IT Wiki – Schnellreferenz

🔢 Zahlensystem-Konverter (Binär ↔ Dezimal ↔ Hex)

Binär (Basis 2)

Dezimal (Basis 10)

Hexadezimal (Basis 16)

Tipp: Direkt in ein Feld eingeben → andere werden automatisch berechnet

🧮 Boolescher Ausdruck → Wahrheitstabelle (interaktiv)

Boolescher Ausdruck

        Operatoren:
        UND = · * & UND AND  · 
        ODER = + | ODER OR  · 
        NICHT = ! ¬ NICHT NOT

        Variablen: A–Z (Großbuchstaben, max. 5)  · 
        Klammern: ( )
      

📦 Dateigrössen-Rechner (Byte ↔ KB ↔ MB ↔ GB ↔ TB ↔ PB)

Wert

Einheit

Basis

🔏 Caesar-Chiffre Demo

Klartext eingeben

VERSCHIEBUNG: 3

Verschlüsselter Text (Geheimtext)

Prinzip: Jeder Buchstabe wird um N Positionen im Alphabet verschoben. A mit Verschiebung 3 → D. Benannt nach Julius Caesar, der diese Methode zur Kommunikation mit seinen Generälen nutzte.

🔐 Passwort-Stärke-Checker

Passwort eingeben

🌐 Subnet / IP-Rechner

IP-Adresse

CIDR / Subnetzmaske

📊 ASCII- & Zahlentabelle 0–255

Dez	Zeichen	Binär	Hex	Beschreibung

Hex-Buchstaben: A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15
1 Byte = 8 Bit → 256 Werte (0–255 = 00000000–11111111 = 00–FF)
· = Steuerzeichen (nicht druckbar) · ␣ = Leerzeichen (Space, Dez 32)

💡 Umrechnungs-Tipps & Stellenwerte

Binär → Dezimal: Stellenwerte (Potenzen von 2) addieren, wo eine 1 steht.

Stelle	2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰
Wert	128	64	32	16	8	4	2	1

Beispiel: 11001010 = 128+64+8+2 = 202

Dezimal → Binär: Fortlaufend durch 2 teilen, Reste von unten nach oben lesen.

Binär ↔ Hex: Je 4 Bit = 1 Hex-Ziffer (von rechts gruppieren).

1100 1010 → C A → CA

Häufige Werte zum Merken:

1 Byte8 Bit → max. 255 (FF) → 256 Werte (0–255)

2 Byte16 Bit → max. 65.535 (FFFF)

4 Byte32 Bit → ca. 4,29 Mrd. (FFFFFFFF)

2¹⁰1024 = 1 KiB (Kibibyte)

2²⁰1.048.576 = 1 MiB

🔟 Dezimales Zahlensystem

Das Dezimalsystem ist unser tägliches Zahlensystem zur Basis 10. Es nutzt 10 Ziffern: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Basis10 (deshalb auch „Zehnersystem")

Ziffern0–9 (insgesamt 10 Symbole)

PrinzipStellenwertsystem – jede Position hat einen Faktor 10ⁿ

Stellenwerte (10⁰ – 10⁷):

Potenz	Wert
10⁰	1
10¹	10
10²	100
10³	1.000
10⁴	10.000
10⁵	100.000
10⁶	1.000.000
10⁷	10.000.000

Rechenbeispiel: Die Zahl 243 setzt sich so zusammen:

243 = (2 × 10²) + (4 × 10¹) + (3 × 10⁰)
= (2 × 100) + (4 × 10) + (3 × 1)
= 200 + 40 + 3 = 243

Weiteres Beispiel: 5.029

5.029 = (5 × 10³) + (0 × 10²) + (2 × 10¹) + (9 × 10⁰)
= 5000 + 0 + 20 + 9 = 5.029

Merke: Das gleiche Prinzip gilt für alle Zahlensysteme – nur die Basis ändert sich (Binär = 2, Hex = 16, Oktal = 8).

💿 HDD – Hard Disk Drive

Grössen3,5 Zoll (Desktop) · 2,5 Zoll (Laptop/extern)

Max. Kap.Bis 20 TByte (Ende 2021), 524 MB/s Transfer

Schnitts.IDE · SATA · SCSI · SAS

Bauteile: Magnetplatte, Schreib-/Lese-Kopf & Arm, Armelektronik, Motor für Kopfpositionierung, Drehachse, Gehäuse (luftdicht), Anschlussleiste

Drehzahlen5.400 (leise) · 7.200 (Standard) · 10.000–15.000 (Server, extra Kühlung)

Zugriffsz.4–20 ms = Suchzeit + Latenzzeit (halbe Umdrehung)

Head-Crash: Berührung Kopf/Scheibe → Datenverlust. Abstand kleiner als Haar/Staub/Rauch. Luftpolster bei hoher Drehzahl schützt.

LMRLongitudinal Magnetic Recording – waagrechte Magnetisierung

PMRPerpendicular Magnetic Recording – senkrecht, 1 Tbit/inch², Double-Layer-Medium

Spuren & Sektoren: Konzentrische Kreise (Spuren), Sektor = Kreisausschnitt, Cluster = 8 Sektoren, Zylinder = übereinander liegende Spuren

Sektor512 Byte (alt) → 4 KByte native (4Kn, seit Mitte 2014)

⚡ SSD – Solid State Drive

Massenspeicher ohne bewegliche Teile. Speichermedium = NAND-Flash.

Formate2,5 Zoll (SATA) · M.2 (SATA oder NVMe) · mSATA

NVMeNon-Volatile Memory Express – schnellstes Interface (PCIe)

Vorteile: Geräuschlos, kurze Zugriffszeit, akkuschonend (kein Motor)

Lesen: Flash-Controller liest 2–4 kByte → Pufferspeicher. Keine mechanische Positionierung → sehr schnell.

Schreiben: Block-weise organisiert (128–512 kByte). Vor Schreiben: Block vollständig löschen (Löschspannung) → dann neu schreiben. Langsame SSDs können langsamer sein als schnelle HDDs!

