierbar**
- Typische Dateiformate:
  - `.ai`
  - `.eps`
  - `.svg`
  - `.pdf`

---

## Farbmodelle und Farbtiefe

### Farbmodelle
- **RGB** (Rot, Grün, Blau) → additive Farbmischung
- **CMYK** (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) → subtraktive Farbmischung

### Farbtiefe
- Gibt an, wie viele Farben durch die Kombination von Bits dargestellt werden können:

| Farbtiefe | Farben                   |
|-----------|--------------------------|
| 8 Bit     | 256 Farben               |
| 16 Bit    | 65.536 Farben            |
| 24 Bit    | 16,7 Millionen Farben    |
→ 24 Bit = **True Color**

---

## Fazit

Zahlen, Zeichen und Bilder müssen in IT-Systemen digital dargestellt werden – dafür gibt es etablierte Kodierungen wie das **Dualsystem**, das **Zweierkomplement**, **Gleitkommazahlen** nach IEEE 754 sowie Zeichencodierungen wie **ASCII**, **ISO 8859** oder **UTF-8**. Auch bei der Grafikverarbeitung sind die Unterschiede zwischen **Raster- und Vektordarstellung** sowie der **Farbtiefe** entscheidend für Effizienz und Qualität.


Darstellung von Zahlen – Ganze Zahlen ohne Vorzeichen

Darstellung von Zahlen – Ganze Zahlen mit Vorzeichen

Gleitkommazahlen nach IEEE 754 / IEC 60559

Darstellungsformen von Daten



## Digitalisierung von Audio

Töne werden physikalisch als Schwingungslinien dargestellt. Eine Schwingungslinie bezeichnet man auch als **Signal**.

---

## Sampling-Rate

Die **Sampling-Rate** (Abtastrate) gibt an, wie oft das Signal in einer Sekunde abgetastet wird.

- Beispiel: 6 Abtastungen pro Sekunde = 6 Hz
- Übliche Sampling-Rate z. B. 44.100 Hz = 44,1 kHz

---

## Sampling-Tiefe

Auf der y-Achse wird die Tonhöhe (Amplitude) erfasst. Nicht jeder Wert kann gespeichert werden → Rundung notwendig.

- Bei **3 Bit**: $$2^3 = 8$$ verschiedene Werte
- Bei **16 Bit**: $$2^{16} = 65.536$$ Werte

---

## Diskretisierung

Ein Analog-Digital-Wandler (**AD-Wandler**) überträgt ein analoges Signal in ein digitales Raster.

- Je höher Samplingtiefe und Samplingrate, desto feiner das Raster → bessere Qualität

---

## Datenrate und Datenmenge

- **Datenrate**:  
  $$\text{Samplingtiefe} \times \text{Samplingrate}$$ 
  Einheit: bit/s, kbit/s, Mbit/s

- **Datenmenge**:  
  $$\text{Datenrate} \times \text{Zeit (s)}$$

**Beispiel:**  
- 3 Bit, 6 Abtastungen/s → $$6 \times 3 = 18$$ Bit/s  
- Dauer: 3 Minuten  
  → $$18~\text{bit/s} \times 180~\text{s} = 3240~\text{bit} = 405~\text{Byte}$$

---

## Praxisbeispiel Tonstudio

**Gegeben:**  
- 24 Bit, 48.000 Hz  
- Dauer: 30 Minuten

**Speicherplatz:**  
$$24 \times 48.000 \times 60 \times 30 = 2.073.600.000~\text{Bit} = 259{,}2~\text{MB}$$

**Datenrate:**  
$$24 \times 48.000 = 1.152.000~\text{Bit/s} = 144~\text{kB/s}$$

---

## Codec G.711 (VoIP)

**Gegeben:**  
- Samplingtiefe: 8 Bit  
- Datenrate: 64 kbit/s

**Samplingrate:**  
$$\frac{64.000}{8} = 8.000~\text{Hz} = 8~\text{kHz}$$

---

## Algorithmen und Programme

> **Algorithmus:** Handlungsvorschrift zur schrittweisen Problemlösung

Beispiel:
- Euklidischer Algorithmus → Programm (Quellcode)  
- Compiler → Maschinenbefehle (Binärcode) → Prozessor

---

## Klassifikation von Daten

| Kriterium        | Werte                              |
|------------------|-------------------------------------|
| Repräsentation   | analog, digital                     |
| Struktur         | strukturiert, semistrukturiert, unstrukturiert |
| Sicherheitsstufe | öffentlich, intern, vertraulich, geheim |
| Beständigkeit    | dauerhaft, flüchtig                |

---

## Datenquellen

**Intern:**  
- Mitarbeitende  
- Berichte  
- Bestell- und Lagerstatistik

**Extern:**  
- Kunden, Anbieter, Umfragen  
- Datenanbieter

**Datentypen:**  
- Primärdaten (selbst erhoben)  
- Sekundärdaten (vorhanden, ggf. veraltet)

---

## Datenschutz, Datensicherheit und Informationssicherheit

- **Datenschutz:**  
  Schutz personenbezogener Daten, Recht auf informationelle Selbstbestimmung

- **Datensicherheit:**  
  Schutz aller Daten (auch nicht-personenbezogen) vor Manipulation oder Verlust

- **Informationssicherheit:**  
  Technisch-organisatorische Maßnahmen zur Sicherstellung von:
  - Vertraulichkeit
  - Integrität
  - Verfügbarkeit

---

## Schutzziele

- **Vertraulichkeit:** nur autorisierte Zugriffe  
- **Integrität:** Daten bleiben korrekt und unverändert  
- **Verfügbarkeit:** Daten sind bei Bedarf erreichbar

---

## Dezimale vs. binäre Dateneinheiten

| Einheitstyp | Beispiele                    | Umrechnung                        |
|-------------|------------------------------|-----------------------------------|
| Dezimal     | KB, MB, GB, TB               | 1 KB = 1000 B, 1 MB = 1000 KB     |
| Binär       | KiB, MiB, GiB, TiB           | 1 KiB = 1024 B, 1 MiB = 1024 KiB  |

---

## Beispiel: Speicherbedarf für Bilder

**Gegeben:**  
- 500 Bilder  
- 1500 × 2000 Pixel  
- 3 Farbkanäle (RGB), 8 Bit/Kanal

**Rechnung:**

1. Pixel pro Bild: $1500 \times 2000 = 3.000.000$  
2. Byte pro Bild: $3.000.000 \times 3 = 9.000.000$  
3. Gesamt: $9.000.000 \times 500 = 4.500.000.000$ Byte  
4. Umrechnung:  
   $4.500.000.000 / 1024^3 \approx 4,19~\text{GiB}$

---

## Speicherlösungen

- **Cloud-Storage:** Online-Zugriff, zentral verwaltet  
- **Full-Flash-Storage:** Nur SSDs, schnelle Zugriffe  
- **All-/Hybrid-Flash:** Kombination mit klassischen Festplatten

**Weitere Formen:**

- **File-Storage:** Hierarchisch, Dateibasiert  
- **Block-Storage:** Blockbasiert, performant für Datenbanken  
- **Object-Storage:** Objekte mit Metadaten und ID, auch als Serialisierung bezeichnet

---

## Software Engineering

> Ziel: **Qualitätssoftware effizient und zuverlässig entwickeln**

- Fehler vermeiden  
- Aufwand minimieren  
- Kundennutzen maximieren  
- Lebenszyklus managen

---

## Software-Lebenszyklus (SDLC)

1. Anforderungsanalyse  
2. Entwurf  
3. Implementierung  
4. Test  
5. Auslieferung  
6. Wartung & Support

---

## IEEE 12207 – Softwareentwicklungsphasen

### Teil 1

- **Anforderungsanalyse:** Was soll die Software leisten?  
- **Entwurfsphase:** Modelle und Design  
- **Implementierung:** Quellcodeerstellung  
- **Testen:** Testfälle vs. Anforderungen

### Teil 2

- **Dokumentation:** kontinuierlich (z. B. User Manual)  
- **Auslieferung:** Bereitstellung, ggf. Schulung  
- **Wartung & Support:** Patches, Updates, Erweiterungen

---

## Projektmanagement-Aufgaben

- Zieldefinition (Inhalt, Kosten, Zeit)  
- Risikoanalyse  
- Ressourcenprüfung  
- Grobplanung  
- Kommunikation (intern/extern)  
- Qualitätsmanagement  
- Personalorganisation

---

## Risikofaktoren

- Fehlende Analyse  
- Schlechtes Management  
- Technische Probleme  
- Personalmangel  
- Dokumentationslücken  
- Dritte, rechtliche Risiken  
- Kommunikationsmängel

---

## Vorgehensmodelle: Klassisch

### Wasserfallmodell

**Vorteile:**
- Klare Phasen  
- Planbarkeit von Kosten/Zeit

**Nachteile:**
- Geringe Flexibilität  
- Anforderungen ändern sich oft

---

### V-Modell

- Gegenüberstellung von Entwicklungs- und Testphasen  
- Testen erfolgt mit wachsender Detaillierung

```
Anforderungsanalyse ↔ Abnahmetest
Systementwurf        ↔ Systemtest
Softwaredesign       ↔ Integrationstest
Moduldesign          ↔ Modultest
```

---

## Agile Vorgehensmodelle

- **Iterativ:** In Zyklen (Sprints)  
- **Inkrementell:** Schrittweise lieferbar  
- **Kundenorientiert**  
- **Flexibel gegenüber Änderungen**  
- **Selbstorganisierende Teams**  
- **Kontinuierliche Verbesserung**

---

## Scrum

| Rolle          | Aufgaben                                                  |
|----------------|-----------------------------------------------------------|
| Product Owner  | Projektziele, Kundenziele, hält sich aus Umsetzung raus   |
| Scrum Team     | 5–9 Personen, selbstorganisiert, Sprint-Ziele definieren  |
| Scrum Master   | Produktivität sichern, Hindernisse beseitigen             |

---

## DevOps

- Kunstwort aus **Development** + **Operations**
- Entwickler und Betreiber arbeiten eng zusammen
- Keine funktionale Trennung
- Ziel: Effizienz, Qualität, schnelle Auslieferung

---

## Fazit

LF5.3 vermittelt zentrale Aspekte zur Digitalisierung, Verarbeitung, Strukturierung und zum Schutz von Daten sowie den gesamten Prozess der Softwareentwicklung – von klassischen bis zu agilen Modellen. Das Verständnis von Speicheranforderungen, Sicherheitszielen und Projektmethodik ist essenziell für die Entwicklung praxisrelevanter und zukunftssicherer IT-Lösungen.


Datenschutz, Datensicherheit und Informationssicherheit

IEEE 12207 – Softwareentwicklungsphasen

Prozesse der Softwareentwicklung



## Anforderungsspezifikation

> „Ermitteln, Analysieren, Spezifizieren und Validieren der Eigenschaften und Rahmenbedingungen eines Softwaresystems.“

### Kriterien für gute Anforderungen

- **Korrektheit**
- **Eindeutigkeit**
- **Prüfbarkeit**
- **Nachverfolgbarkeit**

### Rahmenbedingungen

- **Technologisch:** z. B. eingesetzte Plattformen oder Sprachen
- **Organisatorisch:** Projektteam, Projektumfang
- **Normativ:** z. B. gesetzliche Vorgaben

---

## Arten von Anforderungen

### Funktionale Anforderungen

- Was soll das System **leisten**?
- Beispiel:
  - Eingabedaten, Verarbeitung, Ausgaben
  - Benutzeraktionen (z. B. „Aufgabe hinzufügen“)

### Nicht-funktionale Anforderungen

- **Benutzbarkeit** (z. B. intuitive Oberfläche)
- **Zuverlässigkeit** (z. B. Fehlertoleranz, Wiederherstellung)
- **Effizienz** (Zeit-/Speicherverhalten)
- **Änderbarkeit** (Wartbarkeit)
- **Übertragbarkeit** (Plattformunabhängigkeit)

---

## Lasten- und Pflichtenheft

### Lastenheft (Auftraggeber, „Was und Wofür“)

- Spezifiziert SOLL-Funktionen und SOLL-Prozesse
- Grundlage für das Pflichtenheft
- Grundlage für Angebote

---

## Beispiel Lastenheft – ToDo-App

### Projektname

> Entwicklung einer einfachen ToDo-Liste-App

### Zielsetzung

> Benutzerfreundliche ToDo-App für mobile Geräte (iOS & Android) mit den Funktionen:
> - Aufgaben erstellen, bearbeiten, löschen
> - Kategorien zur Sortierung
> - Benachrichtigungen bei Fälligkeit
> - Offline-Verfügbarkeit + Synchronisierung

### Lieferumfang

- Funktionierende App (iOS & Android)
- Installationspakete
- Benutzeranleitung

---

## Pflichtenheft (Softwareanbieter, „Wie und Womit“)

- **Detaillierte technische Umsetzung**
- Grundlage für Vertrag und Abnahme
- Erarbeitet durch den Anbieter (mit Auftraggeber)

---

## Beispiel Pflichtenheft – ToDo-App

### 1. Projektinformationen

- Zeitraum: 01.11.2023 – 15.01.2024
- Team: Entwickler A, B, UX-Designer, Tester

### 2. Aufgabenverteilung

- Entwickler A: Grundfunktionen (Hinzufügen, Bearbeiten, Löschen)
- Entwickler B: Sortierung, Filter, Benachrichtigung
- UX-Designer: Design & Usability
- Tester: Funktions- & Kompatibilitätstests

### 3. Meilensteine

| Datum         | Ziel                                                         |
|---------------|--------------------------------------------------------------|
| 15.12.2023    | Grundfunktionen implementiert                                |
| 30.12.2023    | Sortierung + Benachrichtigung abgeschlossen                  |
| 10.01.2024    | Testphase beginnt                                            |
| 15.01.2024    | Fertige App für iOS und Android                              |

### 4. Kommunikation

- Wöchentliche Meetings
- Tägliche Statusmails
- Sofortmeldung bei Fehlern

### 5. Qualitätskontrolle

- Fehlerfreie, stabile App
- Benutzerfreundlichkeit
- Alle Lastenheft-Anforderungen erfüllt
- Plattformübergreifende Tests

---

## Programmablaufplan (PAP)

> **Definition nach DIN 66001:**  
> Grafische Darstellung des logischen Ablaufs eines Programms

### Einsatzbereiche:

- Planung vor dem Codieren
- Visualisierung für Entwickler & Fachabteilungen
- Frühzeitige Fehlererkennung
- Dokumentation und Lehre

---

## Struktogramm (Nassi-Shneiderman-Diagramm)

- Ablaufdarstellung **von oben nach unten**
- Ohne Sprunganweisungen (strukturierter Code)
- Entwickelt in den 1970ern

### Grundelemente:

- **Anweisung:** Rechteck
- **Sequenz:** mehrere Anweisungen untereinander
- **Entscheidung:** Raute oder geteiltes Rechteck
- **Schleifen:** nach rechts gekipptes „L“ (Kopf-/Fuß-gesteuert)
- **Prozedur:** Doppelrand um Anweisung

---

## Beispiel: Struktogramm – Variablen und Rechenoperation

```
Int A = 5
Int B = 7
Int C = 0
C = A + B
Ausgabe: C
```

---

## Entscheidung (If)

- Eine Bedingung entscheidet den Ablauf.
- Beispiel:
  - Wenn A gerade → „gerade“
  - Sonst → „ungerade“

---

## Schleifen – kopfgesteuert

- Bedingung **vor dem Schleifenblock**
- Beispiel (Collatz-Problem):  
  Wiederhole, solange $A > 1$:
  - Wenn gerade: $A = A / 2$  
  - Sonst: $A = A * 3 + 1$

---

## Schleifen – fußgesteuert

- Schleifenblock wird **mindestens einmal** ausgeführt
- Bedingung steht unten

---

## Prozedur- / Prozessaufruf

- Aufruf einer Methode / Funktion
- Darstellung: **doppelrandiger Block**
- Beispiel: `Login(User)`

---

## Beispiel: Zahl-Ratespiel

- Eingabe: max. Zahl  
- Zufallszahl mit `Random(max)`  
- Benutzer rät
  - Ist geraten = richtig → Gewinn
  - Sonst: „kleiner / größer“, neuer Versuch

---

## Beispiel: Notenermittlung

- Eingabe: Prozentwert `P`  
- Berechnung:
  - 100–92 % → Note 1  
  - 91–81 % → Note 2  
  - usw.

- Ausgabe:
  - Bei \< 50 %: „Durchgefallen“  
  - Ab 50 %: „Bestanden“

---

## Beispiel: Passwortprüfung

- Eingabe: Passwort → Hash()  
- Vergleich mit `SavedHash`  
- Bei Erfolg:
  - Login = true  
  - Rückmeldung „Erfolg“
- Bei Misserfolg:
  - Fehlversuche zählen  
  - Ab 3x → Account sperren

---

## Schreibtischtest

> Manuelles Durchspielen eines Algorithmus auf Papier

### Beispiel: Zahlen 0–15 durchtesten  
→ Unendlichschleife bei bestimmten Werten erkannt (z. B. 3, 7, 10…)

---

## Parkhaus-Beispiel

- Sensoren prüfen Belegung  
- Ausgabe: „frei“ oder „belegt“ ab 90 %  
- Beispielhafter Fehler im Struktogramm erklärt

---

## Entscheidungstabellen

> Strukturierte Darstellung aller möglichen Bedingungskombinationen

| Bedingung              | ja | nein |
|------------------------|----|------|
| Schalter gedrückt?     | X  |      |
| Nachricht empfangen?   | X  |      |
| Anzeige > 35 °C?       |    | X    |

→ Ausgabe: Motor dreht sich / nicht

---

## Fazit

Kapitel 5.4 bietet ein vollständiges Bild des Anforderungsprozesses in Softwareprojekten. Vom strukturierten Erfassen über Lasten-/Pflichtenhefte bis hin zur grafischen Modellierung mit PAP und Struktogrammen erhältst du Werkzeuge zur Planung, Dokumentation und Kommunikation von Softwarelösungen. Entscheidungstabellen ergänzen das Spektrum bei komplexen Bedingungskombinationen.


Beispiel: Struktogramm – Variablen und Rechenoperation

Anforderungsspezifikation und Modellierung



## Einführung: Wofür wird Python verwendet?

- Webanwendungen (z. B. Django, Flask)  
- Spieleentwicklung (PySoy, PyGame)  
- Machine Learning / Deep Learning (z. B. TensorFlow)  
- Desktop-GUIs (Tkinter)  
- ERP-Systeme (Tryton)  
- Audio- und Videoverarbeitung  
- CAD-Anwendungen (Fandango)  
- Embedded Systems (z. B. Raspberry Pi)  
- Datenanalyse, -verarbeitung und -visualisierung (z. B. Pandas, Seaborn)

---

## Warum Python?

- Leicht zu erlernen
- Mächtige und klare Syntax
- Open Source
- Plattformunabhängig
- Große Community
- Über 200.000 Bibliotheken
- Für Alltags- bis Unternehmensanwendungen geeignet
- Sehr beliebt (PYPL-Ranking, April 2024)

---

## Python – Historie

| Jahr      | Ereignis                                             |
|-----------|------------------------------------------------------|
| 1989      | Guido van Rossum beginnt Entwicklung                 |
| 1991      | Version 0.9.0 erscheint                               |
| 1994      | Version 1.0                                          |
| 2000      | Version 2.0                                          |
| 2008      | Version 3.0 (nicht vollständig abwärtskompatibel)    |
| Okt 2024  | Aktuelle Version: 3.13.0                             |

---

## Entwicklungsumgebungen (IDEs)

- **PyCharm** (JetBrains)  
- **Visual Studio Code** (Microsoft)  
- **IntelliJ IDEA** (JetBrains)  
- **Eclipse** (Eclipse Foundation)

---

## Installation von Python

### Schritt 1
- [www.python.org](https://www.python.org)  
- z. B. Version 3.11.9 herunterladen

### Schritt 2
- **Wichtig:**  
  - Beide Checkboxen aktivieren („Add to PATH“)  
  - Dann: „Install Now“

### Schritt 3
- Nach erfolgreicher Installation: „Close“

---

## Installation von PyCharm

- [www.jetbrains.com/de-de/pycharm/](https://www.jetbrains.com/de-de/pycharm/)  
- Installationsassistent Schritt für Schritt durchlaufen  
- Empfehlung: Community Edition für Einsteiger

---

## IDLE – Python-Entwicklungsumgebung

**IDLE = Integrated Development and Learning Environment**

- Farbige Syntax  
- Autovervollständigung  
- Direkte Ausgabe & Fehlermeldung  
- Mehrfenstermodus  
- Plattformübergreifend (Windows, macOS, Linux)

---

## Interpreter-Modus

Python kann direkt über die Konsole ausgeführt werden.  
→ Ideal für kleine Tests und einfache Ausgaben

---

## Die print()-Funktion

```python
print("Hallo liebe Teilnehmer!")
print('Hallo "liebe" Teilnehmer!')
print("Hallo", "liebe", "Teilnehmer!")
print("Hallo liebe Teilnehmer! \n Herzlich Willkommen")
print()
```

- Funktion ist **case-sensitive**
- Mehrere Strings mit `,` getrennt
- Zeilenumbruch mit `\n`
- Leere Zeile mit `print()`

---

## Formatierte Ausgabe

### Mit `str.format()`

```python
temp_jul = 25.134
temp_aug = 21.678
print("Die Temperatur beträgt im Juli {0:.2f} °C und im August {1:.2f} °C".format(temp_jul, temp_aug))
```

### Mit f-Strings (ab Python 3.6)

```python
print(f"Die Temperatur beträgt im Juli {temp_jul:.2f} °C und im August {temp_aug:.2f} °C")
```

---

## Kommentare in Python

### Einzeilig

```python
# Begrüßung der Teilnehmer
print("Hallo liebe Teilnehmer!")  # Direkt dahinter möglich
```

### Mehrzeilig

```python
"""
Dies ist ein
mehrzeiliger Kommentar
"""
```

Einführung: Wofür wird Python verwendet?

Einfache Anwendungen in Python



## Zahlen und Operatoren in Python

### Grundlegende Datentypen

- Ganze Zahlen: `int`  
- Reelle Zahlen: `float`

### Operatoren

| Operation             | Symbol     | Beispiel        |
|----------------------|------------|-----------------|
| Addition             | `+`        | `14 + 5`        |
| Subtraktion          | `-`        | `20 - 3`        |
| Multiplikation       | `*`        | `3 * 7`         |
| Division             | `/`        | `8 / 4`         |
| Modulo               | `%`        | `7 % 2`         |
| Ganzzahldivision     | `//`       | `7 // 2`        |
| Potenzierung         | `**`       | `2 ** 3`        |
| Negation             | `-x`       | `-5`            |

---

## Strings (Zeichenketten)

- Eine Zeichenkette ist eine **endliche Folge von Zeichen**.
- Verkettung: `"Hallo" + "Teilnehmer"` → `"HalloTeilnehmer"`  
- Wiederholung: `'o' * 4` → `"oooo"`

---

## Variablen & Bezeichner

- Ein **Bezeichner** kann enthalten:
  - Buchstaben (a–z, A–Z)
  - Ziffern (0–9)
  - Unterstriche `_`
- **Nicht zulässig:**
  - Bezeichner beginnt mit Ziffer
  - Verwendung von Schlüsselwörtern
- Empfehlung: sprechende Namen, kleingeschrieben, englisch

**Zuweisung:**
```python
zahl = 42
name = "Python"
```

---

## Bedeutung von Datentypen

```python
print("Fritz" + "Box")     # FritzBox
print(14 * 3)              # 42
print(8 / 4)               # 2.0
print("Fritz" + 7)         # TypeError!
```

→ Der Interpreter erkennt anhand des **Datentyps**, ob eine Operation gültig ist.

