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2026-02-02 13:42:12 +01:00

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223015c – Fragenkatalog (Question Pool)

IT-Grundlagen · HdM Stuttgart · M. Czechowski Ziel: ~100 Fragen, hohe Varianz, semestraler Los-Mechanismus

Legende – Moodle XML-Typen: [MC] = multichoice (einzelne Auswahl) [MM] = multichoice + <single>false</single> (Mehrfachauswahl) [MATCH] = matching (Zuordnung) [ORDER] = ordering (Reihenfolge) [ESSAY] = essay (Freitext, manuell bewertet) [SHORTANS] = shortanswer (Stichwort/Satz, automatisch geprüft) [NUMERIC] = numerical (Zahlenwert ± Toleranz) [CLOZE] = cloze (Lückentext, gemischt)`

BLOCK A – Von-Neumann-Architektur

A1 – Komponenten zuordnen

Thema: Von-Neumann Grundstruktur Punkte: 3 Typ: [MATCH]

Ordne jeder Komponente der Von-Neumann-Architektur ihre Funktion zu.

Komponente	Funktion
Rechenwerk (ALU)	Führt arithmetische und logische Operationen durch
Steuerwerk	Holt, dekodiert und steuert die Ausführung von Befehlen
Speicherwerk	Enthält sowohl Programme als auch Daten
Ein-/Ausgabe	Schnittstelle zu externen Geräten (Tastatur, Bildschirm, Netzwerk)
Bus-System	Verbindet alle Komponenten mittels Adress-, Daten- und Steuerbus

Feedback: Die 5 Komponenten: ALU (Rechnen), Steuerwerk (Befehle steuern), Speicherwerk (Programme UND Daten), Ein-/Ausgabe (Peripherie), Bus-System (Verbindung).

A2 – Welche Komponente ist das?

Thema: Von-Neumann – einzelne Komponente identifizieren Punkte: 1 Typ: [MC]

Ein Programm besteht aus einer Folge von Befehlen. Eine Komponente der Von-Neumann-Architektur ist für das Abrufen, Dekodieren und Ausführen dieser Befehle zuständig. Welche?

Rechenwerk (ALU)
Steuerwerk ✅
Speicherwerk
Ein-/Ausgabe

Feedback: Das Steuerwerk (Control Unit) orchestriert den Fetch-Decode-Execute-Zyklus – es ist der „Dirigent" der CPU.

A3 – Bus-Typen identifizieren

Thema: Von-Neumann – Bus-System im Detail Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Bus-Typ seine Funktion zu.

Bus	Funktion
Adressbus	Übermittelt die Speicheradresse, an der Daten gelesen/geschrieben werden
Datenbus	Führt die eigentlichen Daten zwischen CPU und Speicher
Steuerbus	Übermittelt Steuersignale (Lesen/Schreiben, Takt)

Feedback: Adressbus = „Wo?", Datenbus = „Was?", Steuerbus = „Wie/Wann?"

A4 – Von-Neumann vs. Harvard: Kern-Unterschied

Thema: Architektur-Vergleich – Konzept Punkte: 2 Typ: [MC]

Was ist der fundamentale strukturelle Unterschied zwischen der Von-Neumann- und der Harvard-Architektur?

Harvard verwendet einen schnelleren Bus, Von-Neumann einen langsameren.
Bei Harvard sind Programm- und Datenspeicher physisch getrennt; bei Von-Neumann teilen sie denselben Speicher. ✅
Von-Neumann hat mehr Prozessorkerne als Harvard.
Harvard verzichtet komplett auf einen Bus – die Komponenten kommunizieren drahtlos.

Feedback: Der eine Unterschied: ein Speicher (Von-Neumann) vs. zwei separate Speicher (Harvard). Alles andere folgt aus diesem Prinzip.

A5 – Harvard: Vorteil für Echtzeit erkläre

Thema: Von-Neumann vs. Harvard – Transfer/Begründung Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Ein Arduino nutzt die Harvard-Architektur. Erkläre in 2–3 Sätzen, warum diese Architektur für Echtzeit-Anwendungen auf einem Mikrokontroller vorteilhafter ist als die Von-Neumann-Architektur.

Musterlösung: Harvard trennt Code- und Datenspeicher → CPU kann gleichzeitig einen Befehl aus dem Programmspeicher lesen UND auf Daten im Datenspeicher zugreifen (paralleler Zugriff). Bei Von-Neumann konkurrieren Befehle und Daten um denselben Bus →sequentiell → langsamere Zykluszeit. Bei Echtzeit-Anwendungen zählt jeder Nanosekunde.

A6 – Von-Neumann-Flaschenhals: Was, warum, wie lösen?

Thema: Von-Neumann-Bottleneck – Transfer Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Beschreibe den „Von-Neumann-Flaschenhals" (Bottleneck). Erkläre konkret, woher er entsteht und nenne eine Maßnahme, die moderna Architekten einsetzen, um ihn zu mildern.

Musterlösung: CPU ist schneller als der Datentransfer über den gemeinsamen Bus. Da Befehle und Daten sich denselben Bus teilen, müssen sie nacheinander geladen werden → Engpass. Lösung: Cache-Speicher direkt an der CPU (L1/L2) reduziert Bus-Zugriffe drastisch.

A7 – Flaschenhals: Richtig oder Falsch?

Thema: Von-Neumann-Bottleneck – Verständnis prüfen Punkte: 1 Typ: [MC]

„Der Von-Neumann-Flaschenhals entsteht, weil der Speicher langsamer als die CPU ist und Befehle und Daten sich den gleichen Bus teilen müssen."

Diese Aussage ist …

…korrekt. ✅
…falsch – der Flaschenhals liegt bei der Ein-/Ausgabe, nicht beim Bus.
…falsch – In der Von-Neumann-Architektur haben Befehle und Daten separate Busse.
…falsch – Die CPU ist immer langsamer als der Bus.

Feedback: Genau diese Kombination (gemeinsamer Bus + Geschwindigkeitsdifferenz) definiert den Flaschenhals.

A8 – Stored Program Concept: Was ermöglicht es?

Thema: Stored Program Concept – Konzept verstehen Punkte: 2 Typ: [MM] (Mehrfachauswahl)

Welche der folgenden Aussagen beschreiben korrekt, was das Stored Program Concept ermöglicht? (Mehrere Antworten möglich)

Apps können ohne Hardwareänderung installiert und gelöscht werden. ✅
Multitasking wird möglich, da mehrere Programme im Speicher gleichzeitig residieren können. ✅
Die CPU kann jetzt selbst neue Befehle erfinden.
Der Speicher wird durch das Stored Program Concept doppelt so groß.
Betriebssysteme können sich selbst aktualisieren. ✅
Programme müssen weiterhin durch Umstecken von Kabeln eingegeben werden.

Feedback: Kern: Programme werden als Daten im Speicher abgelegt → austauschbar ohne Hardware-Änderung. Das öffnet Tür zu: Apps, Multitasking, Updates, Betriebssysteme.

A9 – Stored Program Concept: Lückentext

Thema: Stored Program Concept – Terminologie Punkte: 1 Typ: [CLOZE]

Vor der Von-Neumann-Architektur mussten Programme durch 1:Umstecken von Kabeln eingegeben werden. Das Stored Program Concept löst das dadurch, dass Programme als 2:Daten im Speicher abgelegt werden. Das bedeutet, dass 3:keine Hardwareänderung nötig ist, um ein anderes Programm auszuführen.

Feedback: Die drei Schlüsselbegriffe zusammen erzählen die Story: vorher Kabel, nachher Daten im Speicher, Konsequenz: Hardware-unabhängig.

A10 – Stored Program Concept: Vorher vs. nachher

Thema: Stored Program Concept – Transfer historisch Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Der ENIAC war einer der ersten elektronischen Computer. Erkläre in einem kurzen Satz, wie dort Programme „eingegeben" wurden, und erkläre anschließend, was konkret das Stored Program Concept daran änderte.

Musterlösung: Beim ENIAC mussten Programme durch Umstecken von Kabeln (Verdrahtung) physisch eingegeben werden – jedes neue Programm erforderte eine manuelle Umkonfiguration der Hardware. Das Stored Program Concept speichert Programme als Daten im selben Speicher wie die Arbeitsdaten → austauschbar per Software, keine Verdrahtung nötig.

BLOCK B – Netzwerk-Grundlagen (TCP/IP)

B1 – Protokoll → TCP/IP-Schicht zuordnen

Thema: TCP/IP-Schichtmodell – Zuordnung Punkte: 3 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Protokoll die richtige TCP/IP-Schicht zu.

Protokoll	Schicht
HTTP	Anwendung
DNS	Anwendung
TCP	Transport
UDP	Transport
IP	Internet
Ethernet	Netzzugang

Feedback: Anwendung: HTTP, DNS, SMTP, FTP. Transport: TCP, UDP. Internet: IP. Netzzugang: Ethernet, WLAN.

B2 – Welche Schicht ist das? (einzeln)

Thema: TCP/IP – einzelne Schicht identifizieren Punkte: 1 Typ: [MC]

Das Protokoll IP arbeitet auf welcher TCP/IP-Schicht?

Anwendung
Transport
Internet ✅
Netzzugang

Feedback: IP (Internet Protocol) arbeitet auf der Internet-Schicht – dort werden Pakete adressiert und geroutet.

B3 – Schicht-Funktion beschreiben

Thema: TCP/IP – Funktionen der Schichten Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Beschreibe in einem Satz pro Schicht die Hauptfunktion jeder der vier TCP/IP-Schichten (Anwendung, Transport, Internet, Netzzugang).

Musterlösung: Anwendung: Stellt Protokolle für spezifische Dienste bereit (HTTP für Web, SMTP für Mail). Transport: Sorgt für zuverlässige (TCP) oder schnelle (UDP) Übertragung zwischen zwei Endpunkten. Internet: Adressiert und routet Pakete über Netzwerkgrenzen hinweg mittels IP. Netzzugang: Übertragen von Frames auf einem physischen Übertragungsweg (Ethernet, WLAN).

B4 – Was ist eine MAC-Adresse?

Thema: MAC-Adresse – Konzept Punkte: 1 Typ: [MC]

Was identifiziert eine MAC-Adresse?

Den konkreten Dienst (z. B. Webserver) auf einem Computer.
Den Computer im globalen Internet über Netzwerkgrenzen hinweg.
Die Netzwerkkarte eines Geräts auf einem lokalen Netzwerksegment. ✅
Die Routen, die ein Paket durch das Internet nimmt.

Feedback: MAC = Media Access Control. Sie ist eine 48-Bit-Adresse, die einer Netzwerkkarte ab Werk zugewiesen wird – lokal, ein Hop.

B5 – Was ist eine IP-Adresse?

Thema: IP-Adresse – Konzept Punkte: 1 Typ: [MC]

Was identifiziert eine IP-Adresse?

