Informationstechnik

Schnelle Übersicht:

• Hardware-Komponenten
• Grundbegriffe: Bit, Byte, ...
• Zahlensysteme. A/D-Wandlung
• Betriebssysteme
• Vernetzte Systeme
• Datenschutz
• Bedrohungen, Datensicherheit
• Ergonomie am PC-Arbeitsplatz

Ergänzend zur obigen Auflistung hier eine "bebilderte Übersicht" der Themen:

Ob PC oder "Großrechner" - alle EDV-Systeme verfügen im Prinzip über die selben Komponenten, Bauteile. Sie alle benötigen einen zentrale Verarbeitungseinheit, die die Abläufe steuert, Speicher und Schnittstellen für die Ein- und Ausgabe von Daten.
In dieser Aufgabe werden alte PC zerlegt, die Bauteile (Komponenten) untersucht  und dann alles wieder wieder zusammen gebaut.

Was ist ein Bit - außer ein Bier ;-)? Was ein Byte? Was bedeutet seriell und parallel, was ist der ASCII-Code? Diese Begriffe werden teilweise in Spielszenen (im Freien) dargestellt und anschließend in einer Tabelle zusammengefasst.

Fährt EVA gerne BUS?
Sicherlich. Bei dieser Aufgabe geht es einmal darum, die Zeichenfunktionen einer Textverarbeitung kennen zu lernen und als Zweites, das Prinzip Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe sowie das Bussystem zu verstehen und darzustellen.

Ein wie immer hervorragender Mausfilm zum Thema.

Du ju spik Inglisch?
Englisch ist inzwischen ein fester Bestandteil des Unterrichts, mit Schwerpunkt auf die Technik natürlich. Auch hier sollen in einer kleinen Übung die wichtigsten Fachbegriffe übersetzt werden, wobei es ein paar Worte gibt, die im Englischen eine ganz andere Bedeutung haben  ;-)...

Das dezimale (10er-) Zahlensystem kennen wir seit frühesten Schultagen. Mit 10 Fingern und Zehen sind wir auch "natürlich" damit ausgestattet.
Doch in der Welt der EDV gibt es nur 0 und 1 und damit auch ein ganz anderes System zur Darstellung von Werten/Zeichen.

Alles ist heute digital. Aber was heißt das eigentlich? Und was ist dann analog?
Kurz gesagt - im Analogen wird eine Größe, z.B. der Schall, in eine andere Größe, z.B. elektrische Spannung, übersetzt. Die Spannung verläuft dann in jedem Moment genau so wie der Schall. Das macht z.B. ein Mikrofon.
Im Digitalen haben wir es mit Zeichen zu tun. Alles, was mit Zeichen dargestellt wird, als Zeichen übersetzt wird, ist also digital.
Auch das hier - die Schrift ;-).
In dieser Aufgabe machen wir die Analog-Digital-Wandlung mal ganz langsam, von Hand.

Ein etwas in die Jahre gekommenes Video der Deutschen Bundespost von 1985, in dem die Begriffe allerdings sehr gut erklärt werden. Sogar von Glasfaser ist schon die Rede ...

Wie man Leitungen nicht nur für eine Verbindung, sondern mehrfach ausnutzen kann, hat man schon früh überlegt. Grundsätzlich gibt es hierzu zwei Verfahren:
Zeitmultiplex und Frequenzmultiplex.

Noch ein Blick in die Geschichte: Wie sah der erste programmierbare digital arbeitende Computer aus und wer hat ihn erfunden? Es war Konrad Zuse.
Ein schöner Beitrag aus dem Deutschen Museum, an dem die Arbeitsweise nochmals gut zu erkennen ist.

Betriebssysteme finden sich inzwischen fast überall - auf dem PC und Smartphone sowieso, aber auch auf Messgeräten, E-Mobilen, Uhren, Küchen- und Haushaltsgeräten usw.
Bei PC-Arbeitsplätzen dominiert weiterhin Windows. Spätestens jedoch mit der Version 10 muss der Eindruck entstehen, dass Windows endgültig zu einer Spyware mit Betriebssystemfunktion mutiert ist. Die Bevormundung der Nutzer, mit Zwangs-Updates, die nicht zu kontrollieren sind, die weitere Einschränkung der Eingriffsmöglichkeiten sowie die bei Office-Programmen von MS zudem ständige Übertragung der Nutzerdaten nach Redmond (welche Datei wurde von wem wie lange und mit welchem Programm geöffnet, bearbeitet) sind bedenkliche Entwicklungen. Die dokumentierte Zusammenarbeit mit der NSA , sowie der aktuelle Fall eines Hacks der Microsoft-Server, bei dem es den Eindringlingen sogar gelungen ist, bis zu den Quelltexten der Programme vorzudringen machen die Problematik nochmal deutlich.