Feinere Halbleiterstrukturen → weniger Elektronen pro Zelle → mehr Bitfehler → weniger Schreibzyklen pro Zelle

🔀 SSHD – Hybrid

Kombination HDD + Flash-Speicher. Flash puffert Schreibzugriffe → HDD bleibt im Stromsparmodus bis Flash voll → dann Übertrag auf Magnetplatte.

AufbauFestplatte + RAM ~8 MB Puffer + Flash-Speicher + Serial-ATA-Interface

🔒 Festplatten sicher entsorgen

Sicherste Methode: Physische Zerstörung (Schreddern/Zerschneiden)

HDDPhysisch zerstören ODER Magnet (Entmagnetisierung)

SSDNUR physisch zerstören – Magnet wirkungslos bei Flash!

🔮 Zukünftige Speichermedien

PCMPhase Change Memory (IBM) – Speicher via elektrischen Widerstand. Amorph (hoch) vs. kristallin (niedrig). Schreiben: 600°C (10–20 ns) + schnell abkühlen. Lesen: niedrige Spannung.

5D QuarzUni Southampton 2016. 360 TB/Scheibe. Überdauert 13,8 Mrd. Jahre. 5 Dimensionen (x,y,z + Größe + Orientierung). Laser schreibt, Polarisationsfilter liest. Hitzestabil bis 1000°C.

🗄️ RAID-Levels – Übersicht

RAID (Redundant Array of Independent Disks) kombiniert mehrere Festplatten zu einem logischen Laufwerk für mehr Geschwindigkeit und/oder Ausfallsicherheit.

Level	Min. Disks	Technik	Redundanz	Geschw.	Nutzbare Kap.
RAID 0	2	Striping (Daten verteilt)	Keine!	Sehr hoch	100 %
RAID 1	2	Mirroring (Spiegelung)	1 Disk darf ausfallen	Lesen schnell	50 %
RAID 5	3	Striping + verteilte Parität	1 Disk darf ausfallen	Gut	(n-1)/n
RAID 6	4	Striping + doppelte Parität	2 Disks dürfen ausfallen	Gut	(n-2)/n
RAID 10	4	Mirroring + Striping	1 pro Spiegel-Paar	Sehr hoch	50 %

Praxis: RAID 0 = nur Geschwindigkeit (kein Schutz!). RAID 1 = einfacher Schutz. RAID 5 = Standard in Unternehmen. RAID 10 = Beste Performance + Schutz, aber teuer (halbe Kapazität).

🖥️ Betriebssystem – Aufgaben

Verbindet Hardware ↔ Software. Verwaltet Benutzeraufträge, Betriebsmittel, Datenbestände.

Bereich	Aufgaben
Betriebsmittel	Prozessorverwaltung, Geräteverwaltung, Speicherverwaltung
Auftrags	Auftragsverwaltung (Scheduling)
Daten	Dateikatalog, Zugriffsmethoden, Schutzmaßnahmen

📋 OS-Typen & Beispiele

OffenLäuft auf fast allen Plattformen (interoperabel): DOS, Windows, UNIX, Linux, FreeBSD, Android

ProprietärQuellcode geschlossen, ein Hersteller kontrolliert alles: macOS, iOS

WindowsSeit 20.11.1985. Versionen 3/3.1 erste Erfolge. Aktuell Windows 11.

macOSSeit 1984 auf Apple-Hardware. Basiert auf Darwin/XNU-Kernel (BSD-Derivat, NeXTSTEP). Proprietär aber offener Kernel.

LinuxKernel seit 1991 (Linus Torvalds), GNU-Projekt seit 1983 (R. Stallman). Frei & quelloffen. Beliebt: Ubuntu, Linux Mint, Debian, Fedora, Arch Linux, FreeBSD, openWRT.

🧠 Betriebsarten (Hauptspeicherkonzept)

Real ModeAdresse fix, keine Änderung möglich. → DOS

Protected ModeFrames gegen Überschreiben geschützt (mehrere Programme). → Alle modernen OS

Virtual ModeFrames teilweise auf HDD ausgelagert (Paging = Pagefile.sys). Mehr RAM verfügbar. → Alle modernen OS

Dimension	Varianten
Prozessoren	Einprozessor · Mehrprozessor
Programme	Einprogramm · Mehrprogramm
Verbindung	Online · Offline
Entfernung	Lokal · Remote

💻 Programmiersprachen

OOObjektorientiert: Java, C++, VisualBasic, Smalltalk, C#

KIWissensbasiert (Expertensysteme): PROLOG, LISP

ScriptGrafische Oberflächen: JavaScript, TCL, REXX, CLIST, Ruby, Python

MarkupBeschreibungssprachen (Tags): SGML, HTML, WML, XML

⏱️ Multitasking – Preemptiv vs. Kooperativ

Multitasking = die CPU führt mehrere Programme scheinbar gleichzeitig aus, indem die Rechenzeit verteilt wird.

Aspekt	Preemptiv	Kooperativ
Steuerung	Betriebssystem	Software selbst
CPU-Zuteilung	Zeitscheiben (Time Slices) nach Priorität	Programm gibt CPU freiwillig ab
Vorteil	System bleibt reaktionsfähig, stabil	Einfach zu implementieren
Nachteil	Komplexe OS-Logik	Ein Programm kann System blockieren
Beispiel	Alle modernen OS (Win 10/11, Linux)	Alte Systeme (Win 3.x, Classic Mac OS)

Preemptiv: OS teilt CPU in kleine Zeitscheiben auf (z. B. ~1 ms). Hochpriorisierte Programme (Webserver, DB) bekommen häufiger CPU-Zeit. Normalprogramme (Textverarbeitung) erhalten weniger.