Die Netzwerkkarte eines Geräts auf einem lokalen Segment.
Ein Gerät (Host) im globalen Internet – sie ermöglicht das Routing über Netzwerkgrenzen. ✅
Den Dienst, der auf einem bestimmten Port läuft.
Die physische Leitung zwischen zwei Computern.

Feedback: IP = Internet Protocol. Die IP-Adresse ist der globale „Hausnummer" eines Geräts – routing-tauglich, im Gegensatz zur lokalen MAC-Adresse.

B6 – Was ist eine Port-Nummer?

Thema: Port – Konzept Punkte: 1 Typ: [MC]

Wozu dient eine Port-Nummer auf dem Zielrechner?

Sie bestimmt die Geschwindigkeit der Verbindung.
Sie identifiziert das Gerät im Netzwerk.
Sie adressiert den konkreten Dienst bzw. die Anwendung auf dem Computer (z. B. Webserver auf 80, HTTPS auf 443). ✅
Sie zeigt an, ob das Gerät per WLAN oder Kabel verbunden ist.

Feedback: IP = „Welches Gebäude?", Port = „Welche Tür im Gebäude?" (welcher Dienst soll die Anfrage empfangen).

B7 – IP, MAC, Port: Zuordnung

Thema: Adressierung – Unterschiede auf einen Blick Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jeder Adresse ihre Beschreibung zu.

Adresse	Beschreibung
IP-Adresse	Globale Adresse eines Geräts – ermöglicht Routing über Netzwerkgrenzen
MAC-Adresse	Lokale Adresse einer Netzwerkkarte – nur innerhalb eines Segments gültig
Port-Nummer	Adressiert einen bestimmten Dienst auf einem Computer

Feedback: Drei Ebenen der Adressierung: Gerät global (IP), Gerät lokal (MAC), Dienst auf dem Gerät (Port).

B8 – MAC ändert sich, IP nicht: Warum?

Thema: IP vs. MAC beim Routing – Transfer Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Ein Paket reist von deinem Laptop zu einem Webserver über mehrere Router. Erkläre in 2–3 Sätzen, warum die MAC-Adresse an jedem Router neu gesetzt wird, während die IP-Adresse des Ziel-Servers konstant bleibt.

Musterlösung: Die IP-Adresse des Ziel-Servers bleibt konstant, weil sie das globale Routingziel identifiziert – jeder Router nutzt sie, um das nächste Hop zu bestimmen. Die MAC-Adresse hingegen gilt nur für ein einzelnes Netzwerksegment (einen „Hop"). An jedem Router wird ein neuer Frame erstellt mit der MAC des nächsten Hops als Ziel – die alte MAC wird verworfen.

B9 – Encapsulation: Dateneinheit → Schicht

Thema: Encapsulation – Zuordnung Punkte: 3 Typ: [MATCH]

Bei der Übertragung wird eine Nachricht von Schicht zu Schicht verpackt. Ordne jeder Dateneinheit die zugehörige Schicht und was hinzugefügt wird.

Dateneinheit	Schicht + Was wird ergänzt
Daten	Anwendungsschicht – die eigentliche Nachricht (z. B. HTML-Seite)
Segment	Transportschicht – Daten + Ports und Sequenznummern
Paket	Internetschicht – Segment + IP-Adressen (Quelle und Ziel)
Frame	Netzzugangsschicht – Paket + MAC-Adressen und Prüfsumme

Feedback: D-S-P-F: Daten → Segment → Paket → Frame. Jede Schicht fügt einen Header (und beim Frame auch einen Trailer) hinzu.

B10 – Encapsulation: Reihenfolge sortieren

Thema: Encapsulation – Reihenfolge Punkte: 2 Typ: [ORDER]

Sortiere die Dateneinheiten in der Reihenfolge, wie sie beim Senden entstehen (von innen nach außen):

Daten
Segment
Paket
Frame

Feedback: Zwiebelprinzip: Die Anwendung erzeugt Daten → Transport verpackt zu einem Segment → Internet zu einem Paket → Netzzugang zum Frame.

B11 – Decapsulation: Umgekehrte Reihenfolge

Thema: Decapsulation – Empfänger-Seite Punkte: 2 Typ: [MC]

Wenn der Server das Signal empfängt, passiert Decapsulation. In welcher Reihenfolge werden die Header entfernt?

Anwendung → Transport → Internet → Netzzugang
Alle Header werden gleichzeitig entfernt, sobald die Daten im RAM liegen.
Netzzugang (Ethernet-Header weg) → Internet (IP-Header weg) → Transport (TCP-Header weg) → Daten. ✅
Internet → Netzzugang → Transport → Anwendung

Feedback: Das Auspacken erfolgt in umgekehrter Reihenfolge wie das Einpacken – der äußerste Header (Frame) wird zuerst entfernt.

B12 – Encapsulation: Lückentext

Thema: Encapsulation – Terminologie Punkte: 2 Typ: [CLOZE]

Bei der Übertragung wird eine Nachricht von Schicht zu Schicht verpackt. Die Transportschicht erzeugt ein 1:Segment, die Internetschicht ein 2:Paket, und die Netzzugangsschicht einen 3:Frame. Am Empfänger wird dieses in 4:umgekehrter Reihenfolge wieder abgepackt (Decapsulation).

Feedback: D-S-P-F vorwärts beim Senden, F-P-S-D beim Empfangen. Jeder Name beschreibt die Dateneinheit mit allen bis zu dieser Schicht hinzugefügten Headern.

B13 – TCP vs. UDP: Videostreaming

Thema: TCP vs. UDP – Echtzeit-Szenario Punkte: 2 Typ: [MC]

Ein Videostreaming-Dienst sendet Daten an deinen Browser. Ein einzelnes Paket geht verloren. Warum wählt der Dienst UDP statt TCP?

UDP sendet jedes Paket doppelt, daher geht statistisch nie etwas verloren.
Bei Echtzeit ist Verzögerung schlimmer als Verlust. TCP würde das Paket erneut anfordern → Video friert ein. UDP ignoriert es → kurzer Glitch, Video läuft weiter. ✅
TCP kann bei Videostreaming nicht verwendet werden, da es zu langsam für Multimedia ist.
UDP ist immer schneller als TCP – deshalb nutzt jeder Streaming-Dienst UDP.

Feedback: Der Kern: Bei Echtzeit zählt Latenz, nicht Vollständigkeit. Ein fehlendes Frame ist besser als ein eingefrorenes Video.

B14 – TCP vs. UDP: Unterschiede beschreiben

Thema: TCP vs. UDP – Konzept-Vergleich Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Nenne zwei wesentliche Unterschiede zwischen TCP und UDP und gib für jeden einen konkreten Anwendungsfall an, in dem genau dieses Eigenschaftspaar ausschlaggebend ist.

Musterlösung: (1) TCP ist verbindungsorientiert und zuverlässig (Handshake, Sequenznummern, ACK) → ideal für Dateiübertragung, wo jedes Byte zählt. (2) UDP ist verbindungslos und schneller, aber ohne Garantie für Lieferung oder Reihenfolge → ideal für Echtzeit-Anwendungen wie Videostreaming oder Online-Gaming, wo Latenz wichtiger als Vollständigkeit ist.

B15 – TCP vs. UDP: Richtig oder Falsch?

Thema: TCP vs. UDP – Aussagen prüfen Punkte: 1 Typ: [MC]

„UDP garantiert, dass alle Pakete in der richtigen Reihenfolge ankommen."

Diese Aussage ist …

…korrekt – UDP nutzt Sequenznummern wie TCP.
…falsch – UDP bietet keine Garantie für Reihenfolge noch für Lieferung. ✅
…korrekt – UDP ist sogar zuverlässiger als TCP.
…falsch – UDP existiert gar nicht mehr in modernen Netzwerken.

Feedback: UDP = „fire and forget". Keine Verbindung, keine Sequenznummern, keine Bestätigung. Genau deshalb ist es schneller.

B16 – TCP 3-Way-Handshake: SYN geht verloren

Thema: TCP-Verbindungsaufbau – Störfall Punkte: 2 Typ: [MC]

Der Client sendet ein SYN zum Server. Das SYN-Paket geht verloren – es erreicht den Server nie. Was passiert als nächstes?

Der Server sendet trotzdem ein SYN-ACK, da die IP-Adresse bekannt ist.
Der Server kennt die Anfrage nicht → sendet kein SYN-ACK → der Client erhält keine Antwort → keine Verbindung. Der Client sendet das SYN nach einem Timeout erneut. ✅
Der Client sendet direkt ein ACK als Fallback – Verbindung mit zwei Paketen.
Das verloren gegangene SYN wird vom Netzwerk automatisch rekonstruiert.

Feedback: Ohne SYN beim Server: kein SYN-ACK, kein Handshake, keine Verbindung. TCP retransmittiert nach Timeout.

B17 – TCP 3-Way-Handshake: Ablauf beschreiben

Thema: TCP-Verbindungsaufbau – Konzept Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Beschreibe die drei Schritte des TCP 3-Way-Handshakes. Erkläre, warum alle drei Schritte nötig sind, bevor Daten gesendet werden.

Musterlösung: (1) Client → Server: SYN („Ich will eine Verbindung aufbauen"). (2) Server → Client: SYN-ACK (「Ich bestätige das und will auch eine Verbindung"). (3) Client → Server: ACK ("Bestätigt"). Alle drei Schritte sind nötig, damit beide Seiten wissen, dass die andere die Verbindung akzeptiert hat – erst dann kann zuverlässiger Datenaustausch beginnen.

B18 – TCP Sequenznummern: Wozu?

Thema: TCP – Sequenznummern Punkte: 1 Typ: [MC]

Welches Problem lösen Sequenznummern im TCP-Header konkret?

Sie verhindern, dass Hacker die Verbindung abhören können.
Pakete können in falscher Reihenfolge ankommen. Sequenznummern erlauben das korrekte Sortieren beim Empfänger. ✅
Sie zählen, wie viele Benutzer gleichzeitig auf dem Server sind.
Sie bestimmen die maximale Größe einer Datei.

Feedback: IP-Pakete können unterschiedliche Routen nehmen → Part 3 kommt vor Part 1. TCP sortiert sie anhand der Sequenznummern wieder.

BLOCK C – HTTP

C1 – HTTP-Methoden: Zuordnung

Thema: HTTP-Methoden – Was macht was Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jeder HTTP-Methode ihre Hauptfunktion zu.

Methode	Hauptfunktion
GET	Ruft eine Ressource ab (nur lesen)
POST	Erstellt eine neue Ressource auf dem Server
PUT	Ersetzt eine existierende Ressource vollständig
DELETE	Löscht eine Ressource auf dem Server

Feedback: CRUD-Mapping: GET=Read, POST=Create, PUT=Update, DELETE=Delete.

