Modulbeschreibung Grundlagen der Systemsoftware
Bachelor-Pflichtmodul: Grundlagen der Systemsoftware
1. Modulkennung
IP6
2. Studiengang
Bachelorstudiengang Informatik
3. Modulbezeichnung
Grundlagen von Systemsoftware (GSS), engl.: Introduction to System Software
4. Modul-Verantwortlicher
Posegga
5. Veranstalter/Dozent
Lamersdorf, Posegga
6. Sprache
Deutsch mit deutsch- und englischsprachigem Lehrmaterial
7. Motivation, Bedeutung für / Stellung im Gesamtprogramm
Systemsoftware mit ihren verschiedenen Komponenten (u.a. aus den Bereichen Betriebssysteme, Kommunikations- und Sicherheitsunterstützung) spielt für einen effizienten, kooperativen und sicheren Betrieb von Rechnersystemen eine ganz entscheidende Rolle. Deshalb werden in diesem Modul die wichtigsten Grundkonzepte derartiger Systemsoftware eingeführt und an ausgewählten Beispielen dargestellt.
Insbesondere die Sicherheit von Systemsoftware darf nicht als komplementäres „feature“ verstanden werden, sondern ist für den zuverlässigen Betrieb inhärenter Bestandteil von Systemsoftware und wird deshalb in diesem Modul begleitend eingeführt.
8. Lernziele/Kompetenzen
8.1 Passung Leitbild
Grundlegendes Wissen über die wichtigsten Konzepte für den Betrieb sicherer und (meist) verteilter Rechnersysteme – die zusammen genommen auch als „Systemsoftware“ bezeichnet werden – ist Basis einer jeden Informatikausbildung und wird in diesem Modul vermittelt. Dazu gehören u.a. Teilkomponenten aus den Bereichen Betriebssysteme, Kommunikations- und IT-Sicherheit (Leitbild Erkenntnis und Wissen).
Im Übungsteil sollen dann die in der Vorlesung vorgestellten Konzepte anhand von selbst zu lösenden und zu diskutierenden Aufgaben aus ausgewählten Teilbereichen eingeübt und so besser verstanden werden (Leitbild Konzeptualisierung und Realisierung).
8.2 Grundlagen-/Faktenwissen
- Übersicht über Grundkonzepte und Grundbausteine der Systemsoftware; Übersicht über Architekturalternativen
- Grundlagen und Grundkonzepte von Betriebssystemen
- Grundkonzepte der Nebenläufigkeit und Verteilung (u.a. Prozessbegriff, Synchronisation, Kommunikation zwischen Prozessen, Threads etc.)
- Verständnis für Probleme nebenläufiger Programmierung
- Einführung in Konzepte und Architekturalternativen für Kommunikationsmechanismen (Dienste und Protokolle)
- Einführung in die Agententechnologie
- Kryptografische Grundlagen
- Grundlagen der Netzwerksicherheit
- Grundlagen der Sicherheit von Betriebssystemen
8.3 Methodenwissen
- Nebenläufige Prozesse durch entsprechende Mechanismen synchronisieren können
- Betriebsysteme und Netzwerke bezüglich der Sicherheit analysieren können
- Verschlüsselungsverfahren anwenden können
8.4 Transferkompetenz
- Probleme der Nebenläufigkeit in Systemen frühzeitig erkennen und umgehen können
- Passende Verschlüsselungsverfahren für verschiedene Anwendungsfelder auswählen können
- Kommunikationsmechanismen in unterschiedlichen Szenarien anwenden können
8.5 Normativ-bewertende Kompetenz
- Unterschiedliche Betriebssysteme hinsichtlich der Sicherheit und anderer Kriterien bewerten können
- Kommunikationsmechanismen in unterschiedlichen Szenarien analysieren können, auch hinsichtlich der Sicherheit
- Agententechnologie vergleichend bewerten können
- Sicherheit von symetrischen und asymetrischen Verschlüsselungverfahren beurteilen können
8.6 ABK/BOK/Schlüsselqualifikationen
- Kooperations- und Teamfähigkeit in den Präsenz- und praktischen Rechnerübungen
- Steigerung der Problemlösungskompetenz durch selbstständiges Erarbeiten von Lösungen in den Übungen
- Komplexität systematisch beherrschen können
- kritische Bewertung von Lösungsansätzen und ihrer algorithmischen Umsetzung
- Strategien des Wissenserwerbs: Kombination aus Vorlesung, Vor- und Nachbereitung am Vorlesungsmaterial, Präsenzübungen mit betreuter Gruppenarbeit und eigenständiges Lösen von Übungsaufgaben
8. Lehrveranstaltungen