---

## Primitive Datentypen in Python

```python
int_val = 356        # int – ganze Zahl
float_val = 4.8763   # float – Kommazahl
str_val = "Hallo!"   # str – Zeichenkette
```

> Hinweis: Es gibt in Python **keinen eigenen `char`-Typ**.

---

## Listen in Python

```python
my_list = [3, 2.729, "Fritz", True]
```

- Listen können **verschiedene Datentypen** enthalten
- Eigenschaften:
  - geordnet
  - veränderbar
  - Duplikate erlaubt

```python
len(my_list)         # → 4
```

---

## Methoden für Listen

| Methode      | Beschreibung                                                                 |
|--------------|------------------------------------------------------------------------------|
| `append()`   | Element ans Ende anhängen                                                    |
| `extend()`   | Andere Liste anhängen                                                        |
| `insert()`   | Element an bestimmter Stelle einfügen                                       |
| `remove()`   | Erstes Vorkommen eines Wertes löschen                                       |
| `pop()`      | Element an bestimmter Position entfernen und zurückgeben                   |
| `index()`    | Index des ersten Vorkommens zurückgeben                                     |
| `count()`    | Anzahl eines Wertes zählen                                                  |
| `sort()`     | Liste aufsteigend sortieren                                                 |
| `reverse()`  | Reihenfolge umkehren                                                        |

---

## Input und Type Casting

```python
wert1 = input()
wert2 = input()
ergebnis = wert1 + wert2
print(ergebnis)      # → "48", wenn Eingaben 4 und 8
```

→ **Problem:** Strings werden verkettet

### Lösung: Type Casting

```python
wert1 = int(input())
wert2 = int(input())
ergebnis = wert1 / wert2
```

Weitere Umwandlungsfunktionen: `float()`, `str()`

---

## Vergleichsoperatoren & boolescher Datentyp

```python
print(3 < 7)                  # True
print(type(3 < 7))            # <class 'bool'>
print((3 - 1) * 4 / 2 == 4)   # True
```

| Operator | Bedeutung           |
|----------|---------------------|
| `<`      | kleiner als         |
| `>`      | größer als          |
| `<=`     | kleiner oder gleich |
| `>=`     | größer oder gleich  |
| `==`     | gleich              |
| `!=`     | ungleich            |

---

## Logische Operatoren

| Ausdruck                    | Ergebnis |
|-----------------------------|----------|
| `True and True`             | True     |
| `True and False`            | False    |
| `False or True`             | True     |
| `not (3 < 4)`               | False    |
| `not (3 > 4)`               | True     |
| `3 > 4 or 2 != 2`           | False    |
| `(3 - 1) * 4 / 2 == 4`      | True     |

> Logische Verknüpfungen helfen bei der **Kombination von Bedingungen**

---

## Fazit

Dieses Kapitel vertieft die grundlegenden Elemente der Programmierung mit Python: von **Datentypen und Operatoren** über **Listen und Input** bis hin zu **logischen Ausdrücken** und **Type Casting**. Wer diese Konzepte versteht, ist bestens gerüstet für strukturierte Programmierung und eigene kleine Projekte.


Vergleichsoperatoren & boolescher Datentyp

Python: Datentypen, Listen, Operatoren



## Verzweigungen in Python

Mit Verzweigungen lassen sich Abläufe abhängig von Bedingungen steuern.

---

### if-Verzweigung

```python
a = 40
b = 100
if b > a:
    print("b ist größer als a")
```

- Der eingerückte Block wird nur ausgeführt, wenn die Bedingung wahr ist.
- Vergleichsoperatoren: `<`, `>`, `<=`, `>=`, `==`, `!=`
- Logische Operatoren wie `and`, `or`, `not` sind ebenfalls erlaubt

---

### if-else-Verzweigung

```python
a = 100
b = 40
if b > a:
    print("b ist größer als a")
else:
    print("a ist größer als b")
```

- Der `else`-Block wird ausgeführt, wenn die Bedingung im `if` falsch ist.

---

### if-elif-else-Verzweigung

```python
a = 40
b = 40
if b > a:
    print("b ist größer als a")
elif b < a:
    print("a ist größer als b")
else:
    print("a ist gleich b")
```

- Mit `elif` lassen sich mehrere Fälle abfragen.
- Am Ende kann ein optionales `else` stehen.

---

## match-case (seit Python 3.10)

```python
Portstatus = "Open"

match Portstatus:
    case "Open":
        print("Erfolgreiche Verbindung!")
    case "Block":
        print("Keine Verbindung möglich!")
    case "Filtered":
        print("Time out!")
    case _:
        print("Kein gültiger Portstatus!")
```

- `match-case` ist eine elegante Alternative zu vielen `if-elif`-Zweigen.
- Der Unterstrich `_` steht für den Standardfall (default).

---

## while-Schleife

```python
a = 1
while a < 5:
    print(f"Der {a}. Durchlauf")
    a = a + 1
```

- Solange die Bedingung wahr ist, wird der Block ausgeführt.
- Achtung: Endlosschleifen vermeiden!
- Mit `break` kann man die Schleife abbrechen.

---

## for-Schleife mit range()

```python
for i in range(0, 4):
    print(f"Der {i}. Durchlauf")
```

- Gibt `0`, `1`, `2`, `3` aus.
- `range(start, stop)` erzeugt eine Zahlenfolge.

---

### for + continue

```python
for i in range(1, 10):
    if i < 6:
        continue
    print(f"Der {i}. Durchlauf")
```

- `continue` überspringt den aktuellen Schleifendurchlauf.

---

## for-Schleife über Listen und Strings

### Fall 1: Iterieren über Elemente

```python
my_list = [2, 3.42, "Paul", True]
for elem in my_list:
    print(elem)
```

- Gibt alle Elemente nacheinander aus.

---

### Fall 2: Iterieren mit Index

```python
for i in range(0, 4):
    print(i, my_list[i])
```

Ausgabe:
```
0 2
1 3.42
2 Paul
3 True
```

---

## Fazit

Verzweigungen und Schleifen sind grundlegende Steuerstrukturen jeder Programmiersprache.  
In Python sind sie besonders lesbar und elegant umgesetzt. Mit `if`, `elif`, `else`, `match`, `while` und `for` kannst du nahezu jede Logik umsetzen – von einfachen Entscheidungen bis zu komplexen wiederholten Abläufen.


Verzweigungen und Schleifen in Python



## Funktionen in Python

Funktionen dienen dazu, **Codeblöcke wiederverwendbar** zu machen und logisch zu strukturieren.

---

### Allgemeiner Aufbau

```python
def funktionsName(parameter):
    # Anweisungsblock
    return rückgabewert
```

- `def` → Schlüsselwort zur Funktionsdefinition  
- `funktionsName` → Bezeichner (meist im camelCase)  
- `parameter` → Werte, die übergeben werden  
- `return` → gibt Ergebnis zurück

---

### Fall 1: Ohne Parameter, ohne Rückgabe

```python
def addiereZahlen():
    x = 5
    y = 8
    print("Summe = ", x + y)

addiereZahlen()
```

---

### Fall 2: Ohne Parameter, mit Rückgabewert

```python
def addiereZahlen():
    x = 5
    y = 8
    summe = x + y
    return summe

z = addiereZahlen()
print(z)    # Ausgabe: 13
```

---

### Fall 3: Mit Parametern, ohne Rückgabewert

```python
def addiereZahlen(x, y):
    summe = x + y
    print(summe)

addiereZahlen(5, 8)    # Ausgabe: 13
```

---

### Fall 4: Mit Parametern und Rückgabewert

```python
def addiereZahlen(x, y):
    summe = x + y
    return summe

z = addiereZahlen(5, 8)
print(z)    # Ausgabe: 13
```

---

## Fehlerarten in Python

### Syntaxfehler

- Treten **beim Parsen** auf
- Verhindern, dass das Programm überhaupt läuft

**Beispiele:**

```python
P rint("Hallo")      # falsches Schlüsselwort
if a > 4 :            # ohne Block
```

---

### Logikfehler

- Treten **zur Laufzeit** auf
- Z. B. Division durch 0, Index außerhalb Bereich

```python
liste = [1, 2, 3]
print(liste[5])    # IndexError
```

---

## Ausnahmebehandlung (Exception Handling)

### Grundstruktur

```python
try:
    # kritischer Code
except Fehlerart as variable:
    # Reaktion auf Ausnahme
finally:
    # wird immer ausgeführt
```

---

## Beispiel: Zahleneingabe mit Wiederholung

```python
while True:
    try:
        n = input("Bitte eine Ganzzahl eingeben: ")
        n = int(n)
        break
    except ValueError:
        print("Keine Integer! Bitte nochmals versuchen...")

print("Super! Das war's!")
```

---

## Beispiel: Division mit Fehlerbehandlung

```python
try:
    dividend = int(input("Dividenden eingeben: "))
    divisor = int(input("Divisor eingeben: "))
    result = dividend / divisor
    print("Ergebnis:", result)
except ZeroDivisionError as err:
    print("Fehler:", err)
except ValueError as err:
    print("Fehler:", err)
finally:
    print("Programm beendet.")
```

---

## Fazit

Mit **Funktionen** lassen sich Programme modular und effizient gestalten – egal ob mit oder ohne Parameter und Rückgabewert. Die **Fehler- und Ausnahmebehandlung** mit `try`, `except` und `finally` sorgt dafür, dass Programme auch bei unerwarteten Eingaben stabil bleiben.


Fall 2: Ohne Parameter, mit Rückgabewert

Fall 3: Mit Parametern, ohne Rückgabewert

Funktionen und Fehlerbehandlung in Python



## Datenstrom (Data Stream)

Ein Datenstrom beschreibt den **Fluss von Daten** zwischen einer Quelle und einem Ziel.

### Eigenschaften

- Die Länge ist in der Regel **nicht bekannt**
- Zwei Hauptarten:
  - **Input-Stream** (eingehend)
  - **Output-Stream** (ausgehend)

### Typen

- **Binärstrom:**  
  Folge von Bytes – **nicht direkt lesbar**

- **Textstrom:**  
  Folge von Unicode-Zeichen – **lesbar**

---

## Dateien – Grundlagen

Eine Datei ist eine Sammlung logisch zusammengehöriger Daten.

### Merkmale

- Sequenzielle Anordnung
- Identifizierbar durch **Name + Endung**
- Struktur durch Dateiendung erkennbar (z. B. `.txt`)
- Wird **persistent** gespeichert (nicht-flüchtig)

---

### Dateinamen und -formate

- Format: `name.endung`  
- Die **Endung** (Extension) gibt Auskunft über:
  - Inhalt und Bedeutung
  - Datenstruktur
  - Kompatibilität mit Software

---

## Übersicht: Dateiformate

### Videoformate

- `.mpg`, `.mpeg`  
- `.mp4`, `.mov`, `.mkv`  
- `.avi`, `.3gp`, `.3gpp`

### Audioformate

- **Verlustfrei:**  
  `.flac`, `.wv`, `.wvc`, `.wav`, `.aiff`

- **Verlustbehaftet:**  
  `.mp3`, `.wv` (je nach Modus)

### Textformate

- `.txt`, `.rtf`, `.pdf`, `.doc`, `.docx`

### Grafikformate

- `.bmp`, `.svg`, `.gif`, `.jpg`, `.jpeg`  
- `.png`, `.psd`, `.tif`, `.tiff`

---

## Dateizugriff in Python

### Allgemeiner Ablauf

```python
try:
    file = open("beispiel.txt", "r")  # oder "w", "a", "r+"
    # Dateioperationen
except IOError as e:
    print("Dateifehler:", e)
finally:
    file.close()
```

- **open()** – Datei öffnen
- **IOError** – Fehlerbehandlung
- **close()** – Datei schließen

---

### Textdateien schreiben

```python
f = open("daten.txt", "w")
f.write("Hallo Welt!
")
f.close()
```

---

### Textdateien lesen

```python
f = open("daten.txt", "r")
inhalt = f.read()
print(inhalt)
f.close()
```

---

## CSV-Dateien (Comma Separated Values)

CSV-Dateien speichern **tabellarische Daten**, bei denen:

- Jede **Zeile** einen Datensatz enthält
- **Felder** durch **Kommas** getrennt sind
- Ideal für **Datenbanken, Tabellenkalkulation, Schnittstellen**

### Beispiel:

```
Meier,Hans,47,2542.67,True
```

### Verwendung:

- Einfaches Format für Im- und Export
- Wird von vielen Programmen unterstützt

---

## Fazit

Der Zugriff auf Dateien – ob **Text, Binär oder CSV** – ist ein zentrales Thema in der Softwareentwicklung. Python bietet mit `open()`, `read()`, `write()` und Exception Handling einfache und effektive Werkzeuge, um **Daten sicher und strukturiert** zu verarbeiten.


Dateizugriffe in Python



## Einführung in Datenbanksysteme

Ein Datenbanksystem (DBS) besteht aus:

- **Anwendungen**
- **DBMS (Datenbankmanagementsystem):** Software zur Datenverwaltung
- **Datenbank:** Daten + Metadaten

---

## Was sind Daten?

Digitale Repräsentationen von:

- Dingen
- Entitäten
- Beziehungen
- Informationen aus der realen Welt

**Zentrale Fragen:**

- Welche Daten speichere ich?
- Wie speichere ich sie?
- Wie frage ich sie ab?
- Wie sicher und effizient?

---

## Datenbanken vs. Dateien

| Datenbank                     | Datei (ASCII)                                |
|------------------------------|----------------------------------------------|
| Optimiert für Anfragen       | Jede Änderung = ganze Datei neu schreiben    |
| Puffermanagement             | Keine Anfrageoptimierung                     |
| Sicherheit, API, GUI         | Nur einfache Speicherung                     |

---

## Datenbanken vs. Tabellenkalkulation

| Datenbank                          | Excel                                      |
|-----------------------------------|--------------------------------------------|
| Joins, Skalierbarkeit             | Einfach zu bedienen, gute Visualisierung   |
| Transaktionen, Sicherheit         | Keine komplexen Operationen                |
| Metadaten, Datenintegrität        | Fehlende Kontrolle & Skalierung            |

---

## Aufgaben eines DBMS

- Verwaltung von Datenmodellen
- Anfragesprachen: DDL & DML
- Effiziente Anfragebearbeitung
- Speicherverwaltung (RAM & Disk)
- Transaktionsmanagement
- Benutzerverwaltung & Zugriffskontrolle
- Datensicherheit & Konsistenz

---

## Beispiele für Datenbankmanagementsysteme

- **Kommerziell:** Oracle, IBM DB2, MS SQL Server, Sybase, Informix
- **Open Source:** PostgreSQL, MySQL
- **Einfachsysteme:** Microsoft Access

---

## Einsatzgebiete

- Kundenmanagement
- Bestellwesen
- Flugbuchungen
- Banken, Versicherungen
- Telekommunikation
- Datenanalyse
- Lagerverwaltung
- ERP-Systeme

---

## ANSI/SPARC-Architektur

**Dreischicht-Modell:**

1. **Externe Schicht:**  
   - Sichten, Anwendungen, Nutzerzugriff
2. **Konzeptionelle Schicht:**  
   - Datenmodell, stabile Definition
3. **Interne Schicht:**  
   - Physikalische Speicherung (Dateien, Blöcke)

---

## Visualisierung – Beispielverwaltung

- Verwalter: Mieten, Abrechnung  
- Makler: Kunden, Verträge  
- Service: Hausordnung, Reinigung  
- Mieter – Wohnung – Pflichten

---

## Organisation physischer Speicher

- Zugriff über Hashing, B-Bäume
- Speicherblöcke auf Zylindern

---

## Betriebsarten von Datenbanken

- **Stand-Alone**
- **File-Share**
- **Client-Server**

---

## Datenmodelle

### Klassisch

- Hierarchisch
- Netzwerk
- Relational
- Objektorientiert
- Objektrelational

### NoSQL

- Key-Value
- Dokumentenorientiert
- Graphenorientiert
- Spaltenorientiert

---

## Relationales Modell

- **Tabellen** mit **Zeilen (Tupel)** und **Spalten (Attribute)**
- Verbindungen zwischen Tabellen möglich (Relationen)
- Effiziente Abfragen über JOINs

---

## Terminologie

| Begriff     | Bedeutung                         |
|-------------|------------------------------------|
| Datenbank   | Sammlung mehrerer Tabellen         |
| Relation    | Tabelle                            |
| Tupel       | Zeile                              |
| Attribut    | Spalte (Datenelement)              |

---

## Entity-Relationship-Modell (ER-Modell)

Vor SQL-Datenbankentwurf wird ein **ER-Modell** erstellt.

### Grundelemente:

- **Entität:** eindeutig identifizierbares Objekt
- **Beziehung:** Verknüpfung zwischen Entitäten
- **Attribut:** Eigenschaft einer Entität oder Beziehung

---

## Darstellung im ER-Modell

- Entitäten durch Rechtecke
- Beziehungen durch Rauten
- Attribute durch Ellipsen

Attribute können auch Beziehungen zugeordnet sein.

---

## Kardinalitäten

### 1:1 Beziehung

- Eine Entität hat genau eine zugehörige Entität

**Beispiel:**  
- Eine Person ↔ ein Ausweis

### 1:n Beziehung

- Eine Entität ist mit vielen verknüpft – umgekehrt nur mit einer

**Beispiel:**  
- Sammler ↔ Kunstwerke

### n:m Beziehung

- Beide Seiten mit mehreren verbunden

**Beispiel:**  
- Schüler ↔ Lehrer

---

## Erweiterte Kardinalitäten

- **Min-Max-Notation**
  - z. B. `0..n` oder `1..n`
- Präzisiert optionale oder verpflichtende Beziehungen

**Beispiel:**  
- Eine Person kann kein oder viele Handys besitzen  
- Ein Handy gehört genau einer Person

---

## Beispielauftrag 1: Zoo

- Tiere → Gattung  
- Tiere → Pfleger (1:n)  
- Tiere → Unterkunft (n:m)

---

## Beispielauftrag 2: Arztpraxis

- Bisher Excelverwaltung  
- Jetzt: Patienten, Termine, Ärzte in relationaler DB  
- Ausgangspunkt: ER-Modell

---

## Fazit

Ein Datenbanksystem ist mehr als eine Tabelle: Es kombiniert **Datenorganisation**, **Sicherheit**, **Zugriff**, **Mehrbenutzerbetrieb** und eine **mächtige Modellierung**. Das ER-Modell hilft beim sauberen Entwurf – egal ob für klassische relationale Datenbanken oder moderne NoSQL-Lösungen.


Beispiele für Datenbankmanagementsysteme

Datenbanksysteme und Datenmodellierung



## Relationale Datenbanken (Vertiefung)

Eine **Relation** ist eine Tabelle bestehend aus:

- **Tupeln** (Zeilen)
- **Attributen** (Spalten)

> Jede Zeile stellt ein Objekt mit zugehörigen Informationen dar.  
> Alle Werte eines Attributs gehören zu einem einheitlichen Wertebereich.

---

## Das relationale Datenmodell

- Eine Datenbank besteht aus mehreren **Relationen**
- Eine Relation = Tabelle mit:
  - **Name**
  - **Spalten (Attribute)**
  - **Zeilen (Tupel / Datensätze)**

---

## Primärschlüssel (Primary Key, PK)

- **Eindeutige Identifikation** eines Datensatzes
- Merkmale:
  - **Eindeutigkeit**: Kein Wert darf doppelt vorkommen
  - **Minimalität**: Nur nötige Attribute
  - **Unveränderbarkeit**

---

## Fremdschlüssel (Foreign Key, FK)

- Verweist auf den **Primärschlüssel** einer anderen Tabelle
- Verknüpft zwei Tabellen miteinander
- Eine Tabelle kann **mehrere FK** besitzen
- FK-Werte müssen in referenzierter Tabelle vorhanden sein (referenzielle Integrität)

---

## Kardinalitäten

### 1:1 Beziehung

Jeder Datensatz in Tabelle A gehört **genau einem** in Tabelle B und umgekehrt.

---

### 1:n Beziehung

Ein Datensatz in Tabelle A ist mit **mehreren** in Tabelle B verknüpft, aber umgekehrt **max. einer**.

---

### m:n Beziehung

Mehrere Datensätze in A stehen mit mehreren in B in Beziehung.

→ Umsetzung in SQL über **Kreuztabellen** mit zwei Fremdschlüsseln

---

### Zusammengesetzter Primärschlüssel

- Wird verwendet, um Kombinationen aus zwei Fremdschlüsseln **eindeutig zu machen**
- Typisch in Kreuztabellen bei m:n-Beziehungen

---

## Wichtige Grundbegriffe

| Begriff                   | Bedeutung                                                                 |
|---------------------------|---------------------------------------------------------------------------|
| **Datenredundanz**        | Information liegt mehrfach vor                                            |
| **Datenkonsistenz**       | Korrekte und widerspruchsfreie Daten                                      |
| **Anomalien**             | Probleme beim Einfügen, Löschen, Ändern (z. B. Einfügeanomalie)           |
| **Referenzielle Integrität** | Fremdschlüssel muss auf existierenden Primärschlüssel verweisen         |
| **Normalisierung**        | Strukturierung zur Vermeidung von Redundanzen                             |

---

## Normalisierung

Ziel:
- Vermeidung von Redundanz
- Sicherstellung von Konsistenz
- Beseitigung von **Einfüge-, Änderungs- und Löschanomalien**

### Stufen:
- **0NF**: unnormalisierte Form
- **1NF–3NF**: in der Praxis am relevantesten

---

## Vom ER-Modell zum relationalen Modell

### Transformationsregeln

| ER-Modell                  | Relationales Modell                    |
|----------------------------|----------------------------------------|
| Entitätstyp + Attribute    | Tabelle + Attribute                    |
| 1:n-Beziehung              | FK in abhängiger Tabelle               |
| m:n-Beziehung              | Kreuztabelle mit 2 FK                  |

---

## Phasen des Datenbankentwurfs

1. **Analysephase**  
   Informelle Beschreibung des Problems

2. **Konzeptionelle Phase**  
   ER-Modell

3. **Logische Phase**  
   Teil 1: Transformation in Tabellen  
   Teil 2: Normalisierung

4. **Implementationsphase**  
   Umsetzung in funktionsfähiges System

---

## SQL (Structured Query Language)

SQL ist die **Standardsprache** zur Arbeit mit relationalen Datenbanken.