C2 – POST vs. PUT: Unterschied

Thema: HTTP-Methoden – POST vs. PUT Punkte: 1 Typ: [MC]

Ein Nutzer erstellt einen neuen Blog-Eintrag auf einer Webseite. Welche HTTP-Methode wird verwendet?

POST – eine neue Ressource wird erstellt. ✅
PUT – PUT wird immer verwendet, wenn Daten gesendet werden.
GET – GET kann auch Daten senden mit URL-Parametern.
DELETE – DELETE erstellt und löscht gleichzeitig.

Feedback: POST = „Erstelle etwas Neues". PUT = „Ersetze etwas Bestehendes". Neuer Blog-Eintrag → POST.

C3 – PUT: Profilbild ersetzen

Thema: HTTP-Methoden – PUT im Szenario Punkte: 1 Typ: [MC]

Ein Nutzer aktualisiert sein Profilbild – das alte Bild wird durch ein neues ersetzt. Welche HTTP-Methode?

GET – GET kann auch Daten senden.
PUT – ersetzt eine existierende Ressource. ✅
POST – POST ist immer für das Ersetzen zuständig.
DELETE – DELETE sendet das neue Foto und löscht das alte.

Feedback: „Ersetzen einer existierenden Ressource" = PUT. POST wäre, wenn ein völlig neues Bild erstellt würde, ohne dass ein vorhandenes überschrieben wird.

C4 – DELETE: Wann nutzen?

Thema: HTTP-Methoden – DELETE im Szenario Punkte: 1 Typ: [MC]

Ein Nutzer löscht einen von ihm erstellten Kommentar auf einer Webseite. Welche HTTP-Methode wird der Browser im Hintergrund verwenden?

GET – GET kann auch Löschvorgänge auslösen.
POST – POST ist die Standardmethode für alle Änderungen.
PUT – PUT löscht und ersetzt gleichzeitig.
DELETE – der Kommentar wird vom Server entfernt. ✅

Feedback: DELETE = „Entferne diese Ressource vom Server." Konkret: der Kommentar wird anhand seiner URL/ID identifiziert und gelöscht.

C5 – HTTP-Methoden: Freitext-Beschreibung

Thema: HTTP-Methoden – Konzept zusammenfassen Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre in einem kurzen Absatz, warum es in HTTP mehrere Methoden gibt (GET, POST, PUT, DELETE) und nicht einfach eine einzige „Sende-Funktion". Nutze ein konkretes Beispiel.

Musterlösung: Eine einzelne Methode könnte nicht zwischen „Daten lesen", „Daten erstellen", „Daten ersetzen" und „Daten löschen" unterscheiden – der Server wüsste nicht, was er tun soll. Mit separaten Methoden kann der Server allein anhand der Methode + URL entscheiden: GET /users/5 → Benutzer 5 anzeigen; DELETE /users/5 → Benutzer 5 löschen. Das ist sauber, zustandslos und standardisiert.

C6 – GET: Warum nicht für Passwörter?

Thema: HTTP-Methoden – GET Sicherheit Punkte: 2 Typ: [MC]

Warum sollte man niemals GET verwenden, um sensible Daten (z. B. ein Passwort) an den Server zu senden?

GET ist langsamer als POST – Passwörter müssen schnell übertragen werden.
Bei GET stehen die Daten sichtbar in der URL (Browser-Verlauf, Server-Logs, Proxy-Server). Bei POST sind sie im Body versteckt. ✅
GET erlaubt nur Zahlen, keine Buchstaben.
GET wird vom Server nie verschlüsselt, POST immer.

Feedback: GET-Parameter hängen an der URL (?pw=123). Diese ist in History, Logs, Proxies sichtbar. HTTPS verschlüsselt zwar beides auf der Leitung, aber die URL selbst wird an zu vielen Stellen gespeichert.

C7 – Status-Codes: Categorisierung

Thema: HTTP Status-Codes – Bedeutung der ersten Ziffer Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jeder ersten Ziffer eines HTTP-Status-Codes ihre Bedeutung zu.

Erste Ziffer	Bedeutung
2xx	Erfolg – die Anfrage wurde erfolgreich verarbeitet
3xx	Weiterleitung – die Ressource wurde verschoben
4xx	Client-Fehler – die Anfrage des Nutzers war fehlerhaft
5xx	Server-Fehler – der Server hat ein Problem

Feedback: Die erste Ziffer = Kategorie. 200 OK, 301 Moved, 404 Not Found, 503 Service Unavailable – die Kategorie sagt dir sofort, wo das Problem liegt.

C8 – 503: Server-Fehler erkläre

Thema: HTTP Status-Codes – 5xx Transfer Punkte: 1 Typ: [MC]

Du rufst eine Webseite auf und erhältst HTTP/1.1 503 Service Unavailable. Was bedeutet das?

Du hast die falsche URL eingegeben.
Der Server hat die Anfrage erfolgreich umgeleitet.
Der Server ist überlastet oder temporär nicht verfügbar – Verantwortung liegt beim Betreiber. ✅
Der Server hat die Seite dauerhaft verschoben.

Feedback: 5xx = Server-Problem. Du als Client kannst nur später erneut versuchen. Der Betreiber muss das lösen.

C9 – 404: Wer hat „Schuld"?

Thema: HTTP Status-Codes – 4xx Transfer Punkte: 1 Typ: [MC]

Du erhältst einen 404-Fehler. Wer ist für die Ursache verantwortlich?

Der Server ist abgestürzt.
Das Internet ist ausgefallen.
Der Client (Nutzer) – eine URL wurde angefordert, die nicht existiert (Tippfehler oder veralteter Link). ✅
Der DNS-Server konnte den Namen nicht auflösen.

Feedback: 4xx = Client-Fehler. Der Server funktioniert perfekt, er sagt nur: „Das, was du anforderst, habe ich nicht."

C10 – Status-Codes: Szenarios zuordnen

Thema: HTTP Status-Codes – Transfer Zuordnung Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Szenario den passenden HTTP-Status-Code zu.

Szenario	Status-Code
Du rufst eine Seite auf, die seit letztem Jahr auf eine neue URL umgeleitet wurde	301 Moved Permanently
Eine Webseite lädt erfolgreich	200 OK
Du gibst eine URL ein, die nicht existiert	404 Not Found
Der Webserver ist überlastet	503 Service Unavailable

Feedback: 200 = Alles gut. 301 = dauerhaft verschoben. 404 = nicht gefunden (dein Fehler). 503 = Server-Problem (Betreiber).

C11 – Status-Codes: Freitext

Thema: HTTP Status-Codes – Konzept zusammenfassen Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre, warum HTTP-Status-Codes aus einer dreistelligen Zahl bestehen und was die erste Ziffer konkret bedeutet. Nenne je einen Beispiel-Code für 2xx, 4xx und 5xx.

Musterlösung: Die erste Ziffer kategorisiert die Antwort: 2xx = Erfolg, 3xx = Weiterleitung, 4xx = Client-Fehler, 5xx = Server-Fehler. Die restlichen zwei Ziffern spezifizieren den genauen Fall. Beispiele: 200 OK (Erfolg), 404 Not Found (Client-Fehler), 500 Internal Server Error (Server-Fehler). Diese Struktur ermöglicht es, allein aus dem Code zu verstehen, ob und wo ein Problem liegt – ohne die Antwort ganz lesen zu müssen.

BLOCK D – DNS

D1 – DNS: Was macht es?

Thema: DNS – Grundfunktion Punkte: 1 Typ: [MC]

Was ist die Hauptfunktion eines DNS-Servers?

Er verschlüsselt die Verbindung zwischen Client und Server.
Er übersetzt einen Domain-Namen (z. B. hdm-stuttgart.de) in eine IP-Adresse. ✅
Er routet Pakete durch das Internet.
Er weist jedem Computer eine MAC-Adresse zu.

Feedback: DNS = Domain Name System = „Telefonbuch des Internets". Name → IP. Ohne DNS müsste man überall IP-Adressen eintippen.

D2 – DNS: Zeitlicher Ablauf

Thema: DNS – Rolle im Gesamtablauf Punkte: 2 Typ: [MC]

Du gibst https://hdm-stuttgart.de in die Adresszeile ein. Was passiert vor dem TCP-Handshake?

Der Browser sendet direkt den Namen an den Server – DNS wird erst danach benötigt.
DNS-Auflösung: Der Name wird in eine IP-Adresse umgewandelt. TCP kann nur zu IP-Adressen Verbindungen aufbauen. ✅
DNS passiert nach dem TCP-Handshake.
DNS ist nur für HTTPS nötig – bei HTTP kann der Name direkt verwendet werden.

Feedback: DNS vor TCP. Kein Name-to-IP? Kein Handshake möglich. TCP arbeitet auf IP-Adressen, nicht auf Domain-Namen.

D3 – DNS: Warum zwingend nötig?

Thema: DNS – Transfer/Begründung Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre in 2–3 Sätzen, warum der DNS-Schritt zwingend vor dem TCP-Handshake stehen muss. Was würde passieren, wenn der Browser den Domain-Namen direkt an den Netzwerk-Stack übergeben würde?

Musterlösung: TCP arbeitet nur mit IP-Adressen – ein Domain-Name wie hdm-stuttgart.de ist für TCP-/IP-Stack sinnlos. Ohne vorherige DNS-Auflösung würde der Browser nicht wissen, an welche IP er das SYN senden soll. Der DNS-Schritt konvertiert den human-readable-Namen in eine maschinenlesbare IP, erst danach kann der Verbindungsaufbau beginnen.

D4 – DNS: Lückentext

Thema: DNS – Terminologie Punkte: 1 Typ: [CLOZE]

Der DNS-Server übersetzt einen 1:Domain-Namen in eine 2:IP-Adresse. Dieser Schritt fällt 3:vor dem TCP-Handshake statt, weil TCP nur zu 4:IP-Adressen Verbindungen aufbauen kann.

Feedback: Die vier Lücken beschreiben den DNS-Ablauf vollständig: Was wird übersetzt, in was, wann, und warum.

BLOCK E – Der Gesamtablauf (Zusammen)

E1 – Reihenfolge eines HTTPS-Aufrufs

Thema: Gesamtablauf – Sortierung Punkte: 2 Typ: [ORDER]

Sortiere die Schritte eines HTTPS-Aufrufs in der richtigen Reihenfolge:

DNS-Auflösung (Name → IP)
TCP 3-Way-Handshake (Verbindung aufbauen)
TLS-Handshake (Verschlüsselung vereinbaren)
HTTP GET (Anfrage senden)
HTTP 200 OK + HTML (Antwort empfangen)

Feedback: DNS → TCP → TLS → HTTP Request → HTTP Response. Jeder Schritt ist eine Voraussetzung für den nächsten.

E2 – Reihenfolge: Welche Folge ist korrekt?