📂 MBR – Master Boot Record

Erster Sektor eines Speichermediums. Enthält:

Partitionstabelle – Aufteilung des Datenträgers
Bootloader (Master Boot Code) – Schnittstelle BIOS ↔ Bootsektor

BIOS startet → Bootloader lädt Partitionstabelle → lädt Bootsektor → Betriebssystem

MBR-Partitionen: Max. 4 primäre ODER 3 primäre + 1 erweiterte (mit beliebig vielen logischen). Alle 32-Bit-OS.

Signatur55 AA (letzten 2 Bytes des MBR)

Boot-Flag80 = bootbare Partition

🗂️ GPT – GUID Partition Table

Globally Unique Identifier. Für UEFI-BIOS-PCs.

ESPEFI System Partition – Pflicht, automatisch erstellt

MSRMicrosoft Reserved Partition – Pflicht

LimitBis 128 primäre Partitionen. Keine erweiterten Partitionen.

OS	Lesen	Schreiben	Booten
Win XP 32	✗	✗	✗
Win Vista 64	✓	✓	✓
Win 7 64	✓	✓	✓
Win 10 64	✓	✓	✓
Linux 64	✓	✓	✓

📐 Alignment / Misalignment

Offset = Adresse, an der eine Partition beginnt.

Alte Systeme (XP) starten Partition bei Blockadresse 63. Neue HDDs/SSDs nutzen 4K-Sektoren → Überlappung = Misalignment (Ausrichtungsfehler) → bremst Festplatte.

Tool zur Korrektur: GParted (Partitionierer)

📁 Dateisysteme – NTFS, exFAT, FAT32, APFS

Partitionieren = Festplatte in Abschnitte aufteilen (C:, D:). Formatieren = Partition nutzbar machen (Dateisystem anlegen).

Dateisystem	OS	Max. Datei	Besonderheit
NTFS	Windows	16 TB	Rechteverwaltung, Verschlüsselung (EFS), Journaling
exFAT	Win + Mac	16 EB	Ideal für USB-Sticks, SD-Karten, grosse Dateien
FAT32	Alle	4 GB	Universell kompatibel, aber veraltet. Dateilimit 4 GB!
APFS	macOS	8 EB	Apple-optimiert, Snapshots, schnell bei SSDs

Praxis-Regel: Windows-System → NTFS. USB-Stick für Win+Mac → exFAT. Alte Geräte → FAT32 (max. 4 GB pro Datei!).

🌳 Welches Dateisystem? – Schnellübersicht

Situation	Empfehlung	Warum?
💻 Windows-Systemlaufwerk (C:)	NTFS	Rechteverwaltung, Journaling, Verschlüsselung (EFS), max. 16 TB
🍎 Mac-Systemlaufwerk	APFS	Apple-optimiert, Snapshots, schnell auf SSDs, max. 8 EB
🐧 Linux-Systemlaufwerk	ext4	Linux-Standard, Journaling, stabil, max. 16 TB
🔌 USB-Stick / SD-Karte (modern)	exFAT	Win + Mac kompatibel, keine 4-GB-Limite, max. 16 EB
📺 USB für alte Geräte (TV, Kamera, Auto)	FAT32	Universell kompatibel, aber max. 4 GB pro Datei!
💾 Externe Festplatte (nur Windows)	NTFS	Volle Features, grosse Dateien, Rechteverwaltung
💾 Externe Festplatte (Win + Mac)	exFAT	Plattformübergreifend, keine Grösseneinschränkung

Faustregel: Windows intern → NTFS · Mac intern → APFS · Alles was geteilt wird → exFAT · Uralte Geräte → FAT32

🏗️ Von-Neumann-Architektur

Ein Rechner besteht aus:

Steuerwerk

Rechenwerk

Speicherwerk (RAM)

Ein-/Ausgabewerk

Programm = Kette logischer Binärentscheidungen, seriell abgearbeitet. Programm & Daten im gleichen Arbeitsspeicher.

Bus-System: Northbridge (schnell: CPU ↔ RAM ↔ GPU) & Southbridge (langsam: USB, SATA, LAN) → Details siehe Karte Mainboard-Komponenten.

🔀 Harvard-Architektur

Getrennter Speicher für Daten und Programme. Programm und Daten können gleichzeitig aus dem Speicher gelesen werden.

Die Northbridge ist direkt im Prozessor integriert (im Gegensatz zu Von Neumann).

	Von Neumann	Harvard
Speicher	Gemeinsam	Getrennt
Lesen	Seriell	Parallel
Northbridge	Extern	Im CPU

🔧 CISC – Complex Instruction Set Computer

Komplexe Befehle → grosse Vielfalt in einem Befehlssatz → vereinfachte Programmierung. Kleiner Registersatz, Steuereinheit mit Mikrocode-Speicher.

Beispiel: Ältere Intel x86-Prozessoren

Moderne Prozessoren enthalten oft RISC-Elemente intern.

⚡ RISC – Reduced Instruction Set Computer

Wenige, einfache Befehle → höhere Ausführungsgeschwindigkeit, bessere Pipeline-Auslastung. Grosser Registersatz, hartverdrahtete Steuereinheit, getrennte Befehls-/Datencache.

Beispiele: ARM, MIPS → Mobilgeräte, IoT, Eingebettete Systeme

🚀 Vektor-Prozessoren

Ein Steuerwerk nutzt mehrere Ganzzahl-Rechenwerke (mehrfaches Pipelining). Obwohl noch Von-Neumann-Prinzip, sehr leistungsfähig.

Beispiel: Cray-Superrechner, Pentium (nutzt Technik ebenfalls)

🔲 Mehrprozessor-Technologie

Asymm.Ein Master-CPU steuert, verteilt auf spezialisierte CPUs (z.B. CPU1=OS, CPU2=DB, CPU3=Web)

Symmetr.Aufgaben gleichmäßig auf alle CPUs verteilt. Gleicher Speicherzugriff. Programme müssen modular programmiert sein.

🔌 Mainboard-Komponenten

Das Mainboard verbindet alle Hardware-Komponenten über Bussysteme (Leitungen für Daten, Adressen, Steuersignale).

