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E-Book

Kompendium der Informationstechnologie

Hardware, Software, Client-Server-Systeme, Netzwerke, Datenbanken

AutorRüdiger Brause
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl270 Seiten
ISBN9783540270614
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis44,95 EUR

Computer haben als universelle Maschinen das moderne Leben nicht nur durchdrungen, sie verändern durch ihre vielfältige Funktionalität auch jede Art der Kommunikation und damit der Organisation und der Arbeitsabläufe. Vielschichtige Kenntnisse moderner Informationstechnologien sind unabdingbar geworden.

Im vorliegenden Buch werden diese Kenntnisse in solider Weise und auf hohem Niveau vermittelt. Dabei werden insbesondere die Basistechnologien aus den Bereichen Rechnerarchitektur, Netzwerke, Verteilte Systeme, Programmiersprachen und Software-Engineering sowie der Datenbanksysteme berücksichtigt, aus deren Verständnis sich viele aktuelle Schlagworte technischer Entwicklungen und Trends ableiten lassen.

Dieses sorgfältig erarbeitete Werk richtet sich vor allem an Entscheider im Technologie-Management und an Professionals der IT-Branche, die ein fundiertes Verständnis zentraler Basistechnologien erwerben möchten.

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Leseprobe
3 Internet Architekturen, Web-Services und Sicherheit (S. 91-92)

Im Unterschied zu Großrechnern (main frame), die zentral bis zu 1000 Benutzer bedienen können, sind die meisten Rechner in Firmen, Universitäten und Behörden nur wenigen Benutzern vorbehalten (single user-Systeme). Um trotzdem systemweite Dienste und Daten innerhalb der Firmen oder Institutionen nutzen zu können, sind die Rechner in der Regel vernetzt.

3.1 Funktionsarchitekturen

Innerhalb des Internets können verschiedene Modelle verwirklicht sein, wie Rechner miteinander umgehen. Jeder Rechner erhält eine bestimmte Funktion; die Gesamtdienstleistung wird in einzelne Leistungen aufgeteilt.

3.1.1 Client-Server Systeme

Üblich ist dabei die sogenannte Client-Server-Funktionsaufteilung: Spezielle Computer enthalten Unternehmensdaten (file server, mail server), dienen als schnelle Rechner (computing server), nehmen kritische Datentransaktionen (transaction server) vor und steuern besondere Druckgeräte (print server). Dies ermöglicht zusätzliche Funktionalität für die Mitglieder einer Arbeitsgruppe:

electronic mail server
Elektronische Nachrichten dienen als Notizzettel und Kommunikationsmittel, zur Terminabsprache und Projektkoordination.

file sharing
Dokumente und Daten können gemeinsam erstellt und genutzt werden. Dies vermeidet Inkonsistenzen zwischen verschiedenen Kopien und Versionen und hilft dabei auch, Speicherplatz zu sparen.

device sharing
Der Ausdruck von Grafik und Daten auf beliebigen Druckern im Netz (remote printing) ermöglichen die Anschaffung auch teurer Drucker für die ganze Arbeitsgruppe oder alternativ das Einsparen von Investitionen. Dies gilt allgemein für alle Spezialhardware wie high-speed scanner, Farblaserdrucker, Plotter usw.

processor sharing
Durch die Verteilung von Einzelaufgaben eines Rechenjobs auf die Rechner der anderen Gruppenmitglieder kann mit der ungenutzten Rechenzeit der anderen der eigene Job schneller bearbeitet und abgeschlossen werden oder aber Investitionen in mehr Rechengeschwindigkeit gespart werden. Ist der Funktionsunterschied zwischen dem einzelnen Computer und dem Netzwerk für den Benutzer gering, so sprechen wir von einem verteilten Computersystem. Die oben genannten Funktionen werden dabei durch ein gezieltes Zusammenspiel mehrerer Betriebssystemteile auf verschiedenen Rechnern erreicht. Die Netzwerkerweiterung kann deshalb auch als eine Erweiterung des Betriebssystems angesehen werden.

