Michael Czechowski
1b9b2f315a
223015b: - add WTF hex code explanation slide (89=137 decimal, PNG signature) - add ASCII lead slide with historical context - remove Hilbert-Studie reference from title 223015c termin 2: - add OSI layer 5 (session) and layer 6 (presentation) slides - add URL/domain anatomy slide - mark HTTP/S section as klausur - improve status codes formatting with client/server examples - add CRUD column to HTTP methods table infrastructure: - add dev-server.sh for multi-course development - update generate-index.sh with course-specific colors - add QR codes for slide URLs
1430 lines
30 KiB
Markdown
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30 KiB
Markdown
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backgroundColor: #fff
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header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege"
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footer: "Michael Czechowski – HdM Stuttgart – WS 2025/26"
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title: Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
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<style>
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}
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}
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}
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color: var(--color-highlight);
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}
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# Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
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**223015b** · Modul "Technik 1" · 1. Semester
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Digital- und Medienwirtschaft
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Hochschule der Medien Stuttgart
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**Wintersemester 2025/26**
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[https://librete.ch/hdm/223015b/](https://librete.ch/hdm/223015b/)
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<!-- _class: lead -->
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# Termin 3 – 23.01.2026
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## Speichermedien & Schnittstellen
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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HDD aufgeschraubt neben SSD-Platine
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Mechanisch vs. Elektronisch
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# Rückblick: HDD vs. SSD
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**HDD:**
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- Mechanisch, magnetisch
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- Langsam (~150 MB/s)
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- Günstig (~20€/TB)
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- Empfindlich (Stöße!)
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**SSD:**
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- Elektronisch, Flash
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- Schnell (~500-7.000 MB/s)
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- Teuer (~80-150€/TB)
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- Write-Zyklen begrenzt
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HDD: Magnetscheiben (Platter) rotieren mit 5.400-7.200 RPM
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Lesekopf schwebt nanometerdicht über Oberfläche
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"Head Crash": Berührung = Datenverlust (daher Stoßempfindlichkeit)
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Enterprise: 10.000-15.000 RPM (Server)
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SSD: NAND-Flash-Speicherzellen
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Typen: SLC (1 Bit), MLC (2 Bit), TLC (3 Bit), QLC (4 Bit)
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SLC = langlebig, teuer (Enterprise)
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QLC = günstig, weniger Schreibzyklen (Consumer)
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Write Amplification: Daten werden mehrfach intern geschrieben
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TRIM: Befehl, der SSD sagt, welche Blöcke frei sind
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-->
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# Speicherkapazität: KB vs. KiB
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**Das Problem:** Hersteller vs. Betriebssysteme
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| Dezimal (SI) | Binär (IEC) |
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| 1 KB = 1.000 Bytes | 1 KiB = 1.024 Bytes |
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| 1 MB = 1.000 KB | 1 MiB = 1.024 KiB |
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||
| 1 GB = 1.000 MB | 1 GiB = 1.024 MiB |
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| 1 TB = 1.000 GB | 1 TiB = 1.024 GiB |
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**1 TB Festplatte → Windows zeigt ~931 GB!**
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<!--
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Hersteller: Dezimal (SI-Präfix) - klingt mehr!
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Betriebssysteme: Binär - aber zeigen "GB" statt "GiB"
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Diskrepanz bei 1 TB: 1.000.000.000.000 vs. 1.099.511.627.776 Bytes
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→ 10% Unterschied bei TB-Größen
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Verwirrung für Konsumenten seit Jahrzehnten
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ISO/IEC 80000-13: Definiert KiB, MiB, GiB, TiB (2008)
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# HDD: Aufbau & Struktur
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**Komponenten:**
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- **Platter:** Magnetisch beschichtete Scheiben
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- **Spindel:** Dreht mit 5.400-7.200 RPM
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- **Schreib-Lese-Kopf:** Schwebt nm-dünn über Platter
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- **Aktuator:** Bewegt Kopf zur richtigen Spur
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**Logische Struktur:**
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- **Spuren:** Konzentrische Kreise auf Platter
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- **Sektoren:** Unterteilung der Spuren (512 Bytes)
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- **Zylinder:** Gleiche Spuren aller Platter
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Aufbau seit 1956 (IBM) grundsätzlich gleich
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Platter: Aluminium oder Glas mit Magnetschicht
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Spindelgeschwindigkeit: Desktop 7.200, Laptop 5.400, Server 15.000 RPM
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Head Crash: Schreib-Lese-Kopf berührt Platter → Kratzer → Datenverlust
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Sektor: Kleinste adressierbare Einheit
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LBA (Logical Block Addressing): Abstraktion der physischen Struktur
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# NVMe: Die SSD-Revolution
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**NVMe = Non-Volatile Memory Express (2011)**
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**Unterschied zu SATA-SSD:**
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- SATA: Max. ~550 MB/s (AHCI-Protokoll)
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- NVMe: Bis zu 7.000+ MB/s (PCIe direkt)
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**Formfaktoren:**
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- M.2 (Steckplatz auf Mainboard)
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- U.2 (Serverbereich)
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- PCIe-Karte (ältere Systeme)
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SATA = Serial ATA, Protokoll von 2003 (für HDDs optimiert)
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AHCI = Advanced Host Controller Interface
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NVMe nutzt PCIe-Lanes direkt → weniger Overhead
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M.2-Slot kann SATA oder NVMe sein! (B-Key, M-Key, B+M-Key)
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||
Praxistipp: Nicht jeder M.2-Slot unterstützt NVMe
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# SD-Karten (Speicherkarten)
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**SD = Secure Digital (2001)**
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**Varianten:**
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- SD: bis 2 GB
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- SDHC: bis 32 GB
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- SDXC: bis 2 TB
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- microSD: Kleinere Bauform
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**Geschwindigkeitsklassen:**
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Class 10, UHS-I, UHS-II, V30, V90...