CPU-SockelVerbindet Prozessor mechanisch & elektrisch. Transistoren rund um den Sockel versorgen die CPU mit Strom und gleichen Spannungsspitzen aus.

ChipsatzVerbindet CPU, Speicher & Peripherie. Enthält ROM. Steuert Bootvorgang & Strommanagement.

NorthbridgeSchnelle Datenwege: CPU ↔ RAM ↔ GPU (PCIe). Bei modernen CPUs direkt im Prozessor integriert.

SouthbridgeLangsamere I/O: USB, SATA, Audio, LAN, Netzwerk.

RAM / DIMMFlüchtiger Arbeitsspeicher. Inhalte gehen bei Stromverlust verloren. Mehr RAM = bessere Datenverarbeitung.

M.2Kompakter Steckplatz für NVMe-SSDs oder WLAN-Module. Über PCIe x4 = mehrere GB/s.

SATA IIIStandard-Anschluss für HDDs, SSDs, optische Laufwerke. Max. 6 Gbit/s.

ATX 24-PinHauptstromanschluss. Liefert +3,3 V, +5 V, +12 V. Steuert Power-On (PS-ON) und Power-OK.

CMOSKleiner Speicherchip, speichert BIOS/UEFI-Einstellungen (Systemzeit, Boot-Reihenfolge). Batterie-gepuffert.

KondensatorenÜberall auf dem Board verteilt. Speichern/geben elektrische Energie ab, gleichen Stromschwankungen aus, verhindern Kurzschlüsse.

🔗 PCIe-Slots – Lanes & Bandbreite

Universale Schnittstelle mit verschiedenen Datenübertragungsraten. Mehr Lanes (x) = mehr Bandbreite.

Slot	Lanes	Typische Geräte
PCIe x1	1	Netzwerkkarten (LAN/WLAN), Soundkarten, USB-Erweiterung
PCIe x4	4	NVMe SSDs, schnellere Netzwerkkarten, RAID-Controller
PCIe x8	8	Professionelle Netzwerkkarten, Server-RAID-Controller
PCIe x16	16	Hochleistungs-Grafikkarten, Videobearbeitungskarten

Merke: Je mehr Lanes, desto mehr Daten gleichzeitig. Ein PCIe-x16-Slot hat die 16-fache Bandbreite eines x1-Slots.

🔌 USB-Generationen – Übersicht

Standard	Max. Geschwindigkeit	Stecker
USB 1.0	12 Mbit/s	Type A, Type B
USB 2.0 (Hi-Speed)	480 Mbit/s	Type A, Type B, Mini-A/B, Micro-A/B
USB 3.0 / 3.1 Gen 1 / 3.2 Gen 1 (SuperSpeed)	5 Gbit/s	Type A (blau), Type B, Type C
USB 3.1 Gen 2 / 3.2 Gen 2 (SuperSpeed+)	10 Gbit/s	Type A, Type C
USB 3.2 Gen 2x2	20 Gbit/s	Type C

Type-C ist der moderne Universalstecker: beidseitig einsteckbar, unterstützt alle Geschwindigkeiten und kann auch Strom (USB-PD) und Videosignale übertragen.

📏 CPU-Kenngrössen & Geschwindigkeit

TaktgeberQuarzkristall erzeugt periodisches Signal → gibt den Rhythmus für alle Operationen vor.

TaktfrequenzWie oft der Takt pro Sekunde schlägt. Gemessen in Hz. Moderne CPUs: mehrere GHz (Milliarden Takte/s).

ZykluszeitZeit für eine Aufgabe. Zykluszeit = 1 / Taktfrequenz. Je kürzer, desto schneller.

MIPSMillionen Instruktionen pro Sekunde = Taktfrequenz (MHz) / Takte pro Instruktion (CPI).

Rechenbeispiel: CPU mit 2800 MHz, 4 Takte pro Instruktion →
2800 MHz / 4 CPI = 700 MIPS (700 Millionen Instruktionen/Sekunde)

🔄 32-Bit vs. 64-Bit – Evolution

Die Bit-Breite bestimmt, wie viele Daten der Prozessor pro Operation verarbeiten kann.

Ära	Breite	Verarbeitung	Zeitraum
1. Gen	8-Bit	1 Byte = 1 Zeichen	Frühe PCs
2. Gen	16-Bit	2 Byte = 2 Zeichen	Bis ca. 1995
3. Gen	32-Bit	4 Byte = 1 Wort	1995–2010
4. Gen	64-Bit	8 Byte = Doppelwort	Ab 2005+

Abwärtskompatibilität:

CPU	Betriebssystem	Programme
16-Bit	16-Bit OS	Nur 16-Bit
32-Bit	32-Bit OS	16-Bit + 32-Bit
64-Bit	64-Bit OS	32-Bit + 64-Bit
64-Bit	32-Bit OS	Nur 32-Bit

Wichtig: 64-Bit OS kann KEINE 16-Bit Programme ausführen! Lösung: Virtualisierung (z. B. VMware → alte 16-Bit Software in VM betreiben).

☁️ Formen der Virtualisierung

1. ServerPhysischer Server → mehrere isolierte VMs. Häufigste Form.

2. DesktopDesktop virtualisiert → Zugriff von verschiedenen Geräten übers Netzwerk.

3. NetzwerkNetzwerkressourcen (Bandbreite, Switches) → virtuelles Netz, unabhängig von physischer Infrastruktur.

4. SpeicherPhysische Speicher → ein einziger Speicherpool.

5. AnwendungApp läuft auf Server, wird aber lokal präsentiert.

6. DatenDaten aus verschiedenen Quellen aggregiert → Zugriff ohne Kenntnis von Ort/Format.

✅ Vorteile der Virtualisierung

1. Ressourceneffizienz

2. Kostenreduktion

3. Skalierbarkeit

4. Isolation & Sicherheit

5. Hochverfügbarkeit

6. Testen & Entwickeln

7. Legacy-Anwendungen

8. Cloud Computing

Ressourceneffizienz: Mehrere VMs auf einem Host, jede mit eigenem OS/Apps.