Thema: Gesamtablauf – Multiple Choice Punkte: 1 Typ: [MC]

Du gibst eine URL ein. Welche Reihenfolge ist korrekt?

(1) TCP-Handshake → (2) DNS → (3) HTTP GET → (4) HTTP 200 OK
(1) DNS → (2) TCP-Handshake → (3) HTTP GET → (4) HTTP 200 OK ✅
(1) HTTP GET → (2) DNS → (3) TCP-Handshake → (4) HTTP 200 OK
(1) DNS → (2) HTTP GET → (3) TCP-Handshake → (4) HTTP 200 OK

Feedback: DNS immer zuerst. Dann TCP (Verbindung). Dann HTTP (Anfrage/Antwort).

E3 – Gesamtablauf: Freitext

Thema: Gesamtablauf – Transfer beschreiben Punkte: 3 Typ: [ESSAY]

Du gibst https://example.com in deinen Browser ein. Beschreibe jeden Schritt vom Eintippen der URL bis zum Anzeigen der Webseite. Erkläre kurz, was in jedem Schritt passiert und warum dieser Schritt nötig ist.

Musterlösung: (1) DNS: example.com → IP-Adresse (z. B. 93.184.216.34). Nötig, weil TCP nur IPs kennt. (2) TCP-Handshake: SYN → SYN-ACK → ACK. Stellt eine zuverlässige Verbindung her. (3) TLS-Handshake (bei HTTPS): Verschlüsselung vereinbaren. (4) HTTP GET: Browser fordert die HTML-Seite an. (5) HTTP 200 OK: Server sendet die Seite zurück. Browser rendert HTML/CSS/JS.

BLOCK F – HTML-Grundlagen

F1 – `<head>` vs. `<body>`: Was passiert bei Fehler?

Thema: HTML-Struktur – head/body Punkte: 2 Typ: [MC]

Ein Student platziert <title> und <meta name="description"> im <body> statt im <head>. Welche zwei Konsequenzen hat das?

Kein Problem – Browser ignorieren die Unterscheidung.
(1) Der Browser-Tab zeigt keinen Titel an. (2) Suchmaschinen haben keine Beschreibung für das Snippet → schlechte SEO, Screen-Reader können die Seite nicht richtig vorlesen. ✅
(1) Der Titel wird im Seiteninhalt sichtbar angezeigt. (2) Die description wird als Text auf der Seite eingeblendet.
Nur das Fehlen von <meta charset> ist ein Problem.

Feedback: <head> = Metadaten (unsichtbar für den Nutzer, sichtbar für Browser/Maschinen). <body> = sichtbarer Inhalt. Title und description im Body werden nicht als Metadaten interpretiert.

F2 – `<head>`: Was gehört wohin?

Thema: HTML-Struktur – Zuordnung Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Element zu, ob es in <head> oder <body> gehört.

Element	Wohin?
`<title>`	`<head>`
`<meta charset="UTF-8">`	`<head>`
`<meta name="description">`	`<head>`
`<h1>Willkommen</h1>`	`<body>`
`<p>Text hier</p>`	`<body>`
`<link rel="stylesheet">`	`<head>`

Feedback: <head> = alles, was der Nutzer nicht direkt sieht (Metadaten, Styles, Titel). <body> = alles, was im Browser-Fenster angezeigt wird.

F3 – Charset: Was passiert ohne `<meta charset>`?

Thema: HTML – Zeichenkodierung Punkte: 1 Typ: [MC]

Was ist die konkrete Konsequenz, wenn <meta charset="UTF-8"> fehlt oder falsch gesetzt ist?

Die Webseite lädt gar nicht.
Sonderzeichen (Umlaute, Emojis) werden als kryptische Symbole dargestellt, weil der Browser die falsche Zeichenkodierung rät. ✅
Die Seite wird langsamer, da der Browser alle Sprachen durchprobieren muss.
Das CSS wird nicht geladen.

Feedback: Ohne charset nutzt der Browser oft einen Standard wie Latin-1. Bei UTF-8-gespeicherten Dateien → Umlaute und Emojis werden falsch dargestellt (Mojibake).

BLOCK G – CSS

G1 – Spezifität: ID vs. Klasse vs. Element

Thema: CSS Spezifität – Grundregel Punkte: 2 Typ: [MC]

Gegeben:

p           { color: blue; }
.highlight  { color: green; }
#main       { color: red; }

Ein Element <p class="highlight" id="main"> wird angezeigt. Welche Farbe?

Blau – die Element-Regel steht zuerst im Code.
Grün – Klassen haben immer Vorrang vor IDs.
Rot – die ID #main hat die höchste Spezifität (0,1,0,0). ✅
Rot – die letzte Regel im Code gewinnt immer.

Feedback: Spezifität: ID (0,1,0,0) > Klasse (0,0,1,0) > Element (0,0,0,1). Reihenfolge im Code ist nur relevant bei gleicher Spezifität.

G2 – Spezifität: Zahlenwerte zuordnen

Thema: CSS Spezifität – Werte Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Selektor-Typ seinen Spezifitätswert zu.

Selektor-Typ	Spezifitätswert
Inline-Style (`style="..."`)	1,0,0,0
ID (`#main`)	0,1,0,0
Klasse (`.highlight`)	0,0,1,0
Element (`p`)	0,0,0,1

Feedback: Von höchster zu niedrigster: Inline > ID > Klasse > Element. Die Stelle zählt als Einheit – sie werden nicht aufgezählt.

G3 – Spezifität: Edge Case – 100 Elemente vs. 1 Klasse

Thema: CSS Spezifität – Bonusfrage Punkte: 1 Typ: [MC]

Zwei CSS-Regeln:

p p p p p p p p p p  { color: blue; }   /* 100× Element */
.highlight           { color: red; }    /* 1× Klasse */

Das Element hat die Klasse highlight. Welche Farbe gewinnt?

Blau – 100 Element-Selektoren = höhere Spezifität als eine Klasse.
Rot – eine Klasse (0,0,1,0) gewinnt immer gegen beliebig viele Element-Selektoren (0,0,0,n). ✅
Blau – die längere Regel gewinnt immer.
Unentschieden – gleiche Spezifität.

Feedback: Spezifität wird nicht additiv „aufgezählt" innerhalb einer Stelle. Eine Klasse = eine Stelle höher, egal wie viele Elemente.

G4 – `!important` vs. ID

Thema: CSS – !important Punkte: 2 Typ: [MC]

#main { color: red; }
p     { color: blue !important; }

Welche Farbe hat <p id="main">?

Rot – ID ist immer spezifischer.
Lila – die Farben mischen sich.
Blau – !important durchbricht die normale Spezifitäts-Kaskade, gewinnt sogar gegen IDs. ✅
Rot – !important wird von modernen Browsern ignoriert.

Feedback: !important = „Atombombe" im CSS. Überschreibt normale Spezifität. Deshalb: sehr sparsam einsetzen.

G5 – `!important`: Wann und warum vermeiden?

Thema: CSS – !important Transfer Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre, was !important in CSS tut, und begründe, warum es in der Praxis als „Code Smell" gilt. Nenne eine bessere Alternative.

Musterlösung: !important setzt eine Regel auf höchste Priorität, unabhängig von der Spezifität. In der Praxis wird es als Code Smell betrachtet, weil es die normale Kaskade durchbreitet – wenn viele Regeln !important haben, wird die Reihenfolge kaum noch vorhersagbar. Bessere Alternative: Spezifität bewusst erhöhen (z. B. durch eine passendere Selektor-Kombination) oder die CSS-Struktur überarbeiten.

G6 – Responsive Design: Mobile First – Welche Farbe?

Thema: CSS Media Queries – Mobile First Punkte: 2 Typ: [MC]

.container { background: white; }
@media (min-width: 768px) { .container { background: blue; } }
@media (min-width: 1024px) { .container { background: green; } }

Welche Farbe bei 900 px Breite?

Weiß – Media-Queries gelten nur ab 1024 px.
Grün – die letzte Media-Query überschreibt immer.
Blau – bei 900 px greift min-width: 768px (900 ≥ 768), aber min-width: 1024px nicht (900 < 1024). ✅
Weiß – keine Media-Query greift zwischen den Breakpoints.

Feedback: Mobile First: Basis = white. Bei 900px: 768px-Query greift ✓, 1024px-Query greift ✗ → blau.

G7 – Desktop First: `max-width` erkläre

Thema: CSS Media Queries – Desktop First Punkte: 1 Typ: [MC]

Wie würde eine Media Query für „Desktop First" aussehen (Standard ist Desktop, Anpassung für kleine Screens)?

@media (device-width: small) { ... }
@media (min-width: ...) – bleibt gleich, nur die Reihenfolge ändert sich.
@media (max-width: ...) – Stile für Bildschirme, die kleiner als eine bestimmte Breite sind. ✅
@media (mobile: true) { ... }

Feedback: Desktop First: Basis-CSS für große Schirme. max-width = „Wenn der Bildschirm schmäler ist als X, dann…" – Ausnahmen für Tablets/Handys.

G8 – Mobile First vs. Desktop First: Vergleich

Thema: CSS Media Queries – Konzept-Vergleich Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre den Unterschied zwischen „Mobile First" und „Desktop First" beim Responsive Design. Welche Media-Query-Eigenschaft nutzt jeder Ansatz, und warum?

Musterlösung: Mobile First: Das Basis-CSS ist für kleine Bildschirme (Handy). Mit min-width werden schrittweise Anpassungen für größere Bildschirme hinzugefügt („ab dieser Breite"). Desktop First: Das Basis-CSS ist für große Bildschirme. Mit max-width werden Ausnahmen für kleinere Geräte definiert (「bis zu dieser Breite"). Mobile First wird bevorzugt, weil die Mehrheit der Nutzer mobil zugreift und es forced-mobile-first die Grundlage für progressive Enhancement bietet.

BLOCK H – Barrierefreiheit

H1 – Curb-Cut-Effekt: Beispiel identifizieren

Thema: Barrierefreiheit – Curb-Cut-Effekt Punkte: 2 Typ: [MC]

Der Curb-Cut-Effekt beschreibt, wie eine barrierefreie Lösung letztendlich allen zugute kommt. Welches Beispiel demonstriert diesen Effekt?

Barrierefreie Webseiten sind langsamer zu laden.
Der Curb-Cut-Effekt bedeutet, dass barrierefreie Seiten nur für Menschen mit Behinderung nützlich sind.
Untertitel: Gedacht für Gehörlose, helfen aber auch in lauter Umgebung, beim Sprachlernen oder wenn der Ton aus ist. ✅
Alt-Texte verlverlängern die Ladezeit einer Webseite.

Feedback: Untertitel = klassisches Curb-Cut-Beispiel. Gedacht für eine Gruppe, nützlich für alle. Weitere Beispiele: Alt-Texte (Screen-Reader → auch SEO), semantisches HTML (Zugänglichkeit → auch Wartbarkeit).