Die oben geschilderten Vorteile sind in Netzen zwar möglich; sie werden aber durch die Vielfalt der eingesetzten Rechnermodelle, Betriebssysteme und Programmiersprachen stark behindert: Die Zusammenarbeit der Rechner leidet unter den unterschiedlichen Netzwerknormen, die in der Hardware und Software existieren. Deshalb wollen wir in diesem Kapitel die wichtige Rolle des Betriebssystems genauer unter die Lupe nehmen und die Aufgaben, Funktionsmodelle und Lösungen näher untersuchen, die ein Netzwerkanschluss für ein Betriebssystem mit sich bringt.

Einen wichtigen Versuch, die inhomogene Landschaft zu vereinheitlichen, stellt dabei das Distributed Computing Environment (DCE) der Herstellervereinigung Open Software Foundation (OSF) (später OpenGroup) dar, das als komplexes Softwarepaket (1 Mill. Codezeilen) verschiedene Lösungen für Client-Server- Arbeitsverwaltung (z.B. threads), Dateiverwaltung und Sicherheitsmechanismen enthält.

3.1.2 Verteilte Betriebssysteme

Ein Betriebssystem, das mit anderen Betriebssystemen über Netzverbindungen gekoppelt wird und auf jedem Rechner vollständig vorhanden ist, wird als Netzwerkbetriebssystem bezeichnet. Man kann nun eine Aufgabe, etwa das Führen von Dateien, innerhalb eines Netzes auch unter den Rechnern aufteilen. Bezüglich dieser Aufgabe spricht man dann von einem verteilten System, in unserem Beispiel von einem verteilten Dateisystem. Die Funktionen des verteilten Systems beschränken sich im Fall eines Netzwerkbetriebssystems auf höhere Dienste und benutzerspezifizierte Programmsysteme.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis7
1 Rechnerarchitektur11
1.1 Rechneraufbau: die Hardware11
1.1.1 Die Eingabe12
1.1.1 Die Ausgabe: Rastergrafik und Skalierung16
1.1.2 Beispiel UNIX36
1.1.3 Beispiel Windows NT38
1.2 Die Architektur eines Rechners18
1.2.1 Busse18
1.2.2 Buskontrolle20
1.2.3 PC-Architektur22
1.3 Maschinensprache und Prozessorstruktur23
1.3.1 Ein einfaches Befehlsmodell23
1.3.2 Eine Prozessorgrundstruktur25
1.4 Prozessoren mit komplexem Befehlssatz (CISC)26
1.4.1 Charakteristik von CISC28
1.4.2 Prozessoren mit reduziertem Befehlssatz (RISC)29
1.5 Rechnerbetrieb: Die Software31
1.5.1 Das Betriebssystem34
1.5.2 Schnittstellen und virtuelle Maschinen40
1.5.3 Software-Hardware-Migration43
1.6 Ein- und Ausgabegeräte44
1.6.1 Beispiel UNIX: I/O-Verarbeitungsschichten46
1.6.2 Beispiel Windows NT: I/O-Verarbeitungsschichten48
1.6.3 Der Zugriff auf Ein- und Ausgabe49
1.6.4 Wahlfreier Zugriff: Plattenspeicher51
1.6.5 Serielle Geräte54
1.6.6 Multiple Plattenspeicher: RAIDs55
1.6.7 Interleaving61
1.6.8 Pufferung63
1.6.9 Synchrone und asynchrone Ein- und Ausgabe65
1.7 Die Energieverwaltung65
2 Netzwerkarchitektur69
2.1 Das Schichtenmodell für Netzwerkprotokolle71
2.1.1 Beispiel UNIX Kommunikationsschichten74
2.1.2 Beispiel Windows NT75
2.1.3 Erweiterungen76
2.2 Namensgebung im Netz77
2.2.1 Namen im weltweiten Netz78
2.2.2 Namen im regionalen Netz80
2.2.3 Namen im lokalen Netz81
2.3 Kommunikationsanschlüsse84
2.3.1 Ports84
2.3.2 Sockets86
2.3.3 Named Pipes87
2.3.4 Mailboxdienste88
2.3.5 Remote Procedure Calls89
2.4 Telefonieren über Internet: Voice over IP93
