Prio

Big Data bezieht sich auf umfangreiche, vielfältige, schnell generierte und oft unstrukturierte Datenmengen. Die vier V's sind:

1. Volumen (Volume):

   • Große Datenmengen.

2. Vielfalt (Variety):

   • Unterschiedliche Datenarten.

3. Geschwindigkeit (Velocity):

   • Schnelle Datenerzeugung und -verarbeitung.

4. Verlässlichkeit (Veracity):

   • Qualität und Genauigkeit der Daten.

Daten - Syntaktik:

- Bestimmt durch erlaubte Zeichen wie a-z, A-Z, 0-9.

- Kombination von Zeichenvorrat und Syntax ergibt Daten.

- Beispiele: Integer-Datenelement 181 auf einem Datenträger.

Information - Semantik:

- Interpretation und Bedeutung von Daten.

- Beispiel: 181 als Größe von Herrn Mustermann.

Wissen - Pragmatik:

- Kontextbezogene Nutzung von Information.

- Beispiel: Verwendung der Durchschnittsgröße zur Parkbankkonstruktion.

NoSQL steht für Not Only SQL

• Klasse von nicht-relationalen Datenspeicherungssystemen

• haben normalerweise kein fixes Schema

• viele NoSQL-Lösungen weisen eine oder mehrere ACID Anforderungen auf

  (A=Atomicity, C=Consistency, I=Isolation, D=Durability)

Eine In-Memory-Datenbank speichert den gesamten Datensatz im Hauptspeicher, was zu schnelleren Datenzugriffen im Vergleich zu traditionellen Datenbanken führt, bei denen Daten auf Festplatten gespeichert werden.

Implizite Konvertierungen sind sicher, Datenverluste sind deshalb ausgeschlossen. Dabei kann stets nur der kleinere der beiden Datentypen direkt in einen größeren umgewandelt werden.

Explizite Typkonvertierungen sollten stets mit Vorsicht angewendet werden, wobei man sicher sein muss, dass die Wertebereiche zur Laufzeit nicht überschritten werden.

Jede Komponente kann Dienstleistungen anderer Komponenten über definierte Schnittstellen in Anspruch nehmen.

• Server : bieten Dienste an

• Clients : nehmen Dienste in Anspruch

• Komponenten können sowohl Clients als auch Server-Rollen übernehmen

• Interaktion erfolgt auf Request-Response Interaktionen

Hybride Cloud:

• Kombination aus Private Cloud und Public Cloud

• Nutzung von zusätzlichen Ressourcen aus der Public Cloud bei hoher Last

• Freigabe von Ressourcen, wenn Sie nicht mehr benötigt werden

Community-Cloud:

• nichtöffentlich, von mehreren Organisationen mit ähnlichen Anforderungen geteilt , z.B. branchenspezifisch

• Betrieb wiederum durch die beteiligten Organisationen oder extern gut für Organisationen, die die Isolation einer Private Cloud brauchen, für die der Betrieb allein aber nicht rentabel ist.

• Laufzeitumgebung: führt Programme aus

• Klassenbibliothek: Sammlung selbstständiger Programmierkomponenten

• Laufzeitumgebung und Klassenbibliothek bieten eine gemeinsame Basis für die Softwareentwicklung mit dem Ziel einer sprach-und plattformneutralen Anwendungsentwicklung

Adressierung:

Organisiert Anwendungen in kleine, unabhängige Dienste (Microservices)

Unterschied zu layerbasierten Architekturen:

Vertikal vs. Horizontal:

• Microservices (Vertikal): Aufteilung nach Geschäftsfunktionen.

• Layerbasierte Architekturen (Horizontal): Aufteilung nach Schichten (Präsentation, Logik, Datenbank).

Kriteren/Eigenschaften:

• jeder Service organisiert eine begrenze Menge von Business-Funktionen

• haben ihren eigenen Lifecycle, entstehen oft in einem (agilen) Projekt-Team

• ... dadurch gut geeignet für die agile Vorgehensweise

• laufen immer in einem eigenen Prozess,

• folgen dem Ansatz der losen Kopplung, d.h. Absolute Vermeidung von synchroner Kommunikation.

Microservices wann anwenden ?

• Abgrenzbare E-Commerce-Anwendung

• klassische Portale, die unterschiedliche Funktionen zusammenführen müssen

• Ergänzung einer monolithischen Anwendung

• Ein Programm soll nur eine Aufgabe erledigen

• Programme sollen zusammenarbeiten können.