H2 – Curb-Cut-Effekt: Freitext

Thema: Barrierefreiheit – Curb-Cut-Effekt Transfer Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre das Konzept des Curb-Cut-Effekts in einem kurzen Absatz. Nenne zwei konkrete Web-Beispiele und erkläre jeweils, wer ursprünglich die Zielgruppe war und wer letztendlich davon profitiert.

Musterlösung: Der Curb-Cut-Effekt beschreibt, wie eine Maßnahme, die primär für Menschen mit Behinderung konzipiert wurde, am Ende allen zugute kommt. (1) Untertitel: primär für Gehörlose – helfen auch in lauter Umgebung, beim Sprachlernen, wenn der Ton aus ist. (2) Alt-Texte für Bilder: primär für Screen-Reader-Nutzer – helfen auch Suchmaschinen (SEO), da sie die Bilder „verstehen" können.

H3 – POUR-Prinzip: Verletzung identifizieren

Thema: WCAG – POUR-Prinzipien Punkte: 2 Typ: [MC]

Die WCAG basieren auf vier Prinzipien (POUR). Welches Szenario beschreibt eine Verletzung des Prinzips „Bedienbarkeit" (Operable)?

Der Textkontrast ist zu gering (grau auf hellgrau).
Eine Navigation funktioniert nur per Maus (Hover), ist aber per Tastatur (Tab-Taste) nicht erreichbar. ✅
Der Inhalt ist in sehr komplizierter Fachsprache geschrieben.
Die Webseite stürzt in alten Browsern ab.

Feedback: „Bedienbar" = die Schnittstelle kann von jedem genutzt werden, auch ohne Maus (nur Tastatur). Kontrast gehört zu „Wahrnehmbar" (Perceivable). Fachsprache gehört zu „Verständlich" (Understandable).

H4 – POUR: Prinzip zum Szenario zuordnen

Thema: WCAG – POUR-Zuordnung Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Szenario das verletzten POUR-Prinzip zu.

Szenario	Verletztes Prinzip
Ein Bild hat kein Alt-Text – ein Screen-Reader kann es nicht beschreiben	Wahrnehmbar (Perceivable)
Ein Formulareingabefeld kann nur mit der Maus erreicht werden	Bedienbar (Operable)
Ein automatisch abspielender Ton hat keine Pause-Taste	Bedienbar (Operable)
Der Seitentext ist in extrem kleiner Schrift und kann nicht vergrößert werden	Wahrnehmbar (Perceivable)

Feedback: Wahrnehmbar = kann der Nutzer es sehen/hören/erkennen? Bedienbar = kann der Nutzer es steuern? Verständlich = kann der Nutzer es verstehen? Robust = funktioniert es mit verschiedenen Technologien?

H5 – POUR: Prinzipien beschreiben

Thema: WCAG – POUR Konzept Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Nenne die vier POUR-Prinzipien der WCAG und erkläre in einem Satz pro Prinzip, was es bedeutet. Nenne je ein konkretes Web-Beispiel für eine Verletzung.

Musterlösung: (1) Perceivable (Wahrnehmbar): Informationen müssen für jeden wahrnehmbar sein. Verletzung: Bild ohne Alt-Text. (2) Operable (Bedienbar): Die Schnittstelle muss von jedem bedient werden können. Verletzung: Navigation nur per Maus. (3) Understandable (Verständlich): Der Inhalt muss verständlich sein. Verletzung: Kein <lang>-Attribut → Screen-Reader liest in falscher Sprache vor. (4) Robust (Robust): Der Inhalt muss mit verschiedenen Technologien funktionieren. Verletzung: Proprietäres JavaScript, das nur in Chrome läuft.

BLOCK I – Zusammenfassung-Fragen (Übergreifend)

I1 – Gesamtablauf: Wahl der richtigen Methode

Thema: HTTP + TCP + DNS zusammen Punkte: 3 Typ: [ESSAY]

Ein Nutzer klickt auf einen „Neuen Eintrag erstellen"-Button einer Webanwendung. Beschreibe vom Klick bis zur Antwort des Servers, welche Protokolle beteiligt sind und welche HTTP-Methode verwendet wird.

Musterlösung: (1) Der Browser sendet eine HTTP-Anfrage. Da es sich um eine neue Ressource handelt, nutzt er POST. (2) Vorher: DNS löst den Domain-Namen auf. (3) TCP-Handshake stellt die Verbindung her. (4) POST-Anfrage wird gesendet (Daten im Body). (5) Server verarbeitet, erstellt den Eintrag, antwortet mit 201 Created.

I2 – Gesamtablauf: Störfall analysieren

Thema: Netzwerk + HTTP – Transfer/Problemlösung Punkte: 3 Typ: [ESSAY]

Du rufst eine Webseite auf und erhältst eine Fehlermeldung. Beschreibe drei verschiedene Szenarien, die zu einer Fehlermeldung führen könnten, und erkläre, in welcher „Schicht" des Ablaufs (DNS, TCP, HTTP) das Problem liegt und wie du es erkennst.

Musterlösung: (1) DNS-Fehler: „Der Server wurde nicht gefunden" → DNS konnte den Namen nicht auflösen (z. B. Tippfehler in der URL oder DNS-Server nicht erreichbar). (2) TCP-Fehler: „Die Verbindung wurde verweigert" → Server existiert (IP bekannt), akzeptiert aber keine Verbindung (nicht gestartet, Port blockiert). (3) HTTP-Fehler: 404 → TCP-Verbindung erfolgreich, aber die angeforderte Ressource existiert nicht auf dem Server.

BLOCK J – Dateiformate: Grundbegriffe

J1 – Was bedeutet „komprimieren"?

Thema: Grundbegriffe – Kompression Punkte: 1 Typ: [MC]

Was bedeutet es, eine Datei zu komprimieren?

Die Datei wird auf einem anderen Speichermedium gesichert.
Die Dateigröße wird durch Entfernung oder Vereinfachung von Daten reduziert. ✅
Die Datei wird verschlüsselt, damit sie kleiner aussieht.
Die Datei wird in ein anderen Format umgewandelt, ohne dass sich die Größe ändert.

Feedback: Kompression = Dateigröße reduzieren. Zwei Familien: verlustfrei (alle Daten bleiben erhalten, z. B. ZIP, PNG) und verlustbehaftet (Daten werden dauerhaft weggeworfen, z. B. JPEG, MP3).

J2 – Verlustfrei vs. verlustbehaftet

Thema: Grundbegriffe – Kompressionsprimitiven Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Format zu, ob es verlustfrei oder verlustbehaftet komprimiert.

Format	Kompressions-Typ
JPEG	Verlustbehaftet
PNG	Verlustfrei
MP3	Verlustbehaftet
ZIP	Verlustfrei
FLAC	Verlustfrei
WebP (lossy)	Verlustbehaftet

Feedback: Verlustfrei = Originaldaten perfekt rekonstruierbar (ZIP, PNG, FLAC). Verlustbehaftet = Daten dauerhaft weggeworfen, nicht mehr zurückholbar (JPEG, MP3).

J3 – Verlustfrei vs. verlustbehaftet: Erkläre

Thema: Grundbegriffe – Konzept Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre den Unterschied zwischen verlustfreier und verlustbehafteter Kompression. Nenne je ein konkretes Beispiel und erkläre, warum man in unterschiedlichen Situationen unterschiedliche Kompressionstypen wählt.

Musterlösung: Verlustfrei: Alle Originaldaten bleiben erhalten – die Datei kann perfekt rekonstruiert werden (z. B. ZIP, PNG). Verlustbehaftet: Daten werden dauerhaft weggeworfen – die Datei kann nicht mehr perfekt hergestellt werden (z. B. JPEG, MP3). Wahl: Fotos fürs Web → JPEG (verlustbehaftet), weil der Unterschied kaum sichtbar ist und die Datei deutlich kleiner wird. Archivierung oder Grafiken → PNG (verlustfrei), weil Qualitätsverlust inakzeptabel wäre.

J4 – Was bedeutet „skalieren"?

Thema: Grundbegriffe – Skalierung Punkte: 1 Typ: [MC]

Was passiert, wenn ein Rasterbild vergrößert wird?

Neue Pixel werden aus dem Dateiformat automatisch geladen.
Fehlende Pixel müssen durch Interpolation „erfunden" werden – es entsteht keine neue Information. ✅
Das Bild wird verlustfrei größer, weil Pixel automatisch duplifiziert werden.
Die Dateigröße bleibt gleich, nur der Zoom im Betrachter ändert sich.

Feedback: Ein Rasterbild hat eine native Auflösung. Alles darüber hinaus = Schätzung (Interpolation). Deshalb werden vergrößerte Rasterbilder unscharf – es gibt einfach keine Daten für die fehlenden Pixel.

J5 – Was bedeutet „konvertieren"?

Thema: Grundbegriffe – Konvertierung Punkte: 1 Typ: [MC]

Was bedeutet es, eine Datei zu konvertieren?

Die Datei wird komprimiert und umbenannt.
Die Daten werden von einem Format in ein anderes umgewandelt (z. B. JPEG → PNG, MP4 → WebM). ✅
Die Datei wird verschlüsselt und in ein neues Format gepackt.
Die Dateiendung wird umbenannt, ohne dass sich der Inhalt ändert.

Feedback: Konvertierung = Format-Umwandlung. Der Inhalt bleibt inhaltlich gleich, aber die Art der Speicherung (Kompression, Struktur) ändert sich. Wichtig: Eine Dateiendung umzubenennen ist KEINE Konvertierung.

J6 – Was bedeutet „codieren" und „decodieren"?

Thema: Grundbegriffe – Codec-Konzept Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre, was „codieren" und „decodieren" bedeuten. Erkläre anschließend, warum der Begriff „Codec" aus beiden Wörtern zusammengesetzt ist, und nenne ein konkretes Beispiel.

Musterlösung: Codieren = Daten in ein bestimmtes Format umwandeln (z. B. Rohvideodaten → H.264-komprimiertes Video). Decodieren = das Gegenteil: komprimierte Daten wieder in abspielbare Form zurückwandeln (z. B. H.264 → Pixeldaten für den Bildschirm). Codec = Co(der) + Dec(oder) – ein Algorithmus, der beides kann. Beispiel: H.264 ist ein Video-Codec: Der Encoder erzeugt die komprimierte Datei, der Decoder im Player spielt sie wieder ab.

J7 – Codec vs. Container

Thema: Grundbegriffe – Codec/Container-Unterschied Punkte: 2 Typ: [MC]

Was ist der Unterschied zwischen einem Container und einem Codec bei Videodateien?