Einführungstext zum Thema:

Im praktischen Teil zum Thema wird im PC/Netzwerklabor zuerst Windows10, und danach LINUX installiert (anders herum funktioniert das nicht). Dabei sieht man, dass LINUX wesentlich "schlanker" ist und auch das Netzwerk wesentlich weniger belastet, da es nicht ständig mit Redmond, der Windows-Hauptstadt, telefoniert.

Die Zeiten, in denen von CD/DVD oder gar von Disketten (gab´s vor Jahrhunderten auch mal...) installiert wurde, sind lange vorbei. Aktuell finden Installationen entweder über das Netz, oder über einen USB-Stick statt. Wie man einen bootfähigen (startfähigen) USB-Stick erstellt, zeigt die folgende Anleitung.

Netzwerke müssen mindestens drei  Grundfunktionen bereit stellen:

1. Eine Übertragungsfunktion über ein Medium (Kabel, Funk), damit die Informationen von A nach B kommen können.
2. Eine Funktion, die Netzelemente untereinander "vermittelt", also Verbindungen herstellt.
3. Einen Zugang für Geräte und Nutzer - also Schnittstellen.

Dies und weitere Grundbegriffe, wie z.B. die so genannte Topologie (die Form des Netzaufbaus) werden in der Einführungsaufgabe erarbeitet..

Im Netzwerkpraktikum werden neben einer Wiederholung der Grundbegriffe auch Themen wie das TCP/IP-Protokoll angesprochen sowie die wichtigsten Netzwerkkomponenten beschrieben. Um die Funktionen besser zu verstehen, werden die Einstellungen, die sonst alle automatisch erfolgen, manuell vorgenommen.

Wie schon bei den Grundbegriffen erklärt, benötigt jedes Netzwerk ein Medium für die Datenübertragung. Kupfer- und Glasfaserkabel sowie WLAN werden im folgenden Infotext genauer beschrieben.

Im LAN (also dem lokalen Netzwerk in Gebäuden) findet man nach wie vor im Anschlussbereich der Systeme und Stationen Kupferkabel. Das folgende Video zeigt die Herstellung und den Aufbau eines Netzwerkkabels.
Hinweise:

1. Hier handelt es sich offenbar um ein ungeschirmtes Kabel, zumindest wurde die Schirmung nicht erwähnt.
2. Die erwähnte Verdrillung der Doppeladern hilft nur gegen die Einkopplung magnetischer Felder. Gegen elektrische Felder ist sie wirkungslos.
3. Im Kommentar wird davon gesprochen, dass man ansonsten eine "dicke Isolierung" benötigen würde. Isolation bezieht sich aber immer nur auf eine leitende Verbindung. Gemeint ist eben hier eine Schirmung.
4. Moderne Kabel der höchsten Kategorien Cat 7 oder 8 haben sowohl einen äußeren Gesamtschirm als auch eine Schirmung um jedes Adernpaar. Nur so sind die hohen Datenraten überhaupt möglich.

Die Glasfaser oder der Lichtwellenleiter
Das folgende Video ist zwar von 1992, erklärt aber die Hintergründe und Prinzipien sachlich besser als die "moderneren" Beiträge.
Die Zahlen für die Leistungsfähigkeit der Glasfaser sind natürlich veraltet. "7000 gleichzeitige Telefongespräche" haben heute Museumswert. Die möglichen Datenraten liegen inzwischen im Terabit/s-Bereich (1000GBit/s) ...
Übrigens - ein klein wenig Geschichte - so steht es in der Wikipedia:
Das erste optoelektronische Lichtwellenleiter-System erfand 1965 Manfred Börner.
Er entwarf ein optisches Weitverkehrs-Übertragungssystem, das Laserdioden, Glasfasern und Photodioden kombinierte. 1966 meldete er das System für das Unternehmen AEG-Telefunken zum Patent an. Alle optischen Weitverkehrs-Übertragungssysteme arbeiten noch heute nach diesem von Manfred Börner vorgeschlagenen Systemprinzip. Für seine Erfindung wurde Börner 1990 mit dem Eduard-Rhein-Preis ausgezeichnet.

Die Nervenadern der Welt - auf einer Seite.
Eine beeindruckende Darstellung der weltweiten Vernetzung unterseeischer Glasfaserkabel mit interaktiven Elementen findet sich hier.

