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OSI-Modell – Die 7 Schichten

Das OSI-Modell beschreibt, wie Daten von einer Anwendung über ein Netzwerk zur anderen gelangen.

Merkhilfe: „Please Do Not Throw Sausage Pizza Away"

Subnetting – Grundprinzip

Beim Subnetting teilst du ein großes Netzwerk in kleinere Teilnetze auf.

Beispiel: 192.168.1.0/24

• Subnetzmaske: 255.255.255.0
• Hosts: 2^8 - 2 = 254 nutzbare Adressen
• Netzadresse: 192.168.1.0
• Broadcast: 192.168.1.255

Bei /25 halbierst du das Netz: 2 Subnetze mit je 126 Hosts.

Aufbau einer IP-Adresse (/26 Beispiel):

RAID-Level im Überblick

RAID kombiniert mehrere Festplatten für Performance oder Ausfallsicherheit:

• RAID 0: Striping – schnell, aber kein Schutz
• RAID 1: Mirroring – volle Spiegelung, 50% Kapazitätsverlust
• RAID 5: Striping + Parity – 1 Platte darf ausfallen, mindestens 3 Platten
• RAID 6: Wie RAID 5, aber 2 Platten dürfen ausfallen
• RAID 10: Kombination aus 1+0 – schnell und sicher, braucht min. 4 Platten

Backup-Strategien

Die 3-2-1-Regel: 3 Kopien, auf 2 verschiedenen Medien, 1 davon extern.

• Vollbackup: Alles wird gesichert – dauert lange, einfacher Restore
• Inkrementell: Nur Änderungen seit letztem Backup – schnell, Restore braucht alle Teile
• Differenziell: Änderungen seit letztem Vollbackup – Mittelweg

RPO = maximaler Datenverlust (wie viele Stunden darf man verlieren?)

RTO = maximale Wiederherstellungszeit (wie schnell muss es wieder laufen?)

VPN-Typen

• Site-to-Site: Verbindet zwei Standorte dauerhaft (z.B. Firmenzentrale ↔ Filiale)
• Client-to-Site: Einzelner Nutzer verbindet sich ins Firmennetz (z.B. Homeoffice)
• Protokolle: IPsec (Site-to-Site), SSL/TLS-VPN (Browser-basiert, flexibel)

TLS-Handshake (Sequenzdiagramm)

So baut HTTPS eine sichere Verbindung auf:

Hybrid: Asymmetrisch (RSA) nur für Schlüsseltausch → Symmetrisch (AES) für Daten = schnell + sicher.

Typische Firmen-Netzwerktopologie

Typisch: Internet → Firewall → Router → L3-Switch → VLANs. DMZ separat für öffentliche Dienste.

Switching – VLANs & Trunks

VLANs trennen ein physisches Netzwerk logisch in mehrere Broadcast-Domänen:

• Access-Port: Gehört zu einem VLAN, Frames ungetaggt (für Endgeräte)
• Trunk-Port: Transportiert mehrere VLANs getaggt (802.1Q) zwischen Switches
• Inter-VLAN-Routing: Kommunikation zwischen VLANs braucht Router oder Layer-3-Switch
• STP: Verhindert Schleifen bei redundanten Switch-Verbindungen

Beispiel: VLAN 10 = Büro, VLAN 20 = Gäste, VLAN 30 = Server. Ohne Router kein Traffic zwischen den VLANs.

DHCP – 4 Schritte (DORA):

Redundanz auf Schicht 2 – STP, RSTP & LACP

Ethernet-Frames haben keinen TTL-Zähler. Ein kreisender Broadcast wird deshalb nie verworfen: eine doppelt gepatchte Verbindung legt ohne Schutzmechanismus das ganze Segment lahm. Genau dafür gibt es Spanning Tree.

Die drei Normen auseinanderhalten

Nicht verwechseln: 802.1Q = VLAN-Tagging, 802.1X = Portauthentisierung, 802.1AX = Link Aggregation.

Root Bridge und Pfadwahl

• Bridge-ID = Priorität (Standard 32768) + MAC. Niedrigster Wert gewinnt.
• Alle Switches haben denselben Standardwert → es entscheidet die MAC, also meist der älteste Switch. Deshalb am Core-Switch die Priorität manuell auf z. B. 4096 setzen (Schritte von 4096).
• Root Port = geringste akkumulierte Pfadkosten zur Root Bridge. Gleichstand: niedrigere Bridge-ID des Nachbarn, dann niedrigere Port-ID.
• Pfadkosten RSTP: 10 Gbit/s = 2.000, 1 Gbit/s = 20.000, 100 Mbit/s = 200.000. Altes 802.1D: 4 / 19 / 100.
• Hello Time 2 s, Max Age 20 s, Forward Delay 15 s.

Zustände und Rollen

802.1D-Zustände: Blocking → Listening (15 s) → Learning (15 s) → Forwarding. Das ergibt die 30 bis 50 Sekunden.
RSTP-Zustände: nur noch Discarding, Learning, Forwarding.
RSTP-Rollen: Root, Designated und neu Alternate (anderer Weg zur Root) sowie Backup (redundanter Weg im selben Segment). Diese Vorberechnung ist der Grund für die schnelle Umschaltung.

Absicherung an Access-Ports

• Edge Port / PortFast: Port zum Endgerät geht sofort in Forwarding (kein DHCP-Timeout). Niemals an Switch-Uplinks.
• BPDU Guard: kommen an einem Edge Port BPDUs an, geht er in err-disable. Schützt vor untergesteckten Switches.
• Root Guard: verhindert, dass ein Switch hinter diesem Port die Root-Rolle übernimmt (Port geht in root-inconsistent).

Schleife erkennen: Broadcast-Storm, MAC-Flapping in den Logs (gleiche MAC wechselt zwischen Ports), Switch-CPU nahe 100 %.

Link Aggregation (LACP)

LACP nach 802.3ad / 802.1AX bündelt mehrere physische Links zu einer logischen Schnittstelle. Vorteil gegenüber zwei einzelnen Uplinks: STP sieht nur einen Link und blockiert nichts – die Summenbandbreite bleibt nutzbar.

• Modi: active/active und active/passive funktionieren. passive/passive nicht, weil keine Seite beginnt.
• Voraussetzungen: gleiche Geschwindigkeit, gleicher Duplexmodus, identische VLAN-/Trunk-Konfiguration. Bis zu 8 aktive Links.
• Ausfall eines Links: Bündel bleibt mit reduzierter Bandbreite in Betrieb, Umschaltung im Millisekundenbereich ohne STP-Neuaufbau.
• LACP ist der Standard, PAgP die Cisco-Variante. Statisch („mode on") verzichtet auf Aushandlung und verdeckt Fehlverkabelung.
• MLAG / Stacking: verteilt das Bündel auf zwei Switches, damit auch ein Switch-Ausfall überbrückt wird.

Prüfungsfalle: 4 × 1 Gbit/s per LACP ergeben nicht 4 Gbit/s für eine einzelne Übertragung. Die Verteilung erfolgt per Hash über Adress-/Portinformationen pro Flow – ein einzelner TCP-Stream bleibt auf einem Link und schafft maximal 1 Gbit/s. Die 4 Gbit/s entstehen nur bei vielen parallelen Verbindungen. Round Robin nutzt man nicht, weil Paketüberholung (Reordering) TCP ausbremst.

Routing & NAT

• Statische Route: Manuell konfiguriert, z.B. ip route 10.0.0.0/8 192.168.1.1
• Default Gateway: Router für alle Pakete die nicht im lokalen Netz liegen
• NAT/PAT: Übersetzt private IPs in öffentliche. PAT nutzt Ports zur Unterscheidung
• Routingtabelle: Enthält Zielnetz, Maske, Next Hop und Interface

IT-Sicherheit – Grundkonzepte

Die 3 Schutzziele (CIA-Triad):

• Confidentiality: Nur Berechtigte dürfen Daten lesen (Verschlüsselung, Berechtigungen)
• Integrity: Daten dürfen nicht unbemerkt verändert werden (Hashing, Signaturen)
• Availability: Systeme müssen verfügbar sein (Redundanz, Backups, HA)

Wichtige Maßnahmen:

• Firewall: Stateful = kennt Verbindungsstatus, Regeln nach Zonen (intern/DMZ/extern)
• Zero Trust: Vertraue niemandem – auch intern wird jeder Zugriff geprüft
• MFA: Mehrere Faktoren (Wissen + Besitz + Biometrie) für sichere Authentifizierung
• Härtung: Unnötige Dienste deaktivieren, Default-Passwörter ändern, patchen

ISMS, ISO 27001 & IT-Grundschutz

Ein ISMS (Informationssicherheits-Managementsystem) ist kein Produkt, sondern ein Rahmenwerk: Leitlinie, Richtlinien, Rollen, Risikomanagement, Maßnahmen, Kennzahlen und regelmäßige Überprüfung. Ziel ist ein steuerbares und nachweisbares Sicherheitsniveau statt Einzelmaßnahmen nach Bauchgefühl.