• Nutzen eine universelle Schnittstelle

• In objektorientierten Sprachen werden Variablen und Funktionen zum Zugriff und zur Manipulation kombiniert und in Objekten gekapselt.

• Es wird verbunden was zusammengehört. Aber es wird verborgen, was nicht für jeden relevant ist.

• Programmiersprachen können mehrere Paradigmen unterstützen.

• Imperative Programmierung : (Abfolge von Befehlen, die der Computer in der angegebenen Reihenfolge ausführen soll). (Wie)

• Deklarative Programmierung: (Beschreibung der Eigenschaften des gewünschten Ergebnisses). (Was)

• Prozedurale Programmierung (Programme werden in Prozeduren (Funktionen) aufgeteilt Sichtbarkeit: global oder lokal.)

• Objektorientierte Programmierung (Programme bestehen aus miteinander kommunizierenden Objekten.)

Sternförmig:

Vorteile:

• der Ausfall eines Endgerätes hat keine Auswirkung auf den Rest des Netzes

• Hohe und verschiedene Übertragungsraten sind möglich. Leicht erweiterbar

• leicht verständlich, leichte Fehlersuche, einfaches Routing im Sternverteiler.

Nachteile:

• Durch Ausfall des Verteilers wird Netzverkehr unmöglich

(Token) Ring:

Vorteile:

• Deterministische Rechnernetzkommunikation ohne Paketkollisionen – Vorgänger und Nachfolger sind definiert. Alle Stationen arbeiten als Verstärker.

• Alle Rechner haben gleiche Zugriffsmöglichkeiten,Garantierte Übertragungsbandbreite, Reguläre Topologie, daher leicht programmierbar

Nachteile:

• Der Ausfall eines Endgerätes kann dazu führen , dass die gesamte Netzkommunikation unterbrochen wird.

Bus:

Vorteile:

• Geringe Kosten. Einfache Verkabelung und Netzerweiterung. Es werden keine aktiven Netzwerkkomponenten benötigt.

Nachteile:

• Datenübertragungen können ziemlich leicht abgehört werden.

• Eine Störung des Übertragungsmediums an einer einzigen Stelle im Bus blockiert den gesamten Netzstrang.

• Es kann zu jedem Zeitpunkt immer nur eine Station Daten senden.

Baum:

Vorteile:

• Der Ausfall eines Endgeräts hat keine Konsequenzen. Große Entfernungen realisierbar.

Nachteile:

• Bei Ausfall eines Verteilers ist der ganze davon ausgehende (Unter)Baum des Verteilers nicht mehr erreichbar

Subnetze sind Teilnetze innerhalb eines größeren Netzwerks, bei denen eine Teilmenge von IP-Adressen verwendet wird.

Anwendung:

• Effiziente Ressourcennutzung: Ermöglichen die effiziente Verwendung von IP-Adressen durch Unterteilung größerer IP-Adressbereiche.

• Segmentierung: Erlaubt die Aufteilung eines großen Netzwerks in kleinere, besser verwaltbare Einheiten.

• Verbesserte Sicherheit: Begrenzt die Ausbreitung von Netzwerkverkehr und erhöht die Sicherheit durch Segmentierung.

• CSMA/CD für kabelgebundene Ethernet-Netzwerke mit Kollisionsdetektion.

• CSMA/CA für drahtlose Netzwerke mit Kollisionsvermeidung durch vorherige Belegungsprüfung und zufällige Wartezeit.

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) ist ein Zugriffsprotokoll für Ethernet-Netzwerke. Computer überwachen das Übertragungsmedium auf eine freie Leitung (Carrier Sense), bevor sie Daten senden. Wenn zwei Computer gleichzeitig senden und eine Kollision erkannt wird, stoppen beide die Übertragung und versuchen es nach einer zufälligen Wartezeit erneut (Collision Detection).

• Segmentierung: Logische Aufteilung des Netzwerks.

• Kollisionsreduktion: Verringert Kollisionen durch Segmentierung

• Verschiedene Netzwerke: Verbindet unterschiedliche Netzwerktypen für verbesserte Konnektivität.

Ein Broadcast erlaubt es eine Nachricht gleichzeitig an alle Teilnehmer eines Netzwerks zu verschicken. Der Absender muss keinen Empfänger explizit angeben

• IPv4-Adresse:

  • 32 Bits, in vier Oktetten aufgeteilt (z. B. 192.168.1.1).

  • Jedes Oktett repräsentiert einen Wert von 0 bis 255.

  • Eine IP-Adressen unterteilt sich in die Netzadresse und die Adresse des in diesem Netz befindlichen Rechners.