Eine interessante Doku über die Entwicklung und den Stand der Kabeltechnik in den Ozeanen der Welt. Und - falls man das mal machen muss - wie man ein Kabel z.B. in der Nordsee repariert (-;.

Durch die Smartphones ist WLAN eigentlich zum hauptsächlichen Netzzugang geworden, Aktuelle Informationen zu WLAN - Mesh ... bietet das folgende Video.

Aktive und passive Komponenten in Netzwerken
Wir haben bei unserem Netzwerkpraktikum zwar schon die Grundfunktionen der Netzwerkkomponenten kennen gelernt, im folgenden Text werden diese aber noch genauer erklärt. Es ist gut das zu wissen, da Fragen dazu immer wieder in der Abschlussprüfung auftauchen.

Der legendäre MAUS-Film zum Internet. Von der Technik her inzwischen etwas in die Jahre gekommen, aber vom Prinzip her immer noch und auch in Zukunft aktuell.
IP-Adresse, Router, Routing, DNS, Provider - alles wird erklärt.

Wie schnell ist mein eigener Anschluss? Der Test der Bundesnetzagentur (BNetzA) gibt objektive Auskunft darüber.

Das Thema Datenschutz hat verschiedene Aspekte:

• Schutz vor missbräuchlicher Datenverarbeitung
• Anspruch auf informationelle Selbstbestimmung
• Schutz der Privatsphäre

Durch die Enthüllungen von Edward Snowden sind die Themen verstärkt in der Öffentlichkeit angekommen. Demgegenüber steht allerdings ein oft sorgloser Umgang mit Daten im privaten oder auch beruflichen Umfeld. Teilweise auch aus Unkenntnis, werden z.B. schwerpunktmäßig auf Smartphones Apps genutzt, die nur als Spyware zu bezeichnen sind, da ständig Nutzerdaten übertragen werden. Dies trifft in gewissem Umfang allerdings leider auch für Produkte von Microsoft und deutlich auf die fast alles beherrschende Suchmaschine Google zu.
Die Anforderungen des Datenschutzes zu beachten ist daher ein wichtiger Grundsatz für alle Bereiche, in denen Daten verarbeitet werden.
Die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) ist eine EU-weite Regelung, die praktisch alle Bereiche der Datenverarbeitung betrifft. Sie greift also überall, wo personenbezogenen Daten erfasst und gespeichert werden. Daher mussten z.B. auch Sport- und Musikvereine umfangreiche Maßnahmen ergreifen, um den Vorschriften gerecht zu werden.

Oft im Zusammenhang mit US-Amerikanischen Anbietern erwähnt und doch meist eher im Detail unbekannt: Was besagt der so genannte Cloud-Act? Der Blick auf den Gesetzestext (mit Übersetzung) hilft weiter.

Bearbeite mit Hilfe der gewonnen Informationen die folgenden Aufgaben:

Und wie ist das eigentlich mit den inzwischen fast überall (Google, Amazon, ...) installierten "Sprachasssisteneten"?

Wie schaffe ich es, möglichst effektiv meine Endgeräte und das PC für alle Bedrohungen zu öffnen und möglichst viel Schaden anzurichten ;-)? Hier ist die Anleitung dazu:

Aufgabe: Liste die im Video genannten Möglichkeiten auf und überlege: Wie sieht es bei dir so aus?

Das Thema Datensicherheit  ist eng mit dem Thema Datenschutz verbunden, da viele Aspekte des Datenschutzes auch die Sicherheit der EDV berühren.
Infotext und Aufgaben zu diesem Thema:

Und warum LINUX die sicherere Alternative zu WINDOWS ist, hören und sehen wir hier:

Aufgabe: Fasse zusammen, warum LINUX sicherer ist.

Bei den oft technisch orientierte Themen ist die Ergonomie ein oft vernachlässigtes Thema. Dabei ist sie mindestens ebenso wichtig wie die Kenntnis der technischen Zusammenhänge denn es geht es hier um unsere Gesundheit.
Auch dem Betrieb kann nicht daran gelegen sein, wenn Mitarbeiter durch Fehlhaltungen oder falsch installierte Arbeitsplätze gesundheitliche Schäden mit Ausfallzeiten davon tragen.
Hier findet sich als erste Übersicht eine knappe und bebilderte Zusammenstellung.
Das folgende Merkblatt zur Bildschirm-Arbeitsverordnung stellt die Anforderungen ausführlich dar:

Bearbeite nun die folgenden Aufgaben:

Für Übungen "zwischendurch" gibt das Bundesgesundheitsministerium mit
"Pauls Schreibtischübungen" gute Tipps zur Entspannung und Entlastung: