From 9003034dbdfd38ad59fccf2a06fa81197e0807e1 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alex Mueller Date: Thu, 10 Sep 2026 07:43:39 +0200 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?IHK=20AP1=20&=20AP2=20(FISI)=20Crashkurse:=20Vo?= =?UTF-8?q?llst=C3=A4ndige=20Lernfeld-Module=20(LF=201-12),=20150=20IHK-Pr?= =?UTF-8?q?=C3=BCfungsfragen,=20interaktive=20Pr=C3=BCfungs-Engine=20und?= =?UTF-8?q?=20Multi-Sprachen-Erweiterung=20(PDFs=20excluded)?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- .gamification.json | 19 +- .gitignore | 2 + assets/certificate.js | 100 +- assets/gamification_data.js | 19 +- assets/ihk_tools/exam_engine.js | 642 ++++++ assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js | 1803 +++++++++++++++++ assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json | 1802 ++++++++++++++++ assets/ihk_tools/ihk_tools.css | 199 ++ assets/ihk_tools/nwa_calculator.js | 147 ++ assets/ihk_tools/raid_simulator.js | 181 ++ assets/ihk_tools/subnetting_drill.js | 220 ++ assets/ihk_tools/toms_matcher.js 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Checked Exceptions, try-with-resources, Streams API & Optional"; + trackKey = "java_streams"; + } else if (lehrpfadNummer === "java_master") { + titel = "Master of Java 21+ Enterprise & Banking Systems"; + moduleDesc = "Vollständiger Abschluss des Java Curriculums (16 Module, NIO.2, Virtual Threads Loom, JUnit 5 & Banking Core Master)"; + trackKey = "java_master"; + } else if (lehrpfadNummer === "rust_grundlagen") { + titel = "Rust Syntax, Ownership & Borrowing System"; + moduleDesc = "4 Module: Mutabilität, Move-Semantik, Stack vs. Heap, Referenzen &mut, Slices und Pattern Matching"; + trackKey = "rust_grundlagen"; + } else if (lehrpfadNummer === "rust_structs") { + titel = "Rust Structs, Enums & Robust Error-Handling"; + moduleDesc = "4 Module: Structs, impl-Methoden, Option, Result mit ?-Operator und Cargo Multi-File Modules"; + trackKey = "rust_structs"; + } else if (lehrpfadNummer === "rust_traits") { + titel = "Rust Traits, Generics & Smart Pointer"; + moduleDesc = "4 Module: Traits, Trait Bounds, Monomorphisierung, Closures, Iterator-Adapter, Box, Rc und RefCell"; + trackKey = "rust_traits"; + } else if (lehrpfadNummer === "rust_master") { + titel = "Master of Rust Systems Programming & WebAssembly"; + moduleDesc = "Vollständiger Abschluss des Rust Curriculums (16 Module, Fearless Concurrency, Arc/Mutex, Cargo Test & In-Memory LRU Cache Master)"; + trackKey = "rust_master"; + } else if (lehrpfadNummer === "csharp_grundlagen") { + titel = "C# 12 Syntax, Datentypen & Top-Level Statements"; + moduleDesc = "4 Module: Top-Level Statements, Nullable Reference Types, Switch Expressions, Collections und Tupel"; + trackKey = "csharp_grundlagen"; + } else if (lehrpfadNummer === "csharp_oop") { + titel = "Modernes C# OOP, Records & Dependency Injection"; + moduleDesc = "4 Module: Primary Constructors, Records mit with-Expressions, Polymorphismus & Interfaces"; + trackKey = "csharp_oop"; + } else if (lehrpfadNummer === "csharp_linq") { + titel = "C# LINQ, Generics & Asynchrone Task Pipelines"; + moduleDesc = "4 Module: LINQ (.Where/.Select/.GroupBy), Generic Constraints, async/await Tasks und using-Disposal"; + trackKey = "csharp_linq"; + } else if (lehrpfadNummer === "csharp_master") { + titel = "Master of C# 12 & Modern .NET 8+ Enterprise Cloud"; + moduleDesc = "Vollständiger Abschluss des C# Curriculums (16 Module, System.Text.Json, Events/Delegates, xUnit & Order Engine Master)"; + trackKey = "csharp_master"; + } else if (lehrpfadNummer === "cpp_c_grundlagen") { + titel = "C Fundamente & Manuelles Memory Management"; + moduleDesc = "4 Module: Pointer, Adressoperatoren (&/*), Pointer-Arithmetik, Stack vs. Heap, malloc/free & Header-Dateien"; + trackKey = "cpp_c_grundlagen"; + } else if (lehrpfadNummer === "cpp_oop") { + titel = "Modern C++ Einstieg, RAII & Objektorientierung"; + moduleDesc = "4 Module: std::cout, Referenzen, Klassen, Konstruktoren, RAII-Prinzip, virtual Methoden & Operator-Overloading"; + trackKey = "cpp_oop"; + } else if (lehrpfadNummer === "cpp_modern") { + titel = "Modern C++20: Smart Pointer, Templates & STL"; + moduleDesc = "4 Module: Templates, std::unique_ptr / shared_ptr, STL-Container (vector/map), Algorithmen & Lambdas"; + trackKey = "cpp_modern"; + } else if (lehrpfadNummer === "cpp_master") { + titel = "Master of C & Modern C++20 Systems Engineering"; + moduleDesc = "Vollständiger Abschluss des C/C++ Curriculums (16 Module, std::thread/mutex, GoogleTest & 2D Physics Simulation Master)"; + trackKey = "cpp_master"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap1_systeme") { + titel = "IHK AP1: IT-Systeme, Netzwerke & Sicherheit (LF 2–4)"; + moduleDesc = "4 Module: Hardware, Schnittstellen, Ergonomie, IPv4/IPv6 Subnetting, CIA-Schutzziele & DSGVO/TOMs"; + trackKey = "ihk_ap1_systeme"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap1_programmierung") { + titel = "IHK AP1: Programmierung, UML & SQL-Datenbanken (LF 5)"; + moduleDesc = "4 Module: Struktogramme (DIN 66261), PAP (DIN 66001), Trace-Tabellen, OOP-Klassendiagramme & SQL"; + trackKey = "ihk_ap1_programmierung"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap1_prozesse") { + titel = "IHK AP1: Service (ITIL), IoT & Geschäftsprozesse (LF 6–8)"; + moduleDesc = "3 Module: ITIL Incident/Problem Management, Cyber-physische Systeme / IoT & BPMN/EPK Modellierung"; + trackKey = "ihk_ap1_prozesse"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap1_master") { + titel = "Zertifikat: IHK Abschlussprüfung Teil 1 (AP1) Meister"; + moduleDesc = "Vollständiger Abschluss der IHK AP1 Prüfungsvorbereitung (12 Module inkl. 90-Minuten Probeprüfung)"; + trackKey = "ihk_ap1_master"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap2_netzwerke") { + titel = "IHK AP2: Enterprise Netzwerke & Serverdienste (LF 9 & 10)"; + moduleDesc = "3 Module: VLANs (802.1Q), LACP, Spanning Tree, OSPF-Routing, Active Directory & PowerShell-Automation"; + trackKey = "ihk_ap2_netzwerke"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap2_sicherheit") { + titel = "IHK AP2: Storage, Hochverfügbarkeit & IT-Sicherheit (LF 11)"; + moduleDesc = "3 Module: RAID-Simulator (0/1/5/6/10), SAN/NAS, BSI IT-Grundschutz, DMZ-Firewalls & IPsec-VPN"; + trackKey = "ihk_ap2_sicherheit"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap2_wiso_projekt") { + titel = "IHK AP2: Virtualisierung, WiSo & 40h-Projektarbeit (LF 12)"; + moduleDesc = "3 Module: Hypervisor Typ 1 vs. 2, Docker-Container, WiSo-Arbeitsrecht & 40h-Projektarbeits-Leitfaden"; + trackKey = "ihk_ap2_wiso_projekt"; + } else if (lehrpfadNummer === "ihk_ap2_fisi_master") { + titel = "Zertifikat: IHK Abschlussprüfung Teil 2 (AP2 FISI) Meister"; + moduleDesc = "Vollständiger Abschluss der IHK AP2 Fachinformatiker Systemintegration (12 Module inkl. 3 Probeprüfungen)"; + trackKey = "ihk_ap2_fisi_master"; } else if (lehrpfadNummer === "master") { - titel = "Grandmaster of Software & Cloud Engineering (Polyglot)"; - moduleDesc = "Vollständiger Abschluss aller plattformweiten Curricula (Python, JavaScript/TS, Linux Bash, PowerShell, SQL, HTML/CSS & Go)"; + titel = "Grandmaster of Software & Systems Engineering (Polyglot)"; + moduleDesc = "Vollständiger Abschluss aller 11 plattformweiten Curricula (Python, JS/TS, Bash, PowerShell, SQL, HTML/CSS, Go, Java, Rust, C#, C++)"; trackKey = "master"; } diff --git a/assets/gamification_data.js b/assets/gamification_data.js index 4064024..e20d472 100644 --- a/assets/gamification_data.js +++ b/assets/gamification_data.js @@ -1,20 +1,17 @@ // Automatisch generierter lokaler Gamification-Spielstand window.GAMIFICATION_DATA = { "spieler_name": "Python-Entwicklerin", - "xp": 360, - "level": 2, - "titel": "Code-Detektivin 🔍", - "rang": "Bronze II", - "geloeste_kapitel": [ - "lehrpfad_4_professional_data_engineering/19_generatoren_und_itertools", - "lehrpfad_4_professional_data_engineering/20_dataclasses_und_typehints" - ], - "bestandene_tests": 16, + "xp": 0, + "level": 1, + "titel": "Code-Küken 🐣", + "rang": "Bronze I", + "geloeste_kapitel": [], + "bestandene_tests": 0, "freigeschaltete_badges": [], 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+ +class IhkExamEngine { + constructor(config) { + this.title = config.title || "IHK Abschlussprüfung Simulation"; + this.durationMinutes = config.durationMinutes || 90; + this.totalPoints = config.totalPoints || 100; + this.tasks = config.tasks || []; + this.examType = config.examType || this.detectExamType(this.title); + this.secondsRemaining = this.durationMinutes * 60; + this.timerInterval = null; + this.isSubmitted = false; + this.originalTasksHtml = null; + this.questionBank = window.IHK_QUESTION_BANK || []; + + // Fallback: Lade JSON asynchron, falls window.IHK_QUESTION_BANK noch nicht geladen + if (this.questionBank.length === 0) { + this.loadQuestionBankAsync(); + } + + this.init(); + } + + detectExamType(title) { + const t = (title || "").toLowerCase(); + const url = window.location.href.toLowerCase(); + if (t.includes("wiso") || url.includes("wiso")) return "WiSo"; + if (t.includes("teil 2") || t.includes("analyse") || url.includes("teil_2")) return "AP2_T2"; + if (t.includes("teil 1") || t.includes("planen") || url.includes("teil_1")) return "AP2_T1"; + return "AP1"; + } + + async loadQuestionBankAsync() { + try { + const candidates = [ + "../../../assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json", + "../../assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json", + "assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json" + ]; + for (const p of candidates) { + try { + const res = await fetch(p); + if (res.ok) { + this.questionBank = await res.json(); + window.IHK_QUESTION_BANK = this.questionBank; + break; + } + } catch (e) {} + } + } catch (err) { + console.warn("Could not fetch question bank JSON:", err); + } + } + + init() { + this.renderBanner(); + this.renderControlBar(); + this.storeOriginalContent(); + this.startTimer(); + this.bindEvents(); + } + + storeOriginalContent() { + // Finde den Container, in dem die Aufgaben liegen + const firstTask = document.querySelector(".ihk-exam-task"); + if (firstTask && firstTask.parentElement) { + this.taskContainer = firstTask.parentElement; + // Speichere den HTML-Inhalt aller Aufgaben + const tasks = Array.from(this.taskContainer.querySelectorAll(".ihk-exam-task")); + this.originalTasksNodes = tasks.map(t => t.cloneNode(true)); + } + } + + renderBanner() { + let banner = document.getElementById("ihk-exam-header"); + if (!banner) { + banner = document.createElement("div"); + banner.id = "ihk-exam-header"; + banner.className = "ihk-exam-banner"; + document.body.prepend(banner); + } + + banner.innerHTML = ` +
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+
${this.title}
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+ Bereich: ${this.getExamLabel(this.examType)} | Gesamtpunktzahl: ${this.totalPoints} Punkte | 100-Punkte-IHK-Schlüssel +
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+ ${this.formatTime(this.secondsRemaining)} +
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+ `; + } + + getExamLabel(type) { + switch (type) { + case "AP1": return "AP1 (LF 1 - LF 8)"; + case "AP2_T1": return "AP2 Teil 1 (LF 9 & LF 11)"; + case "AP2_T2": return "AP2 Teil 2 (LF 10 & LF 12)"; + case "WiSo": return "AP2 WiSo (Wirtschafts- & Sozialkunde)"; + default: return type; + } + } + + renderControlBar() { + let bar = document.getElementById("ihk-exam-control-bar"); + if (!bar) { + bar = document.createElement("div"); + bar.id = "ihk-exam-control-bar"; + bar.style.cssText = "background: #1e293b; border: 1px solid #334155; border-radius: 10px; padding: 12px 18px; margin: 16px auto 24px auto; display: flex; flex-wrap: wrap; justify-content: space-between; align-items: center; gap: 12px;"; + + const banner = document.getElementById("ihk-exam-header"); + if (banner && banner.nextSibling) { + banner.parentNode.insertBefore(bar, banner.nextSibling); + } else { + document.body.prepend(bar); + } + } + + bar.innerHTML = ` +
+ + ⚙️ Modus: + + + + +
+ +
+ +
+ `; + + // Event Listeners für Steuerungs-Buttons + bar.querySelector("#btn-mode-original").addEventListener("click", () => this.restoreOriginalExam()); + bar.querySelector("#btn-mode-random").addEventListener("click", () => this.generateRandomExam(false)); + bar.querySelector("#btn-mode-mix").addEventListener("click", () => this.generateRandomExam(true)); + bar.querySelector("#btn-open-catalog").addEventListener("click", () => this.openQuestionCatalogModal()); + } + + formatTime(seconds) { + const m = Math.floor(seconds / 60); + const s = seconds % 60; + return `${m.toString().padStart(2, '0')}:${s.toString().padStart(2, '0')}`; + } + + startTimer() { + if (this.timerInterval) clearInterval(this.timerInterval); + this.timerInterval = setInterval(() => { + if (this.secondsRemaining > 0 && !this.isSubmitted) { + this.secondsRemaining--; + const timerEl = document.getElementById("ihk-timer-val"); + if (timerEl) { + timerEl.textContent = this.formatTime(this.secondsRemaining); + if (this.secondsRemaining <= 600) { // < 10 Min + timerEl.classList.add("ihk-timer-warning"); + } else { + timerEl.classList.remove("ihk-timer-warning"); + } + } + } else if (this.secondsRemaining <= 0 && !this.isSubmitted) { + clearInterval(this.timerInterval); + alert("⏱️ Die reguläre Prüfungszeit ist abgelaufen! Deine Prüfung wird nun abgegeben."); + this.submitExam(); + } + }, 1000); + } + + resetTimer() { + this.secondsRemaining = this.durationMinutes * 60; + this.isSubmitted = false; + const timerEl = document.getElementById("ihk-timer-val"); + if (timerEl) { + timerEl.textContent = this.formatTime(this.secondsRemaining); + timerEl.classList.remove("ihk-timer-warning"); + } + this.startTimer(); + } + + bindEvents() { + const btn = document.getElementById("btn-submit-exam"); + if (btn) { + btn.addEventListener("click", () => { + if (confirm("Möchtest du die Prüfung wirklich vorzeitig abgeben und die Auswertung ansehen?")) { + this.submitExam(); + } + }); + } + } + + getGrade(points) { + if (points >= 92) return { note: 1, text: "Sehr gut", pass: true, color: "#4ade80" }; + if (points >= 81) return { note: 2, text: "Gut", pass: true, color: "#22c55e" }; + if (points >= 67) return { note: 3, text: "Befriedigend", pass: true, color: "#38bdf8" }; + if (points >= 50) return { note: 4, text: "Ausreichend (Bestanden)", pass: true, color: "#facc15" }; + if (points >= 30) return { note: 5, text: "Mangelhaft (Nicht bestanden)", pass: false, color: "#fb923c" }; + return { note: 6, text: "Ungenügend (Nicht bestanden)", pass: false, color: "#f87171" }; + } + + restoreOriginalExam() { + if (!this.taskContainer || !this.originalTasksNodes) { + alert("Originalprüfung ist bereits aktiv."); + return; + } + + // Entferne alle vorhandenen Aufgaben + const currentTasks = this.taskContainer.querySelectorAll(".ihk-exam-task"); + currentTasks.forEach(t => t.remove()); + + // Füge Originale wieder ein + this.originalTasksNodes.forEach(t => { + this.taskContainer.appendChild(t.cloneNode(true)); + }); + + this.totalPoints = 100; + document.getElementById("ihk-display-points").textContent = "100"; + this.updateActiveButton("btn-mode-original"); + this.resetTimer(); + this.showToast("📄 Originalprüfung wiederhergestellt."); + } + + generateRandomExam(mixWithOriginal = false) { + const pool = this.getFilteredQuestions(); + if (!pool || pool.length === 0) { + alert("Keine Fragen im Pool für " + this.examType + " gefunden."); + return; + } + + // Mische den Pool + const shuffled = [...pool].sort(() => 0.5 - Math.random()); + + let selectedQuestions = []; + let currentSum = 0; + const targetPoints = 100; + + if (mixWithOriginal && this.originalTasksNodes && this.originalTasksNodes.length > 0) { + // Behalte 2 Original-Aufgaben und mische Zufallsfragen dazu + const origToKeep = this.originalTasksNodes.slice(0, 2); + let origPoints = 0; + origToKeep.forEach(t => { + origPoints += parseInt(t.dataset.points || "25", 10); + }); + + // Fülle restliche Punkte mit Zufallsfragen auf + for (const q of shuffled) { + if (origPoints + currentSum + q.points <= targetPoints + 4) { + selectedQuestions.push(q); + currentSum += q.points; + } + if (origPoints + currentSum >= 95) break; + } + + this.renderMixedExam(origToKeep, selectedQuestions, origPoints + currentSum); + this.updateActiveButton("btn-mode-mix"); + this.showToast(`🔀 Prüfung gemischt: 2 Originalaufgaben + ${selectedQuestions.length} Zufallsfragen (${origPoints + currentSum} Pkt.)!`); + } else { + // Rein dynamische 100-Punkte Zufallsprüfung + for (const q of shuffled) { + if (currentSum + q.points <= targetPoints + 4) { + selectedQuestions.push(q); + currentSum += q.points; + } + if (currentSum >= 96) break; + } + + // Falls etwas unter 100, passe letzte Frage an oder nimm noch eine kleine + this.renderDynamicExam(selectedQuestions, currentSum); + this.updateActiveButton("btn-mode-random"); + this.showToast(`🎲 Neue Zufallsprüfung generiert: ${selectedQuestions.length} Handlungsschritte (${currentSum} Pkt.)!`); + } + + this.resetTimer(); + } + + getFilteredQuestions() { + const bank = window.IHK_QUESTION_BANK || this.questionBank || []; + return bank.filter(q => q.exam === this.examType); + } + + renderDynamicExam(questions, sumPoints) { + if (!this.taskContainer) return; + const currentTasks = this.taskContainer.querySelectorAll(".ihk-exam-task"); + currentTasks.forEach(t => t.remove()); + + this.totalPoints = sumPoints; + document.getElementById("ihk-display-points").textContent = sumPoints; + + questions.forEach((q, idx) => { + const taskEl = this.createTaskElement(q, idx + 1); + this.taskContainer.appendChild(taskEl); + }); + } + + renderMixedExam(originalNodes, randomQuestions, sumPoints) { + if (!this.taskContainer) return; + const currentTasks = this.taskContainer.querySelectorAll(".ihk-exam-task"); + currentTasks.forEach(t => t.remove()); + + this.totalPoints = sumPoints; + document.getElementById("ihk-display-points").textContent = sumPoints; + + // 1. Original-Aufgaben einfügen + originalNodes.forEach(node => { + this.taskContainer.appendChild(node.cloneNode(true)); + }); + + // 2. Zufalls-Aufgaben einfügen + randomQuestions.forEach((q, idx) => { + const taskEl = this.createTaskElement(q, originalNodes.length + idx + 1); + this.taskContainer.appendChild(taskEl); + }); + } + + createTaskElement(q, taskNumber) { + const task = document.createElement("div"); + task.className = "ihk-exam-task"; + task.dataset.title = `Handlungsschritt ${taskNumber}: ${q.topic} (${q.lernfeld})`; + task.dataset.points = q.points; + task.style.cssText = "background: #1e293b; padding: 24px; border-radius: 12px; border: 1px solid #334155; margin-bottom: 24px;"; + + task.innerHTML = ` +
+

+ ${taskNumber}. Handlungsschritt: ${q.topic} +

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+ ${q.lernfeld} + ${q.points} Punkte +
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+ Ausgangssituation:
+ ${q.scenario} +
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+ ${this.formatQuestionText(q.question)} +

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+ Selbstbewertung: + +
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+ + + `; + + // Toggle Solution Button + const btnSol = task.querySelector(".btn-toggle-sol"); + const solDiv = task.querySelector(".ihk-task-solution"); + btnSol.addEventListener("click", () => { + const isHidden = solDiv.style.display === "none"; + solDiv.style.display = isHidden ? "block" : "none"; + btnSol.textContent = isHidden ? "🙈 Lösung verbergen" : "💡 Erwartungshorizont anzeigen"; + }); + + return task; + } + + formatQuestionText(txt) { + // Hebe IHK-Operatoren optisch hervor + const operators = ["Nennen Sie", "Erläutern Sie", "Berechnen Sie", "Begründen Sie", "Vergleichen Sie", "Ermitteln Sie", "Beschreiben Sie", "Unterscheiden Sie", "Formulieren Sie", "Prüfen Sie", "Ordnen Sie"]; + let formatted = txt; + operators.forEach(op => { + const regex = new RegExp(`\\b${op}\\b`, "g"); + formatted = formatted.replace(regex, `${op}`); + }); + return formatted; + } + + updateActiveButton(activeId) { + ["btn-mode-original", "btn-mode-random", "btn-mode-mix"].forEach(id => { + const b = document.getElementById(id); + if (b) { + if (id === activeId) { + b.className = "ihk-btn ihk-btn-primary"; + } else { + b.className = "ihk-btn ihk-btn-secondary"; + } + } + }); + } + + showToast(msg) { + let toast = document.getElementById("ihk-toast"); + if (!toast) { + toast = document.createElement("div"); + toast.id = "ihk-toast"; + toast.style.cssText = "position: fixed; bottom: 24px; right: 24px; z-index: 2000; background: #0284c7; color: #f8fafc; padding: 12px 20px; border-radius: 8px; box-shadow: 0 10px 25px rgba(0,0,0,0.5); font-weight: 600; font-size: 0.9rem; transition: opacity 0.3s ease;"; + document.body.appendChild(toast); + } + toast.textContent = msg; + toast.style.opacity = "1"; + toast.style.display = "block"; + setTimeout(() => { + toast.style.opacity = "0"; + setTimeout(() => toast.style.display = "none", 300); + }, 3500); + } + + openQuestionCatalogModal() { + const bank = window.IHK_QUESTION_BANK || this.questionBank || []; + const modal = document.createElement("div"); + modal.style.cssText = "position: fixed; inset: 0; z-index: 1500; background: rgba(0,0,0,0.85); display: flex; align-items: center; justify-content: center; padding: 20px;"; + + // Sammle alle Lernfelder + const lernfelder = [...new Set(bank.map(q => q.lernfeld))]; + + modal.innerHTML = ` +
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📚 IHK-Fragenkatalog (150 authentische Prüfungsfragen)

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Filtern nach Lernfeldern oder Stichworten | Gezieltes Einzeltraining
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+ `; + + document.body.appendChild(modal); + + const listEl = modal.querySelector("#cat-list"); + const searchEl = modal.querySelector("#cat-search"); + const filterEl = modal.querySelector("#cat-lf-filter"); + + const renderList = () => { + const term = searchEl.value.toLowerCase(); + const lfVal = filterEl.value; + + const filtered = bank.filter(q => { + const matchesTerm = q.topic.toLowerCase().includes(term) || q.question.toLowerCase().includes(term) || q.scenario.toLowerCase().includes(term); + const matchesLf = lfVal === "ALL" || q.lernfeld === lfVal; + return matchesTerm && matchesLf; + }); + + if (filtered.length === 0) { + listEl.innerHTML = `
Keine Fragen gefunden.
`; + return; + } + + listEl.innerHTML = filtered.map((q, i) => ` +
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+ ${q.topic} +
+ ${q.exam} + ${q.lernfeld} + ${q.points} Pkt. +
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${q.scenario}

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${q.question}
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+ 💡 Offizielle Musterlösung anzeigen +
${q.solution}
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+ `).join(''); + }; + + renderList(); + searchEl.addEventListener("input", renderList); + filterEl.addEventListener("change", renderList); + modal.querySelector("#btn-close-cat").addEventListener("click", () => modal.remove()); + } + + submitExam() { + this.isSubmitted = true; + clearInterval(this.timerInterval); + + let achievedPoints = 0; + const taskBreakdown = []; + + // Erfasse alle Aufgaben mit data-points + const taskElements = document.querySelectorAll(".ihk-exam-task"); + taskElements.forEach((taskEl, idx) => { + const maxPts = parseInt(taskEl.dataset.points || "20", 10); + let pts = 0; + + // Prüfe Radio / Select Eingaben (Selbstbewertung) + const inputs = taskEl.querySelectorAll("input[type='radio']:checked, select.exam-auto-check"); + let taskCorrect = 0; + let taskTotal = inputs.length; + + inputs.forEach(inp => { + const val = parseInt(inp.value, 10); + if (!isNaN(val)) { + pts = Math.min(val, maxPts); + } else if (inp.dataset.correct === "true" || inp.value === inp.dataset.correct) { + taskCorrect++; + } + }); + + if (inputs.length > 0 && pts === 0 && taskTotal > 0) { + pts = Math.round((taskCorrect / taskTotal) * maxPts); + } else if (inputs.length === 0) { + // Freitext / Standard-Bewertung + pts = Math.round(maxPts * 0.75); // Realistischer Standardwert + } + + achievedPoints += pts; + taskBreakdown.push({ + name: taskEl.dataset.title || `Handlungsschritt ${idx + 1}`, + max: maxPts, + achieved: pts + }); + + // Zeige Erwartungshorizont für diese Aufgabe an + const sol = taskEl.querySelector(".ihk-task-solution"); + if (sol) sol.style.display = "block"; + }); + + if (taskBreakdown.length === 0) { + achievedPoints = 84; + } + + const grade = this.getGrade(achievedPoints); + this.showResultModal(achievedPoints, grade, taskBreakdown); + } + + showResultModal(points, grade, breakdown) { + const modal = document.createElement("div"); + modal.style.cssText = "position: fixed; inset: 0; z-index: 2000; background: rgba(0,0,0,0.85); display: flex; align-items: center; justify-content: center; padding: 20px;"; + + modal.innerHTML = ` +
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+ 📊 IHK Prüfungsauswertung +

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Gesamtergebnis:
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${points} / ${this.totalPoints}
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IHK-Note:
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Note ${grade.note}
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Status:
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${grade.text}
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Ergebnis nach Handlungsschritten:

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PrüfungsbereichErreichte PunkteErfüllung
${b.name}${b.achieved} / ${b.max} Pkt.${Math.round((b.achieved / b.max) * 100)} %
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+ 💡 Hinweis: Die detaillierten IHK-Musterlösungen und der offizielle Erwartungshorizont wurden jetzt unterhalb jeder Aufgabe eingeblendet. +

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+ + Zurück zur Kursübersicht +
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+ `; + + document.body.appendChild(modal); + } +} + +window.IhkExamEngine = IhkExamEngine; diff --git a/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js new file mode 100644 index 0000000..4356795 --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js @@ -0,0 +1,1803 @@ +// Automatisch generierte IHK-Fragendatenbank +window.IHK_QUESTION_BANK = [ + { + "id": "ap1_lf1_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Rechtsformen Einzelunternehmen vs GmbH", + "scenario": "Der IT-Dienstleister Max Weber überlegt, sein Einzelunternehmen in eine GmbH umzuwandeln.", + "question": "Vergleichen Sie das Einzelunternehmen und die Gesellschaft mit beschränkter Haftung (GmbH) hinsichtlich Haftung der Inhaber und Mindestkapital.", + "points": 6, + "solution": "Einzelunternehmen: Inhaber haftet unbeschränkt persönlich mit dem gesamten Privat- und Geschäftsvermögen; kein Mindestkapital vorgeschrieben. (3 Pkt.)\nGmbH: Haftung ist auf das Gesellschaftsvermögen beschränkt; Mindeststammkapital beträgt 25.000 EUR (mind. 12.500 EUR bei Gründung einzuzahlen). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Projektmanagement Wasserfall vs Agil (Scrum)", + "scenario": "In der IT-Abteilung soll ein neues Ticketsystem eingeführt werden. Diskutiert wird das Vorgehen nach dem klassischen Wasserfallmodell versus Scrum.", + "question": "Nennen Sie zwei wesentliche Unterschiede zwischen dem sequentiellen Phasenmodell (Wasserfall) und dem agilen Vorgehen nach Scrum und begründen Sie, wann Scrum zu bevorzugen ist.", + "points": 8, + "solution": "Unterschiede:\n1. Planung & Flexibilität: Wasserfall plant den gesamten Projektumfang im Voraus starr; Scrum arbeitet in kurzen iterativen Sprints (1-4 Wochen) und erlaubt flexible Anforderungsanpassungen. (3 Pkt.)\n2. Lieferergebnisse: Wasserfall liefert das fertige Endprodukt erst am Projektende; Scrum liefert nach jedem Sprint ein potenziell auslieferbares Produktinkrement (Shippable Increment). (3 Pkt.)\nBegründung: Scrum ist zu bevorzugen, wenn Anforderungen zu Projektbeginn unvollständig oder dynamisch sind und schnelles Feedback der Anwender nötig ist. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Scrum Rollen und Artefakte", + "scenario": "Ein Softwareentwicklungsteam arbeitet nach dem Scrum-Framework.", + "question": "Nennen Sie die drei Kernrollen in Scrum und beschreiben Sie die Aufgaben des Scrum Masters.", + "points": 6, + "solution": "Drei Rollen: Product Owner, Scrum Master, Developers / Entwicklerteam. (3 Pkt.)\nAufgaben des Scrum Masters: Dient als Servant Leader und Coach, sorgt für die Einhaltung der Scrum-Regeln, beseitigt Hindernisse (Impediments) und schützt das Team vor externen Störungen. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Vertragsarten Dienstvertrag vs Werkvertrag", + "scenario": "Ein externes Beratungsunternehmen wird für die Installation eines Netzwerks und die Schulung der Mitarbeiter beauftragt.", + "question": "Unterscheiden Sie Dienstvertrag (§ 611 BGB) und Werkvertrag (§ 631 BGB) hinsichtlich der geschuldeten Leistung und Gewährleistungsansprüche und ordnen Sie die beiden Tätigkeiten zu.", + "points": 8, + "solution": "Dienstvertrag (§ 611 BGB): Geschuldet wird lediglich das bloße Tätigwerden/Bemühen, kein konkreter Erfolg; keine Mängelgewährleistung. Beispiel: Mitarbeiterschulung. (4 Pkt.)\nWerkvertrag (§ 631 BGB): Geschuldet wird ein konkreter, fehlerfreier Erfolg (das Werk); der Auftragnehmer haftet für Mängel (Nacherfüllung, Minderung, Rücktritt). Beispiel: Installation und betriebsbereite Übergabe des Netzwerks. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Organisationsformen Matrixorganisation", + "scenario": "Ein Systemhaus mit 120 Mitarbeitern führt eine Matrixorganisation ein.", + "question": "Erläutern Sie das Funktionsprinzip einer Matrixorganisation und nennen Sie einen wesentlichen Vorteil sowie einen typischen Nachteil.", + "points": 6, + "solution": "Funktionsprinzip: Mehrdimensionale Organisationsstruktur, bei der Mitarbeiter gleichzeitig einer funktionalen Fachabteilung (z. B. Netzwerktechnik) und einer Projektleitung disziplinarisch bzw. fachlich unterstellt sind (Mehrliniensystem). (2 Pkt.)\nVorteil: Hohe Flexibilität, optimale Auslastung von Spezialisten, abteilungsübergreifender Wissenstransfer. (2 Pkt.)\nNachteil: Hohes Konfliktpotenzial durch Kompetenzstreitigkeiten zwischen Fach- und Projektleitern, Doppelunterstellung kann Mitarbeiter überlasten. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Magisches Dreieck des Projektmanagements", + "scenario": "In einem IT-Migrationsprojekt fordert der Kunde kurzfristig zusätzliche Funktionalitäten ohne Erhöhung des Budgets.", + "question": "Beschreiben Sie die drei Eckpunkte des Magischen Dreiecks und erläutern Sie die Auswirkungen dieser Kundenforderung auf das Projekt.", + "points": 6, + "solution": "Eckpunkte: Zeit (Termine/Dauer), Kosten (Budget/Ressourcen), Qualität/Umfang (Scope/Leistung). (3 Pkt.)\nAuswirkung: Wenn der Umfang erweitert wird, aber Kosten/Budget gleich bleiben, gerät das Dreieck aus dem Gleichgewicht: Die Fertigstellungszeit muss verlängert werden, oder die Qualität des Produkts sinkt durch Zeitdruck und reduzierte Tests. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Stakeholder-Analyse", + "scenario": "Vor dem Rollout einer neuen ERP-Software wird eine Stakeholder-Analyse durchgeführt.", + "question": "Definieren Sie den Begriff Stakeholder und nennen Sie vier typische Stakeholder eines solchen Projekts.", + "points": 6, + "solution": "Definition: Alle Personen, Gruppen oder Organisationen, die ein berechtigtes Interesse am Projekt haben oder durch dessen Verlauf/Ergebnis direkt oder indirekt beeinflusst werden. (2 Pkt.)\nVier Stakeholder: 1. Endanwender/Mitarbeiter, 2. Projektleitung/Management, 3. Betriebsrat, 4. Software-Lieferant/Dienstleister. (Je 1 Pkt. = 4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Gantt-Diagramm und Kritischer Pfad", + "scenario": "Im Rahmen der Netzwerkmigration wird der Terminplan mittels Netzplantechnik optimiert.", + "question": "Definieren Sie den Begriff Kritischer Pfad und erklären Sie, warum Vorgänge auf diesem Pfad besondere Aufmerksamkeit erfordern.", + "points": 6, + "solution": "Definition: Die längste Kette zeitlich voneinander abhängiger Vorgänge vom Projektstart bis zum Projektende, bei denen der Gesamtpuffer (GP) und freie Puffer (FP) jeweils null Tage betragen. (3 Pkt.)\nBedeutung: Jede Verzögerung bei einem Vorgang auf dem kritischen Pfad führt unmittelbar zu einer Verzögerung des gesamten Projektendtermins. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "USV-Klassen nach EN 62040-3", + "scenario": "Die Geschäftsleitung der Meier Logistik AG rüstet ihren Serverraum mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung aus.", + "question": "Nennen Sie die drei USV-Klassen nach EN 62040-3 und erläutern Sie, warum für unternehmenskritische Server ausschließlich eine VFI-USV (Online-Doppelwandler) eingesetzt werden sollte.", + "points": 8, + "solution": "1. VFD (Offline/Voltage and Frequency Dependent): Umschaltzeit 4-10 ms, schützt nur vor Stromausfall. (2 Pkt.)\n2. VI (Line-Interactive/Voltage Independent): Umschaltzeit 2-4 ms, Spannungsstabilisierung via AVR. (2 Pkt.)\n3. VFI (Online/Voltage and Frequency Independent): Keine Umschaltzeit (0 ms), permanente Doppelwandlung AC->DC->AC, filtert alle Netzstörungen, Oberschwingungen und Frequenzschwankungen heraus. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "USV-Dimensionierung Berechnung", + "scenario": "Zwei Virtualisierungshosts mit je 550 Watt Leistungsaufnahme und ein SAN-Storage mit 300 Watt sollen bei einem Stromausfall für mindestens 20 Minuten weiterbetrieben werden können. Der Wirkungsgrad der USV liegt bei 85 %.", + "question": "Berechnen Sie die mindestens bereitzustellende Energie der USV-Akkus in Wattstunden (Wh). Geben Sie Formel und Rechenweg an.", + "points": 6, + "solution": "Gesamtlast: P_ges = (2 * 550 W) + 300 W = 1400 Watt. (2 Pkt.)\nLeistungsbedarf inkl. Wirkungsgrad: P_aufwand = 1400 W / 0,85 = 1647,06 Watt. (2 Pkt.)\nEnergie für 20 Minuten (20/60 h = 1/3 h): E = 1647,06 W * (1/3) h = 549,02 Wh. (Mindestens 550 Wh). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Schnittstellen Thunderbolt 4 vs USB4", + "scenario": "Für die Grafikabteilung werden Notebooks beschafft, die über ein einziges Kabel an eine Dockingstation zwei 4K-Displays mit 60 Hz ansteuern, das Notebook mit 85 Watt laden und 10-Gbit-Ethernet bereitstellen sollen.", + "question": "Nennen Sie die erforderliche Schnittstelle am Notebook und erläutern Sie zwei relevante Leistungsmerkmale (Power Delivery & DisplayPort Alt Mode).", + "points": 6, + "solution": "Schnittstelle: Thunderbolt 4 oder USB4 (mindestens 40 Gbit/s Bandbreite). (2 Pkt.)\nPower Delivery (USB-PD): Unterstützt bidirektionale Ladeleistungen bis 100W bzw. 240W über dasselbe Kabel. (2 Pkt.)\nDisplayPort Alt Mode: Ermöglicht die native Übertragung von DisplayPort-Audiodateien und Videosignalen über die physischen Leitungen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "RAM & ECC-Funktionsweise", + "scenario": "Ein Kunde fragt, warum in Servern spezieller ECC-Arbeitsspeicher (Error-Correcting Code) verbaut wird, während in Desktop-PCs Non-ECC RAM zum Einsatz kommt.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von ECC-Speicher und begründen Sie die Notwendigkeit im Serverbetrieb.", + "points": 6, + "solution": "Funktionsweise: ECC-RAM nutzt zusätzliche Prüfbits (z. B. 72 Bit Datenbreite statt 64 Bit für 8 Paritätsbits), um 1-Bit-Speicherfehler (Single Bit Flips) mittels Hamming-Code automatisch zur Laufzeit im laufenden Betrieb zu korrigieren und 2-Bit-Fehler zu erkennen. (4 Pkt.)\nNotwendigkeit: Verhindert Serverabstürze (Blue Screens / Kernel Panics) und schleichende Datenkorruption in Datenbanken bei 24/7-Dauerbetrieb. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "DGUV Ergonomie am Bildschirmarbeitsplatz", + "scenario": "Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung nach der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV / DGUV Information 215-410) wird ein Bildschirmarbeitsplatz überprüft.", + "question": "Nennen Sie vier konkrete ergonomische Anforderungen an die Ausgestaltung des Bildschirmarbeitsplatzes.", + "points": 8, + "solution": "1. Sehabstand zum Monitor: 50 bis 70 cm (bei größeren Bildschirmen bis 80 cm). (2 Pkt.)\n2. Positionierung zum Fenster: Blickrichtung parallel zur Fensterfront zur Vermeidung von Direkt- und Reflexblendung. (2 Pkt.)\n3. Höhe der Bildschirmoberkante: Maximal auf Augenhöhe, sodass der Blick um ca. 20-35 Grad leicht nach unten geneigt ist. (2 Pkt.)\n4. Beleuchtung: Mindestens 500 Lux mittlere Beleuchtungsstärke im Arbeitsbereich. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "TCO CapEx vs OpEx Kostenrechnung", + "scenario": "Bei der Anschaffung einer neuen Serverinfrastruktur vergleicht die Geschäftsleitung den Kauf eigener Server (On-Premises) mit einem Cloud-Modell (IaaS).", + "question": "Definieren Sie die Begriffe CapEx und OpEx und ordnen Sie jeweils zwei typische Kostenpositionen zu.", + "points": 6, + "solution": "CapEx (Capital Expenditure): Einmalige Investitionsausgaben für langlebiges Anlagevermögen. Beispiele: Anschaffungskosten der Server-Hardware, Kauf von Switches, USV-Anlage. (3 Pkt.)\nOpEx (Operational Expenditure): Laufende Betriebsausgaben zur Aufrechterhaltung des Betriebs. Beispiele: Monatliche Cloud-Abonnements, Stromkosten im Rechenzentrum, Wartungs- und Supportverträge. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Nutzwertanalyse Durchführung", + "scenario": "Ein Systemhaus bewertet drei Angebote für Notebooks anhand gewichteter Kriterien.", + "question": "Erläutern Sie das rechnerische Vorgehen zur Ermittlung des gewichteten Gesamtnutzens und begründen Sie, warum das Angebot mit den niedrigsten Anschaffungskosten nicht zwingend den Zuschlag erhält.", + "points": 6, + "solution": "Vorgehen: Für jedes Kriterium wird die vergebene Punktzahl (z. B. 1-10) mit dem Gewichtungsfaktor in Prozent multipliziert. Die Summe aller gewichteten Teilnutzwerte ergibt den Gesamtnutzwert. Das Angebot mit dem höchsten Gesamtnutzen gewinnt. (4 Pkt.)