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title: Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
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# Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege

**223015b** · Modul "Technik 1" · 1. Semester
Digital- und Medienwirtschaft
Hochschule der Medien Stuttgart

**Wintersemester 2025/26**

[https://librete.ch/hdm/223015b/](https://librete.ch/hdm/223015b/)

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![bg fit](./assets/qr/slides-223015b.png)

---

<!-- _class: lead -->

# Kapitel 3 – 23.01.2026
## Speichermedien & Schnittstellen

---

<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->

![bg](./assets/hdd-ssd-comparison.png)

<!--
HDD aufgeschraubt neben SSD-Platine
Mechanisch vs. Elektronisch
-->

---

# Speicherkapazität: KB vs. KiB

**Das Problem:** Hersteller vs. Betriebssysteme

| Dezimal (SI) | Binär (IEC) |
|--------------|-------------|
| 1 KB = 1.000 Bytes | 1 KiB = 1.024 Bytes |
| 1 MB = 1.000 KB | 1 MiB = 1.024 KiB |
| 1 GB = 1.000 MB | 1 GiB = 1.024 MiB |
| 1 TB = 1.000 GB | 1 TiB = 1.024 GiB |

**1 TB Festplatte → Windows zeigt ~931 GB!**

<!--
Hersteller: Dezimal (SI-Präfix) - klingt mehr!
Betriebssysteme: Binär - aber zeigen "GB" statt "GiB"
Diskrepanz bei 1 TB: 1.000.000.000.000 vs. 1.099.511.627.776 Bytes
→ 10% Unterschied bei TB-Größen
Verwirrung für Konsumenten seit Jahrzehnten
ISO/IEC 80000-13: Definiert KiB, MiB, GiB, TiB (2008)
-->

---

# HDD: Aufbau & Struktur

**Komponenten:**
- **Platter:** Magnetisch beschichtete Scheiben
- **Spindel:** Dreht mit 5.400-7.200 RPM
- **Schreib-Lese-Kopf:** Schwebt nm-dünn über Platter
- **Aktuator:** Bewegt Kopf zur richtigen Spur

**Logische Struktur:**
- **Spuren:** Konzentrische Kreise auf Platter
- **Sektoren:** Unterteilung der Spuren (512 Bytes)
- **Zylinder:** Gleiche Spuren aller Platter

<!--
Aufbau seit 1956 (IBM) grundsätzlich gleich
Platter: Aluminium oder Glas mit Magnetschicht
Spindelgeschwindigkeit: Desktop 7.200, Laptop 5.400, Server 15.000 RPM
Head Crash: Schreib-Lese-Kopf berührt Platter → Kratzer → Datenverlust
Sektor: Kleinste adressierbare Einheit
LBA (Logical Block Addressing): Abstraktion der physischen Struktur
-->

---

# NVMe: Die SSD-Revolution

**NVMe = Non-Volatile Memory Express (2011)**

**Unterschied zu SATA-SSD:**
- SATA: Max. ~550 MB/s (AHCI-Protokoll)
- NVMe: Bis zu 7.000+ MB/s (PCIe direkt)

**Form-Faktoren:**
2,5" (SATA), M.2 (SATA oder NVMe), PCIe-Karte

<!--
NVMe = Non-Volatile Memory Express
Protokoll speziell für Flash-Speicher entwickelt.

SATA wurde für HDDs entwickelt.
Für SSDs ein Flaschenhals.

M.2 ist ein Formfaktor, kein Protokoll!
M.2 kann SATA oder NVMe sein – prüfen!
-->

---

# HDD vs. SSD: Vergleich

| Aspekt | HDD | SSD (NVMe) |
|--------|----:|----------:|
| Sequentiell | ~150 MB/s | ~3.500 MB/s |
| Random Read | ~1 MB/s | ~500 MB/s |
| Latenz | ~10 ms | ~0,02 ms |
| Preis/TB | ~15€ | ~60€ |
| Max. Kapazität | 24 TB | 8 TB (Consumer) |
| Haltbarkeit | 3-5 Jahre | 5-10 Jahre |

<!--
Der Random-Access-Unterschied ist dramatisch.
500× schneller bei zufälligen Zugriffen.

Das ist der Grund, warum SSDs Betriebssysteme
so viel schneller starten lassen.
-->

---

<!-- _class: klausur -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!-- _backgroundColor: #e3f2fd -->

# Wann HDD, wann SSD?

| Anwendung | Empfehlung |
|-----------|------------|
| Betriebssystem | SSD (NVMe) |
| Anwendungen, Spiele | SSD |
| Video-Editing (Projekte) | SSD |
| Foto-Archiv | HDD oder SSD |
| Backup | HDD |
| NAS / Server | HDD (oder Mix) |
| Cold Storage | HDD oder Band |

<!--
Die Faustregel:
- Oft genutzt, schnell gebraucht → SSD
- Selten genutzt, viel Kapazität → HDD

Viele setzen auf beides:
Kleine SSD für System + große HDD für Archiv.
-->

---

<!-- _class: erklaerung -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->

# HDD vs. SSD: Erklaerung

**Kernunterschied:** HDD = mechanisch (Magnetplatten), SSD = elektronisch (Flash-Speicher)

| Eigenschaft | HDD | SSD |
|-------------|-----|-----|
| Zugriffszeit | ~10 ms | ~0.1 ms |
| Seq. Lesen | ~150 MB/s | ~500-7000 MB/s |
| Preis/TB | guenstig | teurer |
| Haltbarkeit | mechanisch anfaellig | Schreibzyklen begrenzt |

**Entscheidungsregel:**
- **SSD:** Haeufiger Zugriff, Geschwindigkeit wichtig (OS, Apps, aktive Projekte)
- **HDD:** Grosse Datenmengen, selten genutzt (Archiv, Backup, Cold Storage)

**Merkhilfe:** "Schnell = SSD, Speicher = HDD"

---

<!-- _class: lead -->

# Dateisysteme
## Die Organisation der Daten

---

# Was macht ein Dateisystem?

**Aufgaben:**
- Dateien in Blöcke aufteilen
- Speicherort verwalten (Allokation)
- Verzeichnisstruktur pflegen
- Metadaten speichern (Name, Datum, Rechte)
- Integrität sichern (Journaling)

**Ohne Dateisystem:**
Nur eine Folge von Bytes ohne Struktur.

<!--
Das Dateisystem ist die Abstraktionsschicht
zwischen Anwendungen und rohem Speicher.

Es entscheidet:
- Wie Dateien gefunden werden
- Wie freier Speicher verwaltet wird
- Was bei Abstürzen passiert
-->

---

# FAT32: Der Kompatibilitätskönig

**File Allocation Table, 32-bit (1996)**

**Vorteile:**
- Überall lesbar (Windows, Mac, Linux, Kameras, Fernseher...)
- Einfach, robust

**Nachteile:**
- Max. 4 GB pro Datei
- Max. 2 TB pro Volume
- Keine Berechtigungen
- Kein Journaling

**Ideal für:** USB-Sticks, SD-Karten (Kompatibilität)

<!--
4 GB Limit ist das Hauptproblem.
Ein 4K-Video oder ISO-Image passt oft nicht drauf.

Trotzdem: FAT32 ist der kleinste gemeinsame Nenner.
Wenn Kompatibilität wichtiger ist als Features → FAT32.
-->

---

# exFAT: FAT32 ohne Limits

**Extended FAT (2006, Microsoft)**

**Vorteile:**
- Keine praktischen Dateigrößen-Limits
- Breite Unterstützung (seit 2019 auch Linux-Kernel)
- Für Flash-Speicher optimiert

**Nachteile:**
- Kein Journaling
- Weniger robust als NTFS/APFS/ext4

**Ideal für:** Große Dateien auf portablen Medien

<!--
exFAT ist der Nachfolger von FAT32 für portable Medien.
SD-Karten über 32 GB sind standardmäßig exFAT.

Microsoft hat 2019 die Patente freigegeben.
Seitdem native Linux-Unterstützung.
-->

---

# NTFS: Windows-Standard

**New Technology File System (1993)**

**Features:**
- Journaling (Crash-Sicherheit)
- Dateirechte (ACLs)
- Kompression, Verschlüsselung
- Große Dateien und Volumes

**Nachteile:**
- Nur Windows schreibt nativ
- macOS: Nur lesen
- Linux: Über ntfs-3g (langsamer)

<!--
NTFS ist seit Windows NT der Standard.
Alle modernen Windows-Versionen nutzen es.