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**Einsatz:** Kameras, Smartphones, Raspberry Pi
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<!--
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Entwickelt von SanDisk, Toshiba, Panasonic
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Spezifikation proprietär (nicht ISO-genormt!)
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Fälschungen: Gefälschte Kapazität häufig → Markenware kaufen!
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Flash-Speicher: Gleiche Vor-/Nachteile wie SSD
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V90: 90 MB/s Mindest-Schreibrate (für 8K Video)
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microSD in Smartphones, Drohnen, Dashcams
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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<!--
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Rosetta Disk der Long Now Foundation
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Mikrogeätzte Nickelscheibe mit 1.500+ Sprachen
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-->
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# Das Rosetta Project
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**Long Now Foundation (2002)**
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**Ziel:** Dokumentation aller menschlichen Sprachen für die Nachwelt
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**Die Rosetta Disk:**
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- 3 Zoll Nickelscheibe
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- 13.000 Seiten mikrogeätzt
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- 1.500+ Sprachen dokumentiert
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- Lesbar mit 1000× Mikroskop
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- Haltbarkeit: 2.000+ Jahre
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**Lektion für uns:**
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Digitale Formate veralten – physische Archivierung bleibt relevant
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<!--
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Long Now Foundation: Denken in 10.000-Jahres-Zeiträumen
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Benannt nach dem Stein von Rosette (Schlüssel zu Hieroglyphen)
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Problem: CD/DVD halten 10-25 Jahre, Festplatten 5-10 Jahre
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Rosetta Disk: Keine Stromversorgung, kein Decoder nötig
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Nur optische Vergrößerung – Technologie die es immer geben wird
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Parallel: M-DISC, LTO-Tapes für digitale Langzeitarchivierung
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-->
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# Was fehlt? Dateisysteme!
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**Dateisystem = Bibliothekskatalog für Festplatte**
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**Aufgaben:**
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- Dateien speichern & finden
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- Metadaten verwalten
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- Speicherplatz effizient nutzen
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- Fehler erkennen & beheben
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<!--
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Ohne Dateisystem: Rohe Bytes, keine Struktur
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Vergleich: Bibliothek ohne Katalog = Chaos
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Jedes OS hat bevorzugtes Dateisystem
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Windows: NTFS, macOS: APFS, Linux: ext4
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-->
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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<!--
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Verzeichnisbaum-Visualisierung
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Root → Ordner → Unterordner → Dateien
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Unix: / (Root), Windows: C:\ (Laufwerk)
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-->
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# Partitionen & Volumes
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**Partition:**
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Zusammenhängender Bereich auf Festplatte
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**Volume:**
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Logische Einheit mit Dateisystem
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**Beispiel:**
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1 TB HDD → 2 Partitionen
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- 500 GB Windows (NTFS)
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- 500 GB Daten (exFAT)
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<!--
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||
Partitionstabelle: MBR (alt) vs. GPT (modern)
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GPT = GUID Partition Table (128 Partitionen möglich)
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EFI System Partition (ESP): Bootloader bei UEFI
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LBA = Logical Block Addressing
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-->
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# Formatierung
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**Schnellformatierung:**
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- Löscht nur Metadaten
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- Daten physisch noch da
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- → Datenrettung möglich!
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**Vollständige Formatierung:**
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||
- Überschreibt mit Nullen
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||
- Dauert länger, aber sicherer
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||
<!--
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Formatierung ≠ Löschen!
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Schnellformat: "Inhaltsverzeichnis" wird gelöscht
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Recuva, PhotoRec: Datenrettungssoftware
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Sicheres Löschen: DBAN, shred, eraser
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-->
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# FAT (File Allocation Table)
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**Geschichte:** 1977, Microsoft
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**Versionen:**
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- FAT16: Max. 2 GB
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- FAT32: Max. 4 GB Dateien, 2 TB Partitionen
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- exFAT: Keine 4 GB-Grenze
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**Vorteil:** Universelle Kompatibilität
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**Nachteil:** Keine Rechte, kein Journaling
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<!--
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FAT = File Allocation Table (Tabelle am Partitionsanfang)
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Wie ein Inhaltsverzeichnis: "Datei X ist in Clustern 5, 8, 12"
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Fragmentierung: Cluster verstreut → langsamer Zugriff
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Defragmentierung: Cluster zusammenrücken (bei HDD sinnvoll, bei SSD nicht!)
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FAT32-Limit: 4 GB = 32-Bit-Zahl für Dateigröße
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||
2³² Bytes = 4.294.967.296 = 4 GB (daher die Grenze)
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||
exFAT: 64-Bit → 16 Exabyte theoretisch
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Warum FAT32 noch existiert:
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- Kameras, Dashcams, Game-Controller
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- BIOS/UEFI-Bootpartitionen
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- Maximale Kompatibilität (alle OS lesen es)
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exFAT: Microsoft-Patent, seit 2019 in Linux-Kernel
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-->
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# NTFS
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**NTFS = New Technology File System (1993)**
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**Features:**
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✓ Dateien >4 GB (bis 16 EB)
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✓ Zugriffsrechte (ACLs)
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✓ Journaling (Crash-Schutz)
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✓ Kompression & Verschlüsselung
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✓ Shadow Copies
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**Nachteil:** Proprietär (nur Windows nativ)
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<!--
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Windows NT-Ära (1993)
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Master File Table (MFT): Zentrale Datenbank
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Journaling: Transaktionslog verhindert Datenverlust
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ACL = Access Control List
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EFS = Encrypting File System
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Nachfolger: ReFS (Resilient FS, noch nicht Standard)
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-->
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# APFS
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**Apple File System (2017)**
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**Features:**
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✓ Copy-on-Write (Speicherersparnis!)