Die Normenfamilie auseinanderhalten

Nicht verwechseln: ISO 9001 = Qualität, ISO/IEC 20000 = IT-Servicemanagement, ISO 14001 = Umwelt.

PDCA – der Motor des ISMS

Plan (Geltungsbereich, Risiken, Maßnahmen) → Do (umsetzen, schulen) → Check (internes Audit, Kennzahlen, Wirksamkeit) → Act (nachsteuern). Ein einmal aufgesetztes ISMS reicht nicht, die Norm verlangt kontinuierliche Verbesserung.

Risikomanagement

• Risiko = Eintrittswahrscheinlichkeit × Schadenshöhe
• Behandlung: vermeiden (Tätigkeit unterlassen), vermindern (Maßnahme), übertragen (Versicherung, Dienstleister), akzeptieren (dokumentiert und von der Leitung freigegeben)
• Das Restrisiko muss bewertet, dokumentiert und formal akzeptiert sein – ein Kernnachweis im Audit
• Statement of Applicability (SoA): Pflichtdokument mit Begründung je Maßnahme aus Anhang A. Ohne SoA keine Zertifizierung
• Anhang A (Fassung 2022): 93 Maßnahmen in 4 Themen – organisatorisch, personenbezogen, physisch, technologisch. Fassung 2013: 114 Maßnahmen in 14 Abschnitten

Rollen und Dokumente

• Leitlinie (Policy): kurzes Grundsatzdokument, von der Geschäftsführung unterschrieben. Darunter Richtlinien und Arbeitsanweisungen.
• ISB/CISO: steuert, berät, berichtet an die Leitung. Die Verantwortung bleibt bei der Geschäftsführung und ist nicht delegierbar. Wegen Interessenkonflikt nicht gleichzeitig IT-Administrator.
• Audits: internes Audit (Pflicht, unabhängig vom geprüften Bereich) → Managementbewertung → Zertifizierungsaudit Stufe 1 (Dokumente) und Stufe 2 (Umsetzung vor Ort).
• Zertifikat: 3 Jahre gültig, jährliche Überwachungsaudits, danach Re-Zertifizierung.

IT-Grundschutz konkret

Schutzbedarfsfeststellung: je Zielobjekt und je Schutzziel wird normal, hoch oder sehr hoch festgelegt. Der Schutzbedarf vererbt sich vom Geschäftsprozess auf die Systeme darunter (Maximumprinzip). Vorgehensweisen: Basis-, Standard- und Kern-Absicherung.

Informationssicherheit ≠ Datenschutz

Informationssicherheit schützt alle Unternehmenswerte (auch Kalkulationen, Konstruktionsdaten). Datenschutz schützt Personen und ihre personenbezogenen Daten. Schnittmenge sind die TOM nach Art. 32 DSGVO: technisch (Verschlüsselung, Zugriffskontrolle, Protokollierung, Backup) und organisatorisch (Rollenkonzept, Schulung, Löschkonzept).

Fristen merken: Datenschutzverletzung an die Aufsichtsbehörde unverzüglich, möglichst binnen 72 Stunden (Art. 33 DSGVO). Bei hohem Risiko zusätzlich die Betroffenen informieren (Art. 34).

Notfall statt Störung: BCM

Business Continuity Management (BSI-Standard 200-4): Business-Impact-Analyse, Notfallpläne, Wiederanlaufreihenfolge, Notfallübungen. Kenngrößen RTO (zulässige Ausfallzeit) und RPO (zulässiger Datenverlust).

PKI – Zertifikate, Kette und Sperrung

Eine PKI (Public Key Infrastructure) besteht aus CA (stellt Zertifikate aus), RA (prüft die Identität des Antragstellers), Verzeichnisdienst und Sperrdienst (CRL/OCSP), dazu Richtlinien (CP/CPS).

Chain of Trust

Root-CA (selbstsigniert, offline) → Intermediate-CA → Endentitätszertifikat (Server, Benutzer). Vertrauen entsteht nur, weil das Root-Zertifikat im Trust Store des Clients liegt. Die Root-CA bleibt offline, weil ein gestohlener Root-Schlüssel die gesamte Hierarchie entwertet.

Häufigster Konfigurationsfehler: Der Server liefert die Intermediate-Zertifikate nicht mit → „Kette unvollständig". Bei manchen Clients funktioniert es zufällig aus dem Cache, bei anderen nicht.

Vom CSR zum Zertifikat

1. Schlüsselpaar auf dem Server erzeugen
2. CSR (PKCS#10) erstellen: enthält öffentlichen Schlüssel + Subject/SAN, signiert mit dem privaten Schlüssel als Besitznachweis
3. CA prüft (DV/OV/EV) und signiert
4. Zertifikat plus Kette auf dem Server einbinden

Merksatz: Der private Schlüssel verlässt den Server nie – er steckt nicht im CSR. Wer ihn kopiert, kann sich als dieser Server ausgeben.

Wichtige Felder im X.509-Zertifikat

• SAN (Subject Alternative Name): die zulässigen Hostnamen. Browser prüfen nur SAN, der Common Name wird ignoriert.
• Not Before / Not After: Gültigkeit. Falsche Systemzeit erzeugt „noch nicht gültig".
• Basic Constraints CA:TRUE: kennzeichnet ein CA-Zertifikat. Endentitäten haben CA:FALSE.
• Key Usage / Extended Key Usage: begrenzt den Zweck (serverAuth, clientAuth, codeSigning).
• Issuer, Seriennummer, Signaturalgorithmus, Fingerprint

Ein Wildcard *.firma.de ersetzt genau ein Label: www.firma.de ja, a.b.firma.de nein, firma.de selbst auch nicht.

Sperrung prüfen

Validierungsstufen und Automatisierung

DV = nur Domainkontrolle, OV = zusätzlich Organisationsprüfung, EV = erweiterte Prüfung. Technisch verschlüsseln alle drei gleich stark – der Unterschied liegt nur in der Prüftiefe. ACME (z. B. Let's Encrypt) automatisiert Beantragung, Validierung und Erneuerung; bei 90 Tagen Laufzeit ist das Pflicht.

Dateiformate

PEM Base64-Text (BEGIN/END), DER binär, PKCS#12 (.pfx/.p12) Container mit privatem Schlüssel – immer mit Passwort schützen, PKCS#10 = CSR, PKCS#7 (.p7b) = Kette ohne Schlüssel.

Signieren oder verschlüsseln?

Signieren: mit dem privaten Schlüssel des Absenders, geprüft mit dessen öffentlichem → Authentizität und Integrität.
Verschlüsseln: mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers, entschlüsselt nur er mit seinem privaten → Vertraulichkeit.
Das ist die häufigste Verwechslung in der AP2.

TLS arbeitet hybrid: asymmetrisch für Authentisierung und Schlüsselaustausch, symmetrisch (AES) für die Nutzdaten. Mit PFS (ephemeral DH / ECDHE) lassen sich alte Mitschnitte auch nach Diebstahl des Serverschlüssels nicht mehr entschlüsseln. Bei mTLS weist sich zusätzlich der Client mit einem Zertifikat aus.

Kompromittierung – Reihenfolge

1. Zertifikat bei der CA sperren. 2. Neues Schlüsselpaar erzeugen (nicht nur ein neues Zertifikat auf den alten Schlüssel). 3. Ausrollen. 4. Ursache beheben und betroffene Systeme prüfen.

Virtualisierung & Cloud

• Typ-1-Hypervisor: Direkt auf Hardware (ESXi, Hyper-V) – für Server
• Typ-2-Hypervisor: Auf einem OS (VirtualBox) – für Desktops/Tests
• Snapshots: Momentaufnahme einer VM – ideal vor Updates, schnell zurücksetzbar
• Container (Docker): Leichtgewichtiger als VM, teilt Host-Kernel, isoliert Anwendungen

Cloud-Modelle:

• IaaS: Infrastruktur mieten (VMs, Storage) – du verwaltest OS + Apps
• PaaS: Plattform mieten (Runtime, DB) – du schreibst nur den Code
• SaaS: Fertige Software nutzen (Office 365, Gmail) – du nutzt nur
• Public/Private/Hybrid: Geteilte vs. eigene vs. gemischte Infrastruktur

Server & Active Directory

• Active Directory: Zentraler Verzeichnisdienst für Windows-Domänen (Benutzer, Computer, GPOs)
• Domain Controller: Server der die AD-Datenbank hostet und Authentifizierung bereitstellt
• GPO: Gruppenrichtlinien – erzwingen Einstellungen zentral (Passwort-Policy, Software, Firewall)
• OU: Organizational Unit – Container zur Strukturierung (Abteilungen, Standorte)
• Kerberos: Authentifizierungsprotokoll mit Tickets, max. 5 Min. Zeitdifferenz erlaubt

Linux-Basics:

• systemctl start/stop/enable – Dienste steuern
• apt install / yum install – Pakete installieren
• /etc/passwd = Benutzerdaten, /etc/shadow = Passwort-Hashes
• chmod 755 = Owner rwx, Gruppe r-x, Andere r-x

WLAN – Grundlagen

• 2,4 GHz: 3 nicht-überlappende Kanäle (1, 6, 11), mehr Reichweite, mehr Störungen
• 5 GHz: Mehr Kanäle, weniger Interferenz, kürzere Reichweite, höherer Durchsatz
• WPA2-Personal: Gemeinsames Passwort (PSK) für alle
• WPA2/3-Enterprise: Individuelle Authentifizierung über RADIUS-Server (802.1X)
• Roaming: Client wechselt automatisch zum stärkeren AP (802.11r = Fast Roaming)
• WLAN-Controller: Zentrale Verwaltung vieler APs (Kanäle, Leistung, Policies)

Tipp: Viele APs mit niedriger Sendeleistung sind besser als ein starker AP.