Für Windows-only-Systeme die beste Wahl.
Für portable Medien: Kompatibilitätsprobleme.
-->

---

# APFS: Apple-Modern

**Apple File System (2017)**

**Features:**
- Snapshots (Zeitpunkt-Kopien)
- Copy-on-Write (CoW)
- Native Verschlüsselung
- Optimiert für SSDs

**Nachteile:**
- Nur Apple-Geräte
- Nicht abwärtskompatibel mit HFS+

<!--
APFS ersetzte HFS+ auf allen Apple-Geräten.
Snapshots ermöglichen Time Machine und APFS-Klone.

Copy-on-Write: Daten werden nicht überschrieben,
sondern neue Versionen werden geschrieben.
Gut für Integrität und Snapshots.
-->

---

# ext4: Linux-Standard

**Fourth Extended File System (2008)**

**Features:**
- Journaling
- Extents (effiziente große Dateien)
- Online-Defragmentierung
- Bewährt und stabil

**Nachteile:**
- Windows/macOS können nicht nativ lesen
- Weniger Features als btrfs/ZFS

<!--
ext4 ist der Standard für Linux-Systeme.
Evolution: ext (1992) → ext2 → ext3 → ext4

Alternativen: btrfs (Snapshots, CoW), XFS, ZFS
Für Server oft XFS oder ZFS.
-->

---

# Dateisysteme: Übersicht

| FS | Max. Datei | Journaling | Ideal für |
|----|----------:|:----------:|-----------|
| FAT32 | 4 GB | ❌ | Kompatibilität |
| exFAT | 16 EB | ❌ | Große portable Dateien |
| NTFS | 16 EB | ✓ | Windows |
| APFS | 8 EB | ✓ | macOS, iOS |
| ext4 | 16 TB | ✓ | Linux |

<!--
Die Wahl hängt vom Kontext ab.

Portable Medien: FAT32 oder exFAT
Interne Laufwerke: NTFS, APFS, ext4 je nach OS
-->

---

<!-- _class: lead -->

# Backup & Archivierung

---

<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->

![bg](./assets/backup-disaster.png)

<!--
Symbolbild: Kaputte Festplatte oder Ransomware
Das Worst-Case-Szenario
-->

---

# Warum Backup?

**Realitäten:**
- HDDs haben 1-2% jährliche Ausfallrate
- SSDs können ohne Vorwarnung sterben
- Ransomware verschlüsselt Daten
- Versehentliches Löschen passiert
- Diebstahl, Brand, Wasserschaden

**Die Frage ist nicht ob, sondern wann.**

<!--
Backblaze veröffentlicht jährliche HDD-Statistiken.
1-2% Ausfallrate klingt wenig, aber bei 100 Platten...

Pixar verlor fast "Toy Story 2" (1998).
Rettung: Eine Mitarbeiterin hatte ein Home-Backup.
-->

---

<!-- _class: klausur -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!-- _backgroundColor: #e3f2fd -->

# Die 3-2-1-Regel

**3** Kopien eurer Daten
(Original + 2 Backups)

**2** verschiedene Medientypen
(z.B. SSD + HDD, oder lokal + Cloud)

**1** Kopie an anderem Ort
(Offsite: Cloud, anderes Gebäude)

<!--
Herkunft: Peter Krogh, "The DAM Book" (2005)

Warum 3 Kopien?
- Original kann kaputt gehen
- Backup 1 auch
- Backup 2 = Sicherheitspuffer

Warum 2 Medientypen?
- Gleiche Medien haben gleiche Schwachstellen
- Batch-Fehler bei HDDs derselben Charge

Warum 1 Offsite?
- Brand/Wasserschaden zerstört alles vor Ort
- Ransomware verschlüsselt angeschlossene Laufwerke
-->

---

<!-- _class: erklaerung -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->

# 3-2-1-Backup-Regel: Erklaerung

**Definition:** Bewährte Strategie zur Datensicherung gegen unterschiedliche Verlustszenarien.

| Element | Bedeutung | Schutz gegen |
|---------|-----------|--------------|
| **3** Kopien | Original + 2 Backups | Hardware-Defekt |
| **2** Medientypen | z.B. SSD + HDD | Medienspezifische Fehler |
| **1** Offsite | Anderer Ort/Cloud | Lokale Katastrophen |

**Beispiel-Setup:**
1. Arbeitsdaten auf SSD (Original)
2. Externes Backup auf HDD (lokal)
3. Cloud-Backup bei Anbieter (offsite)