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✓ Snapshots (Time Machine)
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✓ Native Verschlüsselung
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✓ SSD-optimiert
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||
**Nachteil:** Nur Apple-Geräte
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||
<!--
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Ersetzt HFS+ (1998)
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||
Copy-on-Write: Datei kopieren = nur Pointer
|
||
Clones: Duplikate ohne Speicherplatz-Verdopplung
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||
Space Sharing: Volumes teilen dynamisch Partition
|
||
FileVault 2 nutzt APFS-Verschlüsselung
|
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-->
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---
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# ext4
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**Fourth Extended File System (2008)**
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Linux-Standard
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||
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||
**Features:**
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||
✓ Journaling
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✓ Extents (schneller)
|
||
✓ Max. 16 TB Dateien, 1 EB Partitionen
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||
✓ Online-Defragmentierung
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||
**Nachteil:** Windows/macOS können nicht nativ lesen
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<!--
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Evolution: ext (1992) → ext2 → ext3 → ext4
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Extents: Zusammenhängende Blöcke als Einheit
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Delayed Allocation: Schreibvorgänge gebündelt
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fsck: File System Check (Reparatur-Tool)
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Alternativen: btrfs (CoW, Snapshots), XFS, ZFS
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-->
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# Dateisysteme: Vergleich
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| FS | OS | Max. Datei | Features |
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|----|----|-----------:|----------|
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| FAT32 | Alle | 4 GB | Kompatibilität |
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| exFAT | Alle | 16 EB | Flash-optimiert |
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| NTFS | Win | 16 EB | Journaling, ACLs |
|
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| APFS | macOS | 8 EB | Snapshots, CoW |
|
||
| ext4 | Linux | 16 TB | Journaling |
|
||
|
||
<!--
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||
EB = Exabyte = 1.000.000 TB
|
||
Kompatibilität: FAT32/exFAT für USB-Sticks
|
||
Performance: APFS/ext4 für SSDs
|
||
Sicherheit: APFS/NTFS für Verschlüsselung
|
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-->
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||
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---
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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||
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||
<!--
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||
Symbolbild: Kaputte Festplatte, verzweifelter User
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||
Oder: Ransomware-Warnung auf Bildschirm
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-->
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||
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# Backup: Warum?
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**Realität:**
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- Festplatten sterben ohne Vorwarnung
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- Ransomware verschlüsselt Daten
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||
- Versehentliches Löschen
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||
- Diebstahl, Brand, Wasserschaden
|
||
|
||
**Faustregel: 3-2-1**
|
||
Mindestens 3 Kopien, auf mindestens 2 unterschiedlichen Speichermedien und mindestens 1 an einem anderen Ort
|
||
|
||
<!--
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||
Backblaze: 1-2% jährliche HDD-Ausfallrate
|
||
Ransomware 2023: 300%+ Anstieg (FBI)
|
||
Horror-Story: Pixar verlor fast "Toy Story 2" (1998)
|
||
Rettung: Mitarbeiterin hatte Home-Backup
|
||
3-2-1-Regel kommt gleich
|
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-->
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---
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||
# Backup-Arten
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||
**Vollständig (Full):**
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Kompletter Datenbestand
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Langsam, aber einfach
|
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||
**Inkrementell:**
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||
Nur Änderungen seit letztem Backup
|
||
Schnell, aber Wiederherstellung komplex
|
||
|
||
**Differenziell:**
|
||
Änderungen seit letztem Voll-Backup
|
||
Mittelweg
|
||
|
||
<!--
|
||
Vollbackup: Jeden Sonntag (500 GB)
|
||
Inkrementell: Mo-Sa Änderungen (10 GB/Tag)
|
||
Differenziell: Mo-Sa Änderungen seit Sonntag (wächst)
|
||
Wiederherstellung: Full = 1 Schritt, Inkr. = 7, Diff. = 2
|
||
-->
|
||
|
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|
||
|
||
# 3-2-1-Regel
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||
**3** Kopien (Original + 2 Backups)
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||
**2** verschiedene Medientypen (SSD + HDD)
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||
**1** Offsite-Backup (Cloud, externes Lager)
|
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|
||
**Beispiel:**
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Laptop + externe Festplatte + Cloud
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<!--
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3-2-1-Regel Herkunft: US-Photograph Peter Krogh (2005)
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Buch "The DAM Book" (Digital Asset Management)
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Warum 3 Kopien?
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- Original kann kaputtgehen
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- Backup 1 kann auch kaputtgehen
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- Backup 2 = Sicherheitspuffer
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||
Warum 2 Medientypen?
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- Gleiche Medien haben gleiche Schwachstellen
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- SSD + HDD: Unterschiedliche Ausfallmuster
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- Cloud + Lokal: Unterschiedliche Risiken
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||
Warum 1 Offsite?
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- Brand/Wasserschaden zerstört alles vor Ort
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- Ransomware verschlüsselt angeschlossene Laufwerke
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||
- Offsite = geografisch getrennt (oder Cloud)
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||
Erweiterung: 3-2-1-1-0
|
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- +1 Offline/Air-Gapped (Ransomware-Schutz)
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- +0 Verified Backups (regelmäßig testen!)