Monitoring & Betrieb

• SNMP: Protokoll zur Geräteüberwachung (v3 verschlüsselt, v1/v2c unsicher)
• SLA: Vereinbarte Verfügbarkeit, z.B. 99,9% = max. 8,76h Downtime/Jahr
• MTTR: Durchschnittliche Reparaturzeit (je kürzer, desto besser)
• MTBF: Durchschnittliche Zeit zwischen Ausfällen (je höher, desto zuverlässiger)
• SPOF: Single Point of Failure – Komponente ohne Redundanz, Ausfall = Totalausfall
• Eskalation: L1 → L2 → L3 (funktional) oder zeitbasiert → Management (hierarchisch)

ITIL-Begriffe:

• Incident: Einzelner Vorfall – schnell Workaround finden
• Problem: Ursache wiederkehrender Incidents – Root Cause Analysis
• Change Management: Jede Änderung planen, genehmigen, dokumentieren

Verfügbarkeit → max. Ausfallzeit pro Jahr:

Automatisierung & Scripting

Wiederkehrende Aufgaben durch Skripte automatisieren = schneller, konsistenter, weniger Fehler.

• Bash (Linux): #!/bin/bash, Variablen mit $name, Schleifen, Pipes (|)
• PowerShell (Windows): Get-Service, Get-Process, Pipeline-Konzept
• Cron: Zeitgesteuert, z.B. 0 3 * * * = täglich 3 Uhr
• Aufgabenplanung (Windows): Zeitgesteuert oder ereignisbasiert (taskschd.msc)
• Exit-Code: 0 = Erfolg, alles andere = Fehler → Fehlerbehandlung mit $?

Tools: Ansible (agentlos, YAML-Playbooks), Terraform (IaC für Cloud-Infrastruktur)

Grundregel: Wird etwas mehr als 2-3 Mal gemacht → automatisieren.

Fehlersuche im Netzwerk

Systematisch von unten nach oben (OSI) oder von nah nach fern prüfen:

1. ipconfig /all (Win) / ip a (Linux) – IP, Gateway, DNS prüfen
2. ping 127.0.0.1 – Eigener TCP/IP-Stack OK?
3. ping [Gateway] – Lokales Netz erreichbar?
4. ping 8.8.8.8 – Internet erreichbar?
5. nslookup google.de – DNS funktioniert?
6. tracert [Ziel] – Wo bleibt das Paket hängen?
7. netstat -an – Welche Ports lauschen, welche Verbindungen bestehen?

169.254.x.x = DHCP-Problem. Ping geht, Name nicht = DNS-Problem.

WiSo – Überblick

• Probezeit Ausbildung: 1-4 Monate, beidseitig kündbar ohne Frist
• Nach Probezeit: Nur fristlose Kündigung aus wichtigem Grund (oder Azubi mit 4 Wochen Frist)
• 5 Sozialversicherungen: Kranken-, Renten-, Arbeitslosen-, Pflege-, Unfallversicherung
• Unfallversicherung: Trägt nur der Arbeitgeber
• Brutto → Netto: Abzug von Steuern (Lohnsteuer, Soli, KiSt) + Sozialabgaben (KV, RV, AV, PV)
• Betriebsrat: Ab 5 Wahlberechtigten möglich, vertritt Arbeitnehmerinteressen
• Tarifvertrag: Gewerkschaft ↔ Arbeitgeberverband, regelt Lohn, Arbeitszeit, Urlaub

Azubi-Pflichten: Lernpflicht, Sorgfalt, Weisungen befolgen, Berichtsheft führen, Betriebsgeheimnisse wahren.

Urheberrecht & Lizenzmanagement

Software ist nach § 69a UrhG als Computerprogramm geschützt. Der Schutz entsteht automatisch mit der Schöpfung – ohne Registrierung, ohne ©-Zeichen. Das ©-Zeichen ist nur ein Hinweis, keine Voraussetzung.

Die Paragraphen, die in der AP2 vorkommen

Das Urheberrecht selbst ist nicht übertragbar (§ 29 UrhG). Übertragen werden nur Nutzungsrechte: einfach (mehrere dürfen nutzen) oder ausschließlich (nur der Erwerber).

Schutzrechte abgrenzen

Software „als solche" ist nach Art. 52 EPÜ nicht patentierbar. Patente gibt es nur für computerimplementierte Erfindungen mit technischem Beitrag.

Lizenzmodelle

• Copyleft (GPL, AGPL): abgeleitete Werke nur unter gleicher Lizenz, Quellcode mitliefern. Deshalb in geschlossenen Produkten heikel.
• Permissiv (MIT, BSD, Apache 2.0): Einbindung auch in proprietäre Software erlaubt, meist nur Namens- und Lizenznennung.
• Freeware = kostenlos, aber kein Quellcode und kein Änderungsrecht. Shareware = eingeschränkte Testversion. Nicht mit Open Source verwechseln.
• Creative Commons: BY = Namensnennung, SA = Weitergabe unter gleichen Bedingungen, NC = nicht kommerziell, ND = keine Bearbeitung, CC0 = weitgehender Rechteverzicht.

CAL-Rechnung – die typische Prüfungsaufgabe

Bei Serverprodukten reicht die Serverlizenz nicht: zusätzlich braucht es eine Client Access License je Benutzer (User-CAL) oder je Gerät (Device-CAL).

Beispiel: 40 Mitarbeiter in 2 Schichten an 25 Arbeitsplätzen.
User-CAL: 40 Lizenzen. Device-CAL: 25 Lizenzen → Device-CAL ist günstiger, weil die Geräte geteilt werden.
Umgekehrt lohnt die User-CAL, wenn eine Person mit Notebook, Tablet und Smartphone zugreift.
Regel: mehr Personen als Geräte → Device-CAL. Mehr Geräte als Personen → User-CAL.

Gebrauchtsoftware und Audits

• Erschöpfungsgrundsatz (EuGH „UsedSoft"): eine unbefristete Volllizenz darf weiterverkauft werden, wenn der Verkäufer seine Kopie unbrauchbar macht. Volumenlizenzen dürfen nicht aufgespalten werden.
• Unterlizenzierung ist eine Urheberrechtsverletzung: Nachkauf zum Listenpreis, Nachzahlung, Schadensersatz.
• Nachweiskette im Audit: Rechnung + Lizenzurkunde/Vertrag + aktuelle Inventarisierung der Installationen. Ein Screenshot genügt nicht.
• Fremde Bilder: Auffindbarkeit über eine Bildersuche ist keine Erlaubnis. Ohne Lizenz folgen Abmahnung, Unterlassung und Schadensersatz.

SQL – Datenbankabfragen

SQL ist die Sprache zur Abfrage und Manipulation von Datenbanken. Kommt in JEDER GA1-Prüfung.

• SELECT: SELECT name, alter FROM kunden WHERE stadt='Berlin';
• COUNT: SELECT COUNT(*) FROM bestellungen WHERE datum='2024-01-15';
• CREATE TABLE: CREATE TABLE produkt (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(50), preis DECIMAL(8,2));
• JOIN: Verknüpft Tabellen: SELECT k.name, b.datum FROM kunden k JOIN bestellungen b ON k.id = b.kunden_id;
• ORDER BY: SELECT * FROM windrad ORDER BY leistung DESC LIMIT 3; (Top 3)

Wichtige Datentypen: INT (Ganzzahl), VARCHAR(n) (Text), DECIMAL(m,n) (Kommazahl), DATE, BOOLEAN

Programmierung – Grundlagen für die AP2

In der GA1 musst du Code lesen, verstehen, Fehler finden und ergänzen.