\nBegründung: Die NWA ist ein multikriterielles Verfahren, das qualitative und funktionale Merkmale (z. B. Akkulaufzeit, Displayqualität, Garantie) gleichberechtigt neben den reinen Anschaffungspreis stellt. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "DIN 66399 SSD-Datenlöschung", + "scenario": "Ausgemusterte Mitarbeiter-Laptops mit SSD-Speichern (Solid State Drives) sollen entsorgt werden.", + "question": "Beschreiben Sie zwei zulässige Verfahren zur sicheren Datenlöschung auf Solid State Drives nach DIN 66399 und erklären Sie, warum klassisches Überschreiben mit Nullen bei SSDs ungeeignet ist.", + "points": 8, + "solution": "1. ATA-Secure-Erase / NVMe-Sanitize-Befehl: Weist den internen Flash-Controller an, alle Speicherzellen inkl. Reservesektoren durch Spannungsimpulse zu entladen und den internen AES-Schlüssel zu löschen (Crypto Erase). (3 Pkt.)\n2. Mechanisches Schreddern: Physische Zerstörung des SSD-Datenträgers nach Sicherheitsstufe H-4 oder H-5 (Partikelgröße kleiner 30 mm² bzw. 10 mm²). (3 Pkt.)\nWarum Nullen ungeeignet sind: Durch Wear-Leveling und Reservesektoren (Over-Provisioning) adressieren normale Schreibbefehle nicht alle physischen Flash-Zellen; Daten verbleiben ungelöscht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "UEFI vs BIOS & TPM 2.0", + "scenario": "Für moderne Windows-Installationen müssen alle neuen PCs bestimmte Hardwareanforderungen erfüllen.", + "question": "Nennen Sie drei wesentliche technische Unterschiede zwischen Legacy-BIOS und UEFI und erklären Sie die Kernfunktion des TPM 2.0 Chips.", + "points": 8, + "solution": "Unterschiede:\n1. Partitionstabelle: UEFI nutzt GPT (Partitionen > 2 TB, bis zu 128 Partitionen), BIOS nutzt MBR (max. 2 TB, nur 4 primäre Partitionen). (2 Pkt.)\n2. Sicherheit: UEFI unterstützt Secure Boot (Signaturprüfung des Bootloaders). (2 Pkt.)\n3. Architektur: UEFI läuft im 64-Bit-Modus mit eigener grafischer Oberfläche und Netzwerkunterstützung, BIOS im 16-Bit-Real-Mode. (2 Pkt.)\nTPM 2.0 (Trusted Platform Module): Kryptografischer Hardwarechip zur sicheren Schlüsselspeicherung (z. B. für BitLocker) und zur Integritätsmessung der Bootkette (Measured Boot). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Dateisysteme Vergleich exFAT vs NTFS vs ext4", + "scenario": "Ein Techniker muss ein externes USB-Laufwerk formatieren, das Dateien über 4 GB speichern soll und an Windows-, macOS- und Linux-Rechnern ohne Zusatzsoftware les- und schreibbar sein muss.", + "question": "Ermitteln Sie das am besten geeignete Dateisystem und begründen Sie den Ausschluss von FAT32 und NTFS.", + "points": 6, + "solution": "Geeignetes Dateisystem: exFAT (Extended File Allocation Table). (2 Pkt.)\nAusschluss FAT32: Unterstützt nur eine maximale Dateigröße von 4 GiB (2^32 - 1 Bytes) und maximale Partitionsgrößen von 2 TB bzw. 32 GB unter Windows-Formatierung. (2 Pkt.)\nAusschluss NTFS: Wird unter macOS standardmäßig nur lesend unterstützt; Schreibzugriffe erfordern proprietäre Treiber von Drittanbietern. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Netzteile Wirkungsgrad 80 PLUS", + "scenario": "Ein Servernetzteil mit 80 PLUS Platinum Zertifizierung liefert 800 Watt Ausgangsleistung an die Serverkomponenten bei einem Wirkungsgrad von 92 %.", + "question": "Berechnen Sie die Wirkleistung, die das Netzteil aus dem 230V-Netz aufnimmt, und die entstehende thermische Verlustleistung in Watt.", + "points": 6, + "solution": "Aufgenommene Leistung: P_in = P_out / Wirkungsgrad = 800 W / 0,92 = 869,57 Watt. (3 Pkt.)\nVerlustleistung (Wärmeabgabe): P_verlust = P_in - P_out = 869,57 W - 800 W = 69,57 Watt. (3 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "PUE-Wert im Rechenzentrum", + "scenario": "Ein Rechenzentrum verbraucht insgesamt 1.500.000 kWh elektrische Energie pro Jahr. Davon entfallen 1.000.000 kWh direkt auf die IT-Hardware (Server, Storage, Netzwerk).", + "question": "Berechnen Sie den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) und erläutern Sie dessen Bedeutung.", + "points": 6, + "solution": "Formel: PUE = Gesamte aufgenommene Energie / Energiebedarf der IT-Hardware. (2 Pkt.)\nBerechnung: PUE = 1.500.000 kWh / 1.000.000 kWh = 1,50. (2 Pkt.)\nBedeutung: Ein Wert von 1,5 bedeutet, dass für jedes Watt IT-Leistung zusätzliche 0,5 Watt für Infrastruktur (Kühlung, USV-Verluste, Beleuchtung) benötigt werden. Idealwert ist 1,0. (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "IPv4 Subnetting /27 Berechnung", + "scenario": "Einem Subnetz ist die IP-Adresse 172.20.14.98 mit der CIDR-Präfixlänge /27 zugewiesen.", + "question": "Berechnen Sie: 1. Subnetzmaske in Dezimalpunkt-Notation, 2. Netzwerkadresse, 3. Erste nutzbare Host-IP, 4. Letzte nutzbare Host-IP, 5. Broadcastadresse, 6. Anzahl nutzbarer Hostadressen.", + "points": 12, + "solution": "1. Subnetzmaske: 255.255.255.224 (/27 entspricht 11111111.11111111.11111111.11100000). (2 Pkt.)\n2. Schrittweite: 256 - 224 = 32. Blockgrenzen: 0, 32, 64, 96, 128... -> Netzadresse: 172.20.14.96. (2 Pkt.)\n3. Erste nutzbare Host-IP: 172.20.14.97. (2 Pkt.)\n4. Broadcastadresse: 172.20.14.127. (2 Pkt.)\n5. Letzte nutzbare Host-IP: 172.20.14.126. (2 Pkt.)\n6. Nutzbare Hostadressen: 2^5 - 2 = 32 - 2 = 30 Hosts. (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "VLSM Variable Length Subnet Mask", + "scenario": "Das Basisnetz 192.168.50.0/24 soll mittels VLSM für drei Abteilungen aufgeteilt werden: Vertrieb (55 Hosts), Entwicklung (28 Hosts) und Support (12 Hosts).", + "question": "Ermitteln Sie für alle drei Subnetze jeweils die Netzadresse und die CIDR-Präfixlänge.", + "points": 9, + "solution": "Vertrieb (55 Hosts + 2 = 57 Adressen -> 2^6 = 64): Netzadresse 192.168.50.0/26 (Bereich: .0 bis .63). (3 Pkt.)\nEntwicklung (28 Hosts + 2 = 30 Adressen -> 2^5 = 32): Netzadresse 192.168.50.64/27 (Bereich: .64 bis .95). (3 Pkt.)\nSupport (12 Hosts + 2 = 14 Adressen -> 2^4 = 16): Netzadresse 192.168.50.96/28 (Bereich: .96 bis .111). (3 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "IPv6 Kürzungsregeln nach RFC 5952", + "scenario": "Ein Client hat die IPv6-Adresse 2001:0db8:0000:0042:0000:0000:0000:0001/64 konfiguriert.", + "question": "Kürzen Sie die Adresse nach den offiziellen RFC-5952-Regeln und erläutern Sie die Bedeutung der Link-Local-Adresse (fe80::/10).", + "points": 6, + "solution": "Gekürzte Adresse: 2001:db8:0:42::1/64 (Führende Nullen pro Block weglassen; die längste zusammenhängende Folge von Null-Blöcken einmalig durch :: ersetzen). (3 Pkt.)\nLink-Local (fe80::/10): Automatisch generierte, nicht im Internet geroutete Adresse zur lokalen Kommunikation im selben Subnetz (z. B. für Neighbor Discovery Protocol NDP, DHCPv6 und Router Solicitations). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "DHCP DORA-Prozess", + "scenario": "Ein neuer Arbeitsplatz-PC wird mit dem Unternehmensnetzwerk per Patchkabel verbunden.", + "question": "Beschreiben Sie die vier Phasen des DHCP-Lease-Prozesses (DORA) und geben Sie jeweils an, ob die Nachricht als Broadcast oder Unicast gesendet wird.", + "points": 8, + "solution": "1. DHCPDISCOVER (Broadcast): Client sucht im lokalen Netz nach verfügbaren DHCP-Servern. (2 Pkt.)\n2. DHCPOFFER (Unicast oder Broadcast): DHCP-Server bieten dem Client eine freie IP-Adresse samt Parametern an. (2 Pkt.)\n3. DHCPREQUEST (Broadcast): Client wählt ein Angebot aus und fordert die Bindung an (Broadcast informiert auch andere Server). (2 Pkt.)\n4. DHCPACK (Unicast oder Broadcast): Server bestätigt die Vergabe und überträgt Lease-Dauer, Subnetzmaske, Gateway und DNS. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "DNS Resource Records", + "scenario": "Ein Administrator verwaltet die Forward- und Reverse-Lookup-Zonen im internen DNS-Server.", + "question": "Erklären Sie die jeweilige Funktion der folgenden vier DNS-Resource-Records: A, AAAA, CNAME und PTR.", + "points": 8, + "solution": "1. A-Record: Löst einen vollqualifizierten Domänennamen (FQDN) in eine IPv4-Adresse auf. (2 Pkt.)\n2. AAAA-Record: Löst einen FQDN in eine 128-Bit IPv6-Adresse auf. (2 Pkt.)\n3. CNAME-Record (Canonical Name): Dient als Alias/Verweis auf einen anderen bestehenden A- oder AAAA-Record. (2 Pkt.)\n4. PTR-Record (Pointer): Ermöglicht das Reverse-DNS-Lookup (Auflösung einer IP-Adresse in den FQDN). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "OSI-Referenzmodell Zuordnung", + "scenario": "Netzwerkgeräte und Protokolle werden im 7-Schichten-Modell nach ISO/IEC 7498-1 eingeordnet.", + "question": "Ordnen Sie die folgenden vier Begriffe der jeweils korrekten Schicht (1 bis 7) mit deutschem und englischem Namen zu: Switch, Router, TCP, HTTP.", + "points": 8, + "solution": "1. Switch: Schicht 2 (Sicherungsschicht / Data Link Layer - Weiterleitung anhand von MAC-Adressen). (2 Pkt.)\n2. Router: Schicht 3 (Vermittlungsschicht / Network Layer - Weiterleitung anhand logischer IP-Adressen). (2 Pkt.)\n3. TCP: Schicht 4 (Transportschicht / Transport Layer - End-to-End-Verbindung und Segmentierung). (2 Pkt.)\n4. HTTP: Schicht 7 (Anwendungsschicht / Application Layer - Protokoll für Webdienste). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Kupferverkabelung Cat 6a vs Cat 7", + "scenario": "Bei einer Neuausstattung eines Bürogebäudes wird über Cat 6a versus Cat 7 diskutiert.", + "question": "Nennen Sie Übertragungsfrequenz und max. Datenrate von Cat 6a und erläutern Sie die Bezeichnung S/FTP.", + "points": 6, + "solution": "Cat 6a: Grenzfrequenz 500 MHz, Datenrate bis zu 10 Gbit/s (10GBASE-T) über die maximale Kanallänge von 100 Metern. (2 Pkt.)\nS/FTP: Shielded with Foiled Twisted Pair -> S = Gesamtabschirmung des Kabels durch ein Kupfergeflecht (Braid Screen); FTP = Jedes einzelne der vier Adernpaare ist zusätzlich mit einer Aluminium-Abschirmfolie umwickelt. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "LWL Fasertypen Singlemode vs Multimode", + "scenario": "Zwei Firmengebäude im Abstand von 950 Metern sollen über ein Glasfaserkabel miteinander verbunden werden.", + "question": "Vergleichen Sie Singlemode- (OS2) und Multimode-Glasfasern (OM4) bezüglich Kerndurchmesser, Lichtquelle und Reichweite und begründen Sie Ihre Wahl für das Projekt.", + "points": 8, + "solution": "Singlemode (OS2): Kerndurchmesser ca. 9 µm, Lichtquelle Laser, Reichweite bis über 40 km, keine Modendispersion. (3 Pkt.)\nMultimode (OM4): Kerndurchmesser 50 µm, Lichtquelle VCSEL/LED, Reichweite typisch max. 400-550 Meter bei 10 Gbit/s. (3 Pkt.)\nEntscheidung: Für 950 m muss zwingend Singlemode-Glasfaser (OS2) gewählt werden, da Multimode bei 10 Gbit/s die geforderte Distanz überschreitet. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Switch MAC-Address Table & Flooding", + "scenario": "Ein Switch empfängt einen Frame auf Port 3 mit einer Ziel-MAC-Adresse, die nicht in seiner internen SAT-Tabelle (Source Address Table / CAM-Table) verzeichnet ist.", + "question": "Beschreiben Sie die Reaktion des Switches auf diesen Frame (Unicast Flooding) und erklären Sie, wie der Switch seine MAC-Adresstabelle füllt.", + "points": 6, + "solution": "Reaktion (Unknown Unicast Flooding): Der Switch leitet den Frame an alle aktiven Ports desselben VLANs weiter, mit Ausnahme des Eingangsports 3. (3 Pkt.)\nLernen (MAC Learning): Der Switch liest bei jedem eingehenden Frame die Quell-MAC-Adresse (Source MAC) aus dem Ethernet-Header und speichert die Zuordnung Port <-> MAC zusammen mit einem Aging-Timer in seiner CAM-Tabelle. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "WLAN Wi-Fi 6 (802.11ax) Technologien", + "scenario": "Ein Unternehmen stattet Besprechungsräume mit Wi-Fi 6 Access Points aus.", + "question": "Nennen und erläutern Sie zwei Schlüsseltechnologien von Wi-Fi 6 (OFDMA und MU-MIMO), die für hohe Clientdichten sorgen.", + "points": 6, + "solution": "OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): Teilt einen Funkkanal in viele kleine Unterträger (Resource Units) auf, sodass der AP gleichzeitig mit mehreren Clients Datenpakete in einem einzigen Übertragungszyklus austauschen kann (geringe Latenz). (3 Pkt.)\nMU-MIMO (Multi-User MIMO): Ermöglicht gleichzeitiges Senden und Empfangen über mehrere räumliche Streams (Spatial Streams) an mehrere Endgeräte zeitgleich in Up- und Downlink. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Kollisionsdomäne vs Broadcastdomäne", + "scenario": "In einer Netzwerktopologie befinden sich Hubs, Switche und Router.", + "question": "Definieren Sie die Begriffe Kollisionsdomäne und Broadcastdomäne und geben Sie an, wie viele dieser Domänen ein 24-Port-Layer-2-Switch standardmäßig besitzt.", + "points": 6, + "solution": "Kollisionsdomäne: Netzwerkbereich, in dem Datenpakete kollidieren können, wenn zwei Stationen gleichzeitig senden (CSMA/CD). (2 Pkt.)\nBroadcastdomäne: Netzwerkbereich, in dem ein gesendeter Broadcast-Frame (Ziel: FF:FF:FF:FF:FF:FF) alle angeschlossenen Knoten erreicht. (2 Pkt.)\n24-Port-Switch: Besitzt 24 separate Kollisionsdomänen (1 pro Vollduplex-Port) und genau 1 gemeinsame Broadcastdomäne (sofern keine VLANs eingerichtet sind). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "CSMA/CD vs CSMA/CA", + "scenario": "Vergleichen Sie das Medienzugriffsverfahren im klassischen kabelgebundenen Halbduplex-Ethernet mit dem im WLAN.", + "question": "Erläutern Sie den Unterschied zwischen Collision Detection (CD) und Collision Avoidance (CA).", + "points": 6, + "solution": "CSMA/CD (Ethernet): Stationen senden und hören gleichzeitig die Leitung ab. Erkennt eine Station eine Kollision (Spannungsanstieg), sendet sie ein JAM-Signal, bricht ab und wartet eine zufällige Backoff-Zeit. (3 Pkt.)\nCSMA/CA (WLAN): Da Funkgeräte beim Senden ihr eigenes Empfangssignal überlagern, können Kollisionen nicht zuverlässig erkannt werden. Stattdessen wird der Kanal abgehört (Carrier Sense) und vor dem Senden eine zufällige Wartezeit (Contention Window) eingelegt, ggf. ergänzt durch RTS/CTS-Handshakes. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Netzwerk-Übertragungszeit Berechnung", + "scenario": "Ein Backup-Image von 450 GiB soll über eine 1-Gbit/s-Ethernet-Leitung auf ein NAS übertragen werden. Der Protokoll-Overhead (TCP/IP/Ethernet) beträgt 8 % und die durchschnittliche Netto-Leitungsauslastung liegt bei 85 %.", + "question": "Berechnen Sie die Übertragungsdauer in Stunden und Minuten. (1 GiB = 1024^3 Byte; 1 Gbit/s = 10^9 Bit/s).", + "points": 8, + "solution": "Dateigröße in Bit: 450 * 1024 * 1024 * 1024 * 8 Bit = 3.865.470.566.400 Bit. (2 Pkt.)\nNutzdatenrate der Leitung: 1.000.000.000 Bit/s * 0,85 * (1 - 0,08) = 782.000.000 Bit/s = 782 Mbit/s. (2 Pkt.)\nDauer in Sekunden: 3.865.470.566.400 / 782.000.000 s = 4943,05 Sekunden. (2 Pkt.)\nUmrechnung: 4943,05 / 3600 = 1,373 h -> 1 Stunde und 22 Minuten (82 Minuten). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "PoE Power over Ethernet Standards", + "scenario": "Für neue IP-Telefone und Überwachungskameras wird PoE nach IEEE 802.3at (PoE+) auf den Access-Switches benötigt.", + "question": "Nennen Sie die maximale Leistungsabgabe pro Port nach IEEE 802.3af (PoE) und IEEE 802.3at (PoE+) und erklären Sie den Unterschied zwischen Endspan und Midspan.", + "points": 6, + "solution": "PoE (802.3af): Max. 15,4 Watt am Switch-Port (min. 12,95 W am Endgerät). (2 Pkt.)\nPoE+ (802.3at): Max. 30,0 Watt am Switch-Port (min. 25,5 W am Endgerät). (2 Pkt.)\nEndspan: Die Stromversorgung erfolgt direkt über den Ethernet-Switch selbst. (1 Pkt.)\nMidspan: Ein separater PoE-Injektor oder Patchpanel wird zwischen Non-PoE-Switch und Endgerät geschaltet. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "ARP-Protokoll & ARP-Cache", + "scenario": "Host A (192.168.1.10) möchte ein TCP-Paket an Host B (192.168.1.50) im selben Subnetz senden.", + "question": "Beschreiben Sie, wie Host A mithilfe des Address Resolution Protocols (ARP) die Ziel-Hardwareadresse ermittelt und was geschieht, wenn der Eintrag im Cache veraltet.", + "points": 6, + "solution": "1. ARP-Request: Host A prüft seinen ARP-Cache. Ist kein Eintrag vorhanden, sendet er einen ARP-Request als Ethernet-Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) mit dem Inhalt: \"Wer hat 192.168.1.50? Bitte antworte an 192.168.1.10!\". (2 Pkt.)\n2. ARP-Reply: Host B erkennt seine IP und antwortet per Unicast direkt an die MAC von Host A mit seiner MAC-Adresse. (2 Pkt.)\n3. Cache & Aging: Host A trägt die MAC in seinen ARP-Cache ein. Nach Ablauf des Aging-Timers (typisch 5-20 Min.) wird der Eintrag gelöscht und muss bei erneutem Bedarf neu angefragt werden. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "CIA-Triade Grundwerte der Informationssicherheit", + "scenario": "Ein IT-Sicherheitskonzept nach BSI IT-Grundschutz basiert auf den drei klassischen Sicherheitszielen.", + "question": "Definieren Sie die Schutzziele Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit und nennen Sie zu jedem Ziel eine konkrete technische oder organisatorische Maßnahme.", + "points": 9, + "solution": "1. Vertraulichkeit (Confidentiality): Informationen sind nur autorisierten Personen zugänglich und vor unbefugtem Zugriff geschützt. Maßnahme: Festplattenverschlüsselung (BitLocker), TLS-Transportverschlüsselung, Rollen- und Rechtekonzept. (3 Pkt.)\n2. Integrität (Integrity): Daten sind vor unbefugter oder unbeabsichtigter Veränderung/Manipulation geschützt und korrekt. Maßnahme: Kryptografische Hashwerte (SHA-256), digitale Signaturen, Schreibschutz. (3 Pkt.)\n3. Verfügbarkeit (Availability): Autorisierte Benutzer können jederzeit im vereinbarten Zeitrahmen auf Systeme und Daten zugreifen. Maßnahme: Redundante Netzteile, USV, RAID-Systeme, Backup-Konzepte. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Backup-Methoden Vergleich", + "scenario": "In einem Unternehmen fallen täglich 60 GB veränderte Daten an. Für das Backup-Konzept werden die Verfahren Vollsicherung, differenzielle und inkrementelle Sicherung abgewogen.", + "question": "Vergleichen Sie differenzielle und inkrementelle Backups hinsichtlich Speichervolumen und Aufwand/Schritte bei einer vollständigen Systemwiederherstellung.", + "points": 8, + "solution": "Differenzielle Sicherung: Sichert alle Daten, die sich seit der LETZTEN VOLLSICHERUNG geändert haben. Speicherbedarf wächst täglich bis zur nächsten Vollsicherung. Wiederherstellung: Sehr schnell, es werden nur 2 Sicherungssätze benötigt (letzte Vollsicherung + gewünschter differenzieller Stand). (4 Pkt.)\nInkrementelle Sicherung: Sichert nur die Daten, die sich seit der UNMITTELBAR VORANGEGANGENEN (Voll- oder Inkrementellen) Sicherung geändert haben. Geringster Speicherbedarf. Wiederherstellung: Aufwändig und zeitintensiv, da die Vollsicherung sowie ausnahmslos ALLE darauffolgenden inkrementellen Stände lückenlos in Reihe eingespielt werden müssen. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "3-2-1-Backup-Regel und Air-Gap", + "scenario": "Die Geschäftsleitung fordert die konsequente Umsetzung der 3-2-1-Backup-Strategie zum Schutz vor Ransomware-Angriffen.", + "question": "Erläutern Sie die drei Vorgaben der 3-2-1-Regel und beschreiben Sie das Konzept eines Air-Gaps.", + "points": 8, + "solution": "3: Es müssen mindestens 3 Datenkopien existieren (1 Produktivdaten + 2 Backups). (2 Pkt.)\n2: Die Sicherungen müssen auf mindestens 2 unterschiedlichen Medientechnologien gespeichert werden (z. B. lokales Festplatten-NAS und LTO-Magnetband). (2 Pkt.)\n1: Mindestens 1 Sicherungskopie muss an einem separaten, externen Standort (Offsite / Cloud / Brandschutzabschnitt) aufbewahrt werden. (2 Pkt.)\nAir-Gap: Eine physische oder logische vollständige Trennung des Backup-Mediums vom Produktivnetzwerk (z. B. entnommene LTO-Tape-Kassetten oder Offline-Storage), sodass Schadsoftware über das Netzwerk keinen Schreib- oder Löschzugriff auf das Backup erlangen kann. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "SLA-Kennzahlen RTO und RPO", + "scenario": "Im Katastrophenfall-Plan (Disaster Recovery Plan) einer Bank sind vereinbart: RTO = 2 Stunden und RPO = 15 Minuten.", + "question": "Definieren Sie RTO (Recovery Time Objective) und RPO (Recovery Point Objective) und interpretieren Sie die beiden Kennzahlen anhand des Szenarios.", + "points": 6, + "solution": "RTO (Recovery Time Objective): Die maximal tolerierbare Zeitdauer vom Auftreten des Ausfalls bis zur vollständigen Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft. Im Szenario: Nach spätestens 2 Stunden muss das System wieder produktiv laufen. (3 Pkt.)\nRPO (Recovery Point Objective): Der maximal tolerierbare Zeitraum, für den Daten im Katastrophenfall verloren gehen dürfen (gemessen zurück vom Ausfallzeitpunkt). Im Szenario: Es dürfen maximal Transaktionsdaten der letzten 15 Minuten verloren gehen (erfordert z. B. synchrone Replikation). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "DSGVO Art. 32 Technisch-organisatorische Maßnahmen (TOMs)", + "scenario": "Ein Rechenzentrum verarbeitet personenbezogene Kundendaten und muss nach Art. 32 DSGVO angemessene technische und organisatorische Maßnahmen nachweisen.", + "question": "Nennen Sie sechs der acht klassischen Kontrollbereiche (TOMs) und geben Sie jeweils ein konkretes Praxisbeispiel an.", + "points": 6, + "solution": "1. Zutrittskontrolle: Schutz vor unbefugtem räumlichen Betreten (z. B. Chipkarten-Leser, Biometrie, Alarmanlage). (1 Pkt.)\n2. Zugangskontrolle: Schutz vor unbefugter Systemnutzung (z. B. sichere Passwörter, 2FA, Kontosperrung). (1 Pkt.)\n3. Zugriffskontrolle: Schutz vor unbefugtem Lesen/Ändern von Daten (z. B. Rollen- und Rechtekonzept nach Least Privilege). (1 Pkt.)\n4. Weitergabekontrolle: Schutz bei Übertragung und Transport (z. B. VPN, TLS-Verschlüsselung, Transportprotokolle). (1 Pkt.)\n5. Eingabekontrolle: Nachvollziehbarkeit, wer wann welche Daten geändert hat (z. B. manipulationssicheres Logging/Audit-Trail). (1 Pkt.)\n6. Verfügbarkeitskontrolle: Schutz vor Zerstörung und Verlust (z. B. USV, RAID, Brandschutz, tägliches Backup). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "DSGVO Betroffenenrechte", + "scenario": "Ein ehemaliger Kunde verlangt die vollständige Löschung seiner gespeicherten Daten.", + "question": "Nennen Sie den maßgeblichen Artikel der DSGVO (Recht auf Löschen / Recht auf Vergessenwerden) und beschreiben Sie zwei gesetzliche Gründe, die einer sofortigen Löschung entgegenstehen.", + "points": 6, + "solution": "Recht auf Löschung: Art. 17 DSGVO. (2 Pkt.)\nAusnahmen/Aufbewahrungspflichten:\n1. Handels- und steuerrechtliche Aufbewahrungsfristen nach § 257 HGB und § 147 AO (Rechnungen und Buchungsbelege müssen 10 Jahre archiviert werden). (2 Pkt.)\n2. Geltendmachung, Ausübung oder Verteidigung von Rechtsansprüchen im Rahmen gesetzlicher Verjährungsfristen (z. B. § 195 BGB). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "BSI IT-Grundschutz Vorgehensweise", + "scenario": "Ein IT-Sicherheitsbeauftragter erstellt ein Sicherheitskonzept nach BSI-Standard 200-2.", + "question": "Bringen Sie die folgenden Schritte in die korrekte chronologische Reihenfolge und erläutern Sie die Schutzbedarfsfeststellung: Strukturanalyse, Schutzbedarfsfeststellung, Modellierung, IT-Grundschutz-Check, Risikoanalyse.", + "points": 8, + "solution": "Reihenfolge:\n1. Strukturanalyse (Erfassung aller IT-Systeme, Netze, Räume, Anwendungen und Daten). (1 Pkt.)\n2. Schutzbedarfsfeststellung. (1 Pkt.)\n3. Modellierung (Zuordnung der Bausteine des IT-Grundschutz-Kompendiums). (1 Pkt.)\n4. IT-Grundschutz-Check (Soll-Ist-Vergleich der Basisanforderungen). (1 Pkt.)\n5. Risikoanalyse (für Bereiche mit hohem Schutzbedarf oder nicht abgedeckten Gefährdungen). (1 Pkt.)\nSchutzbedarfsfeststellung: Ermittelt für jede Anwendung und jedes System die Schadensauswirkungen bei Verlust von Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit in den Kategorien \"Normal\", \"Hoch\" oder \"Sehr hoch\" unter Anwendung des Maximumprinzips. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA / MFA)", + "scenario": "Zur Absicherung von VPN-Zugängen wird eine Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA) vorgeschrieben.", + "question": "Nennen Sie die drei klassischen Authentifizierungsfaktoren mit jeweils einem Beispiel und erläutern Sie das Funktionsprinzip von TOTP (Time-based One-Time Password).", + "points": 8, + "solution": "Drei Faktoren:\n1. Wissen (etwas, das man weiß): z. B. Passwort, PIN. (2 Pkt.)\n2. Besitz (etwas, das man hat): z. B. Smartphone, Hardware-Token (YubiKey), Smartcard. (2 Pkt.)\n3. Inhärenz / Sein (etwas, das man ist): z. B. Fingerabdruck, Gesichtsscan, Iris. (2 Pkt.)\nTOTP-Prinzip: Server und Client-App teilen ein geheimes Shared Secret. Aus diesem Secret und dem aktuellen Unix-Zeitstempel (in 30-Sekunden-Schritten) berechnet ein kryptografischer HMAC-Algorithmus (HMAC-SHA1) einen 6-stelligen Code, der nur für dieses 30s-Zeitfenster gültig ist. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Ransomware Incident Response Maßnahmen", + "scenario": "Ein Mitarbeiter bemerkt am Montagmorgen, dass auf seinem PC Dateien die Endung \".locked\" erhalten haben und eine Textdatei mit einer Lösegeldforderung auf dem Desktop liegt.", + "question": "Nennen Sie vier Sofortmaßnahmen, die der IT-Support unverzüglich ergreifen muss, und begründen Sie, warum der Rechner nicht einfach ausgeschaltet werden darf.", + "points": 8, + "solution": "Vier Sofortmaßnahmen:\n1. Netzwerkverbindung sofort physisch trennen (LAN-Kabel ziehen, WLAN deaktivieren), um Lateral Movement im Firmennetz zu stoppen. (2 Pkt.)\n2. Incident-Response-Team und IT-Sicherheitsbeauftragten alarmieren. (1 Pkt.)\n3. Firewall-Logs und Netflow-Daten auf externe C2-Server-Kommunikation prüfen und betroffene Segmente isolieren. (1 Pkt.)\n4. Meldepflichten nach Art. 33 DSGVO (72h-Meldung an die Datenschutzaufsichtsbehörde) prüfen. (1 Pkt.)\nWarum nicht hart ausschalten: Durch hartes Ausschalten (Stecker ziehen) gehen flüchtige Speicherinhalte im RAM verloren (z. B. unverschlüsselte Keys, C2-Verbindungen, Injektionspfade), die für die digitale Forensik und Speicheranalyse essenziell sind (Einfrieren/Ruhezustand bevorzugen). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Phishing & Social Engineering Abwehrmaßnahmen", + "scenario": "Ein Mitarbeiter erhält eine scheinbar von der Geschäftsleitung stammende E-Mail mit der dringenden Aufforderung, eine Überweisung über 45.000 EUR auf ein ausländisches Konto freizugeben (CEO-Fraud).", + "question": "Definieren Sie Social Engineering und nennen Sie drei organisatorische Maßnahmen, um Angriffe dieser Art wirksam zu verhindern.", + "points": 6, + "solution": "Definition: Zwischenmenschliche Beeinflussung und Manipulation von Mitarbeitern unter Ausnutzung von Hilfsbereitschaft, Respekt vor Autorität oder Zeitdruck, um vertrauliche Informationen zu erlangen oder Handlungen auszulösen. (3 Pkt.)\nMaßnahmen:\n1. Vier-Augen-Prinzip bei Zahlungsfreigaben ab bestimmten Betragsgrenzen. (1 Pkt.)\n2. Regelmäßige Security-Awareness-Schulungen und simulierte Phishing-Kampagnen. (1 Pkt.)\n3. Verpflichtender Callback-Kanal (Rückversicherung über ein separates Kommunikationsmedium, z. B. Telefonat mit bekannter Festnetznummer). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Passwortrichtlinien nach BSI", + "scenario": "Die bestehende Passwortrichtlinie verlangt ein monatliches Ändern von 8-stelligen Passwörtern.", + "question": "Erläutern Sie, warum moderne BSI-Empfehlungen das erzwungene regelmäßige Wechseln ablehnen und welche zwei Kriterien stattdessen für ein sicheres Passwort ausschlaggebend sind.", + "points": 6, + "solution": "Kritik am Wechselzwang: Erzwungene periodische Wechsel führen nachweislich dazu, dass Benutzer vorhersehbare Muster wählen (z. B. Sommer2024! -> Herbst2024!) oder Passwörter auf Post-its notieren, anstatt echte Entropie zu nutzen. (2 Pkt.)\nModerne Kriterien:\n1. Passwortlänge: Mindestens 10 bis 12 Zeichen bei komplexen Passwörtern, bzw. Passphrasen mit 20+ Zeichen aus mehreren Wörtern. (2 Pkt.)\n2. Keine Nutzung bekannter Wörterbuchwörter oder persönlicher Daten; Passwort nur wechseln, wenn ein konkreter Verdacht auf Kompromittierung besteht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Symmetrische vs Asymmetrische Verschlüsselung", + "scenario": "Zur Absicherung vertraulicher Datenübertragungen werden kryptografische Algorithmen eingesetzt.", + "question": "Vergleichen Sie symmetrische und asymmetrische Verschlüsselungsverfahren hinsichtlich Schlüsselverwaltung, Rechenaufwand und typischer Einsatzszenarien und nennen Sie jeweils ein bekanntes Algorithmenbeispiel.", + "points": 8, + "solution": "Symmetrische Verschlüsselung: Verwendet denselben gemeinsamen geheimen Schlüssel (Shared Secret) zum Ver- und Entschlüsseln. Sehr schnell und recheneffizient. Problem: Sicherer Schlüsselaustausch. Beispiel: AES (Advanced Encryption Standard). (4 Pkt.)\nAsymmetrische Verschlüsselung: Verwendet ein mathematisches Schlüsselpaar aus öffentlichem Schlüssel (Public Key) und privatem Schlüssel (Private Key). Rechenintensiv und langsamer. Ideal für Schlüsselaustausch und Signaturen. Beispiel: RSA, ECC (Elliptic Curve Cryptography). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Hybride Verschlüsselung TLS", + "scenario": "Der Zugriff auf die Intranet-Webseite des Unternehmens wird per HTTPS (TLS 1.3) abgesichert.", + "question": "Erläutern Sie das Verfahren der hybriden Verschlüsselung und begründen Sie, warum weder rein symmetrische noch rein asymmetrische Verschlüsselung allein verwendet wird.", + "points": 6, + "solution": "Verfahren: Der Verbindungsaufbau (Handshake) erfolgt asymmetrisch (z. B. via Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch / ECDHE und RSA/ECC-Zertifikat), um die Identität des Servers zu prüfen und einen temporären symmetrischen Sitzungsschlüssel (Session Key) auszuhandeln. Die eigentlichen Nutzdaten werden anschließend hochperformant symmetrisch (z. B. AES-256-GCM) verschlüsselt. (4 Pkt.)\nBegründung: Kombiniert die Sicherheit des asymmetrischen Schlüsselaustauschs ohne vorheriges Geheimnis mit der enormen Rechengeschwindigkeit symmetrischer Chiffren für Massendaten. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Digitale Signatur und Hashfunktionen", + "scenario": "Ein Softwareentwickler signiert ein Update-Paket digital, bevor es an Kunden ausgeliefert wird.", + "question": "Beschreiben Sie Schritt für Schritt, wie die digitale Signatur beim Ersteller erzeugt und beim Kunden auf Echtheit und Unverfälschtheit geprüft wird.", + "points": 8, + "solution": "Erzeugung beim Ersteller:\n1. Über die Update-Datei wird ein kryptografischer Hashwert (z. B. SHA-256) gebildet. (2 Pkt.)\n2. Dieser Hashwert wird mit dem privaten Schlüssel (Private Key) des Erstellers asymmetrisch verschlüsselt -> Das Ergebnis ist die digitale Signatur. (2 Pkt.)\nPrüfung beim Kunden:\n3. Der Kunde entschlüsselt die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel (Public Key) des Erstellers und erhält den Original-Hash. (2 Pkt.)\n4. Der Kunde berechnet unabhängig den Hashwert über die heruntergeladene Datei. Stimmen beide Hashwerte exakt überein, ist die Software integer (unverändert) und authentisch (vom echten Ersteller). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Struktogramm Schleifentypen nach DIN 66261", + "scenario": "Zur Programmierung eines Algorithmus werden Schleifenstrukturen entworfen.", + "question": "Vergleichen Sie eine kopfgesteuerte Schleife (WHILE) mit einer fußgesteuerten Schleife (DO-WHILE) hinsichtlich Ausführungslogik und Mindestanzahl von Durchläufen und skizzieren Sie die Darstellung nach Nassi-Shneiderman.", + "points": 6, + "solution": "Kopfgesteuerte Schleife (abweisend): Die Bedingung wird VOR jedem Schleifendurchlauf geprüft. Ist die Bedingung von Beginn an falsch, wird der Rumpf 0-mal ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Oberer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und unten umschließt. (3 Pkt.)\nFußgesteuerte Schleife (nicht abweisend): Die Bedingung wird NACH jedem Schleifendurchlauf am Fuß geprüft. Der Rumpf wird mindestens 1-mal garantiert ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Unterer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und oben umschließt. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Trace-Tabelle Quersumme Algorithmus", + "scenario": "Gegeben ist folgender Pseudocode zur Berechnung der Quersumme einer Zahl:\nGANZZAHL zahl = 384\nGANZZAHL quersumme = 0\nSOLANGE zahl > 0 WIEDERHOLE:\n quersumme = quersumme + (zahl MOD 10)\n zahl = zahl DIV 10\nENDE_SOLANGE", + "question": "Erstellen Sie eine vollständige Trace-Tabelle für alle Schleifendurchläufe mit den Spalten: Durchlauf, zahl, (zahl MOD 10), quersumme, (zahl DIV 10) und Bedingung (zahl > 0).", + "points": 10, + "solution": "Initial: zahl=384, quersumme=0\nDurchlauf 1: zahl=384 -> 384>0 (wahr) -> MOD 10 = 4 -> quersumme = 0 + 4 = 4 -> zahl = 384 DIV 10 = 38. (3 Pkt.)\nDurchlauf 2: zahl=38 -> 38>0 (wahr) -> MOD 10 = 8 -> quersumme = 4 + 8 = 12 -> zahl = 38 DIV 10 = 3. (3 Pkt.)\nDurchlauf 3: zahl=3 -> 3>0 (wahr) -> MOD 10 = 3 -> quersumme = 12 + 3 = 15 -> zahl = 3 DIV 10 = 0. (3 Pkt.)\nEnde: zahl=0 -> 0>0 (falsch) -> Schleifenabbruch. Endergebnis quersumme = 15. (1 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Trace-Tabelle Lineare Suche", + "scenario": "Gegeben ist das Array werte = [14, 27, 42, 55, 68] und gesucht = 42.\nGANZZAHL pos = -1\nFÜR i VON 0 BIS 4 SCHRITT 1:\n WENN werte[i] == gesucht DANN\n pos = i\n VERLASSE_SCHLEIFE\n ENDE_WENN\nENDE_FÜR", + "question": "Führen Sie die Trace-Tabelle bis zum Schleifenabbruch und geben Sie den Endwert von pos und die Anzahl der Vergleiche an.", + "points": 8, + "solution": "Schritt i=0: werte[0]=14 == 42 ist FALSCH (1. Vergleich). (2 Pkt.)\nSchritt i=1: werte[1]=27 == 42 ist FALSCH (2. Vergleich). (2 Pkt.)\nSchritt i=2: werte[2]=42 == 42 ist WAHR (3. Vergleich). pos wird auf 2 gesetzt. Schleife wird abgebrochen. (3 Pkt.)\nEndwert pos: 2; Gesamtanzahl Vergleiche: 3. (1 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "UML-Klassendiagramm Sichtbarkeiten und Syntax", + "scenario": "Für eine IT-Asset-Management-Software soll die Klasse \"Server\" modelliert werden. Attribute: hostname (String, öffentlich), ipAdresse (String, privat), id (Integer, geschützt). Methoden: booten() (kein Rückgabewert, öffentlich), ping(ip: String) (Rückgabewert boolean, öffentlich).", + "question": "Stellen Sie die Klasse als UML-Klassendiagramm nach DIN/OMG-Standard dar und beachten Sie die korrekten Sichtbarkeitssymbole.", + "points": 8, + "solution": "Dreigeteilter Kasten:\nOberes Feld (Klassenname): Server (2 Pkt.)\nMittleres Feld (Attribute mit Sichtbarkeiten):\n+ hostname : String\n- ipAdresse : String\n# id : Integer (3 Pkt.)\nUnteres Feld (Methoden):\n+ booten() : void\n+ ping(ip : String) : Boolean (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "UML Assoziation Aggregation vs Komposition", + "scenario": "In einem Objektmodell stehen die Klassen \"Firma\", \"Abteilung\" und \"Mitarbeiter\" in Beziehung zueinander.", + "question": "Unterscheiden Sie Aggregation und Komposition anhand von grafischer Darstellung und Lebensdauer-Abhängigkeit und ordnen Sie die Beziehungen der Klassen begründet zu.", + "points": 8, + "solution": "Komposition (ausgefüllte Raute): Strikte existenzielle Abhängigkeit (Teil-Ganzes-Beziehung). Das Teil kann ohne das Ganze nicht existieren. Beispiel: Firma <*-- Abteilung (Wird die Firma aufgelöst, hören ihre Abteilungen auf zu existieren). (4 Pkt.)\nAggregation (leere Raute): Lose Beziehung. Die Teile können auch unabhängig vom übergeordneten Ganzen fortbestehen. Beispiel: Abteilung o-- Mitarbeiter (Wird eine Abteilung aufgelöst, bleibt der Mitarbeiter weiterhin als Person/Arbeitnehmer bestehen). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "UML Sequenzdiagramm Lebenslinie und Nachrichten", + "scenario": "Ein Authentifizierungsprozess zwischen Client, Webserver und Datenbank soll visualisiert werden.", + "question": "Erläutern Sie die Elemente eines UML-Sequenzdiagramms (Lebenslinie, Aktivierungsbalken, synchrone Nachricht, asynchrone Nachricht, Antwortnachricht).", + "points": 8, + "solution": "Lebenslinie (Lifeline): Vertikale gestrichelte Linie, die das Vorhandensein eines Objekts über die Zeit darstellt. (2 Pkt.)\nAktivierungsbalken (Execution Occurrence): Schmaler vertikaler Kasten auf der Lebenslinie, der anzeigt, dass das Objekt gerade aktiv eine Operation ausführt. (2 Pkt.)\nSynchrone Nachricht: Durchgezogene Linie mit ausgefüllter Pfeilspitze; der Aufrufer wartet blockierend auf die Antwort. (2 Pkt.)\nAntwortnachricht (Reply Message): Gestrichelte Linie mit offener Pfeilspitze zur Rückgabe des Ergebnisses. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Datenbank Normalisierung 1NF bis 3NF", + "scenario": "Gegeben ist eine unnormalisierte Tabelle: bestellungen(bestell_nr, datum, kunden_name, kunden_ort, artikel_liste, artikel_preise).", + "question": "Definieren Sie die 1., 2. und 3. Normalform und überführen Sie das Schema schrittweise in die 3. Normalform.", + "points": 12, + "solution": "1. Normalform (1NF): Alle Attribute sind atomar (jede Zelle enthält nur einen elementaren Wert; keine Wiederholgruppen). Tabelle aufteilen in Bestelldaten und einzelne Bestellpositionen (artikel_liste/preise auflösen). (4 Pkt.)\n2. Normalform (2NF): Das Schema ist in 1NF und jedes Nichtschlüssel-Attribut ist vom gesamten Primärschlüssel voll funktional abhängig (keine Abhängigkeit von Teilen eines zusammengesetzten Schlüssels). Trennung von Bestellpositionen und Artikelstammdaten. (4 Pkt.)\n3. Normalform (3NF): Das Schema ist in 2NF und es existieren keine transitiven Abhängigkeiten zwischen Nichtschlüssel-Attributen (Nichtschlüssel bestimmen keine anderen Nichtschlüssel). Auslagerung von Ort über die PLZ (kunden_name -> kunden_plz -> kunden_ort auflösen). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "ER-Modellierung Kardinalitäten", + "scenario": "Modellieren Sie die Beziehung zwischen \"Projekt\" und \"Mitarbeiter\": Ein Projekt kann von mehreren Mitarbeitern bearbeitet werden; ein Mitarbeiter kann in mehreren Projekten mitarbeiten. Zu jeder Mitarbeit wird die Anzahl der investierten Arbeitsstunden erfasst.", + "question": "Geben Sie den Beziehungstyp (Kardinalität) an und erklären Sie, wie diese Beziehung in einem relationalen Datenbankschema aufgelöst wird.", + "points": 8, + "solution": "Kardinalität: n:m-Beziehung (Many-to-Many). (2 Pkt.)