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-->
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# Backup-Software
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**macOS:** Time Machine
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**Windows:** Veeam Agent (kostenlos)
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**Linux:** rsync, Borg, Restic
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**Plattformübergreifend:** Duplicati, Syncthing
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||
**Cloud:** Backblaze, Nextcloud
|
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||
<!--
|
||
Time Machine: Stündliche Snapshots, APFS-Snapshots
|
||
Veeam: Enterprise-Level, kostenlose Version für Endnutzer
|
||
rsync: Unix-Tool seit 1996, extrem effizient
|
||
Borg: Deduplizierung + Verschlüsselung
|
||
Syncthing: P2P-Sync, kein zentraler Server
|
||
-->
|
||
|
||
---
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||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
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||
|
||
|
||
<!--
|
||
Visualisierung: Verfallende Daten
|
||
Oder: Alte Disketten, unlesbar
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
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||
# Langzeitarchivierung: Das Problem
|
||
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||
**Digitale Daten altern:**
|
||
- Bit Rot (Degradation)
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||
- Format-Obsoleszenz (WordPerfect .wpd)
|
||
- Hardware-Obsoleszenz (Diskettenlaufwerke)
|
||
|
||
**Lösung:**
|
||
Migration + offene Standards
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||
|
||
<!--
|
||
Bit Rot: Daten verschlechtern sich über Zeit
|
||
HDDs: 10-20 Jahre, SSDs: 5-10 Jahre ohne Strom
|
||
Format-Obsoleszenz: WordPerfect dominant 1980-90er, heute tot
|
||
Hardware: Floppy, ZIP-Disks, heute unmöglich
|
||
Migration: Alle 5-10 Jahre auf neue Medien
|
||
Offene Standards: PDF/A, TIFF, TXT überleben
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
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||
LTO-Kassette + Laufwerk
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||
Magnetband-Technologie
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||
-->
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||
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||
---
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||
|
||
# Magnetbänder (LTO)
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||
|
||
**Linear Tape-Open:**
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||
|
||
- LTO-9 (2021): 18 TB nativ, 45 TB komprimiert
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||
- Haltbarkeit: 30 Jahre
|
||
- Kosten: ~5€/TB (Laufwerk ~5.000€)
|
||
- Nutzung: Rechenzentren, Archive
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||
|
||
**Air-Gap-Sicherheit:**
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||
Offline-Band kann nicht von Ransomware verschlüsselt werden
|
||
|
||
<!--
|
||
LTO = Offener Standard seit 1998
|
||
LTO-9: 400 MB/s, 1 Million Durchläufe
|
||
AWS Snowball nutzt intern Tapes
|
||
Problem: Sequenzieller Zugriff (langsam für einzelne Dateien)
|
||
Cold Storage: Daten, die selten gebraucht werden
|
||
-->
|
||
|
||
---
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||
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||
# Optische Medien: CD, DVD, Blu-ray
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||
|
||
**Laser liest/schreibt Daten:**
|
||
|
||
| Medium | Jahr | Kapazität | Wellenlänge |
|
||
|--------|------|-----------|-------------|
|
||
| **CD** | 1982 | 700 MB | 780 nm (Infrarot) |
|
||
| **DVD** | 1996 | 4,7–8,5 GB | 650 nm (Rot) |
|
||
| **Blu-ray** | 2006 | 25–100 GB | 405 nm (Blau) |
|
||
|
||
**Varianten:** ROM (nur lesen), R (einmal brennen), RW (wiederbeschreibbar)
|
||
|
||
<!--
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||
CD = Compact Disc (ursprünglich für Audio)
|
||
DVD = Digital Versatile Disc (Video, Daten)
|
||
Blu-ray: Kürzere Wellenlänge → höhere Datendichte
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||
Pits & Lands: Vertiefungen in der Oberfläche kodieren Bits
|
||
CD-ROM: ~150 KB/s (1×), DVD: ~1,35 MB/s (1×), BD: ~4,5 MB/s (1×)
|
||
Problem: Kratzer, Lichtempfindlichkeit, Alterung der Farbstoffe
|
||
-->
|
||
|
||
---
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||
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||
# Optische Medien: Heute noch relevant?
|
||
|
||
**Vorteile:**
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||
- Günstig (Rohlinge ~0,20–2€)
|
||
- Lange Haltbarkeit (bei richtiger Lagerung)
|
||
- Nicht anfällig für Magnetfelder
|
||
|
||
**Nachteile:**
|
||
- Langsam im Vergleich zu SSD/HDD
|
||
- Begrenzte Kapazität
|
||
- Viele Laptops ohne Laufwerk
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||
**Einsatz heute:**
|
||
Musik-CDs, Film-DVDs/Blu-rays, Software-Distribution, Archive
|
||
|
||
<!--
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||
Streaming hat DVDs/Blu-rays verdrängt (aber nicht ersetzt)
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||
Filme: Blu-ray oft bessere Qualität als Streaming (Bitrate!)
|
||
Spiele-Discs: Oft nur "Installer", Rest wird heruntergeladen
|
||
Archive: M-DISC für Langzeitarchivierung (nächste Folie)
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
M-DISC Blu-ray
|
||
Metallschicht statt Farbstoff
|
||
-->
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||
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||
---
|
||
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||
# M-DISC (Millennial Disc)
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||
|
||
**Eigenschaften:**
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||
- DVD/Blu-ray-kompatibel
|
||
- Anorganische Metallschicht
|
||
- Haltbarkeit: 1.000 Jahre (Tests)
|
||
- Einsatz: Familienfotos, Archive
|
||
|
||
<!--
|
||
Millenniata entwickelt, 2009
|
||
Normale DVDs: Organischer Farbstoff zersetzt sich (10-25 Jahre)
|
||
M-DISC: Daten "eingraviert" (nicht Farbänderung)
|
||
US-Verteidigungsministerium: Tests bestätigt
|
||
Nachteil: Teurer (~5€ vs. 0,50€ normale Blu-ray)
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
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||
DNA-Helix mit Binärcode überlagert
|
||
Futuristische Darstellung
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||
-->
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||
|
||
---
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||
# DNA-Storage (Zukunft)
|
||
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||
**Konzept:** Daten in DNA-Sequenzen
|
||
|
||
**Eigenschaften:**
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||
- Speicherdichte: 215 Petabyte/Gramm (!!)