Kosten: Weniger Hardware → weniger Strom, weniger Kühlung.

Isolation: Kompromittierte VM beeinflusst andere nicht.

Cloud: Virtualisierung ist die Grundlage für Cloud-Dienste.

📈 Skalierbarkeit – Scale Up vs. Scale Out

	Vertikal (Scale Up)	Horizontal (Scale Out)
Prinzip	Bestehende VM leistungsfähiger machen	Weitere VMs hinzufügen
Wie	Mehr CPU, RAM oder Speicher zuweisen	Arbeitslast auf mehrere Server verteilen
Einsatz	Einzelne App braucht mehr Leistung	Viele Benutzer / Cloud-Systeme
Analogie	1 VM → stärker machen	1 VM → mehrere VMs

🔣 Boolesche Hauptverknüpfungen

Die booleschen Hauptverknüpfungen sind die Logikbausteine. Wahrheitstabellen zeigen alle Kombinationen der Eingangssignale mit dem Ausgangssignal. Es gibt drei Grundoperationen:

UND (Konjunktion)

ODER (Disjunktion)

NICHT (Negation)

E1	E2	UND (·)	ODER (+)	NICHT E1 (E̅1)
0	0	0	0	1
0	1	0	1	1
1	0	0	1	0
1	1	1	1	0

UNDAusgang = 1, wenn alle Eingänge 1 sind

ODERAusgang = 1, wenn mindestens ein Eingang 1 ist

NICHTAusgang = Invertierung des Eingangs (0→1, 1→0)

Normen für Schaltsymbole:
• IEC 60617-12 (europäisch) – International Electrotechnical Commission
• IEEE/ANSI 91-1984 (amerikanisch)

📐 Darstellungsformen – Schaltalgebra

Neben der Wahrheitstabelle haben sich weitere Darstellungsformen durchgesetzt, um eine Schaltfunktion bzw. booleschen Ausdruck zu beschreiben. Verwendet in der Schaltalgebra.

UNDAls Multiplikation dargestellt: E1 · E2

ODERAls Addition dargestellt: E1 + E2

NICHTQuerstrich über Signal/Variable: E̅1

Beispiel-Gleichungen einer Schaltung:

Schaltung 1 (UND vor ODER):
(E1 · E2) + E3 = A1

Schaltung 2 (ODER vor UND):
(E1 + E2) · E3 = A1

Merke: Klammern bestimmen die Reihenfolge – wie in der Mathematik wird innerhalb der Klammer zuerst gerechnet.

🛡️ Sicherheit vs. Schutz

	Sicherheit (physisch)	Schutz (logisch)
Definition	Physische Sicherung von Hardware, Netzen und Daten	Logischer Schutz von Benutzern und Daten
Beispiele	Serverraum, USV, Brandschutz, Zutritts-Kontrolle	Verschlüsselung, Passwörter, Berechtigungen, Firewall

Physische Sicherheit umfasst:

Standort Serverraum

Backup / Recovery

USV (Stromversorgung)

Brandschutz

Zutritts-Kontrolle

Notfallpläne

Dokumentation

Warum wichtig: Geschäftswissen ist auf IT-Systemen gespeichert. Versagen, Ausfälle, Datenverlust oder Diebstahl können katastrophale Folgen haben — auch für KMU.

🔑 Verschlüsselungstechniken – Übersicht

Verschlüsselung (engl. encryption) dient dem sicheren Transport vertraulicher Nachrichten von A nach B. Zur Verschlüsselung benötigt man:

AlgorithmusVerschlüsselungsvorschrift – die Methode, nach der verschlüsselt wird

Schlüssel„Arbeitsanweisung" für den Algorithmus – ergänzt die Vorschrift

SchlüssellängeAnzahl der Möglichkeiten – bestimmt die „Knackbarkeit" der Verschlüsselung

Es gibt drei Varianten der Verschlüsselung:

Symmetrisch (klassisch)

Asymmetrisch (seit Ende 70er)

Hybrid (Kombination)

🔒 Symmetrische Verschlüsselung

Älteste Methode der Verschlüsselung. Ver- und Entschlüsseln verwenden denselben Schlüssel.

PrinzipEin gemeinsamer geheimer Schlüssel für Sender und Empfänger

VerfahrenDES, 3DES, IDEA, AES

Nachteile:
• Der Schlüssel muss geheim gehalten werden (sicherer Austausch nötig)
• Für jeden Kommunikationspartner existiert ein eigener Schlüssel → viele Schlüssel bei vielen Partnern

🔓 Asymmetrische Verschlüsselung

Seit 1978 durch den RSA-Algorithmus (patentiert 1983). Nutzt zwei mathematisch verknüpfte Schlüssel (z. B. Primzahlen mit 200 Dezimalstellen).

Public KeyÖffentlicher Schlüssel → zum Verschlüsseln (kann jeder kennen)

Private KeyPrivater Schlüssel → zum Entschlüsseln (nur beim Empfänger)

VerfahrenRSA, PGP

Nachteil: Dieses Verfahren ist deutlich langsamer als das symmetrische (RSA ist ca. 1000× langsamer als DES).

🦠 Virentypen & Malware

Fakten 2022/2023: Rund 196.000 unterschiedliche Computer-Viren im Umlauf. Jeden Monat Hunderte neue. Weltweit Schäden in Milliardenhöhe. Grösster Ransomware-Angriff: WannaCry.