---

## SQL-Kategorien

| Kategorie | Sprache | Zweck                         | Beispiele                   |
|-----------|---------|-------------------------------|-----------------------------|
| **DDL**   | Data Definition Language | Strukturdefinition       | `CREATE`, `DROP`, `ALTER`   |
| **DML**   | Data Manipulation Language | Daten bearbeiten         | `SELECT`, `INSERT`, `UPDATE`|
| **DCL**   | Data Control Language      | Rechteverwaltung         | `GRANT`, `REVOKE`, `DENY`   |
| **TCL**   | Transaction Control Language | Transaktionen verwalten | `COMMIT`, `ROLLBACK`        |

---

## SQL-Beispiel: Datenbank anlegen

```sql
CREATE DATABASE testdatenbank;
```

> DDL-Befehle benötigen Adminrechte – DML reicht Nutzerrolle.

---

## Fazit

Relationale Datenbanken basieren auf durchdachter Strukturierung in Tabellen, Beziehungen und Integritätsregeln. Mit Normalisierung und SQL lassen sich **konsistente, leistungsfähige und sichere Datenbanksysteme** gestalten – das Fundament moderner Informationssysteme.


Relationale Datenbanken und SQL



## SQL – Datenbanksprachen im Überblick

**SQL** (Structured Query Language) ist die Standardsprache für relationale Datenbanken.

---

## Kategorien von SQL-Anweisungen

| Kategorie | Bedeutung                     | Beispiele                          |
|-----------|-------------------------------|------------------------------------|
| **DDL**   | Strukturdefinition            | `CREATE`, `ALTER`, `DROP`          |
| **DML**   | Datenmanipulation             | `SELECT`, `INSERT`, `UPDATE`, `DELETE` |
| **DCL**   | Rechteverwaltung              | `GRANT`, `REVOKE`, `DENY`          |
| **TCL**   | Transaktionskontrolle         | `COMMIT`, `ROLLBACK`               |

---

## CREATE DATABASE

```sql
CREATE DATABASE testdatenbank;
```

- Legt eine neue Datenbank an
- Erfordert Administratorrechte

---

## CREATE TABLE

```sql
CREATE TABLE Kunden (
    KundenID int,
    Nachname varchar(255),
    Vorname varchar(255)
);
```

- Erstellt eine neue Tabelle mit Spaltenname und Datentyp

---

## SQL-Datentypen (Auswahl)

| Datentyp     | Beschreibung                                      |
|--------------|---------------------------------------------------|
| `CHAR`       | Fester Zeichentyp                                 |
| `VARCHAR(n)` | Variable Länge bis `n` Zeichen                    |
| `DECIMAL`    | Gleitkommazahl mit definierter Genauigkeit        |
| `DOUBLE`     | Doppelt genaue Fließkommazahl                     |
| `INTEGER`    | Ganzzahl                                           |
| `DATE`       | Datum (`YYYY-MM-DD`)                              |
| `TIMESTAMP`  | Zeitstempel (`YYYY-MM-DD hh:mm:ss`)              |
| `BLOB`       | Binäres Objekt, z. B. Bilder, Dateien (bis 64 KB) |

> Hinweis: Je nach Datenbanksystem können Bezeichner leicht variieren.

---

## Weitere SQL-Befehle

### SHOW DATABASES

```sql
SHOW DATABASES;
```

- Zeigt alle verfügbaren Datenbanken

### USE

```sql
USE testdatenbank;
```

- Aktiviert eine bestimmte Datenbank

### EXPLAIN

```sql
EXPLAIN Kunden;
```

- Zeigt die Struktur einer Tabelle

---

## ALTER TABLE – Tabellenstruktur ändern

### Spalte hinzufügen

```sql
ALTER TABLE Kunden ADD Email varchar(30);
```

---

### Spaltentyp ändern

```sql
ALTER TABLE Kunden MODIFY COLUMN Email varchar(255);
```

---

### Spalte umbenennen

```sql
ALTER TABLE Kunden CHANGE Email Emailadresse varchar(255);
```

---

### Spalte löschen

```sql
ALTER TABLE Kunden DROP COLUMN Emailadresse;
```

---

## DROP – Tabellen oder Datenbanken löschen

### Tabelle löschen

```sql
DROP TABLE Kunden;
```

### Datenbank löschen

```sql
DROP DATABASE testdatenbank;
```

⚠️ **Achtung:** Diese Befehle löschen Daten **unwiderruflich** – kein automatisches Backup.

---

## Fazit

Mit SQL-DDL-Kommandos wie `CREATE`, `ALTER` und `DROP` lassen sich Datenbanken und Tabellen strukturell definieren, verändern und löschen. Die Wahl passender Datentypen ist dabei genauso wichtig wie der verantwortungsvolle Umgang mit löschenden Befehlen – besonders im Produktivsystem.


DROP – Tabellen oder Datenbanken löschen

SQL: Tabellen erstellen, ändern und löschen



## Datensätze einfügen, ändern und löschen (DML)

### INSERT INTO

Neue Datensätze in Tabellen einfügen:

```sql
INSERT INTO Kunden (KundenID, Nachname, Vorname)
VALUES (1, 'Meier', 'Hans');
```

**Alternative ohne Spaltenliste:**

```sql
INSERT INTO Kunden
VALUES (1, 'Meier', 'Hans');
```

Achtung: Reihenfolge der Werte **muss** exakt der Tabellendefinition entsprechen.

---

### UPDATE

Datensätze gezielt ändern:

```sql
UPDATE Kunden
SET Vorname = 'Alfred', Nachname = 'Schmidt'
WHERE KundenID = 1;
```

- Ohne `WHERE` → **alle** Zeilen werden verändert

---

### DELETE

Datensätze löschen:

```sql
DELETE FROM Kunden
WHERE KundenID = 1;
```

- Ohne `WHERE` → **alle** Zeilen werden gelöscht!

---

## Daten abfragen mit SELECT

### Grundstruktur

```sql
SELECT Spalte1, Spalte2 FROM Kunden;
SELECT * FROM Kunden;
```

---

### SELECT DISTINCT

Nur eindeutige Werte anzeigen:

```sql
SELECT DISTINCT Land FROM Kunden;
```

Mit Aggregatfunktionen kombinieren:

```sql
SELECT COUNT(DISTINCT Land) FROM Kunden;
```

---

### WHERE-Klausel

Abfragen filtern:

```sql
SELECT * FROM Kunden WHERE Land = 'Deutschland';
```

Mehrere Bedingungen mit `AND`, `OR`, `NOT`:

```sql
SELECT * FROM Kunden WHERE Land = 'Deutschland' AND Stadt = 'Berlin';
```

---

### ORDER BY / GROUP BY

#### Sortieren

```sql
SELECT * FROM Kunden ORDER BY Nachname ASC;
```

#### Gruppieren

```sql
SELECT Land, COUNT(*) FROM Kunden GROUP BY Land;
```

---

### HAVING

Filter für Gruppen:

```sql
SELECT COUNT(KundenID), Land
FROM Kunden
GROUP BY Land
HAVING COUNT(KundenID) > 5;
```

- `HAVING` wird **nach** `GROUP BY` verwendet  
- `WHERE` darf nicht mit Aggregatfunktionen kombiniert werden

---

## LIKE – Musterabgleich

```sql
SELECT * FROM Kunden WHERE Nachname LIKE 'M%';
```

### Wildcards

| Symbol | Bedeutung                      |
|--------|-------------------------------|
| `%`    | beliebige Anzahl Zeichen       |
| `_`    | genau ein Zeichen              |

---

## IN – Mehrfachfilter

```sql
SELECT * FROM Kunden
WHERE Land IN ('Deutschland', 'Frankreich', 'England');
```

- Kürzer als mehrere `OR`-Bedingungen

---

## BETWEEN – Bereichsfilter

```sql
SELECT * FROM Kunden
WHERE KundenID BETWEEN 2 AND 3;
```

- **Grenzwerte sind inklusive**

---

## INNER JOIN – Tabellen verknüpfen

Verknüpft zwei Tabellen über gemeinsame Spalten:

```sql
SELECT Kunden.Name, Bestellungen.Datum
FROM Kunden
INNER JOIN Bestellungen
ON Kunden.KundenID = Bestellungen.KundenID;
```

- Zeigt **nur** Datensätze mit Übereinstimmung
- Voraussetzung: PK/FK-Beziehung

---

## Fazit

Mit SQL-DML-Befehlen wie `INSERT`, `UPDATE`, `DELETE` und `SELECT` lassen sich Daten gezielt verwalten und auswerten.  
Durch WHERE-Klauseln, Funktionen, Joins und Musterabgleiche wird SQL zu einem **mächtigen Werkzeug zur Datenanalyse und Pflege** relationaler Datenbanken.


Datensätze einfügen, ändern und löschen

SQL-DML: Datensätze verwalten und abfragen


In diesem Cheatsheet werden die grundlegenden SQL-Befehle dargestellt – angepasst für MariaDB. Viele Befehle bleiben identisch zu MySQL, jedoch sind zusätzliche Einstellungen wie Zeichensatz, Kollation und Storage Engine empfehlenswert.

---
## Datentypen

| Typ                            | Beschreibung                                                                                                               |
| ------------------------------ | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| INT, INTEGER                   | Ganze Zahlen, 32 Bit, -2 Mrd. bis +2 Mrd. (MariaDB unterstützt außerdem erweiterte Ganzzahltypen, falls benötigt)          |
| SMALLINT                       | Ganze Zahlen, 16 Bit, -32768 bis 32767                                                                                     |
| BIGINT                         | Ganze Zahlen, 64 Bit (bis zu ±9,22×10¹⁸)                                                                                   |
| DECIMAL(p,s)                   | Festkommatyp (p Gesamtanzahl der Ziffern, s Nachkommastellen)                                                                |
| FLOAT                          | Gleitkommatyp, 32 Bit                                                                                                       |
| DOUBLE                         | Gleitkommatyp, 64 Bit                                                                                                       |
| BOOLEAN                        | Wird in MariaDB als Synonym für **TINYINT(1)** verwendet (0 = false, 1 = true)                                             |
| BLOB, (LONG BLOB, MEDIUM BLOB) | Binäre Daten (z. B. Bilder, Audiodateien)                                                                                   |
| DATE                           | Datum (z. B. YYYY-MM-DD, z. B. 2021-12-31)                                                                                   |
| DATETIME                       | Datum und Uhrzeit                                                                                                          |
| TIMESTAMP                      | Datum und Uhrzeit (intern als Unix-Zeitstempel gespeichert; Zeitwert bis ca. 2038, exaktere Variante: DATETIME verwenden)     |
| CHAR(s)                        | Zeichenkette mit fixer Länge s (wird rechts mit Leerzeichen aufgefüllt)                                                    |
| VARCHAR(s)                     | Variable Länge mit maximal s Zeichen                                                                                       |
| TEXT                           | Große Textfelder                                                                                                           |

---

## Erweiterte Datentypen in MariaDB

### Numerische Datentypen

| Datentyp   | Beschreibung                                                                 |
|------------|------------------------------------------------------------------------------|
| TINYINT    | Ganze Zahlen von -128 bis 127                                                |
| SMALLINT   | Ganze Zahlen von -32768 bis 32767                                            |
| MEDIUMINT  | Ganze Zahlen von -8388608 bis 8388607                                        |
| INT        | Ganze Zahlen von -2147483648 bis 2147483647                                  |
| BIGINT     | Ganze Zahlen von -9223372036854775808 bis 9223372036854775807                |
| BOOLEAN    | Die booleschen Werte „wahr“ (true) oder „unwahr“ (false); Synonym für TINYINT(1) |
| DECIMAL    | Dezimalzahlen mit bis zu 65 Stellen                                          |
| FLOAT      | Gleitkommazahlen im Bereich ±3.402823466E+38 bis ±1.175494351E-38 oder 0     |
| DOUBLE     | Gleitkommazahlen im Bereich ±1.7976931348623157E+308 bis ±2.2250738585072014E-308 oder 0 |
| BIT        | Ein Bit                                                                      |

### Zeit- und Datumsangaben

| Datentyp   | Beschreibung                                                                 |
|------------|------------------------------------------------------------------------------|
| DATE       | Datumsangabe im Format JJJJ-MM-TT, 1000-01-01 bis 9999-12-31                 |
| TIME       | Zeitangabe von -838:59:59.999999 bis 838:59:59.999999                        |
| DATETIME   | Datums- und Zeitangabe mit Mikrosekunden, z. B. 2025-04-14 15:00:00.000000   |
| TIMESTAMP  | Zeitstempel im Format JJJJ-MM-TT SS:MM:SS mit Mikrosekunden                 |
| YEAR       | Vierstellige Jahresangabe (1901–2155 oder 0000)                              |

### Strings

| Datentyp     | Beschreibung                                                                |
|--------------|-----------------------------------------------------------------------------|
| CHAR         | Feste Zeichenkette (0–255 Zeichen)                                          |
| VARCHAR      | Variable Zeichenkette (0–65.535 Zeichen)                                    |
| BINARY       | Feste Länge binärer Daten                                                   |
| VARBINARY    | Variable Länge binärer Daten                                                |
| TINYBLOB     | Binärobjekt bis 255 Bytes                                                   |
| BLOB         | Binärobjekt bis 65.535 Bytes                                                |
| MEDIUMBLOB   | Binärobjekt bis 16.777.215 Bytes                                            |
| LONGBLOB     | Binärobjekt bis 4.294.967.295 Bytes                                         |
| TINYTEXT     | Text bis 255 Zeichen                                                        |
| TEXT         | Text bis 65.535 Zeichen                                                     |
| MEDIUMTEXT   | Text bis 16.777.215 Zeichen                                                 |
| LONGTEXT     | Text bis 4.294.967.295 Zeichen                                              |
| ENUM         | Aufzählungstyp                                                              |
| SET          | Menge unterschiedlicher Zeichenketten                                       |

### Räumliche Datentypen

| Datentyp           | Beschreibung                                  |
|--------------------|-----------------------------------------------|
| GEOMETRY           | Geometrischer Wert                            |
| POINT              | Punkt mit X- und Y-Koordinaten                |
| LINESTRING         | Kurve aus mehreren Punkten                    |
| POLYGON            | Fläche mit geschlossenen Kanten               |
| GEOMETRYCOLLECTION | Sammlung mehrerer GEOMETRY-Elemente           |
| MULTILINESTRING    | Mehrere LINESTRING-Elemente                   |
| MULTIPOINT         | Mehrere Punkte                                |
| MULTIPOLYGON       | Mehrere Polygone                              |

### Weitere Typen

| Datentyp       | Beschreibung                                             |
|----------------|----------------------------------------------------------|
| AUTO_INCREMENT | Automatische Zählung für Primärschlüssel                 |
| NULL           | Kein Wert vorhanden (kein eigener Datentyp)             |

---

## Datenbanken verwalten

### Datenbank anlegen

Es empfiehlt sich, zusätzlich den Standardzeichensatz und die Kollation zu definieren:

```sql
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS <Datenbankname>
  DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4
  DEFAULT COLLATE utf8mb4_unicode_ci;
```

### Datenbank auswählen

```sql
USE <Datenbankname>;
```

### Datenbanken auflisten

```sql
SHOW DATABASES;
```

### Datenbank löschen

Zum sicheren Löschen kann auch `IF EXISTS` verwendet werden:

```sql
DROP DATABASE IF EXISTS <Datenbankname>;
```

---

## Tabellen verwalten

### Tabellen auflisten

```sql
SHOW TABLES;
```

### Tabellenaufbau anzeigen

```sql
DESC <Tabellenname>;
```

### Tabelle anlegen

Es empfiehlt sich, zusätzlich zur Spaltendefinition die Storage Engine und den Zeichensatz anzugeben:

```sql
CREATE TABLE <Tabellenname> (
    <Attributname> <Datentyp> [PRIMARY KEY] [AUTO_INCREMENT] [NOT NULL] [DEFAULT <Wert>],
    ... -- weitere Spalten
) ENGINE=InnoDB
  DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
```

#### Beispiel für eine Attributdefinition

```sql
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT NOT NULL,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
```

| Option         | Beschreibung                                                          |
| -------------- | --------------------------------------------------------------------- |
| NOT NULL       | Der Wert darf nicht NULL sein                                         |
| PRIMARY KEY    | Der Primärschlüssel für die Tabelle                                   |
| AUTO_INCREMENT | Automatische Erhöhung des Zahlenwerts (gilt meist für Primärschlüssel) |
| DEFAULT        | Setzt einen Standardwert, falls kein anderer Wert angegeben wird        |

### Tabelle löschen

```sql
DROP TABLE <Tabellenname>;
```

---

## Bestehende Tabellen ändern

### Spalte hinzufügen

```sql
ALTER TABLE <Tabellenname> ADD <Attributdefinition>;
```

### Spalte löschen

```sql
ALTER TABLE <Tabellenname> DROP COLUMN <Attributname>;
```

> **Hinweis:** Die Verwendung von `COLUMN` kann Syntaxkonflikte vermeiden.

### Spalte ändern

```sql
ALTER TABLE <Tabellenname> MODIFY <Attributdefinition>;
```

---

## Daten bearbeiten

### Daten einfügen

Die übliche Syntax:

```sql
INSERT INTO <Tabellenname> (Spalte1, Spalte2, ...)
VALUES (Wert1, Wert2, ...);
```

### Daten löschen

Alle Daten aus einer Tabelle löschen (ohne WHERE-Klausel):

```sql
DELETE FROM <Tabellenname>;
```

### Daten aktualisieren

```sql
UPDATE <Tabellenname>
SET <Datenfeld1> = <neuer Wert1>, <Datenfeld2> = <neuer Wert2>
WHERE <Bedingung>;
```

> **Tipp:** Immer eine **WHERE**-Bedingung angeben, um unbeabsichtigte Aktualisierungen zu vermeiden.

---

## WHERE-Bedingungen

Die Filterbedingungen werden wie folgt spezifiziert:

- **Mathematische Operatoren:** `=`, `!=`, `>`, `<`, `>=`, `<=`, `+`, `-`, `*`, `/`
- **Boolesche Operatoren:** `AND`, `OR`, `NOT`
- **Textmuster:** `LIKE` (mit `%` als Wildcard für beliebige Zeichen und `_` für ein einzelnes Zeichen, z. B.: `name LIKE 'H%'`)
- **Bereichsoperator:** `BETWEEN x AND y`
- **Mengenvergleich:** `IN (wert1, wert2, …)`

---

## Einfache Datenabfragen

MariaDB nutzt weitgehend dieselbe Syntax wie MySQL:

```sql
SELECT * | Spaltenliste | Berechnungen [LIMIT anzahl | start, anzahl]
FROM <Tabelle>
[WHERE <Bedingung>]
[GROUP BY <Spalte(n)>]
[HAVING <Bedingung>]
[ORDER BY <Spalte(n)> [ASC | DESC]];
```

> **Hinweis:** Das optionale `TOP anzahl` ist in MariaDB unüblich – hier wird die `LIMIT`-Klausel verwendet.

---

## Funktionen in Abfragen

### Normale Funktionen

| Funktion                   | Beschreibung                                         |
| -------------------------- | ---------------------------------------------------- |
| CURDATE()                  | Gibt das aktuelle Datum zurück                       |
| DATEDIFF(datum1, datum2)   | Berechnet die Differenz in Tagen                     |
| YEAR(datum)                | Extrahiert das Jahr                                  |
| MONTH(datum)               | Extrahiert den Monat                                 |
| DAY(datum)                 | Extrahiert den Tag                                   |
| DATE_ADD(datum, intervall) | Fügt dem Datum ein Intervall hinzu                   |

### Aggregatsfunktionen

Diese Funktionen verarbeiten mehrere Datensätze zu einem zusammengefassten Wert:

| Funktion    | Beschreibung                                                            |
| ----------- | ----------------------------------------------------------------------- |
| COUNT(feld) | Zählt alle nicht-NULL-Werte in einer Spalte                             |
| COUNT(*)    | Zählt alle Zeilen                                                       |
| SUM(feld)   | Bildet die Summe der Werte in einer Spalte                              |
| AVG(feld)   | Berechnet den Durchschnitt (NULL-Werte werden ignoriert)                |
| MIN(feld)   | Ermittelt den kleinsten Wert                                              |
| MAX(feld)   | Ermittelt den größten Wert                                                |

---

## Gruppierungen

Beispiele:

```sql
SELECT ort, COUNT(ort)
FROM kunde
GROUP BY ort;

SELECT ort, COUNT(ort)
FROM kunde
GROUP BY ort
HAVING COUNT(ort) > 100;
```

---

## Abfragen über mehrere Tabellen (Joins)

MariaDB unterstützt sämtliche gängigen Join-Operationen, ähnlich wie MySQL:

- **Inner Join:** Gibt nur Datensätze zurück, deren Verbundspalte in beiden Tabellen vorkommt.
- **Left Join:** Gibt alle Datensätze der linken Tabelle und die passenden Datensätze der rechten Tabelle zurück.
- **Right Join:** Entsprechend alle Datensätze der rechten Tabelle mit den passenden Werten der linken.
- **Full Outer Join:** Gibt alle Datensätze beider Tabellen zurück (Hinweis: MariaDB bietet nativ nur eingeschränkte Unterstützung für FULL OUTER JOIN; alternative Ansätze können erforderlich sein).

Allgemeine Join-Syntax:

```sql
SELECT a.spalte, b.spalte
FROM tabelle_a a
JOIN tabelle_b b ON a.gemeinsame_spalte = b.gemeinsame_spalte;
```

---

## Index

Indexe können die Performance von Abfragen deutlich verbessern:

### Einfachen Index erstellen

```sql
CREATE INDEX index_name
ON table_name (column1, column2, ...);
```

### Einzigartigen Index erstellen

```sql
CREATE UNIQUE INDEX index_name
ON table_name (column1, column2, ...);
```

---

## Zusammenfassung und Empfehlungen

- **Zeichensatz und Kollation:**  
  Es empfiehlt sich, beim Anlegen von Datenbanken und Tabellen explizit den Zeichensatz (z. B. `utf8mb4`) sowie die Kollation (z. B. `utf8mb4_unicode_ci`) festzulegen – besonders bei mehrsprachigen Anwendungen.

- **Storage Engine:**  
  MariaDB setzt standardmäßig auf InnoDB, was positive Auswirkungen auf Performance und Transaktionssicherheit hat. Es ist sinnvoll, diese Option explizit anzugeben, um zukünftigen Änderungen an der Default-Engine entgegenzuwirken.

- **Syntaxkompatibilität:**  
  Viele SQL-Befehle in MySQL funktionieren in MariaDB nahezu identisch. Dennoch lohnt sich ein Blick in die [MariaDB-Dokumentation](https://mariadb.com/kb/en/sql-statements-structure/), um versionsspezifische Besonderheiten zu berücksichtigen.

---



MariaDB SQL Cheatsheet


## Warum Software testen?

Softwarefehler können schwerwiegende Folgen haben:

| Beispiel                        | Folge                       |
|---------------------------------|-----------------------------|
| China Airlines Flug 140 (1994)  | 264 Tote                    |
| Strahlentherapiegerät Kanada    | 3 Tote, 3 Schwerverletzte   |
| Militärsatellit 1999            | 1,2 Mrd. Dollar Schaden     |

---

## Was ist ein Fehler? Was ist ein Mangel?

- **Fehler:** Abweichung zwischen dem Ist- und Soll-Zustand einer Systemspezifikation
- **Mangel:** Eine Anforderung oder berechtigte Erwartung wird nicht erfüllt

---

## Arten von Tests im Entwicklungsprozess

| Testart         | Beschreibung                                                                 |
|------------------|------------------------------------------------------------------------------|
| **Modul-/Unit-Test** | Test einzelner Programmteile (Funktionen, Klassen)                          |
| **Integrationstest** | Test von Zusammenspiel mehrerer Komponenten/Schnittstellen                  |
| **Systemtest**       | Test des Gesamtsystems auf funktionale und nicht-funktionale Anforderungen |
| **Abnahmetest**      | Kundenprüfung zur Abnahmeentscheidung                                     |

---

## Testkosten vs. Fehlerkosten

Zwischen **80–90 %** optimaler Testaufwand (laut Präsentation)

**Hinweis:**  
Die Angabe von **80–90 % Testaufwand** stammt ausschließlich aus der Präsentation und dient vermutlich der Veranschaulichung.  
Das Lehrbuch nennt **keinen konkreten Prozentwert**, betont jedoch die Wirtschaftlichkeit frühen Testens.  
In der Fachliteratur liegt der übliche Aufwand bei **30–50 %**, abhängig vom Projektkontext. Höhere Werte sind typisch für sicherheitskritische Software.

---

## Übersicht: Testverfahren

### Statische Testverfahren

| Verfahren        | Beschreibung                                                                 |
|------------------|------------------------------------------------------------------------------|
| **Codeanalyse**  | Technologische Analyse ohne Programmausführung (z. B. Wartbarkeit, Security) |
| **Inspektion**   | Prüfung durch Gutachterteam; erkennt bis zu 75 % der Entwurfsfehler          |
| **Review**       | Prüfung durch anderen Entwickler; 60–70 % Fehlererkennung                    |
| **Walkthrough**  | Entwickler präsentiert; Feedback mit Protokoll                               |
| **Audit**        | Unabhängige Bewertung bzgl. Konformität, Dokumentation, Risikomanagement     |

---

## Dynamische Testverfahren

### White-Box-Test

```text
Testart:           White-Box
Code sichtbar:     Ja
Testbasis:         Quellcode
Abdeckung:         Anweisungen, Zweige, Pfade
```

### Black-Box-Test

```text
Testart:           Black-Box
Code sichtbar:     Nein
Testbasis:         Anforderungen
Verfahren:         Äquivalenzklassen, Grenzwertanalyse
```

**Beispiel:**  
```python
bool isTemperatureOK(double temp)
=> True, falls gemessene Temperatur <= 30 Grad
```

---

## Qualität & Reifestufen

### Qualitätsmerkmale

- Funktionalität
- Zuverlässigkeit
- Benutzbarkeit
- Effizienz
- Wartbarkeit
- Übertragbarkeit

### Nach Entwicklungsstand

| Phase             | Beschreibung                                                  |
|-------------------|---------------------------------------------------------------|
| **Alphatest**     | Erste Phase – internes Testteam oder Entwickler               |
| **Betatest**      | Zweite Phase – ausgewählte externe Benutzer                   |
| **Release Candidate** | Letzte Phase – potenziell finale Version für Öffentlichkeit |

---

## Fazit

Softwaretests sind essenziell für Qualität und Sicherheit.  
Statische und dynamische Testverfahren decken unterschiedliche Fehlertypen auf, während strukturierte Testphasen und Abdeckungsstrategien die **Effizienz und Wirkung** der Tests maximieren. Frühes Testen spart Kosten und erhöht die Zuverlässigkeit erheblich.


Software testen


## IT-Service-Management & Service-Arten

### IT-Service Definition

>**Auslagerung von IT-Aufgaben** an externe **EDV-Dienstleister**
- Teilweise oder komplette Übergabe der **EDV-Verwaltung** möglich

---

### Servicearten nach Zielsetzung

#### **Run-the-Business-Leistungen**

> Betrieb und Wartung der bestehenden **IT-Infrastruktur**
- Sicherstellung eines **stabilen** und **effizienten** Geschäftsbetriebs

**Beispiele**:

- **Rechenzentrumsbetrieb** (Server, Speicher, Netzwerk)
- **Outsourcing** von IT-Funktionen oder Prozessen

#### **Change-the-Business-Leistungen**

> Weiterentwicklung und **Transformation** des Unternehmens
> Förderung von **Innovationen** und neuen **Geschäftsmodellen**

**Beispiele**:

- **IT-Beratung** (z. B. Strategieberatung)
- **Individual-Software-Entwicklung**

---

### IT-Service-Arten (nach Umfang und Ort)

- **IT-Vertrieb / Handel**: Hardware-Beschaffung, Aufbau, Anschluss, Integration
- **Swap-Service**: Bereitstellung eines identisch vorkonfigurierten Ersatzgeräts
- **DIY-Service**: Selbstständige Servicearbeiten durch den Kunden ohne **Garantieverlust**
- **Cloud-Service**: z. B. **Backup as a Service**
- **Field-Service (FSM)**: Techniker erbringen Leistungen **vor Ort**
- **IT-Schulung / Beratung / Training**: Entgeltliche **Weiterbildung**

---

### IT-Service-Arten (Support-Kanäle)

- **Helpdesk-Service**: Telefonischer oder **online-basierter** Support
- **Live-Chat**: Direkte Kommunikation mit **Servicemitarbeitern** via Website
- **Chat-Bot**: Automatisierte Hilfestellung durch **künstliche Intelligenz**

---

### IT-Service-Arten (vertraglich/sonstige)

- **Wartungs- und Reparaturservice**: Vertraglich vereinbarte **Service-Leistungen**
- **Garantie- und Kulanzservice**: Kostenloser Service durch **Garantie** oder **Kulanzregelungen**

---

### IT-Service Management (ITSM)

> Richtlinien und Prozesse zur **Verwaltung** und **Bereitstellung** von IT-Services
- Ziel: **Erfüllung von Geschäfts- und Nutzerbedürfnissen**
- Umsetzung durch verschiedene **Frameworks**

---

### Service-Frameworks

> Einbindung von **ITSM-Prozessen** in die Unternehmensstrategie
- Grundlage: **serviceorientierter IT-Lifecycle**

#### Beispiel: **ITIL (aktuell ITIL 4)**

- Beschreibt **Best Practices** für ITSM
- **Universell anpassbar**, kein starres Regelwerk

---

### Unterschied ITIL vs. ITSM

> **ITIL**: Framework mit Fokus auf **IT-Prozesse**; beschreibt die **Bereitstellung von IT-Services**
> **ITSM**: Umfassender **Managementansatz**, der Frameworks mit **Geschäftszielen** verbindet

**ITSM integriert**:

- **Personen**
- **Prozesse**
- **Technologien**

... zur **Optimierung des Unternehmens**.

---

### Weitere Frameworks und Standards

- **COBIT**
- **Six Sigma**
- **Microsoft Operations Framework**
- **FitSM**
- **TOGAF**
- **ISO/IEC 20000**


IT-Service-Management & Service-Arten


## IT-Service Anfragen & ITSM-Strukturen

### Managed Services

> **Managed Services Provider (MSP)** bieten wiederkehrende IT-Dienstleistungen.
- Ziel: **Kosteneffizienz** und Entlastung durch Outsourcing bestimmter IT-Funktionen.
- Leistungen werden durch **Service-Level-Agreements (SLA)** geregelt.

---

### Key Performance Indikatoren (KPI)

> **Messbare Werte**, die Leistung und Zielerreichung bewerten.
- Grundlage zur **Überwachung** von Qualität, Effizienz und Rentabilität.
- Unterstützen bei der **SLA-Einhaltung** und **Prozessoptimierung**.

---

### Service-Oriented Architecture (SOA)

> **Architekturmuster** für lose gekoppelte, wiederverwendbare Services.
- Vorteile: **Kostenreduktion**, flexible Geschäftsprozesse, **Wiederverwendbarkeit** vorhandener Komponenten.
- Fokus auf **Orchestrierung** statt vollständiger Neuprogrammierung.

---

### Function as a Service (FaaS)

- Bestandteil des **serverlosen Computings**.
- **Code-Ausführung on-demand** ohne Infrastrukturmanagement.
- Automatische **Skalierung**, Abrechnung nur bei **tatsächlicher Nutzung**.

---

### IMAC/R/D – IT-Lifecycle-Management

> Unterstützt effiziente Abläufe bei wachsenden Infrastrukturen.
- Phasen: **Install**, **Move**, **Add**, **Change**, **Remove**, **Dispose**.
- Ziel: **Ganzheitliches Lifecycle-Management** von IT-Systemen.

---

## IT-Service Management (ITSM)

ITSM gliedert sich in fünf Hauptkategorien:

1. **Service Strategy**
2. **Service Design**
3. **Service Transition**
4. **Service Operation**
5. **Continual Service Improvement (CSI)**

---

### Service Strategy

> **Strategieentwicklung** für zukünftige Services.
- Einsatz moderner Methoden: **Lean**, **Agile**, **DevOps**.
- **Business-Relationship-Management** als Bindeglied zu Kunden und Partnern.

---

### Service Design

> Entwicklung konkreter Services basierend auf strategischen Zielen.
> Involviert alle relevanten **Stakeholder**.
- Beinhaltet umfassendes Designmanagement:
  - **Service-Level Management**
  - **Capacity Management**
  - **Availability Management**
  - **IT Service Continuity Management**
  - **Service Catalogue Management**
  - **Information Security Management**
  - **Requirements- & Data-Management**

---

### Service Transition

> Überführung neuer Services in den **Live-Betrieb**.
- Fokus: Schulung, Dokumentation, technische Bereitstellung.

**Wichtige Teilbereiche**:

- **Release Management**: Steuerung von Software-/Hardwareveröffentlichungen.
- **Configuration Management**: Verwaltung von Configuration Items (CIs) mittels **CMS** und **CMDB**.
- **Change Management**: Kontrolle über Veränderungen, ausgelöst durch **RFCs** (Request for Change).
- **Knowledge Management**: Aufbau einer zentralen Wissensdatenbank für Serviceprozesse.

---

### Service Operation

> Gewährleistung des laufenden **IT-Betriebs**.
- Wichtige Prozesse:
  - **Incident Management**: Schnelle Behebung von Störungen.
  - **Problem Management**: **Langfristige Lösungen**, Aufbau von Knowledge-Datenbanken, Generierung von RFCs.
  - **Infrastructure Monitoring**: Echtzeitüberwachung, automatisierte Reaktionen.

---

### Continual Service Improvement (CSI)

> Kontinuierliche **Serviceoptimierung** auf Basis des **PDCA-Zyklus**


IT-Service Anfragen & ITSM-Strukturen


## ITIL 4 – Änderungen und Grundlagen

### Fokus auf Wertschöpfung statt IT-Lifecycle

- **ITIL 4** stellt den **Wertschöpfungsprozess** anstelle des klassischen **IT-Lifecycle** in den Mittelpunkt.
- Einführung eines **generischen Betriebsmodells** zur individuellen Gestaltung, Überwachung und Optimierung von IT-Aktivitäten.
- Das Modell definiert **Best Practices** für die Bereiche **Prozesse**, **Organisation** und **Technologie**.
- Jeder **Serviceprozess** beginnt mit einer **Kundenanforderung (Demand)** und endet mit einem **Mehrwert (Value)**.
- Das wertorientierte Modell wird als **Service Value System (SVS)** bezeichnet.

---

### Service Value System (SVS)

Das **Service Value System (SVS)** beschreibt, wie alle Aktivitäten und Komponenten einer Organisation zusammenarbeiten, um **Wert** zu schaffen.

- Es definiert die notwendigen **Aktivitäten**, **Workflows**, **Steuerungen** und **Verfahren**.
- Unterstützt die Organisation bei der **zielgerichteten Ausrichtung** und Erreichung ihrer Ziele.

---

## ITIL 4 – Guiding Principles (Leitprinzipien)

Die **Guiding Principles** basieren auf **Erfahrungswerten** und dienen als Empfehlungen für ein ganzheitliches **Service Management**.

### Fokus auf Wertschöpfung

- **Services** müssen **Mehrwert für Stakeholder** bringen.
- Fragen: Welche **Services** sind sinnvoll? Warum werden sie benötigt?

### Dort anfangen, wo sie sind

- **Ist-Zustand** bewerten: Was funktioniert bereits? Was muss verbessert werden?
- Die **Stakeholder-Perspektive** wird in die Bewertung einbezogen.

### Iterative Weiterentwicklung mit Feedback

- Kleine **Schritte** mit frühem **Feedback** ermöglichen **Korrekturen** und eine kontinuierliche Verbesserung.
  
### Zusammenarbeit und Transparenz fördern

- **Silodenken** vermeiden.
- **Vertrauen und Offenheit** schaffen und **Transparenz** in der Kommunikation fördern.

### Ganzheitlich denken und arbeiten

- Berücksichtigung der **vier Dimensionen** des Service Managements.
- **Zusammenhänge und Muster** erkennen und **Auswirkungen** von Maßnahmen verstehen.

### Einfach und praktisch halten

- Mit **einfachen, effektiven Elementen** starten.
- **Unnötiges** eliminieren und **einfache Prozesse** schaffen, die Ergebnisse schneller liefern.

### Optimieren und Automatisieren

- Zuerst **optimieren**, dann **automatisieren**.
- **Visualisierung** der Arbeitsabläufe hilft bei der Identifikation von Verbesserungsmöglichkeiten.
- Automatisierung nur dann, wenn es **sinnvoll** ist.


Fokus auf Wertschöpfung statt IT-Lifecycle

ITIL 4 – Änderungen und Grundlagen


## EPK-Modelle, Governance und IT-Recht

---

### EPK-Modell (Ereignisgesteuerte Prozesskette)

**EPK** steht für **ereignisgesteuerte Prozesskette** und wird zur **Darstellung** und **Analyse** von Geschäftsprozessen verwendet.

- Darstellung **zeitlich-logischer Arbeitsabfolgen** nach festen Regeln
- **Gestaltungsregeln**:
  - Ausrichtung von **oben nach unten**
  - Start/Ende: immer **Ereignis** oder **Prozesswegweiser**, nie Funktion
  - Struktur: **Ereignis → Funktion → Ereignis**
  - Keine direkte **Ereignis-zu-Ereignis**- oder **Funktion-zu-Funktion**-Verknüpfung
  - **Organisationseinheiten** und **Informationsobjekte** immer mit **Funktionen** verknüpfen
  - Alle Elemente müssen **verbunden** sein (keine losen Objekte)

**Logische Verknüpfungen**:

- **UND**: Alle Bedingungen müssen erfüllt sein
- **ODER**: Mindestens eine Bedingung muss erfüllt sein
- **XOR**: Genau eine Bedingung muss erfüllt sein

> **Hinweis**: Ereignisse dürfen **keine Entscheidungskraft** besitzen, d.h. keine direkte **ODER/XOR**-Verknüpfung nach einem Ereignis.

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### Vor- und Nachteile von EPK

**Vorteile**:

- Gut geeignet für die **Analyse** und **Optimierung** unbeschriebener Standardprozesse
- **Intuitive Darstellung** von Prozessschritten

**Nachteile**:

- Modellkomplexität kann bei großen Prozessen **stark steigen**

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### Governance und Compliance

Unternehmen müssen gesetzliche **Vorgaben** und **Standards** beachten, insbesondere bei der Verarbeitung von Daten und dem Betrieb von IT-Systemen.

**Wichtige Standards und Frameworks**:

- **ISO 27001** (Informationssicherheits-Managementsysteme)
- **COBIT** (Governance of Enterprise IT)
- **ITIL** (Best Practices für IT-Service-Management)

**Wichtige Gesetze**:

- **BGB** (Bürgerliches Gesetzbuch)
- **HGB** (Handelsgesetzbuch)
- **UWG** (Gesetz gegen den unlauteren Wettbewerb)
- **BDSG** (Bundesdatenschutzgesetz)
- **DSGVO** (Datenschutz-Grundverordnung)
- **StGB** (Strafgesetzbuch)
- **TMG** (Telemediengesetz)
- **Urheberrechtsgesetz**

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### Serviceverträge (ITIL Service Level Agreements)

**Serviceverträge** regeln die Leistungen und Zuständigkeiten im IT-Servicebereich.

**Typen von Servicevereinbarungen**:

- **SLA (Service Level Agreement)**: Vertrag zwischen IT-Provider und Kunden
- **OLA (Operational Level Agreement)**: Interne Vereinbarung zwischen IT-Abteilungen
- **UC/UA (Underpinning Contract/Agreement)**: Vertrag mit externen Dienstleistern

**Typische Inhalte eines Servicevertrags**:

- **Servicebezeichnung** und **Zielbeschreibung**
- **Vertragslaufzeit** und **Kommunikationswege**
- **Servicezeiten** und **Support-Levels**
- **Verantwortlichkeiten** und **Preismodell**
- **Change-Historie** und **Glossar**

---

### Auftragsverarbeitung gemäß DSGVO

**Auftragsverarbeitung** bedeutet, dass ein **Dienstleister** personenbezogene Daten nur auf **Weisung** des Unternehmens verarbeitet.

**Anforderungen**:

- Abschluss eines **schriftlichen Vertrags** (AV-Vertrag)
- Festlegung von **Schutzmaßnahmen** für **Vertraulichkeit**, **Integrität** und **Verfügbarkeit** der Daten

**Inhalte eines AV-Vertrags**:

- **Gegenstand**, **Dauer**, **Art** und **Zweck** der Datenverarbeitung
- **Rechte und Pflichten** der Parteien
- Regelung zu **Unterauftragsverarbeitern**
- **Rückgabe oder Löschung** der Daten nach Vertragsende

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### Urheberrecht, Markenrecht und Creative Commons

**Urheberrecht** schützt **Originalwerke** wie Texte, Bilder, Software.

**Markenrecht** schützt **Marken** zur Unterscheidung von Waren und Dienstleistungen.

**Creative Commons** bietet **vereinfachte Lizenzmodelle** zur freien Nutzung von Werken unter bestimmten Bedingungen.

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### Softwarelizenzen und EULA

**Softwarelizenzen** gewähren die Erlaubnis zur Nutzung von **Software** (Quellcode oder Objektcode).

**EULA** (Endnutzer-Lizenzvertrag) regelt die Bedingungen für die **Nutzung der Software**.

**Arten von Softwarelizenzen**:

- **Netzwerklizenzen**: Nutzung durch mehrere Benutzer im Netzwerk, mit Begrenzung der gleichzeitigen Nutzung
- **Rechnergebundene Lizenzen**: Lizenz ist an einen **spezifischen Rechner** gebunden
- **Benutzergebundene Lizenzen**: Lizenz ist an einen **spezifischen Benutzer** gebunden, unabhängig vom Gerät

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Urheberrecht, Markenrecht und Creative Commons

EPK-Modelle, Governance und IT-Recht


## IT-Serviceanfragen & Supportmanagement

IT-Serviceanfragen sind ein zentraler Bestandteil des **IT-Service-Managements**. Sie werden meist über **Kommunikationsschnittstellen** wie Softwarelösungen oder Hotlines entgegengenommen und verarbeitet.

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### Helpdesk

- **Helpdesk** ist auf die **Bearbeitung von Ereignissen und Serviceanfragen** fokussiert, insbesondere im direkten Kontakt mit **Endnutzern**.
- Ziel ist eine **schnelle, ressourcenschonende Problemlösung**, idealerweise bereits beim **Erstkontakt**.
- Der Helpdesk ist häufig die **erste Instanz im Supportprozess**.

---

### Servicedesk

- Der **Servicedesk** hat ein **breiteres Ziel** als der Helpdesk.
- Er stellt die **zentrale Schnittstelle zwischen Anwendern und IT-Dienstleistern** dar.
- Ziel ist es, nicht nur Probleme zu lösen, sondern auch die **Qualität der IT- und Geschäftsprozesse** langfristig zu verbessern.

---

### RACI-Matrix

Die **RACI-Matrix** ist ein Werkzeug zur Definition von **Rollen und Verantwortlichkeiten** in Geschäftsprozessen. Sie gibt an, wer für welche Aufgabe zuständig ist:

- **R – Responsible**: Verantwortlich für die Durchführung
- **A – Accountable**: Letztlich rechenschaftspflichtig
- **C – Consulted**: Zur Beratung einbezogen
- **I – Informed**: Wird über den Fortschritt informiert
- **S – Support**: Unterstützende Rolle (optional in RASCI-Varianten)

---

### Support-Level

Der IT-Support ist in **drei Stufen** unterteilt:

- **First-Level-Support**:
  - Erste **Anlaufstelle** für Benutzeranfragen
  - Löst **einfache, häufige Probleme**
  - Leitet komplexere Anfragen weiter
- **Second-Level-Support**:
  - Bearbeitet **technisch komplexere Probleme**
  - Setzt sich aus **Spezialisten** zusammen
  - Unterstützt und **schult** den First-Level-Support
- **Third-Level-Support**:
  - Umfasst **Hersteller, Entwickler oder externe Dienstleister**
  - Bearbeitet **schwerwiegende technische Probleme**
  - Kein direkter Kontakt zum Endnutzer

---

### Ticketsysteme

**Ticketsysteme** ermöglichen die strukturierte Erfassung, Bearbeitung und Nachverfolgung von **Serviceanfragen**.

**Vorteile**:

- **Zentrale Speicherung** aller Anfragen
- **Kategorisierung und Priorisierung** möglich
- **Effiziente Kommunikation** zwischen Support-Ebenen
- Verbesserte **Nachverfolgbarkeit** und **Dokumentation**

**Nachteile**:

- **Initiale Implementierungskosten**
- Teilweise **verzögerte Reaktionszeiten**
- **Komplexität** bei der Integration in bestehende Systeme

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### Eskalation

**Eskalation** bedeutet die **Weiterleitung eines ungelösten Problems** an eine **höhere Instanz**, wenn es nicht innerhalb der definierten **Service-Level-Vorgaben (SLAs)** bearbeitet werden kann.