• IPv6-Adresse:

  • 128 Bits, in acht Blöcken zu je 16 Bits aufgeteilt (z. B. 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334).

  • Jeder Block als vier Hexadezimalziffern, mit optionalen Nullen und Doppelpunkten für Lesbarkeit.

  • Entwickelt aufgrund der begrenzten IPv4-Adressen und bietet eine immense Anzahl von möglichen Adressen.

Leitungsvermittlung:

• Exklusive Nutzung einer Kommunikationsleitung während der gesamten Kommunikation.

• Direkte Verbindung zwischen Sender und Empfänger.

• Häufig in traditionellen Telefonnetzen.

Paketvermittlung:

• Daten werden in kleine Pakete aufgeteilt und individuell über das Netzwerk gesendet.

• Jedes Paket kann unterschiedliche Wege nehmen und wird am Ziel wieder zusammengesetzt.

• Effizientere Nutzung von Netzwerkressourcen.

• Gängiges Modell in modernen Computernetzwerken, wie dem Internet.

Hauptaufgabe: Beantwortung von Anfragen zur Namensauflösung:

• Umsetzung von Domainnamen in IP-Adressen (forward lookup)

• Umgekehrte Auflösung von IP-Adressen in Namen (reverse lookup)

DHCP ist ein Protokoll, um IP-Adressen in einem TCP/IP-Netzwerk zu verwalten und an die anfragenden Hosts zu verteilen

Datenaustausch in drei Phasen:

1. Verbindungsaufbau (connect, set-up)

   Sender spricht den Empfänger an, sendet Authentifizierungsdaten und verlangt den Verbindungsaufbau

2. Uni- oder bidriektionaler Datenaustausch (date transfer)

3. Verbindungsabbau (disconnect)

Beispiel: Telefonieren

Anrufen = connect

Abnehmen = Kommunikationserlaubnis

Stimme = Authentifizierung

Gespräch = Datenaustausch

Auflegen = disconnect

Verbindungsorientiert:

Es wird erst eine Verbindung zwischen Quellhost und Zielhost aufgebaut, dann erst werden die Pakete vermittelt. Die einzelnen Pakete gehen i.d.R. beim Zielhost in der gleichen Reihenfolge ein, wie sie zuvor vom Quellhost geschickt wurden.

Verbindungslose:

einzelne Pakete werden zum Quellhost in einer vorgegebenen Reihenfolge abgeschickt allerdings können die Pakete beim Zielhost in einer völlig anderen Reihenfolge ankommen.

Unterschiede:

—> Verbindungsorientierte:

• vorherige Verbindungsaufbau; fester Pfad für die Übertragung

• Garantierte Reihenfolge, Zustellung und erfolgreiche Übertragung

—> Verbindungslose:

• Keine vorherige Verbindung; unabhängige Paketübertragung

• Keine Garantien für Reihenfolge oder Zustellung

Breitband-Internetverbindung

Definition über 7 Schichten: Informationsaustausch zwischen den verschiedenen Schichten für Nutzer unsichtbar

• Schicht 1: Bitübertragungsschicht

  —> Übertragung von Bits über Kommunikationskanal

• Schicht 2: Sicherungsschicht

  —> Übertragung von Datenrahmen (Frames), Empfangsbestätigung, Erkennung & Verhinderung von Übertragungsfehlern und Datenstau

• Schicht 3: Vermittlungsschicht

  —> Übertragung von Paketen, Vermittlung Verbindung von Sender zu Empfänger

• Schicht 4: Transportschicht

  —> Übertragung von Datensegmenten, erste Endpunkt-zu-Endpunkt- Verbindung (Kommunikation zwischen Quelle und Empfänger)

• Schicht 5: Sitzungsschicht

  —> Übertragung und Synchronisation von Daten

• Schicht 6: Darstellungsschicht

  —> Übertragung von Daten, Berücksichtigung von Syntax, Kompression (MP3) und Verschlüsselung

• Schicht 7: Anwendungsschicht

  —> Übertragung von anwendungsspezifischen Daten, Kommunikation zwischen Anwendungen/Diensten wie E-Mail

Jede Netzwerkschnittstelle eines Gerätes, das am Ethernet- Netzwerk betrieben wird, (z.B. Netzwerkkarten im PC oder Ethernet-CP-Baugruppen in einer SPS), haben eine weltweit eindeutige Ethernet-Adresse → MAC-Adresse (Media AccessControl) dient dazu, die einzelnen Teilnehmer im Ethernet- Netzwerk zu identifizieren bzw. anzusprechen.