Container und Codec sind synonyme Begriffe für das gleiche Konzept.
Der Container (z. B. MP4) ist die „Verpackung", die verschiedene Streams zusammenpackt. Der Codec (z. B. H.264) bestimmt, wie der Video-Stream komprimiert wird. ✅
Der Codec ist die Dateiendung, der Container der Kompressionsalgorithmus.
Ein Container enthält immer genau einen Codec – es kann keine Kombination geben.

Feedback: Container ≠ Codec. Ein MP4-Container kann H.264, H.265 oder AV1 enthalten. Gleiche Endung .mp4, unterschiedlicher Inhalt. Der Container packt zusammen (Video, Audio, Untertitel, Metadaten), der Codec komprimiert.

J8 – Codec vs. Container: Zuordnung

Thema: Grundbegriffe – Codec/Container-Zuordnung Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne zu: Container oder Codec?

Name	Typ
MP4	Container
H.264	Codec
MKV	Container
AAC	Codec
WebM	Container
AV1	Codec
VP9	Codec

Feedback: Container = Dateiformat, das Streams zusammenpackt (MP4, MKV, WebM). Codec = Kompressionsalgorithmus für einen bestimmten Stream (H.264, AV1, AAC).

BLOCK K – Bildformate & Raster vs. Vektor

K1 – Was ist ein Pixel?

Thema: Digitale Bilder – Grundbegriffe Punkte: 1 Typ: [MC]

Was ist ein Pixel in einem digitalen Bild?

Ein winziges physisches Kameraobjektiv.
Ein einzelner Farbpunkt in einem Rasterbild – der kleinste Baustein. ✅
Eine Einheit zur Messung der Dateigröße.
Ein Synonym für eine Farbe im RGB-Farbraum.

Feedback: Pixel = Picture Element. Ein digitales Rasterbild ist ein 2D-Array aus Pixeln, jeder mit einem Farbwert (z. B. RGB).

K2 – Speicherbedarf berechnen

Thema: Rastergrafiken – Berechnung Punkte: 2 Typ: [NUMERIC]

Ein Bild ist 1920 × 1080 Pixel groß und nutzt 24-Bit-Farbtiefe (True Color). Wie groß ist das Bild unkomprimiert in Megabyte? (Runde auf eine Dezimalstelle)

Formel: Breite × Höhe × (Farbtiefe / 8) = Bytes

Lösung: 1920 × 1080 × 3 = 6.220.800 Bytes ≈ 6,2 MB (±0,1)

Feedback: 24 Bit = 3 Bytes pro Pixel (8 Bit pro Kanal: R, G, B). 1920 × 1080 = 2.073.600 Pixel × 3 Bytes = 6.220.800 Bytes. Durch 1.000.000 ≈ 6,2 MB.

K3 – Farbtiefe: Bedeutung

Thema: Rastergrafiken – Farbtiefe Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jeder Farbtiefe ihre Bedeutung zu.

Farbtiefe	Bedeutung
1 Bit	2 Farben (Schwarz/Weiß)
8 Bit	256 Farben (Graustufen, GIF)
24 Bit	16,7 Millionen Farben (True Color, Standard)
32 Bit	16,7 Millionen Farben + Alpha (Transparenz)

Feedback: Bei n Bit gibt es 2ⁿ mögliche Werte. 24 Bit = 8 Bit pro Kanal (R, G, B). 32 Bit = 24 Bit Farbe + 8 Bit Alpha-Kanal für Transparenz.

K4 – Was ist Alpha-Transparenz?

Thema: Rastergrafiken – Transparenz Punkte: 1 Typ: [MC]

Was bedeutet ein 32-Bit-Bild gegenüber einem 24-Bit-Bild?

Es hat doppelt so viele Pixel.
Es hat einen zusätzlichen Alpha-Kanal (8 Bit), der die Transparenz jedes Pixels speichert. ✅
Es nutzt eine höhere Auflösung.
Es kann mehr Dateiformate speichern.

Feedback: 32 Bit = 24 Bit (RGB) + 8 Bit Alpha. Der Alpha-Kanal bestimmt, wie durchsichtig jeder Pixel ist (0 = vollständig transparent, 255 = vollständig undurchsichtig). Wichtig für PNGs mit Hintergrund-Transparenz.

K5 – Raster vs. Vektor: Kern-Unterschied

Thema: Raster vs. Vektor – Konzept Punkte: 2 Typ: [MC]

Was ist der fundamentale Unterschied zwischen Raster- und Vektorgrafiken?

Vektorgrafiken sind immer farbiger als Rastergrafiken.
Rastergrafiken speichern einzelne Pixel; Vektorgrafiken speichern geometrische Beschreibungen (Pfade, Formen), die beliebig skaliert werden können. ✅
Rastergrafiken können keine Farben darstellen, Vektorgrafiken schon.
Der Unterschied liegt nur in der Dateiendung, nicht im Inhalt.

Feedback: Raster = „Malen nach Zahlen" (jeder Pixel einzeln). Vektor = „Bauanleitung" (Formen beschreiben). Diese Unterschied bestimmt alles: Skalierung, Dateigröße, Einsatzbereich.

K6 – Raster vs. Vektor: Vergleich

Thema: Raster vs. Vektor – Eigenschaften zuordnen Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jeder Eigenschaft zu: Raster oder Vektor?

Eigenschaft	Typ
Skalierung ohne Qualitätsverlust	Vektor
Ideal für Fotos	Raster
Dateigröße abhängig von der Auflösung	Raster
Ideal für Logos und Icons	Vektor
Speicherung als 2D-Array von Pixeln	Raster
Dateigröße abhängig von der Komplexität	Vektor

Feedback: Raster = Pixel-basiert, auflösungsabhängig, ideal für Fotos. Vektor = Beschreibungs-basiert, beliebig skalierbar, ideal für Grafiken/Logos.

K7 – Skalierung: Warum werden Rasterbilder unscharf?

Thema: Rastergrafiken – Skalierung Transfer Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre, warum ein Rasterbild beim Vergrößern unscharf wird, während ein Vektorbild bei beliebiger Größe scharf bleibt. Nenne einen konkreten Anwendungsfall, in dem diese Eigenschaft ausschlaggebend ist.

Musterlösung: Ein Rasterbild hat eine feste Auflösung (eine bestimmte Anzahl von Pixeln). Beim Vergrößern müssen neue Pixel „erfunden" werden (Interpolation) – es gibt keine echten Daten für die fehlenden Stellen → Unschärfe. Ein Vektorbild speichert nur Beschreibungen (Pfade, Formen). Beim Vergrößern werden einfach die Koordinaten skaliert – keine Information geht verloren → immer scharf. Anwendungsfall: Ein Logo auf einer Visitenkarte UND auf einem Plakat → SVG nutzen, damit es bei beliebiger Größe scharf bleibt.

K8 – Vektor → Raster: Wie heißt das?

Thema: Raster vs. Vektor – Konvertierung Punkte: 1 Typ: [MC]

Wie heißt der Prozess, bei dem eine Vektorgrafik in eine Rastergrafik umgewandelt wird?

Vektorisierung
Rasterisierung ✅
Pixelierung
Komprimierung

Feedback: Rasterisierung = Vektor → Raster (trivial, immer möglich). Der umgekehrte Prozess (Raster → Vektor) heißt „Tracing" und funktioniert oft nur unbefriedigend.

K9 – Interpolation: Welches Verfahren wofür?

Thema: Rastergrafiken – Interpolationsverfahren Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Interpolationsverfahren seine Eigenschaft zu.

Verfahren	Eigenschaft
Nearest Neighbor	Schnell, pixelig – gut für Pixel-Art
Bilinear	Glättet, Standard-Verfahren
Bicubic	Hohe Qualität, rechenintensiver
Lanczos	Beste Qualität, mathematisch komplex

Feedback: Bei der Wahl: Pixel-Art → Nearest Neighbor (soll pixelig bleiben). Normale Bilder → Bilinear oder Bicubic. Maximale Qualität bei Fotos → Lanczos.

BLOCK L – JPEG: Innenleben

L1 – JPEG: Verlustfrei oder verlustbehaftet?

Thema: JPEG – Grundeigenschaft Punkte: 1 Typ: [MC]

JPEG ist ein …

…verlustbehaftetes Bildformat. Beim Speichern werden Daten dauerhaft weggeworfen. ✅
…verlustfreies Bildformat wie PNG.
…Videoformat für Streaming.
…Vektorgrafik-Format.

Feedback: JPEG = Joint Photographic Experts Group. Verlustbehaftet: Beim Speichern werden Daten dauerhaft weggeworfen – eine gespeicherte JPEG kann nicht perfekt zum Original zurückgeführt werden. Quality 100 ≠ verlustfrei, nur „wenig wegwerfen".

L2 – Psychovisuelle Kompression: Das Auge austricksen

Thema: JPEG – Wahrnehmungsprinzip Punkte: 2 Typ: [MC]

Wie nutzt JPEG die Schwächen des menschlichen Auges aus?

Das Auge kann keine Farben wahrnehmen – daher werden Farben komplett entfernt.
Das Auge sieht Helligkeit besser als Farbe. JPEG behält die Helligkeit (Y) voll auf, reduziert aber die Farbauflösung (Cb, Cr) – der Verlust wird kaum wahrgenommen. ✅
Das Auge kann keine Details sehen – daher werden alle Details entfernt.
JPEG nutzt keine Wahrnehmungsforschung, komprimiert rein mathematisch.

Feedback: Psychovisuelle Kompression = Schwächen des Auges ausnutzen. Kern: Mehr Stäbchen (Helligkeit) als Zapfen (Farbe) im Auge → Helligkeit sichern, Farbe reduzieren. Der Verlust ist für Menschen kaum sichtbar.

L3 – Farbraumkonversion: RGB → YCbCr

Thema: JPEG Schritt 1 – Farbraum Punkte: 2 Typ: [MC]

Warum wird bei JPEG von RGB in YCbCr konvertiert?

YCbCr nutzt weniger Speicher pro Pixel als RGB.
In YCbCr sind Helligkeit (Y) und Farbe (Cb, Cr) getrennt – die Farbauflösung kann unabhängig von der Helligkeit reduziert werden. ✅
RGB kann keine Transparenz darstellen, YCbCr schon.
Die Konvertierung ist ein verlustfreier Schritt, der die Dateigröße halbiert.

Feedback: Y = Helligkeit (Luminanz), Cb/Cr = Farbdifferenzen (Chrominanz). Diese Trennung ermöglicht Chroma Subsampling: Helligkeit voll behalten, Farbe reduzieren – ohne sichtbaren Verlust.

L4 – Chroma Subsampling: Was ist 4:2:0?

Thema: JPEG Schritt 2 – Subsampling Punkte: 2 Typ: [MC]

Was bedeutet das Subsampling-Schema 4:2:0?