• Variablen: int max = 0; – speichert einen Wert
• Array: int[] werte = {10, 20, 30}; – Liste von Werten, Index startet bei 0
• Schleife: for(int i=0; i<werte.length; i++) – wiederholt Code
• Bedingung: if(werte[i] > max) { max = werte[i]; }
• Typischer Fehler: Falsche Variable überschrieben (z.B. max statt max2)

Datentypen: byte (0-255, 1 Byte), int (±2 Mrd, 4 Bytes), float (Kommazahl, 4 Bytes), char (1 Zeichen)

Fehlerarten: Syntaxfehler (Code ungültig) vs. Semantikfehler (Logik falsch, Code läuft aber falsches Ergebnis)

Datenberechnung – Formeln für die Prüfung

• Bildgröße: Breite × Höhe × Farbtiefe (Bit) = Datenmenge pro Bild
• Video/Sekunde: Bildgröße × FPS = Daten/Sekunde
• Übertragungszeit: Datenmenge (Bit) ÷ Bandbreite (Bit/s) = Sekunden
• Einheiten: 1 Byte = 8 Bit, 1 KiB = 1024 Byte, 1 MiB = 1024 KiB, 1 GiB = 1024 MiB

Beispiel: 1920×1080 Pixel, 24 Bit Farbe, 10 FPS:
1920 × 1080 × 24 = 49.766.400 Bit/Bild = ~5,93 MiB/Bild
× 10 FPS = ~59,3 MiB/s unkomprimiert

Programmablaufplan (PAP) – Symbole & Aufbau

Der Programmablaufplan (Flussdiagramm) stellt einen Algorithmus grafisch dar. Die Symbole sind in DIN 66001 genormt – nicht verwechseln mit DIN 66261 für das Struktogramm.

Beispiel: Summe von 10 eingelesenen Zahlen

Start
  │
  ▼
[ summe = 0 ; i = 0 ]        ← Operation (Initialisierung!)
  │
  ▼
/ Zahl einlesen /            ← Ein-/Ausgabe
  │
  ▼
[ summe = summe + zahl ]
  │
  ▼
[ i = i + 1 ]
  │
  ▼
< i < 10 ? >  ── ja ──┐      ← Verzweigung
  │ nein              │
  │      ┌────────────┘
  │      └──► zurück zu „Zahl einlesen"
  ▼
/ summe ausgeben /
  │
  ▼
Ende

Prüfungsfallen: Die Initialisierung von Summe und Zähler wird häufig vergessen. Und jeder Ausgang einer Raute braucht eine Beschriftung – fehlt sie, ist der Ablauf nicht eindeutig und es gibt Punktabzug.

Schleifen im PAP

• Kopfgesteuert (while): Raute vor dem Schleifenkörper → der Körper kann nullmal laufen.
• Fußgesteuert (do-while / repeat-until): Raute nach dem Körper → der Körper läuft mindestens einmal.
• Zählergesteuert (for): Initialisierung, Bedingungsraute, Körper, Zähler erhöhen, Rücksprung.

PAP oder Struktogramm?

UML-Diagramme

UML (Unified Modeling Language) visualisiert Systeme und Abläufe. Kommt in jeder AP2.

• Aktivitätsdiagramm: Zeigt Ablauf/Workflow (Start → Entscheidungen → Ende). Wie ein Flussdiagramm.
• Klassendiagramm: Zeigt Struktur (Klassen, Attribute, Methoden, Beziehungen). Statisch.
• Sequenzdiagramm: Zeigt zeitlichen Nachrichtenfluss zwischen Objekten (Lebenslinien + Pfeile).
• Zustandsdiagramm: Zeigt Zustände eines Objekts und Übergänge durch Events.
• Anwendungsfalldiagramm (Use Case): Zeigt Akteure und Funktionen des Systems.
• Aggregation (◇): "hat ein" – Teil kann ohne Ganzes existieren (Auto hat Räder)
• Komposition (◆): "besteht aus" – Teil existiert NUR mit Ganzem (Haus besteht aus Räumen)
• Kardinalität: 1:1, 1:n, n:m – wie viele Objekte in Beziehung stehen

Aktivitätsdiagramm – Bestellprozess (Swimlanes):

● = Start, ◆ = Entscheidung, abgerundete Rechtecke = Aktionen, ⊕ = Ende. Swimlanes trennen Verantwortlichkeiten.

Entity-Relationship-Diagramm (ERD) – Webshop:

Sequenzdiagramm – Login-Prozess:

Sequenzdiagramm: Vertikale Linien = Lebenslinien (Objekte), horizontale Pfeile = Nachrichten. Zeit fließt von oben nach unten.

Mail-Sicherheit – DKIM, SPF, DMARC

Schutz vor gefälschten E-Mails (Spoofing/Phishing). Kommt seit 2024 in der AP2.

• SPF: DNS-TXT-Record der festlegt welche Server Mails für eine Domain senden dürfen
• DKIM: Digitale Signatur im Mail-Header. Public Key liegt im DNS, Private Key beim Mailserver
• DMARC: Policy die sagt was bei SPF/DKIM-Fehler passiert (reject, quarantine, none)

Zusammenspiel: Empfänger-Server prüft: Ist Absender-IP in SPF? Stimmt DKIM-Signatur? → Falls nein: DMARC-Policy anwenden.

DNS-Recordtypen im Überblick

Eine DNS-Zone besteht aus Ressourceneinträgen (Records). Die wichtigsten für die AP2:

Prüfungsfallen: Ein MX zeigt auf einen Namen, nicht direkt auf eine IP. Ein CNAME darf nicht auf dem Zone-Apex (firma.de selbst) stehen und nicht neben anderen Records. Nach einer Änderung greift die neue Adresse erst, wenn die TTL des alten Eintrags im Cache abgelaufen ist – deshalb die TTL vor Umstellungen herabsetzen. Die Seriennummer im SOA muss bei jeder Änderung steigen, sonst holt der Secondary die Zone nicht neu.

ER-Diagramm (Entity-Relationship) – Vertiefung

Ein ER-Diagramm modelliert die Struktur einer Datenbank bevor sie technisch umgesetzt wird.

• Entität: Ein Objekt/Ding (Rechteck) – z.B. Kunde, Bestellung, Produkt
• Attribut: Eigenschaft einer Entität – z.B. Name, Preis, Datum
• Beziehung: Verbindung zwischen Entitäten (Raute oder Linie)
• Primärschlüssel (PK): Eindeutiger Identifikator, unterstrichen
• Fremdschlüssel (FK): Verweist auf PK einer anderen Tabelle

Kardinalitäten:

• 1:1 – Ein Mitarbeiter hat genau einen Parkplatz
• 1:n – Eine Abteilung hat viele Mitarbeiter (häufigster Fall)
• n:m – Studenten belegen viele Vorlesungen (braucht Zwischentabelle!)

Chen-Notation: Entitäten = Rechtecke, Attribute = Ovale, Beziehungen = Rauten.

Crow's-Foot-Notation: Beziehungen als Linien mit Gabelung (viele) oder Strich (eins) am Ende.

Prüfungstipp: Aus Text die Entitäten, Attribute und Kardinalitäten ableiten. Signalwörter: "hat", "gehört zu", "besteht aus", "kann mehrere haben".

Sequenzdiagramm – Vertiefung

Ein Sequenzdiagramm zeigt den zeitlichen Ablauf von Nachrichten zwischen Objekten.

• Lebenslinie: Vertikale gestrichelte Linie unter jedem Objekt (Akteur/System)
• Synchrone Nachricht (→): Sender wartet auf Antwort (durchgezogener Pfeil)
• Asynchrone Nachricht (⇢): Sender wartet nicht (offener Pfeil)
• Rücknachricht (- - →): Antwort, gestrichelter Pfeil zurück
• Aktivierungsbalken: Dicker Balken auf Lebenslinie = Objekt ist aktiv
• alt-Fragment: Alternative Abläufe (if/else), z.B. [Login OK] / [Login fehlgeschlagen]
• loop-Fragment: Wiederholung (Schleife)

Leserichtung: Von oben nach unten = zeitlicher Ablauf. Von links nach rechts = Kommunikationsrichtung.

Prüfungstipp: In der AP2 häufig: Client-Server-Kommunikation, Login-Prozesse, Datenbankabfragen als Sequenzdiagramm darstellen.

Pfeilarten sicher unterscheiden

Kombinierte Fragmente

• alt – Alternative (if/else), mehrere Bereiche mit Bedingungen in eckigen Klammern (Guards)
• opt – optionaler Ablauf (if ohne else)
• loop – Wiederholung, Guard z. B. loop [für jede Position]
• par – parallele, nebenläufige Abläufe
• break – Abbruch des umgebenden Ablaufs
• ref – Verweis auf ein anderes Sequenzdiagramm (hält große Diagramme lesbar)

Objekte erzeugen und zerstören

Eine Nachricht mit dem Stereotyp «create» auf das Objektsymbol zeigt die Erzeugung. Ein X am Ende der Lebenslinie bedeutet Zerstörung (destroy) – danach endet die Linie.