\nAuflösung im relationalen Schema: Eine n:m-Beziehung kann nicht direkt über Fremdschlüssel in den beiden Haupttabellen abgebildet werden. Es wird eine Zwischentabelle / Verknüpfungstabelle (z. B. projekt_mitarbeiter) benötigt. (3 Pkt.)\nStruktur der Zwischentabelle: Enthält als Fremdschlüssel projekt_id und mitarbeiter_id (bilden gemeinsam den zusammengesetzten Primärschlüssel) sowie das Beziehungsattribut arbeitsstunden. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL DDL CREATE TABLE mit Constraints", + "scenario": "Für eine Ticket-Verwaltung soll die Tabelle \"ticket\" per SQL angelegt werden: id (Ganzzahl, Primärschlüssel mit Autoinkrement), titel (Text, max. 100 Zeichen, Pflichtfeld), status (Text, Standardwert \"OFFEN\"), prioritaet (Ganzzahl, Werte nur von 1 bis 5 erlaubt), ersteller_id (Ganzzahl, Fremdschlüssel auf benutzer.id mit Kaskadierung beim Löschen).", + "question": "Schreiben Sie das syntaktisch korrekte SQL-Statement nach ANSI/ISO-Standard.", + "points": 10, + "solution": "CREATE TABLE ticket (\n id INTEGER PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,\n titel VARCHAR(100) NOT NULL,\n status VARCHAR(20) DEFAULT 'OFFEN',\n prioritaet INT CHECK (prioritaet BETWEEN 1 AND 5),\n ersteller_id INT,\n FOREIGN KEY (ersteller_id) REFERENCES benutzer(id) ON DELETE CASCADE\n); (10 Pkt. - Abzug bei fehlendem NOT NULL, CHECK, DEFAULT oder FOREIGN KEY)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL DML Aggregation und GROUP BY mit HAVING", + "scenario": "Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, stadt) und bestellungen (id, kunde_id, betrag, datum).", + "question": "Formulieren Sie eine SQL-Abfrage, die den Kundennamen und die Gesamtsumme aller Bestellungen für jeden Kunden ausgibt, dessen Gesamtbestellwert 10.000 EUR überschreitet. Das Ergebnis soll absteigend nach der Summe sortiert sein.", + "points": 10, + "solution": "SELECT k.name, SUM(b.betrag) AS gesamtumsatz\nFROM kunden k\nINNER JOIN bestellungen b ON k.id = b.kunde_id\nGROUP BY k.id, k.name\nHAVING SUM(b.betrag) > 10000\nORDER BY gesamtumsatz DESC; (10 Pkt. - Abzug bei WHERE statt HAVING für Aggregatfunktion oder fehlendem GROUP BY)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL JOIN-Typen INNER vs LEFT vs FULL", + "scenario": "In einer Datenbank existieren mitarbeiter (id, name, abt_id) und abteilungen (id, bezeichnung). Einige Mitarbeiter haben keine Abteilung, und einige Abteilungen haben keine Mitarbeiter.", + "question": "Erläutern Sie den Unterschied im Abfrageergebnis zwischen INNER JOIN und LEFT OUTER JOIN bezüglich der Ergebniszeilen.", + "points": 6, + "solution": "INNER JOIN: Liefert ausschließlich Zeilen zurück, bei denen in beiden Tabellen ein übereinstimmender Wert vorliegt (Schnittmenge). Mitarbeiter ohne Abteilung und Abteilungen ohne Mitarbeiter werden vollständig verworfen. (3 Pkt.)\nLEFT OUTER JOIN (mitarbeiter LEFT JOIN abteilungen): Liefert ALLE Datensätze der linken Tabelle (mitarbeiter), selbst wenn keine Übereinstimmung in abteilungen vorliegt. Die fehlenden Abteilungsspalten werden mit NULL aufgefüllt. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL Transaktionen ACID-Eigenschaften", + "scenario": "Bei einer Banküberweisung von 500 EUR von Konto A auf Konto B wird ein Transaktionsblock ausgeführt.", + "question": "Nennen und erläutern Sie die vier ACID-Eigenschaften und beschreiben Sie, was passiert, wenn nach dem Abbuchen von Konto A das Datenbanksystem abstürzt.", + "points": 8, + "solution": "Atomarität (Atomicity): Alles-oder-Nichts-Prinzip. Eine Transaktion wird entweder ganz oder gar nicht ausgeführt. (2 Pkt.)\nKonsistenz (Consistency): Nach Abschluss der Transaktion befindet sich die Datenbank in einem gültigen, integren Zustand. (2 Pkt.)\nIsolation: Gleichzeitige Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig. (1 Pkt.)\nDauerhaftigkeit (Durability): Erfolgreich mit COMMIT bestätigte Änderungen bleiben dauerhaft im Speicher erhalten. (1 Pkt.)\nAbsturzfolge: Da die Buchung nicht durch COMMIT bestätigt wurde, greift beim Neustart ein automatisches Rollback (Undo-Logging). Die Abbuchung auf Konto A wird rückgängig gemacht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Sensoren und Aktoren im CPS", + "scenario": "In einem intelligenten Serverraum überwachen Sensoren die Umgebungstemperatur und steuern bei Bedarf automatisch Lüftungsklappen.", + "question": "Definieren Sie die Begriffe Sensor und Aktor in einem Cyber-Physischen System (CPS) und nennen Sie je zwei typische Komponenten in einem Rechenzentrum.", + "points": 6, + "solution": "Sensor: Technisches Bauteil, das physikalische oder chemische Größen (z. B. Temperatur, Helligkeit, Druck) erfasst und in elektrische bzw. digitale Signale umwandelt. Beispiele: Temperaturfühler (PT100/NTC), Rauchmelder, Feuchtigkeitssensor. (3 Pkt.)\nAktor (Aktorik): Bauteil, das elektrische Steuerbefehle in mechanische Bewegung, Schaltvorgänge oder andere physikalische Wirkungen umsetzt. Beispiele: Stellmotor für Lüftungsklappen, Relais zum Einschalten von Kühlaggregaten, Magnet-Türschloss. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "MQTT-Protokoll Publish-Subscribe", + "scenario": "Zur Übertragung von Messwerten hunderter IoT-Sensoren an einen Server wird MQTT anstelle von HTTP REST gewählt.", + "question": "Beschreiben Sie die Funktionsweise des Publish-Subscribe-Musters bei MQTT unter Nennung der Rollen Broker, Publisher und Subscriber und erläutern Sie einen Vorteil gegenüber HTTP.", + "points": 8, + "solution": "Funktionsweise: Publisher (z. B. ein Temperatursensor) sendet Nachrichten zu einem bestimmten Thema (Topic, z. B. \"serverraum/rack1/temp\") an den zentralen Vermittler (MQTT-Broker). Subscriber (z. B. ein Dashboard oder Alarmdienst) abonnieren dieses Topic beim Broker. Der Broker leitet jede neue Nachricht automatisch an alle aktiven Abonnenten weiter. (5 Pkt.)\nVorteil gegenüber HTTP: Extrem geringer Protokoll-Overhead (Header ab 2 Byte), Push-Prinzip statt ständigem Polling, ideal für bandbreitenarme Verbindungen und stromsparende Mikrocontroller. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "MQTT Quality of Service (QoS Level)", + "scenario": "In einem IoT-Überwachungssystem müssen verschiedene Meldungen übertragen werden: Regelmäßige Temperaturwerte alle 5 Sekunden und kritische Rauchmelder-Alarme.", + "question": "Erläutern Sie die drei MQTT QoS-Stufen (QoS 0, QoS 1, QoS 2) und ordnen Sie die beiden Meldungstypen begründet zu.", + "points": 8, + "solution": "QoS 0 (At most once): Nachricht wird maximal einmal ohne Empfangsbestätigung versendet (\"Fire and forget\"). Verlust möglich. (2 Pkt.)\nQoS 1 (At least once): Nachricht wird garantiert mindestens einmal zugestellt (Bestätigung via PUBACK), Duplikate sind möglich. (2 Pkt.)\nQoS 2 (Exactly once): Nachricht wird garantiert genau einmal ohne Duplikate über einen 4-Wege-Handshake zugestellt. Höchster Overhead. (2 Pkt.)\nZuordnung: Regelmäßige Temperaturwerte -> QoS 0 (einzelner Verlust unkritisch); Rauchmelder-Alarm -> QoS 1 oder 2 (darf keinesfalls verloren gehen). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Analog-Digital-Wandlung & Abtasttheorem", + "scenario": "Ein analoger Drucksensor liefert eine Spannung zwischen 0 und 10 Volt. Ein Mikrocontroller liest das Signal mit einem 10-Bit-A/D-Wandler ein.", + "question": "Berechnen Sie die kleinste auflösbare Spannungsstufe (Auflösung) des Wandlers und formulieren Sie das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem für periodische Signale.", + "points": 6, + "solution": "10-Bit Auflösung: 2^10 = 1024 diskrete Stufen. (2 Pkt.)\nSpannungsschritt: 10 V / 1024 = 0,009765 V = ca. 9,77 mV. (2 Pkt.)\nNyquist-Shannon-Abtasttheorem: Um ein bandbegrenztes analoges Signal ohne Informationsverlust (Aliasing) digital rekonstruieren zu können, muss die Abtastfrequenz (Sampling Rate) mehr als doppelt so hoch sein wie die höchste im Signal vorkommende Grenzfrequenz (f_abtast > 2 * f_max). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "ESD-Schutzmaßnahmen DIN EN 61340-5-1", + "scenario": "Vor dem Austausch eines Mainboards und RAM-Moduls in einem Server müssen Maßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD) getroffen werden.", + "question": "Erklären Sie, wie ESD-Schäden an Halbleiterkomponenten entstehen und nennen Sie vier konkrete Schutzmaßnahmen an einem EPA-Arbeitsplatz (Electrostatic Protected Area).", + "points": 8, + "solution": "Entstehung: Durch Reibungselektrizität (Triboelektrischer Effekt) laden sich Personen oder Werkzeuge auf mehrere tausend Volt auf. Bei Annäherung an mikroelektronische Bauteile entlädt sich die Spannung schlagartig über kleinste Leiterbahnen und Gate-Oxide, was zu thermischer Zerstörung oder latenten Vorschäden führt. (3 Pkt.)\nVier Schutzmaßnahmen:\n1. Antistatisches Erdungsarmband mit Sicherheitswiderstand (1 MOhm). (1 Pkt.)\n2. Leitfähige, geerdete ESD-Tischmatte und ableitfähiger Bodenbelag. (1 Pkt.)\n3. Verwendung von ESD-sicherem Werkzeug (leitfähige Griffe). (1 Pkt.)\n4. Transport von Komponenten ausschließlich in antistatischen Abschirmbeuteln (Shielding Bags). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "Fehlereingrenzung Top-Down vs Bottom-Up", + "scenario": "Ein Client-PC kann nach einem Umbau keine Webseiten mehr aufrufen.", + "question": "Vergleichen Sie die Fehlersuchstrategien Top-Down und Bottom-Up anhand des OSI-Referenzmodells und nennen Sie je einen Prüfschritt.", + "points": 6, + "solution": "Bottom-Up-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 1 (Physical) und arbeitet sich nach oben vor. Prüfschritt: Link-LED an Netzwerkkarte und Switch prüfen, Patchkabel austauschen. Gut bei Neuinstallationen. (3 Pkt.)\nTop-Down-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 7 (Application) und arbeitet sich nach unten vor. Prüfschritt: DNS-Auflösung und Browserkonfiguration (Proxy) testen. Gut, wenn der Fehler auf eine bestimmte Anwendung beschränkt scheint. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "S.M.A.R.T. Parameter von Festplatten", + "scenario": "Ein Server-Monitoring meldet eine Warnung für eine Enterprise-SATA-Festplatte.", + "question": "Erläutern Sie den Zweck von S.M.A.R.T. und nennen Sie zwei kritische Attribute, die auf einen unmittelbar bevorstehenden Hardwaredefekt hinweisen.", + "points": 6, + "solution": "Zweck: Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology überwacht interne mechanische und elektronische Betriebsparameter von HDDs/SSDs, um Ausfälle frühzeitig vorherzusagen. (2 Pkt.)\nZwei kritische Attribute:\n1. Reallocated Sectors Count (Anzahl defekter Sektoren, die auf Reservebereiche umgemappt wurden). (2 Pkt.)\n2. Current Pending Sector Count (Anzahl instabiler Sektoren, die auf eine Neuzuweisung warten). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "REST-API und HTTP-Methoden", + "scenario": "Ein Ticketsystem stellt eine RESTful-API für Drittanwendungen bereit.", + "question": "Ordnen Sie die vier grundlegenden CRUD-Operationen (Create, Read, Update, Delete) den entsprechenden HTTP-Verben zu und erklären Sie, was Idempotenz bedeutet.", + "points": 8, + "solution": "CRUD Zuordnung:\nCreate -> POST (oder PUT bei bekannter URI). (1 Pkt.)\nRead -> GET. (1 Pkt.)\nUpdate -> PUT (vollständiges Ersetzen) oder PATCH (partielles Ändern). (2 Pkt.)\nDelete -> DELETE. (1 Pkt.)\nIdempotenz: Eine Eigenschaft von HTTP-Methoden, bei der mehrfache identische Anfragen denselben Serverzustand zur Folge haben wie eine einzelne Anfrage. GET, PUT und DELETE sind idempotent; POST ist nicht idempotent (mehrfache Ausführung erzeugt mehrfache Ressourcen). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "HTTP-Statuscodes Zuordnung", + "scenario": "Bei der Entwicklung einer Schnittstelle treten verschiedene Fehlerfälle auf.", + "question": "Nennen Sie die Bedeutungen und typischen Anwendungsfälle der folgenden vier HTTP-Statuscodes: 200, 201, 401, 404 und 500.", + "points": 10, + "solution": "1. 200 OK: Anfrage erfolgreich ausgeführt und Nutzdaten geliefert. (2 Pkt.)\n2. 201 Created: Neue Ressource wurde erfolgreich angelegt (z. B. nach POST). (2 Pkt.)\n3. 401 Unauthorized: Zugriff verweigert, Authentifizierung fehlt oder ist ungültig. (2 Pkt.)\n4. 404 Not Found: Die angeforderte URI existiert auf dem Server nicht. (2 Pkt.)\n5. 500 Internal Server Error: Unerwarteter Serverfehler bei der Verarbeitung. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "Datenformate JSON vs XML", + "scenario": "Eine Schnittstelle soll Datenstrukturen austauschen.", + "question": "Vergleichen Sie JSON und XML hinsichtlich Syntax-Overhead, Lesbarkeit, Datentypen-Unterstützung und Schema-Validierung.", + "points": 8, + "solution": "Syntax-Overhead & Payload: JSON hat durch schlichte Key-Value-Klammerung { } deutlich weniger Overhead als XML mit seinen redundanten schließenden Tags . (2 Pkt.)\nDatentypen: JSON unterstützt native Typen (String, Number, Boolean, Array, Null, Object). XML interpretiert alle Werte primär als Text. (2 Pkt.)\nSchema-Validierung: XML besitzt ausgereifte, standardisierte Validierungsmechanismen über XSD (XML Schema Definition) und DTD; bei JSON ist JSON Schema zwar verfügbar, aber historisch weniger formalisiert. (2 Pkt.)\nParsing-Performance: JSON lässt sich nativ in Webtechnologien und modernen Programmiersprachen signifikant schneller und speicherschonender parsen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "API-Authentifizierung JWT Bearer Token", + "scenario": "Der Zugriff auf eine REST-API wird über JSON Web Tokens (JWT) abgesichert.", + "question": "Beschreiben Sie den dreiteiligen Aufbau eines JWT (Header, Payload, Signature) und erläutern Sie, wie der Server die Integrität prüft, ohne das Token in einer Datenbank nachzuschlagen (Stateless).", + "points": 8, + "solution": "Dreiteiliger Aufbau (durch Punkte getrennt, Base64Url-codiert):\n1. Header: Enthält den Token-Typ (JWT) und den verwendeten Hashing-Algorithmus (z. B. HS256 oder RS256). (2 Pkt.)\n2. Payload (Claims): Enthält die Nutzdaten (z. B. user_id, rollen, ablaufdatum exp). (2 Pkt.)\n3. Signature: Wird erzeugt, indem der codierte Header und Payload mit einem geheimen Serverschlüssel gehasht/signiert werden. (2 Pkt.)\nStateless-Prüfung: Der Server benötigt keine Session-Datenbank. Er berechnet aus empfangenem Header und Payload mit seinem geheimen Schlüssel die Signatur neu. Stimmt sie mit der im Token mitgelieferten Signatur überein und ist exp nicht abgelaufen, ist das Token garantiert echt und unverfälscht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "IEEE 802.1Q Frame-Tagging", + "scenario": "In einem Firmennetzwerk werden VLANs über Trunk-Verbindungen zwischen Switchen übertragen.", + "question": "Beschreiben Sie den Aufbau des 4-Byte 802.1Q-VLAN-Tags (TPID, TCI, VID) und unterscheiden Sie Access- und Trunk-Ports.", + "points": 8, + "solution": "Aufbau des 802.1Q-Tags (wird hinter Source-MAC eingefügt):\n1. TPID (Tag Protocol Identifier): 2 Byte mit dem festen Hex-Wert 0x8100 zur Identifikation des VLAN-Frames. (2 Pkt.)\n2. TCI (Tag Control Information): 2 Byte bestehend aus PCP (3 Bit Priorität / CoS), DEI (1 Bit Drop Eligible) und VID (VLAN Identifier, 12 Bit für 4096 VLANs 0-4095). (2 Pkt.)\nAccess-Port: Gehört genau einem untagged VLAN an. Endgeräte empfangen Standard-Ethernet-Frames ohne Tag. (2 Pkt.)\nTrunk-Port (Tagged): Leitet Datenpakete mehrerer VLANs gleichzeitig weiter; jeder Frame erhält das 802.1Q-Tag (ausgenommen das native VLAN). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_002", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Inter-VLAN Routing Router-on-a-Stick", + "scenario": "Zwei Abteilungen befinden sich in VLAN 10 (192.168.10.0/24) und VLAN 20 (192.168.20.0/24). Ein physischer Router ist über eine einzelne Gigabit-Leitung an den Core-Switch angebunden.", + "question": "Erläutern Sie das Verfahren \"Router-on-a-Stick\" und geben Sie die wesentlichen Konfigurationsschritte auf dem Router (Subinterfaces, dot1Q) an.", + "points": 8, + "solution": "Verfahren: Der Router wickelt das Routing zwischen mehreren VLANs über eine einzige physische Schnittstelle ab, indem diese als Trunk betrieben wird. (2 Pkt.)\nKonfigurationsschritte:\n1. Physisches Interface aktivieren (no shutdown), keine IP zuweisen. (2 Pkt.)\n2. Logische Subinterfaces anlegen (z. B. interface GigabitEthernet0/0.10 und .20). (2 Pkt.)\n3. Dem Subinterface das entsprechende VLAN zuweisen (encapsulation dot1Q 10 bzw. 20) und die jeweilige Gateway-IP-Adresse konfigurieren. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_003", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Layer-3-Switch SVI Konfiguration", + "scenario": "Zur Entlastung des Routers soll das Routing zwischen zehn VLANs direkt auf einem Layer-3-Core-Switch durchgeführt werden.", + "question": "Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Layer-2- und einem Layer-3-Switch und beschreiben Sie die Funktion eines Switched Virtual Interface (SVI).", + "points": 6, + "solution": "Unterschied: Ein Layer-2-Switch leitet Daten nur innerhalb desselben Broadcast-/VLAN-Segments anhand von MAC-Adressen weiter (Hardware-ASIC). Ein Layer-3-Switch verfügt zusätzlich über Routing-Funktionalität (IP-Routing) auf Hardware-Ebene (ASIC wire-speed routing) und kann ohne externen Router zwischen VLANs routen. (3 Pkt.)\nSVI (Switched Virtual Interface): Eine logische Layer-3-Schnittstelle auf dem Switch (z. B. interface Vlan10), der eine IP-Adresse zugewiesen wird. Sie fungiert als Default Gateway für alle Hosts in diesem VLAN. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_004", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Spanning Tree Protocol RSTP 802.1w", + "scenario": "Drei Switche sind im Dreieck redundant miteinander verkabelt.", + "question": "Welche drei gravierenden Netzwerkprobleme treten ohne Spanning Tree auf und wie verhindert Rapid STP (802.1w) Schleifen im Netzwerk?", + "points": 8, + "solution": "Probleme ohne STP:\n1. Broadcast Storms: Broadcast-Frames zirkulieren endlos und bringen die Bandbreite zum Einsturz. (1 Pkt.)\n2. MAC Table Flapping: Die Switch-Tabellen werden kontinuierlich überschrieben, da derselbe Frame über wechselnde Ports eintrifft. (1 Pkt.)\n3. Multiple Frame Transmission: Endgeräte erhalten dieselben Pakete mehrfach. (1 Pkt.)\nRSTP-Funktionsweise: Wählt die Root Bridge mit der niedrigsten Bridge-ID (Priorität + MAC). Alle Switche berechnen den kürzesten Pfad zur Root Bridge. Redundante Ports werden in den Zustand \"Discarding\" (Alternate/Backup Port) versetzt. Bei einem Linkausfall konvergiert RSTP aktiv über Handshake in wenigen hundert Millisekunden. (5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_005", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Link Aggregation LACP 802.3ad", + "scenario": "Zwei Switche werden über vier parallele 1-Gbit/s-Kupferkabel miteinander verbunden.", + "question": "Erläutern Sie die Vorteile von Link Aggregation (LAG / LACP) gegenüber Einzelverbindungen mit Spanning Tree und beschreiben Sie, wie die Lastverteilung erfolgt.", + "points": 8, + "solution": "Vorteile:\n1. Bandbreitenbündelung: Alle 4 Links werden gleichzeitig aktiv genutzt (kumulierte Bandbreite 4 Gbit/s), während STP sonst 3 Ports blockieren würde. (3 Pkt.)\n2. Unterbrechungsfreie Redundanz: Fällt ein Kabel aus, läuft der Datenverkehr nahtlos über die verbleibenden 3 Leitungen weiter. (2 Pkt.)\nLastverteilung: Erfolgt über Hash-Algorithmen (z. B. Quell-/Ziel-IP, Quell-/Ziel-MAC oder TCP-Ports). Alle Pakete eines einzelnen TCP-Streams laufen über denselben physischen Port, um Paket-Out-of-Order-Probleme zu verhindern (keine 4 Gbit/s für einen Einzel-Download). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_006", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "OSPF Link-State Routing & Kostenberechnung", + "scenario": "In einem Unternehmensnetzwerk mit mehreren Standorten wird OSPF (Open Shortest Path First) als dynamisches Routing-Protokoll eingesetzt.", + "question": "Erklären Sie das Link-State-Konzept von OSPF und berechnen Sie die OSPF-Metrik für eine 100-Mbit/s- und eine 10-Gbit/s-Leitung bei einer Referenzbandbreite von 100 Gbit/s (100.000 Mbit/s).", + "points": 8, + "solution": "Link-State-Konzept: Jeder Router baut eine vollständige Topologiekarte des gesamten Netzwerks auf (Link-State Database / LSDB) über Link-State Advertisements (LSAs) und berechnet mit dem Dijkstra-Algorithmus (SPF) den kürzesten Pfad. (4 Pkt.)\nMetrik-Formel: Cost = Referenzbandbreite / Interfacebandbreite.\n100 Mbit/s Leitung: Cost = 100.000 Mbit/s / 100 Mbit/s = 1000. (2 Pkt.)\n10 Gbit/s Leitung (10.000 Mbit/s): Cost = 100.000 Mbit/s / 10.000 Mbit/s = 10. (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_007", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "BGP Autonomous Systems & Peering", + "scenario": "Ein Unternehmen bindet sein Rechenzentrum über zwei verschiedene Internet-Service-Provider (Multihoming) an.", + "question": "Definieren Sie den Begriff Autonomes System (AS) und erklären Sie den Unterschied zwischen eBGP und iBGP.", + "points": 6, + "solution": "Autonomes System (AS): Eine Sammlung von IP-Netzen unter gemeinsamer administrativer Kontrolle und einheitlicher Routing-Policy, das eine weltweit eindeutige ASN (Autonomous System Number) besitzt. (2 Pkt.)\neBGP (External BGP): Routing-Protokoll zum Austausch von Routing-Informationen ZWISCHEN zwei unterschiedlichen Autonomen Systemen (z. B. Kunde <-> Provider). (2 Pkt.)\niBGP (Internal BGP): Austausch von extern gelernten BGP-Routen INNERHALB desselben Autonomen Systems zwischen den Border-Routern. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_008", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "NAT vs PAT (NAPT) Funktionsweise", + "scenario": "Ein Firmennetzwerk mit 250 Clients nutzt private IPv4-Adressen (10.0.0.0/24) und besitzt eine einzige offizielle, öffentliche IPv4-Adresse am Router.", + "question": "Erklären Sie den Unterschied zwischen statischem 1:1-NAT und PAT (Port Address Translation / NAT-Overload) und beschreiben Sie die Rolle der Translation-Table.", + "points": 8, + "solution": "Statisches NAT (1:1): Mappt eine private IP dauerhaft und exklusiv auf eine öffentliche IP. Für 250 Hosts wären 250 öffentliche IP-Adressen nötig. (2 Pkt.)\nPAT (Port and Address Translation / NAPT): Mappt hunderte interne private IP-Adressen auf eine einzige öffentliche IP-Adresse, indem der Router jedem internen Datenstrom einen eindeutigen Quell-Port (Source Port) zuweist. (3 Pkt.)\nTranslation Table: Der Router führt eine Übersetzungstabelle (Private IP + Private Port <-> Public IP + Übersetzter Port). Eintreffende Antwortpakete aus dem Internet werden anhand der Ziel-Portnummer identifiziert und wieder an den ursprünglichen internen Client zurückgeroutet. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_009", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Site-to-Site VPN IPsec IKEv2 Phasen", + "scenario": "Zwei Unternehmensstandorte sollen dauerhaft über ein IPsec-Site-to-Site-VPN verschlüsselt miteinander verbunden werden.", + "question": "Beschreiben Sie die zwei Phasen des IKEv2-Handshakes (Internet Key Exchange) und unterscheiden Sie die Protokolle AH und ESP.", + "points": 8, + "solution": "Phase 1 (IKE_SA_INIT): Aushandeln der Sicherheitsvereinbarungen (Kryptoverfahren, DH-Gruppe) und Erstellen des sicheren, verschlüsselten Tunnels für den weiteren Schlüsselaustausch. (2 Pkt.)\nPhase 2 (IKE_AUTH / Child SA): Authentifizierung der Tunnelendpunkte (via Pre-Shared Key oder X.509-Zertifikaten) und Aufbau der eigentlichen IPsec-Sicherheitsassoziationen (SAs) für die Nutzdaten. (2 Pkt.)\nAH (Authentication Header): Bietet nur Integrität und Absenderauthentizität, verschlüsselt die Daten NICHT (daher in der Praxis kaum genutzt). (2 Pkt.)\nESP (Encapsulating Security Payload): Bietet Vertraulichkeit (Verschlüsselung mit AES), Integrität und Authentizität. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_010", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Stateful Packet Inspection vs Next-Gen Firewall (NGFW)", + "scenario": "Im Unternehmen soll eine alte Paketfilter-Firewall durch eine Next-Generation-Firewall (NGFW) ersetzt werden.", + "question": "Vergleichen Sie Stateful Inspection mit Deep Packet Inspection (DPI) einer NGFW und nennen Sie zwei moderne NGFW-Features.", + "points": 8, + "solution": "Stateful Packet Inspection (SPI): Überwacht den Verbindungszustand von TCP/UDP-Sitzungen (SYN, ACK, FIN) und Header-Informationen auf Layer 3 und 4 (IPs, Ports). Erkennt keine Anwendungsbedrohungen im Payload. (3 Pkt.)\nDeep Packet Inspection (DPI): Untersucht die tatsächlichen Anwendungsnutzdaten auf Layer 7 (Payload), unabhängig vom verwendeten Port (erkennt z. B. BitTorrent über Port 80/443). (3 Pkt.)\nZwei NGFW-Features: 1. Intrusion Prevention System (IPS / Signaturerkennung); 2. SSL/TLS-Inspection (Aufbrechen und Scannen verschlüsselter Datenströme). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "RAID 5 vs RAID 6 Nutzkapazität und URE", + "scenario": "Ein Storage-Server wird mit 8 Enterprise-Festplatten zu je 10 TB Bruttokapazität bestückt.", + "question": "Berechnen Sie die nutzbare Speicherkapazität für RAID 5 und RAID 6 und begründen Sie die Empfehlung von RAID 6 bei großen Festplatten anhand des URE-Risikos (Unrecoverable Read Error).", + "points": 10, + "solution": "RAID 5 Nutzkapazität: (N - 1) * Kapazität = (8 - 1) * 10 TB = 70 TB (1 Paritätsplatte). (2 Pkt.)\nRAID 6 Nutzkapazität: (N - 2) * Kapazität = (8 - 2) * 10 TB = 60 TB (2 Paritätsplatten). (2 Pkt.)\nURE-Risiko: Enterprise-SATA-Platten weisen eine URE-Fehlerrate von ca. 1 Bit pro 10^14 bis 10^15 gelesenen Bits auf. Beim tagelangen Rebuild eines RAID 5 nach Plattenausfall müssen zig Terabyte Daten lückenlos fehlerfrei gelesen werden. Tritt dabei ein einzelner Lesefehler auf, bricht der Rebuild ab -> Totalverlust des gesamten Arrays. RAID 6 toleriert durch zweifache Parität den gleichzeitigen Ausfall von zwei Platten und übersteht Lesefehler beim Rebuild unbeschadet. (6 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_002", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "RAID 10 Aufbau und Fehlertoleranz", + "scenario": "Ein Datenbankadministrator benötigt maximale I/O-Performance und hohe Ausfallsicherheit und wählt ein RAID 10 aus 8 Festplatten zu je 4 TB.", + "question": "Beschreiben Sie den Aufbau eines RAID 10 (Stripe of Mirrors) und berechnen Sie die Nutzkapazität sowie die maximale und minimale Anzahl an Festplattenausfällen, die das Array überlebt.", + "points": 8, + "solution": "Aufbau: Kombination aus RAID 1 (Spiegelung) und RAID 0 (Striping). Zunächst werden jeweils 2 Festplatten zu einem RAID-1-Spiegelpaar zusammengefasst (4 Paare). Über diese 4 Spiegelpaare wird anschließend ein RAID 0 gestriped. (3 Pkt.)\nNutzbare Kapazität: (N / 2) * Kapazität = (8 / 2) * 4 TB = 16 TB. (2 Pkt.)\nFehlertoleranz:\nMinimaler Ausfall: 2 Platten (wenn zufällig beide Platten DENSELBEN RAID-1-Spiegelpaars ausfallen -> Datenverlust). (1,5 Pkt.)\nMaximaler Ausfall: Bis zu 4 Platten (sofern aus jedem der vier Spiegelpaare genau eine Platte ausfällt). (1,5 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_003", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "Speicherarchitekturen DAS vs NAS vs SAN", + "scenario": "Für die Unternehmens-IT werden verschiedene Storage-Lösungen verglichen.", + "question": "Vergleichen Sie DAS, NAS und SAN bezüglich Zugriffsebene (Block vs File), Übertragungsmedien/Protokolle und typischem Einsatzzweck.", + "points": 9, + "solution": "DAS (Direct Attached Storage): Direkt am Server angeschlossener lokaler Speicher (SATA/SAS/NVMe). Block-Level-Zugriff. Nicht teilbar, nur für Einzelserver. (3 Pkt.)\nNAS (Network Attached Storage): Eigenständiges Dateisystem im Standard-LAN. File-Level-Zugriff (Datei-Ebene) über SMB/CIFS oder NFS. Ideal für zentrale Dateiablagen und Fileserver. (3 Pkt.)\nSAN (Storage Area Network): Dediziertes Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerk. Block-Level-Zugriff (RAW-LUNs erscheinen dem Host wie lokale Datenträger). Übertragung via Fibre Channel (FC) oder iSCSI. Ideal für Virtualisierungs-Cluster und Datenbanken. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_004", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "SAN Protokolle Fibre Channel vs iSCSI", + "scenario": "Zur Anbindung eines VMware-vSphere-Clusters steht die Wahl zwischen Fibre Channel (FC) und iSCSI an.", + "question": "Vergleichen Sie FC und iSCSI hinsichtlich Hardware-Komponenten, Übertragungsmedium, MTU/Jumbo Frames und Kosten.", + "points": 8, + "solution": "Fibre Channel (FC): Benötigt dedizierte FC-Host-Bus-Adapter (HBAs), optische Transceiver und spezialisierte Fibre-Channel-Switche. Verlustfreies Protokoll mit extrem geringen Latenzen und festem Framing; sehr hohe Anschaffungskosten. (4 Pkt.)\niSCSI: Kapselt SCSI-Befehle in Standard-TCP/IP-Pakete über normales Ethernet (10/25 GbE). Kostengünstiger, da Standard-Netzwerkkomponenten genutzt werden können. Erfordert zur Minimierung des Overheads zwingend Jumbo Frames (MTU 9000) und dedizierte/isolierte VLANs. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_005", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "High-Availability Cluster Active-Passive vs Active-Active", + "scenario": "Ein Web- und Datenbanksystem soll hochverfügbar ausgelegt werden.", + "question": "Unterscheiden Sie ein Active/Passive-Cluster von einem Active/Active-Cluster und erklären Sie das Phänomen des Split-Brain-Syndroms.", + "points": 8, + "solution": "Active/Passive (Failover): Node 1 bedient alle Anfragen aktiv. Node 2 befindet sich im Standby und übernimmt die Dienste erst, wenn Node 1 ausfällt. Keine Lastverteilung, aber einfaches Datenmodell. (2 Pkt.)\nActive/Active (Load Balancing): Beide Nodes verarbeiten gleichzeitig produktive Anfragen parallel und synchronisieren Daten laufend. Optimale Ressourcenauslastung, erfordert komplexe Cluster-Dateisysteme / verteilte Locks. (2 Pkt.)\nSplit-Brain-Syndrom: Wenn das interne Kommunikationsnetzwerk (Heartbeat-Netzwerk) zwischen den Clusterknoten abreißt, können die Knoten einander nicht mehr sehen. Jeder Knoten nimmt fälschlicherweise an, der andere sei tot, und übernimmt alle Ressourcen exklusiv. Beide schreiben gleichzeitig auf denselben Shared Storage -> Datenkorruption und Datenverlust. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_006", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "Quorum und Fencing (STONITH)", + "scenario": "Um Split-Brain in einem 2-Node-Cluster sicher zu verhindern, wird ein Quorum-Mechanismus und STONITH eingerichtet.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von Quorum (Mehrheitsentscheid) und beschreiben Sie das Prinzip von STONITH (Shoot The Other Node In The Head).", + "points": 6, + "solution": "Quorum: Regel, wonach ein Cluster-Teilbereich nur dann Entscheidungen treffen und Dienste weiterführen darf, wenn er über mehr als 50 % aller Cluster-Stimmen verfügt (z. B. 3 Knoten oder 2 Knoten + Witness/Quorum-Server). Bei Netztrennung verliert der isolierte Knoten das Quorum und schaltet sich passiv. (3 Pkt.)\nSTONITH: Fencing-Methode. Ein gesunder Knoten schaltet einen nicht mehr reagierenden oder unklaren Knoten über eine IPMI/iLO-Schnittstelle oder eine schaltbare Steckdosenleiste (PDU) hardwareseitig hart ab (Strom aus), um unkontrollierte Schreibzugriffe auf den Shared Storage sicher auszuschließen. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Active Directory FSMO-Rollen", + "scenario": "In einer Microsoft Active Directory Domain Services (AD DS) Gesamtstruktur existieren fünf FSMO-Rollen (Flexible Single Master Operations).", + "question": "Nennen Sie die fünf FSMO-Rollen, unterscheiden Sie zwischen gesamtstrukturweiten und domänenweiten Rollen und erläutern Sie die Aufgaben des PDC-Emulators.", + "points": 10, + "solution": "Gesamtstrukturweite Rollen (Forest-wide, genau 1-mal pro Forest):\n1. Schemamaster: Zuständig für Änderungen am AD-Datenbankschema. (1,5 Pkt.)\n2. Domänennamen-Master: Verwaltet das Hinzufügen und Entfernen von Domänen. (1,5 Pkt.)\nDomänenweite Rollen (Domain-wide, 1-mal pro Domäne):\n3. RID-Master: Vergibt RID-Pools an Domain Controller zur Erzeugung eindeutiger SIDs. (1,5 Pkt.)\n4. Infrastrukturmaster: Aktualisiert standortübergreifende Objektverweise (Phantom-Objekte). (1,5 Pkt.)\n5. PDC-Emulator: Haupt-Zeitquelle (NTP-Zeitserver) der Domäne, sofortige Synchronisation von Kennwortänderungen, Verwaltung von Kontosperrungen und Abwärtskompatibilität zu NT4. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_002", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Group Policy Objects (GPO) Vererbung LSDOU", + "scenario": "In einer Active-Directory-Umgebung werden Gruppenrichtlinien (GPOs) angewendet.", + "question": "Erläutern Sie die Auswertungsreihenfolge von Richtlinien nach der LSDOU-Regel und beschreiben Sie die Auswirkung der Einstellungen \"Vererbung deaktivieren\" (Block Inheritance) und \"Erzwungen\" (Enforced).", + "points": 8, + "solution": "LSDOU-Reihenfolge:\n1. Local (Lokal auf dem Clientcomputer)\n2. Site (Active Directory Standort)\n3. Domain (Domänenebene)\n4. OU (Organisationseinheit, von oberer OU zur untergeordneten OU).\nDie zuletzt ausgewertete Richtlinie überschreibt bei Konflikten vorherige Einstellungen (OU gewinnt gegen Domäne). (4 Pkt.)\nVererbung deaktivieren: Verhindert, dass übergeordnete Richtlinien an untergeordnete OUs vererbt werden. (2 Pkt.)\nErzwungen (Enforced): Setzt eine Richtlinie ausnahmslos durch; überstimmt Vererbungsblockaden untergeordneter OUs und kann nicht überschrieben werden. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_003", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Kerberos-Authentifizierung 3-Wege-Handshake", + "scenario": "Active Directory verwendet standardmäßig das Kerberos-Protokoll zur sicheren Benutzerauthentifizierung.", + "question": "Beschreiben Sie die drei Schritte des Kerberos-Prozesses unter Nennung der Rollen KDC, AS, TGS, TGT und Service-Ticket.", + "points": 8, + "solution": "1. Authentication Service (AS-Exchange): Client sendet Anmeldeanforderung an den Authentication Server des KDC. Der AS prüft die Anmeldedaten und antwortet mit einem TGT (Ticket Granting Ticket), das mit dem geheimen Schlüssel des KDC verschlüsselt ist. (3 Pkt.)\n2. Ticket Granting Service (TGS-Exchange): Möchte der Client auf eine Ressource zugreifen, sendet er das TGT an den Ticket Granting Server. Dieser validiert das TGT und stellt ein Service-Ticket für den gewünschten Zielserver aus. (3 Pkt.)\n3. Client-to-Server-Exchange: Der Client übergibt das Service-Ticket an den Zielserver. Der Server entschlüsselt das Ticket mit seinem eigenen Computerkonto-Schlüssel und gewährt den Zugriff ohne Passwortübertragung im Netz. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_004", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Public Key Infrastructure (PKI) X.509", + "scenario": "Ein Unternehmen baut eine zweistufige Public-Key-Infrastruktur (PKI) mit Offline-Root-CA und Online-Sub-CA auf.", + "question": "Begründen Sie, warum die Root-CA offline betrieben wird, und erklären Sie den Unterschied zwischen einer Sperrliste (CRL) und OCSP.", + "points": 8, + "solution": "Offline Root-CA: Die Stammzertifizierungsstelle ist die Vertrauensbasis der gesamten Organisation. Wird ihr privater Schlüssel kompromittiert, ist die gesamte PKI wertlos. Sie wird offline gehalten (abgeschaltet, im Tresor), um sie vor Netzwerkangriffen zu schützen, und signiert nur die Zertifikate der untergeordneten ausstellenden CAs (Sub-CAs). (4 Pkt.)\nCRL (Certificate Revocation List): Eine signierte Datei, die periodisch von der CA veröffentlicht wird und alle widerrufenen Zertifikate auflistet. Nachteil: Kann sehr groß werden und ist bis zum nächsten Update zeitlich verzögert. (2 Pkt.)\nOCSP (Online Certificate Status Protocol): Ermöglicht eine Echtzeit-Statusabfrage für ein einzelnes konkretes Zertifikat beim OCSP-Responder; extrem bandbreitenschonend und aktuell. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_005", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "E-Mail-Sicherheit SPF, DKIM und DMARC", + "scenario": "Zur Verhinderung von Spam, Spoofing und Phishing im Namen der eigenen Firmendomäne werden DNS-Einträge konfiguriert.", + "question": "Erläutern Sie die Aufgaben und Funktionsweisen von SPF, DKIM und DMARC.", + "points": 9, + "solution": "SPF (Sender Policy Framework): Ein DNS-TXT-Record, in dem der Domäneninhaber festlegt, welche IP-Adressen und Mailserver berechtigt sind, E-Mails im Namen dieser Domäne zu versenden. Der empfangende Mailserver gleicht die Quell-IP des Absenders damit ab. (3 Pkt.)\nDKIM (DomainKeys Identified Mail): Der ausgehende Mailserver signiert Teile des E-Mail-Headers und den Body kryptografisch mit einem privaten Schlüssel. Der Empfänger prüft die Signatur mit dem im DNS publizierten öffentlichen Schlüssel auf Unverfälschtheit. (3 Pkt.)\nDMARC (Domain-based Message Authentication): Richtlinie im DNS, die festlegt, wie der empfangende Mailserver verfahren soll, wenn SPF oder DKIM fehlschlagen (z. B. none, quarantine, reject), und fordert aggregierte XML-Sicherheitsberichte an den Domäneninhaber an. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_006", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Infrastruktur-Automatisierung mit Ansible", + "scenario": "Zur Konfiguration von 80 Linux-Servern wird ein Infrastructure-as-Code-Werkzeug eingeführt.", + "question": "Erklären Sie die Begriffe Agentless und Idempotenz im Kontext von Ansible und beschreiben Sie den Aufbau eines Playbooks.", + "points": 8, + "solution": "Agentless: Auf den Zielsystemen muss kein spezieller Hintergrunddienst (Agent) installiert werden; Ansible steuert die Server direkt über Standardprotokolle wie SSH (Linux) oder WinRM (Windows) an und benötigt lediglich Python auf den Zielhosts. (3 Pkt.)