Typ	Beschreibung
Backdoor	Ermöglicht unbemerkt Fernzugriff auf fremde Computer/Server über ein Netzwerk
Ransomware	Dringt in Systeme ein, verschlüsselt Daten und verlangt Lösegeld für die Freigabe
Trojaner	Tarnt sich als nützliches Programm, führt im Hintergrund nicht-autorisierte Aktionen aus (Spionage, DDoS-Fernsteuerung)
Virus	Braucht ein Wirtsprogramm zur Verbreitung. Versteckt sich in Dateien, Makros (z. B. Word), Bootsektoren
Wurm	Eigenständiges Programm – braucht kein Wirtsprogramm. Verbreitet sich aktiv über Netzwerke

🛡️ Antiviren-Programme (Unternehmen)

Anforderungen an Unternehmens-Antivirus:

Verträglichkeit mit Server- und Client-Betriebssystemen
Zentrale Verwaltung von Servern aus
Für User auf Clients im Hintergrund (ohne Pop-Up-Meldungen)
Regelmässige Updates & zuverlässige Virenerkennung/-löschung

WICHTIG: Niemals zwei Antivirus-Programme nebeneinander installieren! Sie blockieren sich gegenseitig. Altes erst deinstallieren, dann neues installieren. Ausnahme: SUPERAntiSpyware.

Produkt	Stärken
ESET	Preislich attraktiv, 80% Ingenieure im Team, eigene ML-Engine „Augur" (Deep Learning + 6 Klassifizierungsalgorithmen), intelligente Zentralsteuerung
Trend Micro Vision One	Intelligente Zentralsteuerung, automatische Client-Erkennung & Installation, viel Automation, XDR (Extended Detection and Response)
McAfee	Preislich attraktiv, wenig Marketing – mehr Technik, wenig Ressourcenverbrauch, gutes Informationstool zu aktuellen Viren-News

🔧 Lokale Antiviren-Tools (am Client/PC)

Tool	Beschreibung
Stinger (McAfee)	Kostenlos, keine Installation nötig, als Notfall-Antivirus via USB nutzbar für gründlichen Quick-Scan wenn der Client nicht mehr unter Kontrolle ist
SUPERAntiSpyware	Kostenlos, kann parallel zu anderen Antivirus-Programmen laufen. Scannt in allen drei Ebenen: 1. Files/Daten, 2. Memory (RAM, Treiber), 3. Registry (zentrale Windows-Datenbank)

🖥️ Hypervisor – Virtualisierungssoftware

Der Hypervisor (auch „Virtualisierungsplattform") läuft direkt auf dem physischen Host-Server. Er erstellt und verwaltet virtuelle Maschinen, indem er CPU, RAM, Speicher und Netzwerkressourcen zuteilt.

FunktionErstellt und verwaltet VMs, teilt Hardware-Ressourcen zu

ErgebnisMehrere voneinander getrennte virtuelle Server auf derselben Hardware

Hardware-Abstraktion durch Virtualisierung:

Ebene	Funktion
Reale Hardware	Physische CPU, RAM, Datenträger
Hypervisor	Erzeugt virtuelle Hardware
Gastbetriebssystem	Denkt, es läuft auf echter Hardware
Anwendung	Läuft wie auf einem alten PC

🔄 Server-Infrastruktur: Früher vs. Heute

	🧱 Früher (alte Methode)	⚫ Heute (virtualisiert)
Aufbau	Je 1 Server für E-Mail, Dateiablage, Datenbank, Webseite – alles separiert	Ein grosser Server (Blackbox) mit starker CPU, viel RAM, viel Speicher (oder NAS/SAN)
Auslastung	Server nur zu 20–30% ausgelastet (Verschwendung)	Ressourcen effizient genutzt
Kosten	Teuer (Hardware, Strom, Platz)	Kostenersparnis, weniger Hardware
Flexibilität	Starr, neuer Server = neue Hardware	VMs schnell erstellt, Snapshots & Backups, Live-Migration möglich

💾 NAS / SAN – Netzwerkspeicher

Ein zentraler Datenspeicher im Netzwerk, auf den der Host-Server zugreift. Physisch vom Host-Server getrennt.

NASNetwork Attached Storage – Speicher direkt am Netzwerk angeschlossen, dateibasiert

SANStorage Area Network – separates Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerk, blockbasiert

Aufgaben:

Speichert die virtuellen Festplatten der VMs
Ermöglicht Live-Migration (VM auf anderen Host verschieben)
Ermöglicht zentrale Backups und hohe Verfügbarkeit

Kenngrössen: NAS/SAN-Systeme werden im PB-Bereich (Petabyte) gemessen.

⚡ Bit & Byte – Grundlagen

Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit im Computer. Es kann nur zwei Werte annehmen:

1Strom fliesst (an) – physisch: Transistor geschlossen

0Strom fliesst nicht (aus) – physisch: Transistor offen

Netzwerk und Prozessor werden immer in Bit gemessen. In der CPU arbeiten Milliarden Transistoren (Mini-Schalter), die extrem schnell zwischen 0 und 1 schalten.

Ein Byte = 8 Bit (logische/organisatorische Einheit, nicht physisch existent). Mit 8 Bits → 256 verschiedene Kombinationen (0–255).

ASCIIComputer nutzen z. B. den ASCII-Code: A = 01000001, B = 01000010, C = 01000011

Datenträger werden in Byte gemessen:

Einheit	Praxis-Beispiel
MB	Floppy Disk = 1,44 MB
GB	DVD = 4,8 GB · Blu-ray = 50 GB · USB-Stick · SSD/HDD
TB	HDD/SSD = bis 20 TB
PB	NAS / SAN (Rechenzentren)

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📐 Kenngrössen – SI-Präfixe (Potenzen von 10)

Potenz	Name	Symbol	Dezimalzahl	Zahlwort
10²⁴	Yotta	Y	1 000 000 000 000 000 000 000 000	Quadrillion
10²¹	Zetta	Z	1 000 000 000 000 000 000 000	Trilliarde
10¹⁸	Exa	E	1 000 000 000 000 000 000	Trillion
10¹⁵	Peta	P	1 000 000 000 000 000	Billiarde
10¹²	Tera	T	1 000 000 000 000	Billion
10⁹	Giga	G	1 000 000 000	Milliarde
10⁶	Mega	M	1 000 000	Million
10³	Kilo	k	1 000	Tausend
10⁰	Basis	–	1	Eins
10⁻³	Milli	m	0,001	Tausendstel
10⁻⁶	Mikro	µ	0,000 001	Millionstel
10⁻⁹	Nano	n	0,000 000 001	Milliardstel
10⁻¹²	Piko	p	0,000 000 000 001	Billionstel

Merke: In der IT sind vor allem Kilo, Mega, Giga, Tera, Peta (grosse Einheiten) und Nano (z. B. nm-Fertigung bei CPUs) relevant.