- Ziel: **Schnelle Lösung kritischer Probleme**
- Arten:
  - **Funktionale Eskalation**: Übergabe an höhere Supportebene
  - **Hierarchische Eskalation**: Einbindung von Managementebenen

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### Verfügbarkeit

**Verfügbarkeit**


IT-Serviceanfragen & Supportmanagement


## IT-Serviceanfragen & PXE-Boot

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### IT-Serviceanfragen analysieren

**IT-Serviceanfragen** sind zentrale Elemente des IT-Supports und müssen systematisch analysiert werden, um eine hohe Servicequalität sicherzustellen. Ziel ist die Steigerung der **Effizienz**, die Reduktion von **Fehlerquellen** und letztlich der **Unternehmenserfolg**.

#### Wichtige Schritte der Analyse

- **Kategorisierung**: Einordnung der Anfrage in vordefinierte Kategorien.
- **Klassifizierung**: Identifikation von Typ, Umfang und betroffenen Systemen.
- **Priorisierung**: Bewertung nach Dringlichkeit und Auswirkung.
- **Eskalation**: Prüfung, ob die Anfrage an ein höheres Support-Level übergeben werden muss.
- **Kundenanforderungen**: Berücksichtigung individueller Erwartungen und Anforderungen.

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### Methoden zur Ursachenanalyse

#### 5-Why-Methode

Die **5-Why-Methode** ist ein einfaches Werkzeug zur **Ursachenanalyse**. Dabei wird wiederholt die Frage **„Warum?“** gestellt, um tieferliegende Gründe eines Problems zu identifizieren.

#### DMAIC-Zyklus

Ein strukturierter Verbesserungsprozess aus dem **Six Sigma**-Ansatz:

1. **Define**: Definition des Problems und der Ziele.
2. **Measure**: Messung des aktuellen Zustands.
3. **Analyse**: Identifikation der Hauptursachen.
4. **Improve**: Entwicklung und Implementierung von Lösungen.
5. **Control**: Sicherstellung der Nachhaltigkeit durch Kontrolle und Überwachung.

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## PXE (Preboot Execution Environment)

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### Definition

**PXE (Preboot Execution Environment)** ist ein Netzwerkprotokoll, das das **Booten von Computern über das Netzwerk** ermöglicht – ganz ohne physische Datenträger.

**Voraussetzungen**:

- PXE-fähige **Netzwerkkarte**
- Unterstützung durch **BIOS/UEFI**
- Funktionsfähige **DHCP**- und **TFTP**-Server

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### Anwendungsbereiche

- Installation von **Betriebssystemen**
- Starten von **Live-Systemen**
- **Mass-Deployment**
- **Hardware-Diagnose**
- **Cloning** von Rechnern
- **Firmware-Updates**
- Einsatz bei **Thin Clients**
- Verwendung von **Security-Tools**

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### Technischer Hintergrund

#### Protokolle

- **DHCP**: Verteilt IP-Adresse und Informationen zum Bootserver.
- **TFTP (Trivial File Transfer Protocol)**: Überträgt Boot-Dateien (UDP-Port 69).

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### PXE-Boot-Prozess

1. **Netzwerk-Initialisierung**
2. **DHCP-Discovery** – Client sucht einen DHCP-Server.
3. **DHCP-Response** – Server übermittelt IP- und Bootserver-Informationen.
4. **TFTP-Download** – Boot-Datei wird vom Server geladen.
5. **Bootloader-Ausführung** – Initialisiert das System.
6. **Start des Betriebssystems** oder **Installationsprozess**

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### Anforderungen

- **Firmware-Support (PXE)**
- Funktionierender **DHCP-Server**
- **TFTP-Server** mit zugänglichen Boot-Images

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### Vorteile

- Kein Bedarf an **physischen Installationsmedien**
- **Zentrale Verwaltung** von Boot-Prozessen
- Hohe **Automatisierung**
- Ideal für große **IT-Infrastrukturen**

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### Nachteile

- Starke **Netzwerkabhängigkeit**
- **Sicherheitsrisiken** durch ungesicherte Transfers
- Komplexe **Infrastrukturkonfiguration**
- Langsame Übertragungsrate bei großen Images

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### Sicherheitsmaßnahmen

- **Netzwerksegmentierung**
- **Authentifizierte Clients**
- Verwendung von **signierten Boot-Images**
- Integration von **Secure Boot**

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### Zusammenfassung

**PXE** ist ein leistungsfähiges Werkzeug für automatisiertes, netzwerkbasiertes Booten und eignet sich hervorragend für **große IT-Umgebungen**. Trotz der Vorteile müssen **Sicherheitsaspekte** beachtet werden, um Risiken zu minimieren.



IT-Serviceanfragen & PXE-Boot


## Situationsgerechte Kommunikation in der IT

### Grundlagen der Kommunikation

**Situationsgerechte Kommunikation** bedeutet die **Anpassung von Inhalt, Struktur und Art der Kommunikation** an die jeweilige Situation, die Gesprächspartner und die definierten Ziele.

**Wichtige Aspekte**:

- **Gesprächsleitung**: Zielgerichtete Moderation mit klaren Zielen, Themen und Zeitrahmen.
- **Fragetechniken**:
  - **Offene Fragen**: Fördern detaillierte Antworten und regen zur Diskussion an.
  - **Geschlossene Fragen**: Dienen zur Bestätigung oder kurzen Informationsgewinnung.
- **Verständnissicherung**: Durch aktives Nachfragen, Paraphrasieren und Rückversicherungen.

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### Code of Conduct

Ein **Code of Conduct** ist eine Sammlung von Regeln und Werten für ein respektvolles, professionelles und ethisches Miteinander in Organisationen.

**Typische Inhalte**:

- Einhaltung geltender **Gesetze und Richtlinien**
- **Respektvoller Umgang** mit Kolleg:innen, Partnern und Kunden
- **Diskriminierungsverbot**
- **Schutz sensibler Daten**
- Vermeidung von **Interessenkonflikten**

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### Netiquette

**Netiquette** steht für Verhaltensregeln im digitalen Raum.

**Regeln für respektvolles Online-Verhalten**:

- **Höflichkeit und Respekt** in der digitalen Kommunikation
- **Klare und präzise Ausdrucksweise**
- **Konstruktive Kritik** statt Angriffe
- **Wahrung der Privatsphäre**
- Keine **beleidigenden Inhalte** oder absichtliche Missverständnisse

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### Kommunikationsarten

**Unterscheidung nach Art und Medium**:

- **Synchrone Kommunikation**: In Echtzeit (z. B. Telefongespräch, Chat).
- **Asynchrone Kommunikation**: Zeitversetzt (z. B. E-Mail, Forenbeitrag).
- **Verbale Kommunikation**: Gesprochene oder geschriebene Worte.
- **Nonverbale Kommunikation**: Mimik, Gestik, Körpersprache.
- **Hyperkommunikation**: Permanente digitale Erreichbarkeit (Push-Nachrichten, Chat).
- **Metakommunikation**: Kommunikation über die Art und Weise der Kommunikation.

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### Priorisierungsprinzipien

#### Eisenhower-Prinzip

**Priorisierung von Aufgaben** anhand von Dringlichkeit und Wichtigkeit.

**Kategorien**:

- **Dringend und wichtig**: Sofort erledigen
- **Wichtig, aber nicht dringend**: Terminieren
- **Dringend, aber nicht wichtig**: Delegieren
- **Weder dringend noch wichtig**: Eliminieren

#### Pareto-Prinzip

Auch bekannt als die **80/20-Regel**:

- **80 % der Ergebnisse** stammen aus **20 % des Aufwands**
- Fokus auf **effektive Tätigkeiten** mit größtem Nutzen

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### Kommunikationsmodelle

#### Vier-Seiten-Modell (Schulz von Thun)

Jede Nachricht enthält vier Ebenen:

- **Sachinhalt**: Was ist die Information?
- **Selbstoffenbarung**: Was gebe ich von mir preis?
- **Beziehung**: Wie stehe ich zu dir?
- **Appell**: Wozu möchte ich dich veranlassen?

#### 7-Phasen-Modell (Streich)

**Reaktionen auf Veränderungen** in sieben Phasen:

1. **Schock**
2. **Verneinung**
3. **Einsicht**
4. **Akzeptanz**
5. **Ausprobieren**
6. **Erkenntnis**
7. **Integration**

#### 3-Phasen-Modell (Lewin)

**Veränderungsprozess** in drei Schritten:

- **Unfreeze**: Altes aufbrechen
- **Change**: Veränderungen umsetzen
- **Refreeze**: Neue Zustände stabilisieren

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### Diskussionstypen

Unterschiedliche **Verhaltensweisen in Diskussionen**:

- **Streitsüchtige**: Konfrontativ, konfliktfördernd
- **Schlaue**: Argumentativ geschickt, ironisch
- **Positive**: Konstruktiv, lösungsorientiert
- **Allwissende**: Wollen dominieren, zeigen ihr Wissen
- **Redselige**: Reden viel, wenig Inhalt
- **Träge**: Desinteressiert, passiv
- **Ablehnende**: Blockieren Vorschläge
- **Schüchterne**: Unsicher, zurückhaltend
- **Erhabene**: Überheblich, unnahbar

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### Deeskalationsstrategien

**Maßnahmen zur Konfliktvermeidung und -lösung**:

- **Aktives Zuhören**
- **Empathie zeigen**
- **Ruhe bewahren**
- **Klare Kommunikation**
- **Lösungsorientiertes Vorgehen**
- **Follow-up nach dem Gespräch**

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### IT-Service-Management (EK LF 6)

**Elemente des IT-Service-Managements**:

- **IT-Service-Arten** (z. B. Helpdesk, Remote-Support)
- **Frameworks** (z. B. ITIL)
- **Service Lifecycle**: Von der Anforderung bis zur Stilllegung
- **RFC – Request for Change**
- **Prozesskette**: Incident-, Problem-, Change-Management
- **Guiding Principles**: Orientierungshilfen für Serviceverbesserung
- **Datenschutz** und **Informationssicherheit**
- **Leistungsvereinbarungen** (SLAs)
- **Verfügbarkeitsmanagement**



Situationsgerechte Kommunikation in der IT


## Industrie 4.0 & Cyber-physische Systeme

### Industrieentwicklung

- **1. Generation: Mechanisierung (ca. 1790)** – Einführung der **Dampfmaschine** und des **mechanischen Webstuhls**
- **2. Generation: Massenproduktion (ca. 1870)** – Beginn der **Elektrifizierung** und **Industrialisierung**
- **3. Generation: Automatisierung (ca. 1970)** – Einsatz von **elektrischen Steuerungen** und ersten **IT-Systemen**
- **4. Generation: Cyber-physische Systeme (ab ca. 2017)** – Integration von **IoT**, **Netzwerken**, **Smart Factory** und **Smart Home**

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### Industrie 4.0

> **Industrie 4.0** steht für die **intelligente Vernetzung** von Maschinen und Prozessen mit **Informations- und Kommunikationstechnologien**.

 **Ziele**:

  - Optimierte **Logistik**
  - Ressourcenschonender **Wirtschaftskreislauf**
  - **Kundenorientierte Lösungen**
  - Detaillierte **Datenanalyse**

**Schlagwort**: **Smart Factory**

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### Smart Factory

> Eine **Smart Factory** beschreibt eine **selbstorganisierte Produktionsumgebung**, die auf **Cyber-physischen Systemen (CPS)** und dem **Internet of Things (IoT)** basiert.

- Kommunikation erfolgt **drahtlos** zwischen Produkten und Maschinen.
- Systeme handeln **autonom**, **flexibel** und reagieren **in Echtzeit**.

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### Industrial Internet of Things (IIoT)

Das **Industrial Internet of Things (IIoT)** ist die industrielle Variante des IoT:

- Fokus auf **industrielle Prozesse**
- Ziel: Verbesserung von **Effizienz**, **Sicherheit** und **Wartung** in der Produktion

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### Automatisierungspyramide

Die **Automatisierungspyramide** beschreibt die klassischen Hierarchieebenen der industriellen Steuerung:

- **Level 0**: Prozessebene (Sensoren, Aktoren)
- **Level 1**: Feldebene (SPS, I/O-Systeme)
- **Level 2**: Steuerungsebene
- **Level 3**: Leitebene (MES)
- **Level 4**: Betriebsebene
- **Level 5**: Unternehmensebene (ERP)

> **Industrie 4.0** löst diese Pyramide zunehmend durch **dezentrale, cloudbasierte Automatisierungssysteme** auf.

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### Cyber-physische Systeme (CPS)

**Cyber-physische Systeme (CPS)** vereinen:

- **Softwaretechnische**, **informatikbasierte** und **mechanische Komponenten**
- **Echtzeit-Datentransfer** und **Steuerung** über Netzwerke wie das Internet

**Beispiele**:

- **Smart Factory**
- **Smart Home**
- **Automotive**
- **Smart Health**
- **Smart City**
- **VR/AR**

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### Vorteile von CPS

- **Anpassungsfähigkeit** an wechselnde Anforderungen
- Höhere **Effizienz**
- **Autonome Prozesse**
- **Erhöhte Arbeitssicherheit**
- **Schnellere Abläufe** und Reaktionen

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### Nachteile von CPS

- **Hohe Komplexität**
- **Veränderte Prozessstrukturen**
- **Abhängigkeit von IT-Systemen**
- **Anfälligkeit für Cyberangriffe**
- **Kosten für Umstellung und Sicherheit**

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### Sensoren in Serverräumen

Zur **Überwachung von Serverräumen** werden verschiedenste Sensoren eingesetzt:

- **Temperatursensoren**
- **Feuchtigkeitssensoren**
- **Infrarotsensoren**
- **Präsenzmelder**
- **Lichtsensoren**
- **Vibrationssensoren**
- **Stromsensoren**

> **Ziel**: Vermeidung von Schäden durch **Überhitzung**, **Wasser**, **Feuer** oder **Stromausfall**

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### Gefahren für Serverräume

- **Überhitzung**
- **Luftfeuchtigkeit**
- **Unbefugter Zutritt**
- **Feuer**
- **Stromausfall**
- **Wasserschäden**

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### Anwendungsgebiete von CPS

- **Virtual Reality (VR)**: Immersive Erlebnisse, Simulation von Fabriken und Prozessen
- **Augmented Reality (AR)**: **Erweiterung** der Realität um **virtuelle Elemente**

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Industrie 4.0 & Cyber-physische Systeme


## Künstliche Intelligenz & Maschinelles Lernen

### Künstliche Intelligenz (KI)

**Künstliche Intelligenz** ist ein Teilgebiet der **Informatik**, das darauf abzielt, menschenähnliche **Intelligenzleistungen** durch Maschinen zu ermöglichen.

**Arten von KI**:

- **Schwache KI**: Ausgelegt auf spezifische Aufgaben mit hoher Präzision, aber ohne allgemeine Intelligenz.
- **Starke KI**: Theoretische Form der KI mit umfassender Problemlösungsfähigkeit, vergleichbar mit menschlichem Denken.

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### Schwache KI

**Aufgabenbereiche**:

- **Sprachverarbeitung**
- **Bilderkennung**
- **Datenanalyse**

**Beispiele**:

- **Siri**, **Alexa**, **Netflix-Empfehlungssysteme**
- **Tesla Autopilot**
- **GPT-4** (Textverarbeitung und Kommunikation)

**Vorteile**:

- Höhere **Effizienz**
- **Kostenersparnis**
- **Personalisierte Erlebnisse**

**Begrenzungen**:

- Eingeschränkte **Flexibilität**
- Stark **datenabhängig**
- Potenzielle **Datenschutzprobleme**

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### Machine Learning (ML)

**Machine Learning** ist ein Teilbereich der KI und simuliert menschliches Lernen durch Algorithmen, die auf **neuronalen Prozessen** basieren.

**Anwendungsgebiete**:

- **Gesichtserkennung**
- **Personalisierte Werbung**
- **Spamfilter**

**Ziele**:

- **Vorhersagen** treffen
- **Systemverhalten verstehen** und verbessern

**Wachstumstreiber**:

- Große Mengen an verfügbaren **Daten**
- Steigende **Rechenleistung**
- Fortschritte in **ML-Algorithmen**

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### Large Language Models (LLMs)

**LLMs** (z. B. GPT-4) sind spezialisierte Modelle zur Verarbeitung und Generierung natürlicher Sprache.

**Aufgaben**:

- **Textgenerierung**
- **Übersetzungen**
- **Zusammenfassungen**

**Technologische Grundlage**:

- **Transformer-Architektur**
- **Tokenisierung**
- **Worteinbettung (Embeddings)**
- **Decoding-Mechanismen**

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### Starke KI

**Starke KI** strebt nach einer **allgemeinen Problemlösungsfähigkeit** vergleichbar mit menschlichem Denken – inklusive **Bewusstsein** und **Anpassungsfähigkeit**.

**Mögliche Einsatzgebiete**:

- **Medizin**
- **Bildung**
- **Wirtschaft**
- **Forschung**

**Herausforderungen**:

- Entwicklung geeigneter **Algorithmen**
- **Ethische Fragestellungen**
- Potenzielle **Sicherheitsrisiken**

**Aktueller Forschungsstand**:

- Noch **theoretisches Konzept**
- Forschungsinstitute: **OpenAI**, **DeepMind**, **MIT-IBM Watson AI Lab**

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Künstliche Intelligenz & Maschinelles Lernen


## Cyber-physische Systeme & Kommunikationsprotokolle

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### Einplatinencomputer

- **Alle Komponenten** wie Prozessor, Speicher und Schnittstellen auf einer einzigen Platine integriert.
- **Kompakte Bauform** mit geringer **Stromaufnahme**.
- Einsatz in **Smartphones**, **Smart-TVs**, **Routern**, **Haushaltsgeräten** und **KFZ-Steuergeräten**.
- Beliebt in **Bildung**, **Forschung**, **Prototyping** und dem **Internet of Things (IoT)**.
- **Steuern Sensoren und Aktoren**, ermöglichen **Echtzeitdatenverarbeitung**.
- Betrieb mit vollwertigen Betriebssystemen wie **Linux** oder **Raspbian**.

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### Mikrocontroller

- **System-on-a-Chip (SoC)**: Integrieren Prozessor, Speicher und **Peripheriefunktionen** auf einem Chip.
- Für die **Automatisierung wiederholbarer Aufgaben** konzipiert.
- Anwendungen in **Ladegeräten**, **Motorsteuerungen**, **Robotik**, **Schaltuhren**.
- Eingesetzt in **industrieller Automatisierung**, **Medizintechnik** und **Fahrzeugsystemen**.
- Betrieb mit **Echtzeitbetriebssystemen (RTOS)** oder ganz ohne Betriebssystem.

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### Unterschiede: Einplatinencomputer vs. Mikrocontroller

- **Einplatinencomputer**: Vollständige Computersysteme mit **Betriebssystem**, **vielfältigen Schnittstellen** und höherer Rechenleistung.
- **Mikrocontroller**: Spezialisierte Chips für **zeitkritische Steuerungen**, häufig ohne Betriebssystem.

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### HTTP-Protokoll

- **Zustandsloses Protokoll** zur Datenübertragung im IP-Netzwerk.
- Anwendung: Kommunikation zwischen **Webbrowser** und **Webserver**.
- Standardmäßig **unverschlüsselt** (HTTPS für **sichere Übertragung**).
- Funktioniert nach dem **Client-Server-Prinzip**, verwendet **Port 80/443**.

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### MQTT-Protokoll

- **Messaging-Protokoll** für IoT-Geräte, optimiert für **instabile Netzwerke**.
- **Asynchrone Kommunikation**, kleine Nachrichtenpakete, verschiedene **QoS-Stufen**.
- Rollenmodell: **Broker**, **Client**, **Publisher**, **Subscriber**.
- **Publisher und Subscriber** sind entkoppelt – der **Broker** übernimmt die Vermittlung.
- Unterstützt **SSL/TLS-Verschlüsselung** mit **Zertifikaten**.
- Vorteile gegenüber HTTP:
  - **Geringerer Overhead**
  - **Bidirektionale Kommunikation**
  - **Effizienz** bei intermittierender Konnektivität

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### MQTT – Topics und Wildcards

- **Topics** sind hierarchische Zeichenfolgen zur Steuerung von Nachrichtenflüssen.
- Wildcards ermöglichen **flexible Abonnements**:

  **Einstufig (`+`)**:
  - Abonniert **ein Topic-Level**.

  **Mehrstufig (`#`)**:
  - Abonniert **alle nachfolgenden Topic-Level**.

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### Quality of Service (QoS)

- **QoS 0**: *"Fire-and-forget"*, keine Garantie für Zustellung.
- **QoS 1**: *"Acknowledged delivery"*, Nachricht kann mehrfach ankommen.
- **QoS 2**: *"Exactly once"*, garantiert **einmalige und vollständige Zustellung**.

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### Last Will Testament (LWT)

- Vordefinierte **Nachricht**, die vom Broker gesendet wird, wenn ein Client **unerwartet** die Verbindung verliert.
- Informiert **alle Subscriber**, dass ein Client **nicht mehr erreichbar** ist.

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### MQTT vs. HTTP

| Merkmal                | MQTT                                           | HTTP                                  |
| ---------------------- | ---------------------------------------------- | ------------------------------------- |
| Kommunikationsart      | **Bidirektional, asynchron**                   | **Anfrage-Antwort**, synchron         |
| Datenformat            | **Binär**                                      | **Textbasiert**                       |
| Overhead               | **Niedrig**                                    | **Höher**                             |
| Netzwerkfreundlichkeit | **Für schwache/stabile Verbindungen geeignet** | **Für stabile Verbindungen**          |
| Einsatzgebiet          | **IoT, Sensorik, Telemetrie**                  | **Webanwendungen, API-Kommunikation** |

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Cyber-physische Systeme & Kommunikationsprotokolle

Unterschiede: Einplatinencomputer vs. Mikrocontroller


## OPC UA & industrielle Schnittstellen

### Was ist OPC UA?

**OPC UA** (Open Platform Communications Unified Architecture) ist ein **Datenaustauschstandard** für die industrielle Kommunikation, der in der **Industrie 4.0** zentrale Bedeutung hat.

**Eigenschaften von OPC UA**:

- **Unabhängig** von Plattform, Betriebssystem und Programmiersprache
- **Skalierbar** von Mikrocontrollern bis zu Cloud-Plattformen
- Unterstützt eine **serviceorientierte Architektur (SOA)**
- Bietet hohe **Sicherheit** durch Authentifizierung, Signierung und Verschlüsselung
- Ermöglicht die **Prüfbarkeit der Konformität** für Interoperabilität

**Kommunikationsmodell**:

- **Client-Server-Prinzip**: Ein **Server** stellt Informationen bereit, auf die **Clients** zugreifen
- Geräteadressierung über **IP-Adressen** oder **symbolische Namen**

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### OPC UA Server & Clients

#### OPC UA Server

- Hersteller liefern häufig eigene **OPC UA Server**, um den Zugriff auf Geräte und Daten zu standardisieren
- Der Server kann **eigenständig** laufen oder in ein Gerät **eingebettet** sein
- **Drittanbieter** bieten erweiterte Server mit **mehr Protokollen** und **zusätzlichen Funktionen**

#### OPC UA Clients

- **Clients** verbinden sich mit Servern und **lesen Daten** aus
- Ein OPC UA Client kann mit **jedem OPC UA Server** kommunizieren
- Anwendungen sind oft **spezialisiert** (z. B. SCADA-Systeme, HMI, Analysesoftware)

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### Datenübertragungsmechanismen

OPC UA unterstützt **verschiedene Kommunikationsmodelle**:

- **Client-Server-Modell**: Clients nutzen dedizierte Dienste des Servers (klassisch)
- **Publisher-Subscriber-Modell (Pub/Sub)**: Der Server „sendet“ Daten an mehrere Abnehmer gleichzeitig

**Unterstützte Protokolle**:

- **TCP**
- **HTTPS**
- **UDP**
- **AMQP**
- **MQTT**

Diese Vielfalt macht OPC UA **flexibel** und anpassbar an verschiedene Infrastrukturen.