**Merkhilfe:** "3 Kopien, 2 Medien, 1 woanders"

**Herkunft:** Peter Krogh, "The DAM Book" (2005) - gilt bis heute als Goldstandard.

---

# Backup-Arten

**Vollständig (Full):**
Kompletter Datenbestand jedes Mal.
Einfach, aber langsam und platzhungrig.

**Inkrementell:**
Nur Änderungen seit dem letzten Backup.
Schnell, aber Wiederherstellung komplex (Kette).

**Differenziell:**
Änderungen seit dem letzten Voll-Backup.
Mittelweg zwischen beiden.

<!--
Typisches Schema:
- Sonntag: Voll-Backup
- Mo-Sa: Inkrementell oder Differenziell

Inkrementell: Schnellstes Backup, langsamste Wiederherstellung
Differenziell: Kompromiss
Voll: Langsamstes Backup, schnellste Wiederherstellung
-->

---

# Backup in der Praxis

**macOS:** Time Machine
**Windows:** Veeam Agent (kostenlos), Windows Backup
**Linux:** rsync, Borg, Restic
**Cloud:** Backblaze, iCloud, Google Drive

**Wichtig:**
- Automatisieren (manuell wird vergessen)
- Regelmäßig testen (Backup nützt nichts, wenn Restore nicht funktioniert)

<!--
Time Machine: Stündliche Snapshots, APFS-Integration
Veeam: Enterprise-Level, kostenlose Endnutzer-Version
rsync: Unix-Klassiker, extrem effizient
Borg: Deduplizierung + Verschlüsselung
-->

---

# Langzeitarchivierung

**Probleme:**
- Bit Rot (Daten degradieren)
- Format-Obsoleszenz (wer öffnet .wpd?)
- Hardware-Obsoleszenz (Diskettenlaufwerk?)

**Lösungen:**
- Migration alle 5-10 Jahre auf neue Medien
- Offene Standards (PDF/A, TIFF, Plain Text)
- Redundante Kopien

<!--
WordPerfect dominierte die 1980er/90er.
Heute kann kaum jemand .wpd-Dateien öffnen.

Flash-Dateien (.swf) sind seit 2020 praktisch tot.
Millionen von Websites und Spielen verloren.
-->

---

# Archivmedien

**LTO-Tapes:**
- 18 TB pro Band (LTO-9)
- ~5€/TB
- 30 Jahre Haltbarkeit
- Für Cold Storage ideal

**M-DISC:**
- Spezielle DVD/Blu-ray
- 1.000+ Jahre Haltbarkeit (Herstellerangabe)
- Für kleine, wichtige Daten

**Cloud:**
- Glacier, Backblaze B2
- Günstig für Langzeit

<!--
LTO = Linear Tape-Open
AWS, Google, Netflix nutzen Tape für Archive.

M-DISC nutzt anorganische Schicht statt Dye.
Theoretisch sehr langlebig, praktisch ungetestet.

Cloud-Archive haben laufende Kosten.
Aber: Keine Hardware-Wartung.
-->

---

<!-- _class: lead -->

# Schnittstellen

---

# USB: Die Universal-Schnittstelle

| Version | Jahr | Geschwindigkeit |
|---------|------|----------------:|
| USB 1.1 | 1998 | 12 Mbit/s |
| USB 2.0 | 2000 | 480 Mbit/s (~60 MB/s) |
| USB 3.0 | 2008 | 5 Gbit/s (~625 MB/s) |
| USB 3.1 Gen 2 | 2013 | 10 Gbit/s |
| USB 3.2 Gen 2×2 | 2017 | 20 Gbit/s |
| USB4 | 2019 | 40 Gbit/s |

<!--
USB = Universal Serial Bus

Die Namensgebung ist ein Chaos.
USB 3.0 wurde nachträglich zu "USB 3.1 Gen 1" umbenannt.
Dann zu "USB 3.2 Gen 1".

Die Industrie verwirrt absichtlich.
-->

---

# USB-C: Der Stecker, nicht die Geschwindigkeit

**USB-C ist ein Steckertyp, kein Protokoll!**

Ein USB-C-Kabel kann sein:
- USB 2.0 (480 Mbit/s)
- USB 3.2 (bis 20 Gbit/s)
- USB4 (40 Gbit/s)
- Thunderbolt 3/4 (40 Gbit/s)

**Am Stecker nicht erkennbar.**
→ Kabel-Spezifikation prüfen!

<!--
Das ist eine häufige Quelle für Frustration.

"Ich habe ein USB-C-Kabel, warum ist es so langsam?"
Weil es ein USB 2.0-Kabel mit USB-C-Stecker ist.