\nIdempotenz: Ein Playbook kann beliebig oft ausgeführt werden und führt immer zum identischen Soll-Zustand. Befindet sich ein Server bereits im gewünschten Zustand (z. B. Paket ist bereits installiert), führt Ansible keine Änderungen aus (\"ok\" statt \"changed\"). (3 Pkt.)\nAufbau eines Playbooks: In YAML-Syntax verfasste Datei, die Plays enthält. Jedes Play definiert Ziel-Hosts, Variablen und eine geordnete Liste von Tasks, die vorgefertigte Module (z. B. apt, copy, systemd) aufrufen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Hypervisor-Architekturen Typ 1 vs Typ 2", + "scenario": "Für ein IT-Konsolidierungsprojekt werden Virtualisierungslösungen evaluiert.", + "question": "Vergleichen Sie Typ-1-Hypervisoren (Bare-Metal) und Typ-2-Hypervisoren (Hosted) hinsichtlich Architektur, Performance und Einsatzbereich und nennen Sie jeweils zwei Produktbeispiele.", + "points": 8, + "solution": "Typ-1-Hypervisor (Bare-Metal): Wird direkt auf der physischen Server-Hardware ohne zwischengeschaltetes Wirtsbetriebssystem installiert. Bietet höchste I/O-Performance, minimale Latenzen und geringen Ressourcen-Overhead. Einsatz im professionellen Rechenzentrum/Enterprise-Bereich. Beispiele: VMware ESXi, Proxmox VE, Microsoft Hyper-V Server. (4 Pkt.)\nTyp-2-Hypervisor (Hosted): Läuft als normale Anwendungssoftware auf einem bestehenden Wirts-Betriebssystem (Windows, macOS, Linux). Deutlich höherer Overhead durch doppelte Treiber- und Kernel-Schichten. Einsatz auf Entwickler-Workstations und Testumgebungen. Beispiele: Oracle VirtualBox, VMware Workstation. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_002", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Docker-Container vs Virtuelle Maschinen", + "scenario": "Ein Entwicklerteam möchte monolithische Anwendungen in containerbasierte Microservices zerlegen.", + "question": "Vergleichen Sie Container und virtuelle Maschinen hinsichtlich Kernel-Architektur, Startzeiten, Speicherplatzbedarf und Isolation.", + "points": 8, + "solution": "Architektur & Kernel: Virtuelle Maschinen bringen ein eigenes vollständiges Gast-Betriebssystem samt eigenem Kernel mit. Docker-Container teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems und werden über Linux-Kernel-Features (Namespaces für Trennung von Prozessen/Netzwerk und cgroups für Ressourcenbegrenzung) isoliert. (3 Pkt.)\nStartzeit: VM benötigt 30 bis 60 Sekunden (kompletter OS-Bootvorgang); Container startet in wenigen Millisekunden (reiner Prozessstart). (2 Pkt.)\nSpeicherbedarf: VM benötigt mehrere Gigabyte Festplattenspeicher; Container-Images sind oft nur wenige Megabyte groß. (1,5 Pkt.)\nIsolation: VMs bieten stärkere Hardware-Isolation über Hypervisor-Sicherheitsgrenzen; Container teilen sich denselben Kernel (bei Kernel-Exploits höheres Ausbruchsrisiko). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_003", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Cloud Service Modelle IaaS vs PaaS vs SaaS", + "scenario": "Die Unternehmensführung plant die Migration von Diensten in die Cloud.", + "question": "Definieren Sie die Cloud-Servicemodelle IaaS, PaaS und SaaS nach NIST und erklären Sie das Shared Responsibility Model (Gemeinsame Verantwortlichkeit).", + "points": 9, + "solution": "IaaS (Infrastructure as a Service): Der Provider stellt virtualisierte Hardware (VMs, Speicher, Netzwerk) bereit. Der Kunde ist verantwortlich für Betriebssystem, Patches, Middleware, Runtimes und Anwendungen. (2 Pkt.)\nPaaS (Platform as a Service): Der Provider verwaltet Hardware, Betriebssystem und Laufzeitumgebung (z. B. Python, Node.js, SQL-Engine). Der Kunde kümmert sich nur noch um seinen Anwendungscode und die Daten. (2 Pkt.)\nSaaS (Software as a Service): Der Provider betreibt die vollständige schlüsselfertige Software samt Infrastruktur. Der Kunde nutzt die Anwendung nur über Webbrowser/API (z. B. Microsoft 365). (2 Pkt.)\nShared Responsibility Model: Definiert die genaue Grenze der Sicherheitsverantwortung: Der Cloud-Anbieter haftet für die Sicherheit DER Cloud (physische RZs, Hypervisor, Basisinfrastruktur), der Kunde ist verantwortlich für die Sicherheit IN der Cloud (Identitäten, Zugriffskontrollen, Datenverschlüsselung, Patching ab OS-Ebene bei IaaS). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_004", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "SNMPv2c vs SNMPv3 Netzwerk-Monitoring", + "scenario": "Zur Überwachung von 50 Core-Switchen wird ein Zabbix-Monitoring-Server eingerichtet.", + "question": "Begründen Sie, warum SNMPv2c in modernen Netzen als Sicherheitsrisiko gilt, und erläutern Sie die drei Sicherheitsstufen von SNMPv3 (noAuthNoPriv, authNoPriv, authPriv).", + "points": 8, + "solution": "Sicherheitsrisiko SNMPv2c: Die Authentifizierung erfolgt ausschließlich über einen unverschlüsselten Klartext-String (Community String, z. B. \"public\"). Jeder Netzwerksniffer kann Passwörter und Konfigurationen mitlesen oder manipulieren. (3 Pkt.)\nSNMPv3 Sicherheitsstufen:\n1. noAuthNoPriv: Keine Authentifizierung, keine Verschlüsselung (nur User-ID). (1 Pkt.)\n2. authNoPriv: Authentifizierung über kryptografische Hashverfahren (HMAC-MD5/SHA), aber unverschlüsselte Nutzdatenübertragung. (2 Pkt.)\n3. authPriv: Höchste Sicherheitsstufe: Hash-basierte Authentifizierung UND symmetrische Verschlüsselung der gesamten Nutzdaten via AES/DES. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_005", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Hochverfügbarkeits-Berechnung Verfügbarkeit in Prozent", + "scenario": "In einem SLA garantiert ein IT-Dienstleister für einen Cloud-Dienst eine Verfügbarkeit von 99,9 % (\"Drei Neunen\") bezogen auf ein Jahr (365 Tage à 24 Stunden).", + "question": "Berechnen Sie die maximal zulässige Ausfallzeit in Stunden und Minuten pro Jahr.", + "points": 6, + "solution": "Gesamtdauer eines Jahres in Stunden: 365 Tage * 24 h = 8760 Stunden. (2 Pkt.)\nMaximal zulässige Nichtverfügbarkeit in Prozent: 100 % - 99,9 % = 0,1 % = 0,001. (2 Pkt.)\nAusfallzeit in Stunden: 8760 h * 0,001 = 8,76 Stunden.\nUmrechnung der Nachkommastelle: 0,76 * 60 Minuten = 45,6 Minuten -> 8 Stunden und 45 Minuten (bzw. 46 Min.). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_006", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Kubernetes Architektur Pods und Cluster", + "scenario": "Ein Unternehmen betreibt Microservices in einem Kubernetes-Cluster.", + "question": "Erläutern Sie die Aufgaben der Control Plane Komponenten (kube-apiserver, etcd, kube-scheduler) und definieren Sie das Konzept eines Pods.", + "points": 8, + "solution": "Control Plane Komponenten:\n1. kube-apiserver: Zentrale REST-Schnittstelle des Clusters, über die alle internen und externen Steuerungsbefehle laufen. (2 Pkt.)\n2. etcd: Konsistenter, hochverfügbarer Key-Value-Speicher für alle Zustands- und Konfigurationsdaten des Clusters. (2 Pkt.)\n3. kube-scheduler: Weist neu erstellten Pods anhand von Ressourcenanforderungen und Richtlinien passende Worker-Nodes zu. (2 Pkt.)\nPod: Die kleinste bereitstellbare Ausführungseinheit in Kubernetes. Ein Pod kapselt einen oder mehrere eng verknüpfte Container, die sich gemeinsamen Speicher (Volumes), Netzwerk-IP und Port-Adressraum teilen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_001", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Gesetzliche Kündigungsfristen nach BGB § 622", + "scenario": "Ein Fachinformatiker ist seit 12 Jahren ununterbrochen in einem mittelständischen IT-Systemhaus beschäftigt. Am 18. Mai erhält er eine ordentliche, betriebsbedingte Kündigung des Arbeitgebers.", + "question": "Ermitteln Sie unter Angabe der gesetzlichen Bestimmungen des § 622 BGB die Kündigungsfrist und das exakte Beendigungsdatum des Arbeitsverhältnisses.", + "points": 8, + "solution": "Gesetzliche Frist nach § 622 Abs. 2 Nr. 4 BGB: Bei einer Betriebszugehörigkeit von 10 Jahren beträgt die Frist 4 Monate zum Ende eines Kalendermonats. (4 Pkt.)\nFristberechnung: Die 4-Monats-Frist beginnt nach Zugang im Mai zu laufen (Juni, Juli, August, September). Beendigungstermin ist der 30. September. (4 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_002", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Kündigungsschutzgesetz KSchG Klagefrist", + "scenario": "Ein Arbeitnehmer erhält eine verhaltensbedingte Kündigung, die er für sachlich unbegründet und rechtswidrig hält.", + "question": "Nennen Sie die Frist zur Erhebung einer Kündigungsschutzklage beim Arbeitsgericht nach § 4 KSchG und beschreiben Sie, was geschieht, wenn diese Frist versäumt wird.", + "points": 6, + "solution": "Klagefrist: Die Klage muss innerhalb von drei Wochen nach schriftlichem Zugang der Kündigung beim Arbeitsgericht erhoben werden. (3 Pkt.)\nRechtsfolge bei Versäumnis: Nach § 7 KSchG gilt die Kündigung als von Anfang an rechtswirksam (Fiktionswirkung); das Arbeitsverhältnis endet unwiderruflich zum Kündigungstermin. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_003", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "BBiG Rechte und Pflichten von Auszubildenden", + "scenario": "Ein Auszubildender im 2. Ausbildungsjahr weigert sich, täglich 2 Stunden lang private Botengänge für den Geschäftsführer zu erledigen.", + "question": "Prüfen Sie die Rechtmäßigkeit dieser Anweisung nach dem Berufsbildungsgesetz (BBiG) und nennen Sie zwei wesentliche Pflichten des Ausbildenden sowie zwei Pflichten des Auszubildenden.", + "points": 8, + "solution": "Rechtmäßigkeit: Die Anweisung ist rechtswidrig nach § 14 Abs. 3 BBiG (Auszubildenden dürfen nur Aufgaben übertragen werden, die dem Ausbildungszweck dienen und ihren körperlichen Kräften angemessen sind). (2 Pkt.)\nZwei Pflichten des Ausbildenden: 1. Ausbildungspflicht (Vermittlung der Ausbildungsinhalte); 2. Kostenlose Bereitstellung der Ausbildungsmittel; 3. Freistellung für Berufsschule und Prüfungen. (2 Pkt.)\nZwei Pflichten des Auszubildenden: 1. Lernpflicht (Bemühen um Ausbildungserfolg); 2. Sorgfaltspflicht und Führen des Ausbildungsnachweises; 3. Schweigepflicht über Betriebsgeheimnisse. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_004", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "BetrVG Mitbestimmung bei technischen Einrichtungen", + "scenario": "Die Geschäftsleitung führt ohne Einbindung des Betriebsrats eine Software ein, die Tastenanschläge und Login-Zeiten der Mitarbeiter minutengenau protokolliert.", + "question": "Beurteilen Sie die Rechtslage nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG und erklären Sie, welche Schritte der Betriebsrat einleiten kann.", + "points": 8, + "solution": "Rechtslage: Der Betriebsrat hat nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG ein zwingendes, erzwingbares Mitbestimmungsrecht bei der Einführung und Anwendung von technischen Einrichtungen, die dazu bestimmt oder geeignet sind, das Verhalten oder die Leistung der Arbeitnehmer zu überwachen. Ohne vorherige Zustimmung oder Betriebsvereinbarung ist die Einführung unzulässig. (4 Pkt.)\nSchritte des Betriebsrats: 1. Aufforderung an die Geschäftsleitung zur sofortigen Stilllegung/Abschaltung der Überwachung; 2. Beantragung einer einstweiligen Verfügung beim Arbeitsgericht; 3. Bei Nichteinigung Anrufung der Einigungsstelle (§ 76 BetrVG), deren Spruch die Einigung verbindlich ersetzt. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_005", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Tarifvertragsarten Manteltarif vs Entgelttarif", + "scenario": "Gewerkschaften und Arbeitgeberverbände handeln Tarifverträge aus.", + "question": "Unterscheiden Sie den Manteltarifvertrag (bzw. Rahmentarifvertrag) vom Entgelttarifvertrag (Vergütungstarifvertrag) hinsichtlich Inhalten und typischer Laufzeit.", + "points": 6, + "solution": "Manteltarifvertrag: Regelt allgemeine Arbeitsbedingungen wie Arbeitszeit, Urlaubsdauer, Kündigungsfristen, Mehrarbeitszuschläge und Schutzbestimmungen. Typische Laufzeit: Mehrere Jahre (meist 3 bis 5 Jahre). (3 Pkt.)\nEntgelttarifvertrag: Regelt die konkrete Höhe der monatlichen Vergütung, Löhne, Gehälter und Ausbildungsvergütungen eingeteilt in Tarifgruppen. Typische Laufzeit: Kurzfristig (meist 12 bis 24 Monate). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_006", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Die 5 Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung", + "scenario": "Vom Bruttogehalt eines Arbeitnehmers werden Beiträge zur gesetzlichen Sozialversicherung abgeführt.", + "question": "Nennen Sie die fünf Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung und geben Sie an, welcher Zweig im Gegensatz zu den anderen zu 100 % allein vom Arbeitgeber finanziert wird.", + "points": 10, + "solution": "1. Krankenversicherung (GKV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n2. Pflegeversicherung (GPV) - paritätisch getragen (+ Kinderlosenzuschlag für AN). (2 Pkt.)\n3. Rentenversicherung (GRV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n4. Arbeitslosenversicherung (ALV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n5. Unfallversicherung (Gesetzliche Unfallversicherung / Berufsgenossenschaft): Wird zu 100 % allein vom Arbeitgeber getragen! (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_007", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Gehaltsabrechnung Brutto zu Netto", + "scenario": "Ein IT-Mitarbeiter (Steuerklasse 1, keine Kinder) erhält ein monatliches Bruttogehalt von 4.000 EUR.", + "question": "Erläutern Sie die Abzugsposten vom Brutto- zum Nettogehalt und unterscheiden Sie Steuern von Sozialversicherungsbeiträgen.", + "points": 6, + "solution": "Abzugsposten:\n1. Steuern: Lohnsteuer (an das Finanzamt), Solidaritätszuschlag (sofern Freigrenze überschritten), ggf. Kirchensteuer. (3 Pkt.)\n2. Gesetzliche Sozialabgaben (ca. 20-21 % AN-Anteil): Kranken-, Pflege-, Renten- und Arbeitslosenversicherung (an die zuständige Krankenkasse als Einzugsstelle). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_008", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Unternehmensformen GmbH vs Aktiengesellschaft (AG)", + "scenario": "Für die Expansion eines Cloud-Startups wird die Wahl zwischen einer GmbH und einer AG abgewogen.", + "question": "Vergleichen Sie GmbH und AG bezüglich Mindestkapital, Organe und Haftung.", + "points": 8, + "solution": "GmbH (Gesellschaft mit beschränkter Haftung):\n- Mindeststammkapital: 25.000 EUR. (1 Pkt.)\n- Organe: Geschäftsführer (Leitung) und Gesellschafterversammlung (Beschlussfassung). (2 Pkt.)\n- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der GmbH. (1 Pkt.)\nAG (Aktiengesellschaft):\n- Mindestgrundkapital: 50.000 EUR. (1 Pkt.)\n- Organe: Vorstand (Leitung), Aufsichtsrat (Kontrolle), Hauptversammlung der Aktionäre (Beschlussfassung). (2 Pkt.)\n- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der AG (Aktionär haftet nur mit dem Aktienwert). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_009", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Handelsregister Abteilung A vs Abteilung B", + "scenario": "Kaufleute und Gesellschaften werden im Handelsregister eingetragen.", + "question": "Unterscheiden Sie Abteilung A (HRA) und Abteilung B (HRB) bezüglich der eingetragenen Rechtsformen und erläutern Sie den Unterschied zwischen deklaratorischer und konstitutiver Wirkung.", + "points": 8, + "solution": "Abteilung A (HRA): Verzeichnet Einzelkaufleute (e.K.) und Personengesellschaften (OHG, KG). (2 Pkt.)\nAbteilung B (HRB): Verzeichnet Kapitalgesellschaften (GmbH, AG, KGaA). (2 Pkt.)\nDeklaratorische Wirkung: Rechtswirkung ist bereits vor der Eintragung eingetreten; die Eintragung stellt den bestehenden Rechtszustand lediglich öffentlich klar (z. B. Erteilung einer Prokura). (2 Pkt.)\nKonstitutive Wirkung: Die Rechtswirkung entsteht erst mit und durch die Eintragung im Handelsregister (rechtsbegründend, z. B. Entstehung einer GmbH als juristische Person). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_010", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Kaufvertragsstörungen Sachmangel und Nacherfüllung", + "scenario": "Ein Unternehmen bestellt 10 neue Laptops. Bei Lieferung stellt sich heraus, dass 3 Displays tiefe Kratzer aufweisen.", + "question": "Nennen Sie die vorrangigen Rechte des Käufers bei Vorliegen eines Sachmangels (§ 437, § 439 BGB) und beschreiben Sie, unter welchen Bedingungen die nachrangigen Rechte (Rücktritt, Minderung) greifen.", + "points": 8, + "solution": "Vorrangiges Recht (Nacherfüllung nach § 439 BGB): Der Käufer kann nach seiner Wahl die Beseitigung des Mangels (Nachbesserung / Reparatur) oder die Lieferung einer mangelfreien Sache (Nachlieferung / Ersatz) verlangen. Dem Verkäufer muss dazu eine angemessene Frist eingeräumt werden. (4 Pkt.)\nNachrangige Rechte: Schlägt die Nacherfüllung fehl (nach dem 2. erfolglosen Nachbesserungsversuch) oder verweigert der Verkäufer diese endgültig, kann der Käufer vom Kaufvertrag zurücktreten (Rückabwicklung Zug um Zug), den Kaufpreis mindern und ggf. Schadensersatz verlangen. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_011", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Marktformen Polypol, Oligopol und Monopol", + "scenario": "Auf Märkten treffen Angebot und Nachfrage bei unterschiedlichen Marktstrukturen aufeinander.", + "question": "Definieren Sie die Marktformen Monopol, Oligopol und Polypol aus Sicht der Anbieter und nennen Sie jeweils ein konkretes Marktbeispiel.", + "points": 6, + "solution": "Monopol (Angebotsmonopol): Genau ein Anbieter steht vielen Nachfragern gegenüber. Hohe Preissetzungsmacht. Beispiel: Deutsche Bahn im Schienenfernverkehr (historisch) oder staatliches Lotteriemonopol. (2 Pkt.)\nOligopol (Angebotsoligopol): Wenige Anbieter stehen vielen Nachfragern gegenüber. Gefahr von Preisabsprachen oder Preiskämpfen. Beispiel: Deutscher Mobilfunknetz-Markt (Telekom, Vodafone, Telefónica, 1&1) oder Mineralölkonzerne. (2 Pkt.)\nPolypol: Sehr viele Anbieter stehen sehr vielen Nachfragern gegenüber. Vollständige Konkurrenz, Preisbildung über den Gleichgewichtspreis. Beispiel: Gebrauchtwagenmarkt, Wohnungsmarkt, Gastronomie. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_012", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Konjunkturphasen Zyklus", + "scenario": "Die volkswirtschaftliche Entwicklung verläuft in zyklischen Schwankungen.", + "question": "Nennen Sie die vier klassischen Phasen des Konjunkturzyklus in richtiger Reihenfolge und beschreiben Sie zwei typische volkswirtschaftliche Merkmale der Hochkonjunktur (Boom).", + "points": 6, + "solution": "Vier Phasen:\n1. Aufschwung (Expansion)\n2. Hochkonjunktur (Boom)\n3. Abschwung (Rezession)\n4. Tiefstand (Depression). (3 Pkt.)\nZwei Merkmale des Booms: 1. Nahezu Vollbeschäftigung / akuter Fachkräftemangel; 2. Volle Kapazitätsauslastung der Unternehmen bei steigenden Zinsen, Löhnen und Inflationsraten. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_013", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Geldpolitik der EZB Leitzins und Inflation", + "scenario": "Zur Bekämpfung einer anhaltend hohen Inflationsrate beschließt der Rat der Europäischen Zentralbank (EZB) eine Erhöhung der Leitzinsen.", + "question": "Erläutern Sie den Wirkungsmechanismus einer Leitzinserhöhung auf die Kreditvergabe von Geschäftsbanken, die Investitionsbereitschaft und die Preisentwicklung.", + "points": 6, + "solution": "Wirkungsmechanismus:\n1. Refinanzierungskosten steigen: Geschäftsbanken müssen für EZB-Zentralbankgeld höhere Zinsen zahlen und geben diese in Form höherer Kreditzinsen an Unternehmen und Verbraucher weiter. (2 Pkt.)\n2. Dämpfung der Nachfrage: Teurere Kredite führen dazu, dass Unternehmen Investitionen verschieben und private Haushalte weniger konsumieren, während Sparen attraktiver wird. (2 Pkt.)\n3. Inflationsrückgang: Die gesunkene Gesamtnachfrage reduziert den Druck auf die Güterpreise, sodass sich der Preisanstieg verlangsamt (Rückkehr zum 2%-Inflationsziel). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_014", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Kaufmännisches Mahnverfahren Zahlungsverzug", + "scenario": "Ein Kunde zahlt eine fällige Rechnung über 3.500 EUR trotz Fälligkeitsdatum nicht.", + "question": "Erklären Sie, wann ein Schuldner nach § 286 BGB auch ohne gesonderte Mahnung automatisch in Verzug gerät, und beschreiben Sie den Ablauf des gerichtlichen Mahnverfahrens.", + "points": 8, + "solution": "Automatischer Verzug nach § 286 BGB:\n1. Wenn für die Leistung eine Zeit nach dem Kalender bestimmt ist (z. B. \"zahlbar bis zum 15.10.\"). (2 Pkt.)\n2. Spätestens 30 Tage nach Fälligkeit und Zugang einer Rechnung (bei Verbrauchern nur mit entsprechendem Hinweis auf der Rechnung). (2 Pkt.)\nGerichtliches Mahnverfahren:\n1. Gläubiger beantragt Mahnbescheid beim zentralen Mahngericht (keine materielle Rechtsprüfung). (1,5 Pkt.)\n2. Das Gericht stellt den Mahnbescheid zu; der Schuldner hat 2 Wochen Widerspruchsfrist. (1 Pkt.)\n3. Erfolgt kein Widerspruch, beantragt der Gläubiger den Vollstreckungsbescheid (vollstreckbarer Titel für Gerichtsvollzieher). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_015", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Mutterschutz und Elternzeit", + "scenario": "Eine Mitarbeiterin teilt ihrer Abteilungsleitung mit, dass sie schwanger ist.", + "question": "Nennen Sie die gesetzlichen Mutterschutzfristen vor und nach der Entbindung nach dem Mutterschutzgesetz (MuSchG) und erklären Sie die Kündigungsschutzregelung während Schwangerschaft und Elternzeit.", + "points": 6, + "solution": "Mutterschutzfristen: 6 Wochen vor der Entbindung (Schwangere darf auf eigenen Wunsch arbeiten) und 8 Wochen nach der Entbindung (absolutes Beschäftigungsverbot; 12 Wochen bei Früh- oder Mehrlingsgeburten). (3 Pkt.)\nKündigungsschutz: Während der gesamten Schwangerschaft bis 4 Monate nach der Entbindung sowie während der Elternzeit besteht nach § 17 MuSchG bzw. § 18 BEEG ein striktes Kündigungsverbot. Kündigungen sind ausnahmslos unzulässig (Ausnahmen bedürfen der vorherigen behördlichen Genehmigung). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_016", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Jugendarbeitsschutzgesetz (JArbSchG)", + "scenario": "Ein 17-jähriger Auszubildender soll an einem Samstag 9 Stunden lang Überstunden in der Serverwartung leisten.", + "question": "Prüfen Sie die Zulässigkeit dieser Maßnahme anhand von Arbeitszeit und Samstagsruhe nach dem JArbSchG.", + "points": 6, + "solution": "Tägliche Höchstarbeitszeit (§ 8 JArbSchG): Jugendliche dürfen maximal 8 Stunden täglich und 40 Stunden wöchentlich beschäftigt werden (eine 9-Stunden-Schicht ist unzulässig). (3 Pkt.)\nSamstagsruhe (§ 16 JArbSchG): An Samstagen dürfen Jugendliche grundsätzlich nicht beschäftigt werden. Zulässige Ausnahmen (z. B. Krankenhäuser, Gastronomie) treffen auf reguläre IT-Bürotätigkeiten nicht zu. Die Anweisung ist somit doppelt rechtswidrig. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Make-or-Buy Entscheidung", + "scenario": "Ein Unternehmen überlegt, einen Helpdesk intern mit eigenen Mitarbeitern zu betreiben (Fixkosten 60.000 EUR/Jahr, variable Kosten 5 EUR pro Ticket) oder an einen externen Dienstleister zu vergeben (25 EUR pro Ticket ohne Fixkosten).", + "question": "Berechnen Sie die kritische Ticketmenge (Break-Even-Point), ab der der Eigenbetrieb wirtschaftlicher ist, und nennen Sie zwei qualitative Entscheidungskriterien.", + "points": 8, + "solution": "Break-Even-Berechnung: K_eigen = K_fremd -> 60.000 + 5 * x = 25 * x -> 60.000 = 20 * x -> x = 3.000 Tickets pro Jahr. Ab dem 3.001. Ticket ist der Eigenbetrieb kostengünstiger. (4 Pkt.)\nQualitative Kriterien: 1. Know-how-Aufbau und Datensicherheit im eigenen Haus; 2. Qualitätskontrolle und Reaktionszeit; 3. Abhängigkeit vom externen Dienstleister (Vendor Lock-in). (4 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Qualitätsmanagement PDCA-Zyklus (ISO 9001)", + "scenario": "Zur kontinuierlichen Verbesserung von IT-Dienstleistungen wird der PDCA-Zyklus (Deming-Kreis) nach DIN EN ISO 9001 angewendet.", + "question": "Benennen und erläutern Sie die vier Phasen des PDCA-Zyklus anhand eines Incident-Management-Prozesses.", + "points": 8, + "solution": "1. Plan (Planen): Analyse der aktuellen Störungsbeseitigung, Definition von Zielen und Festlegen von Maßnahmen (z. B. Einführung von Standardarbeitsanweisungen SOPs). (2 Pkt.)\n2. Do (Umsetzen): Durchführung und Schulung der Maßnahmen im Helpdesk auf operativer Ebene. (2 Pkt.)\n3. Check (Überprüfen): Messung der Kennzahlen (z. B. First-Time-Fix-Rate, durchschnittliche Ticket-Lösungszeit) und Soll-Ist-Vergleich. (2 Pkt.)\n4. Act (Handeln / Anpassen): Bei Zielabweichungen Korrekturmaßnahmen einleiten, erfolgreiche Prozesse als neuen Standard im Unternehmen verankern. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Green IT & Umweltzeichen Blauer Engel", + "scenario": "Für eine öffentliche Ausschreibung von 200 Büro-PCs fordert der Auftraggeber die Zertifizierung nach dem Umweltzeichen \"Blauer Engel\" (DE-UZ 78).", + "question": "Nennen Sie vier ökologische und ressourcenschonende Anforderungen, die Geräte für dieses Umweltzeichen erfüllen müssen.", + "points": 8, + "solution": "1. Hohe Energieeffizienz des Netzteils und geringer Stromverbrauch im Standby-/Ruhezustand. (2 Pkt.)\n2. Reparierbarkeit und Upgradefähigkeit (Verwendung von Standardkomponenten, zerstörungsfreie Demontierbarkeit mit Standardwerkzeug). (2 Pkt.)\n3. Vermeidung gefährlicher Stoffe (z. B. Verzicht auf halogenierte Flammschutzmittel in Gehäusen und Leiterplatten). (2 Pkt.)\n4. Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Software-Updates für mindestens 5 Jahre nach Produktionseinstellung. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Display-Technologien IPS vs OLED vs VA", + "scenario": "Für die Beschaffung von 50 Arbeitsplatzmonitoren werden Panels verglichen.", + "question": "Vergleichen Sie IPS- und OLED-Panels bezüglich Blickwinkelstabilität, Kontrast/Schwarzwert, Energieverbrauch bei hellen Inhalten und Reaktionszeit.", + "points": 8, + "solution": "Blickwinkelstabilität: Beide sehr gut; IPS behält Farben bis fast 178 Grad naturgetreu bei, OLED hat nahezu keinen Blickwinkelverlust. (2 Pkt.)\nKontrast/Schwarzwert: OLED bietet echtes Schwarz und unendlichen Kontrast, da selbstleuchtende Pixel komplett abgeschaltet werden; IPS benötigt Hintergrundbeleuchtung (Backlight), Schwarz wirkt leicht gräulich. (2 Pkt.)\nEnergieverbrauch: IPS verbraucht konstant Strom unabhängig vom Bildschirminhalt; OLED verbraucht bei großflächig weißen Dokumenten (Office/Word) signifikant mehr Strom als IPS. (2 Pkt.)\nBurn-In-Risiko: IPS hat kein Burn-In; bei OLED besteht bei statischen Office-Elementen (Taskleiste, Fensterrahmen) im Dauerbetrieb ein Restrisiko für Pixeldegradation. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Bildschirmbrille Kostenübernahme", + "scenario": "Ein Mitarbeiter klagt nach Umstellung auf Bildschirmarbeit über Kopfschmerzen und brennende Augen. Ein Augenarzt verordnet eine spezielle Bildschirmarbeitsplatzbrille.", + "question": "Beurteilen Sie anhand von § 6 ArbStättV und DGUV Information 250-008, unter welchen Voraussetzungen der Arbeitgeber die Kosten für die Brille übernehmen muss.", + "points": 6, + "solution": "1. Pflicht zur arbeitsmedizinischen Vorsorge: Der Arbeitgeber muss Mitarbeitern an Bildschirmarbeitsplätzen eine regelmäßige Augenuntersuchung ermöglichen. (2 Pkt.)\n2. Medizinische Notwendigkeit: Ergibt die Untersuchung, dass normale Sehhilfen (z. B. Alltagsbrillen, Gleitsichtbrillen) für die spezielle Arbeitsdistanz (50-70 cm) nicht ausreichen, muss der Arbeitgeber eine Bildschirmarbeitsplatzbrille bereitstellen. (2 Pkt.)\n3. Kostenübernahme: Der Arbeitgeber trägt die Kosten im angemessenen, für den Arbeitszweck notwendigen Rahmen voll (§ 6 Abs. 2 ArbStättV). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_016", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "IPv6 SLAAC vs DHCPv6", + "scenario": "In einem neu eingerichteten IPv6-Netzwerk sollen Clients ihre IP-Adressen automatisch beziehen.", + "question": "Vergleichen Sie SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) und Stateful DHCPv6 bezüglich Adressvergabe, Router Advertisements und zentraler Protokollierung.", + "points": 8, + "solution": "SLAAC: Client empfängt vom Router per ICMPv6 Router Advertisement (RA) das 64-Bit-Netzwerkpräfix. Den 64-Bit-Interface Identifier generiert der Client selbst (entweder via EUI-64 aus der MAC-Adresse oder zufällig via Privacy Extensions RFC 4941). Keine zentrale Adressdatenbank. (4 Pkt.)\nStateful DHCPv6: Funktioniert wie traditionelles DHCP: Ein DHCPv6-Server verwaltet einen definierten Adresspool, vergibt spezifische Adressen an Clients und protokolliert diese in einer Lease-Datenbank (zentrale Kontrolle und Auditierbarkeit). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_017", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "MTU, MSS und Path MTU Discovery", + "scenario": "Nach der Einrichtung eines VPN-Tunnels können Clients zwar kleine Webseiten öffnen, der Download großer Dateien bricht jedoch mit Timeouts ab.", + "question": "Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Ethernet-MTU (Maximum Transmission Unit), TCP-MSS (Maximum Segment Size), VPN-Overhead und Path MTU Discovery (PMTUD).", + "points": 8, + "solution": "Standard-MTU: Im Ethernet beträgt die MTU maximal 1500 Byte (inkl. 20 Byte IP-Header + 20 Byte TCP-Header -> MSS = 1460 Byte). (2 Pkt.)\nVPN-Overhead: Ein VPN-Tunnel (z. B. IPsec/ESP) fügt zusätzliche Header und Padding hinzu (ca. 40-70 Byte). Ein 1500-Byte-Paket überschreitet nun die physische Leitungs-MTU. (2 Pkt.)\nPMTUD & DF-Bit: Pakete mit gesetztem \"Don't Fragment\"-Bit (DF) werden vom Router verworfen, wenn sie größer als die MTU des Zwischenlinks sind. Der Router sendet ein ICMP-Paket \"Fragmentation Needed\" zurück. (2 Pkt.)\nLösung (Black Hole Vermeidung): Werden ICMP-Nachrichten durch Firewalls blockiert, scheitert PMTUD. Abhilfe: TCP MSS Clamping auf der Firewall (MSS künstlich auf z. B. 1360 Byte reduzieren). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_018", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "WLAN WPA3-Sicherheit & SAE Handshake", + "scenario": "Die WLAN-Infrastruktur soll von WPA2-Personal (PSK) auf WPA3-Personal migriert werden.", + "question": "Erläutern Sie, warum WPA2 für Offline-Wörterbuchangriffe anfällig ist und wie der SAE-Handshake (Simultaneous Authentication of Equals / Dragonfly) in WPA3 diesen Angriff unmöglich macht.", + "points": 8, + "solution": "Schwachstelle WPA2: Beim klassischen 4-Wege-Handshake kann ein Angreifer die Handshake-Frames mitschneiden (Sniffing) und anschließend offline auf Hochleistungs-GPUs Milliarden Passwörter gegen den Hash testen (Dictionary Attack), ohne weitere Verbindung zum AP. (4 Pkt.)\nWPA3 / SAE-Verfahren: Verwendet den Dragonfly-Schlüsselaustausch (Diffie-Hellman-Variante auf elliptischen Kurven). Das Passwort wird direkt in die Kurvenberechnung einbezogen. Ein Angreifer kann bei jedem Fehlversuch nur genau ein einziges Passwort online verifizieren; Offline-Wörterbuchangriffe auf mitgeschnittene Pakete sind mathematisch unmöglich (Forward Secrecy). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_019", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "DNSSEC Funktionsweise", + "scenario": "Zur Abwehr von DNS-Spoofing und Cache Poisoning wird DNSSEC auf den Nameservern implementiert.", + "question": "Erläutern Sie, wie DNSSEC die Authentizität und Integrität von DNS-Antworten sicherstellt und welche Aufgaben die Records RRSIG und DNSKEY haben.", + "points": 8, + "solution": "Funktionsweise: DNSSEC nutzt asymmetrische Kryptografie zur hierarchischen digitalen Signatur von DNS-Zonendaten. Clients können über eine lückenlose Vertrauenskette (Chain of Trust) von der DNS-Root-Zone (. ) über die TLD (z. B. .de) bis zur Domäne prüfen, ob die Antwort unverfälscht vom autoritativen Server stammt. (4 Pkt.)\nDNSKEY: Enthält den öffentlichen Schlüssel der Zone zur Verifikation von Signaturen. (2 Pkt.)\nRRSIG (Resource Record Signature): Enthält die kryptografische Signatur über ein konkretes Resource Record Set (RRSet, z. B. A- oder MX-Records). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "DSGVO Art. 9 Besondere Kategorien von Daten", + "scenario": "Ein Softwarehaus entwickelt eine Mitarbeiter-App, in der auch Arbeitsunfähigkeitsbescheinigungen (Krankmeldungen) und Religionszugehörigkeiten (für Kirchensteuer) gespeichert werden.", + "question": "Definieren Sie \"besondere Kategorien personenbezogener Daten\" nach Art. 9 DSGVO und nennen Sie drei erhöhte Schutzanforderungen, die bei deren Verarbeitung zu beachten sind.", + "points": 8, + "solution": "Definition (Art. 9 Abs. 1 DSGVO): Hochsensible Daten, aus denen rassische und ethnische Herkunft, politische Meinungen, religiöse oder weltanschauliche Überzeugungen, Gewerkschaftszugehörigkeit, genetische Daten, biometrische Daten zur Identifizierung oder Gesundheitsdaten und Daten zum Sexualleben hervorgehen. Verarbeitung ist grundsätzlich untersagt, außer es greift ein Ausnahmetatbestand (z. B. Art. 9 Abs. 2 b für Arbeitsrecht). (4 Pkt.)\nDrei Schutzanforderungen:\n1. Zwingende Durchführung einer Datenschutz-Folgenabschätzung (DSFA nach Art. 35 DSGVO). (1,5 Pkt.)\n2. Strikte Verschlüsselung at-rest (Datenbank) und in-transit (TLS 1.3). (1,5 Pkt.)\n3. Extrem restriktives Berechtigungs- und Rollenkonzept mit detaillierter Protokollierung aller Lese- und Schreibzugriffe. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_016", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Firewall DMZ-Konzepte", + "scenario": "Ein Webshop und ein Mailserver sollen so betrieben werden, dass Kunden aus dem Internet Zugriff haben, ohne dass das interne Firmennetzwerk gefährdet wird.", + "question": "Beschreiben Sie das Konzept einer Demilitarisierten Zone (DMZ) und vergleichen Sie eine Single-Firewall-DMZ mit einer mehrstufigen Dual-Firewall-DMZ (Screened Subnet).", + "points": 8, + "solution": "DMZ-Konzept: Ein separates, isoliertes Netzwerksegment zwischen dem unsicheren Internet und dem schützenswerten internen LAN. Öffentliche Server (Web, Mail, Proxy) stehen in der DMZ. Einbruch in die DMZ gewährt keinen direkten Zugriff auf das LAN. (4 Pkt.)\nSingle-Firewall (Three-Homed): Eine Firewall mit 3 Interfaces (Internet, DMZ, LAN). Kostengünstig, aber Single Point of Failure (Wird die Firewall kompromittiert, ist das gesamte LAN offen). (2 Pkt.)\nDual-Firewall (Screened Subnet): Eine äußere und eine innere Firewall unterschiedlicher Hersteller (Heterogenität). Selbst bei Ausnutzung einer Zero-Day-Lücke in der äußeren Firewall blockiert die innere Firewall den Zugriff ins LAN. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_017", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Zero-Trust-Sicherheitsarchitektur", + "scenario": "Ein Unternehmen ersetzt sein traditionelles Perimeter-Sicherheitsmodell (\"Burg-und-Graben\") durch eine Zero-Trust-Architektur (NIST SP 800-207).", + "question": "Erläutern Sie den Leitsatz \"Never trust, always verify\" und nennen Sie drei zentrale Säulen von Zero Trust.", + "points": 6, + "solution": "Leitsatz: Es gibt kein inhärent sicheres Netzwerk mehr; weder externe Zugriffe noch interne Netzwerkpakete aus dem LAN dürfen a priori als vertrauenswürdig eingestuft werden. Jede einzelne Anfrage muss authentifiziert, autorisiert und verschlüsselt werden. (3 Pkt.)\nDrei Säulen: 1. Identitätsbasierte Zugriffskontrolle (starke MFA, Kontextprüfung wie Standort/Gerätestatus); 2. Mikrosegmentierung (Netze in kleinste Einheiten zerlegen); 3. Prinzip der minimalen Rechtevergabe (Least Privilege & Just-in-Time Access). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Python Exception Handling & Custom Errors", + "scenario": "In einem Python-Skript soll eine Division durchgeführt und Benutzereingaben validiert werden.", + "question": "Erklären Sie die Funktionsweise von try, except, else und finally in Python und schreiben Sie einen Code-Ausschnitt, der eine Division durch Null sauber abfängt.", + "points": 8, + "solution": "Erklärung:\n- try: Enthält den fehleranfälligen Codeblock. (1 Pkt.)\n- except: Fängt spezifische Ausnahmen ab und behandelt sie (z. B. ZeroDivisionError). (1 Pkt.)\n- else: Wird nur ausgeführt, wenn im try-Block KEIN Fehler aufgetreten ist. (1 Pkt.)\n- finally: Wird immer ausgeführt, egal ob ein Fehler auftrat oder nicht (z. B. zum Schließen von Dateien/Sockets). (1 Pkt.)\nCode:\ntry:\n ergebnis = a / b\nexcept ZeroDivisionError:\n print(\"Fehler: Division durch 0 nicht erlaubt!\")\nelse:\n print(\"Ergebnis:\", ergebnis)\nfinally:\n print(\"Berechnung abgeschlossen.\") (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL Subqueries mit IN und EXISTS", + "scenario": "Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, land) und bestellungen (id, kunde_id, summe).", + "question": "Formulieren Sie zwei SQL-Abfragen, die alle Kundennamen ausgeben, die mindestens eine Bestellung getätigt haben: Einmal unter Verwendung einer Subquery mit IN und einmal mit EXISTS.", + "points": 8, + "solution": "Variante 1 (IN):\nSELECT name FROM kunden WHERE id IN (SELECT kunde_id FROM bestellungen); (4 Pkt.)\nVariante 2 (EXISTS / Korrelierte Unterabfrage):\nSELECT k.name FROM kunden k WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM bestellungen b WHERE b.kunde_id = k.id); (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL Window Functions ROW_NUMBER", + "scenario": "In einer Vertriebsdatenbank sollen die Top-3-Umsätze jedes Verkäufers ermittelt werden.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von SQL Window Functions gegenüber GROUP BY und erklären Sie die Syntax von ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY ... ORDER BY ...).", + "points": 8, + "solution": "Unterschied zu GROUP BY: GROUP BY fasst Zeilen zusammen und reduziert die Ergebnismenge auf eine einzige Zeile pro Gruppe. Eine Window Function führt Berechnungen über eine definierte Zeilenmenge (das Fenster / Window) durch, behält jedoch die individuelle Identität jeder einzelnen Zeile bei. (4 Pkt.)\nSyntax-Erklärung:\n- ROW_NUMBER(): Vergibt eine fortlaufende Zeilennummer (1, 2, 3...).\n- PARTITION BY spalte: Teilt den Datensatz in logische Untergruppen (z. B. pro Verkäufer).