4 Pixel teilen sich eine Helligkeit, aber jeder hat eigene Farbe.
4 Pixel teilen sich einen Farbwert (Chrominanz), aber jeder hat eine eigene Helligkeit (Luminanz). Die Farbauflösung wird auf 25% reduziert. ✅
4:2:0 bedeutet, dass keine Farbe gespeichert wird – nur Graustufen.
Die Notation beschreibt die Blockgröße, nicht die Farbauflösung.

Feedback: 4:2:0 = JPEG-Standard. Von 4 Pixeln wird nur 1 Farbwert gespeichert (2×2-Block teilt Farbe), aber jeder Pixel behält seine eigene Helligkeit. Ergebnis: 50% Datenreduktion, kaum sichtbar.

L5 – JPEG-Schritte: Richtige Reihenfolge

Thema: JPEG – Kompressionsablauf Punkte: 2 Typ: [ORDER]

Sortiere die Schritte der JPEG-Kompression in der richtigen Reihenfolge:

Farbraumkonversion (RGB → YCbCr)
Chroma Subsampling
Block-Aufteilung (8×8)
DCT (Frequenzanalyse)
Quantisierung (hier passiert der Verlust!)
Huffman-Coding (verlustfrei)

Feedback: Der einzige verlustbehaftete Schritt ist die Quantisierung (Schritt 5). Alles davor bereitet die Daten vor, alles danach komprimiert die Ergebnisse verlustfrei weiter.

L6 – Welcher Schritt ist verlustbehaftet?

Thema: JPEG – Verlust lokalisieren Punkte: 1 Typ: [MC]

Bei welchem Schritt der JPEG-Kompression werden Daten dauerhaft weggeworfen?

Farbraumkonversion (RGB → YCbCr)
DCT (Discrete Cosine Transform)
Quantisierung – hier werden unwichtige Frequenzkoeffizienten auf Null gesetzt oder vergröbert. ✅
Huffman-Coding

Feedback: DCT selbst ist verlustfrei und reversibel – es sortiert nur die Daten nach Wichtigkeit. Die Quantisierung ist der einzige verlustbehaftete Schritt: Sie wirft hohe Frequenzen (feine Details) weg. Huffman-Coding danach ist wieder verlustfrei.

L7 – DCT: Was macht sie?

Thema: JPEG – DCT-Prinzip Punkte: 1 Typ: [MC]

Was leitet die DCT (Discrete Cosine Transform) bei JPEG?

Sie komprimiert die Daten verlustbehaftet.
Sie wandelt 64 Pixelwerte eines 8×8-Blocks in 64 Frequenzkoeffizienten um – sortiert die Information nach Wichtigkeit (niedrige Frequenz = wichtig, hohe Frequenz = Details). ✅
Sie verschlüsselt die Daten für sichere Übertragung.
Sie reduziert die Farbauflösung des Bildes.

Feedback: DCT = Herzstück von JPEG, aber selbst verlustfrei. Sie sortiert: Der DC-Koeffizient (0,0) = Durchschnittshelligkeit eines Blocks. Die AC-Koeffizienten = Helligkeitsänderungen. 90% der Information steckt in den ersten 10–15 Koeffizienten.

L8 – Huffman-Coding: Prinzip

Thema: JPEG – Huffman Punkte: 2 Typ: [MC]

Wie funktioniert Huffman-Coding?

Alle Zeichen bekommen gleich lange Codes – einfach und effizient.
Häufige Werte bekommen kurze Codes, selten vorkommende lange Codes – variable Bitlänge statt fester 8 Bit. ✅
Huffman-Coding verschlüsselt die Daten zusätzlich.
Es funktioniert nur für Texte, nicht für Bilddaten.

Feedback: Huffman = verlustfrei, optimal für bekannte Häufigkeiten. Präfix-frei: Kein Code ist Anfang eines anderen → eindeutig decodierbar. Auch in ZIP, PNG, MP3 verwendet.

L9 – JPEG-Artefakte: Benennen

Thema: JPEG – Artefakte identifizieren Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem JPEG-Artefakt seine Beschreibung zu.

Artefakt	Beschreibung
Blocking	8×8-Blöcke werden sichtbar als Rechteckmuster
Ringing	„Geister" oder Halos an scharfen Kanten
Posterization	Farbverläufe werden stufig statt fließend

Feedback: Alle drei sind Folgen der Quantisierung. Blocking: Weil jeder 8×8-Block unabhängig komprimiert wird. Ringing: DCT hat Probleme mit harten Kanten (Gibbs-Phänomen). Posterization: Zu wenige Bits für feine Farbabstufungen.

L10 – JPEG Quality: Sweet Spot

Thema: JPEG – Praktische Qualitätswahl Punkte: 1 Typ: [MC]

Bei welcher JPEG-Quality sind Artefakte für die meisten Menschen kaum sichtbar, aber die Datei trotzdem deutlich kleiner?

Quality 30 – hier beginnt die Kompression erst.
Quality 100 – nur hier ist JPEG verlustfrei.
Quality 85–90 – etwa 10× Kompression, für Menschen kaum unterscheidbar vom Original. ✅
Quality 50 – der optimale Kompromiss für alle Anwendungen.

Feedback: Quality 85–90 = der „Sweet Spot". Quality 100 ≠ verlustfrei (immer noch lossy!). Für Web/Social Media: 60–80 oft ausreichend. Für Archivierung: 90–100 oder besser PNG/RAW.

BLOCK M – Bildformate: PNG, GIF, WebP, SVG

M1 – PNG: Verlustfrei oder verlustbehaftet?

Thema: PNG – Grundeigenschaft Punkte: 1 Typ: [MC]

Wie komprimiert PNG?

Verlustbehaftet – wie JPEG, aber mit besserer Qualität.
Verlustfrei – die Originaldaten können perfekt rekonstruiert werden. ✅
Gar nicht – PNG speichert Daten unkomprimiert.
PNG nutzt eine Kombination aus verlustfrei und verlustbehaftet.

Feedback: PNG nutzt DEFLATE-Kompression (wie ZIP) – verlustfrei. Deshalb ist PNG ideal für Grafiken, Screenshots und Bilder mit Transparenz, aber größer als JPEG für Fotos.

M2 – PNG vs. JPEG: Wann was?

Thema: Bildformate – Formatwahl Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre, wann du PNG und wann JPEG wählen würdest. Nenne je zwei konkrete Anwendungsfälle und begründe deine Wahl.

Musterlösung: PNG: (1) Screenshots – Texte und Linien bleiben scharf, keine Artefakte. (2) Logos mit Transparenz – PNG unterstützt Alpha-Transparenz, JPEG nicht. JPEG: (1) Fotos fürs Web – deutlich kleiner bei kaum sichtbarem Qualitätsverlust. (2) Social Media – Plattformen re-komprimieren sowieso, PNG würde nur unnötig groß sein.

M3 – GIF: Wie viele Farben?

Thema: GIF – Eigenschaften Punkte: 1 Typ: [MC]

Wie viele Farben kann ein GIF-Bild gleichzeitig anzeigen?

16 Farben
16,7 Millionen Farben
256 Farben (8-Bit-Palette) ✅
Unbegrenzt – GIF unterstützt alle Farben.

Feedback: GIF = 8-Bit-Palette = 256 Farben maximal. Deshalb sehen GIF-Bilder bei Fotos oft banding/posterisiert aus. GIF überlebt heute wegen Animationen.

M4 – WebP vs. JPEG: Vorteil?

Thema: Bildformate – WebP Punkte: 1 Typ: [MC]

Was ist der hauptsächliche Vorteil von WebP gegenüber JPEG?

WebP unterstützt Videos, JPEG nicht.
WebP erzeugt bei gleicher Qualität 25–35% kleinere Dateien als JPEG. ✅
WebP ist verlustfrei, JPEG nicht.
WebP kann keine Fotos speichern, nur Grafiken.

Feedback: WebP (Google, 2010) kann sowohl lossy als auch lossless komprimieren, unterstützt Transparenz und Animationen. Bei gleicher visueller Qualität sind WebP-Dateien deutlich kleiner als JPEG.

M5 – SVG: Was ist es?

Thema: SVG – Grundbegriff Punkte: 1 Typ: [MC]

Was ist SVG?

Ein verlustbehaftetes Rasterbild-Format wie JPEG.
Ein Vektorgrafik-Format, das Bilder als geometrische Beschreibungen (XML) speichert – beliebig skalierbar ohne Qualitätsverlust. ✅
Ein Video-Container wie MP4.
Ein komprimiertes Archivformat wie ZIP.

Feedback: SVG = Scalable Vector Graphics. Web-Standard für Vektorgrafiken. Beschreibt WAS gezeichnet werden soll (<circle>, <rect>, <path>), nicht wie jeder Pixel aussieht. Ideal für Logos, Icons, Illustrationen.

M6 – Formatwahl: Szenario zuordnen

Thema: Bildformate – Formatwahl Transfer Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Szenario das optimale Bildformat zu.

Szenario	Format
Ein Foto für eine Webseite (klein, OK-Qualität)	JPEG
Ein Screenshot einer Benutzeroberfläche	PNG
Ein Logo, das auf allen Bildschirmgrößen scharf sein muss	SVG
Ein animiertes Reaktionsbild für einen Chat	GIF

Feedback: JPEG = Fotos (klein, lossy OK). PNG = Screenshots, Grafiken mit Transparenz (verlustfrei). SVG = Logos, Icons (skalierbar). GIF = Animationen (256 Farben, aber Animations-Support).

BLOCK N – Video-Kompression

N1 – Spatial vs. Temporal Compression

Thema: Video – Kompressionsprinzipien Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Prinzip seine Beschreibung zu.

Prinzip	Beschreibung
Spatial Compression (Intra-Frame)	Komprimiert jedes einzelne Bild für sich (wie JPEG)
Temporal Compression (Inter-Frame)	Speichert nur die Änderungen zwischen aufeinanderfolgenden Bildern
Motion Compensation	Beschreibt Bewegung durch Vektoren statt Pixel zu kopieren

Feedback: Spatial = räumlich (innerhalb eines Frames). Temporal = zeitlich (zwischen Frames). Motion Compensation = Bewegungsvektoren. 90% eines Frames ist oft identisch mit dem vorherigen – deshalb ist Temporal-Kompression so wirksam.

N2 – I-Frame, P-Frame, B-Frame: Was ist was?

Thema: Video – Frame-Typen Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Frame-Typ seine Beschreibung zu.

Frame-Typ	Beschreibung
I-Frame (Keyframe)	Vollständiges Bild, unabhängig dekodierbar – keine Referenz auf andere Frames
P-Frame	Nur Änderungen gegenüber vorherigen Frames speichern (~30% der Größe eines I-Frames)
B-Frame	Änderungen gegenüber vorherigen UND zukünftigen Frames (~15% der Größe eines I-Frames)

Feedback: I = Intra (innerhalb). P = Predicted (aus Vergangenheit). B = Bi-directional (Vergangenheit + Zukunft). B-Frames sind am kleinsten, aber brauchen mehr Rechenleistung zum Decodieren.