Zwei Prüfungsfallen: Die senkrechte Achse ist keine maßstäbliche Zeitachse – nur die Reihenfolge der Nachrichten zählt, nicht der Abstand. Und: Sequenzdiagramm ≠ Kommunikationsdiagramm. Beide zeigen denselben Nachrichtenaustausch, aber das Sequenzdiagramm betont die zeitliche Abfolge, das Kommunikationsdiagramm (früher Kollaborationsdiagramm) das Netz der Objektbeziehungen mit numerierten Nachrichten.

JSON & XML – Datenaustauschformate

Für den Austausch von Daten zwischen Systemen gibt es verschiedene Formate:

{ "name": "Max", "alter": 25, "aktiv": true }

<person><name>Max</name><alter>25</alter></person>

CSV (Comma-Separated Values): Einfachstes Format. Keine Verschachtelung, keine Typen, keine Hierarchie.

Vergleich:

• JSON: Standard für Web-APIs, kompakt, JS-nativ
• XML: Für komplexe Dokumente, SOAP, Konfiguration, Schema-Validierung
• CSV: Für tabellarische Massendaten, Import/Export, Excel

REST-API – Grundlagen

REST (Representational State Transfer) ist der Standard für Web-APIs.

HTTP-Methoden:

• GET – Daten abrufen (lesen). Beispiel: GET /api/kunden/5
• POST – Neue Ressource erstellen. Beispiel: POST /api/kunden + Body mit Daten
• PUT – Ressource komplett aktualisieren. Beispiel: PUT /api/kunden/5
• PATCH – Ressource teilweise aktualisieren
• DELETE – Ressource löschen. Beispiel: DELETE /api/kunden/5

HTTP-Statuscodes:

• 200 OK – Erfolgreich
• 201 Created – Ressource erstellt (nach POST)
• 400 Bad Request – Fehlerhafte Anfrage (Client-Fehler)
• 401 Unauthorized – Nicht authentifiziert
• 403 Forbidden – Authentifiziert aber nicht berechtigt
• 404 Not Found – Ressource existiert nicht
• 500 Internal Server Error – Server-Fehler

Prinzipien: Stateless (kein Session-State auf Server), Ressourcen-orientiert (URLs = Nomen), JSON als Standard-Format, einheitliche Schnittstelle.

REST vs. SOAP: REST ist leichtgewichtig (JSON, HTTP), SOAP ist formal (XML, WSDL, WS-Security). REST ist heute Standard für Web-APIs.

Binäre Suche

Die Binäre Suche findet ein Element in einer sortierten Liste durch wiederholtes Halbieren.

Voraussetzung: Array muss sortiert sein!

Ablauf:

1. Mitte des Arrays bestimmen: mitte = (links + rechts) / 2
2. Vergleiche Suchwert mit Mitte
3. Wenn gleich → gefunden!
4. Wenn kleiner → suche in linker Hälfte weiter
5. Wenn größer → suche in rechter Hälfte weiter
6. Wiederhole bis gefunden oder Bereich leer

Pseudocode:

FUNKTION binaereSuche(array, suchwert):
  links = 0
  rechts = array.length - 1
  SOLANGE links <= rechts:
    mitte = (links + rechts) / 2
    WENN array[mitte] == suchwert:
      RETURN mitte          // gefunden!
    WENN array[mitte] < suchwert:
      links = mitte + 1     // rechte Hälfte
    SONST:
      rechts = mitte - 1    // linke Hälfte
  RETURN -1                 // nicht gefunden

Laufzeit: O(log n) – bei 1.000.000 Elementen maximal 20 Vergleiche! Lineare Suche bräuchte bis zu 1.000.000.

Prüfungstipp: Wird oft gefragt: "Wie viele Schritte braucht man maximal?" → log₂(n) aufrunden.

Sortieralgorithmen

Sortierung ist eine Grundoperation. Hier die drei wichtigsten für die AP2:

FÜR i = 0 BIS array.length - 2:
  FÜR j = 0 BIS array.length - 2 - i:
    WENN array[j] > array[j+1]:
      TAUSCHE array[j] und array[j+1]

FÜR i = 0 BIS array.length - 1:
  minIndex = i
  FÜR j = i+1 BIS array.length - 1:
    WENN array[j] < array[minIndex]:
      minIndex = j
  TAUSCHE array[i] und array[minIndex]

FÜR i = 1 BIS array.length - 1:
  key = array[i]
  j = i - 1
  SOLANGE j >= 0 UND array[j] > key:
    array[j+1] = array[j]
    j = j - 1
  array[j+1] = key

Vergleich: Alle drei sind O(n²). Für große Datenmengen: Quicksort O(n log n) oder Mergesort O(n log n).

Normalformen (1NF – 3NF)

Normalformen eliminieren Redundanzen und Anomalien in Datenbanken.

Merkhilfe:

• 1NF: "Jede Zelle ein Wert" (atomar)
• 2NF: "Alles hängt vom GANZEN Schlüssel ab"
• 3NF: "Nichts hängt von Nicht-Schlüssel-Attributen ab"

Prüfungstipp: Oft wird eine Tabelle gezeigt und gefragt: "In welcher NF ist das? Warum nicht höher? Wie normalisieren?"

💻 Objektorientierte Programmierung (OOP)

OOP ist das Programmierparadigma der AP2-FIAE. Vier Grundprinzipien:

• Kapselung (Encapsulation): Daten und Methoden in einer Klasse bündeln. Zugriff über Sichtbarkeiten steuern: private (nur Klasse selbst), protected (Klasse + Unterklassen), public (alle).
• Vererbung (Inheritance): Klasse erbt Attribute/Methoden von einer Oberklasse. Vermeidet Code-Duplizierung. Beispiel: class Hund extends Tier
• Polymorphie: Gleiche Methode, verschiedenes Verhalten. Überschreiben (@Override): Unterklasse definiert Methode neu. Überladen: Gleicher Name, andere Parameter.
• Abstraktion: Komplexität verstecken. Abstrakte Klassen/Interfaces definieren WAS, nicht WIE. abstract class Tier { abstract void lautGeben(); }

Weitere Begriffe:

• Konstruktor: Spezielle Methode die beim Erstellen eines Objekts aufgerufen wird. Initialisiert Attribute.
• Interface: Vertrag – definiert welche Methoden eine Klasse implementieren MUSS. Keine eigene Logik. interface Druckbar { void drucken(); }
• Instanz/Objekt: Konkretes Exemplar einer Klasse. Hund meinHund = new Hund("Rex");
• this: Referenz auf das aktuelle Objekt selbst.
• static: Gehört zur Klasse, nicht zum Objekt. Ohne Instanz aufrufbar.

Klassendiagramm – Vererbung & Beziehungen:

🏗️ Design Patterns (Entwurfsmuster)

Bewährte Lösungen für wiederkehrende Softwareprobleme. Die wichtigsten für die AP2:

• Singleton: Nur EINE Instanz einer Klasse erlauben (z.B. Datenbankverbindung, Logger). Private Konstruktor + statische getInstance()-Methode.
• Observer (Beobachter): Objekt benachrichtigt registrierte Listener bei Änderungen. Publisher-Subscriber-Prinzip. Beispiel: Event-System, Newsletter.
• Factory (Fabrik): Objekt-Erzeugung auslagern. Statt new Hund() → TierFactory.create("hund"). Entkoppelt Erzeugung von Nutzung.
• MVC (Model-View-Controller): Trennung in Daten (Model), Anzeige (View), Steuerung (Controller). Standard für Web-Apps. Model kennt View nicht!
• Facade (Fassade): Einfache Schnittstelle für ein komplexes Subsystem. Versteckt Komplexität hinter einer einzigen Klasse.

Kategorien:

• Erzeugungsmuster: Singleton, Factory, Builder
• Strukturmuster: Facade, Adapter, Decorator
• Verhaltensmuster: Observer, Strategy, State

📋 Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung

Wie organisiert man ein Softwareprojekt? Zwei Hauptansätze:

Prüfungstipp: Oft wird gefragt: Wann Wasserfall, wann Agil? → Wasserfall bei festen Anforderungen (embedded, sicherheitskritisch). Agil bei sich ändernden Anforderungen (Web-Apps, Startups).

🧪 Softwaretests – Testpyramide

Systematisches Testen sichert Softwarequalität. Die Testpyramide (von unten nach oben):

• Unit-Tests (Basis, viele): Testen einzelne Methoden/Funktionen isoliert. Schnell, automatisiert. Frameworks: JUnit, pytest.
• Integrationstests: Testen Zusammenspiel mehrerer Komponenten (z.B. Service + Datenbank). Langsamer als Unit-Tests.
• Systemtests: Testen das Gesamtsystem aus Nutzersicht. Oft End-to-End mit echten Daten.
• Akzeptanztests (Spitze, wenige): Prüfen ob Kundenanforderungen erfüllt sind. Oft manuell oder als BDD (Behaviour Driven Development).