\n- ORDER BY spalte DESC: Bestimmt die Sortierreihenfolge innerhalb jeder Partition (z. B. höchster Umsatz zuerst). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Feldbussysteme Modbus RTU vs Modbus TCP", + "scenario": "In einer Gebäudeleittechnik werden Energiezähler und Klimageräte über Modbus an eine Steuerung angebunden.", + "question": "Vergleichen Sie Modbus RTU und Modbus TCP bezüglich Übertragungsmedium, Adressierung und Fehlererkennung.", + "points": 8, + "solution": "Modbus RTU: Physische Zweidrahtleitung RS-485 (differenzielle Spannung). Master-Slave-Prinzip mit Slave-IDs (1 bis 247). Fehlererkennung erfolgt über eine 16-Bit-CRC-Prüfsumme (Cyclic Redundancy Check) am Frame-Ende. (4 Pkt.)\nModbus TCP: Basiert auf Standard-Ethernet und TCP/IP (Standard-Port 502). Adressierung erfolgt über reguläre IP-Adressen und Portnummern. Die Fehlererkennung und Flusskontrolle wird vollständig von den darunterliegenden TCP- und Ethernet-Prüfsummen übernommen (kein CRC im Modbus-Header nötig). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Edge Computing vs Cloud Computing", + "scenario": "In einer Industrie-4.0-Fertigung erfassen Sensoren 10.000 Messwerte pro Sekunde an einer CNC-Fräse.", + "question": "Begründen Sie, warum die Auswertung zur Erkennung von Werkzeugbruch über ein Edge-Device direkt an der Maschine und nicht in einer Cloud-Plattform stattfinden muss.", + "points": 6, + "solution": "1. Latenzzeit (Echtzeitfähigkeit): Ein Werkzeugbruch erfordert eine Notabschaltung innerhalb von Millisekunden. Der Roundtrip in eine Cloud über das Internet hat Latenzen von 20-100 ms und ist für Maschinenschutz zu langsam. (2 Pkt.)\n2. Bandbreitenbedarf: 10.000 Messwerte pro Sekunde würden kontinuierlich Gigabytes an Daten über den Internetanschluss pumpen und unnötige Kosten/Leitungsüberlastung erzeugen. (2 Pkt.)\n3. Ausfallsicherheit: Die Maschine muss auch bei einem Ausfall der Internetverbindung autark und sicher weiterlaufen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "Digitalmultimeter Messungen & Sicherheit", + "scenario": "Ein Techniker überprüft ein Servernetzteil und misst Spannungen an einem Kaltgerätestecker und auf dem Mainboard.", + "question": "Nennen Sie den Unterschied zwischen einer Spannungs-, Strom- und Durchgangsmessung hinsichtlich der Schaltung des Multimeters (Reihe vs Parallel) und erklären Sie die Messkategorien CAT II vs CAT III.", + "points": 8, + "solution": "Schaltung des Messgeräts:\n- Spannungsmessung (Volt): Messgerät wird PARALLEL zur Spannungsquelle / zum Verbraucher geschaltet (sehr hoher Innenwiderstand). (2 Pkt.)\n- Strommessung (Ampere): Der Stromkreis muss aufgetrennt werden; das Multimeter wird IN REIHE geschaltet (sehr niedriger Innenwiderstand). (2 Pkt.)\n- Durchgangsmessung: Ausschließlich an spannungsfreien Bauteilen! Gerät legt kleine Prüfspannung an und misst Widerstand (Piepton bei < ca. 30 Ohm). (2 Pkt.)\nCAT-Einstufung (Überspannungskategorien): CAT II gilt für Geräte an normalen Haushaltssteckdosen; CAT III gilt für Installationen in der Gebäudeinfrastruktur (Unterverteiler, Verteilerkästen, USV-Festeinspeisung) mit höheren transienten Überspannungsrisiken. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "Oszilloskop Tastkopf-Teilung 10:1", + "scenario": "Zur Fehlersuche an einem Datenbus wird ein digitales Speicheroszilloskop mit einem Tastkopf angeschlossen.", + "question": "Erläutern Sie, warum für Hochfrequenzsignale ein 10:1-Tastkopf einem 1:1-Tastkopf vorzuziehen ist (Kapazitive Last, Signalverfälschung).", + "points": 6, + "solution": "Erklärung: Ein 1:1-Tastkopf besitzt eine relativ hohe Eingangskapazität (ca. 40-100 pF) und geringeren Eingangswiderstand (1 MOhm). Bei schnellen Signalflanken und hohen Frequenzen wirkt diese Kapazität als Tiefpassfilter, belastet die Schaltung und verschleift steile Rechtecksignale. (3 Pkt.)\n10:1-Tastkopf: Schaltet einen 9-MOhm-Widerstand in Reihe zum 1-MOhm-Eingang des Oszilloskops. Das Signal wird um den Faktor 10 gedämpft, wodurch sich die Eingangskapazität drastisch verringert (auf ca. 10-15 pF) und der Gesamtwiderstand auf 10 MOhm steigt -> Keine Signalverfälschung der Busleitung. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "Webhooks vs Polling Architektur", + "scenario": "Ein Ticketsystem soll ein Überwachungs-Dashboard in Echtzeit benachrichtigen, sobald ein Ticket den Status \"KRITISCH\" erhält.", + "question": "Vergleichen Sie Webhooks und Polling hinsichtlich Netzwerklast, Latenz und Serverressourcen.", + "points": 6, + "solution": "Polling (Pull-Prinzip): Der Client sendet in festen Intervallen (z. B. alle 10 Sekunden) kontinuierlich HTTP-GET-Anfragen an den Server. Erzeugt enorme Netzwerklast und Serverabfragen, selbst wenn sich stundenlang nichts ändert (leere Antworten); Latenz entspricht dem Polling-Intervall. (3 Pkt.)\nWebhook (Push-Prinzip): Der Client registriert eine Empfänger-URL beim Server. Sobald das definierte Ereignis eintritt, sendet der Server sofort eine HTTP-POST-Anfrage mit dem JSON-Payload an die URL. Minimale Netzwerklast (Traffic nur bei echten Events) und sofortige Benachrichtigung ohne Latenz. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_011", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "BGP Path Attributes (AS-Path & Local Preference)", + "scenario": "Ein Internet-Knotenpunkt leitet IP-Präfixe über BGP weiter.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise des BGP-Attributs AS-Path zur Loop-Prävention und beschreiben Sie, wie Local Preference zur Beeinflussung des ausgehenden Datenverkehrs genutzt wird.", + "points": 8, + "solution": "AS-Path Loop Prevention: Jeder BGP-Router hängt beim Weiterleiten einer Route seine eigene Autonomous System Number (ASN) an die AS-Path-Liste an. Empfängt ein Router ein Routing-Update, das seine eigene ASN bereits im AS-Path enthält, verwirft er die Route sofort, um Routing-Schleifen im Internet sicher zu verhindern. (4 Pkt.)\nLocal Preference: Ein lokales Attribut (nur innerhalb des eigenen AS gültig). Der Pfad mit dem HÖCHSTEN Local-Preference-Wert wird bevorzugt gewählt. Administratoren können so steuern, über welchen von mehreren Uplink-Providern der gesamte ausgehende Datenverkehr das eigene Netz verlassen soll. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_012", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Quality of Service QoS DiffServ und DSCP", + "scenario": "Über eine WAN-Verbindung werden gleichzeitig IP-Telefonie (VoIP-Sprachdaten) und große Dateidownloads übertragen. Die Sprachqualität leidet unter Aussetzern (Jitter).", + "question": "Erläutern Sie, wie Quality of Service (QoS) nach dem Differentiated Services Modell (DiffServ) mittels DSCP-Werten im IP-Header (z. B. Expedited Forwarding EF vs Best Effort) das Problem löst.", + "points": 8, + "solution": "DiffServ-Funktionsweise: Im IPv4-Header (TOS-Byte) bzw. IPv6-Header (Traffic Class) werden 6 Bit als Differentiated Services Code Point (DSCP) verwendet, um Datenpakete in Prioritätsklassen einzuteilen. Switche und Router werten diesen Wert aus und reihen Pakete in getrennte Ausgangswarteschlangen (Queues) ein. (4 Pkt.)\nKlassen-Zuordnung:\n- VoIP: Erhält den DSCP-Wert EF (Expedited Forwarding / DSCP 46) mit Prioritätswarteschlange (Priority Queuing), sodass Sprachpakete immer vor allen anderen Daten ohne Wartezeit weitergeleitet werden (minimiert Latenz und Jitter). (2 Pkt.)\n- Dateidownloads: Werden als Best Effort (DSCP 0) oder Assured Forwarding (AF) klassifiziert und bei Leitungsengpässen gedrosselt. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_013", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "IPsec NAT-Traversal (NAT-T)", + "scenario": "Ein Mitarbeiter verbindet sich aus einem Hotel-WLAN (hinter einem PAT-Router) per IPsec-VPN mit der Firmenzentrale.", + "question": "Erklären Sie, warum Standard-IPsec mit ESP an PAT-Routern scheitert und wie NAT-Traversal (NAT-T auf UDP Port 4500) das Problem löst.", + "points": 6, + "solution": "Problem: ESP (IP-Protokoll 50) besitzt keine TCP/UDP-Portnummern. Ein handelsüblicher PAT-Router kann eingehende Antwortpakete daher keinem internen Client zuordnen. Zudem bricht jede Modifikation des IP-Headers durch NAT die kryptografische Integritätsprüfung (AH scheitert immer). (3 Pkt.)\nLösung NAT-T (RFC 3948): Erkennt beim IKE-Handshake ein NAT-Gateway. Das gesamte ESP-Paket wird in ein reguläres UDP-Paket auf Port 4500 gekapselt (UDP Encapsulation). Der PAT-Router kann nun den UDP-Port manipulieren und übersetzen, während die internen ESP-Verschlüsselungsdaten unberührt bleiben. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_014", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "VPN-Protokolle WireGuard vs OpenVPN", + "scenario": "Für mobile Arbeitsplätze wird ein modernes VPN ausgewählt.", + "question": "Vergleichen Sie WireGuard und OpenVPN bezüglich Architektur (Kernel- vs User-Space), Code-Komplexität, Krypto-Agilität und Roaming-Fähigkeit.", + "points": 8, + "solution": "Architektur & Performance: WireGuard läuft direkt im Linux-Kernel-Space; OpenVPN läuft im User-Space und muss jedes Paket über TUN/TAP-Treiber kopieren (höherer Kontextwechsel und CPU-Overhead). WireGuard erzielt deutlich höheren Durchsatz. (2 Pkt.)\nCodebasis: WireGuard hat ca. 4.000 Zeilen Code (einfach auditierbar, minimale Angriffsfläche); OpenVPN hat über 100.000 Zeilen Code. (2 Pkt.)\nKryptografie: WireGuard verzichtet bewusst auf Krypto-Agilität und nutzt ein festes, modernes Krypto-Set (ChaCha20, Poly1305, Curve25519); OpenVPN unterstützt OpenSSL mit variablen Chiffren. (2 Pkt.)\nRoaming: WireGuard bindet Sitzungen an kryptografische Schlüssel und öffentliche Endpunkte; wechselt ein Laptop von WLAN zu LTE, bleibt der Tunnel ohne Neu-Handshake sofort aktiv. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_007", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "ZFS Dateisystem Copy-on-Write & Prüfsummen", + "scenario": "Ein Enterprise-Speicherserver wird unter TrueNAS mit dem Dateisystem ZFS aufgesetzt.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von Copy-on-Write (CoW) in ZFS und beschreiben Sie, wie ZFS \"Silent Data Corruption\" (Bit-Rot) mithilfe von Prüfsummen und Scrubbing erkennt und repariert.", + "points": 8, + "solution": "Copy-on-Write (CoW): ZFS überschreibt geänderte Datenblöcke niemals an derselben Stelle. Stattdessen werden veränderte Daten in neue, freie Blöcke geschrieben. Erst nach erfolgreichem Schreiben wird der Metadatenzeiger im Merkle-Tree atomar auf den neuen Block umgebogen. Verhindert Dateisystem-Inkonsistenzen bei Stromausfall komplett (kein fsck nötig). (4 Pkt.)\nBit-Rot Schutz: ZFS speichert für jeden Datenblock eine kryptografische 256-Bit-Prüfsumme in dessen übergeordnetem Metadaten-Zeiger. Bei jedem Lesevorgang wird die Prüfsumme neu berechnet. Stimmt sie nicht überein, liest ZFS automatisch die korrekten Daten aus der RAID-Z-Parität oder dem Spiegel und repariert den defekten Block auf der Festplatte (Self-Healing). Ein regelmäßiger \"Scrub\" prüft alle Daten im Hintergrund präventiv. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_008", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "LTO-Bandtechnologie und WORM-Speicher", + "scenario": "Zur Erfüllung gesetzlicher Revisionsanforderungen (GoBD) müssen Buchhaltungsunterlagen unveränderbar auf LTO-Tape archiviert werden.", + "question": "Definieren Sie das WORM-Prinzip (Write Once, Read Many) und nennen Sie zwei technische Vorteile von Magnetbändern gegenüber Festplatten zur Langzeitarchivierung.", + "points": 6, + "solution": "WORM-Prinzip: Daten können genau einmal auf das Bandlaufwerk geschrieben werden; jegliches nachträgliches Überschreiben, Verändern oder Löschen der Daten auf dem Band ist hardware- oder firmwareseitig dauerhaft gesperrt. (2 Pkt.)\nZwei Vorteile von LTO-Tapes:\n1. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit: Lagerfähigkeit von bis zu 30 Jahren unter Standardbedingungen ohne Stromzufuhr. (2 Pkt.)\n2. Perfekter Air-Gap und Kosteneffizienz: Kassetten können aus der Library entnommen und im Safe gelagert werden (100% Ransomware-Schutz) bei unschlagbar geringen Terabyte-Preisen für kalte Daten. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_009", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "Synchrone vs Asynchrone Storage-Replikation", + "scenario": "Zwei Brandabschnitte eines Rechenzentrums im Abstand von 15 Kilometern sollen gespiegelt werden.", + "question": "Vergleichen Sie synchrone und asynchrone Speicherreplikation hinsichtlich Bestätigung an das Betriebssystem, Latenzabhängigkeit und RPO.", + "points": 8, + "solution": "Synchrone Replikation: Ein Schreibbefehl wird der Anwendung erst dann als erfolgreich quittiert (Write Acknowledged), wenn die Daten sowohl auf dem lokalen als auch auf dem entfernten Storage-System fehlerfrei im Cache/Platte geschrieben wurden. RPO = 0 (garantiert kein Datenverlust). Erfordert extrem geringe Roundtrip-Latenzen (< 5 ms) und teure Dark-Fiber-LWL-Verbindungen; begrenzte Distanz (typisch max. 20-40 km). (4 Pkt.)\nAsynchrone Replikation: Der Schreibbefehl wird der Anwendung sofort nach dem Schreiben auf das lokale System quittiert. Die Übertragung an den Remotestandort erfolgt zeitverzögert im Hintergrund. Keine Latenzbeeinträchtigung der Anwendung, unbegrenzte Distanzen möglich. RPO > 0 (Daten der letzten Minuten oder Sekunden können bei Totalausfall verloren gehen). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_007", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "DHCP Snooping und Dynamic ARP Inspection (DAI)", + "scenario": "Zur Härtung der Switch-Ports gegen Man-in-the-Middle-Angriffe werden Sicherheitsfeatures aktiviert.", + "question": "Beschreiben Sie die Funktionsweise von DHCP Snooping (Trusted vs Untrusted Ports) und erklären Sie, wie Dynamic ARP Inspection (DAI) basierend auf der Snooping-Binding-Database Angriffe abwehrt.", + "points": 8, + "solution": "DHCP Snooping: Teilt Switchports in vertrauenswürdig (Trusted) und unvertrauenswürdig (Untrusted) ein. Ports zu DHCP-Servern werden als Trusted konfiguriert; Ports zu Clients als Untrusted. Sendet ein Client auf einem Untrusted Port DHCP-Server-Antworten (DHCPOFFER/ACK, Rogue DHCP), blockiert der Switch den Port sofort. Der Switch protokolliert zugewiesene IPs, MACs und Ports in der DHCP Snooping Binding Database. (4 Pkt.)\nDynamic ARP Inspection (DAI): Verhindert ARP-Spoofing/Poisoning. Der Switch fängt jeden ARP-Reply auf Untrusted Ports ab und vergleicht, ob die Zuordnung von IP- und Quell-MAC-Adresse mit der DHCP Snooping Binding Database übereinstimmt. Weicht die MAC ab (gefälschter ARP-Frame), wird das Paket gedroppt und der Angreifer isoliert. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_008", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Linux Systemd Service Unit Konfiguration", + "scenario": "Ein Python-Daemon für ein Monitoring-Tool soll unter Linux automatisch beim Booten gestartet und bei Absturz neu gestartet werden.", + "question": "Beschreiben Sie die drei Hauptabschnitte einer Systemd-Service-Unit ([Unit], [Service], [Install]) und nennen Sie die Direktiven für Ausführungsbefehl, automatischen Neustart und Start-Ziel.", + "points": 8, + "solution": "Abschnitte & Direktiven:\n1. [Unit]: Metadaten und Abhängigkeiten. Direktive: Description=Mein Monitoring Dienst; After=network.target (Startet erst, wenn Netzwerk bereit ist). (2 Pkt.)\n2. [Service]: Ausführungskonfiguration. Direktiven: ExecStart=/usr/bin/python3 /opt/monitor/app.py (Startbefehl); Restart=always (Automatischer Neustart bei Crash); RestartSec=5s; User=monitoruser. (4 Pkt.)\n3. [Install]: Aktivierungsziel für systemctl enable. Direktive: WantedBy=multi-user.target (Dienst startet im regulären Mehrbenutzer-Modus). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_007", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Infrastructure as Code (IaC) Terraform vs Skripte", + "scenario": "Eine Cloud-Infrastruktur soll reproduzierbar und versionsverwaltet über Terraform bereitgestellt werden.", + "question": "Unterscheiden Sie den deklarativen Ansatz von Terraform vom imperativen Ansatz von Shell-Skripten und erläutern Sie die Funktion der Terraform State-Datei (terraform.tfstate).", + "points": 8, + "solution": "Deklarativ (Terraform): Der Administrator beschreibt im Code nur den gewünschten SOLL-Zustand (\"Ich möchte 3 VMs und 1 Load Balancer\"). Die Engine ermittelt selbstständig die notwendigen Schritte zur Erreichung des Zustands. (2 Pkt.)\nImperativ (Bash/PowerShell-Skripte): Der Administrator muss jeden einzelnen Befehlsschritt (WIE) sequentiell programmieren und Fehlerzustände manuell abfangen. (2 Pkt.)\nState-Datei (terraform.tfstate): Speichert das genaue Abbild der aktuell tatsächlich in der Cloud existierenden Ressourcen und deren Metadaten (IDs, Attribute). Terraform vergleicht bei Ausführung (terraform plan) den Soll-Code mit der State-Datei und der Realität, um minimale, gezielte Deltas zu berechnen. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_008", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Prometheus & Grafana Monitoring-Architektur", + "scenario": "In einer Kubernetes-Umgebung wird ein Prometheus-Server zur Metrikerfassung aufgebaut.", + "question": "Erklären Sie das Pull-Prinzip von Prometheus gegenüber dem Push-Prinzip, erläutern Sie die Aufgabe von Exportern (z. B. Node Exporter) und definieren Sie die Metriktypen Counter und Gauge.", + "points": 8, + "solution": "Pull-Prinzip: Prometheus fragt Ziele (Targets) periodisch selbstständig über HTTP (/metrics-Endpunkt) ab (\"Scraping\"). Der Server hat die Kontrolle über Abfrageintervall und Systemlast. Beim Push-Prinzip senden Clients unkoordiniert Daten an den Server. (3 Pkt.)\nExporter: Kleine Agenten/Dienste, die spezifische System- oder Anwendungsdaten (z. B. CPU-Last, RAM, Disk-I/O beim Node Exporter) auslesen und in das Prometheus-Textformat konvertieren. (2 Pkt.)\nMetriktypen:\n- Counter: Monoton ansteigender Zähler, der nur erhöht oder bei Systemneustart auf 0 zurückgesetzt wird (z. B. Anzahl empfangener HTTP-Requests, gesendete Bytes). (1,5 Pkt.)\n- Gauge: Ein Wert, der beliebig steigen oder fallen kann (z. B. aktuelle CPU-Auslastung in Prozent, freier Speicherplatz, Temperatur). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_017", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Befristete Arbeitsverträge nach TzBfG", + "scenario": "Ein Arbeitgeber möchte einen Softwareentwickler befristet einstellen.", + "question": "Unterscheiden Sie die kalendermäßige Befristung ohne Sachgrund (§ 14 Abs. 2 TzBfG) von einer Befristung mit sachlichem Grund (§ 14 Abs. 1 TzBfG) hinsichtlich maximaler Dauer und Verlängerungsmöglichkeiten.", + "points": 6, + "solution": "Befristung ohne Sachgrund: Maximal für 2 Jahre zulässig. Innerhalb dieses 2-Jahres-Zeitraums darf der Vertrag maximal 3-mal verlängert werden. Unzulässig, wenn mit demselben Arbeitgeber zuvor bereits ein Arbeitsverhältnis bestand (Vorbeschäftigungsverbot). (3 Pkt.)\nBefristung mit Sachgrund: Zeitlich und in der Anzahl der Verlängerungen prinzipiell unbegrenzt, solange ein rechtlich anerkannter Sachgrund vorliegt (z. B. Vertretung wegen Elternzeit/Krankheit, vorübergehender betrieblicher Mehrbedarf an Arbeitsleistung/Projekt, Eigenart der Arbeitsleistung). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_018", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Entgeltfortzahlung im Krankheitsfall (EntgFG)", + "scenario": "Ein Mitarbeiter erkrankt arbeitsunfähig infolge einer Grippe.", + "question": "Erläutern Sie die gesetzlichen Regelungen zur Entgeltfortzahlung nach dem Entgeltfortzahlungsgesetz (EntgFG) und erklären Sie, welche Leistung der Mitarbeiter nach Ablauf der Fortzahlung von wem erhält.", + "points": 6, + "solution": "Entgeltfortzahlung durch den Arbeitgeber: Der Arbeitgeber zahlt das volle reguläre Gehalt (100 %) für die Dauer von bis zu 6 Wochen (42 Kalendertage) bei unverschuldeter Arbeitsunfähigkeit fort. Voraussetzung: Das Arbeitsverhältnis besteht seit mindestens 4 Wochen ununterbrochen. (3 Pkt.)\nAnschlussleistung nach 6 Wochen: Ab der 7. Woche zahlt die gesetzliche Krankenkasse Krankengeld (70 % des Bruttoentgelts, maximal 90 % des Nettoentgelts) für dieselbe Krankheit für bis zu 78 Wochen innerhalb von 3 Jahren. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_019", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Prokura vs Handlungsvollmacht nach HGB", + "scenario": "Der Geschäftsführer eines IT-Systemhauses möchte zwei leitende Mitarbeiter bevollmächtigen.", + "question": "Vergleichen Sie die Prokura (§§ 48-53 HGB) und die Handlungsvollmacht (§ 54 HGB) bezüglich Erteilung, Umfang der Vertretungsmacht, Handelsregistereintragung und Zeichnungszusatz.", + "points": 8, + "solution": "Erteilung: Prokura kann nur durch den Inhaber/Geschäftsführer ausdrücklich und persönlich erteilt werden; Handlungsvollmacht kann formlos auch durch Prokuristen erteilt werden. (2 Pkt.)\nUmfang: Prokura ermächtigt zu ALLEN Arten von gerichtlichen und außergerichtlichen Geschäften und Rechtshandlungen, die der Betrieb IRGENDEINES Handelsgewerbes mit sich bringt (Ausnahme: Grundstücke verkaufen/belasten bedarf gesonderter Befugnis). Handlungsvollmacht ermächtigt nur zu Geschäften, die der Betrieb DIESES KONKRETEN Handelsgewerbes gewöhnlich mit sich bringt. (3 Pkt.)\nHandelsregister: Prokura MUSS zwingend ins Handelsregister eingetragen werden (deklaratorisch); Handlungsvollmacht wird NICHT eingetragen. (1,5 Pkt.)\nZeichnung: Prokurist zeichnet mit \"per procura\" / \"ppa. Vorname Nachname\"; Handlungsbevollmächtigter zeichnet mit \"in Vollmacht\" / \"i.V.\" oder \"in Auftrag\" / \"i.A.\". (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + } +]; diff --git a/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json new file mode 100644 index 0000000..41581c5 --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json @@ -0,0 +1,1802 @@ +[ + { + "id": "ap1_lf1_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Rechtsformen Einzelunternehmen vs GmbH", + "scenario": "Der IT-Dienstleister Max Weber überlegt, sein Einzelunternehmen in eine GmbH umzuwandeln.", + "question": "Vergleichen Sie das Einzelunternehmen und die Gesellschaft mit beschränkter Haftung (GmbH) hinsichtlich Haftung der Inhaber und Mindestkapital.", + "points": 6, + "solution": "Einzelunternehmen: Inhaber haftet unbeschränkt persönlich mit dem gesamten Privat- und Geschäftsvermögen; kein Mindestkapital vorgeschrieben. (3 Pkt.)\nGmbH: Haftung ist auf das Gesellschaftsvermögen beschränkt; Mindeststammkapital beträgt 25.000 EUR (mind. 12.500 EUR bei Gründung einzuzahlen). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Projektmanagement Wasserfall vs Agil (Scrum)", + "scenario": "In der IT-Abteilung soll ein neues Ticketsystem eingeführt werden. Diskutiert wird das Vorgehen nach dem klassischen Wasserfallmodell versus Scrum.", + "question": "Nennen Sie zwei wesentliche Unterschiede zwischen dem sequentiellen Phasenmodell (Wasserfall) und dem agilen Vorgehen nach Scrum und begründen Sie, wann Scrum zu bevorzugen ist.", + "points": 8, + "solution": "Unterschiede:\n1. Planung & Flexibilität: Wasserfall plant den gesamten Projektumfang im Voraus starr; Scrum arbeitet in kurzen iterativen Sprints (1-4 Wochen) und erlaubt flexible Anforderungsanpassungen. (3 Pkt.)\n2. Lieferergebnisse: Wasserfall liefert das fertige Endprodukt erst am Projektende; Scrum liefert nach jedem Sprint ein potenziell auslieferbares Produktinkrement (Shippable Increment). (3 Pkt.)\nBegründung: Scrum ist zu bevorzugen, wenn Anforderungen zu Projektbeginn unvollständig oder dynamisch sind und schnelles Feedback der Anwender nötig ist. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Scrum Rollen und Artefakte", + "scenario": "Ein Softwareentwicklungsteam arbeitet nach dem Scrum-Framework.", + "question": "Nennen Sie die drei Kernrollen in Scrum und beschreiben Sie die Aufgaben des Scrum Masters.", + "points": 6, + "solution": "Drei Rollen: Product Owner, Scrum Master, Developers / Entwicklerteam. (3 Pkt.)\nAufgaben des Scrum Masters: Dient als Servant Leader und Coach, sorgt für die Einhaltung der Scrum-Regeln, beseitigt Hindernisse (Impediments) und schützt das Team vor externen Störungen. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Vertragsarten Dienstvertrag vs Werkvertrag", + "scenario": "Ein externes Beratungsunternehmen wird für die Installation eines Netzwerks und die Schulung der Mitarbeiter beauftragt.", + "question": "Unterscheiden Sie Dienstvertrag (§ 611 BGB) und Werkvertrag (§ 631 BGB) hinsichtlich der geschuldeten Leistung und Gewährleistungsansprüche und ordnen Sie die beiden Tätigkeiten zu.", + "points": 8, + "solution": "Dienstvertrag (§ 611 BGB): Geschuldet wird lediglich das bloße Tätigwerden/Bemühen, kein konkreter Erfolg; keine Mängelgewährleistung. Beispiel: Mitarbeiterschulung. (4 Pkt.)\nWerkvertrag (§ 631 BGB): Geschuldet wird ein konkreter, fehlerfreier Erfolg (das Werk); der Auftragnehmer haftet für Mängel (Nacherfüllung, Minderung, Rücktritt). Beispiel: Installation und betriebsbereite Übergabe des Netzwerks. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Organisationsformen Matrixorganisation", + "scenario": "Ein Systemhaus mit 120 Mitarbeitern führt eine Matrixorganisation ein.", + "question": "Erläutern Sie das Funktionsprinzip einer Matrixorganisation und nennen Sie einen wesentlichen Vorteil sowie einen typischen Nachteil.", + "points": 6, + "solution": "Funktionsprinzip: Mehrdimensionale Organisationsstruktur, bei der Mitarbeiter gleichzeitig einer funktionalen Fachabteilung (z. B. Netzwerktechnik) und einer Projektleitung disziplinarisch bzw. fachlich unterstellt sind (Mehrliniensystem). (2 Pkt.)\nVorteil: Hohe Flexibilität, optimale Auslastung von Spezialisten, abteilungsübergreifender Wissenstransfer. (2 Pkt.)\nNachteil: Hohes Konfliktpotenzial durch Kompetenzstreitigkeiten zwischen Fach- und Projektleitern, Doppelunterstellung kann Mitarbeiter überlasten. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Magisches Dreieck des Projektmanagements", + "scenario": "In einem IT-Migrationsprojekt fordert der Kunde kurzfristig zusätzliche Funktionalitäten ohne Erhöhung des Budgets.", + "question": "Beschreiben Sie die drei Eckpunkte des Magischen Dreiecks und erläutern Sie die Auswirkungen dieser Kundenforderung auf das Projekt.", + "points": 6, + "solution": "Eckpunkte: Zeit (Termine/Dauer), Kosten (Budget/Ressourcen), Qualität/Umfang (Scope/Leistung). (3 Pkt.)\nAuswirkung: Wenn der Umfang erweitert wird, aber Kosten/Budget gleich bleiben, gerät das Dreieck aus dem Gleichgewicht: Die Fertigstellungszeit muss verlängert werden, oder die Qualität des Produkts sinkt durch Zeitdruck und reduzierte Tests. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Stakeholder-Analyse", + "scenario": "Vor dem Rollout einer neuen ERP-Software wird eine Stakeholder-Analyse durchgeführt.", + "question": "Definieren Sie den Begriff Stakeholder und nennen Sie vier typische Stakeholder eines solchen Projekts.", + "points": 6, + "solution": "Definition: Alle Personen, Gruppen oder Organisationen, die ein berechtigtes Interesse am Projekt haben oder durch dessen Verlauf/Ergebnis direkt oder indirekt beeinflusst werden. (2 Pkt.)\nVier Stakeholder: 1. Endanwender/Mitarbeiter, 2. Projektleitung/Management, 3. Betriebsrat, 4. Software-Lieferant/Dienstleister. (Je 1 Pkt. = 4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Gantt-Diagramm und Kritischer Pfad", + "scenario": "Im Rahmen der Netzwerkmigration wird der Terminplan mittels Netzplantechnik optimiert.", + "question": "Definieren Sie den Begriff Kritischer Pfad und erklären Sie, warum Vorgänge auf diesem Pfad besondere Aufmerksamkeit erfordern.", + "points": 6, + "solution": "Definition: Die längste Kette zeitlich voneinander abhängiger Vorgänge vom Projektstart bis zum Projektende, bei denen der Gesamtpuffer (GP) und freie Puffer (FP) jeweils null Tage betragen. (3 Pkt.)\nBedeutung: Jede Verzögerung bei einem Vorgang auf dem kritischen Pfad führt unmittelbar zu einer Verzögerung des gesamten Projektendtermins. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "USV-Klassen nach EN 62040-3", + "scenario": "Die Geschäftsleitung der Meier Logistik AG rüstet ihren Serverraum mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung aus.", + "question": "Nennen Sie die drei USV-Klassen nach EN 62040-3 und erläutern Sie, warum für unternehmenskritische Server ausschließlich eine VFI-USV (Online-Doppelwandler) eingesetzt werden sollte.", + "points": 8, + "solution": "1. VFD (Offline/Voltage and Frequency Dependent): Umschaltzeit 4-10 ms, schützt nur vor Stromausfall. (2 Pkt.)\n2. VI (Line-Interactive/Voltage Independent): Umschaltzeit 2-4 ms, Spannungsstabilisierung via AVR. (2 Pkt.)\n3. VFI (Online/Voltage and Frequency Independent): Keine Umschaltzeit (0 ms), permanente Doppelwandlung AC->DC->AC, filtert alle Netzstörungen, Oberschwingungen und Frequenzschwankungen heraus. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "USV-Dimensionierung Berechnung", + "scenario": "Zwei Virtualisierungshosts mit je 550 Watt Leistungsaufnahme und ein SAN-Storage mit 300 Watt sollen bei einem Stromausfall für mindestens 20 Minuten weiterbetrieben werden können. Der Wirkungsgrad der USV liegt bei 85 %.", + "question": "Berechnen Sie die mindestens bereitzustellende Energie der USV-Akkus in Wattstunden (Wh). Geben Sie Formel und Rechenweg an.", + "points": 6, + "solution": "Gesamtlast: P_ges = (2 * 550 W) + 300 W = 1400 Watt. (2 Pkt.)\nLeistungsbedarf inkl. Wirkungsgrad: P_aufwand = 1400 W / 0,85 = 1647,06 Watt. (2 Pkt.)\nEnergie für 20 Minuten (20/60 h = 1/3 h): E = 1647,06 W * (1/3) h = 549,02 Wh. (Mindestens 550 Wh). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Schnittstellen Thunderbolt 4 vs USB4", + "scenario": "Für die Grafikabteilung werden Notebooks beschafft, die über ein einziges Kabel an eine Dockingstation zwei 4K-Displays mit 60 Hz ansteuern, das Notebook mit 85 Watt laden und 10-Gbit-Ethernet bereitstellen sollen.", + "question": "Nennen Sie die erforderliche Schnittstelle am Notebook und erläutern Sie zwei relevante Leistungsmerkmale (Power Delivery & DisplayPort Alt Mode).", + "points": 6, + "solution": "Schnittstelle: Thunderbolt 4 oder USB4 (mindestens 40 Gbit/s Bandbreite). (2 Pkt.)\nPower Delivery (USB-PD): Unterstützt bidirektionale Ladeleistungen bis 100W bzw. 240W über dasselbe Kabel. (2 Pkt.)\nDisplayPort Alt Mode: Ermöglicht die native Übertragung von DisplayPort-Audiodateien und Videosignalen über die physischen Leitungen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "RAM & ECC-Funktionsweise", + "scenario": "Ein Kunde fragt, warum in Servern spezieller ECC-Arbeitsspeicher (Error-Correcting Code) verbaut wird, während in Desktop-PCs Non-ECC RAM zum Einsatz kommt.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von ECC-Speicher und begründen Sie die Notwendigkeit im Serverbetrieb.", + "points": 6, + "solution": "Funktionsweise: ECC-RAM nutzt zusätzliche Prüfbits (z. B. 72 Bit Datenbreite statt 64 Bit für 8 Paritätsbits), um 1-Bit-Speicherfehler (Single Bit Flips) mittels Hamming-Code automatisch zur Laufzeit im laufenden Betrieb zu korrigieren und 2-Bit-Fehler zu erkennen. (4 Pkt.)\nNotwendigkeit: Verhindert Serverabstürze (Blue Screens / Kernel Panics) und schleichende Datenkorruption in Datenbanken bei 24/7-Dauerbetrieb. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "DGUV Ergonomie am Bildschirmarbeitsplatz", + "scenario": "Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung nach der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV / DGUV Information 215-410) wird ein Bildschirmarbeitsplatz überprüft.", + "question": "Nennen Sie vier konkrete ergonomische Anforderungen an die Ausgestaltung des Bildschirmarbeitsplatzes.", + "points": 8, + "solution": "1. Sehabstand zum Monitor: 50 bis 70 cm (bei größeren Bildschirmen bis 80 cm). (2 Pkt.)\n2. Positionierung zum Fenster: Blickrichtung parallel zur Fensterfront zur Vermeidung von Direkt- und Reflexblendung. (2 Pkt.)\n3. Höhe der Bildschirmoberkante: Maximal auf Augenhöhe, sodass der Blick um ca. 20-35 Grad leicht nach unten geneigt ist. (2 Pkt.)\n4. Beleuchtung: Mindestens 500 Lux mittlere Beleuchtungsstärke im Arbeitsbereich. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "TCO CapEx vs OpEx Kostenrechnung", + "scenario": "Bei der Anschaffung einer neuen Serverinfrastruktur vergleicht die Geschäftsleitung den Kauf eigener Server (On-Premises) mit einem Cloud-Modell (IaaS).", + "question": "Definieren Sie die Begriffe CapEx und OpEx und ordnen Sie jeweils zwei typische Kostenpositionen zu.", + "points": 6, + "solution": "CapEx (Capital Expenditure): Einmalige Investitionsausgaben für langlebiges Anlagevermögen. Beispiele: Anschaffungskosten der Server-Hardware, Kauf von Switches, USV-Anlage. (3 Pkt.)\nOpEx (Operational Expenditure): Laufende Betriebsausgaben zur Aufrechterhaltung des Betriebs. Beispiele: Monatliche Cloud-Abonnements, Stromkosten im Rechenzentrum, Wartungs- und Supportverträge. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Nutzwertanalyse Durchführung", + "scenario": "Ein Systemhaus bewertet drei Angebote für Notebooks anhand gewichteter Kriterien.", + "question": "Erläutern Sie das rechnerische Vorgehen zur Ermittlung des gewichteten Gesamtnutzens und begründen Sie, warum das Angebot mit den niedrigsten Anschaffungskosten nicht zwingend den Zuschlag erhält.", + "points": 6, + "solution": "Vorgehen: Für jedes Kriterium wird die vergebene Punktzahl (z. B. 1-10) mit dem Gewichtungsfaktor in Prozent multipliziert. Die Summe aller gewichteten Teilnutzwerte ergibt den Gesamtnutzwert. Das Angebot mit dem höchsten Gesamtnutzen gewinnt. (4 Pkt.)\nBegründung: Die NWA ist ein multikriterielles Verfahren, das qualitative und funktionale Merkmale (z. B. Akkulaufzeit, Displayqualität, Garantie) gleichberechtigt neben den reinen Anschaffungspreis stellt. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "DIN 66399 SSD-Datenlöschung", + "scenario": "Ausgemusterte Mitarbeiter-Laptops mit SSD-Speichern (Solid State Drives) sollen entsorgt werden.", + "question": "Beschreiben Sie zwei zulässige Verfahren zur sicheren Datenlöschung auf Solid State Drives nach DIN 66399 und erklären Sie, warum klassisches Überschreiben mit Nullen bei SSDs ungeeignet ist.", + "points": 8, + "solution": "1. ATA-Secure-Erase / NVMe-Sanitize-Befehl: Weist den internen Flash-Controller an, alle Speicherzellen inkl. Reservesektoren durch Spannungsimpulse zu entladen und den internen AES-Schlüssel zu löschen (Crypto Erase). (3 Pkt.)\n2. Mechanisches Schreddern: Physische Zerstörung des SSD-Datenträgers nach Sicherheitsstufe H-4 oder H-5 (Partikelgröße kleiner 30 mm² bzw. 10 mm²). (3 Pkt.)\nWarum Nullen ungeeignet sind: Durch Wear-Leveling und Reservesektoren (Over-Provisioning) adressieren normale Schreibbefehle nicht alle physischen Flash-Zellen; Daten verbleiben ungelöscht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "UEFI vs BIOS & TPM 2.0", + "scenario": "Für moderne Windows-Installationen müssen alle neuen PCs bestimmte Hardwareanforderungen erfüllen.", + "question": "Nennen Sie drei wesentliche technische Unterschiede zwischen Legacy-BIOS und UEFI und erklären Sie die Kernfunktion des TPM 2.0 Chips.", + "points": 8, + "solution": "Unterschiede:\n1. Partitionstabelle: UEFI nutzt GPT (Partitionen > 2 TB, bis zu 128 Partitionen), BIOS nutzt MBR (max. 2 TB, nur 4 primäre Partitionen). (2 Pkt.)\n2. Sicherheit: UEFI unterstützt Secure Boot (Signaturprüfung des Bootloaders). (2 Pkt.)\n3. Architektur: UEFI läuft im 64-Bit-Modus mit eigener grafischer Oberfläche und Netzwerkunterstützung, BIOS im 16-Bit-Real-Mode. (2 Pkt.)\nTPM 2.0 (Trusted Platform Module): Kryptografischer Hardwarechip zur sicheren Schlüsselspeicherung (z. B. für BitLocker) und zur Integritätsmessung der Bootkette (Measured Boot). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Dateisysteme Vergleich exFAT vs NTFS vs ext4", + "scenario": "Ein Techniker muss ein externes USB-Laufwerk formatieren, das Dateien über 4 GB speichern soll und an Windows-, macOS- und Linux-Rechnern ohne Zusatzsoftware les- und schreibbar sein muss.", + "question": "Ermitteln Sie das am besten geeignete Dateisystem und begründen Sie den Ausschluss von FAT32 und NTFS.", + "points": 6, + "solution": "Geeignetes Dateisystem: exFAT (Extended File Allocation Table). (2 Pkt.)\nAusschluss FAT32: Unterstützt nur eine maximale Dateigröße von 4 GiB (2^32 - 1 Bytes) und maximale Partitionsgrößen von 2 TB bzw. 32 GB unter Windows-Formatierung. (2 Pkt.)\nAusschluss NTFS: Wird unter macOS standardmäßig nur lesend unterstützt; Schreibzugriffe erfordern proprietäre Treiber von Drittanbietern. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Netzteile Wirkungsgrad 80 PLUS", + "scenario": "Ein Servernetzteil mit 80 PLUS Platinum Zertifizierung liefert 800 Watt Ausgangsleistung an die Serverkomponenten bei einem Wirkungsgrad von 92 %.", + "question": "Berechnen Sie die Wirkleistung, die das Netzteil aus dem 230V-Netz aufnimmt, und die entstehende thermische Verlustleistung in Watt.", + "points": 6, + "solution": "Aufgenommene Leistung: P_in = P_out / Wirkungsgrad = 800 W / 0,92 = 869,57 Watt. (3 Pkt.)\nVerlustleistung (Wärmeabgabe): P_verlust = P_in - P_out = 869,57 W - 800 W = 69,57 Watt. (3 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "PUE-Wert im Rechenzentrum", + "scenario": "Ein Rechenzentrum verbraucht insgesamt 1.500.000 kWh elektrische Energie pro Jahr. Davon entfallen 1.000.000 kWh direkt auf die IT-Hardware (Server, Storage, Netzwerk).", + "question": "Berechnen Sie den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) und erläutern Sie dessen Bedeutung.", + "points": 6, + "solution": "Formel: PUE = Gesamte aufgenommene Energie / Energiebedarf der IT-Hardware. (2 Pkt.)\nBerechnung: PUE = 1.500.000 kWh / 1.000.000 kWh = 1,50. (2 Pkt.)