📊 OS-Marktanteile (Desktop)

Einteilung der Betriebssysteme nach Marktanteil (Desktop):

Betriebssystem	Marktanteil
Windows 10	77,95 %
macOS	9,89 %
Windows 7	5,61 %
Linux	1,77 %
Chrome OS	1,28 %
Windows 8.1	0,89 %

Fazit: Windows dominiert den Desktop-Markt mit grossem Abstand. macOS folgt auf Platz 2. Linux hat im Desktop-Bereich nur einen kleinen Anteil, dominiert aber bei Servern.

⚠️ RAM-Seitenfehler & Protected Mode

Im Mehrprogramm-Betrieb hat jedes Programm ein eigenes Frame (Datenelement) im RAM zugeteilt.

Hauptursache für instabile Betriebssysteme: Fehler im RAM! Sichtbar im Task Manager unter „Seitenfehler".

Was passiert bei einem Seitenfehler?

Programm P1 will auf sein Datenelement D1 zugreifen
Ein anderes Programm (P2/P3) hat D1 überschrieben
D1 muss neu generiert werden → Seitenfehler

Praxis: Seitenfehler sind völlig normal. Hersteller tunen RAM auf Geschwindigkeit, sodass Fehler kaum bemerkbar sind. Bei langsamerem RAM können häufige Seitenfehler zu spürbaren Verzögerungen und Fehlermeldungen führen. → Schnelle Mainboards mit guten Bussystemen sind entscheidend.

📶 OSI-Modell (7 Schichten)

Das OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection) beschreibt die Kommunikation in 7 Schichten.

Nr.	Schicht	Englisch	Aufgabe	Beispiele
7	Anwendung	Application	Schnittstelle zum Benutzer	HTTP, FTP, SMTP, DNS
6	Darstellung	Presentation	Datenformat, Verschlüsselung, Kompression	SSL/TLS, JPEG, ASCII
5	Sitzung	Session	Verbindungsauf-/-abbau, Synchronisation	NetBIOS, RPC
4	Transport	Transport	Ende-zu-Ende-Verbindung, Flusskontrolle	TCP, UDP
3	Vermittlung	Network	Routing, logische Adressierung	IP, ICMP, ARP
2	Sicherung	Data Link	Fehlererkennung, MAC-Adresse, Frames	Ethernet, WLAN, Switch
1	Bitübertragung	Physical	Physikalische Übertragung (Kabel, Funk)	Kupfer, Glasfaser, Hub

Eselsbrücke (von 7→1): Alle Deutschen Schüler Trinken Verschiedene Sorten Bier

🔗 TCP/IP-Modell (4 Schichten)

Das TCP/IP-Modell ist die praktische Umsetzung des OSI-Modells und bildet die Basis des Internets.

Nr.	TCP/IP-Schicht	Entspricht OSI	Protokolle
4	Anwendung	OSI 5–7	HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH
3	Transport	OSI 4	TCP (zuverlässig), UDP (schnell)
2	Internet	OSI 3	IP, ICMP, ARP, IGMP
1	Netzzugang	OSI 1–2	Ethernet, WLAN, PPP

TCP vs. UDP: TCP = verbindungsorientiert, zuverlässig (Webseiten, E-Mail). UDP = verbindungslos, schnell (Streaming, Gaming, DNS).

🏷️ IPv4 vs. IPv6

Eigenschaft	IPv4	IPv6
Adresslänge	32 Bit	128 Bit
Adressen	ca. 4,3 Mrd. (2³²)	ca. 3,4 × 10³⁸ (2¹²⁸)
Notation	Dezimal, 4 Oktette: 192.168.1.1	Hexadezimal, 8 Gruppen: 2001:0db8::1
NAT	Häufig nötig (Adressmangel)	Nicht nötig (genug Adressen)
Header	Variabel, komplex	Fix 40 Byte, einfacher
IPsec	Optional	Integriert
Broadcast	Ja	Nein (Multicast stattdessen)

Übergang: Dual-Stack (beide parallel), Tunneling (IPv6 in IPv4), Translation (NAT64).

🚪 Wichtige Ports

Ports identifizieren Dienste auf einem Rechner (0–65535). Well-Known Ports: 0–1023.

Port	Protokoll	Dienst
20/21	FTP	Dateiübertragung (Daten/Steuerung)
22	SSH	Sichere Fernwartung (verschlüsselt)
23	Telnet	Fernwartung (unverschlüsselt!)
25	SMTP	E-Mail senden
53	DNS	Namensauflösung (Domain → IP)
67/68	DHCP	Automatische IP-Vergabe
80	HTTP	Webseiten (unverschlüsselt)
110	POP3	E-Mail abrufen (Download)
143	IMAP	E-Mail abrufen (Server-Sync)
443	HTTPS	Webseiten (verschlüsselt, TLS)
3389	RDP	Remote Desktop (Windows)

👤 Benutzerkonten – Typen

Im Active Directory wird die Benutzer- und Datenverwaltung nicht mehr lokal, sondern zentral auf einem Server verwaltet.