Testmethoden:

• Black-Box: Tester kennt Code NICHT. Testet Ein-/Ausgabe. Techniken: Äquivalenzklassen, Grenzwertanalyse.
• White-Box: Tester kennt Code. Testet interne Pfade. Techniken: Anweisungsüberdeckung, Zweigüberdeckung.
• Regressionstest: Wiederholen alter Tests nach Änderungen – prüft ob nichts kaputt ging.
• TDD (Test-Driven Development): Erst Test schreiben → dann Code schreiben → Refactoring. Red-Green-Refactor.

Äquivalenzklassen: Eingaben in Klassen teilen die gleich behandelt werden. Z.B. Alter 1-17 (minderjährig), 18-120 (volljährig), <1 oder >120 (ungültig). Pro Klasse ein Testfall reicht.

Grenzwertanalyse: An den Rändern der Klassen testen (17, 18, 0, 121). Dort treten die meisten Fehler auf.

📊 Zustandsdiagramm (State Machine Diagram)

Zeigt die verschiedenen Zustände eines Objekts und wie es durch Events zwischen ihnen wechselt.

• Zustand: Abgerundetes Rechteck – beschreibt eine Phase (z.B. "Wartet", "In Bearbeitung", "Abgeschlossen")
• Transition: Pfeil zwischen Zuständen – beschriftet mit dem auslösenden Event
• Startzustand: Ausgefüllter Kreis (●)
• Endzustand: Kreis mit Ring (⊕)
• Guard (Bedingung): [Bedingung] am Pfeil – Transition nur wenn Bedingung wahr
• Aktion: / aktion() – wird bei Transition ausgeführt

Beispiel – Bestellung:

● → [erstellt] → Offen → [bezahlt] → Bezahlt → [versendet] → Unterwegs → [zugestellt] → Abgeschlossen ⊕
                      ↓ [storniert]
                  Storniert ⊕

Prüfungstipp: Häufig gefragt: "Zeichnen Sie ein Zustandsdiagramm für [Objekt]." Zustände aus Text ableiten, Events als Pfeile. Start/Ende nicht vergessen!

👤 Anwendungsfalldiagramm (Use-Case-Diagram)

Zeigt WER (Akteure) WAS (Use Cases) mit dem System tun kann. Höchste Abstraktionsebene.

• Akteur: Strichmännchen – externe Person oder System die mit dem System interagiert
• Use Case: Ovale – eine Funktion/Aktion des Systems (z.B. "Bestellung aufgeben")
• Systemgrenze: Rechteck um die Use Cases – zeigt was zum System gehört
• Assoziation: Linie zwischen Akteur und Use Case
• include: - - → Ein Use Case BEINHALTET immer einen anderen (Pflicht)
• extend: - - → Ein Use Case KANN einen anderen erweitern (Optional)

Beispiel – Webshop:

Akteure: Kunde, Admin. Use Cases: Produkt suchen, In Warenkorb legen, Bestellen (include: Bezahlen), Bewertung schreiben (extend: Foto hochladen). Admin: Produkt verwalten, Bestellung bearbeiten.

include vs. extend:

• include: "Bestellen" include "Bezahlen" → Bezahlen passiert IMMER bei Bestellen
• extend: "Bewertung" extend "Foto hochladen" → Foto ist OPTIONAL

Use-Case-Diagramm – Webshop:

🎨 Softwareergonomie & Benutzerfreundlichkeit

DIN EN ISO 9241 definiert Kriterien für benutzerfreundliche Software:

• Aufgabenangemessenheit: Software unterstützt die Aufgabe, lenkt nicht ab
• Selbstbeschreibungsfähigkeit: System erklärt sich selbst (Tooltips, Labels)
• Erwartungskonformität: Verhält sich wie erwartet (Standard-Shortcuts, bekannte Icons)
• Fehlertoleranz: Fehler werden abgefangen, Undo möglich, klare Fehlermeldungen
• Individualisierbarkeit: Anpassbar an Nutzer (Theme, Schriftgröße, Shortcuts)
• Lernförderlichkeit: Einfacher Einstieg, Hilfe verfügbar, progressive Komplexität
• Steuerbarkeit: Nutzer hat Kontrolle (Abbrechen, Zurück, Tempo selbst bestimmen)

Barrierefreiheit (Accessibility):

• Kontrastverhältnis mindestens 4.5:1 (WCAG AA)
• Tastaturnavigation möglich (Tab, Enter, Escape)
• Screenreader-kompatibel (Alt-Texte, ARIA-Labels, semantisches HTML)
• Keine rein farbbasierte Information (auch Symbol/Text verwenden)

Netzplan-Berechnung (CPM)

Berechne den kritischen Pfad und Pufferzeiten in Projekten.

• FAZ: Frühester Anfangszeitpunkt (Vorwärtsrechnung: max. aller Vorgänger-FEZ)
• FEZ: FAZ + Dauer
• SEZ: Spätester Endzeitpunkt (Rückwärtsrechnung: min. aller Nachfolger-SAZ)
• SAZ: SEZ − Dauer
• Gesamtpuffer: SAZ − FAZ (oder SEZ − FEZ). Puffer = 0 → kritischer Pfad!

Vorwärts: Von links nach rechts FEZ berechnen. Rückwärts: Von rechts nach links SAZ berechnen.

MQTT & IoT

MQTT ist ein leichtgewichtiges Protokoll für IoT-Geräte (Sensoren, Aktoren).

• Publish/Subscribe: Geräte senden (publish) an Topics, andere abonnieren (subscribe)
• Broker: Zentraler Server der Nachrichten verteilt (z.B. Mosquitto)
• QoS-Level: 0=fire&forget, 1=mindestens einmal, 2=genau einmal
• Transport: Nutzt TCP (Port 1883, mit TLS: 8883)

Beispiel: Temperatursensor published auf Topic "gebaeude/raum1/temp" → Klimaanlage subscribet und reagiert.

Dateisysteme & Cluster Size

• Zuordnungseinheit (Cluster): Kleinste Einheit die eine Datei auf der Platte belegt
• Kleine Cluster (4 KB): Wenig Verschnitt bei kleinen Dateien, aber mehr Verwaltungsaufwand
• Große Cluster (64 KB): Schneller bei großen Dateien, aber Verschnitt bei kleinen (1 KB Datei belegt trotzdem 64 KB)

Faustregel: Viele kleine Dateien → kleine Cluster. Wenige große Dateien (Video, DB) → große Cluster.

CGNAT (Carrier-Grade NAT)

ISPs nutzen CGNAT wegen IPv4-Mangel: Mehrere Kunden teilen sich EINE öffentliche IP.

• Privater Bereich: 100.64.0.0/10 (RFC 6598) – nicht routbar im Internet
• Nachteil: Kein Portforwarding möglich, kein direkter Zugriff von außen (VPN, Server unmöglich)
• Lösung: IPv6 einsetzen oder Business-Tarif mit eigener öffentlicher IP

IPv6 – Aufbau, Kürzen & Autokonfiguration

Eine IPv6-Adresse ist 128 Bit lang (IPv4: 32 Bit), notiert als acht Blöcke zu 16 Bit in Hexadezimal: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001.

Zwei Kürzungsregeln

• Führende Nullen je Block weglassen: 0db8 → db8
• Eine zusammenhängende Nullfolge einmal durch :: ersetzen
• Ergebnis: 2001:db8::1. Das :: darf pro Adresse nur einmal vorkommen (sonst mehrdeutig).

Wichtige Präfixe

/64 ist die Standard-Subnetzgröße (SLAAC braucht 64 Bit Interface-ID), ein Standort bekommt oft /48. IPv6 kennt keinen Broadcast mehr – dessen Aufgaben übernimmt Multicast (ff02::1 alle Knoten, ff02::2 alle Router).

SLAAC – zustandslose Autokonfiguration

Der Host sendet eine Router Solicitation (RS), der Router antwortet mit einem Router Advertisement (RA), das das /64-Präfix und das Gateway enthält. Den Interface-Identifier bildet der Host selbst – per EUI-64 (MAC in der Mitte mit FFFE auffüllen, U/L-Bit invertieren) oder zufällig (Privacy Extensions, Datenschutz). Kein Server nötig. Alternative: DHCPv6 (zustandsbehaftet). Die MAC-Auflösung übernimmt Neighbor Solicitation/Advertisement statt ARP.

Übergang IPv4 → IPv6

Dual-Stack (beide parallel, Auswahl per A-/AAAA-Record) ist der Regelfall. Daneben gibt es Tunnel (6in4) und Übersetzung (NAT64/DNS64).

🔽 Einfachere Erklärung

OSI-Modell: Stell dir vor, du schickst einen Brief. Schicht 7 ist der Brief selbst, Schicht 1 ist der Postbote, der ihn trägt. Jede Schicht hat eine Aufgabe.

Subnetting: Du hast ein großes Grundstück (Netzwerk) und teilst es in kleinere Parzellen (Subnetze) auf. Die Subnetzmaske sagt, wo die Grenze ist.