N3 – Was passiert, wenn ein I-Frame beschädigt ist?

Thema: Video – I-Frame Bedeutung Transfer Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre, warum ein I-Frame bei der Videogespeicherung so wichtig ist. Was passiert, wenn ein einzelner I-Frame in einem Videostream beschädigt wird?

Musterlösung: Ein I-Frame ist ein vollständiges, unabhängig dekodierbare Bild. Alle nachfolgenden P- und B-Frames referenzieren auf vorherige Frames – letztlich auf das letzte I-Frame. Wenn ein I-Frame beschädigt wird, können alle abhängigen P- und B-Frames bis zum nächsten intakten I-Frame nicht mehr korrekt rekonstruiert werden → Videofehler sichtbar bis zum nächsten Keyframe. Deshalb werden typischerweise alle 1–2 Sekunden neue I-Frames eingefügt.

N4 – Motion Compensation: Prinzip

Thema: Video – Motion Compensation Punkte: 1 Typ: [MC]

Was beschreibt ein Motion Vector bei der Videogespeicherung?

Die Helligkeit eines einzelnen Pixels.
Die Verschiebung eines Bildblocks zwischen zwei Frames (z. B. „verschiebe um +20 Pixel nach rechts"). ✅
Die Kompressionsrate des gesamten Videos.
Die Anzahl der Farben in einem Frame.

Feedback: Motion Compensation speichert Bewegung als Vektoren statt Pixel zu kopieren. Wenn sich ein 16×16-Block von (100,200) auf (120,200) bewegt, wird nur „+20, 0" gespeichert – deutlich kleiner als den Block zweimal zu speichern.

N5 – Video-Codecs: Zeitstrahl

Thema: Video – Codecs-Übersicht Punkte: 2 Typ: [ORDER]

Sortiere die Video-Codecs nach Veröffentlichungsjahr (alt → neu):

H.264 / AVC (2003)
H.265 / HEVC (2013)
VP9 (2013)
AV1 (2018)

Feedback: H.264 revolutionierte Streaming. H.265 und VP9 kamen gleichzeitig – H.265 technisch besser, aber Patent-Chaos. AV1 vereint die Industrie: patent-frei, 30% besser als H.265.

N6 – AV1: Warum die Zukunft?

Thema: Video – AV1 Transfer Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre, warum AV1 als „die Zukunft" der Videogespeicherung gilt. Nenne mindestens zwei konkrete Eigenschaften und erkläre, warum H.265 trotz besserer technischer Kompression nicht die gleiche Dominanz erreicht hat.

Musterlösung: AV1 (2018) ist royalty-free und open source – die Alliance for Open Media vereint Google, Netflix, Amazon, Apple, Mozilla. Es liefert 30% bessere Kompression als H.265 und unterstützt 8K, HDR, hohe Frame-Rates. H.265 scheitert vor allem am Patent-Chaos: Drei konkurrierende Patent-Pools (MPEG-LA, HEVC Advance, Velos Media) erzeugen rechtliche Unsicherheit und unklare Kosten → viele Unternehmen bleiben bei H.264 oder wechseln direkt zu AV1.

BLOCK O – Speichermedien & Schnittstellen

O1 – KB vs. KiB: Was ist der Unterschied?

Thema: Speicher – Einheiten Punkte: 2 Typ: [MC]

Eine Festplatte wird als „1 TB" vermarktet, aber Windows zeigt nur ~931 GB an. Warum?

Windows zeigt falsche Werte an – das ist ein Bug.
Hersteller nutzen dezimale Einheiten (1 TB = 1.000 GB), Windows nutzt binäre Einheiten (1 TiB = 1.024 GiB). Bei TB-Größen entsteht eine ~7% Diskrepanz. ✅
Die Festplatte verliert beim Formatieren fast 10% ihrer Kapazität.
Windows reserviert automatisch 10% als Sicherheitspuffer.

Feedback: SI (Dezimal): 1 KB = 1.000 Bytes, 1 MB = 1.000 KB. IEC (Binär): 1 KiB = 1.024 Bytes, 1 MiB = 1.024 KiB. Bei 1 TB: 1.000⁴ vs. 1.024⁴ Bytes → ~7% Unterschied. Windows zeigt binäre Werte an, aber mit SI-Bezeichnung (GB statt GiB) → Verwirrung.

O2 – HDD vs. SSD: Kern-Unterschied

Thema: Speichermedien – HDD vs. SSD Punkte: 1 Typ: [MC]

Was ist der fundamentale technische Unterschied zwischen HDD und SSD?

HDDs sind elektronisch, SSDs mechanisch.
HDDs speichern Daten magnetisch auf sich drehenden Plattern (mechanisch). SSDs nutzen Flash-Speicher (elektronisch, keine beweglichen Teile). ✅
Beide Technologien funktionieren identisch, der Unterschied liegt nur im Gehäuse.
HDDs nutzen Flash-Speicher, SSDs magnetische Platten.

Feedback: HDD = Hard Disk Drive = mechanisch (Platter, Spindel, Schreib-Lese-Kopf). SSD = Solid State Drive = elektronisch (Flash-Speicher). Diese Unterschied bestimmt alles: Geschwindigkeit, Latenz, Geräusche, Haltbarkeit.

O3 – HDD vs. SSD: Eigenschaften zuordnen

Thema: Speichermedien – Vergleich Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jeder Eigenschaft zu: HDD oder SSD?

Eigenschaft	Typ
Sequentielle Lesgeschwindigkeit ~150 MB/s	HDD
Sequentielle Lesgeschwindigkeit ~3.500 MB/s	SSD (NVMe)
Latenz ~10 ms	HDD
Latenz ~0,02 ms	SSD
Günstig pro TB (~15€/TB)	HDD
Ideal für Betriebssystem	SSD

Feedback: Der dramatische Unterschied liegt bei Random Access: SSD ~500× schneller. Deshalb: Betriebssystem auf SSD, Archiv auf HDD. Viele nutzen beides: Kleine SSD für System + große HDD für Daten.

O4 – USB-C: Stecker oder Protokoll?

Thema: Schnittstellen – USB-C Punkte: 2 Typ: [MC]

Ein USB-C-Kabel kann langsam sein, obwohl es wie ein „modernes" Kabel aussieht. Warum?

USB-C-Kabel sind immer gleich schnell – die Geschwindigkeit liegt am Gerät.
USB-C ist nur ein Steckertyp, kein Protokoll. Ein USB-C-Kabel kann USB 2.0 (480 Mbit/s) bis USB4 (40 Gbit/s) sein – am Stecker nicht erkennbar. ✅
USB-C-Kabel werden nach einem Jahr automatisch langsamer.
Die Geschwindigkeit hängt nur vom Betriebssystem ab.

Feedback: USB-C = Steckerform. Das Protokoll dahinter kann USB 2.0, 3.2 oder USB4 sein. Ein billiges USB-C-Kabel ist oft nur USB 2.0 mit neuem Stecker. Kabel-Spezifikation prüfen!

O5 – Dateisysteme: Zuordnung

Thema: Dateisysteme – Überblick Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Dateisystem seine ideale Anwendung zu.

Dateisystem	Ideal für
FAT32	USB-Sticks, SD-Karten (maximale Kompatibilität)
NTFS	Windows-Systeme (Journaling, Rechte)
APFS	macOS, iOS (Snapshots, CoW)
ext4	Linux-Systeme (Journaling, stabil)
exFAT	Große Dateien auf portablen Medien

Feedback: FAT32 = kleinster gemeinsamer Nenner, aber max. 4 GB pro Datei. exFAT = FAT32 ohne Größenlimits. NTFS/APFS/ext4 = moderne Systeme mit Journaling. Journaling = bei Absturz werden Änderungen nicht verloren.

O6 – FAT32: Warum nicht für große Dateien?

Thema: Dateisysteme – FAT32 Limitation Punkte: 1 Typ: [MC]

Du versuchst, eine 5-GB-Videodatei auf einen FAT32-formatierten USB-Stick zu kopieren. Was passiert?

Die Datei wird automatisch aufgeteilt in kleinere Teile.
Der Vorgang fehlschlägt – FAT32 unterstützt keine einzelnen Dateien größer als 4 GB. ✅
Die Datei wird automatisch komprimiert, bis sie unter 4 GB ist.
FAT32 hat keine Dateigrößenbeschränkung.

Feedback: FAT32-Limit: max. 4 GB pro Datei. Ein 4K-Video oder ISO-Image passt oft nicht. Lösung: USB-Stick mit exFAT oder NTFS formatieren.

O7 – Die 3-2-1-Regel

Thema: Backup – Prinzip Punkte: 2 Typ: [ESSAY]

Erkläre die 3-2-1-Regel für Backups. Begründe, warum jede der drei Ziffern wichtig ist.

Musterlösung: 3 Kopien: Original + 2 Backups. Warum? Das Original kann kaputt gehen, das erste Backup auch – das zweite ist der Sicherheitspuffer. 2 verschiedene Medientypen (z. B. SSD + HDD, oder lokal + Cloud). Warum? Gleiche Medien haben gleiche Schwachstellen (z. B. Batch-Fehler bei HDDs derselben Charge). 1 Kopie an einem anderen Ort (Cloud, anderes Gebäude). Warum? Brand oder Wasserschaden zerstört alles vor Ort; Ransomware verschlüsselt alle angeschlossenen Laufwerke gleichzeitig.

O8 – Backup-Arten: Unterschiede

Thema: Backup – Typen Punkte: 2 Typ: [MATCH]

Ordne jedem Backup-Typ seine Beschreibung zu.

Backup-Typ	Beschreibung
Full (Vollständig)	Kompletter Datenbestand jedes Mal – einfach, aber langsam und platzhungrig
Inkrementell	Nur Änderungen seit dem letzten Backup (egal welcher Art) – schnell, aber Wiederherstellung komplex
Differenziell	Änderungen seit dem letzten Voll-Backup – Mittelweg zwischen beiden

Feedback: Typisches Schema: Sonntag Full, Mo–Sa Inkrementell oder Differenziell. Inkrementell = schnellstes Backup, langsamste Wiederherstellung (Kette aufbauen). Full = langsamstes Backup, schnellste Wiederherstellung.

Ende des Katalogs – Aktuell: ~120 Fragen across 15 Blöcke. Abgedeckte Themen: Von-Neumann, TCP/IP, HTTP, DNS, Gesamtablauf, HTML, CSS, Barrierefreiheit, Dateiformate-Grundbegriffe, Bildformate (Raster/Vektor/JPEG/PNG/GIF/WebP/SVG), Video-Kompression, Speichermedien, Schnittstellen, Dateisysteme, Backup.

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