\nBedeutung: Ein Wert von 1,5 bedeutet, dass für jedes Watt IT-Leistung zusätzliche 0,5 Watt für Infrastruktur (Kühlung, USV-Verluste, Beleuchtung) benötigt werden. Idealwert ist 1,0. (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "IPv4 Subnetting /27 Berechnung", + "scenario": "Einem Subnetz ist die IP-Adresse 172.20.14.98 mit der CIDR-Präfixlänge /27 zugewiesen.", + "question": "Berechnen Sie: 1. Subnetzmaske in Dezimalpunkt-Notation, 2. Netzwerkadresse, 3. Erste nutzbare Host-IP, 4. Letzte nutzbare Host-IP, 5. Broadcastadresse, 6. Anzahl nutzbarer Hostadressen.", + "points": 12, + "solution": "1. Subnetzmaske: 255.255.255.224 (/27 entspricht 11111111.11111111.11111111.11100000). (2 Pkt.)\n2. Schrittweite: 256 - 224 = 32. Blockgrenzen: 0, 32, 64, 96, 128... -> Netzadresse: 172.20.14.96. (2 Pkt.)\n3. Erste nutzbare Host-IP: 172.20.14.97. (2 Pkt.)\n4. Broadcastadresse: 172.20.14.127. (2 Pkt.)\n5. Letzte nutzbare Host-IP: 172.20.14.126. (2 Pkt.)\n6. Nutzbare Hostadressen: 2^5 - 2 = 32 - 2 = 30 Hosts. (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "VLSM Variable Length Subnet Mask", + "scenario": "Das Basisnetz 192.168.50.0/24 soll mittels VLSM für drei Abteilungen aufgeteilt werden: Vertrieb (55 Hosts), Entwicklung (28 Hosts) und Support (12 Hosts).", + "question": "Ermitteln Sie für alle drei Subnetze jeweils die Netzadresse und die CIDR-Präfixlänge.", + "points": 9, + "solution": "Vertrieb (55 Hosts + 2 = 57 Adressen -> 2^6 = 64): Netzadresse 192.168.50.0/26 (Bereich: .0 bis .63). (3 Pkt.)\nEntwicklung (28 Hosts + 2 = 30 Adressen -> 2^5 = 32): Netzadresse 192.168.50.64/27 (Bereich: .64 bis .95). (3 Pkt.)\nSupport (12 Hosts + 2 = 14 Adressen -> 2^4 = 16): Netzadresse 192.168.50.96/28 (Bereich: .96 bis .111). (3 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "IPv6 Kürzungsregeln nach RFC 5952", + "scenario": "Ein Client hat die IPv6-Adresse 2001:0db8:0000:0042:0000:0000:0000:0001/64 konfiguriert.", + "question": "Kürzen Sie die Adresse nach den offiziellen RFC-5952-Regeln und erläutern Sie die Bedeutung der Link-Local-Adresse (fe80::/10).", + "points": 6, + "solution": "Gekürzte Adresse: 2001:db8:0:42::1/64 (Führende Nullen pro Block weglassen; die längste zusammenhängende Folge von Null-Blöcken einmalig durch :: ersetzen). (3 Pkt.)\nLink-Local (fe80::/10): Automatisch generierte, nicht im Internet geroutete Adresse zur lokalen Kommunikation im selben Subnetz (z. B. für Neighbor Discovery Protocol NDP, DHCPv6 und Router Solicitations). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "DHCP DORA-Prozess", + "scenario": "Ein neuer Arbeitsplatz-PC wird mit dem Unternehmensnetzwerk per Patchkabel verbunden.", + "question": "Beschreiben Sie die vier Phasen des DHCP-Lease-Prozesses (DORA) und geben Sie jeweils an, ob die Nachricht als Broadcast oder Unicast gesendet wird.", + "points": 8, + "solution": "1. DHCPDISCOVER (Broadcast): Client sucht im lokalen Netz nach verfügbaren DHCP-Servern. (2 Pkt.)\n2. DHCPOFFER (Unicast oder Broadcast): DHCP-Server bieten dem Client eine freie IP-Adresse samt Parametern an. (2 Pkt.)\n3. DHCPREQUEST (Broadcast): Client wählt ein Angebot aus und fordert die Bindung an (Broadcast informiert auch andere Server). (2 Pkt.)\n4. DHCPACK (Unicast oder Broadcast): Server bestätigt die Vergabe und überträgt Lease-Dauer, Subnetzmaske, Gateway und DNS. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "DNS Resource Records", + "scenario": "Ein Administrator verwaltet die Forward- und Reverse-Lookup-Zonen im internen DNS-Server.", + "question": "Erklären Sie die jeweilige Funktion der folgenden vier DNS-Resource-Records: A, AAAA, CNAME und PTR.", + "points": 8, + "solution": "1. A-Record: Löst einen vollqualifizierten Domänennamen (FQDN) in eine IPv4-Adresse auf. (2 Pkt.)\n2. AAAA-Record: Löst einen FQDN in eine 128-Bit IPv6-Adresse auf. (2 Pkt.)\n3. CNAME-Record (Canonical Name): Dient als Alias/Verweis auf einen anderen bestehenden A- oder AAAA-Record. (2 Pkt.)\n4. PTR-Record (Pointer): Ermöglicht das Reverse-DNS-Lookup (Auflösung einer IP-Adresse in den FQDN). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "OSI-Referenzmodell Zuordnung", + "scenario": "Netzwerkgeräte und Protokolle werden im 7-Schichten-Modell nach ISO/IEC 7498-1 eingeordnet.", + "question": "Ordnen Sie die folgenden vier Begriffe der jeweils korrekten Schicht (1 bis 7) mit deutschem und englischem Namen zu: Switch, Router, TCP, HTTP.", + "points": 8, + "solution": "1. Switch: Schicht 2 (Sicherungsschicht / Data Link Layer - Weiterleitung anhand von MAC-Adressen). (2 Pkt.)\n2. Router: Schicht 3 (Vermittlungsschicht / Network Layer - Weiterleitung anhand logischer IP-Adressen). (2 Pkt.)\n3. TCP: Schicht 4 (Transportschicht / Transport Layer - End-to-End-Verbindung und Segmentierung). (2 Pkt.)\n4. HTTP: Schicht 7 (Anwendungsschicht / Application Layer - Protokoll für Webdienste). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Kupferverkabelung Cat 6a vs Cat 7", + "scenario": "Bei einer Neuausstattung eines Bürogebäudes wird über Cat 6a versus Cat 7 diskutiert.", + "question": "Nennen Sie Übertragungsfrequenz und max. Datenrate von Cat 6a und erläutern Sie die Bezeichnung S/FTP.", + "points": 6, + "solution": "Cat 6a: Grenzfrequenz 500 MHz, Datenrate bis zu 10 Gbit/s (10GBASE-T) über die maximale Kanallänge von 100 Metern. (2 Pkt.)\nS/FTP: Shielded with Foiled Twisted Pair -> S = Gesamtabschirmung des Kabels durch ein Kupfergeflecht (Braid Screen); FTP = Jedes einzelne der vier Adernpaare ist zusätzlich mit einer Aluminium-Abschirmfolie umwickelt. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "LWL Fasertypen Singlemode vs Multimode", + "scenario": "Zwei Firmengebäude im Abstand von 950 Metern sollen über ein Glasfaserkabel miteinander verbunden werden.", + "question": "Vergleichen Sie Singlemode- (OS2) und Multimode-Glasfasern (OM4) bezüglich Kerndurchmesser, Lichtquelle und Reichweite und begründen Sie Ihre Wahl für das Projekt.", + "points": 8, + "solution": "Singlemode (OS2): Kerndurchmesser ca. 9 µm, Lichtquelle Laser, Reichweite bis über 40 km, keine Modendispersion. (3 Pkt.)\nMultimode (OM4): Kerndurchmesser 50 µm, Lichtquelle VCSEL/LED, Reichweite typisch max. 400-550 Meter bei 10 Gbit/s. (3 Pkt.)\nEntscheidung: Für 950 m muss zwingend Singlemode-Glasfaser (OS2) gewählt werden, da Multimode bei 10 Gbit/s die geforderte Distanz überschreitet. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Switch MAC-Address Table & Flooding", + "scenario": "Ein Switch empfängt einen Frame auf Port 3 mit einer Ziel-MAC-Adresse, die nicht in seiner internen SAT-Tabelle (Source Address Table / CAM-Table) verzeichnet ist.", + "question": "Beschreiben Sie die Reaktion des Switches auf diesen Frame (Unicast Flooding) und erklären Sie, wie der Switch seine MAC-Adresstabelle füllt.", + "points": 6, + "solution": "Reaktion (Unknown Unicast Flooding): Der Switch leitet den Frame an alle aktiven Ports desselben VLANs weiter, mit Ausnahme des Eingangsports 3. (3 Pkt.)\nLernen (MAC Learning): Der Switch liest bei jedem eingehenden Frame die Quell-MAC-Adresse (Source MAC) aus dem Ethernet-Header und speichert die Zuordnung Port <-> MAC zusammen mit einem Aging-Timer in seiner CAM-Tabelle. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "WLAN Wi-Fi 6 (802.11ax) Technologien", + "scenario": "Ein Unternehmen stattet Besprechungsräume mit Wi-Fi 6 Access Points aus.", + "question": "Nennen und erläutern Sie zwei Schlüsseltechnologien von Wi-Fi 6 (OFDMA und MU-MIMO), die für hohe Clientdichten sorgen.", + "points": 6, + "solution": "OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): Teilt einen Funkkanal in viele kleine Unterträger (Resource Units) auf, sodass der AP gleichzeitig mit mehreren Clients Datenpakete in einem einzigen Übertragungszyklus austauschen kann (geringe Latenz). (3 Pkt.)\nMU-MIMO (Multi-User MIMO): Ermöglicht gleichzeitiges Senden und Empfangen über mehrere räumliche Streams (Spatial Streams) an mehrere Endgeräte zeitgleich in Up- und Downlink. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Kollisionsdomäne vs Broadcastdomäne", + "scenario": "In einer Netzwerktopologie befinden sich Hubs, Switche und Router.", + "question": "Definieren Sie die Begriffe Kollisionsdomäne und Broadcastdomäne und geben Sie an, wie viele dieser Domänen ein 24-Port-Layer-2-Switch standardmäßig besitzt.", + "points": 6, + "solution": "Kollisionsdomäne: Netzwerkbereich, in dem Datenpakete kollidieren können, wenn zwei Stationen gleichzeitig senden (CSMA/CD). (2 Pkt.)\nBroadcastdomäne: Netzwerkbereich, in dem ein gesendeter Broadcast-Frame (Ziel: FF:FF:FF:FF:FF:FF) alle angeschlossenen Knoten erreicht. (2 Pkt.)\n24-Port-Switch: Besitzt 24 separate Kollisionsdomänen (1 pro Vollduplex-Port) und genau 1 gemeinsame Broadcastdomäne (sofern keine VLANs eingerichtet sind). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "CSMA/CD vs CSMA/CA", + "scenario": "Vergleichen Sie das Medienzugriffsverfahren im klassischen kabelgebundenen Halbduplex-Ethernet mit dem im WLAN.", + "question": "Erläutern Sie den Unterschied zwischen Collision Detection (CD) und Collision Avoidance (CA).", + "points": 6, + "solution": "CSMA/CD (Ethernet): Stationen senden und hören gleichzeitig die Leitung ab. Erkennt eine Station eine Kollision (Spannungsanstieg), sendet sie ein JAM-Signal, bricht ab und wartet eine zufällige Backoff-Zeit. (3 Pkt.)\nCSMA/CA (WLAN): Da Funkgeräte beim Senden ihr eigenes Empfangssignal überlagern, können Kollisionen nicht zuverlässig erkannt werden. Stattdessen wird der Kanal abgehört (Carrier Sense) und vor dem Senden eine zufällige Wartezeit (Contention Window) eingelegt, ggf. ergänzt durch RTS/CTS-Handshakes. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "Netzwerk-Übertragungszeit Berechnung", + "scenario": "Ein Backup-Image von 450 GiB soll über eine 1-Gbit/s-Ethernet-Leitung auf ein NAS übertragen werden. Der Protokoll-Overhead (TCP/IP/Ethernet) beträgt 8 % und die durchschnittliche Netto-Leitungsauslastung liegt bei 85 %.", + "question": "Berechnen Sie die Übertragungsdauer in Stunden und Minuten. (1 GiB = 1024^3 Byte; 1 Gbit/s = 10^9 Bit/s).", + "points": 8, + "solution": "Dateigröße in Bit: 450 * 1024 * 1024 * 1024 * 8 Bit = 3.865.470.566.400 Bit. (2 Pkt.)\nNutzdatenrate der Leitung: 1.000.000.000 Bit/s * 0,85 * (1 - 0,08) = 782.000.000 Bit/s = 782 Mbit/s. (2 Pkt.)\nDauer in Sekunden: 3.865.470.566.400 / 782.000.000 s = 4943,05 Sekunden. (2 Pkt.)\nUmrechnung: 4943,05 / 3600 = 1,373 h -> 1 Stunde und 22 Minuten (82 Minuten). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "PoE Power over Ethernet Standards", + "scenario": "Für neue IP-Telefone und Überwachungskameras wird PoE nach IEEE 802.3at (PoE+) auf den Access-Switches benötigt.", + "question": "Nennen Sie die maximale Leistungsabgabe pro Port nach IEEE 802.3af (PoE) und IEEE 802.3at (PoE+) und erklären Sie den Unterschied zwischen Endspan und Midspan.", + "points": 6, + "solution": "PoE (802.3af): Max. 15,4 Watt am Switch-Port (min. 12,95 W am Endgerät). (2 Pkt.)\nPoE+ (802.3at): Max. 30,0 Watt am Switch-Port (min. 25,5 W am Endgerät). (2 Pkt.)\nEndspan: Die Stromversorgung erfolgt direkt über den Ethernet-Switch selbst. (1 Pkt.)\nMidspan: Ein separater PoE-Injektor oder Patchpanel wird zwischen Non-PoE-Switch und Endgerät geschaltet. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "ARP-Protokoll & ARP-Cache", + "scenario": "Host A (192.168.1.10) möchte ein TCP-Paket an Host B (192.168.1.50) im selben Subnetz senden.", + "question": "Beschreiben Sie, wie Host A mithilfe des Address Resolution Protocols (ARP) die Ziel-Hardwareadresse ermittelt und was geschieht, wenn der Eintrag im Cache veraltet.", + "points": 6, + "solution": "1. ARP-Request: Host A prüft seinen ARP-Cache. Ist kein Eintrag vorhanden, sendet er einen ARP-Request als Ethernet-Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) mit dem Inhalt: \"Wer hat 192.168.1.50? Bitte antworte an 192.168.1.10!\". (2 Pkt.)\n2. ARP-Reply: Host B erkennt seine IP und antwortet per Unicast direkt an die MAC von Host A mit seiner MAC-Adresse. (2 Pkt.)\n3. Cache & Aging: Host A trägt die MAC in seinen ARP-Cache ein. Nach Ablauf des Aging-Timers (typisch 5-20 Min.) wird der Eintrag gelöscht und muss bei erneutem Bedarf neu angefragt werden. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "CIA-Triade Grundwerte der Informationssicherheit", + "scenario": "Ein IT-Sicherheitskonzept nach BSI IT-Grundschutz basiert auf den drei klassischen Sicherheitszielen.", + "question": "Definieren Sie die Schutzziele Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit und nennen Sie zu jedem Ziel eine konkrete technische oder organisatorische Maßnahme.", + "points": 9, + "solution": "1. Vertraulichkeit (Confidentiality): Informationen sind nur autorisierten Personen zugänglich und vor unbefugtem Zugriff geschützt. Maßnahme: Festplattenverschlüsselung (BitLocker), TLS-Transportverschlüsselung, Rollen- und Rechtekonzept. (3 Pkt.)\n2. Integrität (Integrity): Daten sind vor unbefugter oder unbeabsichtigter Veränderung/Manipulation geschützt und korrekt. Maßnahme: Kryptografische Hashwerte (SHA-256), digitale Signaturen, Schreibschutz. (3 Pkt.)\n3. Verfügbarkeit (Availability): Autorisierte Benutzer können jederzeit im vereinbarten Zeitrahmen auf Systeme und Daten zugreifen. Maßnahme: Redundante Netzteile, USV, RAID-Systeme, Backup-Konzepte. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Backup-Methoden Vergleich", + "scenario": "In einem Unternehmen fallen täglich 60 GB veränderte Daten an. Für das Backup-Konzept werden die Verfahren Vollsicherung, differenzielle und inkrementelle Sicherung abgewogen.", + "question": "Vergleichen Sie differenzielle und inkrementelle Backups hinsichtlich Speichervolumen und Aufwand/Schritte bei einer vollständigen Systemwiederherstellung.", + "points": 8, + "solution": "Differenzielle Sicherung: Sichert alle Daten, die sich seit der LETZTEN VOLLSICHERUNG geändert haben. Speicherbedarf wächst täglich bis zur nächsten Vollsicherung. Wiederherstellung: Sehr schnell, es werden nur 2 Sicherungssätze benötigt (letzte Vollsicherung + gewünschter differenzieller Stand). (4 Pkt.)\nInkrementelle Sicherung: Sichert nur die Daten, die sich seit der UNMITTELBAR VORANGEGANGENEN (Voll- oder Inkrementellen) Sicherung geändert haben. Geringster Speicherbedarf. Wiederherstellung: Aufwändig und zeitintensiv, da die Vollsicherung sowie ausnahmslos ALLE darauffolgenden inkrementellen Stände lückenlos in Reihe eingespielt werden müssen. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "3-2-1-Backup-Regel und Air-Gap", + "scenario": "Die Geschäftsleitung fordert die konsequente Umsetzung der 3-2-1-Backup-Strategie zum Schutz vor Ransomware-Angriffen.", + "question": "Erläutern Sie die drei Vorgaben der 3-2-1-Regel und beschreiben Sie das Konzept eines Air-Gaps.", + "points": 8, + "solution": "3: Es müssen mindestens 3 Datenkopien existieren (1 Produktivdaten + 2 Backups). (2 Pkt.)\n2: Die Sicherungen müssen auf mindestens 2 unterschiedlichen Medientechnologien gespeichert werden (z. B. lokales Festplatten-NAS und LTO-Magnetband). (2 Pkt.)\n1: Mindestens 1 Sicherungskopie muss an einem separaten, externen Standort (Offsite / Cloud / Brandschutzabschnitt) aufbewahrt werden. (2 Pkt.)\nAir-Gap: Eine physische oder logische vollständige Trennung des Backup-Mediums vom Produktivnetzwerk (z. B. entnommene LTO-Tape-Kassetten oder Offline-Storage), sodass Schadsoftware über das Netzwerk keinen Schreib- oder Löschzugriff auf das Backup erlangen kann. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "SLA-Kennzahlen RTO und RPO", + "scenario": "Im Katastrophenfall-Plan (Disaster Recovery Plan) einer Bank sind vereinbart: RTO = 2 Stunden und RPO = 15 Minuten.", + "question": "Definieren Sie RTO (Recovery Time Objective) und RPO (Recovery Point Objective) und interpretieren Sie die beiden Kennzahlen anhand des Szenarios.", + "points": 6, + "solution": "RTO (Recovery Time Objective): Die maximal tolerierbare Zeitdauer vom Auftreten des Ausfalls bis zur vollständigen Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft. Im Szenario: Nach spätestens 2 Stunden muss das System wieder produktiv laufen. (3 Pkt.)\nRPO (Recovery Point Objective): Der maximal tolerierbare Zeitraum, für den Daten im Katastrophenfall verloren gehen dürfen (gemessen zurück vom Ausfallzeitpunkt). Im Szenario: Es dürfen maximal Transaktionsdaten der letzten 15 Minuten verloren gehen (erfordert z. B. synchrone Replikation). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "DSGVO Art. 32 Technisch-organisatorische Maßnahmen (TOMs)", + "scenario": "Ein Rechenzentrum verarbeitet personenbezogene Kundendaten und muss nach Art. 32 DSGVO angemessene technische und organisatorische Maßnahmen nachweisen.", + "question": "Nennen Sie sechs der acht klassischen Kontrollbereiche (TOMs) und geben Sie jeweils ein konkretes Praxisbeispiel an.", + "points": 6, + "solution": "1. Zutrittskontrolle: Schutz vor unbefugtem räumlichen Betreten (z. B. Chipkarten-Leser, Biometrie, Alarmanlage). (1 Pkt.)\n2. Zugangskontrolle: Schutz vor unbefugter Systemnutzung (z. B. sichere Passwörter, 2FA, Kontosperrung). (1 Pkt.)\n3. Zugriffskontrolle: Schutz vor unbefugtem Lesen/Ändern von Daten (z. B. Rollen- und Rechtekonzept nach Least Privilege). (1 Pkt.)\n4. Weitergabekontrolle: Schutz bei Übertragung und Transport (z. B. VPN, TLS-Verschlüsselung, Transportprotokolle). (1 Pkt.)\n5. Eingabekontrolle: Nachvollziehbarkeit, wer wann welche Daten geändert hat (z. B. manipulationssicheres Logging/Audit-Trail). (1 Pkt.)\n6. Verfügbarkeitskontrolle: Schutz vor Zerstörung und Verlust (z. B. USV, RAID, Brandschutz, tägliches Backup). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "DSGVO Betroffenenrechte", + "scenario": "Ein ehemaliger Kunde verlangt die vollständige Löschung seiner gespeicherten Daten.", + "question": "Nennen Sie den maßgeblichen Artikel der DSGVO (Recht auf Löschen / Recht auf Vergessenwerden) und beschreiben Sie zwei gesetzliche Gründe, die einer sofortigen Löschung entgegenstehen.", + "points": 6, + "solution": "Recht auf Löschung: Art. 17 DSGVO. (2 Pkt.)\nAusnahmen/Aufbewahrungspflichten:\n1. Handels- und steuerrechtliche Aufbewahrungsfristen nach § 257 HGB und § 147 AO (Rechnungen und Buchungsbelege müssen 10 Jahre archiviert werden). (2 Pkt.)\n2. Geltendmachung, Ausübung oder Verteidigung von Rechtsansprüchen im Rahmen gesetzlicher Verjährungsfristen (z. B. § 195 BGB). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "BSI IT-Grundschutz Vorgehensweise", + "scenario": "Ein IT-Sicherheitsbeauftragter erstellt ein Sicherheitskonzept nach BSI-Standard 200-2.", + "question": "Bringen Sie die folgenden Schritte in die korrekte chronologische Reihenfolge und erläutern Sie die Schutzbedarfsfeststellung: Strukturanalyse, Schutzbedarfsfeststellung, Modellierung, IT-Grundschutz-Check, Risikoanalyse.", + "points": 8, + "solution": "Reihenfolge:\n1. Strukturanalyse (Erfassung aller IT-Systeme, Netze, Räume, Anwendungen und Daten). (1 Pkt.)\n2. Schutzbedarfsfeststellung. (1 Pkt.)\n3. Modellierung (Zuordnung der Bausteine des IT-Grundschutz-Kompendiums). (1 Pkt.)\n4. IT-Grundschutz-Check (Soll-Ist-Vergleich der Basisanforderungen). (1 Pkt.)\n5. Risikoanalyse (für Bereiche mit hohem Schutzbedarf oder nicht abgedeckten Gefährdungen). (1 Pkt.)\nSchutzbedarfsfeststellung: Ermittelt für jede Anwendung und jedes System die Schadensauswirkungen bei Verlust von Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit in den Kategorien \"Normal\", \"Hoch\" oder \"Sehr hoch\" unter Anwendung des Maximumprinzips. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA / MFA)", + "scenario": "Zur Absicherung von VPN-Zugängen wird eine Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA) vorgeschrieben.", + "question": "Nennen Sie die drei klassischen Authentifizierungsfaktoren mit jeweils einem Beispiel und erläutern Sie das Funktionsprinzip von TOTP (Time-based One-Time Password).", + "points": 8, + "solution": "Drei Faktoren:\n1. Wissen (etwas, das man weiß): z. B. Passwort, PIN. (2 Pkt.)\n2. Besitz (etwas, das man hat): z. B. Smartphone, Hardware-Token (YubiKey), Smartcard. (2 Pkt.)\n3. Inhärenz / Sein (etwas, das man ist): z. B. Fingerabdruck, Gesichtsscan, Iris. (2 Pkt.)\nTOTP-Prinzip: Server und Client-App teilen ein geheimes Shared Secret. Aus diesem Secret und dem aktuellen Unix-Zeitstempel (in 30-Sekunden-Schritten) berechnet ein kryptografischer HMAC-Algorithmus (HMAC-SHA1) einen 6-stelligen Code, der nur für dieses 30s-Zeitfenster gültig ist. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Ransomware Incident Response Maßnahmen", + "scenario": "Ein Mitarbeiter bemerkt am Montagmorgen, dass auf seinem PC Dateien die Endung \".locked\" erhalten haben und eine Textdatei mit einer Lösegeldforderung auf dem Desktop liegt.", + "question": "Nennen Sie vier Sofortmaßnahmen, die der IT-Support unverzüglich ergreifen muss, und begründen Sie, warum der Rechner nicht einfach ausgeschaltet werden darf.", + "points": 8, + "solution": "Vier Sofortmaßnahmen:\n1. Netzwerkverbindung sofort physisch trennen (LAN-Kabel ziehen, WLAN deaktivieren), um Lateral Movement im Firmennetz zu stoppen. (2 Pkt.)\n2. Incident-Response-Team und IT-Sicherheitsbeauftragten alarmieren. (1 Pkt.)\n3. Firewall-Logs und Netflow-Daten auf externe C2-Server-Kommunikation prüfen und betroffene Segmente isolieren. (1 Pkt.)\n4. Meldepflichten nach Art. 33 DSGVO (72h-Meldung an die Datenschutzaufsichtsbehörde) prüfen. (1 Pkt.)\nWarum nicht hart ausschalten: Durch hartes Ausschalten (Stecker ziehen) gehen flüchtige Speicherinhalte im RAM verloren (z. B. unverschlüsselte Keys, C2-Verbindungen, Injektionspfade), die für die digitale Forensik und Speicheranalyse essenziell sind (Einfrieren/Ruhezustand bevorzugen). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Phishing & Social Engineering Abwehrmaßnahmen", + "scenario": "Ein Mitarbeiter erhält eine scheinbar von der Geschäftsleitung stammende E-Mail mit der dringenden Aufforderung, eine Überweisung über 45.000 EUR auf ein ausländisches Konto freizugeben (CEO-Fraud).", + "question": "Definieren Sie Social Engineering und nennen Sie drei organisatorische Maßnahmen, um Angriffe dieser Art wirksam zu verhindern.", + "points": 6, + "solution": "Definition: Zwischenmenschliche Beeinflussung und Manipulation von Mitarbeitern unter Ausnutzung von Hilfsbereitschaft, Respekt vor Autorität oder Zeitdruck, um vertrauliche Informationen zu erlangen oder Handlungen auszulösen. (3 Pkt.)\nMaßnahmen:\n1. Vier-Augen-Prinzip bei Zahlungsfreigaben ab bestimmten Betragsgrenzen. (1 Pkt.)\n2. Regelmäßige Security-Awareness-Schulungen und simulierte Phishing-Kampagnen. (1 Pkt.)\n3. Verpflichtender Callback-Kanal (Rückversicherung über ein separates Kommunikationsmedium, z. B. Telefonat mit bekannter Festnetznummer). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Passwortrichtlinien nach BSI", + "scenario": "Die bestehende Passwortrichtlinie verlangt ein monatliches Ändern von 8-stelligen Passwörtern.", + "question": "Erläutern Sie, warum moderne BSI-Empfehlungen das erzwungene regelmäßige Wechseln ablehnen und welche zwei Kriterien stattdessen für ein sicheres Passwort ausschlaggebend sind.", + "points": 6, + "solution": "Kritik am Wechselzwang: Erzwungene periodische Wechsel führen nachweislich dazu, dass Benutzer vorhersehbare Muster wählen (z. B. Sommer2024! -> Herbst2024!) oder Passwörter auf Post-its notieren, anstatt echte Entropie zu nutzen. (2 Pkt.)\nModerne Kriterien:\n1. Passwortlänge: Mindestens 10 bis 12 Zeichen bei komplexen Passwörtern, bzw. Passphrasen mit 20+ Zeichen aus mehreren Wörtern. (2 Pkt.)\n2. Keine Nutzung bekannter Wörterbuchwörter oder persönlicher Daten; Passwort nur wechseln, wenn ein konkreter Verdacht auf Kompromittierung besteht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Symmetrische vs Asymmetrische Verschlüsselung", + "scenario": "Zur Absicherung vertraulicher Datenübertragungen werden kryptografische Algorithmen eingesetzt.", + "question": "Vergleichen Sie symmetrische und asymmetrische Verschlüsselungsverfahren hinsichtlich Schlüsselverwaltung, Rechenaufwand und typischer Einsatzszenarien und nennen Sie jeweils ein bekanntes Algorithmenbeispiel.", + "points": 8, + "solution": "Symmetrische Verschlüsselung: Verwendet denselben gemeinsamen geheimen Schlüssel (Shared Secret) zum Ver- und Entschlüsseln. Sehr schnell und recheneffizient. Problem: Sicherer Schlüsselaustausch. Beispiel: AES (Advanced Encryption Standard). (4 Pkt.)\nAsymmetrische Verschlüsselung: Verwendet ein mathematisches Schlüsselpaar aus öffentlichem Schlüssel (Public Key) und privatem Schlüssel (Private Key). Rechenintensiv und langsamer. Ideal für Schlüsselaustausch und Signaturen. Beispiel: RSA, ECC (Elliptic Curve Cryptography). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Hybride Verschlüsselung TLS", + "scenario": "Der Zugriff auf die Intranet-Webseite des Unternehmens wird per HTTPS (TLS 1.3) abgesichert.", + "question": "Erläutern Sie das Verfahren der hybriden Verschlüsselung und begründen Sie, warum weder rein symmetrische noch rein asymmetrische Verschlüsselung allein verwendet wird.", + "points": 6, + "solution": "Verfahren: Der Verbindungsaufbau (Handshake) erfolgt asymmetrisch (z. B. via Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch / ECDHE und RSA/ECC-Zertifikat), um die Identität des Servers zu prüfen und einen temporären symmetrischen Sitzungsschlüssel (Session Key) auszuhandeln. Die eigentlichen Nutzdaten werden anschließend hochperformant symmetrisch (z. B. AES-256-GCM) verschlüsselt. (4 Pkt.)\nBegründung: Kombiniert die Sicherheit des asymmetrischen Schlüsselaustauschs ohne vorheriges Geheimnis mit der enormen Rechengeschwindigkeit symmetrischer Chiffren für Massendaten. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Digitale Signatur und Hashfunktionen", + "scenario": "Ein Softwareentwickler signiert ein Update-Paket digital, bevor es an Kunden ausgeliefert wird.", + "question": "Beschreiben Sie Schritt für Schritt, wie die digitale Signatur beim Ersteller erzeugt und beim Kunden auf Echtheit und Unverfälschtheit geprüft wird.", + "points": 8, + "solution": "Erzeugung beim Ersteller:\n1. Über die Update-Datei wird ein kryptografischer Hashwert (z. B. SHA-256) gebildet. (2 Pkt.)\n2. Dieser Hashwert wird mit dem privaten Schlüssel (Private Key) des Erstellers asymmetrisch verschlüsselt -> Das Ergebnis ist die digitale Signatur. (2 Pkt.)\nPrüfung beim Kunden:\n3. Der Kunde entschlüsselt die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel (Public Key) des Erstellers und erhält den Original-Hash. (2 Pkt.)\n4. Der Kunde berechnet unabhängig den Hashwert über die heruntergeladene Datei. Stimmen beide Hashwerte exakt überein, ist die Software integer (unverändert) und authentisch (vom echten Ersteller). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Struktogramm Schleifentypen nach DIN 66261", + "scenario": "Zur Programmierung eines Algorithmus werden Schleifenstrukturen entworfen.", + "question": "Vergleichen Sie eine kopfgesteuerte Schleife (WHILE) mit einer fußgesteuerten Schleife (DO-WHILE) hinsichtlich Ausführungslogik und Mindestanzahl von Durchläufen und skizzieren Sie die Darstellung nach Nassi-Shneiderman.", + "points": 6, + "solution": "Kopfgesteuerte Schleife (abweisend): Die Bedingung wird VOR jedem Schleifendurchlauf geprüft. Ist die Bedingung von Beginn an falsch, wird der Rumpf 0-mal ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Oberer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und unten umschließt. (3 Pkt.)\nFußgesteuerte Schleife (nicht abweisend): Die Bedingung wird NACH jedem Schleifendurchlauf am Fuß geprüft. Der Rumpf wird mindestens 1-mal garantiert ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Unterer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und oben umschließt. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Trace-Tabelle Quersumme Algorithmus", + "scenario": "Gegeben ist folgender Pseudocode zur Berechnung der Quersumme einer Zahl:\nGANZZAHL zahl = 384\nGANZZAHL quersumme = 0\nSOLANGE zahl > 0 WIEDERHOLE:\n quersumme = quersumme + (zahl MOD 10)\n zahl = zahl DIV 10\nENDE_SOLANGE", + "question": "Erstellen Sie eine vollständige Trace-Tabelle für alle Schleifendurchläufe mit den Spalten: Durchlauf, zahl, (zahl MOD 10), quersumme, (zahl DIV 10) und Bedingung (zahl > 0).", + "points": 10, + "solution": "Initial: zahl=384, quersumme=0\nDurchlauf 1: zahl=384 -> 384>0 (wahr) -> MOD 10 = 4 -> quersumme = 0 + 4 = 4 -> zahl = 384 DIV 10 = 38. (3 Pkt.)\nDurchlauf 2: zahl=38 -> 38>0 (wahr) -> MOD 10 = 8 -> quersumme = 4 + 8 = 12 -> zahl = 38 DIV 10 = 3. (3 Pkt.)\nDurchlauf 3: zahl=3 -> 3>0 (wahr) -> MOD 10 = 3 -> quersumme = 12 + 3 = 15 -> zahl = 3 DIV 10 = 0. (3 Pkt.)\nEnde: zahl=0 -> 0>0 (falsch) -> Schleifenabbruch. Endergebnis quersumme = 15. (1 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Trace-Tabelle Lineare Suche", + "scenario": "Gegeben ist das Array werte = [14, 27, 42, 55, 68] und gesucht = 42.\nGANZZAHL pos = -1\nFÜR i VON 0 BIS 4 SCHRITT 1:\n WENN werte[i] == gesucht DANN\n pos = i\n VERLASSE_SCHLEIFE\n ENDE_WENN\nENDE_FÜR", + "question": "Führen Sie die Trace-Tabelle bis zum Schleifenabbruch und geben Sie den Endwert von pos und die Anzahl der Vergleiche an.", + "points": 8, + "solution": "Schritt i=0: werte[0]=14 == 42 ist FALSCH (1. Vergleich). (2 Pkt.)\nSchritt i=1: werte[1]=27 == 42 ist FALSCH (2. Vergleich). (2 Pkt.)\nSchritt i=2: werte[2]=42 == 42 ist WAHR (3. Vergleich). pos wird auf 2 gesetzt. Schleife wird abgebrochen. (3 Pkt.)\nEndwert pos: 2; Gesamtanzahl Vergleiche: 3. (1 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "UML-Klassendiagramm Sichtbarkeiten und Syntax", + "scenario": "Für eine IT-Asset-Management-Software soll die Klasse \"Server\" modelliert werden. Attribute: hostname (String, öffentlich), ipAdresse (String, privat), id (Integer, geschützt). Methoden: booten() (kein Rückgabewert, öffentlich), ping(ip: String) (Rückgabewert boolean, öffentlich).", + "question": "Stellen Sie die Klasse als UML-Klassendiagramm nach DIN/OMG-Standard dar und beachten Sie die korrekten Sichtbarkeitssymbole.", + "points": 8, + "solution": "Dreigeteilter Kasten:\nOberes Feld (Klassenname): Server (2 Pkt.)\nMittleres Feld (Attribute mit Sichtbarkeiten):\n+ hostname : String\n- ipAdresse : String\n# id : Integer (3 Pkt.)\nUnteres Feld (Methoden):\n+ booten() : void\n+ ping(ip : String) : Boolean (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "UML Assoziation Aggregation vs Komposition", + "scenario": "In einem Objektmodell stehen die Klassen \"Firma\", \"Abteilung\" und \"Mitarbeiter\" in Beziehung zueinander.", + "question": "Unterscheiden Sie Aggregation und Komposition anhand von grafischer Darstellung und Lebensdauer-Abhängigkeit und ordnen Sie die Beziehungen der Klassen begründet zu.", + "points": 8, + "solution": "Komposition (ausgefüllte Raute): Strikte existenzielle Abhängigkeit (Teil-Ganzes-Beziehung). Das Teil kann ohne das Ganze nicht existieren. Beispiel: Firma <*-- Abteilung (Wird die Firma aufgelöst, hören ihre Abteilungen auf zu existieren). (4 Pkt.)\nAggregation (leere Raute): Lose Beziehung. Die Teile können auch unabhängig vom übergeordneten Ganzen fortbestehen. Beispiel: Abteilung o-- Mitarbeiter (Wird eine Abteilung aufgelöst, bleibt der Mitarbeiter weiterhin als Person/Arbeitnehmer bestehen). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "UML Sequenzdiagramm Lebenslinie und Nachrichten", + "scenario": "Ein Authentifizierungsprozess zwischen Client, Webserver und Datenbank soll visualisiert werden.", + "question": "Erläutern Sie die Elemente eines UML-Sequenzdiagramms (Lebenslinie, Aktivierungsbalken, synchrone Nachricht, asynchrone Nachricht, Antwortnachricht).", + "points": 8, + "solution": "Lebenslinie (Lifeline): Vertikale gestrichelte Linie, die das Vorhandensein eines Objekts über die Zeit darstellt. (2 Pkt.)\nAktivierungsbalken (Execution Occurrence): Schmaler vertikaler Kasten auf der Lebenslinie, der anzeigt, dass das Objekt gerade aktiv eine Operation ausführt. (2 Pkt.)\nSynchrone Nachricht: Durchgezogene Linie mit ausgefüllter Pfeilspitze; der Aufrufer wartet blockierend auf die Antwort. (2 Pkt.)\nAntwortnachricht (Reply Message): Gestrichelte Linie mit offener Pfeilspitze zur Rückgabe des Ergebnisses. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_007", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Datenbank Normalisierung 1NF bis 3NF", + "scenario": "Gegeben ist eine unnormalisierte Tabelle: bestellungen(bestell_nr, datum, kunden_name, kunden_ort, artikel_liste, artikel_preise).", + "question": "Definieren Sie die 1., 2. und 3. Normalform und überführen Sie das Schema schrittweise in die 3. Normalform.", + "points": 12, + "solution": "1. Normalform (1NF): Alle Attribute sind atomar (jede Zelle enthält nur einen elementaren Wert; keine Wiederholgruppen). Tabelle aufteilen in Bestelldaten und einzelne Bestellpositionen (artikel_liste/preise auflösen). (4 Pkt.)\n2. Normalform (2NF): Das Schema ist in 1NF und jedes Nichtschlüssel-Attribut ist vom gesamten Primärschlüssel voll funktional abhängig (keine Abhängigkeit von Teilen eines zusammengesetzten Schlüssels). Trennung von Bestellpositionen und Artikelstammdaten. (4 Pkt.)\n3. Normalform (3NF): Das Schema ist in 2NF und es existieren keine transitiven Abhängigkeiten zwischen Nichtschlüssel-Attributen (Nichtschlüssel bestimmen keine anderen Nichtschlüssel). Auslagerung von Ort über die PLZ (kunden_name -> kunden_plz -> kunden_ort auflösen). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_008", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "ER-Modellierung Kardinalitäten", + "scenario": "Modellieren Sie die Beziehung zwischen \"Projekt\" und \"Mitarbeiter\": Ein Projekt kann von mehreren Mitarbeitern bearbeitet werden; ein Mitarbeiter kann in mehreren Projekten mitarbeiten. Zu jeder Mitarbeit wird die Anzahl der investierten Arbeitsstunden erfasst.", + "question": "Geben Sie den Beziehungstyp (Kardinalität) an und erklären Sie, wie diese Beziehung in einem relationalen Datenbankschema aufgelöst wird.", + "points": 8, + "solution": "Kardinalität: n:m-Beziehung (Many-to-Many). (2 Pkt.)\nAuflösung im relationalen Schema: Eine n:m-Beziehung kann nicht direkt über Fremdschlüssel in den beiden Haupttabellen abgebildet werden. Es wird eine Zwischentabelle / Verknüpfungstabelle (z. B. projekt_mitarbeiter) benötigt. (3 Pkt.)\nStruktur der Zwischentabelle: Enthält als Fremdschlüssel projekt_id und mitarbeiter_id (bilden gemeinsam den zusammengesetzten Primärschlüssel) sowie das Beziehungsattribut arbeitsstunden. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL DDL CREATE TABLE mit Constraints", + "scenario": "Für eine Ticket-Verwaltung soll die Tabelle \"ticket\" per SQL angelegt werden: id (Ganzzahl, Primärschlüssel mit Autoinkrement), titel (Text, max. 100 Zeichen, Pflichtfeld), status (Text, Standardwert \"OFFEN\"), prioritaet (Ganzzahl, Werte nur von 1 bis 5 erlaubt), ersteller_id (Ganzzahl, Fremdschlüssel auf benutzer.id mit Kaskadierung beim Löschen).", + "question": "Schreiben Sie das syntaktisch korrekte SQL-Statement nach ANSI/ISO-Standard.", + "points": 10, + "solution": "CREATE TABLE ticket (\n id INTEGER PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,\n titel VARCHAR(100) NOT NULL,\n status VARCHAR(20) DEFAULT 'OFFEN',\n prioritaet INT CHECK (prioritaet BETWEEN 1 AND 5),\n ersteller_id INT,\n FOREIGN KEY (ersteller_id) REFERENCES benutzer(id) ON DELETE CASCADE\n); (10 Pkt. - Abzug bei fehlendem NOT NULL, CHECK, DEFAULT oder FOREIGN KEY)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL DML Aggregation und GROUP BY mit HAVING", + "scenario": "Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, stadt) und bestellungen (id, kunde_id, betrag, datum).", + "question": "Formulieren Sie eine SQL-Abfrage, die den Kundennamen und die Gesamtsumme aller Bestellungen für jeden Kunden ausgibt, dessen Gesamtbestellwert 10.000 EUR überschreitet. Das Ergebnis soll absteigend nach der Summe sortiert sein.", + "points": 10, + "solution": "SELECT k.name, SUM(b.betrag) AS gesamtumsatz\nFROM kunden k\nINNER JOIN bestellungen b ON k.id = b.kunde_id\nGROUP BY k.id, k.name\nHAVING SUM(b.betrag) > 10000\nORDER BY gesamtumsatz DESC; (10 Pkt. - Abzug bei WHERE statt HAVING für Aggregatfunktion oder fehlendem GROUP BY)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_011", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL JOIN-Typen INNER vs LEFT vs FULL", + "scenario": "In einer Datenbank existieren mitarbeiter (id, name, abt_id) und abteilungen (id, bezeichnung). Einige Mitarbeiter haben keine Abteilung, und einige Abteilungen haben keine Mitarbeiter.", + "question": "Erläutern Sie den Unterschied im Abfrageergebnis zwischen INNER JOIN und LEFT OUTER JOIN bezüglich der Ergebniszeilen.", + "points": 6, + "solution": "INNER JOIN: Liefert ausschließlich Zeilen zurück, bei denen in beiden Tabellen ein übereinstimmender Wert vorliegt (Schnittmenge). Mitarbeiter ohne Abteilung und Abteilungen ohne Mitarbeiter werden vollständig verworfen. (3 Pkt.)\nLEFT OUTER JOIN (mitarbeiter LEFT JOIN abteilungen): Liefert ALLE Datensätze der linken Tabelle (mitarbeiter), selbst wenn keine Übereinstimmung in abteilungen vorliegt. Die fehlenden Abteilungsspalten werden mit NULL aufgefüllt. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_012", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL Transaktionen ACID-Eigenschaften", + "scenario": "Bei einer Banküberweisung von 500 EUR von Konto A auf Konto B wird ein Transaktionsblock ausgeführt.", + "question": "Nennen und erläutern Sie die vier ACID-Eigenschaften und beschreiben Sie, was passiert, wenn nach dem Abbuchen von Konto A das Datenbanksystem abstürzt.", + "points": 8, + "solution": "Atomarität (Atomicity): Alles-oder-Nichts-Prinzip. Eine Transaktion wird entweder ganz oder gar nicht ausgeführt. (2 Pkt.)\nKonsistenz (Consistency): Nach Abschluss der Transaktion befindet sich die Datenbank in einem gültigen, integren Zustand. (2 Pkt.)\nIsolation: Gleichzeitige Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig. (1 Pkt.)\nDauerhaftigkeit (Durability): Erfolgreich mit COMMIT bestätigte Änderungen bleiben dauerhaft im Speicher erhalten. (1 Pkt.)