3 SWS Vorlesung Grundlagen der Systemsoftware (Plenum)
1 SWS Übungen Grundlagen der Systemsoftware (Präsenzübungen, Kleingruppen)
10. Inhalt
- Übersicht über Grundkonzepte, Grundbausteine und Architekturen von Systemsoftware
- Grundlagen und Grundkonzepte von Betriebssystemen
- Prozesse, Dateien, Systemaufrufe, Speicherverwaltung
- Betriebssystemstrukturen
- Grundkonzepte der Nebenläufigkeit und Verteilung
- Prozessbegriff, Synchronisation
- Kommunikation zwischen Prozessen
- Anwendungen nebenläufiger Programmierung
- Betriebsmittelverwaltung
- Grundkonzepte der Vernetzung
- Dienste und Protokolle, Kommunikationsarchitekturen
- OSI-Referenzmodell,
- Internet-Protokolle
- Einführung in die Agententechnologie
- Agenten(-system)-Architekturen
- Kooperierende Agenten
- Suchmaschinen
- Einsatzbeispiele- u.a. im E-Business/ E-Commerce
- Einführung in die IT-Sicherheit
- kryptographische Grundlagen
- Vertraulichkeit, Integrität, Verfügbarkeit
- Authentication & Authorization
- Sicherheitsmodule
- OTPs, Token
- Smartcards
- Sicherheitsprotokolle
- Grundlagen
- SSL
- IPSEC
- Sicherheit von Betriebssystemen
- Benutzerverwaltung
- Zugriffsschutz
- Sicherheit von TCP/IP Diensten
- Innerhalb des Studienganges: Bezüge zu anderen Modulen aus dem Pflichtbereich bestehen vor allem zu Grundlagen von Datenbanksystemen sowie (in den Teilen, die sich mit Nebenläufigkeit beschäftigen) zu den Formalen Grundlagen der Informatik. Im 2. Studienabschnitt werden dann Teile der in diesem Modul eingeführten Grundlagen u.a. in dem Wahlpflichtmodul Datenkommunikation und Rechnernetze weitergehend behandelt.
- Im konsekutiven Masterstudiengang: Das Modul schafft Grundlagen für Wahlpflichtmodule, insbesondere Verteilte Systeme und Informationssicherheit und Datenbanken und Informationssysteme.
- In anderen Studiengängen: Das Modul eignet sich als Nebenfachmodul sowie als Bestandteil von Wirtschafts- und Bioinformatik-Studiengängen. Darüber hinaus ist ein Einbringen als Wahlmodul im Rahmen naturwissenschaftlicher Studiengänge denkbar.
12. Modulvoraussetzungen
Verbindlich: keine
Empfohlen: Rechnerstrukturen, Softwareentwicklung I, Softwareentwicklung II, Formale Grundlagen der Informatik I und II
13. Semester, Studienjahr /-phase
Studienabschnitt: 1
Referenzsemester: 4
14. Prüfungsleistungen
Die Zulassung zur Modulprüfung setzt die regelmäßige und erfolgreiche Teilnahme
an Übungen/Praktikum voraus; die Teilnahme gilt grundsätzlich als erfolgreich,
wenn alle Aufgaben bearbeitet und mindestens 50% richtig gelöst wurden; im Falle
abweichender Kriterien müssen diese zu Beginn der Veranstaltung bekannt
gemacht werden.
Gemeinsame Modulprüfung für alle Lehrveranstaltungen des Moduls; in der Regel
schriftlich (Klausur) und in deutscher Sprache; bei Modus-Abweichung Bekanntgabe
zu Beginn der Veranstaltung.
15. Bewertung
Gesamt: 6 Leistungspunkte
(Grundlagen der Systemsoftware: 3 Leistungspunkte,
Übungen zu Grundlagen der Systemsoftware: 3 Leistungspunkte)
16. Periodizität
Sommersemester, jährlich, Dauer: 1 Semester
17. Methodische Aufbereitung und Medienformen
- Vorlesung mit Beamer, Overhead und Tafel
- Vorlesungs- und Übungsmaterial wird online zur Verfügung gestellt
- Erwartete Aktivitäten der Studierenden: selbständiges Bearbeiten von Übungsaufgaben, aktive Mitarbeit in den Präsenzübungen
18. Literatur
- H.-P. Gumm, M. Sommer: „Einführung in die Informatik“, 5. Auflage Oldenbourg-Verlag, München, 2002
- S. Tanenbaum: „Computernetzwerke“, Pearson Studium, München, 2000 – oder: L.L. Peterson, B.S. Davie: „Computernetze“, dpunkt-Verlag, 2000
- J. Nehmer, P. Sturm: Systemsoftware: „Grundlagen moderner Betriebssysteme“, dpunkt-Verlag, Heidelberg, 2. Aufl. 2001 – oder:
- S. Tanenbaum: „Moderne Betriebssysteme“, Studienbücher der Informatik, Hanser-Verlag, München, 1995
- W.Stallings: Network Security Essentials, Pearson, 2003
- Dieter Gollmann: Computer Security, John Wiley & Sons, 1999