—> Schicht 2: Sicherungsschicht

Schichten verteilter Anwendungen:

1. Präsentationsschicht

   —> Visualisierung der Anwendung für den Nutzer

   • Stellt die Schnittstelle zum Anwender dar (GUI)

2. Anwendungslogikschicht

   —> “Datenverarbeitung” je nach Geschäftsbereich

   • Abildung der Anwendungslogik durch Bearbeitung und Beantwortung der Anfragen des Clients

3. Datenhaltungsschicht

   —> Datenzugriffsschicht, Datenspeicher

   • Zugriff und Verwaltung der Daten der Anwendung

   
   

ASP.NET:

(ActiveServerPages) ist eine auf .NET basierende Bibliothek (d.h. Bündelung von Techniken) für die Programmierung von Webseiten, Webanwendungen und Webservices.

ADO.NET:

ist ein Application Interface (API)

• Um es nutzen zu können: Implementierung (Treiber) notwendig !

ADO besteht aus zwei Konzepten:

• Connected Layer → Methoden, um auf der Datenbank selbst zu operieren

• Disconnected Layer → operiert wird auf einer lokalen Kopie (Selectionsabfragen)

• ein Denkansatz, bei dem Programme als Menge von über Nachrichten kooperierenden Objekten organisiert werden und jedes Objekt Instanz (Ausprägung) einer Klasse ist.

• Weiterentwicklung einer benutzerdefinierten Datenstruktur, ähnlich den menschlichen Denkstrukturen

• Im Unterschied zur ‚klassischen‘ strukturierten Programmierung → Objekt = Daten + Algorithmen, d.h. Zusammenfassung von Daten und Funktionalitäten

  
  

• Datenkapselung:

  Verbergen der inneren Struktur eines Objekts

• Polymorphie (Vielgestaltigkeit):

  eine gleichnamige Methode kann auf unterschiedliche Objekte angewendet werden.

• Vererbung:

  Objektklassen können als Basis für andere Klassen dienen; die abgeleiteten Klassen „erben“ die Elemente der Ursprungsklasse → in C# initiiert über Doppelpunkt, Beispiel : class PKW : Fahrzeug

class Fahrzeug { public void Starten() { } }

class Auto : Fahrzeug { public void Hupen() { } }

// Nutzung

Auto meinAuto = new Auto();

meinAuto.Starten(); // Erbt von Fahrzeug

meinAuto.Hupen(); // Eigene Methode

Klasse:

• Eine Vorlage oder ein Bauplan für Objekte.

• Definiert Eigenschaften (Variablen) und Methoden (Funktionen).

Objekt:

• Eine Instanz einer Klasse.

• Repräsentiert eine konkretes Ding oder eine Entität.

• Public: unbeschränkt

• Protected: innerhalb der Klasse und der darauf abgeleiteten Klassen

• Internal: innerhalb des aktuellen Objektes

• Internal Protected: innerhalb des aktuellen Projektes oder der abgeleiteten Klasse

• Private: nur innerhalb der Klasse

• Referenzierung - eine Objektvariable wird deklariert, sie verweist momentan noch auf null

  CKunde kunde1;

• Instanziierung - Objektvariable zeigt auf einen konkreten Wert

  kunde1 = new CKunde() ;

• Initialisierung - Datenfelder der Objektvariable werden gefüllt

  kunde1.anrede = “Frau”;

• Arbeiten mit dem Objekt - es wird auf Eigenschaften und Methoden des Objektes zugegriffen

  label1.text = kunde1.adresse();

• Zerstören - Objekt wird deferenziert, der belegte Speicherplatz wird wieder freigegeben

  kunde1 = null;

Fehlerhandling gewährleistet die Stabilität und Zuverlässigkeit von Anwendungen durch die Behandlung unerwarteter Situationen.

Fehlerbehandlung mit try und catch, um zur Laufzeit ! des Programms Abstürze zu verhindern. (Just-in-Time-Compiler)

Der allgemeine Aufbau eines C#-Programms umfasst:

1. Namespaces:

- Definition von Namespaces zur Organisation von Code.

2. Klassen:

- Definition einer Klasse als Hauptbaustein des Programms.

3. Main-Methode:

- Einstiegspunkt des Programms, wo die Ausführung beginnt.

4. Anweisungen:

- Anweisungen innerhalb der Main-Methode, die die eigentliche Logik des Programms enthalten.