|
||
- Haltbarkeit: Tausende Jahre
|
||
- Kosten: Aktuell $3.500/MB
|
||
|
||
**Beispiele:**
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||
Microsoft + Twist Bioscience
|
||
Netflix "Biohackers"-Episode (2021)
|
||
|
||
<!--
|
||
DNA = A, T, G, C (4 Basen)
|
||
Kodierung: Binär (00=A, 01=T, 10=G, 11=C)
|
||
Harvard (2017): Wikipedia (11 GB) in DNA
|
||
Problem: Synthese & Sequenzierung extrem langsam/teuer
|
||
Anwendung: Langzeitarchivierung (nicht Live-Daten)
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
NAS-Gerät (z.B. Synology)
|
||
Heimserver-Setup
|
||
-->
|
||
|
||
---
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||
|
||
# Network Attached Storage (NAS)
|
||
|
||
**NAS = Festplatten im Netzwerk**
|
||
|
||
**Vorteile:**
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||
- Zentraler Speicher für alle Geräte
|
||
- RAID-Optionen (Redundanz)
|
||
- Remote-Zugriff möglich
|
||
- Eigene Cloud
|
||
|
||
**Anbieter:** Synology, QNAP, TrueNAS
|
||
|
||
**Protokolle:** SMB/CIFS (Windows), NFS (Linux), AFP (Mac legacy)
|
||
|
||
<!--
|
||
RAID 1: Spiegelung (2 Platten = 1× Kapazität, aber sicher)
|
||
RAID 5: Striping + Parity (3+ Platten, 1 kann ausfallen)
|
||
Synology DSM: Einfache Web-Oberfläche
|
||
NAS ≠ Backup! (Ransomware kann NAS verschlüsseln!)
|
||
3-2-1-Regel: NAS + externe HDD + Cloud
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# Cloud-Speicher: Pro & Contra
|
||
|
||
**Vorteile:**
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||
✓ Überall verfügbar
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||
✓ Kein Hardware-Management
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||
✓ Automatische Backups
|
||
✓ Skalierbar
|
||
|
||
**Nachteile:**
|
||
✗ Abhängigkeit vom Anbieter
|
||
✗ Datenschutz-Bedenken (DSGVO!)
|
||
✗ Laufende Kosten
|
||
✗ Internet-Abhängigkeit
|
||
|
||
**Anbieter:** iCloud, OneDrive, Google Drive, Dropbox, Nextcloud
|
||
|
||
<!--
|
||
Nextcloud: Self-Hosted (Datenschutz!)
|
||
AWS S3 Glacier: Archivierung ~$1/TB/Monat
|
||
DSGVO: US-Anbieter problematisch (Privacy Shield gekippt)
|
||
Zero-Knowledge: Cryptomator, Boxcryptor (Client-Verschlüsselung)
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# Hands-On: S.M.A.R.T. & Backup
|
||
|
||
**Aufgabe 1 (20 Min):**
|
||
S.M.A.R.T.-Daten auslesen
|
||
- Windows: CrystalDiskInfo
|
||
- macOS/Linux: `smartctl -a /dev/sda`
|
||
- Notiere: Health, Power-On Hours, Temp
|
||
|
||
**Aufgabe 2 (20 Min):**
|
||
Test-Backup erstellen
|
||
- rsync (Linux/macOS) oder Robocopy (Windows)
|
||
- Simuliere Datenverlust → Wiederherstellung
|
||
|
||
<!--
|
||
S.M.A.R.T. = Self-Monitoring, Analysis, Reporting Technology
|
||
Reallocated Sector Count: >0 = Warnsignal!
|
||
Current Pending Sector: Kritisch!
|
||
Power-On Hours: >30.000h = alt
|
||
Backup-Test: Ungetestete Backups sind wertlos!
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _class: lead -->
|
||
|
||
# Teil 2: Schnittstellen
|
||
## USB-C, HDMI & das Kabel-Chaos
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
Kabelsalat: USB-A, USB-C, HDMI, DisplayPort, Lightning
|
||
Chaos der Standards
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# Was ist eine Schnittstelle?
|
||
|
||
**Schnittstelle = Verbindung zwischen Systemen**
|
||
|
||
**Hardware-Schnittstellen:**
|
||
Physischer Anschluss (USB, HDMI, Ethernet)
|
||
|
||
**Software-Schnittstellen:**
|
||
API (nächste Woche!)
|
||
|
||
**Heute:** Hardware-Fokus
|
||
|
||
<!--
|
||
Interface = Berührungspunkt zwischen Systemen
|
||
Definiert: Form, Pins, elektrische Signale, Protokoll
|
||
Ohne Standards: Jedes Gerät braucht eigenes Kabel
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _class: lead -->
|
||
|
||
# Interne Schnittstellen
|
||
## PCIe, SATA & M.2
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# PCIe: Der Daten-Highway
|
||
|
||
**PCI Express (2003):**
|
||
|
||
- Lanes: x1, x4, x8, x16
|
||
- Gen 3: 1 GB/s pro Lane
|
||
- Gen 4: 2 GB/s pro Lane
|
||
- Gen 5: 4 GB/s pro Lane
|
||
|
||
**Nutzung:**
|
||
- Grafikkarte (x16)
|
||
- NVMe-SSD (x4)
|
||
- Netzwerkkarte, Sound (x1)
|
||
|
||
<!--
|
||
PCIe = Point-to-Point (vs. PCI shared bus)
|
||
Lane = bidirektionale Verbindung
|
||
x16 Gen 4 = 32 GB/s (theoretisch)
|
||
GPU nutzt fast immer x16 Slot
|
||
NVMe nutzt 4 Lanes → daher ~7 GB/s max bei Gen 4
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# SATA: Der Standard für Speicher
|
||
|
||
**Serial ATA (2003):**
|
||
|
||
- SATA I: 1,5 Gbps (~150 MB/s)
|
||
- SATA II: 3 Gbps (~300 MB/s)
|
||
- SATA III: 6 Gbps (~550 MB/s)
|
||
|
||
**Vorteile:**
|
||
- Günstig, bewährt
|
||
- Hot-Swap möglich
|
||
- Kabel bis 1m
|
||
|
||
**Nachteil:** Bottleneck für moderne SSDs
|
||
|
||
<!--
|
||
SATA-Kabel: Dünn, 7-Pin Daten + 15-Pin Strom
|
||
IDE/PATA: Breite Flachbandkabel (Vorgänger)
|
||
SATA III = Maximum für HDD (100-200 MB/s)
|
||
SSD erreicht SATA-Limit leicht → daher NVMe
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _class: lead -->
|
||
|
||
# Externe Schnittstellen
|
||
## USB, HDMI, DisplayPort & Co.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
PC-Rückseite 1990er
|
||
PS/2, Seriell, Parallel, SCSI, VGA – Chaos!