Gute Kabel sind teurer, aber es lohnt sich.
-->

---

# Thunderbolt

**Thunderbolt 3/4 (2015/2020):**
- 40 Gbit/s
- PCIe über Kabel (externe GPUs möglich)
- DisplayPort integriert
- USB-C-Stecker

**Vorteile:**
- Sehr schnell
- Vielseitig (Daten, Video, Strom)

**Nachteile:**
- Teure Kabel
- Nicht alle USB-C-Ports sind Thunderbolt

<!--
Intel und Apple entwickelten Thunderbolt gemeinsam.
Lizenzfrei seit 2019.

Thunderbolt-Kabel haben oft ein Blitz-Symbol.
Aber nicht immer.
-->

---

# Video-Schnittstellen

| Schnittstelle | Max. Auflösung | Features |
|---------------|---------------:|----------|
| HDMI 2.0 | 4K/60Hz | ARC, CEC |
| HDMI 2.1 | 8K/60Hz, 4K/120Hz | VRR, eARC |
| DisplayPort 1.4 | 8K/60Hz | Daisy-Chain |
| DisplayPort 2.0 | 16K/60Hz | Mehr Bandbreite |

**HDMI:** Consumer-Geräte (TV, Konsolen)
**DisplayPort:** Computer, Monitore

<!--
HDMI hat Lizenzgebühren, DisplayPort nicht.
Deshalb ist DP bei Monitoren beliebter.

DisplayPort kann Daisy-Chaining:
Laptop → Monitor 1 → Monitor 2 über ein Kabel.

HDMI hat ARC (Audio Return Channel):
TV schickt Audio an Soundbar über HDMI.
-->

---

# Netzwerk

**Ethernet:**
| Standard | Geschwindigkeit |
|----------|----------------:|
| Fast Ethernet | 100 Mbit/s |
| Gigabit | 1 Gbit/s |
| 2.5 Gigabit | 2,5 Gbit/s |
| 10 Gigabit | 10 Gbit/s |

**WiFi:**
| Generation | Standard | Geschwindigkeit |
|------------|----------|----------------:|
| WiFi 5 | 802.11ac | ~1,3 Gbit/s |
| WiFi 6 | 802.11ax | ~9,6 Gbit/s |
| WiFi 7 | 802.11be | ~46 Gbit/s |

<!--
Gigabit-Ethernet ist heute Standard.
2,5G und 10G verbreiten sich für NAS und Poweruser.

WiFi-Geschwindigkeiten sind theoretische Maxima.
Real: Bruchteil davon, abhängig von Entfernung und Störungen.
-->

---

# Welche Schnittstelle für was?

| Anwendung | Empfehlung |
|-----------|------------|
| Externe SSD | USB 3.2 Gen 2 oder Thunderbolt |
| USB-Stick | USB 3.0 reicht |
| Monitor | DisplayPort oder HDMI 2.0+ |
| NAS im Heimnetz | Gigabit Ethernet |
| Backup-Platte | USB 3.0 |
| Video-Editing extern | Thunderbolt |

<!--
Die Schnittstelle muss zum Gerät passen.

Externe HDD über Thunderbolt?
Bringt nichts, die HDD ist der Flaschenhals.

NVMe-SSD über USB 2.0?
Verschwendung, USB ist der Flaschenhals.
-->

---

<!-- _class: aufgabe -->

# Hands-On: Eigene Speicher analysieren

**Aufgabe (30 Min):**

1. Welche Laufwerke habt ihr? (SSD, HDD, extern)
2. Welches Dateisystem nutzt ihr?
3. Wie ist eure Backup-Situation?
4. Welche Schnittstellen nutzt ihr?

**Tools:**
- Windows: Datenträgerverwaltung
- macOS: Festplattendienstprogramm
- Linux: `lsblk`, `df -h`

<!--
Ziel: Bewusstsein für eigene Infrastruktur.

Die meisten wissen nicht, welches Dateisystem
auf ihrem USB-Stick ist.
-->

---

<!-- _class: lead -->

# Fragen & Diskussion

**Kontakt:** lb-czechowski@hdm-stuttgart.de
**Folien:** [librete.ch/hdm/223015b](https://librete.ch/hdm/223015b/)

---

# Lizenz & Attribution

Diese Präsentation ist lizenziert unter **Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International (CC BY-SA 4.0)**

- Erlaubt Teilen & Anpassen mit Namensnennung
- Adaptionen müssen unter gleicher Lizenz geteilt werden

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