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### Sicherheit & Transport

- **Sicherheitsfunktionen**: Integrierte Mechanismen wie **Authentifizierung**, **Signierung** und **Verschlüsselung**
- **Transportunabhängigkeit**: Die Kommunikation ist nicht auf ein bestimmtes **Medium oder Protokoll** beschränkt
- Gerätehersteller müssen lediglich sicherstellen, dass ihre Dienste und Daten **geschützt** angeboten werden

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## Sensorik & industrielle Schnittstellen

### Sensoren in cyber-physischen Systemen

**Sensoren und Aktoren** sind das Bindeglied zwischen der physischen und der digitalen Welt. Zusammen mit **Mikrocontrollern** und **Einplatinencomputern** wie dem Raspberry Pi ermöglichen sie eine **intelligente Datenverarbeitung** direkt an der Quelle.

**Typische Schnittstellen**:

- **GPIO**
- **UART**
- **I2C**
- **SPI**

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### Schnittstellen im Detail

#### GPIO – General Purpose Input/Output

- Universell einsetzbare **digitale Ein-/Ausgänge**
- Verwendung zur Ansteuerung von LEDs, Tastern, Relais oder zur Datenerfassung

#### UART – Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

- **Asynchrone Kommunikation**
- Nutzt zwei Leitungen: **TX (Transmit)** und **RX (Receive)**
- Unterstützt **Start-/Stoppbits** und **Paritätsprüfung**
- Wird häufig für serielle Verbindungen zu Sensoren und Modulen verwendet

#### I2C – Inter-Integrated Circuit

- **Synchrone Datenübertragung** über **SDA** (Daten) und **SCL** (Takt)
- Unterstützt bis zu **128 Teilnehmer** mit eindeutiger Adressierung
- Ideal für kurze Distanzen und Kommunikation mit mehreren Geräten über einen Bus

#### SPI – Serial Peripheral Interface

- **Vollduplex-Kommunikation** mit hoher Geschwindigkeit (bis zu **20 Mbps**)
- Nutzt vier Leitungen: **MISO**, **MOSI**, **SCLK**, **SS**
- Besonders geeignet für leistungsintensive Sensoren oder Displays

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### Lernhilfen & Ressourcen

Hier sind nützliche Links zur Vertiefung:

- [Was ist MQTT?](https://mqtt.org/)
- [Einführung in OPC UA (deutsch)](https://opcfoundation.org/)
- [UART Grundlagen](https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0207181.htm)
- [I2C erklärt](https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/I2C)
- [SPI Bus verstehen](https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0206051.htm)

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OPC UA & industrielle Schnittstellen


## Arduino-Sketch, DevOps & Prototyping

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### Arduino-Sketch: Aufbau und Struktur

Ein **Arduino-Sketch** besteht aus drei Hauptbereichen: Definitionen, `setup()`- und `loop()`-Funktion. Diese Struktur ermöglicht eine einfache und klare Programmierung von Mikrocontrollern.

#### Bereich 1: Definitionen und Deklarationen

- Einbindung von **Bibliotheken** (`#include`)
- Deklaration von **Konstanten**, **Variablen**
- Definition von **Sensoren** und **Aktoren**

```cpp
#include <DHT.h>
#define DHTPIN 2
DHT dht(DHTPIN, DHT11);
```

#### Bereich 2: setup()-Funktion

Initialisierung des Systems:

- Setzen von **Pin-Modi** (`pinMode`)
- Start der **seriellen Kommunikation** (`Serial.begin`)
- Initialisierung von Sensoren/Aktoren

```cpp
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
  pinMode(13, OUTPUT);
}
```

#### Bereich 3: loop()-Funktion

Wiederholt ausgeführter **Hauptcode**:

- **Sensorwerte** lesen
- Daten **verarbeiten**
- **Aktoren** steuern

```cpp
void loop() {
  float t = dht.readTemperature();
  Serial.println(t);
  if (t > 30) {
    digitalWrite(13, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(13, LOW);
  }
  delay(2000);
}
```

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## DevOps

### Ziele von DevOps

- Schnellere **Softwarebereitstellung**
- Höhere **Qualität**
- Verbesserte **Zusammenarbeit**
- Steigerung der **Kundenzufriedenheit**

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### Prinzipien von DevOps

- **Automatisierung** von Builds, Tests und Deployments
- Testen in **produktionsnahen Umgebungen**
- Schnelle **Feedbackschleifen**

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### Kultur in DevOps

- **Gemeinsame Verantwortung**
- **Offene Kommunikation**
- **Kontinuierliches Lernen**

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### Automatisierung in DevOps

- **Continuous Integration (CI)**: Häufige Code-Zusammenführungen mit automatisierten Tests
- **Continuous Delivery/Deployment (CD)**: Automatisierte Bereitstellung bis in Produktionsumgebungen
- **Monitoring und Alerts**: Frühzeitige Fehlererkennung und schnelle Reaktion

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### Lean-Prinzipien in DevOps

- **Verschwendung reduzieren**
- Prozesse mit **Kanban** oder **Scrum** optimieren
- Fokus auf **Wertschöpfung**

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### Messung und Monitoring

- **Metriken** wie:
  - Fehlerraten
  - Zeit zur Wiederherstellung
  - Deployment-Frequenz
- Nutzung von **Dashboards**, **Log-Analyse** und **Alerting-Systemen**

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### Sharing in DevOps

- **Wissensaustausch** fördern
- Nutzung gemeinsamer Tools:
  - **Wikis**
  - **Dokumentationen**
  - **Meetings**

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### DevOps-Lebenszyklus

- **Plan**: Anforderungen erfassen, Roadmaps erstellen
- **Code**: Programmieren, Versionieren, Testen
- **Build/Test**: Automatisierte **Builds**, **Unit-Tests**
- **Release/Deploy**: Stabile Releases, **kontinuierliche Bereitstellung**
- **Operate/Monitor**: Systembetrieb, Performanceanalyse, Feedback-Schleifen

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## Prototyping in der IT

### Zweck von Prototyping

- **Visualisierung von Ideen**
- **Risikominderung**
- Identifikation von **technischen Schwächen**
- **Frühzeitiges Feedback** einholen

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### Arten von Prototyping

- **Technik-Prototyping**:
  - Fokus auf technische Machbarkeit
  - Vorbereitung auf **Serienproduktion**

- **Service-Prototyping**:
  - Simulation und Test von **Dienstleistungen**
  - Nutzertests und Prozessevaluation

- **Software-Prototyping**:
  - Entwicklung früher Softwareversionen
  - Iteratives Feedback aus **Nutzertests**
  - Reduzierung von Fehlentwicklungen

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**Fazit**:  
Arduino-Sketches sind ein einfacher Einstieg in die Mikrocontroller-Programmierung, DevOps fördert effiziente und zuverlässige Softwareprozesse, und Prototyping unterstützt die risikofreie Erprobung innovativer Ideen.


Arduino-Sketch, DevOps & Prototyping


### **Projekte und Projektmanagement**

**Projekt vs. Routineaufgaben**:
   
   - Ein **Projekt** ist **zeitlich begrenzt**, **einzigartig** und erfordert spezifische Planung und Management, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
        
   - **Routineaufgaben** sind **kontinuierliche, wiederkehrende Tätigkeiten** zur Aufrechterhaltung des normalen Betriebs.
        
 **Kriterien zur Unterscheidung Projekt und Routineaufgaben**:
    
   - Ziel und Zweck
        
   - Zeitrahmen
        
   - Komplexität und Einmaligkeit
        
   - Ressourcen
        
   - Flexibilität und Anpassung
        
   - Management
        
 **Beispiele**:
    
   - **Projekt**: Entwicklung einer neuen Software, Bau eines Gebäudes
        
   - **Routineaufgaben**: Tägliche Buchhaltung, IT-Systemwartung
        

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### **Agile Vorgehensmodelle**

#### Agiles Manifest

**Vier zentrale Leitlinien**:
    
   1. **Individuen und Interaktionen** über Prozesse und Werkzeuge
        
   2. **Funktionierende Software** über umfassende Dokumentation
        
   3. **Zusammenarbeit mit dem Kunden** über Vertragsverhandlungen
        
   4. **Reagieren auf Veränderung** über das Befolgen eines Plans
        

#### Unterschiede klassische vs. agile Modelle

 **Struktur**: Klassisch ist **sequentiell**, agil ist **iterativ**
    
 **Flexibilität**: Klassisch ist **starr**, agil ist **anpassungsfähig**
    
 **Dokumentation**: Klassisch ist **umfangreich**, agil ist **leichtgewichtig**
    
 **Kundeneinbindung**: Klassisch am **Ende**, agil **kontinuierlich**
    
 **Risikomanagement**: Klassisch ist **präventiv**, agil ist **reaktiv**
    

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### **Scrum**

 **Rollen**:
    
   - Product Owner
        
   - Entwicklerteam
        
   - ScrumMaster
        
 **Ablauf eines Sprints**:
    
   1. Anforderungen in **User Storys** erfassen
        
   2. **Product Backlog** erstellen
        
   3. Sprint planen
        
   4. Sprint durchführen
        
   5. **Inkrement** liefern
        
   6. Sprint Review & Retrospektive
        
   7. Nächsten Sprint planen
        
**Artefakte**:
    
   - Product Backlog
        
   - Sprint Backlog
        
   - Burndown Chart
        
   - Inkrement
        

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### **Kanban**

 **Herkunft**: Aus dem Japanischen, bedeutet „Tafel“
    
 **Visualisierung**: Aufgaben werden auf einem **Kanban-Board** in Spalten organisiert:
    
   - "ToDo"
        
   - "In Bearbeitung"
        
   - "Erledigt"
        
 **Tools**: Auch digitale Boards möglich (z. B. Trello, Jira)
    

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### **Scrum vs. Kanban**

**Struktur**: Scrum ist **stark strukturiert**, Kanban ist **flexibel**
    
**Iterationen**: Scrum arbeitet in **Sprints**, Kanban **kontinuierlich**
    
**Rollen**: Scrum mit festen Rollen, Kanban ohne
    
**Messung**: Scrum mit Burndown Charts, Kanban mit Durchlaufzeiten
    

**Gemeinsamkeiten**:

- Beide folgen **agilen Prinzipien**
    
- **Transparenz** durch Visualisierung
    
- **Kontinuierliche Verbesserung**
    

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### **XP – Extreme Programming**

**Rollen**: Kunde, Manager, Entwickler
    
**Merkmale**:
    
   - **Keine Anfangsspezifikation**, sondern laufende Anforderungen
        
   - **Kurze Entwicklungszyklen**
        
   - **Kleine Teams**
        
 **Leitwerte**:
    
   - **Kommunikation**, **Feedback**, **Respekt**
        
 **Praktiken**:
    
   - **Testgetriebene Entwicklung**
        
   - **Pair-Programming**
        
   - **Einfaches Design**
        

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##  **Daten nach Qualität bewerten**

**12 Kriterien der Datenqualität**:
    
   1. **Vollständigkeit**: Alle notwendigen Daten müssen vorhanden sein
        
   2. **Eindeutigkeit**: Kein Interpretationsspielraum
        
   3. **Korrektheit**: Daten müssen fehlerfrei sein
        
   4. **Aktualität**: Daten müssen aktuell und gepflegt sein
        
   5. **Genauigkeit und Präzision**: Für Analysen unverzichtbar
        
   6. **Konsistenz**: Keine Widersprüche innerhalb der Daten
        
   7. **Redundanzfreiheit**: Keine doppelten Informationen
        
   8. **Relevanz**: Daten müssen zum Zweck passen
        
   9. **Einheitlichkeit**: Einheitliche Formate und Bezeichnungen
        
 10. **Zuverlässigkeit**: Vertrauen in die Datenquelle
        
 11. **Verständlichkeit**: Klarheit in Aufbau und Bezeichnung
        
 12. **Zugänglichkeit**: Daten müssen verfügbar und auffindbar sein
        

Diese Kriterien sichern die **Effizienz**, **Zuverlässigkeit** und **Entscheidungsfähigkeit** bei der Nutzung von Daten über verschiedene Systeme hinweg.

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LF8_01


## Datenintegration & Programmierparadigmen

### Daten systemübergreifend bereitstellen

In modernen IT-Systemen ist die **Bereitstellung von Daten über Systemgrenzen hinweg** essenziell. Dabei treten verschiedene Formen der **Heterogenität** auf:

- **Strukturelle Heterogenität**: Unterschiedliche Datenstrukturen, z. B. tabellarisch (SQL) vs. hierarchisch (XML).
- **Semantische Heterogenität**: Unterschiedliche Bedeutungen gleicher Bezeichnungen (z. B. "Name" = vollständiger Name vs. Nachname).
- **Syntaktische Heterogenität**: Abweichende Datenformate (z. B. "YYYY-MM-DD" vs. "DD.MM.YYYY").
- **Technologische Heterogenität**: Nutzung verschiedener Systeme wie **RDBMS** vs. **NoSQL**.
- **Qualitative Heterogenität**: Unterschiedliche Aktualität, Genauigkeit oder Vollständigkeit der Datenquellen.

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### Integration von Daten

#### Physische Integration

Hierbei werden Daten **zentral zusammengeführt**:

- Daten aus verschiedenen Quellen werden in einer zentralen Datenbank gespeichert.
- Ermöglicht **Datenkonsistenz**, bessere **Performance** und einfachere **Verwaltung**.
- Beispiel: Zusammenführung von CRM- und ERP-Daten zur zentralen Analyse.

#### Virtuelle Integration

Daten bleiben **in ihren Ursprungssystemen** und werden bei Bedarf **in Echtzeit zusammengeführt**:

- Keine physische Datenbewegung.
- Bietet hohe **Flexibilität** und aktuellste Daten.
- Abhängig von **Netzwerkleistung**.
- Beispiel: Einsatz einer **Datenvirtualisierungsplattform** für Echtzeitberichte.

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### Data Warehouse

Ein **Data Warehouse** ist ein spezialisiertes System zur **zentralen Datenhaltung und -analyse**.

**Merkmale**:

- Speicherung bereinigter, konsolidierter Daten
- Historische **Zeitdimension**
- Unterstützung von **OLAP**, **Data Marts**, **ETL-Prozessen**

**Vorteile**:

- **Entscheidungsunterstützung**
- Höhere **Datenqualität**
- Einheitliche **Datenbasis** für Analysen

**Anwendungsbereiche**:

- **Finanzanalyse**
- **CRM**
- **Logistik**
- **Marketing**
- **Gesundheitswesen**

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### Data Lake

Ein **Data Lake** speichert **Rohdaten im Originalformat** – strukturiert, semi-strukturiert und unstrukturiert.

**Merkmale**:

- **Skalierbarkeit**, **Flexibilität**
- Speicherung großer Datenmengen
- Unterstützt **Machine Learning** & **Big Data Analysen**

**Unterschiede zum Data Warehouse**:

| Kriterium         | Data Lake                     | Data Warehouse               |
|------------------|-------------------------------|------------------------------|
| Datenstruktur    | Unstrukturiert & flexibel      | Strukturiert & bereinigt     |
| Verarbeitung     | Schema-on-read                | Schema-on-write              |
| Zielgruppe       | Data Scientists               | Business Analysts            |
| Kosten           | Geringere Einstiegskosten     | Höherer Integrationsaufwand  |
| Zweck            | Exploration & Analyse         | Reporting & BI               |

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## Programmierparadigmen

### Was ist ein Programmierparadigma?

Ein **Programmierparadigma** ist ein Denkmodell, das vorgibt, **wie Programme strukturiert** und **Probleme gelöst** werden. Es beeinflusst die:

- Denkweise beim Programmieren
- Struktur und Lesbarkeit von Code
- Wartbarkeit und Erweiterbarkeit von Software

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### Imperatives Paradigma

Das **imperative Paradigma** beschreibt Programme als **Abfolge von Anweisungen**, die den **Zustand des Systems verändern**.

**Kernelemente**:

- **Zuweisungen**, **Schleifen**, **Bedingungen**
- Kontrollfluss wird explizit gesteuert
- Nah an der Arbeitsweise realer Maschinen

#### Unterformen

**Strukturiertes Programmieren**:

- Nutzt: **Sequenz**, **Selektion (if)**, **Iteration (loops)**
- Ziel: klare, wartbare Code-Struktur
- Vorteil: Vermeidung von **Spaghetti-Code**

**Prozedurales Programmieren**:

- Erweiterung durch **Funktionen/Prozeduren**
- Modularisierung & Wiederverwendbarkeit
- Beispielsprachen: C, Pascal, Python

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### Deklaratives Paradigma

Beim **deklarativen Paradigma** steht **das Was** im Vordergrund, nicht das **Wie**.

**Kerneigenschaften**:

- **Keine explizite Steuerung des Ablaufs**
- Kürzerer, verständlicherer Code
- Paradigmen: **funktional**, **logisch**

#### Funktionales Programmieren

- Basiert auf **mathematischer Funktionstheorie**
- **Reine Funktionen**, keine Seiteneffekte
- Hohe Testbarkeit
- Beispiele: Haskell, F#, moderne JavaScript-Ansätze

#### Logisches Programmieren

- Definition über **Fakten und Regeln**
- **Schlussfolgerung** durch das System
- Bekannteste Sprache: **Prolog**

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### Vergleich der Paradigmen

| Paradigma     | Fokus                   | Hauptmerkmale                           | Zustandsveränderung | Beispiele           | Vorteile                              |
|---------------|--------------------------|------------------------------------------|----------------------|----------------------|-----------------------------------------|
| Strukturiert  | Kontrollfluss            | Sequenz, Selektion, Iteration            | Ja                   | C, Python            | Verständlichkeit, Struktur             |
| Prozedural    | Modularisierung          | Funktionen, Prozeduren                   | Ja                   | Pascal, Python       | Wiederverwendbarkeit, Gliederung       |
| Funktional    | Funktionskomposition     | Reine Funktionen, Rekursion              | Nein (idealerweise) | Haskell, F#, JS      | Testbarkeit, keine Seiteneffekte       |
| Logisch       | Schlussfolgerung         | Regeln, Fakten, Queries                  | Nein                 | Prolog               | Automatische Problemlösung             |

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### Gezielter Einsatz von Paradigmen

**Wahl des Paradigmas** hängt stark vom Anwendungsfall ab:

- **Strukturiert/Prozedural**: Klassische Businesslogik, gut für Einsteiger.
- **Funktional/Logisch**: Komplexe Algorithmen, Datenanalyse, formale Systeme.
- Kombinationen oft sinnvoll: z. B. funktionale Ansätze in prozeduralem Code.

**Vorteile der Paradigmenkenntnis**:

- Flexibilität in der Sprache- und Methodenauswahl
- Höhere Codequalität und Wartbarkeit
- Passgenaue Lösung für spezifische Problemstellungen
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Datenintegration & Programmierparadigmen


## UML & Anwendungsfalldiagramme

### Einführung in UML

**UML** steht für **Unified Modeling Language** und ist eine **grafische Modellierungssprache**, die zur **Spezifikation, Konstruktion und Dokumentation** von Software- und anderen Systemen verwendet wird. Sie dient insbesondere der **Visualisierung programmiertechnischer Konzepte** und ist **standardisiert**.

**Einsatzbereich**:

- Unterstützung bei der **Kommunikation** zwischen Entwicklern und Stakeholdern
- Visualisierung von **Systemstrukturen** und **Prozessen**
- Grundlage für die **Softwareentwicklung** und **Anforderungsanalyse**

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### Arten von UML-Diagrammen

Die Diagramme in UML 2.3 lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:

#### Strukturdiagramme

Modellieren die **statischen Komponenten** eines Systems:

- **Klassendiagramm**
- **Objektdiagramm**
- **Profildiagramm**
- **Paketdiagramm**
- **Verteilungsdiagramm**
- **Komponentendiagramm**
- **Kompositionsstrukturdiagramm** (auch Montagediagramm)

#### Verhaltensdiagramme

Visualisieren die **dynamischen Aspekte** eines Systems, insbesondere **zeitliche Abläufe**:

- **Anwendungsfalldiagramm** (Use-Case Diagramm)
- **Aktivitätsdiagramm**
- **Sequenzdiagramm**
- **Interaktionsübersichtsdiagramm**
- **Kommunikationsdiagramm**
- **Zeitverlaufsdiagramm**
- **Zustandsdiagramm**

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## Anwendungsfalldiagramme (Use-Case Diagramme)

### Grundlagen

Das **Anwendungsfalldiagramm** gilt als **Ausgangspunkt objektorientierter Entwicklungsmethoden**. Es stellt die Aktivitäten dar, die zur Zielverwirklichung nötig sind, ohne dabei Details wie **Reihenfolgen** zu nennen.

**Ziel**: Überblick über die **Beziehungen zwischen Akteuren, Systemen und Anwendungsfällen**

### Einsatzgebiete

- Visualisierung von **System-Benutzer-Interaktionen**
- Strukturierung funktionaler **Anforderungen**
- Definition von **Kontext und Rahmenbedingungen**
- Modellierung konkreter **Use Cases**

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### Darstellungselemente

- **Ovale Formen**: symbolisieren **Anwendungsfälle**
- **Strichmännchen**: stehen für **Akteure**
- **Linien**: modellieren **Beziehungen**
- **Kästchen**: kennzeichnen die **Systemgrenze**

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### Akteure

Ein **Akteur** steht **außerhalb der Systemgrenze** und interagiert mit dem System:

**Rollen von Akteuren**:

- **Menschlich**: z. B. Benutzer, Admin
- **Nicht-menschlich**: z. B. E-Mail-System
- **Primär**: profitiert vom System
- **Sekundär**: unterstützt den Betrieb
- **Aktiv**: initiiert Anwendungsfälle
- **Passiv**: wird vom System genutzt

**Wichtig**: Jeder Akteur ist mit **mindestens einem Use Case verbunden**.

---

### Anwendungsfälle

Ein **Anwendungsfall (Use Case)** beschreibt **ein erwartetes Verhalten** des Systems.