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# USB: Die Idee
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||
|
||
**Universal Serial Bus (1996)**
|
||
|
||
**Ziel:** Ein Kabel für alles
|
||
|
||
**Vorher:**
|
||
- PS/2 (Maus, Tastatur)
|
||
- Seriell (Modem)
|
||
- Parallel (Drucker)
|
||
- SCSI (Festplatten)
|
||
|
||
**USB-Versprechen:**
|
||
✓ Ein Stecker, Hot-Pluggable, Stromversorgung
|
||
|
||
<!--
|
||
USB 1.0: 1996, Intel + Microsoft + Compaq
|
||
Vorher: Jedes Gerät eigener Port
|
||
Hot-Pluggable: Ein-/Ausstecken im laufenden Betrieb
|
||
Plug & Play: Automatische Erkennung
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# USB-Versionen: Chaos
|
||
|
||
| Version | Jahr | Geschwindigkeit | Marketing-Name |
|
||
|---------|------|----------------:|----------------|
|
||
| USB 1.0 | 1996 | 12 Mbps | – |
|
||
| USB 2.0 | 2000 | 480 Mbps | Hi-Speed |
|
||
| USB 3.0 | 2008 | 5 Gbps | USB 3.2 Gen 1 |
|
||
| USB 3.1 | 2013 | 10 Gbps | USB 3.2 Gen 2 |
|
||
| USB 3.2 | 2017 | 20 Gbps | USB 3.2 Gen 2×2 |
|
||
| USB 4 | 2019 | 40 Gbps | USB4 |
|
||
|
||
**NIEMAND versteht das mehr!**
|
||
|
||
<!--
|
||
USB-IF (Implementers Forum) = Marketing-Wahnsinn
|
||
USB 3.0 umbenannt in "USB 3.2 Gen 1" (2019)
|
||
Verwirrung absichtlich? Konspirations-Theorien...
|
||
USB 4 basiert auf Thunderbolt 3 (Intel spendete Spec)
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
Identisch aussehende USB-C-Kabel
|
||
Aber: Unterschiedliche Specs!
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# USB-C: Stecker ≠ Geschwindigkeit
|
||
|
||
**USB-C = Physischer Stecker (2014)**
|
||
|
||
**Eigenschaften:**
|
||
✓ Reversibel (beide Seiten gleich)
|
||
✓ 24 Pins (vs. 4 bei USB-A)
|
||
✓ Unterstützt: Daten, Strom, Video, Audio
|
||
|
||
**ABER:** USB-C sagt NICHTS über Geschwindigkeit!
|
||
|
||
Ein USB-C-Kabel kann sein:
|
||
- USB 2.0 (480 Mbps) 😱
|
||
- USB 3.2 Gen 2 (10 Gbps)
|
||
- USB 4 (40 Gbps)
|
||
- Thunderbolt 3/4 (40 Gbps)
|
||
- Oder nur Power Delivery (Laden, keine Daten!)
|
||
|
||
<!--
|
||
USB-C = nur der physische Stecker (24-Pin, reversibel)
|
||
Wie "Steckdose" – sagt nichts über Spannung/Leistung
|
||
|
||
Das Problem: Kabel sehen identisch aus, können aber:
|
||
- Nur laden (kein Daten-Pin verdrahtet)
|
||
- USB 2.0 (480 Mbps – wie vor 20 Jahren!)
|
||
- USB 3.2 Gen 2 (10 Gbps)
|
||
- USB 4 / Thunderbolt 4 (40 Gbps)
|
||
|
||
Warum?
|
||
- Billige Kabel sparen Drähte (weniger Kupfer = billiger)
|
||
- USB-IF Zertifizierung = freiwillig
|
||
- Händler beschriften falsch oder gar nicht
|
||
|
||
Praxistipp:
|
||
- Kabel vom Gerätehersteller nutzen
|
||
- Thunderbolt-Logo = garantiert 40 Gbps
|
||
- Im Zweifel: USB-IF zertifizierte Kabel kaufen
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# USB Power Delivery
|
||
|
||
**USB PD (über USB-C):**
|
||
|
||
- Profile: 5V bis 20V
|
||
- Max. 5A
|
||
- Bis zu **240W** (USB PD 3.1, 2021)
|
||
|
||
**Anwendungen:**
|
||
- Laptop-Ladung (60-100W)
|
||
- Monitor mit Stromversorgung
|
||
- Docking-Stations
|
||
|
||
**Problem:** Nicht jedes Kabel unterstützt volles PD!
|
||
|
||
<!--
|
||
Standard USB: 5V, 0,5A = 2,5W
|
||
USB PD: Variable Spannung (Verhandlung zwischen Geräten)