2.4.1 Technische Konzepte von VoiceOverIP94
2.4.2 Nutzungskonzepte von VoiceOverIP97
2.4.3 Sicherheitsaspekte99
3 Internet Architekturen, Web-Services und Sicherheit101
3.1 Funktionsarchitekturen101
3.1.1 Client-Server Systeme101
3.1.2 Verteilte Betriebssysteme102
3.2 Dateisysteme im Netz104
3.2.1 Zugriffssemantik104
3.2.2 Zustandsbehaftete und zustandslose Server106
3.2.3 Die Cacheproblematik107
3.2.4 Implementationskonzepte110
3.2.5 Sicherheitskonzepte113
3.3 Massenspeicher im Netz115
3.4 Arbeitsmodelle im Netz118
3.4.1 Jobmanagement118
3.4.2 Netzcomputer119
3.4.3 Schattenserver122
3.5 Standard-Dienste im Netz126
3.6 Middleware128
3.6.1 Transparenz und IT-Konsolidierung durch Middleware129
3.6.2 Vermittelnde Dienste130
3.6.3 Universal Plug-and-Play133
3.7 Sicherheitsmechanismen und Konzepte im Netz133
3.7.1 Vorgeschichte134
3.7.2 Eindringen über das Netz134
3.7.3 Übernahme der Kontrolle auf einem Rechner138
3.7.4 Fire-wall-Konfigurationen145
3.7.5 Zugriffslisten und Fähigkeiten146
3.7.6 Die Kerberos-Authentifizierung147
4 Datenbanksysteme153
4.1 Wozu Datenbanken?154
4.2 Übersicht Datenbanksysteme156
4.3 Datenabstraktion (Data Abstraction)158
4.4 Die Architektur eines DBMS159
4.5 Data Warehouse162
5 Programmiersprachen und Paradigmen165
5.1 Natürliche Sprachen167
5.2 Imperative Sprachen169
5.3 Objektorientierte Sprachen171
5.3.1 Das Kapseln von Programmteilen171
5.3.2 Objekte und Vererbung173
5.3.3 Die Philosophie objektorientierter Klassen175
5.3.4 Objektorientierte Programmentwicklung176
5.4 Funktionale Sprachen181
5.4.1 Nebenwirkungsfreie Funktionen181
5.4.2 Sprachkonstrukte184
5.4.3 Sprachenübersicht186
5.5 Datenflusssprachen189
5.5.1 Das Kontrollflussprinzip189
5.5.2 Das Datenflussprinzip190
5.5.3 Datenflussrechner und Datenflusssprachen191
5.6 Logische Sprachen196
5.6.1 Aussagenlogik196
5.6.2 Hornformeln198
5.6.3 Klauseln199
5.6.4 Resolution200
5.6.5 Prädikatenlogik201
5.6.6 Beispiel: Affe-Banane-Problem202
5.6.7 Logikprogramme204
5.7 Visuelle Sprachen205
5.7.1 Visualisierung von Daten206
5.7.2 Visualisierung von Programmen206
5.7.3 Visuelle Spezifikation207
5.7.4 Visuelle Programmierung208
5.7.5 Visuelles Training211
5.7.6 Diskussion212
5.8 Grundbegriffe zur Übersetzung von Programmiersprachen214
6 Softwareentwicklung217
6.1 Das klassische Phasenmodell217
6.1.1 Der Zeitplan219
6.1.2 Phasen und Netzplantechnik220
6.1.3 Randbedingungen223
6.1.4 Das Pflichtenheft224
6.1.5 Der Programmentwurf225
6.1.6 Der Systemtest232
6.1.7 Die Einführung der Software234
6.1.8 Dokumentation235
6.1.9 Qualitätsmanagement236
6.1.10 Der menschliche Faktor239
6.2 Modifizierte Phasenmodelle241
6.2.1 Das Wasserfallmodell241
6.2.2 Objektorientierte Entwicklung242
6.2.3 Rapid Prototyping und Spiralenmodell244
6.3 Das V-Modell247
6.3.1 Die drei Schichten der Standardisierung248
6.3.2 Anwendung des V-Modells249
6.3.3 Vorteile des V-Modells250
6.4 Selbstorganisierende Projektentwicklung252
6.4.1 Gruppenstrukturen252
6.4.2 Projektentwicklung im Plenum254
6.5 CASE Werkzeuge zur Projektentwicklung256
6.5.1 CASE Grundtechniken257
6.5.2 CASE Architektur258
6.6 Risikomanagement260
Abbildungsverzeichnis263
Index267

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