**Merkmale**:

- Identifikation erfolgt über **Kundenwünsche** oder **Anforderungsanalysen**
- Können textlich ergänzt werden
- Stellen eine **funktionale Einheit** dar

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### Beziehungen zwischen Anwendungsfällen

#### Einfache Beziehung

- **Simple Linie ohne Pfeil**
- **Bidirektionale** Beziehung zwischen Akteur und Anwendungsfall

#### Include-Beziehung

- **Pflichtmäßige Einbindung** eines anderen Anwendungsfalls
- Dargestellt durch **gestrichelten Pfeil mit offener Spitze**, der auf den inkludierten Fall zeigt
- Beispiel:

```plaintext
A --> B  («include»)
```

**Eigenschaft**: „B“ ist **immer Teil von „A“**, aber auch separat nutzbar.

#### Extend-Beziehung

- **Optionale Erweiterung** eines Basis-Anwendungsfalls
- **Bedingungen** definieren, wann „B“ ausgeführt wird
- **Gestrichelter Pfeil mit offener Spitze** zeigt auf den Basisfall

**Beispiel**:

```plaintext
B --> A  («extend»)
```

- Erweiterungsstellen (Extension Points) können **benannt und mehrfach** vorhanden sein
- Bedingungen werden häufig als **Blattsymbol** am Pfeil dargestellt

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## Beispiele für Anwendungsfalldiagramme

### Kalender

- **System**: Onlinekalender „CALENDARIUM“
- **Akteur**: Benutzer
- **Use Cases**:
  - Termine erfassen
  - Termine ändern/löschen
  - Termine exportieren
  - Termine abfragen

### Schulungsunternehmen

- Akteure: festangestellter Dozent, freier Dozent, Teilnehmer, Schulungsleiter
- Visualisiert Geschäftsprozesse und Interaktionen

### Geldautomat

- **Akteur**: Bankkunde
- **Use Cases**:
  - Kontostand anzeigen
  - Geld abheben (inkl. PIN-Eingabe, Betragseingabe)
- Optionale Erweiterung: „Anderen Betrag eingeben“

### IHK-Beispiel

- Beispiel mit konkreter Lösung
- Darstellung verschiedener Rollen, Beziehungen und Erweiterungen

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## Fazit

**Anwendungsfalldiagramme** sind ein **zentrales Werkzeug** in der Softwareentwicklung, um **Anforderungen visuell darzustellen**. Sie ermöglichen eine **klare Kommunikation mit Stakeholdern**, erleichtern die **Systemanalyse** und schaffen eine **gemeinsame Sichtweise** für Entwickler und Kunden.

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UML & Anwendungsfalldiagramme


## UML-Klassendiagramme als Werkzeug in der Softwareentwicklung

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### Einführung in UML und Klassendiagramme

Die **Unified Modeling Language (UML)** ist eine standardisierte **Modellierungssprache** zur grafischen Darstellung von Softwaresystemen.
Ein zentrales Element in UML ist das **Klassendiagramm**, ein Strukturdiagramm zur Abbildung von **Klassen**, **Schnittstellen** und deren **Beziehungen**.

**Vorteile von Klassendiagrammen**:

- Förderung eines **gemeinsamen Verständnisses** zwischen Entwicklern und Stakeholdern
- Unterstützung bei der **Kommunikation** und **Dokumentation**
- Verbesserung von **Wartbarkeit** und **Erweiterbarkeit** von Softwaresystemen

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### Einsatzgebiete von Klassendiagrammen

- Darstellung objektorientierter Systeme
- Strukturierung komplexer **Informationssysteme**
- Visualisierung bei **unklarer Systemstruktur**
- Frühzeitige **Konzeptprüfung** durch grafische Modellierung

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### Aufbau und Notation einer Klasse

Eine **Klasse** wird als Rechteck mit drei unterteilten Bereichen dargestellt:

1. **Name** der Klasse
2. **Attribute** (Eigenschaften/Zustand)
3. **Methoden** (Verhalten/Fähigkeiten)

```text
---------------------
|     Klassenname    |
---------------------
| +attribut:Typ       |
| -intern:Typ         |
---------------------
| +methode():Rückgabe |
| -intern():void      |
---------------------
```

**Zugriffsmodifikatoren**:

- `+` Public (öffentlich)
- `~` Package (paketweit)
- `#` Protected (geschützt)
- `-` Private (privat)

**Datentyp-Beispiele**:

- `Integer` (Ganzzahlen)
- `Boolean` (Wahr/Falsch)
- `String` (Zeichenkette)
- `Date` (Datum)
- `Double` (Gleitkommazahl)

---

### Abstrakte Klassen und Vererbung

**Abstrakte Klassen**:

- Bündeln gemeinsame Eigenschaften und Methoden
- Nicht instanziierbar
- Gekennzeichnet durch `<<Abstrakt>>` oder **kursiven Namen**

**Vererbung**:

- Oberklassen geben Attribute/Methoden an Unterklassen weiter
- Darstellung: Linie mit **offener Pfeilspitze** zur Oberklasse

```text
Unterklasse --------▷ Oberklasse
```

---

### Assoziationen zwischen Klassen

**Arten von Beziehungen**:

- **Assoziation**: Einfache Verbindung ohne Richtung oder mit Leserichtung
- **Vererbung**: Linie mit Pfeil zur Oberklasse
- **Aggregation**: Linie mit **unausgefüllter Raute** (Teil-Ganzes-Beziehung, Existenz unabhängig)
- **Komposition**: Linie mit **ausgefüllter Raute** (Teil ist von Ganzem abhängig)

**Kardinalitäten**:

- Geben an, wie oft ein Objekt an einer Beziehung teilnimmt
- Beispiele:
  - `1..*`: mindestens ein Objekt
  - `0..1`: optional
  - `1`: genau ein Objekt

---

### Beispiel: Personen, Adressen, Studenten

Ein vereinfachtes UML-Klassendiagramm zur Modellierung:

```text
+------------------+      +----------------+
|    Person        |<>----|   Adresse      |
+------------------+      +----------------+
| name: String     |      | straße: String |
| geburt: Date     |      | ort: String    |
+------------------+      +----------------+
         ▲
         |
+------------------+
|   Student        |
+------------------+
| matrikel: String |
+------------------+
```

**Legende**:

- `<>` = Aggregation
- `▲` = Vererbung (Student ist eine Person)

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### Wichtigste Erkenntnisse

- Klassendiagramme sind essenziell für die **strukturierte Softwaremodellierung**
- Sie fördern **Verständnis, Wartbarkeit** und **Kommunikation**
- Die UML-Notation ist **standardisiert** und leicht erlernbar
- Konzepte wie **Vererbung, Aggregation, Komposition** sind zentral
- Praktische Übungen vertiefen das Verständnis der Zusammenhänge
---


UML-Klassendiagramme als Werkzeug in der Softwareentwicklung


## UML-Aktivitätsdiagramm und Darstellungselemente

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### Was ist UML?

**UML** steht für **Unified Modeling Language** und ist eine **grafische Modellierungssprache** zur:

- **Spezifikation**
- **Konstruktion**
- **Dokumentation** von Software und anderen Systemen

Sie dient der **Visualisierung** der programmiertechnischen Umsetzung und ist besonders hilfreich, um **Konzepte verständlich zu präsentieren**, z. B. gegenüber Kund:innen.

UML-Diagramme werden in zwei Hauptgruppen unterteilt:

- **Strukturdiagramme**
- **Verhaltensdiagramme** (z. B. **Aktivitätsdiagramme**)

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### Aktivitätsdiagramm

Ein **Aktivitätsdiagramm** ist ein **Verhaltensdiagramm** in UML und beschreibt das **dynamische Verhalten von Abläufen**.

Typische Anwendungsbereiche:

- **Softwaresysteme** (z. B. Algorithmen)
- **Geschäftsprozesse**, in denen Softwaresysteme eingebettet sind

Merkmale:

- **Aktionen** stehen im Vordergrund
- Hat einen **Start- und Endpunkt**
- **Reihenfolge** der Abläufe wird dargestellt
- Beliebig komplex, mit **Entscheidungen** und **Untergliederungen**
- **Einfach verständlich** und **flexibel einsetzbar**

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### Darstellungselemente im Aktivitätsdiagramm

#### **Startknoten:**

- Darstellung: **Ausgefüllter Kreis**
- Beginn des Ablaufs
- **Mehrere Startknoten möglich**

#### **Endknoten:**

- Darstellung: **Ausgefüllter Kreis mit äußerem Kreis**
- Beendet den gesamten Ablauf
- "Stoppt alles!"

#### **Alternativer Endknoten:**

- Darstellung: **X mit Kreis**
- Beendet **einen Pfad**, nicht den gesamten Ablauf
- "Stoppt nur den einzelnen Pfad"

#### **Aktion / Aktionsknoten:**

- Darstellung: **Viereck mit abgerundeten Ecken**
- Beinhaltet eine **kurze Beschreibung** (z. B. „Passwort eingeben“)
- Hat meist **einen Eingang** und **einen Ausgang**

#### **Kontrollfluss:**

- Darstellung: **Pfeil mit geöffneter Spitze**
- Zeigt, **welche Aktion folgt**

#### **Objektknoten / Objektfluss:**

- Darstellung: **Viereck** zwischen Aktionen
- Zeigt, ob **Objekte** oder **Zustände** übergeben werden

#### **Entscheidung / Entscheidungsknoten:**

- Darstellung: **Raute**
- Eingang und **mehrere Ausgänge**, jeweils mit **Bedingung** in `[]`
- Nur **ein Pfad** wird weiterverfolgt
- "ODER-Entscheidung"

#### **Zusammenführung / Verbindungsknoten**

- Darstellung: **Raute**
- Führt **mehrere Pfade zusammen**
- Weiterverarbeitung bei **einem aktiven Eingang** möglich
- Auch als Entscheidung nutzbar

#### **Gabelung / Aufspaltung:**

- Darstellung: **Dicke Linie mit mehreren Pfeilen**
- Führt zu **mehreren parallelen Aktionen**
- "UND-Weg", paralleler Ablauf

#### **Vereinigung:**

- Darstellung: **Dicke Linie mit mehreren Eingängen**
- Vereint **mehrere parallele Prozesse**
- Weiterverarbeitung nur bei **allen aktiven Eingängen**
- Optional: Bedingungen in `{}` für alternative Logik

#### **Aktivitätsbereiche / Swimlanes:**

- Darstellung: **Matrixartige Bereiche**
- Zeigt **Verantwortlichkeiten**, z. B. **Akteure**
- Dient der **optischen Gliederung** und dem besseren Verständnis

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UML-Aktivitätsdiagramm und Darstellungselemente

Darstellungselemente im Aktivitätsdiagramm


## Java - Geschichte und Grundlagen

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### Entstehung von Java

- Die ersten Vorarbeiten zu **Java** begannen bereits **1990**.
- Das Projekt lief bei Sun Microsystems unter dem Code-Namen "**Oak**".
- Das ursprüngliche Ziel war eine Programmierplattform für **Play Stations und TV Settop Boxen**.
- Der Name "**Java**" (Kaffee) wurde 1992 von der Produktmanagerin Kim Polese kreiert.
- Ein lauffähiger Java-Prototyp war **1994** intern bei Sun verfügbar.
- Am **23. Mai 1995** stellten John Gage und Netscape-Gründer Marc Andreessen Java der Öffentlichkeit vor.
- Der "Siegeszug" von Java begann, weil Java-Programme auf **Unix, Mac und Windows** laufen können (dank der **JVM** - Java Virtual Machine - auf den Clients).
- **Oracle**, das Sun Microsystems im Januar 2010 kaufte, entwickelt die Java-Technik mit der Java Community in Richtung **freie und quelloffene Software (OpenJDK)** weiter.

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### Grundgerüst eines Java-Programms

- Die **Klasse** ist die Grundeinheit der objektorientierten Programmierung. Das Schlüsselwort dafür ist `class`.
- **Geschweifte Klammern `{}`** strukturieren das Programm in Code-Blöcke.
- Der Inhalt zwischen `{` und `}` gehört zum aktuellen Bezeichner (z. B. zur Klasse).
- Der Code zwischen `{` und `}` wird per Konvention eingerückt.
- Die **`main()`-Methode** gibt es in jedem Programm genau einmal.
- **Kommentare** werden während der Programmausführung ignoriert. Sie dienen der Erklärung des Programms für die Entwickler.
- **`System.out.println()`** schreibt eine Zeile auf die Konsole. Es ist eine Methode und steht für "print line".

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### Variablen

- Variablen sind **Behälter (Container) für Daten**.
- Sie benötigen einen **eindeutigen Variablennamen**.
- Das Format zur Deklaration ist: `<Datentyp> <Bezeichner>;` z. B. `String output;`.
- Die Kurzschreibweise zur Deklaration und Initialisierung ist: `<Datentyp> <Bezeichner> = <Wert>;` z. B. `String output = "Dies ist ein Volkswagen";`.
- **Deklarieren** ist das Anlegen einer Variable.
- **Initialisieren** ist die Wertzuweisung einer Variable.
- Der Datentyp wird nur einmal initial angegeben und nach der Initialisierung nicht erneut hingeschrieben.
- Variablen können jederzeit **neue Werte zugewiesen** bekommen.

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### Datentypen

- **String**: Repräsentiert Zeichenketten (Text).
- **Ganzzahlen (integer)**: Repräsentiert ganze Zahlen.
- **Gleitkommazahlen**: Repräsentiert Zahlen mit Nachkommastellen.
  - Werden durch den Datentyp **`double`** repräsentiert.
  - Es wird ein **Punkt `.`** statt eines Kommas `,` zur Trennung von Vor- und Nachkommastellen verwendet (z. B. `1.234`).
  - Bei Gleitkommazahlen kann es zu **Rundungsungenauigkeiten** kommen.
- **Boolean**: Repräsentiert **Wahrheitswerte** ("Wahr oder Falsch").
  - Kann entweder **`true` oder `false`** sein.
  - Wird verwendet, um **Bedingungen** zu überprüfen.
  - Java interpretiert Zahlenwerte (wie 0 oder 1) **nicht als boolean**.

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### Operationen

- **Verkettung von Strings**: Texte können aneinandergehängt werden. Auf Leerzeichen im String (Text) achten.
- **Addition von Ganzzahlen**: `+` addiert Zahlen.
- **Grundrechenarten**: Addition `+`, Subtraktion `-`, Multiplikation `*`, Division `/`.
- **Zuweisung**: Der Wert auf der rechten Seite wird der Variablen auf der linken Seite zugewiesen (`=`).
- **Kurzschreibweisen für Zuweisungen**:
  - Addition: `+=`
  - Subtraktion: `-=`
  - Multiplikation: `*=`
  - Division: `/=`
  - Inkrementierung (erhöht um 1): `++`
  - Dekrementierung (verringert um 1): `--`
- **Division mit `int`**: Berechnet nur den **ganzzahligen Anteil**.
- **Modulo (%)**: Berechnet den **Rest** bei ganzzahliger Division (z. B. 7 % 3 = 1).
- **Division mit `double`**: Berechnet das exakte Ergebnis mit Nachkommastellen.
- **Mix verschiedener Datentypen** ist erlaubt.

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### Boolesche Logik (mit `boolean`)

- **Negation (!)**: Vertauscht den Wahrheitswert.
  - `!wahr` → `falsch`
  - `!falsch` → `wahr`
- **UND (&&)**: Beide Bedingungen müssen erfüllt sein.
  - `wahr && wahr` → `wahr`
  - `falsch && wahr` → `falsch`
  - `wahr && falsch` → `falsch`
  - `falsch && falsch` → `falsch`
- **ODER (||)**: Mindestens eine Bedingung muss erfüllt sein.
  - `wahr || wahr` → `wahr`
  - `falsch || wahr` → `wahr`
  - `wahr || falsch` → `wahr`
  - `falsch || falsch` → `falsch`
- **Gleichheit (==)** : Bedingung "gleich" muss erfüllt sein.
  - `wahr == wahr` → `wahr`
  - `falsch == wahr` → `falsch`
  - `wahr == falsch` → `falsch`
  - `falsch == falsch` → `wahr`
- **Ungleichheit (!=)**: Bedingungen müssen unterschiedlich erfüllt sein.
  - `wahr != wahr` → `falsch`
  - `falsch != wahr` → `wahr`
  - `wahr != falsch` → `wahr`
  - `falsch != falsch` → `falsch`

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Java - Geschichte und Grundlagen


## Verzweigungen, Schleifen und Arrays in Java

### Verzweigungen (Auswahl zwischen Alternativen)

- Ermöglichen die **Auswahl zwischen zwei Alternativen** basierend auf einer Bedingung.
- Die Entscheidung wird aufgrund einer Bedingung getroffen, die entweder **wahr (true)** oder **falsch (false)** ist.
- Hinter `if` steht die Bedingung in runden Klammern `()`.
- Der Anweisungsblock in geschweiften Klammern `{}` wird ausgeführt, wenn die **Bedingung erfüllt** (wahr) ist.
- Nach `else` in `{}` steht, was passieren soll, wenn die Bedingung **nicht erfüllt** (falsch) ist.
- Der `else`-Zweig **kann weggelassen werden**.
- `else if` wird **nur dann ausgeführt**, wenn die `if`-Bedingung falsch ist.
- `else` wird **nur ausgeführt**, wenn auch alle `else if`-Bedingungen falsch sind.
- Das Programm wird normalerweise von oben nach unten abgearbeitet.

---

### Schleifen (Code mehrmals ausführen)

- Dienen dazu, den **gleichen Code mehrmals auszuführen**, aber nur einmal zu schreiben.
- Bestehen aus einem **Schleifenkopf** (mit Schleifenbedingung) und einem **Schleifenrumpf**.

**Arten von Schleifen**:

#### Zählschleife `for`

- Wird verwendet für eine **feste Anzahl von Wiederholungen**.
- Syntax des Schleifenkopfes:  
  ```java
  for (int i = 0; i < 5; i++)
  ```
- Die **Laufvariable** (z. B. `i`) wird zu Beginn initialisiert.
- Die **Abbruchbedingung** wird vor jedem Durchlauf geprüft.
- Die **Schrittweite** (z. B. `i++`) wird nach jedem Durchlauf ausgeführt.
- Der Schleifenrumpf wird solange ausgeführt, wie die Bedingung erfüllt ist.

#### Kopfgesteuerte Schleife `while`

- Führt den Schleifenrumpf aus, **solange eine Bedingung wahr ist**.
- Die Initialisierung findet **vor der Schleife** statt.
- Die **Werteänderung** erfolgt in der Schleife.
- Bedingung wird **nach jedem Durchlauf geprüft**.

#### Fußgesteuerte Schleife `do while`

- Führt den Schleifenrumpf **mindestens einmal** aus.
- Bedingung wird **am Ende** der Schleife geprüft.

```java
do {
    // Code
} while (Bedingung);
```

#### Erweiterte `for`-Schleife (`for-each`)

- Wird für Arrays oder Collections verwendet.
- Syntax:
  ```java
  for (Datentyp variable : array) {
      // Code
  }
  ```

**Hinweis**: Endlosschleifen sind möglich und sollten vermieden werden, wenn unbeabsichtigt.

---

### Arrays (Container für Werte gleichen Datentyps)

- **Arrays** sind **Container für Werte des gleichen Datentyps**.
- Darstellung mit eckigen Klammern `[]`.
- Beispiel:
  ```java
  int[] numbers;
  ```
- Können wie Garagen für Autos betrachtet werden: **durchnummeriert**, **Zugriff über Index**, **feste Größe**.
- Müssen **deklariert** und **initialisiert** werden.

#### Initialisierung

- Standardinitialisierung:
  ```java
  int[] numbers = new int[5];
  ```
  → Alle Elemente haben **Defaultwert** (z. B. `0` bei `int`).

- Direkte Initialisierung mit Werten:
  ```java
  int[] numbers = {5, 37, 19, 0, 501};
  ```

**Eigenschaften von Arrays**:

- Index beginnt bei **0**.
- Länge über `.length` abrufbar.
- Größe ist **nicht dynamisch veränderbar** (primitive Arrays).

---


Verzweigungen, Schleifen und Arrays in Java


## Objektorientierte Programmierung (OOP) in Java

### Grundlagen

- **OOP** realisiert und strukturiert Gegenstände entsprechend der natürlichen menschlichen Denkweise.
- Gegenstände werden durch **Klassen und Objekte abgebildet**.
- Verschiedene Objekte **kooperieren und kommunizieren** miteinander.

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### Klassen und Objekte

- **Klassen (class)** sind **Baupläne** für reale Konstrukte.
- Eine Klasse ist eine **Vorlage (Blaupause)** für viele Objekte.
- Klassen besitzen einen **Zustand (Attribute)** und ein **Verhalten (Methoden)**.
- **Objekte** sind **Instanzen**, also **realisierte Umsetzungen einer Klasse**.
- Jedes Objekt hat eigene **Attributwerte**.

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### Klassen (Details)

- **Zustand (State)**: durch **Attribute** beschrieben.
- **Verhalten (Behaviour)**: durch **Methoden** beschrieben.
- Der Zustand beeinflusst das Verhalten und umgekehrt.

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### Attribute

- Beschreiben **Eigenschaften bzw. Merkmale** der Klasse.
- Werden **innerhalb der Klasse definiert**.
- **Syntax**: `<Datentyp> <Bezeichner>;` (z. B. `int baujahr;`).
- Initialwerte sind möglich: `<Datentyp> <Bezeichner> = <Initialwert>;`.
- Neue Objekte erhalten entweder **vordefinierte Werte** oder den **Default-Wert** des Datentyps.

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### Methoden

- Beschreiben das **Verhalten** eines Objektes.
- Namenskonvention: **klein anfangen, dann CamelCase** (z. B. `berechneSumme()`).
- Beispielmethoden: `fahren(int pKilometer)`, `aendereWert(int pneuerWert)`, `tanken(int pLiter)`.
- Der **Konstruktor** (z. B. `Auto()`) wird beim Erzeugen aufgerufen.

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### Instanziierung

- **Erzeugen eines Objektes** mit `new`.
- Syntax: `<Klassenname> <Bezeichner> = new <Klassenname>();`
- Beispiel: `Auto meinAuto = new Auto();`
- Der Bezeichner dient zur **Referenzierung** und ermöglicht den **Zugriff** auf das Objekt.

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### Zugriff auf Attribute und Methoden

- Verwendung des **Punkt-Operators (`.`)**.
- Beispiel (Schreiben): `meinAuto.farbe = "schwarz";`
- Beispiel (Lesen): `System.out.println(meinAuto.farbe);`

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### Regeln für Bezeichner

**Erlaubt**:

- Buchstaben (A–Z, a–z, inkl. Unicode).
- Ziffern (nicht am Anfang).
- Unterstrich `_`, Dollarzeichen `$` (nicht empfohlen).

**Nicht erlaubt**:

- Sonderzeichen wie §, #, @ etc.
- Leerzeichen oder Ziffer am Anfang.
- Reservierte Keywords (z. B. `int`, `class`).
- Nur `_` als Name (ab Java 9 verboten).