|
||
Günstige Kabel: Oft nur 60W
|
||
Zertifizierte Kabel: 100W+
|
||
Laptop-Netzteil ersetzbar durch USB-C PD
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# USB-C: Das Wirrwarr
|
||
|
||
**Was ein USB-C-Kabel KÖNNEN KANN:**
|
||
|
||
**Daten:** USB 2.0 bis USB4 (40 Gbps)
|
||
|
||
**Strom:** 5W bis 240W
|
||
|
||
**Video:** DisplayPort Alt Mode, HDMI Alt Mode
|
||
|
||
**Audio:** USB Audio Class
|
||
|
||
**Problem:** Am Kabel steht's oft NICHT drauf!
|
||
|
||
<!--
|
||
Alt Mode: Andere Protokolle über USB-C-Kabel
|
||
DisplayPort Alt Mode: Häufig (Monitore)
|
||
HDMI Alt Mode: Selten
|
||
Trial & Error beim Kabelkauf
|
||
EU-Regulierung: Beschriftung gefordert (aber nicht umgesetzt)
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
Thunderbolt-Logo (Blitz-Symbol)
|
||
Intel + Apple Technologie
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# Thunderbolt: Premium-Schnittstelle
|
||
|
||
**Thunderbolt (Intel + Apple):**
|
||
|
||
- Thunderbolt 3/4 (2015/2020): USB-C, 40 Gbps
|
||
- **PCIe über Kabel** → externe GPUs!
|
||
- Daisychaining (bis 6 Geräte)
|
||
- 100W Power Delivery garantiert
|
||
|
||
**Nachteile:**
|
||
❌ Teuer (Kabel: 30-80€)
|
||
❌ Lizenzgebühren (Intel)
|
||
❌ Nur High-End-Geräte
|
||
|
||
<!--
|
||
Thunderbolt 1/2: Mini DisplayPort (2011-2013)
|
||
Thunderbolt 3: USB-C-Stecker, aber nicht jeder USB-C ist Thunderbolt!
|
||
PCIe über Kabel: Externe GPU-Gehäuse möglich
|
||
Daisychaining: Mehrere Geräte verketten (wie SCSI früher)
|
||
Zertifizierung: Blitz-Logo = echt Thunderbolt
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
HDMI-Kabel + Stecker
|
||
Heimkino-Standard
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# HDMI: Der Heimkino-Standard
|
||
|
||
**HDMI (2002):**
|
||
Entwickelt von Sony, Panasonic, Toshiba...
|
||
|
||
**Versionen:**
|
||
- HDMI 1.4 (2009): 4K @ 30 Hz, ARC
|
||
- HDMI 2.0 (2013): 4K @ 60 Hz, HDR
|
||
- HDMI 2.1 (2017): 8K @ 60 Hz, 4K @ 120 Hz, VRR
|
||
|
||
**Features:**
|
||
✓ Audio + Video in einem Kabel
|
||
✓ HDCP (Copy Protection)
|
||
✓ CEC (Gerätesteuerung)
|
||
|
||
**Nachteile:**
|
||
❌ Proprietär, Lizenzgebühren
|
||
❌ Keine Daisychaining
|
||
|
||
<!--
|
||
HDMI = High-Definition Multimedia Interface
|
||
ARC = Audio Return Channel (TV → Soundbar)
|
||
HDCP = High-bandwidth Digital Content Protection (DRM!)
|
||
CEC = Consumer Electronics Control (TV ein → Receiver ein)
|
||
Lizenzgebühren: ~$10.000 Jahresgebühr + $0,15/Gerät
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
<!-- _header: '' -->
|
||
<!-- _footer: '' -->
|
||
|
||
|
||
|
||
<!--
|
||
DisplayPort-Kabel + Stecker
|
||
PC-Gaming-Standard
|
||
-->
|
||
|
||
---
|
||
|
||
# DisplayPort: Die PC-Alternative
|
||
|
||
**DisplayPort (2006):**
|
||
VESA (Video Electronics Standards Association)
|
||
|
||
**Versionen:**
|
||
- DP 1.4 (2016): 8K @ 60 Hz, HDR
|
||
- DP 2.0 (2019): 16K @ 60 Hz, 8K @ 120 Hz
|
||
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**Vorteile:**
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✓ Lizenzfrei (keine Gebühren!)
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✓ Daisychaining (Multi-Monitor)
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✓ Adaptive Sync (FreeSync, G-Sync)
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✓ USB-C Alt Mode
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**Nachteil:** Weniger verbreitet in TVs
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VESA = Non-Profit-Organisation
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DisplayPort über USB-C: Häufig bei Laptops
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Adaptive Sync: Synchronisiert Monitor-Refresh mit GPU (kein Tearing)
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AMD FreeSync, NVIDIA G-Sync: Basieren auf DP Adaptive Sync
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PC-Gamer bevorzugen DP (höhere Refresh-Rates)
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# HDMI vs. DisplayPort
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| Feature | HDMI 2.1 | DisplayPort 2.0 |
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|---------|----------|-----------------|
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| **Max. Auflösung** | 8K @ 60 Hz | 16K @ 60 Hz |
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| **Lizenz** | Ja (~$10k/Jahr) | Nein |
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| **Daisychaining** | Nein | Ja |
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| **Adaptive Sync** | VRR (neu) | Ja (nativ) |
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| **USB-C** | Alt Mode (selten) | Alt Mode (häufig) |
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| **Verbreitung** | TVs dominant | PCs/Monitore |
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HDMI = Heimkino/Konsolen
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DisplayPort = PC-Gaming/Workstations
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Beide können das Gleiche (technisch)
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||
Politik & Marketing entscheiden
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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HDCP-Fehler auf Bildschirm
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"HDCP-Handshake fehlgeschlagen"
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Schwarzer Bildschirm
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# HDCP: Copy Protection
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**HDCP = High-bandwidth Digital Content Protection**
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**Was ist das?**
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- DRM für Video-Signale
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- Verschlüsselt zwischen Quelle und Display
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- Verhindert "Man-in-the-Middle"-Aufnahme
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**Problem:**
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- Alte Monitore: Kein HDCP 2.2 → 4K-Netflix funktioniert nicht!