RAID: Wie Versicherung für Festplatten. RAID 1 = Kopie von allem. RAID 5 = Clever verteilt, überlebt einen Ausfall.

Strukturierte Verkabelung, Dämpfung & Rack-Planung

Die strukturierte Verkabelung nach EN 50173 / ISO IEC 11801 kennt drei Bereiche. Das ist die klassische Einstiegsfrage in GA1.

Die 100-Meter-Regel (Kupfer)

90 m fest verlegtes Installationskabel (Permanent Link, Dose → Patchfeld) + 10 m Patchkabel an beiden Enden zusammen = 100 m Channel. Die 90 m gelten für die Strecke, nicht für die Luftlinie: Steigzonen, Umwege und Reserve zählen mit.

Kategorien und Klassen

Prüfungsfalle: Kategorie bewertet das einzelne Bauteil (Kabel, Dose, Stecker), Klasse die fertig installierte Strecke. Ein Cat6A-Kabel mit Cat5e-Dose ergibt nur Klasse D.

Dämpfung und Messwerte

• Dämpfung / Insertion Loss in dB: Signalverlust. Steigt mit Länge und Frequenz – deshalb die Grenzfrequenz je Kategorie.
• NEXT (Nahnebensprechen): Übersprechen am Einspeiseende. Ursache Nr. 1 in der Praxis: Paare beim Auflegen zu weit aufgedrillt (max. 13 mm).
• Return Loss: Reflexionen durch Impedanzsprünge (Kabelmix, Quetschung, schlechter Stecker).
• Wiremap: Adernbelegung. Deckt Vertauschung, Unterbrechung und das tückische Splitpaar auf (Durchgang stimmt, Verdrillung nicht → NEXT bricht ein).
• Zertifizierer statt einfachem Tester: nur er misst frequenzabhängig gegen Normgrenzwerte und bescheinigt eine Klasse.

LWL-Dämpfungsbudget rechnen

Richtwerte: Singlemode 0,4 dB/km (1310 nm) bzw. 0,25 dB/km (1550 nm), Multimode 3,5 dB/km (850 nm). Steckverbindung 0,5 dB, Spleiß 0,1–0,3 dB.

Beispiel: 2 km Singlemode, 2 Stecker, 3 Spleiße (je 0,2 dB)
Faser 2 · 0,4 = 0,8 dB  +  Stecker 2 · 0,5 = 1,0 dB  +  Spleiße 3 · 0,2 = 0,6 dB  =  2,4 dB
Das muss unter dem Leistungsbudget des Transceivers bleiben.

Faserarten: OM1/OM2 orange (62,5 bzw. 50 µm), OM3/OM4 aquablau (10 Gbit/s bis ca. 300 bzw. 400 m), OS1/OS2 gelb (9 µm, Kilometerstrecken). Häufigster Fehler bei neuen LWL-Strecken: verschmutzte Endfläche.

19-Zoll-Rack: Maße und Planung

• 1 HE (U) = 1,75 Zoll = 44,45 mm. 42 HE ≈ 1,87 m Einbauhöhe.
• 19 Zoll = 482,6 mm ist die Einbaubreite, nicht die Höhe. Tiefe separat: typisch 600 / 800 / 1000 mm.
• Schwere Komponenten (USV, Batterien) nach unten – Kippsicherheit. Patchfelder nach oben.
• Blindplatten in freie Positionen, sonst strömt Warmluft in den Kaltgang zurück (Rezirkulation).
• Kaltgang/Warmgang: alle Racks gleich orientiert, Fronten in den Kaltgang.
• Kühlleistung = elektrische Leistungsaufnahme. 10 Server à 400 W + 2 Switches à 150 W = 4,3 kW Wärme.

PoE-Leistungsklassen

Die Differenz ist der Leitungsverlust über bis zu 100 m. Prüfungsfalle: Das PoE-Budget des Switches ist unabhängig von der Portanzahl – 370 W Budget reichen nur für 14 PoE+-Geräte (370 / 25,5 = 14,5).

Was in die Dokumentation gehört

Strang- und Etagenplan, eindeutige Kennzeichnung an beiden Kabelenden nach Schema (z. B. A-02-214-03 = Gebäude A, Etage 2, Raum 214, Port 3), Patchfeld-Belegungsliste, Messprotokoll je Strecke, Rack-Layout mit HE-Positionen.

➕ Weitere Beispiele

DNS-Beispiel: Du tippst „google.de" ein → DNS-Server übersetzt das in 142.250.185.99 → Dein Browser verbindet sich dorthin.

DHCP-Beispiel: Dein Laptop verbindet sich mit dem WLAN → DHCP-Server gibt automatisch eine IP-Adresse, Gateway und DNS-Server.

NAT-Beispiel: 50 Rechner im Büro teilen sich eine öffentliche IP. Der Router merkt sich mit PAT (Port Address Translation), welcher interne Rechner welche Verbindung hat.

Firewall-Regel: ALLOW TCP FROM 192.168.1.0/24 TO ANY PORT 443 → Alle im lokalen Netz dürfen HTTPS nutzen.

🚫 Häufige Prüfungsfallen

Diese Fehler kosten in der AP2 regelmäßig Punkte:

Technik

• RAID mit Backup verwechseln – RAID schuetzt nur vor Plattenausfall, nicht vor Loeschen/Ransomware/Brand.
• Snapshot als langfristige Sicherung darstellen – liegt auf gleicher Hardware!
• Cloud pauschal als besser, guenstiger oder sicherer bewerten – immer konkret begruenden.
• Monitoring-Werte nennen, aber keine Massnahme ableiten.
• Subnetting ohne Zwischenschritte und Einheiten loesen.
• Bei RAID-Berechnung Hot Spare mitzaehlen – Hot Spare ist NICHT Teil der Nutzkapazitaet!
• VM und Container gleichsetzen – VMs haben eigenes OS, Container teilen Host-Kernel.
• NAS und SAN verwechseln – NAS = Dateizugriff (SMB/NFS), SAN = Blockzugriff (iSCSI/FC).
• Bei Backup-Restore: Inkrementell braucht ALLE Baender in der Kette, Differentiell nur Voll + letztes Diff.

Netzwerk

• DNS-, Gateway- und DHCP-Fehler nicht sauber trennen.
• VLANs ohne Firewall-Regeln als vollstaendige Sicherheit ansehen.
• IPv6 ignorieren, obwohl es aktiv sein kann.
• IDS und IPS verwechseln – IDS erkennt nur, IPS blockiert aktiv.
• Mbit/s mit MB/s verwechseln – Faktor 8!
• Portforwarding ohne Default Deny – alle nicht-erlaubten Ports muessen blockiert sein.
• SSH-Passwort-Auth als sicher bezeichnen – SSH-Keys sind der Standard.
• DMZ-Server duerfen NICHT ins interne LAN zugreifen – eigene Firewall-Regel noetig.

ITIL & Service

• Incident und Problem verwechseln – Incident = Symptom schnell beheben, Problem = Ursache dauerhaft loesen.
• SLA-Verfuegbarkeit nur in Prozent angeben ohne Stunden umzurechnen.
• Reaktionszeit mit Loesungszeit verwechseln – beides separat im SLA!
• Ausfallzeiten AUSSERHALB der Servicezeit mitzaehlen – nur Ausfaelle innerhalb zaehlen.
• Change ohne Rollback-Plan implementieren.
• FCAPS: Fault Management mit Configuration Management verwechseln.

WiSo & Recht

• Betriebsrat und Gewerkschaft verwechseln.
• Tarifvertrag, Betriebsvereinbarung und Arbeitsvertrag nicht abgrenzen.
• Rechtsformen ohne Haftung erklaeren.
• Datenschutz nur mit Verschluesselung gleichsetzen.
• Gewaehrleistung und Garantie verwechseln – Gewaehrleistung ist gesetzlich (Verkaeufer), Garantie freiwillig (Hersteller).
• Bei Kalkulation: Skonto VOR Rabatt abziehen – Reihenfolge: Erst Rabatt, dann Skonto!
• Werkvertrag und Dienstvertrag verwechseln – Werkvertrag schuldet Erfolg, Dienstvertrag Taetigkeit.
• 72h-Frist bei DSGVO-Datenpanne vergessen.

Projektarbeit & Datenbanken

• Nur eine Loesung betrachten statt Alternativen vergleichen.
• Wirtschaftlichkeit komplett vergessen (TCO, Nutzwert).
• Soll-Ist-Vergleich weglassen.
• Im Fachgespraech "Mein Chef wollte das" als Begruendung nutzen.
• Lastenheft und Pflichtenheft verwechseln – LH = WAS (Auftraggeber), PH = WIE (Auftragnehmer).
• Netzplan: FAZ bei mehreren Vorgaengern = MAXIMUM der FEZ, nicht Summe.
• Break-even: Fixkosten durch STUECK-Deckungsbeitrag teilen, nicht durch Gesamterloes.
• FMEA: Hoher Entdeckungswert (E=10) bedeutet SCHLECHT (schwer zu entdecken), nicht gut!
• SQL: Nicht-aggregierte Spalten im SELECT muessen im GROUP BY stehen.
• 3NF-Verletzung: Transitive Abhaengigkeit (PLZ→Ort) uebersehen.
• EPK: Zwei Funktionen oder zwei Ereignisse direkt hintereinander – strenge Alternierung!