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### Konventionen und Best Practices

- **Variablen**: klein beginnen, z. B. `anzahlKonstanten`
- **Konstanten**: GROSSBUCHSTABEN + `_`, z. B. `MAX_WERT`
- **Klassen**: Großbuchstabe am Anfang, z. B. `Auto`
- **Methoden**: klein anfangen, dann CamelCase
- Keine **Umlaute**, z. B. `muell` statt `müll`

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Objektorientierte Programmierung  in Java

Objektorientierte Programmierung (OOP) in Java


## Methoden in Java

Methoden sind ein zentrales Element objektorientierter Programmierung. Sie beschreiben **das Verhalten von Objekten** und ermöglichen die **Wiederverwendung von Code** durch modulare Strukturen.

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### Grundlagen und Aufbau

- Eine **Methode** wird innerhalb einer Klasse definiert und besteht aus dem **Rückgabetyp**, dem **Methodennamen**, einer optionalen **Parameterliste** und einem **Anweisungsblock**.
- Allgemeine Syntax:

```java
<Rückgabetyp> methodenName(Parameterliste) {
    // Anweisungen
}
```

- Die Methodensignatur besteht aus dem Methodennamen und der Parameterliste.
- Methoden können einen Wert zurückgeben (z. B. `int`, `String`) oder `void` sein, wenn sie keinen Rückgabewert haben.

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### Rückgabewerte

- Der **Rückgabetyp** muss bei der Methodendeklaration angegeben werden.
- Methoden mit einem Rückgabewert verwenden das Schlüsselwort `return`, um diesen zurückzugeben.
- Beispiel:

```java
int verdoppeln(int zahl) {
    return zahl * 2;
}
```

> **Wichtig**: Der zurückgegebene Wert muss dem definierten Rückgabetyp entsprechen.

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### Parameter und Argumente

- **Parameter**: Platzhalter in der Methodendefinition, z. B. `int zahl`.
- **Argumente**: Konkrete Werte, die beim Aufruf übergeben werden.

**Beispiel**:

```java
void begruessung(String name) {
    System.out.println("Hallo " + name);
}

begruessung("Anna");
```

- Die Anzahl, Reihenfolge und Typen der Argumente müssen mit den Parametern übereinstimmen.
- Methoden können auch ohne Parameter definiert werden (`methodenName()`), dann werden leere Klammern verwendet.

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### Methodenaufruf

- Die Syntax für einen Aufruf lautet: `objektName.methodenName(argumente);`
- Methoden werden auf **Objekten** oder innerhalb derselben Klasse aufgerufen.
- Auch **geschachtelte Methodenaufrufe** sind möglich.

Beispiel:

```java
Person p = new Person();
p.setName("Max");
System.out.println(p.getName());
```

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### Sichtbarkeitsbereich (Scope)

- Parameter und Variablen, die in einer Methode deklariert sind, sind nur innerhalb dieser Methode gültig.
- Der **Scope** ist durch geschweifte Klammern `{}` begrenzt.

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### Getter und Setter

- **Getter**: Gibt den Wert eines privaten Attributs zurück.
- **Setter**: Setzt den Wert eines privaten Attributs.

Beispiel:

```java
public class Person {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
```

- Das Schlüsselwort `this` wird verwendet, um auf das aktuelle Objekt zuzugreifen, insbesondere in Settern.

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### Zusammenfassung

**Methoden in Java** bieten:

- Strukturierung und Wiederverwendbarkeit von Code
- Zugriffskontrolle durch Sichtbarkeiten
- Flexibilität durch Parameter und Rückgabewerte
- Kapselung durch Getter und Setter

> Ein gutes Verständnis von Methoden ist essenziell für die Entwicklung robuster Java-Anwendungen.

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Methoden in Java – Grundlagen und Anwendung


## Konstruktoren in Java

### Was ist ein Konstruktor?

Ein **Konstruktor** ist eine spezielle Methode in Java, die beim Erzeugen eines neuen Objekts automatisch aufgerufen wird. Er trägt denselben Namen wie die Klasse und hat **keinen Rückgabewert**, auch nicht `void`.

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### Eigenschaften von Konstruktoren

- Konstruktoren **haben keinen Rückgabewert**.
- Der **Methodenname entspricht exakt dem Klassennamen**.
- Konstruktoren können **überladen** werden (mehrere Konstruktoren mit unterschiedlichen Parametern).
- Das Schlüsselwort **`new`** erzeugt eine neue Instanz und ruft den passenden Konstruktor auf.
- Mit **`this`** kann innerhalb des Konstruktors auf aktuelle Objektattribute zugegriffen werden.

**Beispiel**:

```java
public class Auto {
    String marke;
    double preis;

    public Auto(String marke, double preis) {
        this.marke = marke;
        this.preis = preis;
    }
}
```
### Der Default-Konstruktor

> Ein **Default-Konstruktor** (parameterloser Konstruktor) wird automatisch von Java bereitgestellt, **wenn kein eigener Konstruktor definiert wurde**.

**Merkmale**:

- Hat **keine Parameter**
    
- Setzt alle Attribute auf die **Standardwerte** (z. B. `0`, `null`, `false`)
    
- **Wird entfernt**, sobald ein benutzerdefinierter Konstruktor existiert
    

**Beispiel**:

```java
public class Person {
    // Default-Konstruktor (implizit vorhanden)
}
```

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### Benutzerdefinierte Konstruktoren

Wenn eigene Konstruktoren benötigt werden, um beim Erstellen eines Objekts bestimmte Werte zu übergeben, können diese definiert werden.

**Beispiel mit Parametern**:

```java
public class Person {
    String name;
    int alter;

    public Person(String name, int alter) {
        this.name = name;
        this.alter = alter;
    }
}
```

**Objekterzeugung**:

```java
Person max = new Person("Max", 25);
```

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### Konstruktorüberladung

> Java erlaubt die **Überladung** von Konstruktoren – also mehrere Konstruktoren mit unterschiedlichen Parameterlisten.

**Beispiel**:
```java
public class Buch {
    String titel;
    double preis;

    public Buch() {
        // Default-Werte setzen
        this.titel = "Unbekannt";
        this.preis = 0.0;
    }

    public Buch(String titel, double preis) {
        this.titel = titel;
        this.preis = preis;
    }
}
```

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### Vorteile von Konstruktoren

- **Initialisierung** von Attributen direkt beim Objektstart
    
- Mehr **Flexibilität** durch Konstruktorüberladung
    
- Vereinfachte **Objekterstellung**
    
- Vermeidung von **unnötigem Setter-Aufwand**
    

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### Wichtige Hinweise

- Wird **mindestens ein Konstruktor** selbst definiert, entfällt der automatische Default-Konstruktor.
    
- Die **Konstruktorwahl** richtet sich nach der **Anzahl und dem Typ** der übergebenen Argumente.
    
- Konstruktoren können auch **aufeinander verweisen** mittels `this(...)`.
    

**Beispiel für Konstruktorverkettung**:
```Java
public class Laptop {
    String modell;
    int ram;

    public Laptop() {
        this("Standard-Modell", 8);
    }

    public Laptop(String modell, int ram) {
        this.modell = modell;
        this.ram = ram;
    }
}
```
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### Fazit

**Konstruktoren sind essenziell** für die objektorientierte Programmierung in Java. Sie ermöglichen eine **strukturierte Initialisierung** und bieten durch Überladung und Verkettung hohe **Flexibilität** beim Erzeugen von Objekten.

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Konstruktoren in Java


## Vererbung, Methoden und Sichtbarkeit in Java

### Vererbung (Inheritance)

- Beschreibt eine **"Ist-ein"-Beziehung** (Is-a-Beziehung).  
  Beispiele: Ein **Papagei ist ein Vogel**, ein **Pinguin ist ein Vogel**, ein **Vogel ist ein Tier**.
- Attribute und Methoden werden von der **Superklasse** an die **Subklasse** vererbt.
- Subklassen erhalten alle Methoden und Attribute der Superklasse, ohne diese neu deklarieren zu müssen.  
  Beispiel: `Parrot` erbt Methoden und Attribute von `Animal`.
- Subklassen werden mit dem Schlüsselwort **`extends`** angelegt.  
  Syntax: `class <Subklasse> extends <Superklasse> { }`
- Vererbung funktioniert nur **von unten nach oben**:  
  Ein **Papagei ist ein Tier**, aber ein **Tier ist kein Papagei**.
- Subklassen können um eigene **Methoden und Attribute** ergänzt werden.
- Methoden und Attribute der Superklasse können in der Subklasse **überschrieben** werden.

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### Methoden überschreiben (Override)

- Eine **Subklasse implementiert** eine Methode **neu**, die bereits in der **Superklasse** definiert ist.
- Die Methode wird mit der Annotation **`@Override`** gekennzeichnet.
- Zugriff auf Methoden der Superklasse über **`super.methode()`**.
- Zugriff auf eigene Methoden oder Attribute über **`this.methode()`**.

**Regeln für das Überschreiben**:

- Die **Sichtbarkeit** darf **nicht eingeschränkt** werden.
- Die **Parameterliste** muss gleich bleiben.
- Der **Rückgabewert** muss vom gleichen oder einem übergeordneten Datentyp sein.

**Beispielverhalten**:

```java
class Animal {
  void sayHello() {
    System.out.println("Hello from Animal");
  }
}

class Parrot extends Animal {
  @Override
  void sayHello() {
    System.out.println("Hello from Parrot");
  }
}
```

> Aufruf **alfred.sayHello()** bei einem **Parrot**-Objekt ruft die Methode aus der **Subklasse** auf.
    
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### Methoden überladen (Overload)

- **Gleicher Methodenname**, aber unterschiedliche **Parameterlisten** in derselben Klasse.
    
- Unterschiede können sein:
    
    - **Anzahl der Parameter**
        
    - **Datentyp der Parameter**
        

**Nicht entscheidend** ist der **Name der Parameter**.

**Beispiele für Überladung**:

```java
int summe(int x, int y) { return x + y; }
int summe(int x, int y, int z) { return x + y + z; }
double summe(double x, double y) { return x + y; }
```
> Der Aufruf `summe(2, 4)` wählt die Methode mit der besten **Übereinstimmung**.
    
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### Modifier (Zugriffsmodifizierer)

- **Steuern den Zugriff** auf Methoden und Attribute.
    
- Innerhalb einer Klasse sind **alle Mitglieder sichtbar**.
    

**Übersicht der Zugriffsarten**:

| Modifier    | Zugriff von außerhalb | Zugriff in Subklassen | Zugriff im gleichen Package |
| ----------- | --------------------- | --------------------- | --------------------------- |
| `public`    | ✅ Ja                  | ✅ Ja                  | ✅ Ja                        |
| `protected` | ❌ Nein (außer Subkl.) | ✅ Ja                  | ✅ Ja                        |
| _default_   | ❌ Nein                | ❌ Nein                | ✅ Ja                        |
| `private`   | ❌ Nein                | ❌ Nein                | ❌ Nein                      |

**Vererbung mit Modifiern**:

- `public` und `protected`: werden **vererbt**
    
- `default`: wird nur **im gleichen Package** vererbt
    
- `private`: wird **nicht vererbt**
    
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### Keyword `static`

- Statische Methoden benötigen **kein Objekt**.
    
- Sie gehören zur **Klasse selbst**, nicht zu einer Instanz.
    
- Nützlich für **Hilfsmethoden**, die keine Objektattribute verwenden.
    

**Beispiel**:

```java
class MathUtils {
  static int add(int a, int b) {
    return a + b;
  }
}

// Aufruf:
int result = MathUtils.add(3, 5);
```

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**Fazit**:  
>Das Verständnis von **Vererbung**, **Methodenüberschreibung**, **Methodenüberladung**, **Modifizierern** und dem **`static`-Keyword** bildet eine wichtige Grundlage für objektorientiertes Programmieren in Java. Die richtige Anwendung dieser Konzepte verbessert die Wartbarkeit, Erweiterbarkeit und Struktur von Java-Code erheblich.

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Vererbung, Methoden und Sichtbarkeit in Java


## Grundlagen der objektorientierten Programmierung in Java

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### Schlüsselwort `static`

- **`static`** ist ein **Modifier** für Elemente einer Klasse (Variablen, Methoden).
- Bindet das Element an die **Klasse selbst**, nicht an eine Instanz (Objekt).
- Gehört zur Klasse, nicht zu einem bestimmten Objekt.
- **Ideal für**: Hilfsmethoden und gemeinsame Daten für alle Objekte einer Klasse.

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### Kapselung (Encapsulation)

- **Verhindert direkten Zugriff** von außerhalb der Klasse auf Attribute.
- Schützt Attribute vor unkontrollierter Veränderung.
- Insbesondere ungewollten Zugriff auf Attributwerte verhindern.
- **Konvention**: Alle Attribute als `private` deklarieren.
- Zugriff erfolgt über **`public` Getter/Setter**.
- Getter/Setter ermöglichen es Entwicklern, anderen Objekten Lese- bzw. Schreibrechte einzuräumen.
- Ermöglicht **vollständige Kontrolle des Zugriffs**.
- Attributwerte können über Getter gelesen und über Setter geändert werden.
- Ermöglicht **Validierung von Werten** in den Settern (z. B. `eingabeAlter >= 0` in `setAlter`).
- Die **Implementierung kann geändert werden**, ohne den Zugriff anderer Klassen zu beeinträchtigen.

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### Abstrakte Klassen (Abstract Classes)

- Werden mit dem Schlüsselwort **`abstract`** deklariert (`abstract public` oder `public abstract`).
- **Objekte** dieser Klasse **können nicht instanziiert werden** (`new Auto()` ist bei `abstract class Auto` nicht möglich).
- Instanziierung ist **nur über Subklassen** möglich.
- Subklassen abstrakter Klassen können selbst wieder abstrakt sein.
- Können **abstrakte Methoden** enthalten.

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### Abstrakte Methoden (Abstract Methods)

- Werden mit dem Schlüsselwort **`abstract`** deklariert.
- Haben **keinen Methodenrumpf** und enden mit einem Semikolon (z. B. `public abstract void steuern();`).
- **Müssen** von der ersten konkreten Subklasse **überschrieben (implementiert) werden** (`@Override`).
- Können **nur in abstrakten Klassen** existieren.

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### Type Casting (Typumwandlung)

- Notwendig, wenn Parameter und Rückgabewerte **definierte Datentypen** haben.
- Dient der Anpassung (Umwandlung) in den passenden Datentyp, falls möglich.
- **Implizites Type Casting**: Umwandlung passiert **ohne spezielle Syntax** vom Benutzer (z. B. `int` zu `double`). Passiert automatisch.
- **Explizites Type Casting**: Erzwungene Umwandlung. Der gewünschte Zieltyp wird **vor den Bezeichner in Klammern** geschrieben (z. B. `(int) a`).
- Möglich **nur bei kompatiblen Datentypen**.
- Bei möglichem **Informationsverlust** (z. B. `double` zu `int`) findet **keine automatische** Umwandlung statt.
- Für jeden primitiven Datentyp gibt es einen passenden **Objektdatentyp** (z. B. `int` -> `Integer`, `double` -> `Double`).
- Objektdatentypen bieten **Methoden** (z. B. `Integer.parseInt(String s)` zur Umwandlung eines Strings in einen `int`) und **Konstanten**.
- Umwandlung von `String` in `int` kann z. B. mit `Integer.parseInt()` erfolgen.

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Grundlagen der objektorientierten Programmierung in Java


## Big Data & Datenbanken

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### Big Data

- Bezeichnet **Datenmengen, die zu groß oder komplex für traditionelle Systeme sind**.
- Billionen von Datenpunkten in Unternehmen können für wertvolle Erkenntnisse genutzt werden.
- Es gibt **zahlreiche Herausforderungen, insbesondere die 5 V's**.

**5 V's von Big Data:**

- **Volume:** Kolossale Datenmengen (Petabytes, Exabytes) aus unterschiedlichen Quellen (Transaktionen, E-Mails, soziale Netzwerke, Kundendatenbanken, mobile Apps). Verwaltung oft über **Data Lakes**, **Data Warehouses** oder spezielle Datenverwaltungssysteme.
- **Velocity:** Daten wachsen schnell und altern rasch. Echtzeitüberwachung und -analyse sind wichtig, aber kostenintensiv.
- **Variety:** Verschiedene Arten digitaler Daten (strukturiert, unstrukturiert). Unstrukturierte Daten liegen z.B. als E-Mails, Kommentare, Social Media Posts, Sensordaten oder Multimedia vor.
- **Veracity:** Wahrhaftigkeit der Daten ist entscheidend. Daten müssen genau, konsistent, zuverlässig und vollständig sein, um geschäftlichen Erfolg zu gewährleisten.
- **Value:** Daten müssen in wertvolle Informationen umgewandelt werden, um Wettbewerbsvorteile zu schaffen, z.B. durch bessere Leistungskennzahlen oder Risiko-Minimierung.

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### Datenbanken – Grundlagen

- Eine Datenbank ist ein **digitales System zur Speicherung und Organisation von Daten**.
- Speichert Daten strukturiert und effizient.
- Ermöglicht schnellen Zugriff durch Indizes und Suchalgorithmen.
- Unterstützt einfache Änderungen und gewährleistet Datenintegrität.
- Bietet Sicherheit durch Zugriffskontrollen und Verschlüsselung.
- Besteht aus verschiedenen Datenstrukturen wie Tabellen, Dokumenten oder Graphen.
- **Primärschlüssel** und **Fremdschlüssel** identifizieren Datensätze und definieren Beziehungen.
- **Relationale Datenbanken** nutzen Tabellen und SQL für Abfragen.
- **NoSQL-Datenbanken** unterstützen flexible Modelle für unstrukturierte Daten.

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### Design von relationalen Datenbanken

Der Designprozess umfasst folgende Phasen:

- **Analysephase:** Anforderungen erfassen, zu speichernde Informationen sammeln und Beziehungen analysieren. Zusammenarbeit mit Endbenutzern wichtig.
- **Konzeptionelle Phase:** Erstellung eines abstrakten Modells (Entity-Relationship-Diagramm). Festlegung von Entitäten, Attributen und Beziehungen.
- **Logische Phase:** Umsetzung in ein DBMS-unabhängiges logisches Datenmodell. Anwendung von **Normalisierung** zur Optimierung.
- **Implementierungsphase:** Realisierung im gewählten Datenbanksystem.

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### Datenbank-Normalisierung

**Ziele:**

- **Redundanzen beseitigen**
- **Anomalien vermeiden** (Einfüge-, Lösch-, Änderungsanomalien)
- Klar strukturiertes Datenbankmodell schaffen

**Normalformen:**

- **Nullte Normalform (0NF):** Beispiel: Tabelle mit Rechnungsinformationen, noch nicht normalisiert.
- **Zweite Normalform (2NF):** Tabelle ist in 2NF, wenn sie in 1NF ist und jedes Nicht-Schlüsselattribut voll funktional vom gesamten Primärschlüssel abhängt (keine partiellen Abhängigkeiten).
- **Dritte Normalform (3NF):** Tabelle ist in 3NF, wenn sie in 2NF ist und keine transitiven Abhängigkeiten zwischen Nicht-Schlüsselattributen bestehen.

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Big Data & Datenbanken – Grundlagen und Design


## Daten systemübergreifend bereitstellen & Rechtevergabe in SQL

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### Implementierungsphase relationaler Datenbanken

In der **Implementierungsphase** des relationalen Datenbankdesigns wird das logische Modell mit **SQL** in eine physische Datenbank überführt.

- Es werden **Tabellen** erstellt, die Entitäten und Attribute repräsentieren.
- Spezifikationen wie **Datentypen** und **Relationen** werden definiert.

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### SQL-Anweisungen und ihre Teilmengen

SQL-Befehle werden in verschiedene Kategorien unterteilt:

- **Data Definition Language (DDL)**: Definiert die Struktur der Datenbank.
  - Wichtige Befehle: **CREATE TABLE**, **ALTER TABLE**, **DROP TABLE**.
- **Data Manipulation Language (DML)**: Bearbeitet Daten (Einfügen, Aktualisieren, Löschen, Abrufen).
  - Wichtige Befehle: **INSERT INTO**, **UPDATE**, **SELECT**.
- **Data Control Language (DCL)**: Legt Zugriffsrechte fest.
  - Wichtige Befehle: **GRANT**, **REVOKE**, **DENY**.
- **Transaction Control Language (TCL)**: Übernimmt Änderungen endgültig in die Datenbank.
  - Wichtige Befehle: **COMMIT**, **ROLLBACK**.

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### Data Control Language (DCL) – Rechtevergabe und Zugriffskontrolle

Die **DCL** steuert den Zugriff auf Datenbanken und ist besonders in Mehrbenutzerumgebungen essenziell.

**Zentrale Aufgaben:**

- Verwaltung von **Benutzern**
- Verwaltung von **Berechtigungen** zum Schutz sensibler Daten

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### Wichtige DCL-Befehle

- **CREATE USER**  
  Erstellt einen neuen Benutzer mit Benutzername und Passwort.  
  Beispiel:
```sql
CREATE USER 'schueler_admin'@'localhost' IDENTIFIED BY 'passwort123';
 ``` 

Benutzerliste prüfen:
```sql
SELECT User, Host FROM mysql.user;
```
- **GRANT**  
    Erteilt einem Benutzer bestimmte **Berechtigungen** (z. B. SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE) auf Datenbankobjekte.  
    Beispiel:
```sql    
GRANT SELECT, INSERT ON Schulverwaltung.Schueler TO 'schueler_admin'@'localhost';
```
    Erteilte Rechte anzeigen:
```SQL
SHOW GRANTS FOR 'schueler_admin'@'localhost';
```    
- **REVOKE**  
    Entzieht einem Benutzer bestimmte Berechtigungen.  
    Beispiel:
 ```SQL
REVOKE INSERT ON Schulverwaltung.Schueler FROM 'schueler_admin'@'localhost';
``` 
- **DROP USER**  
    Löscht einen bestehenden Benutzer.  
    Beispiel:
 ```SQL
DROP USER 'schueler_admin'@'localhost';
 ```   

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### Übungsbeispiel: Verwaltung einer Schul-Datenbank

Erstellung und Abfrage einer Testdatenbank zur Verwaltung von Schülern, Klassen, Lehrern und Unterricht:

- Tabellen mit klar definierten Strukturen
    
- Einfügen von Beispieldaten
    
- Grundlegende **SELECT**-Abfragen zur Anzeige und Filterung der Daten
    

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**Zusammenfassung der wichtigsten Punkte:**

- **Daten systemübergreifend bereitstellen** ist essenziell.
    
- Rechtevergabe erfolgt über **DCL** mit Befehlen wie **CREATE USER**, **GRANT**, **REVOKE** und **DROP USER**.
    
- Die Implementierung umfasst Erstellung von Tabellen und Definition von Relationen mittels **DDL**.
    
- Datenbearbeitung und Abfrage erfolgen über **DML**.
    
- Änderungen werden mit **TCL** bestätigt oder zurückgesetzt.

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