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- Capture-Cards oft blockiert
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- "HDCP-Handshake-Fehler" → Schwarzer Bildschirm
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**Kritik:** Schikaniert ehrliche Nutzer, Piraten umgehen es leicht
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Intel entwickelt (2003)
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HDCP 2.2: Für 4K-Content (Netflix, Amazon)
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Handshake: Gerät authentifiziert sich
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HDCP-Stripper: Hardware, die HDCP entfernt (legal gray area)
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Classic DRM-Problem: Nervt Zahlende, nicht Piraten
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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Ethernet-Kabel (RJ45)
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Netzwerkkabel
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# Ethernet: Das Netzwerkkabel
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**Ethernet (1980er):**
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**Versionen:**
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- 100BASE-TX (1995): 100 Mbps
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- 1000BASE-T (1999): 1 Gbps (Gigabit)
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- 10GBASE-T (2006): 10 Gbps
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**Kabel-Kategorien:**
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- Cat5e: bis 1 Gbps (veraltet)
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- Cat6: bis 10 Gbps (55m)
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- Cat6a: bis 10 Gbps (100m)
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**Stecker:** RJ45 (8P8C)
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Ethernet = IEEE 802.3 Standard
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BASE-T = Baseband, Twisted Pair (Kupfer)
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RJ45: Häufigste Bezeichnung (technisch 8P8C)
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Cat = Category (Kabel-Spezifikation)
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PoE = Power over Ethernet (Strom + Daten)
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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<!--
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WLAN-Router + Bluetooth-Symbol
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Drahtlose Verbindungen
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-->
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# WLAN (Wi-Fi)
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**IEEE 802.11:**
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| Standard | Jahr | Max. Speed | Frequenz |
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|----------|------|-----------|----------|
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| 802.11n (Wi-Fi 4) | 2009 | 600 Mbps | 2,4/5 GHz |
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| 802.11ac (Wi-Fi 5) | 2013 | 3,5 Gbps | 5 GHz |
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||
| 802.11ax (Wi-Fi 6) | 2019 | 9,6 Gbps | 2,4/5/6 GHz |
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||
| 802.11be (Wi-Fi 7) | 2024 | 46 Gbps | 2,4/5/6 GHz |
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**Praxis:** Geteiltes Medium → Real-Speed oft 30-50%
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Marketing-Namen: Wi-Fi 4, 5, 6, 6E, 7
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2,4 GHz: Bessere Reichweite, aber überlaufen (Mikrowelle!)
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5 GHz: Schneller, aber kürzere Reichweite
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Wi-Fi 6E: 6 GHz-Band (mehr Kanäle, weniger Störungen)
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Mesh-Systeme: Mehrere Access Points, nahtloses Roaming
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# Bluetooth
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**Bluetooth (1999):**
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| Version | Jahr | Speed | Reichweite |
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|---------|------|-------|------------|
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| 4.0 (BLE) | 2010 | 1 Mbps | 100m |
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| 5.0 | 2016 | 2 Mbps | 400m |
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| 5.3 | 2021 | 2 Mbps | 400m |
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**Anwendungen:**
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- Audio (Kopfhörer, Lautsprecher)
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- Peripherie (Maus, Tastatur)
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- IoT (Sensoren, Smart Home)
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**Codecs:** SBC (Standard), AAC, aptX, LDAC
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BLE = Bluetooth Low Energy (Fitness-Tracker, AirTags)
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Classic Bluetooth: Höherer Stromverbrauch, für Audio
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||
aptX/LDAC: Bessere Audioqualität als SBC
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||
Bluetooth-Interferenz: Auch 2,4 GHz (wie WLAN)
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<!-- _header: '' -->
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<!-- _footer: '' -->
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<!--
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Alte Anschlüsse: VGA, PS/2, Seriell, Parallel
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Nostalgie-Faktor
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# Veraltete Schnittstellen
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**Seriell (RS-232):** 1960er, 115,2 kbps, Modems
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**Parallel (LPT):** Drucker, 8 Bits gleichzeitig
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**PS/2:** Maus + Tastatur (1987-2010er)
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**VGA:** Analoges Video (1987-2010er)
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**Heute:** Manchmal noch auf Mainboards (Legacy-Support)
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RS-232: Noch in Industrie (Arduino, Sensoren)
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Parallel: Schneller als Seriell (damals), aber durch USB ersetzt
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PS/2: Color-Coded (Lila = Tastatur, Grün = Maus)
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VGA: Manche Beamer haben's noch
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Museumsbesuch: Diese Fossilien erinnern uns, Standards sterben
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# Hands-On: Schnittstellen identifizieren
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**Aufgabe (30 Min):**
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1. Untersuche deinen Laptop/Desktop
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2. Welche Anschlüsse vorhanden?
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3. Für USB-C: Welche Features? (Daten, Video, Laden?)
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4. Teste: Schließe Gerät an verschiedenen Ports an
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5. Dokumentiere: Foto + Beschriftung
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**Tools:** Systeminfo (Win), System Report (Mac), lsusb (Linux)
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Praktische Exploration
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USB-C-Ports: Oft unterschiedlich (Thunderbolt vs. nur USB)
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Manche Laptops: USB-C nur Laden, keine Daten!
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Dokumentation: Verstehen, was man hat
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<!-- _class: lead -->
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# Fragen & Diskussion
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**Kontakt:** mail@librete.ch
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**Folien:** Online verfügbar unter https://librete.ch/hdm/223015b
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# Lizenz & Attribution
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Diese Präsentation ist lizenziert unter **Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International (CC BY-SA 4.0)**
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- Erlaubt Teilen & Anpassen mit Namensnennung
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- Adaptionen müssen unter gleicher Lizenz geteilt werden
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Vollständige Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
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