Allgemein

• Abkuerzungen verwenden ohne sie einmal auszuschreiben.
• Keine Einheiten bei Berechnungen angeben (Mbit/s vs MB/s).
• Verfuegbarkeit in % nennen ohne Downtime in Stunden umzurechnen.
• Antworten ohne Begruendung – die Punkte gibt es fuer die ERKLAERUNG, nicht nur das Ergebnis.

📋 Prüfung wählen

Wähle eine Prüfungsvariante. Timer läuft 90 Minuten – wie bei der echten IHK.

GA1 – Konzeption & Administration (90 Min)

🎯 Themen-Klausuren (je 30 Min, 5-6 Aufgaben)

GA2 – Netzwerke (90 Min)

Vorschau

XP bis nächstes Level

🛒 Shop (🪙 Coins zum Kaufen)

+25 🪙 bei jedem Level-Up! Coins auch durch Combos, Challenges & Bosse.

Frage 1 von 0

Frage 1 von 5

Spielregeln

• Zeitlimit je nach Schwierigkeit (5–20 Sekunden)
• Fragen aus allen Themen (gemischt)
• Keine Antwort in der Zeit = falsch
• Anzahl Fragen je nach Schwierigkeit (5–15)

📋 So funktioniert's

• Dir wird eine Tabelle gezeigt
• Du bestimmst: In welcher Normalform ist sie?
• Bonus: Warum erfüllt sie die nächsthöhere NICHT?

📋 Übungstypen

• Protokoll-Zuordnung – Zu welcher Schicht gehört HTTP, TCP, IP...?
• Geräte-Zuordnung – Router, Switch, Hub → Schicht?
• PDU-Bestimmung – Segment, Frame, Paket → Schicht?
• Funktions-Erkennung – Beschreibung → richtige Schicht wählen
• Reihenfolge – Schichten sortieren & Nachbarn benennen
• TCP/IP Vergleich – OSI ↔ TCP/IP-Modell Mapping

📋 Kategorie wählen

🔢 Anzahl Fragen

📋 Aufgabentypen

• Port → Dienst (MC) – "Welcher Dienst nutzt Port 443?"
• Dienst → Port (Freitext!) – "Welchen Port nutzt SSH?" → eintippen
• Abkürzung auflösen (MC) – "Wofür steht DHCP?"
• TCP oder UDP? (MC) – "Nutzt DNS TCP oder UDP?"
• Verschlüsselt ↔ Unverschlüsselt (Freitext) – "Sichere Variante von HTTP?"
• Beschreibung → Protokoll (MC) – Was macht dieser Dienst?
• Prüfungs-Szenarien – Firewall, Wireshark, Fehler finden

📋 Aufgabentypen

• Kapazität berechnen (Freitext) – "6× 4TB RAID 5 → nutzbar?"
• Plattenanzahl berechnen (Freitext) – "18 TB nutzbar, RAID 6, 4TB Platten?"
• RAID-Level bestimmen (MC) – Beschreibung → welches RAID?
• Ausfall-Szenarien (MC) – Was passiert wenn Platten ausfallen?
• Vergleich & Empfehlung (MC) – Welches RAID für welchen Einsatz?
• Hot Spare & Praxis (Mix) – Rebuild, Hot Spare, Prüfungsfragen

🔢 Anzahl Fragen

📋 Formeln

• Verfügbarkeit = (Servicezeit - Ausfallzeit) / Servicezeit × 100%
• Max. Ausfallzeit = Servicezeit × (100% - Verfügbarkeit)
• MTBF/MTTR: Verfügbarkeit = MTBF / (MTBF + MTTR)
• 99,9% = 8,76h/Jahr | 99,5% = 43,8h/Jahr | 99% = 87,6h/Jahr

📋 Backup-Typen

• Vollbackup: Alle Daten. Basis für alles. Langsam, viel Speicher.
• Inkrementell: Nur Änderungen seit letztem Backup (egal welcher Art). Schnell, wenig Speicher. Restore: Voll + ALLE Inkr.
• Differentiell: Alle Änderungen seit letztem Vollbackup. Restore: Voll + letztes Diff.
• 3-2-1-Regel: 3 Kopien, 2 Medien, 1 Offsite.

📋 Firewall-Grundlagen

• Regel-Aufbau: Quelle → Ziel → Port → Protokoll → Aktion (ALLOW/DENY)
• Default Deny: Alles blockieren was nicht explizit erlaubt ist
• Stateful: Antwortpakete werden automatisch erlaubt
• DMZ: Separates Netz für öffentlich erreichbare Server

📋 Über 80 AP2-relevante Abkürzungen

Mix aus Freitext (Abkürzung ausschreiben) und MC (Bedeutung zuordnen). Jede Antwort mit Erklärung.

📋 Wichtige Formeln

• Übertragung: Zeit = Datenmenge (Bit) / Bandbreite (Bit/s)
• MB → Mbit: × 8 (1 Byte = 8 Bit)
• Bildgröße: Breite × Höhe × Farbtiefe (Bit) / 8 = Bytes
• 1 KB = 1.000 B (dezimal) | 1 KiB = 1.024 B (binär)

📋 Woran du einen Mitschnitt erkennst

• SYN → SYN-ACK → ACK: Handshake ok. Nur SYN mit Wiederholungen = Firewall verwirft (DROP)
• RST/ACK: Host lebt, aber kein Dienst auf dem Port. Bei UDP stattdessen ICMP Port unreachable
• Dup ACK + Retransmission: Paketverlust. ZeroWindow: Empfänger überlastet
• 169.254.x.x nach reinem DHCP Discover: kein DHCP-Server geantwortet (APIPA)
• MAC-Flapping + Broadcast-Flut: Layer-2-Schleife, Spanning Tree fehlt
• Capture-Filter entscheidet, was aufgezeichnet wird, Anzeigefilter nur, was du siehst

Neu: Die Mitschnitte werden bei jedem Start frisch generiert (andere IPs, Ports, Zeitstempel). Es gibt Ablesefragen direkt aus der Tabelle und eine interaktive Filter-Übung, bei der dein Anzeigefilter die Zeilen live ein- und ausblendet. Nach dem Antworten wird das entscheidende Paket im Trace grün markiert.

📋 Was dich erwartet

• Subnetting: Netz-/Broadcast-Adresse, nutzbare Hosts, Standardgateway berechnen (Freitext)
• Konfiguration: DNS-/Gateway-/DHCP-Zuordnung aus dem Diagramm ablesen (MC)
• Zonen: DMZ / LAN / WAN verstehen (MC)
• Firewall: passende Regel aus der Topologie ableiten (MC)
• Fehlersuche: typische Netzwerkprobleme erkennen (z.B. APIPA/DHCP) (MC)

💡 IP-Antworten großzügig gematcht. Bei Freitext genügt die reine Adresse, z.B. 192.168.10.0.

📋 So funktioniert der Szenario-Trainer

• Du bekommst ein realitätsnahes IT-Szenario (wie in der AP2)
• Formuliere deine Antwort selbstständig im Textfeld
• Vergleiche mit der Musterlösung und lerne die Erwartungen kennen
• Übe das Begründen und Formulieren – eine Kernkompetenz der AP2

💡 Tipp: In der echten Prüfung zählt die Begründung mehr als die reine Antwort!

📋 Übungstypen

• SELECT – Daten abfragen mit WHERE, ORDER BY, LIMIT
• JOIN – Tabellen verknüpfen (INNER, LEFT)
• GROUP BY + HAVING – Aggregatfunktionen (COUNT, SUM, AVG, MAX)
• CREATE TABLE – Tabellen anlegen mit Datentypen und Keys
• INSERT / UPDATE / DELETE – Daten manipulieren

📐 So funktioniert der Netzplan

🐛 Typische Aufgaben

• Array-Durchlauf: Maximum/Minimum finden
• Schleifen-Fehler: Falsche Grenzen, Off-by-One
• Variablen-Verwechslung: Falsche Zuweisung
• Programmausgabe vorhersagen: Was gibt der Code aus?
• Fehlende Initialisierung oder falsche Bedingung

⚔️ Endlos-Dungeon – Roguelike

• Du startest mit 100 HP
• Kämpfe dich durch Etagen mit steigender Schwierigkeit
• Nach jedem Boss: Wähle 1 von 3 Buffs
• Zwischen Etagen: Events, Shops & Elite-Gegner
• Sammle Reliquien für permanente Boni im Run
• Bosse haben Spezialfähigkeiten & Phasen
• Stirbst du → Permadeath. Neuer Run.

🏆 Highscore: Etage 0