Deklaration von Variablen:

• Deklaration: muss immer explizit erfolgen, d.h. sie müssen vor dem Gebrauch mit einem Datentyp innerhalb von Methoden- und Anweisungsblöcken deklariert werden

• Deklaration erfolgt unter Verwendung spezieller Schlüsselwörter

• Nach der Deklaration muss den Variablen ein Wert zugewiesen werden (!), andernfalls verweigert der Compiler die Arbeit → es erfolgt keine automatische Vorinitialisierung !

1. Code-Editor:

   • Hier wird der Quellcode bearbeitet und geschrieben.

2. Visueller Editor:

   • Ermöglicht die visuelle Gestaltung von Benutzeroberflächen oder anderen visuellen Elementen.

3. Projektmappen-Explorer:

   • Zeigt die Struktur des Projekts und der Dateien an.

4. Eigenschaftsfenster:

   • Zeigt die Eigenschaften des ausgewählten Elements im Projekt an.

5. Toolbox:

   • Enthält eine Sammlung von Steuerelementen, Werkzeugen und Komponenten, die in der Entwicklung verwendet werden können.

6. Fehlerliste

   • Erleichtert das Auffinden und Beheben von Fehlern im Code.

besteht aus:

• using Bibliothek

• namespace NAME {} der Anweendung

• class NAME {Kopf und Rumpf einer Klasse}

• static void main () {Kopf und Rumpf der ersten Methode}

• MethodenNAME1 {Kopf und Rumpf weiterer Methoden}

1. Kontakt mit der Gruppe aufnehmen und Code erhalten.

2. In Visual Studio Projekt öffnen.

3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Projekt -> "Hinzufügen" -> "Vorhandenes Element".

4. Wählen Sie die Dateien aus und fügen Sie sie hinzu.

5. Überprüfen, anpassen und integrieren.

6. Build und Test durchführen.

7. Projektdokumentation aktualisieren.

8. Bei Bedarf Versionskontrolle aktualisieren.

Clientseitige Programmierung:

-> moderne Webbrowser habne die Möglichkeiten, selbst Benutzeranfragen zu qualifizieren

Vorteile: Schnelle Interaktion, Entlastung des Servers.

Nachteile: Begrenzte Datenverarbeitung, Sicherheitsrisiken.

Serverseitige Programmierung:

-> Anfragen, die der Client dem Server stellt, werden von serverseitigen Programmen für den Client bedarfsgerecht aufbereitet

Vorteile: Mehr Leistung, Datenverarbeitung, Datenbankinteraktion, Sicherheit.

Nachteile: Höhere Serverlast, langsamerer Entwicklungsprozess.

HTML5 : (fünfte Fassung der Hypertext Markup Language)

• bezeichnet die clientseitigen Techniken hinter Webseiten.

• HTML5 liefert Technologien für moderne Websites des sog. „Web 2.0“,

• stellt für Audio und Video eine eigene Semantik zur Verfügung,

• Sammelbegriff für HTML, CSS und JavaScript.

• Spezifikation ist kompatibel zu den älteren Standards HTML3 und HTML4 sowie XHTML

• gute Entwicklung für Internet- und Windows-Applikationen,

• wird in vielen Informationssystemen, vor allem im Ingenieursbereich, als Schnittstelle angeboten (z.B. Inventor, SAP .Net-Connector)

• Standard !! (anders als VB und VBA Microsoft)

• plattformunabhängig ! (Handy, PDA, Spielkonsolen etc.)

• ermöglicht die Erstellung von Client- und Server-Applikationen und den Zugriff auf Datenbanken

• hat einen Wiedererkennungseffekt zum VB(A),

• erlaubt die Erstellung von (Web-)Diensten unter SOA#Paradigmen ( Internet der Dienste)

• viele Techniken sind im Rahmen des IDE (Integrated Development Environment) wiederverwendbar

Compiler:

• allgemein schnellere Ausführung

• ursprünglicher Code in der Regel nicht mehr rekonstruierbar Schutz des Quelltextes

• breiter Einsatz für Programmierung von Betriebssystemen, Anwendungsprogrammen: C, C++, C#, Pascal/Delphi, FORTRAN

Interpreter:

• langsamere Ausführung wegen Aufwand für Übersetzung

• Laufzeitfehler durch Syntaxfehler möglich Quelltext des Programmes bleibt sichtbar: kein Schutz, aber offen für beliebige Anpassungen durch Dritte

• Aber: plattformunabhängige Programme (überall wo Interpreter läuft)

• Einsatz im Web, als Skriptsprachen zur Ausführungssteuerung

• Perl, PHP, JavaScript, VBScript, Python, Visual Basic