Kontotyp	Beschreibung
Standardbenutzerkonto	Normaler Benutzer mit eingeschränkten Rechten
Administratorkonto	Volle Kontrolle über das lokale System
Gastkonto	Temporärer Zugang mit minimalen Rechten
Domänenbenutzerkonto	Benutzer in einer Active-Directory-Domäne, zentral verwaltet
Domänenadministrator-Konto	Volle Kontrolle über alle Computer und Ressourcen in einer Domäne. Kann Benutzerkonten verwalten, GPOs konfigurieren und Netzwerkinfrastruktur verwalten.
Gruppenrichtlinienbenutzer	Unterliegen speziellen Gruppenrichtlinien (GPOs), die über das Active Directory verteilt werden. Berechtigungen abhängig von zugewiesenen GPOs.

🔗 AGDLP-Prinzip

Das AGDLP-Prinzip beschreibt die empfohlene Vorgehensweise zur Rechtevergabe in Active Directory:

Buchstabe	Bedeutung	Erklärung
A	Account	Benutzerkonto wird erstellt
G	Global Group	Benutzer wird einer globalen Gruppe zugewiesen (gilt nur innerhalb einer Domäne)
DL	Domain Local Group	Globale Gruppe wird in eine domänenlokale Gruppe aufgenommen (kann Mitglieder aus mehreren Domänen enthalten, vergibt lokale Berechtigungen)
P	Permission	Berechtigungen werden der domänenlokalen Gruppe zugewiesen

Merke: A → G → DL → P. Benutzer nie direkt Berechtigungen geben, sondern immer über Gruppen!

👑 FSMO-Rollen (Flexible Single Master Operations)

In Active Directory gibt es fünf spezielle Rollen, die jeweils nur ein einziger Domänencontroller gleichzeitig innehat:

Rolle	Geltungsbereich	Aufgabe
Schema Master	Gesamtwald (Forest)	Verwaltet Änderungen am Active-Directory-Schema (Struktur der Objekte und Attribute)
Domain Naming Master	Gesamtwald (Forest)	Verwaltet das Hinzufügen und Entfernen von Domänen im Wald
RID Master	Domäne	Verteilt RID-Pools (Relative Identifier) an Domänencontroller zur eindeutigen Objekterstellung
PDC Emulator	Domäne	Passwortänderungen, Zeitsynchronisation, Gruppenrichtlinien-Verarbeitung
Infrastructure Master	Domäne	Aktualisiert Verweise auf Objekte aus anderen Domänen

Wichtig: 2 Rollen gelten waldweit (Schema Master, Domain Naming Master), 3 Rollen gelten pro Domäne (RID, PDC Emulator, Infrastructure Master).

RID-Pool: Jedes Objekt im Active Directory erhält einen Security Identifier (SID). Der Relative Identifier (RID) ist der letzte Teil des SIDs, der in der Domäne eindeutig ist.
Beispiel-SID: S-1-5-21-XXXXXX-XXXXXX-XXXXXX-6705 → Die 6705 ist der RID. Jeder Domänencontroller hat einen RID-Pool, der durch den RID Master verwaltet wird.

🏗️ Active Directory – Aufbau & Struktur

Element	Typ	Beschreibung
Domäne (z. B. ictwt.ch)	Domäne	Oberste Verwaltungseinheit
OU (Organisationseinheit)	Container	Ordnet Objekte hierarchisch in der Domäne
Weitere OUs	Unterknoten	Verschachtelte Gliederung innerhalb von OUs
Gruppen & User	Objekte	Benutzer und Gruppen innerhalb von OUs
Global Group	Gruppe	Gilt nur innerhalb einer Domäne
Domain Local Group	Gruppe	Kann Mitglieder aus mehreren Domänen enthalten, vergibt lokale Berechtigungen
GPOs	Richtlinie	Gruppenrichtlinien, werden auf OUs angewendet

OUs und GPOs: Alle OUs (Organisationseinheiten) sind Container, in denen GPOs (Gruppenrichtlinien) platziert werden können. GPOs können nur in OUs integriert und definiert werden. Die GPOs werden als Verknüpfung in der OU hinterlegt und zentral auf dem Server verwaltet.

🔄 Datenfluss im Prozessor – ALU & FPU

Der Prozessor enthält verschiedene spezialisierte Recheneinheiten:

Einheit	Funktion	Details
ALU (Arithmetic Logic Unit)	Rechnet mit ganzen Zahlen	Mehrere ALUs pro CPU-Kern für parallele Berechnungen
FPU (Floating Point Unit)	Rechnet mit Gleitkommazahlen	Nur eine FPU pro Kern, für nicht-ganzzahlige Berechnungen
Befehlsspeicher	Speichert auszuführende Instruktionen	Teil des L1-Cache (Instruction Cache)
Datenspeicher	Speichert zu verarbeitende Daten	Teil des L1-Cache (Data Cache)

Zusammenfassung: CISC = wenige, komplexe Befehle · RISC = einfache, schnelle Befehle · Vektor = verarbeitet viele Daten gleichzeitig. RISC ist effizient & schnell, CISC ist flexibel, Vektor ist stark bei parallelen Berechnungen.

🧠 AI – Artificial Intelligence

Künstliche Intelligenz beschäftigt sich mit Methoden, die es Maschinen ermöglichen, Aufgaben zu lösen, wie es ein Mensch tun würde.

UmfasstNicht nur Informatik, sondern auch Psychologie, Neurowissenschaften, Linguistik, Kommunikation, Mathematik

Emergenz in neuronalen Netzen:

Eine einzelne Nervenzelle kann weder denken noch fühlen. Aber Milliarden davon zusammen erzeugen Bewusstsein, Sprache, Kreativität. Ähnlich bei KI: einfache Recheneinheiten → komplexes Verhalten durch Zusammenspiel.

Computational Thinking & Prompting:

PromptingDie richtige Fragestellung an eine KI. Klar, strukturiert, detailliert formulieren.

GrundsatzKI gibt keine Fakten, sondern Wahrscheinlichkeiten! Immer Antworten prüfen und analysieren.

Wichtig: ChatGPT & Co. sind Sprachmodelle — sie berechnen die wahrscheinlichste Antwort, nicht die korrekte. Immer kritisch hinterfragen!