\nAbsturzfolge: Da die Buchung nicht durch COMMIT bestätigt wurde, greift beim Neustart ein automatisches Rollback (Undo-Logging). Die Abbuchung auf Konto A wird rückgängig gemacht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Sensoren und Aktoren im CPS", + "scenario": "In einem intelligenten Serverraum überwachen Sensoren die Umgebungstemperatur und steuern bei Bedarf automatisch Lüftungsklappen.", + "question": "Definieren Sie die Begriffe Sensor und Aktor in einem Cyber-Physischen System (CPS) und nennen Sie je zwei typische Komponenten in einem Rechenzentrum.", + "points": 6, + "solution": "Sensor: Technisches Bauteil, das physikalische oder chemische Größen (z. B. Temperatur, Helligkeit, Druck) erfasst und in elektrische bzw. digitale Signale umwandelt. Beispiele: Temperaturfühler (PT100/NTC), Rauchmelder, Feuchtigkeitssensor. (3 Pkt.)\nAktor (Aktorik): Bauteil, das elektrische Steuerbefehle in mechanische Bewegung, Schaltvorgänge oder andere physikalische Wirkungen umsetzt. Beispiele: Stellmotor für Lüftungsklappen, Relais zum Einschalten von Kühlaggregaten, Magnet-Türschloss. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "MQTT-Protokoll Publish-Subscribe", + "scenario": "Zur Übertragung von Messwerten hunderter IoT-Sensoren an einen Server wird MQTT anstelle von HTTP REST gewählt.", + "question": "Beschreiben Sie die Funktionsweise des Publish-Subscribe-Musters bei MQTT unter Nennung der Rollen Broker, Publisher und Subscriber und erläutern Sie einen Vorteil gegenüber HTTP.", + "points": 8, + "solution": "Funktionsweise: Publisher (z. B. ein Temperatursensor) sendet Nachrichten zu einem bestimmten Thema (Topic, z. B. \"serverraum/rack1/temp\") an den zentralen Vermittler (MQTT-Broker). Subscriber (z. B. ein Dashboard oder Alarmdienst) abonnieren dieses Topic beim Broker. Der Broker leitet jede neue Nachricht automatisch an alle aktiven Abonnenten weiter. (5 Pkt.)\nVorteil gegenüber HTTP: Extrem geringer Protokoll-Overhead (Header ab 2 Byte), Push-Prinzip statt ständigem Polling, ideal für bandbreitenarme Verbindungen und stromsparende Mikrocontroller. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "MQTT Quality of Service (QoS Level)", + "scenario": "In einem IoT-Überwachungssystem müssen verschiedene Meldungen übertragen werden: Regelmäßige Temperaturwerte alle 5 Sekunden und kritische Rauchmelder-Alarme.", + "question": "Erläutern Sie die drei MQTT QoS-Stufen (QoS 0, QoS 1, QoS 2) und ordnen Sie die beiden Meldungstypen begründet zu.", + "points": 8, + "solution": "QoS 0 (At most once): Nachricht wird maximal einmal ohne Empfangsbestätigung versendet (\"Fire and forget\"). Verlust möglich. (2 Pkt.)\nQoS 1 (At least once): Nachricht wird garantiert mindestens einmal zugestellt (Bestätigung via PUBACK), Duplikate sind möglich. (2 Pkt.)\nQoS 2 (Exactly once): Nachricht wird garantiert genau einmal ohne Duplikate über einen 4-Wege-Handshake zugestellt. Höchster Overhead. (2 Pkt.)\nZuordnung: Regelmäßige Temperaturwerte -> QoS 0 (einzelner Verlust unkritisch); Rauchmelder-Alarm -> QoS 1 oder 2 (darf keinesfalls verloren gehen). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Analog-Digital-Wandlung & Abtasttheorem", + "scenario": "Ein analoger Drucksensor liefert eine Spannung zwischen 0 und 10 Volt. Ein Mikrocontroller liest das Signal mit einem 10-Bit-A/D-Wandler ein.", + "question": "Berechnen Sie die kleinste auflösbare Spannungsstufe (Auflösung) des Wandlers und formulieren Sie das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem für periodische Signale.", + "points": 6, + "solution": "10-Bit Auflösung: 2^10 = 1024 diskrete Stufen. (2 Pkt.)\nSpannungsschritt: 10 V / 1024 = 0,009765 V = ca. 9,77 mV. (2 Pkt.)\nNyquist-Shannon-Abtasttheorem: Um ein bandbegrenztes analoges Signal ohne Informationsverlust (Aliasing) digital rekonstruieren zu können, muss die Abtastfrequenz (Sampling Rate) mehr als doppelt so hoch sein wie die höchste im Signal vorkommende Grenzfrequenz (f_abtast > 2 * f_max). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "ESD-Schutzmaßnahmen DIN EN 61340-5-1", + "scenario": "Vor dem Austausch eines Mainboards und RAM-Moduls in einem Server müssen Maßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD) getroffen werden.", + "question": "Erklären Sie, wie ESD-Schäden an Halbleiterkomponenten entstehen und nennen Sie vier konkrete Schutzmaßnahmen an einem EPA-Arbeitsplatz (Electrostatic Protected Area).", + "points": 8, + "solution": "Entstehung: Durch Reibungselektrizität (Triboelektrischer Effekt) laden sich Personen oder Werkzeuge auf mehrere tausend Volt auf. Bei Annäherung an mikroelektronische Bauteile entlädt sich die Spannung schlagartig über kleinste Leiterbahnen und Gate-Oxide, was zu thermischer Zerstörung oder latenten Vorschäden führt. (3 Pkt.)\nVier Schutzmaßnahmen:\n1. Antistatisches Erdungsarmband mit Sicherheitswiderstand (1 MOhm). (1 Pkt.)\n2. Leitfähige, geerdete ESD-Tischmatte und ableitfähiger Bodenbelag. (1 Pkt.)\n3. Verwendung von ESD-sicherem Werkzeug (leitfähige Griffe). (1 Pkt.)\n4. Transport von Komponenten ausschließlich in antistatischen Abschirmbeuteln (Shielding Bags). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "Fehlereingrenzung Top-Down vs Bottom-Up", + "scenario": "Ein Client-PC kann nach einem Umbau keine Webseiten mehr aufrufen.", + "question": "Vergleichen Sie die Fehlersuchstrategien Top-Down und Bottom-Up anhand des OSI-Referenzmodells und nennen Sie je einen Prüfschritt.", + "points": 6, + "solution": "Bottom-Up-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 1 (Physical) und arbeitet sich nach oben vor. Prüfschritt: Link-LED an Netzwerkkarte und Switch prüfen, Patchkabel austauschen. Gut bei Neuinstallationen. (3 Pkt.)\nTop-Down-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 7 (Application) und arbeitet sich nach unten vor. Prüfschritt: DNS-Auflösung und Browserkonfiguration (Proxy) testen. Gut, wenn der Fehler auf eine bestimmte Anwendung beschränkt scheint. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "S.M.A.R.T. Parameter von Festplatten", + "scenario": "Ein Server-Monitoring meldet eine Warnung für eine Enterprise-SATA-Festplatte.", + "question": "Erläutern Sie den Zweck von S.M.A.R.T. und nennen Sie zwei kritische Attribute, die auf einen unmittelbar bevorstehenden Hardwaredefekt hinweisen.", + "points": 6, + "solution": "Zweck: Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology überwacht interne mechanische und elektronische Betriebsparameter von HDDs/SSDs, um Ausfälle frühzeitig vorherzusagen. (2 Pkt.)\nZwei kritische Attribute:\n1. Reallocated Sectors Count (Anzahl defekter Sektoren, die auf Reservebereiche umgemappt wurden). (2 Pkt.)\n2. Current Pending Sector Count (Anzahl instabiler Sektoren, die auf eine Neuzuweisung warten). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_001", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "REST-API und HTTP-Methoden", + "scenario": "Ein Ticketsystem stellt eine RESTful-API für Drittanwendungen bereit.", + "question": "Ordnen Sie die vier grundlegenden CRUD-Operationen (Create, Read, Update, Delete) den entsprechenden HTTP-Verben zu und erklären Sie, was Idempotenz bedeutet.", + "points": 8, + "solution": "CRUD Zuordnung:\nCreate -> POST (oder PUT bei bekannter URI). (1 Pkt.)\nRead -> GET. (1 Pkt.)\nUpdate -> PUT (vollständiges Ersetzen) oder PATCH (partielles Ändern). (2 Pkt.)\nDelete -> DELETE. (1 Pkt.)\nIdempotenz: Eine Eigenschaft von HTTP-Methoden, bei der mehrfache identische Anfragen denselben Serverzustand zur Folge haben wie eine einzelne Anfrage. GET, PUT und DELETE sind idempotent; POST ist nicht idempotent (mehrfache Ausführung erzeugt mehrfache Ressourcen). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_002", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "HTTP-Statuscodes Zuordnung", + "scenario": "Bei der Entwicklung einer Schnittstelle treten verschiedene Fehlerfälle auf.", + "question": "Nennen Sie die Bedeutungen und typischen Anwendungsfälle der folgenden vier HTTP-Statuscodes: 200, 201, 401, 404 und 500.", + "points": 10, + "solution": "1. 200 OK: Anfrage erfolgreich ausgeführt und Nutzdaten geliefert. (2 Pkt.)\n2. 201 Created: Neue Ressource wurde erfolgreich angelegt (z. B. nach POST). (2 Pkt.)\n3. 401 Unauthorized: Zugriff verweigert, Authentifizierung fehlt oder ist ungültig. (2 Pkt.)\n4. 404 Not Found: Die angeforderte URI existiert auf dem Server nicht. (2 Pkt.)\n5. 500 Internal Server Error: Unerwarteter Serverfehler bei der Verarbeitung. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_003", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "Datenformate JSON vs XML", + "scenario": "Eine Schnittstelle soll Datenstrukturen austauschen.", + "question": "Vergleichen Sie JSON und XML hinsichtlich Syntax-Overhead, Lesbarkeit, Datentypen-Unterstützung und Schema-Validierung.", + "points": 8, + "solution": "Syntax-Overhead & Payload: JSON hat durch schlichte Key-Value-Klammerung { } deutlich weniger Overhead als XML mit seinen redundanten schließenden Tags . (2 Pkt.)\nDatentypen: JSON unterstützt native Typen (String, Number, Boolean, Array, Null, Object). XML interpretiert alle Werte primär als Text. (2 Pkt.)\nSchema-Validierung: XML besitzt ausgereifte, standardisierte Validierungsmechanismen über XSD (XML Schema Definition) und DTD; bei JSON ist JSON Schema zwar verfügbar, aber historisch weniger formalisiert. (2 Pkt.)\nParsing-Performance: JSON lässt sich nativ in Webtechnologien und modernen Programmiersprachen signifikant schneller und speicherschonender parsen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "API-Authentifizierung JWT Bearer Token", + "scenario": "Der Zugriff auf eine REST-API wird über JSON Web Tokens (JWT) abgesichert.", + "question": "Beschreiben Sie den dreiteiligen Aufbau eines JWT (Header, Payload, Signature) und erläutern Sie, wie der Server die Integrität prüft, ohne das Token in einer Datenbank nachzuschlagen (Stateless).", + "points": 8, + "solution": "Dreiteiliger Aufbau (durch Punkte getrennt, Base64Url-codiert):\n1. Header: Enthält den Token-Typ (JWT) und den verwendeten Hashing-Algorithmus (z. B. HS256 oder RS256). (2 Pkt.)\n2. Payload (Claims): Enthält die Nutzdaten (z. B. user_id, rollen, ablaufdatum exp). (2 Pkt.)\n3. Signature: Wird erzeugt, indem der codierte Header und Payload mit einem geheimen Serverschlüssel gehasht/signiert werden. (2 Pkt.)\nStateless-Prüfung: Der Server benötigt keine Session-Datenbank. Er berechnet aus empfangenem Header und Payload mit seinem geheimen Schlüssel die Signatur neu. Stimmt sie mit der im Token mitgelieferten Signatur überein und ist exp nicht abgelaufen, ist das Token garantiert echt und unverfälscht. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "IEEE 802.1Q Frame-Tagging", + "scenario": "In einem Firmennetzwerk werden VLANs über Trunk-Verbindungen zwischen Switchen übertragen.", + "question": "Beschreiben Sie den Aufbau des 4-Byte 802.1Q-VLAN-Tags (TPID, TCI, VID) und unterscheiden Sie Access- und Trunk-Ports.", + "points": 8, + "solution": "Aufbau des 802.1Q-Tags (wird hinter Source-MAC eingefügt):\n1. TPID (Tag Protocol Identifier): 2 Byte mit dem festen Hex-Wert 0x8100 zur Identifikation des VLAN-Frames. (2 Pkt.)\n2. TCI (Tag Control Information): 2 Byte bestehend aus PCP (3 Bit Priorität / CoS), DEI (1 Bit Drop Eligible) und VID (VLAN Identifier, 12 Bit für 4096 VLANs 0-4095). (2 Pkt.)\nAccess-Port: Gehört genau einem untagged VLAN an. Endgeräte empfangen Standard-Ethernet-Frames ohne Tag. (2 Pkt.)\nTrunk-Port (Tagged): Leitet Datenpakete mehrerer VLANs gleichzeitig weiter; jeder Frame erhält das 802.1Q-Tag (ausgenommen das native VLAN). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_002", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Inter-VLAN Routing Router-on-a-Stick", + "scenario": "Zwei Abteilungen befinden sich in VLAN 10 (192.168.10.0/24) und VLAN 20 (192.168.20.0/24). Ein physischer Router ist über eine einzelne Gigabit-Leitung an den Core-Switch angebunden.", + "question": "Erläutern Sie das Verfahren \"Router-on-a-Stick\" und geben Sie die wesentlichen Konfigurationsschritte auf dem Router (Subinterfaces, dot1Q) an.", + "points": 8, + "solution": "Verfahren: Der Router wickelt das Routing zwischen mehreren VLANs über eine einzige physische Schnittstelle ab, indem diese als Trunk betrieben wird. (2 Pkt.)\nKonfigurationsschritte:\n1. Physisches Interface aktivieren (no shutdown), keine IP zuweisen. (2 Pkt.)\n2. Logische Subinterfaces anlegen (z. B. interface GigabitEthernet0/0.10 und .20). (2 Pkt.)\n3. Dem Subinterface das entsprechende VLAN zuweisen (encapsulation dot1Q 10 bzw. 20) und die jeweilige Gateway-IP-Adresse konfigurieren. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_003", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Layer-3-Switch SVI Konfiguration", + "scenario": "Zur Entlastung des Routers soll das Routing zwischen zehn VLANs direkt auf einem Layer-3-Core-Switch durchgeführt werden.", + "question": "Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Layer-2- und einem Layer-3-Switch und beschreiben Sie die Funktion eines Switched Virtual Interface (SVI).", + "points": 6, + "solution": "Unterschied: Ein Layer-2-Switch leitet Daten nur innerhalb desselben Broadcast-/VLAN-Segments anhand von MAC-Adressen weiter (Hardware-ASIC). Ein Layer-3-Switch verfügt zusätzlich über Routing-Funktionalität (IP-Routing) auf Hardware-Ebene (ASIC wire-speed routing) und kann ohne externen Router zwischen VLANs routen. (3 Pkt.)\nSVI (Switched Virtual Interface): Eine logische Layer-3-Schnittstelle auf dem Switch (z. B. interface Vlan10), der eine IP-Adresse zugewiesen wird. Sie fungiert als Default Gateway für alle Hosts in diesem VLAN. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_004", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Spanning Tree Protocol RSTP 802.1w", + "scenario": "Drei Switche sind im Dreieck redundant miteinander verkabelt.", + "question": "Welche drei gravierenden Netzwerkprobleme treten ohne Spanning Tree auf und wie verhindert Rapid STP (802.1w) Schleifen im Netzwerk?", + "points": 8, + "solution": "Probleme ohne STP:\n1. Broadcast Storms: Broadcast-Frames zirkulieren endlos und bringen die Bandbreite zum Einsturz. (1 Pkt.)\n2. MAC Table Flapping: Die Switch-Tabellen werden kontinuierlich überschrieben, da derselbe Frame über wechselnde Ports eintrifft. (1 Pkt.)\n3. Multiple Frame Transmission: Endgeräte erhalten dieselben Pakete mehrfach. (1 Pkt.)\nRSTP-Funktionsweise: Wählt die Root Bridge mit der niedrigsten Bridge-ID (Priorität + MAC). Alle Switche berechnen den kürzesten Pfad zur Root Bridge. Redundante Ports werden in den Zustand \"Discarding\" (Alternate/Backup Port) versetzt. Bei einem Linkausfall konvergiert RSTP aktiv über Handshake in wenigen hundert Millisekunden. (5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_005", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Link Aggregation LACP 802.3ad", + "scenario": "Zwei Switche werden über vier parallele 1-Gbit/s-Kupferkabel miteinander verbunden.", + "question": "Erläutern Sie die Vorteile von Link Aggregation (LAG / LACP) gegenüber Einzelverbindungen mit Spanning Tree und beschreiben Sie, wie die Lastverteilung erfolgt.", + "points": 8, + "solution": "Vorteile:\n1. Bandbreitenbündelung: Alle 4 Links werden gleichzeitig aktiv genutzt (kumulierte Bandbreite 4 Gbit/s), während STP sonst 3 Ports blockieren würde. (3 Pkt.)\n2. Unterbrechungsfreie Redundanz: Fällt ein Kabel aus, läuft der Datenverkehr nahtlos über die verbleibenden 3 Leitungen weiter. (2 Pkt.)\nLastverteilung: Erfolgt über Hash-Algorithmen (z. B. Quell-/Ziel-IP, Quell-/Ziel-MAC oder TCP-Ports). Alle Pakete eines einzelnen TCP-Streams laufen über denselben physischen Port, um Paket-Out-of-Order-Probleme zu verhindern (keine 4 Gbit/s für einen Einzel-Download). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_006", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "OSPF Link-State Routing & Kostenberechnung", + "scenario": "In einem Unternehmensnetzwerk mit mehreren Standorten wird OSPF (Open Shortest Path First) als dynamisches Routing-Protokoll eingesetzt.", + "question": "Erklären Sie das Link-State-Konzept von OSPF und berechnen Sie die OSPF-Metrik für eine 100-Mbit/s- und eine 10-Gbit/s-Leitung bei einer Referenzbandbreite von 100 Gbit/s (100.000 Mbit/s).", + "points": 8, + "solution": "Link-State-Konzept: Jeder Router baut eine vollständige Topologiekarte des gesamten Netzwerks auf (Link-State Database / LSDB) über Link-State Advertisements (LSAs) und berechnet mit dem Dijkstra-Algorithmus (SPF) den kürzesten Pfad. (4 Pkt.)\nMetrik-Formel: Cost = Referenzbandbreite / Interfacebandbreite.\n100 Mbit/s Leitung: Cost = 100.000 Mbit/s / 100 Mbit/s = 1000. (2 Pkt.)\n10 Gbit/s Leitung (10.000 Mbit/s): Cost = 100.000 Mbit/s / 10.000 Mbit/s = 10. (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_007", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "BGP Autonomous Systems & Peering", + "scenario": "Ein Unternehmen bindet sein Rechenzentrum über zwei verschiedene Internet-Service-Provider (Multihoming) an.", + "question": "Definieren Sie den Begriff Autonomes System (AS) und erklären Sie den Unterschied zwischen eBGP und iBGP.", + "points": 6, + "solution": "Autonomes System (AS): Eine Sammlung von IP-Netzen unter gemeinsamer administrativer Kontrolle und einheitlicher Routing-Policy, das eine weltweit eindeutige ASN (Autonomous System Number) besitzt. (2 Pkt.)\neBGP (External BGP): Routing-Protokoll zum Austausch von Routing-Informationen ZWISCHEN zwei unterschiedlichen Autonomen Systemen (z. B. Kunde <-> Provider). (2 Pkt.)\niBGP (Internal BGP): Austausch von extern gelernten BGP-Routen INNERHALB desselben Autonomen Systems zwischen den Border-Routern. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_008", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "NAT vs PAT (NAPT) Funktionsweise", + "scenario": "Ein Firmennetzwerk mit 250 Clients nutzt private IPv4-Adressen (10.0.0.0/24) und besitzt eine einzige offizielle, öffentliche IPv4-Adresse am Router.", + "question": "Erklären Sie den Unterschied zwischen statischem 1:1-NAT und PAT (Port Address Translation / NAT-Overload) und beschreiben Sie die Rolle der Translation-Table.", + "points": 8, + "solution": "Statisches NAT (1:1): Mappt eine private IP dauerhaft und exklusiv auf eine öffentliche IP. Für 250 Hosts wären 250 öffentliche IP-Adressen nötig. (2 Pkt.)\nPAT (Port and Address Translation / NAPT): Mappt hunderte interne private IP-Adressen auf eine einzige öffentliche IP-Adresse, indem der Router jedem internen Datenstrom einen eindeutigen Quell-Port (Source Port) zuweist. (3 Pkt.)\nTranslation Table: Der Router führt eine Übersetzungstabelle (Private IP + Private Port <-> Public IP + Übersetzter Port). Eintreffende Antwortpakete aus dem Internet werden anhand der Ziel-Portnummer identifiziert und wieder an den ursprünglichen internen Client zurückgeroutet. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_009", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Site-to-Site VPN IPsec IKEv2 Phasen", + "scenario": "Zwei Unternehmensstandorte sollen dauerhaft über ein IPsec-Site-to-Site-VPN verschlüsselt miteinander verbunden werden.", + "question": "Beschreiben Sie die zwei Phasen des IKEv2-Handshakes (Internet Key Exchange) und unterscheiden Sie die Protokolle AH und ESP.", + "points": 8, + "solution": "Phase 1 (IKE_SA_INIT): Aushandeln der Sicherheitsvereinbarungen (Kryptoverfahren, DH-Gruppe) und Erstellen des sicheren, verschlüsselten Tunnels für den weiteren Schlüsselaustausch. (2 Pkt.)\nPhase 2 (IKE_AUTH / Child SA): Authentifizierung der Tunnelendpunkte (via Pre-Shared Key oder X.509-Zertifikaten) und Aufbau der eigentlichen IPsec-Sicherheitsassoziationen (SAs) für die Nutzdaten. (2 Pkt.)\nAH (Authentication Header): Bietet nur Integrität und Absenderauthentizität, verschlüsselt die Daten NICHT (daher in der Praxis kaum genutzt). (2 Pkt.)\nESP (Encapsulating Security Payload): Bietet Vertraulichkeit (Verschlüsselung mit AES), Integrität und Authentizität. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_010", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Stateful Packet Inspection vs Next-Gen Firewall (NGFW)", + "scenario": "Im Unternehmen soll eine alte Paketfilter-Firewall durch eine Next-Generation-Firewall (NGFW) ersetzt werden.", + "question": "Vergleichen Sie Stateful Inspection mit Deep Packet Inspection (DPI) einer NGFW und nennen Sie zwei moderne NGFW-Features.", + "points": 8, + "solution": "Stateful Packet Inspection (SPI): Überwacht den Verbindungszustand von TCP/UDP-Sitzungen (SYN, ACK, FIN) und Header-Informationen auf Layer 3 und 4 (IPs, Ports). Erkennt keine Anwendungsbedrohungen im Payload. (3 Pkt.)\nDeep Packet Inspection (DPI): Untersucht die tatsächlichen Anwendungsnutzdaten auf Layer 7 (Payload), unabhängig vom verwendeten Port (erkennt z. B. BitTorrent über Port 80/443). (3 Pkt.)\nZwei NGFW-Features: 1. Intrusion Prevention System (IPS / Signaturerkennung); 2. SSL/TLS-Inspection (Aufbrechen und Scannen verschlüsselter Datenströme). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "RAID 5 vs RAID 6 Nutzkapazität und URE", + "scenario": "Ein Storage-Server wird mit 8 Enterprise-Festplatten zu je 10 TB Bruttokapazität bestückt.", + "question": "Berechnen Sie die nutzbare Speicherkapazität für RAID 5 und RAID 6 und begründen Sie die Empfehlung von RAID 6 bei großen Festplatten anhand des URE-Risikos (Unrecoverable Read Error).", + "points": 10, + "solution": "RAID 5 Nutzkapazität: (N - 1) * Kapazität = (8 - 1) * 10 TB = 70 TB (1 Paritätsplatte). (2 Pkt.)\nRAID 6 Nutzkapazität: (N - 2) * Kapazität = (8 - 2) * 10 TB = 60 TB (2 Paritätsplatten). (2 Pkt.)\nURE-Risiko: Enterprise-SATA-Platten weisen eine URE-Fehlerrate von ca. 1 Bit pro 10^14 bis 10^15 gelesenen Bits auf. Beim tagelangen Rebuild eines RAID 5 nach Plattenausfall müssen zig Terabyte Daten lückenlos fehlerfrei gelesen werden. Tritt dabei ein einzelner Lesefehler auf, bricht der Rebuild ab -> Totalverlust des gesamten Arrays. RAID 6 toleriert durch zweifache Parität den gleichzeitigen Ausfall von zwei Platten und übersteht Lesefehler beim Rebuild unbeschadet. (6 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_002", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "RAID 10 Aufbau und Fehlertoleranz", + "scenario": "Ein Datenbankadministrator benötigt maximale I/O-Performance und hohe Ausfallsicherheit und wählt ein RAID 10 aus 8 Festplatten zu je 4 TB.", + "question": "Beschreiben Sie den Aufbau eines RAID 10 (Stripe of Mirrors) und berechnen Sie die Nutzkapazität sowie die maximale und minimale Anzahl an Festplattenausfällen, die das Array überlebt.", + "points": 8, + "solution": "Aufbau: Kombination aus RAID 1 (Spiegelung) und RAID 0 (Striping). Zunächst werden jeweils 2 Festplatten zu einem RAID-1-Spiegelpaar zusammengefasst (4 Paare). Über diese 4 Spiegelpaare wird anschließend ein RAID 0 gestriped. (3 Pkt.)\nNutzbare Kapazität: (N / 2) * Kapazität = (8 / 2) * 4 TB = 16 TB. (2 Pkt.)\nFehlertoleranz:\nMinimaler Ausfall: 2 Platten (wenn zufällig beide Platten DENSELBEN RAID-1-Spiegelpaars ausfallen -> Datenverlust). (1,5 Pkt.)\nMaximaler Ausfall: Bis zu 4 Platten (sofern aus jedem der vier Spiegelpaare genau eine Platte ausfällt). (1,5 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_003", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "Speicherarchitekturen DAS vs NAS vs SAN", + "scenario": "Für die Unternehmens-IT werden verschiedene Storage-Lösungen verglichen.", + "question": "Vergleichen Sie DAS, NAS und SAN bezüglich Zugriffsebene (Block vs File), Übertragungsmedien/Protokolle und typischem Einsatzzweck.", + "points": 9, + "solution": "DAS (Direct Attached Storage): Direkt am Server angeschlossener lokaler Speicher (SATA/SAS/NVMe). Block-Level-Zugriff. Nicht teilbar, nur für Einzelserver. (3 Pkt.)\nNAS (Network Attached Storage): Eigenständiges Dateisystem im Standard-LAN. File-Level-Zugriff (Datei-Ebene) über SMB/CIFS oder NFS. Ideal für zentrale Dateiablagen und Fileserver. (3 Pkt.)\nSAN (Storage Area Network): Dediziertes Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerk. Block-Level-Zugriff (RAW-LUNs erscheinen dem Host wie lokale Datenträger). Übertragung via Fibre Channel (FC) oder iSCSI. Ideal für Virtualisierungs-Cluster und Datenbanken. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_004", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "SAN Protokolle Fibre Channel vs iSCSI", + "scenario": "Zur Anbindung eines VMware-vSphere-Clusters steht die Wahl zwischen Fibre Channel (FC) und iSCSI an.", + "question": "Vergleichen Sie FC und iSCSI hinsichtlich Hardware-Komponenten, Übertragungsmedium, MTU/Jumbo Frames und Kosten.", + "points": 8, + "solution": "Fibre Channel (FC): Benötigt dedizierte FC-Host-Bus-Adapter (HBAs), optische Transceiver und spezialisierte Fibre-Channel-Switche. Verlustfreies Protokoll mit extrem geringen Latenzen und festem Framing; sehr hohe Anschaffungskosten. (4 Pkt.)\niSCSI: Kapselt SCSI-Befehle in Standard-TCP/IP-Pakete über normales Ethernet (10/25 GbE). Kostengünstiger, da Standard-Netzwerkkomponenten genutzt werden können. Erfordert zur Minimierung des Overheads zwingend Jumbo Frames (MTU 9000) und dedizierte/isolierte VLANs. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_005", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "High-Availability Cluster Active-Passive vs Active-Active", + "scenario": "Ein Web- und Datenbanksystem soll hochverfügbar ausgelegt werden.", + "question": "Unterscheiden Sie ein Active/Passive-Cluster von einem Active/Active-Cluster und erklären Sie das Phänomen des Split-Brain-Syndroms.", + "points": 8, + "solution": "Active/Passive (Failover): Node 1 bedient alle Anfragen aktiv. Node 2 befindet sich im Standby und übernimmt die Dienste erst, wenn Node 1 ausfällt. Keine Lastverteilung, aber einfaches Datenmodell. (2 Pkt.)\nActive/Active (Load Balancing): Beide Nodes verarbeiten gleichzeitig produktive Anfragen parallel und synchronisieren Daten laufend. Optimale Ressourcenauslastung, erfordert komplexe Cluster-Dateisysteme / verteilte Locks. (2 Pkt.)\nSplit-Brain-Syndrom: Wenn das interne Kommunikationsnetzwerk (Heartbeat-Netzwerk) zwischen den Clusterknoten abreißt, können die Knoten einander nicht mehr sehen. Jeder Knoten nimmt fälschlicherweise an, der andere sei tot, und übernimmt alle Ressourcen exklusiv. Beide schreiben gleichzeitig auf denselben Shared Storage -> Datenkorruption und Datenverlust. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_006", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "Quorum und Fencing (STONITH)", + "scenario": "Um Split-Brain in einem 2-Node-Cluster sicher zu verhindern, wird ein Quorum-Mechanismus und STONITH eingerichtet.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von Quorum (Mehrheitsentscheid) und beschreiben Sie das Prinzip von STONITH (Shoot The Other Node In The Head).", + "points": 6, + "solution": "Quorum: Regel, wonach ein Cluster-Teilbereich nur dann Entscheidungen treffen und Dienste weiterführen darf, wenn er über mehr als 50 % aller Cluster-Stimmen verfügt (z. B. 3 Knoten oder 2 Knoten + Witness/Quorum-Server). Bei Netztrennung verliert der isolierte Knoten das Quorum und schaltet sich passiv. (3 Pkt.)\nSTONITH: Fencing-Methode. Ein gesunder Knoten schaltet einen nicht mehr reagierenden oder unklaren Knoten über eine IPMI/iLO-Schnittstelle oder eine schaltbare Steckdosenleiste (PDU) hardwareseitig hart ab (Strom aus), um unkontrollierte Schreibzugriffe auf den Shared Storage sicher auszuschließen. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Active Directory FSMO-Rollen", + "scenario": "In einer Microsoft Active Directory Domain Services (AD DS) Gesamtstruktur existieren fünf FSMO-Rollen (Flexible Single Master Operations).", + "question": "Nennen Sie die fünf FSMO-Rollen, unterscheiden Sie zwischen gesamtstrukturweiten und domänenweiten Rollen und erläutern Sie die Aufgaben des PDC-Emulators.", + "points": 10, + "solution": "Gesamtstrukturweite Rollen (Forest-wide, genau 1-mal pro Forest):\n1. Schemamaster: Zuständig für Änderungen am AD-Datenbankschema. (1,5 Pkt.)\n2. Domänennamen-Master: Verwaltet das Hinzufügen und Entfernen von Domänen. (1,5 Pkt.)\nDomänenweite Rollen (Domain-wide, 1-mal pro Domäne):\n3. RID-Master: Vergibt RID-Pools an Domain Controller zur Erzeugung eindeutiger SIDs. (1,5 Pkt.)\n4. Infrastrukturmaster: Aktualisiert standortübergreifende Objektverweise (Phantom-Objekte). (1,5 Pkt.)\n5. PDC-Emulator: Haupt-Zeitquelle (NTP-Zeitserver) der Domäne, sofortige Synchronisation von Kennwortänderungen, Verwaltung von Kontosperrungen und Abwärtskompatibilität zu NT4. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_002", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Group Policy Objects (GPO) Vererbung LSDOU", + "scenario": "In einer Active-Directory-Umgebung werden Gruppenrichtlinien (GPOs) angewendet.", + "question": "Erläutern Sie die Auswertungsreihenfolge von Richtlinien nach der LSDOU-Regel und beschreiben Sie die Auswirkung der Einstellungen \"Vererbung deaktivieren\" (Block Inheritance) und \"Erzwungen\" (Enforced).", + "points": 8, + "solution": "LSDOU-Reihenfolge:\n1. Local (Lokal auf dem Clientcomputer)\n2. Site (Active Directory Standort)\n3. Domain (Domänenebene)\n4. OU (Organisationseinheit, von oberer OU zur untergeordneten OU).\nDie zuletzt ausgewertete Richtlinie überschreibt bei Konflikten vorherige Einstellungen (OU gewinnt gegen Domäne). (4 Pkt.)\nVererbung deaktivieren: Verhindert, dass übergeordnete Richtlinien an untergeordnete OUs vererbt werden. (2 Pkt.)\nErzwungen (Enforced): Setzt eine Richtlinie ausnahmslos durch; überstimmt Vererbungsblockaden untergeordneter OUs und kann nicht überschrieben werden. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_003", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Kerberos-Authentifizierung 3-Wege-Handshake", + "scenario": "Active Directory verwendet standardmäßig das Kerberos-Protokoll zur sicheren Benutzerauthentifizierung.", + "question": "Beschreiben Sie die drei Schritte des Kerberos-Prozesses unter Nennung der Rollen KDC, AS, TGS, TGT und Service-Ticket.", + "points": 8, + "solution": "1. Authentication Service (AS-Exchange): Client sendet Anmeldeanforderung an den Authentication Server des KDC. Der AS prüft die Anmeldedaten und antwortet mit einem TGT (Ticket Granting Ticket), das mit dem geheimen Schlüssel des KDC verschlüsselt ist. (3 Pkt.)\n2. Ticket Granting Service (TGS-Exchange): Möchte der Client auf eine Ressource zugreifen, sendet er das TGT an den Ticket Granting Server. Dieser validiert das TGT und stellt ein Service-Ticket für den gewünschten Zielserver aus. (3 Pkt.)\n3. Client-to-Server-Exchange: Der Client übergibt das Service-Ticket an den Zielserver. Der Server entschlüsselt das Ticket mit seinem eigenen Computerkonto-Schlüssel und gewährt den Zugriff ohne Passwortübertragung im Netz. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_004", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Public Key Infrastructure (PKI) X.509", + "scenario": "Ein Unternehmen baut eine zweistufige Public-Key-Infrastruktur (PKI) mit Offline-Root-CA und Online-Sub-CA auf.", + "question": "Begründen Sie, warum die Root-CA offline betrieben wird, und erklären Sie den Unterschied zwischen einer Sperrliste (CRL) und OCSP.", + "points": 8, + "solution": "Offline Root-CA: Die Stammzertifizierungsstelle ist die Vertrauensbasis der gesamten Organisation. Wird ihr privater Schlüssel kompromittiert, ist die gesamte PKI wertlos. Sie wird offline gehalten (abgeschaltet, im Tresor), um sie vor Netzwerkangriffen zu schützen, und signiert nur die Zertifikate der untergeordneten ausstellenden CAs (Sub-CAs). (4 Pkt.)\nCRL (Certificate Revocation List): Eine signierte Datei, die periodisch von der CA veröffentlicht wird und alle widerrufenen Zertifikate auflistet. Nachteil: Kann sehr groß werden und ist bis zum nächsten Update zeitlich verzögert. (2 Pkt.)\nOCSP (Online Certificate Status Protocol): Ermöglicht eine Echtzeit-Statusabfrage für ein einzelnes konkretes Zertifikat beim OCSP-Responder; extrem bandbreitenschonend und aktuell. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_005", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "E-Mail-Sicherheit SPF, DKIM und DMARC", + "scenario": "Zur Verhinderung von Spam, Spoofing und Phishing im Namen der eigenen Firmendomäne werden DNS-Einträge konfiguriert.", + "question": "Erläutern Sie die Aufgaben und Funktionsweisen von SPF, DKIM und DMARC.", + "points": 9, + "solution": "SPF (Sender Policy Framework): Ein DNS-TXT-Record, in dem der Domäneninhaber festlegt, welche IP-Adressen und Mailserver berechtigt sind, E-Mails im Namen dieser Domäne zu versenden. Der empfangende Mailserver gleicht die Quell-IP des Absenders damit ab. (3 Pkt.)\nDKIM (DomainKeys Identified Mail): Der ausgehende Mailserver signiert Teile des E-Mail-Headers und den Body kryptografisch mit einem privaten Schlüssel. Der Empfänger prüft die Signatur mit dem im DNS publizierten öffentlichen Schlüssel auf Unverfälschtheit. (3 Pkt.)\nDMARC (Domain-based Message Authentication): Richtlinie im DNS, die festlegt, wie der empfangende Mailserver verfahren soll, wenn SPF oder DKIM fehlschlagen (z. B. none, quarantine, reject), und fordert aggregierte XML-Sicherheitsberichte an den Domäneninhaber an. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_006", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Infrastruktur-Automatisierung mit Ansible", + "scenario": "Zur Konfiguration von 80 Linux-Servern wird ein Infrastructure-as-Code-Werkzeug eingeführt.", + "question": "Erklären Sie die Begriffe Agentless und Idempotenz im Kontext von Ansible und beschreiben Sie den Aufbau eines Playbooks.", + "points": 8, + "solution": "Agentless: Auf den Zielsystemen muss kein spezieller Hintergrunddienst (Agent) installiert werden; Ansible steuert die Server direkt über Standardprotokolle wie SSH (Linux) oder WinRM (Windows) an und benötigt lediglich Python auf den Zielhosts. (3 Pkt.)\nIdempotenz: Ein Playbook kann beliebig oft ausgeführt werden und führt immer zum identischen Soll-Zustand. Befindet sich ein Server bereits im gewünschten Zustand (z. B. Paket ist bereits installiert), führt Ansible keine Änderungen aus (\"ok\" statt \"changed\"). (3 Pkt.)\nAufbau eines Playbooks: In YAML-Syntax verfasste Datei, die Plays enthält. Jedes Play definiert Ziel-Hosts, Variablen und eine geordnete Liste von Tasks, die vorgefertigte Module (z. B. apt, copy, systemd) aufrufen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Hypervisor-Architekturen Typ 1 vs Typ 2", + "scenario": "Für ein IT-Konsolidierungsprojekt werden Virtualisierungslösungen evaluiert.", + "question": "Vergleichen Sie Typ-1-Hypervisoren (Bare-Metal) und Typ-2-Hypervisoren (Hosted) hinsichtlich Architektur, Performance und Einsatzbereich und nennen Sie jeweils zwei Produktbeispiele.", + "points": 8, + "solution": "Typ-1-Hypervisor (Bare-Metal): Wird direkt auf der physischen Server-Hardware ohne zwischengeschaltetes Wirtsbetriebssystem installiert. Bietet höchste I/O-Performance, minimale Latenzen und geringen Ressourcen-Overhead. Einsatz im professionellen Rechenzentrum/Enterprise-Bereich. Beispiele: VMware ESXi, Proxmox VE, Microsoft Hyper-V Server. (4 Pkt.)\nTyp-2-Hypervisor (Hosted): Läuft als normale Anwendungssoftware auf einem bestehenden Wirts-Betriebssystem (Windows, macOS, Linux). Deutlich höherer Overhead durch doppelte Treiber- und Kernel-Schichten. Einsatz auf Entwickler-Workstations und Testumgebungen. Beispiele: Oracle VirtualBox, VMware Workstation. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_002", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Docker-Container vs Virtuelle Maschinen", + "scenario": "Ein Entwicklerteam möchte monolithische Anwendungen in containerbasierte Microservices zerlegen.", + "question": "Vergleichen Sie Container und virtuelle Maschinen hinsichtlich Kernel-Architektur, Startzeiten, Speicherplatzbedarf und Isolation.", + "points": 8, + "solution": "Architektur & Kernel: Virtuelle Maschinen bringen ein eigenes vollständiges Gast-Betriebssystem samt eigenem Kernel mit. Docker-Container teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems und werden über Linux-Kernel-Features (Namespaces für Trennung von Prozessen/Netzwerk und cgroups für Ressourcenbegrenzung) isoliert. (3 Pkt.)\nStartzeit: VM benötigt 30 bis 60 Sekunden (kompletter OS-Bootvorgang); Container startet in wenigen Millisekunden (reiner Prozessstart). (2 Pkt.)\nSpeicherbedarf: VM benötigt mehrere Gigabyte Festplattenspeicher; Container-Images sind oft nur wenige Megabyte groß. (1,5 Pkt.)\nIsolation: VMs bieten stärkere Hardware-Isolation über Hypervisor-Sicherheitsgrenzen; Container teilen sich denselben Kernel (bei Kernel-Exploits höheres Ausbruchsrisiko). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_003", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Cloud Service Modelle IaaS vs PaaS vs SaaS", + "scenario": "Die Unternehmensführung plant die Migration von Diensten in die Cloud.", + "question": "Definieren Sie die Cloud-Servicemodelle IaaS, PaaS und SaaS nach NIST und erklären Sie das Shared Responsibility Model (Gemeinsame Verantwortlichkeit).", + "points": 9, + "solution": "IaaS (Infrastructure as a Service): Der Provider stellt virtualisierte Hardware (VMs, Speicher, Netzwerk) bereit. Der Kunde ist verantwortlich für Betriebssystem, Patches, Middleware, Runtimes und Anwendungen. (2 Pkt.)\nPaaS (Platform as a Service): Der Provider verwaltet Hardware, Betriebssystem und Laufzeitumgebung (z. B. Python, Node.js, SQL-Engine). Der Kunde kümmert sich nur noch um seinen Anwendungscode und die Daten. (2 Pkt.)\nSaaS (Software as a Service): Der Provider betreibt die vollständige schlüsselfertige Software samt Infrastruktur. Der Kunde nutzt die Anwendung nur über Webbrowser/API (z. B. Microsoft 365). (2 Pkt.)\nShared Responsibility Model: Definiert die genaue Grenze der Sicherheitsverantwortung: Der Cloud-Anbieter haftet für die Sicherheit DER Cloud (physische RZs, Hypervisor, Basisinfrastruktur), der Kunde ist verantwortlich für die Sicherheit IN der Cloud (Identitäten, Zugriffskontrollen, Datenverschlüsselung, Patching ab OS-Ebene bei IaaS). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_004", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "SNMPv2c vs SNMPv3 Netzwerk-Monitoring", + "scenario": "Zur Überwachung von 50 Core-Switchen wird ein Zabbix-Monitoring-Server eingerichtet.", + "question": "Begründen Sie, warum SNMPv2c in modernen Netzen als Sicherheitsrisiko gilt, und erläutern Sie die drei Sicherheitsstufen von SNMPv3 (noAuthNoPriv, authNoPriv, authPriv).", + "points": 8, + "solution": "Sicherheitsrisiko SNMPv2c: Die Authentifizierung erfolgt ausschließlich über einen unverschlüsselten Klartext-String (Community String, z. B. \"public\"). Jeder Netzwerksniffer kann Passwörter und Konfigurationen mitlesen oder manipulieren. (3 Pkt.)\nSNMPv3 Sicherheitsstufen:\n1. noAuthNoPriv: Keine Authentifizierung, keine Verschlüsselung (nur User-ID). (1 Pkt.)\n2. authNoPriv: Authentifizierung über kryptografische Hashverfahren (HMAC-MD5/SHA), aber unverschlüsselte Nutzdatenübertragung. (2 Pkt.)\n3. authPriv: Höchste Sicherheitsstufe: Hash-basierte Authentifizierung UND symmetrische Verschlüsselung der gesamten Nutzdaten via AES/DES. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_005", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Hochverfügbarkeits-Berechnung Verfügbarkeit in Prozent", + "scenario": "In einem SLA garantiert ein IT-Dienstleister für einen Cloud-Dienst eine Verfügbarkeit von 99,9 % (\"Drei Neunen\") bezogen auf ein Jahr (365 Tage à 24 Stunden).", + "question": "Berechnen Sie die maximal zulässige Ausfallzeit in Stunden und Minuten pro Jahr.", + "points": 6, + "solution": "Gesamtdauer eines Jahres in Stunden: 365 Tage * 24 h = 8760 Stunden. (2 Pkt.)\nMaximal zulässige Nichtverfügbarkeit in Prozent: 100 % - 99,9 % = 0,1 % = 0,001. (2 Pkt.)\nAusfallzeit in Stunden: 8760 h * 0,001 = 8,76 Stunden.\nUmrechnung der Nachkommastelle: 0,76 * 60 Minuten = 45,6 Minuten -> 8 Stunden und 45 Minuten (bzw. 46 Min.). (2 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_006", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Kubernetes Architektur Pods und Cluster", + "scenario": "Ein Unternehmen betreibt Microservices in einem Kubernetes-Cluster.", + "question": "Erläutern Sie die Aufgaben der Control Plane Komponenten (kube-apiserver, etcd, kube-scheduler) und definieren Sie das Konzept eines Pods.", + "points": 8, + "solution": "Control Plane Komponenten:\n1. kube-apiserver: Zentrale REST-Schnittstelle des Clusters, über die alle internen und externen Steuerungsbefehle laufen. (2 Pkt.)\n2. etcd: Konsistenter, hochverfügbarer Key-Value-Speicher für alle Zustands- und Konfigurationsdaten des Clusters. (2 Pkt.)\n3. kube-scheduler: Weist neu erstellten Pods anhand von Ressourcenanforderungen und Richtlinien passende Worker-Nodes zu. (2 Pkt.)\nPod: Die kleinste bereitstellbare Ausführungseinheit in Kubernetes. Ein Pod kapselt einen oder mehrere eng verknüpfte Container, die sich gemeinsamen Speicher (Volumes), Netzwerk-IP und Port-Adressraum teilen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_001", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Gesetzliche Kündigungsfristen nach BGB § 622", + "scenario": "Ein Fachinformatiker ist seit 12 Jahren ununterbrochen in einem mittelständischen IT-Systemhaus beschäftigt. Am 18. Mai erhält er eine ordentliche, betriebsbedingte Kündigung des Arbeitgebers.", + "question": "Ermitteln Sie unter Angabe der gesetzlichen Bestimmungen des § 622 BGB die Kündigungsfrist und das exakte Beendigungsdatum des Arbeitsverhältnisses.", + "points": 8, + "solution": "Gesetzliche Frist nach § 622 Abs. 2 Nr. 4 BGB: Bei einer Betriebszugehörigkeit von 10 Jahren beträgt die Frist 4 Monate zum Ende eines Kalendermonats. (4 Pkt.)\nFristberechnung: Die 4-Monats-Frist beginnt nach Zugang im Mai zu laufen (Juni, Juli, August, September). Beendigungstermin ist der 30. September. (4 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_002", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Kündigungsschutzgesetz KSchG Klagefrist", + "scenario": "Ein Arbeitnehmer erhält eine verhaltensbedingte Kündigung, die er für sachlich unbegründet und rechtswidrig hält.", + "question": "Nennen Sie die Frist zur Erhebung einer Kündigungsschutzklage beim Arbeitsgericht nach § 4 KSchG und beschreiben Sie, was geschieht, wenn diese Frist versäumt wird.", + "points": 6, + "solution": "Klagefrist: Die Klage muss innerhalb von drei Wochen nach schriftlichem Zugang der Kündigung beim Arbeitsgericht erhoben werden. (3 Pkt.)\nRechtsfolge bei Versäumnis: Nach § 7 KSchG gilt die Kündigung als von Anfang an rechtswirksam (Fiktionswirkung); das Arbeitsverhältnis endet unwiderruflich zum Kündigungstermin. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_003", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "BBiG Rechte und Pflichten von Auszubildenden", + "scenario": "Ein Auszubildender im 2. Ausbildungsjahr weigert sich, täglich 2 Stunden lang private Botengänge für den Geschäftsführer zu erledigen.", + "question": "Prüfen Sie die Rechtmäßigkeit dieser Anweisung nach dem Berufsbildungsgesetz (BBiG) und nennen Sie zwei wesentliche Pflichten des Ausbildenden sowie zwei Pflichten des Auszubildenden.", + "points": 8, + "solution": "Rechtmäßigkeit: Die Anweisung ist rechtswidrig nach § 14 Abs. 3 BBiG (Auszubildenden dürfen nur Aufgaben übertragen werden, die dem Ausbildungszweck dienen und ihren körperlichen Kräften angemessen sind). (2 Pkt.)\nZwei Pflichten des Ausbildenden: 1. Ausbildungspflicht (Vermittlung der Ausbildungsinhalte); 2. Kostenlose Bereitstellung der Ausbildungsmittel; 3. Freistellung für Berufsschule und Prüfungen. (2 Pkt.)\nZwei Pflichten des Auszubildenden: 1. Lernpflicht (Bemühen um Ausbildungserfolg); 2. Sorgfaltspflicht und Führen des Ausbildungsnachweises; 3. Schweigepflicht über Betriebsgeheimnisse. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_004", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "BetrVG Mitbestimmung bei technischen Einrichtungen", + "scenario": "Die Geschäftsleitung führt ohne Einbindung des Betriebsrats eine Software ein, die Tastenanschläge und Login-Zeiten der Mitarbeiter minutengenau protokolliert.", + "question": "Beurteilen Sie die Rechtslage nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG und erklären Sie, welche Schritte der Betriebsrat einleiten kann.", + "points": 8, + "solution": "Rechtslage: Der Betriebsrat hat nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG ein zwingendes, erzwingbares Mitbestimmungsrecht bei der Einführung und Anwendung von technischen Einrichtungen, die dazu bestimmt oder geeignet sind, das Verhalten oder die Leistung der Arbeitnehmer zu überwachen. Ohne vorherige Zustimmung oder Betriebsvereinbarung ist die Einführung unzulässig. (4 Pkt.)\nSchritte des Betriebsrats: 1. Aufforderung an die Geschäftsleitung zur sofortigen Stilllegung/Abschaltung der Überwachung; 2. Beantragung einer einstweiligen Verfügung beim Arbeitsgericht; 3. Bei Nichteinigung Anrufung der Einigungsstelle (§ 76 BetrVG), deren Spruch die Einigung verbindlich ersetzt. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_005", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Tarifvertragsarten Manteltarif vs Entgelttarif", + "scenario": "Gewerkschaften und Arbeitgeberverbände handeln Tarifverträge aus.", + "question": "Unterscheiden Sie den Manteltarifvertrag (bzw. Rahmentarifvertrag) vom Entgelttarifvertrag (Vergütungstarifvertrag) hinsichtlich Inhalten und typischer Laufzeit.", + "points": 6, + "solution": "Manteltarifvertrag: Regelt allgemeine Arbeitsbedingungen wie Arbeitszeit, Urlaubsdauer, Kündigungsfristen, Mehrarbeitszuschläge und Schutzbestimmungen. Typische Laufzeit: Mehrere Jahre (meist 3 bis 5 Jahre). (3 Pkt.)\nEntgelttarifvertrag: Regelt die konkrete Höhe der monatlichen Vergütung, Löhne, Gehälter und Ausbildungsvergütungen eingeteilt in Tarifgruppen. Typische Laufzeit: Kurzfristig (meist 12 bis 24 Monate). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_006", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Die 5 Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung", + "scenario": "Vom Bruttogehalt eines Arbeitnehmers werden Beiträge zur gesetzlichen Sozialversicherung abgeführt.", + "question": "Nennen Sie die fünf Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung und geben Sie an, welcher Zweig im Gegensatz zu den anderen zu 100 % allein vom Arbeitgeber finanziert wird.", + "points": 10, + "solution": "1. Krankenversicherung (GKV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n2. Pflegeversicherung (GPV) - paritätisch getragen (+ Kinderlosenzuschlag für AN). (2 Pkt.)\n3. Rentenversicherung (GRV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n4. Arbeitslosenversicherung (ALV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n5. Unfallversicherung (Gesetzliche Unfallversicherung / Berufsgenossenschaft): Wird zu 100 % allein vom Arbeitgeber getragen! (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_007", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Gehaltsabrechnung Brutto zu Netto", + "scenario": "Ein IT-Mitarbeiter (Steuerklasse 1, keine Kinder) erhält ein monatliches Bruttogehalt von 4.000 EUR.", + "question": "Erläutern Sie die Abzugsposten vom Brutto- zum Nettogehalt und unterscheiden Sie Steuern von Sozialversicherungsbeiträgen.", + "points": 6, + "solution": "Abzugsposten:\n1. Steuern: Lohnsteuer (an das Finanzamt), Solidaritätszuschlag (sofern Freigrenze überschritten), ggf. Kirchensteuer. (3 Pkt.)\n2. Gesetzliche Sozialabgaben (ca. 20-21 % AN-Anteil): Kranken-, Pflege-, Renten- und Arbeitslosenversicherung (an die zuständige Krankenkasse als Einzugsstelle). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_008", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Unternehmensformen GmbH vs Aktiengesellschaft (AG)", + "scenario": "Für die Expansion eines Cloud-Startups wird die Wahl zwischen einer GmbH und einer AG abgewogen.", + "question": "Vergleichen Sie GmbH und AG bezüglich Mindestkapital, Organe und Haftung.", + "points": 8, + "solution": "GmbH (Gesellschaft mit beschränkter Haftung):\n- Mindeststammkapital: 25.000 EUR. (1 Pkt.)\n- Organe: Geschäftsführer (Leitung) und Gesellschafterversammlung (Beschlussfassung). (2 Pkt.)\n- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der GmbH. (1 Pkt.)\nAG (Aktiengesellschaft):\n- Mindestgrundkapital: 50.000 EUR. (1 Pkt.)\n- Organe: Vorstand (Leitung), Aufsichtsrat (Kontrolle), Hauptversammlung der Aktionäre (Beschlussfassung). (2 Pkt.)\n- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der AG (Aktionär haftet nur mit dem Aktienwert). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_009", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Handelsregister Abteilung A vs Abteilung B", + "scenario": "Kaufleute und Gesellschaften werden im Handelsregister eingetragen.", + "question": "Unterscheiden Sie Abteilung A (HRA) und Abteilung B (HRB) bezüglich der eingetragenen Rechtsformen und erläutern Sie den Unterschied zwischen deklaratorischer und konstitutiver Wirkung.", + "points": 8, + "solution": "Abteilung A (HRA): Verzeichnet Einzelkaufleute (e.K.) und Personengesellschaften (OHG, KG). (2 Pkt.)\nAbteilung B (HRB): Verzeichnet Kapitalgesellschaften (GmbH, AG, KGaA). (2 Pkt.)\nDeklaratorische Wirkung: Rechtswirkung ist bereits vor der Eintragung eingetreten; die Eintragung stellt den bestehenden Rechtszustand lediglich öffentlich klar (z. B. Erteilung einer Prokura). (2 Pkt.)\nKonstitutive Wirkung: Die Rechtswirkung entsteht erst mit und durch die Eintragung im Handelsregister (rechtsbegründend, z. B. Entstehung einer GmbH als juristische Person). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_010", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Kaufvertragsstörungen Sachmangel und Nacherfüllung", + "scenario": "Ein Unternehmen bestellt 10 neue Laptops. Bei Lieferung stellt sich heraus, dass 3 Displays tiefe Kratzer aufweisen.", + "question": "Nennen Sie die vorrangigen Rechte des Käufers bei Vorliegen eines Sachmangels (§ 437, § 439 BGB) und beschreiben Sie, unter welchen Bedingungen die nachrangigen Rechte (Rücktritt, Minderung) greifen.", + "points": 8, + "solution": "Vorrangiges Recht (Nacherfüllung nach § 439 BGB): Der Käufer kann nach seiner Wahl die Beseitigung des Mangels (Nachbesserung / Reparatur) oder die Lieferung einer mangelfreien Sache (Nachlieferung / Ersatz) verlangen. Dem Verkäufer muss dazu eine angemessene Frist eingeräumt werden. (4 Pkt.)\nNachrangige Rechte: Schlägt die Nacherfüllung fehl (nach dem 2. erfolglosen Nachbesserungsversuch) oder verweigert der Verkäufer diese endgültig, kann der Käufer vom Kaufvertrag zurücktreten (Rückabwicklung Zug um Zug), den Kaufpreis mindern und ggf. Schadensersatz verlangen. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_011", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Marktformen Polypol, Oligopol und Monopol", + "scenario": "Auf Märkten treffen Angebot und Nachfrage bei unterschiedlichen Marktstrukturen aufeinander.", + "question": "Definieren Sie die Marktformen Monopol, Oligopol und Polypol aus Sicht der Anbieter und nennen Sie jeweils ein konkretes Marktbeispiel.", + "points": 6, + "solution": "Monopol (Angebotsmonopol): Genau ein Anbieter steht vielen Nachfragern gegenüber. Hohe Preissetzungsmacht. Beispiel: Deutsche Bahn im Schienenfernverkehr (historisch) oder staatliches Lotteriemonopol. (2 Pkt.)\nOligopol (Angebotsoligopol): Wenige Anbieter stehen vielen Nachfragern gegenüber. Gefahr von Preisabsprachen oder Preiskämpfen. Beispiel: Deutscher Mobilfunknetz-Markt (Telekom, Vodafone, Telefónica, 1&1) oder Mineralölkonzerne. (2 Pkt.)\nPolypol: Sehr viele Anbieter stehen sehr vielen Nachfragern gegenüber. Vollständige Konkurrenz, Preisbildung über den Gleichgewichtspreis. Beispiel: Gebrauchtwagenmarkt, Wohnungsmarkt, Gastronomie. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_012", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Konjunkturphasen Zyklus", + "scenario": "Die volkswirtschaftliche Entwicklung verläuft in zyklischen Schwankungen.", + "question": "Nennen Sie die vier klassischen Phasen des Konjunkturzyklus in richtiger Reihenfolge und beschreiben Sie zwei typische volkswirtschaftliche Merkmale der Hochkonjunktur (Boom).", + "points": 6, + "solution": "Vier Phasen:\n1. Aufschwung (Expansion)\n2. Hochkonjunktur (Boom)\n3. Abschwung (Rezession)\n4. Tiefstand (Depression). (3 Pkt.)\nZwei Merkmale des Booms: 1. Nahezu Vollbeschäftigung / akuter Fachkräftemangel; 2. Volle Kapazitätsauslastung der Unternehmen bei steigenden Zinsen, Löhnen und Inflationsraten. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_013", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Geldpolitik der EZB Leitzins und Inflation", + "scenario": "Zur Bekämpfung einer anhaltend hohen Inflationsrate beschließt der Rat der Europäischen Zentralbank (EZB) eine Erhöhung der Leitzinsen.", + "question": "Erläutern Sie den Wirkungsmechanismus einer Leitzinserhöhung auf die Kreditvergabe von Geschäftsbanken, die Investitionsbereitschaft und die Preisentwicklung.", + "points": 6, + "solution": "Wirkungsmechanismus:\n1. Refinanzierungskosten steigen: Geschäftsbanken müssen für EZB-Zentralbankgeld höhere Zinsen zahlen und geben diese in Form höherer Kreditzinsen an Unternehmen und Verbraucher weiter. (2 Pkt.)\n2. Dämpfung der Nachfrage: Teurere Kredite führen dazu, dass Unternehmen Investitionen verschieben und private Haushalte weniger konsumieren, während Sparen attraktiver wird. (2 Pkt.)\n3. Inflationsrückgang: Die gesunkene Gesamtnachfrage reduziert den Druck auf die Güterpreise, sodass sich der Preisanstieg verlangsamt (Rückkehr zum 2%-Inflationsziel). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_014", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Kaufmännisches Mahnverfahren Zahlungsverzug", + "scenario": "Ein Kunde zahlt eine fällige Rechnung über 3.500 EUR trotz Fälligkeitsdatum nicht.", + "question": "Erklären Sie, wann ein Schuldner nach § 286 BGB auch ohne gesonderte Mahnung automatisch in Verzug gerät, und beschreiben Sie den Ablauf des gerichtlichen Mahnverfahrens.", + "points": 8, + "solution": "Automatischer Verzug nach § 286 BGB:\n1. Wenn für die Leistung eine Zeit nach dem Kalender bestimmt ist (z. B. \"zahlbar bis zum 15.10.\"). (2 Pkt.)\n2. Spätestens 30 Tage nach Fälligkeit und Zugang einer Rechnung (bei Verbrauchern nur mit entsprechendem Hinweis auf der Rechnung). (2 Pkt.)\nGerichtliches Mahnverfahren:\n1. Gläubiger beantragt Mahnbescheid beim zentralen Mahngericht (keine materielle Rechtsprüfung). (1,5 Pkt.)\n2. Das Gericht stellt den Mahnbescheid zu; der Schuldner hat 2 Wochen Widerspruchsfrist. (1 Pkt.)\n3. Erfolgt kein Widerspruch, beantragt der Gläubiger den Vollstreckungsbescheid (vollstreckbarer Titel für Gerichtsvollzieher). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_015", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Mutterschutz und Elternzeit", + "scenario": "Eine Mitarbeiterin teilt ihrer Abteilungsleitung mit, dass sie schwanger ist.", + "question": "Nennen Sie die gesetzlichen Mutterschutzfristen vor und nach der Entbindung nach dem Mutterschutzgesetz (MuSchG) und erklären Sie die Kündigungsschutzregelung während Schwangerschaft und Elternzeit.", + "points": 6, + "solution": "Mutterschutzfristen: 6 Wochen vor der Entbindung (Schwangere darf auf eigenen Wunsch arbeiten) und 8 Wochen nach der Entbindung (absolutes Beschäftigungsverbot; 12 Wochen bei Früh- oder Mehrlingsgeburten). (3 Pkt.)\nKündigungsschutz: Während der gesamten Schwangerschaft bis 4 Monate nach der Entbindung sowie während der Elternzeit besteht nach § 17 MuSchG bzw. § 18 BEEG ein striktes Kündigungsverbot. Kündigungen sind ausnahmslos unzulässig (Ausnahmen bedürfen der vorherigen behördlichen Genehmigung). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_016", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Jugendarbeitsschutzgesetz (JArbSchG)", + "scenario": "Ein 17-jähriger Auszubildender soll an einem Samstag 9 Stunden lang Überstunden in der Serverwartung leisten.", + "question": "Prüfen Sie die Zulässigkeit dieser Maßnahme anhand von Arbeitszeit und Samstagsruhe nach dem JArbSchG.", + "points": 6, + "solution": "Tägliche Höchstarbeitszeit (§ 8 JArbSchG): Jugendliche dürfen maximal 8 Stunden täglich und 40 Stunden wöchentlich beschäftigt werden (eine 9-Stunden-Schicht ist unzulässig). (3 Pkt.)\nSamstagsruhe (§ 16 JArbSchG): An Samstagen dürfen Jugendliche grundsätzlich nicht beschäftigt werden. Zulässige Ausnahmen (z. B. Krankenhäuser, Gastronomie) treffen auf reguläre IT-Bürotätigkeiten nicht zu. Die Anweisung ist somit doppelt rechtswidrig. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_009", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Make-or-Buy Entscheidung", + "scenario": "Ein Unternehmen überlegt, einen Helpdesk intern mit eigenen Mitarbeitern zu betreiben (Fixkosten 60.000 EUR/Jahr, variable Kosten 5 EUR pro Ticket) oder an einen externen Dienstleister zu vergeben (25 EUR pro Ticket ohne Fixkosten).", + "question": "Berechnen Sie die kritische Ticketmenge (Break-Even-Point), ab der der Eigenbetrieb wirtschaftlicher ist, und nennen Sie zwei qualitative Entscheidungskriterien.", + "points": 8, + "solution": "Break-Even-Berechnung: K_eigen = K_fremd -> 60.000 + 5 * x = 25 * x -> 60.000 = 20 * x -> x = 3.000 Tickets pro Jahr. Ab dem 3.001. Ticket ist der Eigenbetrieb kostengünstiger. (4 Pkt.)\nQualitative Kriterien: 1. Know-how-Aufbau und Datensicherheit im eigenen Haus; 2. Qualitätskontrolle und Reaktionszeit; 3. Abhängigkeit vom externen Dienstleister (Vendor Lock-in). (4 Pkt.)", + "type": "calc", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf1_010", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 1", + "topic": "Qualitätsmanagement PDCA-Zyklus (ISO 9001)", + "scenario": "Zur kontinuierlichen Verbesserung von IT-Dienstleistungen wird der PDCA-Zyklus (Deming-Kreis) nach DIN EN ISO 9001 angewendet.", + "question": "Benennen und erläutern Sie die vier Phasen des PDCA-Zyklus anhand eines Incident-Management-Prozesses.", + "points": 8, + "solution": "1. Plan (Planen): Analyse der aktuellen Störungsbeseitigung, Definition von Zielen und Festlegen von Maßnahmen (z. B. Einführung von Standardarbeitsanweisungen SOPs). (2 Pkt.)\n2. Do (Umsetzen): Durchführung und Schulung der Maßnahmen im Helpdesk auf operativer Ebene. (2 Pkt.)\n3. Check (Überprüfen): Messung der Kennzahlen (z. B. First-Time-Fix-Rate, durchschnittliche Ticket-Lösungszeit) und Soll-Ist-Vergleich. (2 Pkt.)\n4. Act (Handeln / Anpassen): Bei Zielabweichungen Korrekturmaßnahmen einleiten, erfolgreiche Prozesse als neuen Standard im Unternehmen verankern. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Green IT & Umweltzeichen Blauer Engel", + "scenario": "Für eine öffentliche Ausschreibung von 200 Büro-PCs fordert der Auftraggeber die Zertifizierung nach dem Umweltzeichen \"Blauer Engel\" (DE-UZ 78).", + "question": "Nennen Sie vier ökologische und ressourcenschonende Anforderungen, die Geräte für dieses Umweltzeichen erfüllen müssen.", + "points": 8, + "solution": "1. Hohe Energieeffizienz des Netzteils und geringer Stromverbrauch im Standby-/Ruhezustand. (2 Pkt.)\n2. Reparierbarkeit und Upgradefähigkeit (Verwendung von Standardkomponenten, zerstörungsfreie Demontierbarkeit mit Standardwerkzeug). (2 Pkt.)\n3. Vermeidung gefährlicher Stoffe (z. B. Verzicht auf halogenierte Flammschutzmittel in Gehäusen und Leiterplatten). (2 Pkt.)\n4. Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Software-Updates für mindestens 5 Jahre nach Produktionseinstellung. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Display-Technologien IPS vs OLED vs VA", + "scenario": "Für die Beschaffung von 50 Arbeitsplatzmonitoren werden Panels verglichen.", + "question": "Vergleichen Sie IPS- und OLED-Panels bezüglich Blickwinkelstabilität, Kontrast/Schwarzwert, Energieverbrauch bei hellen Inhalten und Reaktionszeit.", + "points": 8, + "solution": "Blickwinkelstabilität: Beide sehr gut; IPS behält Farben bis fast 178 Grad naturgetreu bei, OLED hat nahezu keinen Blickwinkelverlust. (2 Pkt.)\nKontrast/Schwarzwert: OLED bietet echtes Schwarz und unendlichen Kontrast, da selbstleuchtende Pixel komplett abgeschaltet werden; IPS benötigt Hintergrundbeleuchtung (Backlight), Schwarz wirkt leicht gräulich. (2 Pkt.)\nEnergieverbrauch: IPS verbraucht konstant Strom unabhängig vom Bildschirminhalt; OLED verbraucht bei großflächig weißen Dokumenten (Office/Word) signifikant mehr Strom als IPS. (2 Pkt.)\nBurn-In-Risiko: IPS hat kein Burn-In; bei OLED besteht bei statischen Office-Elementen (Taskleiste, Fensterrahmen) im Dauerbetrieb ein Restrisiko für Pixeldegradation. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf2_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 2", + "topic": "Bildschirmbrille Kostenübernahme", + "scenario": "Ein Mitarbeiter klagt nach Umstellung auf Bildschirmarbeit über Kopfschmerzen und brennende Augen. Ein Augenarzt verordnet eine spezielle Bildschirmarbeitsplatzbrille.", + "question": "Beurteilen Sie anhand von § 6 ArbStättV und DGUV Information 250-008, unter welchen Voraussetzungen der Arbeitgeber die Kosten für die Brille übernehmen muss.", + "points": 6, + "solution": "1. Pflicht zur arbeitsmedizinischen Vorsorge: Der Arbeitgeber muss Mitarbeitern an Bildschirmarbeitsplätzen eine regelmäßige Augenuntersuchung ermöglichen. (2 Pkt.)\n2. Medizinische Notwendigkeit: Ergibt die Untersuchung, dass normale Sehhilfen (z. B. Alltagsbrillen, Gleitsichtbrillen) für die spezielle Arbeitsdistanz (50-70 cm) nicht ausreichen, muss der Arbeitgeber eine Bildschirmarbeitsplatzbrille bereitstellen. (2 Pkt.)\n3. Kostenübernahme: Der Arbeitgeber trägt die Kosten im angemessenen, für den Arbeitszweck notwendigen Rahmen voll (§ 6 Abs. 2 ArbStättV). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_016", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "IPv6 SLAAC vs DHCPv6", + "scenario": "In einem neu eingerichteten IPv6-Netzwerk sollen Clients ihre IP-Adressen automatisch beziehen.", + "question": "Vergleichen Sie SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) und Stateful DHCPv6 bezüglich Adressvergabe, Router Advertisements und zentraler Protokollierung.", + "points": 8, + "solution": "SLAAC: Client empfängt vom Router per ICMPv6 Router Advertisement (RA) das 64-Bit-Netzwerkpräfix. Den 64-Bit-Interface Identifier generiert der Client selbst (entweder via EUI-64 aus der MAC-Adresse oder zufällig via Privacy Extensions RFC 4941). Keine zentrale Adressdatenbank. (4 Pkt.)\nStateful DHCPv6: Funktioniert wie traditionelles DHCP: Ein DHCPv6-Server verwaltet einen definierten Adresspool, vergibt spezifische Adressen an Clients und protokolliert diese in einer Lease-Datenbank (zentrale Kontrolle und Auditierbarkeit). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_017", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "MTU, MSS und Path MTU Discovery", + "scenario": "Nach der Einrichtung eines VPN-Tunnels können Clients zwar kleine Webseiten öffnen, der Download großer Dateien bricht jedoch mit Timeouts ab.", + "question": "Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Ethernet-MTU (Maximum Transmission Unit), TCP-MSS (Maximum Segment Size), VPN-Overhead und Path MTU Discovery (PMTUD).", + "points": 8, + "solution": "Standard-MTU: Im Ethernet beträgt die MTU maximal 1500 Byte (inkl. 20 Byte IP-Header + 20 Byte TCP-Header -> MSS = 1460 Byte). (2 Pkt.)\nVPN-Overhead: Ein VPN-Tunnel (z. B. IPsec/ESP) fügt zusätzliche Header und Padding hinzu (ca. 40-70 Byte). Ein 1500-Byte-Paket überschreitet nun die physische Leitungs-MTU. (2 Pkt.)\nPMTUD & DF-Bit: Pakete mit gesetztem \"Don't Fragment\"-Bit (DF) werden vom Router verworfen, wenn sie größer als die MTU des Zwischenlinks sind. Der Router sendet ein ICMP-Paket \"Fragmentation Needed\" zurück. (2 Pkt.)\nLösung (Black Hole Vermeidung): Werden ICMP-Nachrichten durch Firewalls blockiert, scheitert PMTUD. Abhilfe: TCP MSS Clamping auf der Firewall (MSS künstlich auf z. B. 1360 Byte reduzieren). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_018", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "WLAN WPA3-Sicherheit & SAE Handshake", + "scenario": "Die WLAN-Infrastruktur soll von WPA2-Personal (PSK) auf WPA3-Personal migriert werden.", + "question": "Erläutern Sie, warum WPA2 für Offline-Wörterbuchangriffe anfällig ist und wie der SAE-Handshake (Simultaneous Authentication of Equals / Dragonfly) in WPA3 diesen Angriff unmöglich macht.", + "points": 8, + "solution": "Schwachstelle WPA2: Beim klassischen 4-Wege-Handshake kann ein Angreifer die Handshake-Frames mitschneiden (Sniffing) und anschließend offline auf Hochleistungs-GPUs Milliarden Passwörter gegen den Hash testen (Dictionary Attack), ohne weitere Verbindung zum AP. (4 Pkt.)\nWPA3 / SAE-Verfahren: Verwendet den Dragonfly-Schlüsselaustausch (Diffie-Hellman-Variante auf elliptischen Kurven). Das Passwort wird direkt in die Kurvenberechnung einbezogen. Ein Angreifer kann bei jedem Fehlversuch nur genau ein einziges Passwort online verifizieren; Offline-Wörterbuchangriffe auf mitgeschnittene Pakete sind mathematisch unmöglich (Forward Secrecy). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf3_019", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 3", + "topic": "DNSSEC Funktionsweise", + "scenario": "Zur Abwehr von DNS-Spoofing und Cache Poisoning wird DNSSEC auf den Nameservern implementiert.", + "question": "Erläutern Sie, wie DNSSEC die Authentizität und Integrität von DNS-Antworten sicherstellt und welche Aufgaben die Records RRSIG und DNSKEY haben.", + "points": 8, + "solution": "Funktionsweise: DNSSEC nutzt asymmetrische Kryptografie zur hierarchischen digitalen Signatur von DNS-Zonendaten. Clients können über eine lückenlose Vertrauenskette (Chain of Trust) von der DNS-Root-Zone (. ) über die TLD (z. B. .de) bis zur Domäne prüfen, ob die Antwort unverfälscht vom autoritativen Server stammt. (4 Pkt.)\nDNSKEY: Enthält den öffentlichen Schlüssel der Zone zur Verifikation von Signaturen. (2 Pkt.)\nRRSIG (Resource Record Signature): Enthält die kryptografische Signatur über ein konkretes Resource Record Set (RRSet, z. B. A- oder MX-Records). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "DSGVO Art. 9 Besondere Kategorien von Daten", + "scenario": "Ein Softwarehaus entwickelt eine Mitarbeiter-App, in der auch Arbeitsunfähigkeitsbescheinigungen (Krankmeldungen) und Religionszugehörigkeiten (für Kirchensteuer) gespeichert werden.", + "question": "Definieren Sie \"besondere Kategorien personenbezogener Daten\" nach Art. 9 DSGVO und nennen Sie drei erhöhte Schutzanforderungen, die bei deren Verarbeitung zu beachten sind.", + "points": 8, + "solution": "Definition (Art. 9 Abs. 1 DSGVO): Hochsensible Daten, aus denen rassische und ethnische Herkunft, politische Meinungen, religiöse oder weltanschauliche Überzeugungen, Gewerkschaftszugehörigkeit, genetische Daten, biometrische Daten zur Identifizierung oder Gesundheitsdaten und Daten zum Sexualleben hervorgehen. Verarbeitung ist grundsätzlich untersagt, außer es greift ein Ausnahmetatbestand (z. B. Art. 9 Abs. 2 b für Arbeitsrecht). (4 Pkt.)\nDrei Schutzanforderungen:\n1. Zwingende Durchführung einer Datenschutz-Folgenabschätzung (DSFA nach Art. 35 DSGVO). (1,5 Pkt.)\n2. Strikte Verschlüsselung at-rest (Datenbank) und in-transit (TLS 1.3). (1,5 Pkt.)\n3. Extrem restriktives Berechtigungs- und Rollenkonzept mit detaillierter Protokollierung aller Lese- und Schreibzugriffe. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_016", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Firewall DMZ-Konzepte", + "scenario": "Ein Webshop und ein Mailserver sollen so betrieben werden, dass Kunden aus dem Internet Zugriff haben, ohne dass das interne Firmennetzwerk gefährdet wird.", + "question": "Beschreiben Sie das Konzept einer Demilitarisierten Zone (DMZ) und vergleichen Sie eine Single-Firewall-DMZ mit einer mehrstufigen Dual-Firewall-DMZ (Screened Subnet).", + "points": 8, + "solution": "DMZ-Konzept: Ein separates, isoliertes Netzwerksegment zwischen dem unsicheren Internet und dem schützenswerten internen LAN. Öffentliche Server (Web, Mail, Proxy) stehen in der DMZ. Einbruch in die DMZ gewährt keinen direkten Zugriff auf das LAN. (4 Pkt.)\nSingle-Firewall (Three-Homed): Eine Firewall mit 3 Interfaces (Internet, DMZ, LAN). Kostengünstig, aber Single Point of Failure (Wird die Firewall kompromittiert, ist das gesamte LAN offen). (2 Pkt.)\nDual-Firewall (Screened Subnet): Eine äußere und eine innere Firewall unterschiedlicher Hersteller (Heterogenität). Selbst bei Ausnutzung einer Zero-Day-Lücke in der äußeren Firewall blockiert die innere Firewall den Zugriff ins LAN. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf4_017", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 4", + "topic": "Zero-Trust-Sicherheitsarchitektur", + "scenario": "Ein Unternehmen ersetzt sein traditionelles Perimeter-Sicherheitsmodell (\"Burg-und-Graben\") durch eine Zero-Trust-Architektur (NIST SP 800-207).", + "question": "Erläutern Sie den Leitsatz \"Never trust, always verify\" und nennen Sie drei zentrale Säulen von Zero Trust.", + "points": 6, + "solution": "Leitsatz: Es gibt kein inhärent sicheres Netzwerk mehr; weder externe Zugriffe noch interne Netzwerkpakete aus dem LAN dürfen a priori als vertrauenswürdig eingestuft werden. Jede einzelne Anfrage muss authentifiziert, autorisiert und verschlüsselt werden. (3 Pkt.)\nDrei Säulen: 1. Identitätsbasierte Zugriffskontrolle (starke MFA, Kontextprüfung wie Standort/Gerätestatus); 2. Mikrosegmentierung (Netze in kleinste Einheiten zerlegen); 3. Prinzip der minimalen Rechtevergabe (Least Privilege & Just-in-Time Access). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_013", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "Python Exception Handling & Custom Errors", + "scenario": "In einem Python-Skript soll eine Division durchgeführt und Benutzereingaben validiert werden.", + "question": "Erklären Sie die Funktionsweise von try, except, else und finally in Python und schreiben Sie einen Code-Ausschnitt, der eine Division durch Null sauber abfängt.", + "points": 8, + "solution": "Erklärung:\n- try: Enthält den fehleranfälligen Codeblock. (1 Pkt.)\n- except: Fängt spezifische Ausnahmen ab und behandelt sie (z. B. ZeroDivisionError). (1 Pkt.)\n- else: Wird nur ausgeführt, wenn im try-Block KEIN Fehler aufgetreten ist. (1 Pkt.)\n- finally: Wird immer ausgeführt, egal ob ein Fehler auftrat oder nicht (z. B. zum Schließen von Dateien/Sockets). (1 Pkt.)\nCode:\ntry:\n ergebnis = a / b\nexcept ZeroDivisionError:\n print(\"Fehler: Division durch 0 nicht erlaubt!\")\nelse:\n print(\"Ergebnis:\", ergebnis)\nfinally:\n print(\"Berechnung abgeschlossen.\") (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_014", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL Subqueries mit IN und EXISTS", + "scenario": "Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, land) und bestellungen (id, kunde_id, summe).", + "question": "Formulieren Sie zwei SQL-Abfragen, die alle Kundennamen ausgeben, die mindestens eine Bestellung getätigt haben: Einmal unter Verwendung einer Subquery mit IN und einmal mit EXISTS.", + "points": 8, + "solution": "Variante 1 (IN):\nSELECT name FROM kunden WHERE id IN (SELECT kunde_id FROM bestellungen); (4 Pkt.)\nVariante 2 (EXISTS / Korrelierte Unterabfrage):\nSELECT k.name FROM kunden k WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM bestellungen b WHERE b.kunde_id = k.id); (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf5_015", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 5", + "topic": "SQL Window Functions ROW_NUMBER", + "scenario": "In einer Vertriebsdatenbank sollen die Top-3-Umsätze jedes Verkäufers ermittelt werden.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von SQL Window Functions gegenüber GROUP BY und erklären Sie die Syntax von ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY ... ORDER BY ...).", + "points": 8, + "solution": "Unterschied zu GROUP BY: GROUP BY fasst Zeilen zusammen und reduziert die Ergebnismenge auf eine einzige Zeile pro Gruppe. Eine Window Function führt Berechnungen über eine definierte Zeilenmenge (das Fenster / Window) durch, behält jedoch die individuelle Identität jeder einzelnen Zeile bei. (4 Pkt.)\nSyntax-Erklärung:\n- ROW_NUMBER(): Vergibt eine fortlaufende Zeilennummer (1, 2, 3...).\n- PARTITION BY spalte: Teilt den Datensatz in logische Untergruppen (z. B. pro Verkäufer).\n- ORDER BY spalte DESC: Bestimmt die Sortierreihenfolge innerhalb jeder Partition (z. B. höchster Umsatz zuerst). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Feldbussysteme Modbus RTU vs Modbus TCP", + "scenario": "In einer Gebäudeleittechnik werden Energiezähler und Klimageräte über Modbus an eine Steuerung angebunden.", + "question": "Vergleichen Sie Modbus RTU und Modbus TCP bezüglich Übertragungsmedium, Adressierung und Fehlererkennung.", + "points": 8, + "solution": "Modbus RTU: Physische Zweidrahtleitung RS-485 (differenzielle Spannung). Master-Slave-Prinzip mit Slave-IDs (1 bis 247). Fehlererkennung erfolgt über eine 16-Bit-CRC-Prüfsumme (Cyclic Redundancy Check) am Frame-Ende. (4 Pkt.)\nModbus TCP: Basiert auf Standard-Ethernet und TCP/IP (Standard-Port 502). Adressierung erfolgt über reguläre IP-Adressen und Portnummern. Die Fehlererkennung und Flusskontrolle wird vollständig von den darunterliegenden TCP- und Ethernet-Prüfsummen übernommen (kein CRC im Modbus-Header nötig). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf6_006", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 6", + "topic": "Edge Computing vs Cloud Computing", + "scenario": "In einer Industrie-4.0-Fertigung erfassen Sensoren 10.000 Messwerte pro Sekunde an einer CNC-Fräse.", + "question": "Begründen Sie, warum die Auswertung zur Erkennung von Werkzeugbruch über ein Edge-Device direkt an der Maschine und nicht in einer Cloud-Plattform stattfinden muss.", + "points": 6, + "solution": "1. Latenzzeit (Echtzeitfähigkeit): Ein Werkzeugbruch erfordert eine Notabschaltung innerhalb von Millisekunden. Der Roundtrip in eine Cloud über das Internet hat Latenzen von 20-100 ms und ist für Maschinenschutz zu langsam. (2 Pkt.)\n2. Bandbreitenbedarf: 10.000 Messwerte pro Sekunde würden kontinuierlich Gigabytes an Daten über den Internetanschluss pumpen und unnötige Kosten/Leitungsüberlastung erzeugen. (2 Pkt.)\n3. Ausfallsicherheit: Die Maschine muss auch bei einem Ausfall der Internetverbindung autark und sicher weiterlaufen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_004", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "Digitalmultimeter Messungen & Sicherheit", + "scenario": "Ein Techniker überprüft ein Servernetzteil und misst Spannungen an einem Kaltgerätestecker und auf dem Mainboard.", + "question": "Nennen Sie den Unterschied zwischen einer Spannungs-, Strom- und Durchgangsmessung hinsichtlich der Schaltung des Multimeters (Reihe vs Parallel) und erklären Sie die Messkategorien CAT II vs CAT III.", + "points": 8, + "solution": "Schaltung des Messgeräts:\n- Spannungsmessung (Volt): Messgerät wird PARALLEL zur Spannungsquelle / zum Verbraucher geschaltet (sehr hoher Innenwiderstand). (2 Pkt.)\n- Strommessung (Ampere): Der Stromkreis muss aufgetrennt werden; das Multimeter wird IN REIHE geschaltet (sehr niedriger Innenwiderstand). (2 Pkt.)\n- Durchgangsmessung: Ausschließlich an spannungsfreien Bauteilen! Gerät legt kleine Prüfspannung an und misst Widerstand (Piepton bei < ca. 30 Ohm). (2 Pkt.)\nCAT-Einstufung (Überspannungskategorien): CAT II gilt für Geräte an normalen Haushaltssteckdosen; CAT III gilt für Installationen in der Gebäudeinfrastruktur (Unterverteiler, Verteilerkästen, USV-Festeinspeisung) mit höheren transienten Überspannungsrisiken. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf7_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 7", + "topic": "Oszilloskop Tastkopf-Teilung 10:1", + "scenario": "Zur Fehlersuche an einem Datenbus wird ein digitales Speicheroszilloskop mit einem Tastkopf angeschlossen.", + "question": "Erläutern Sie, warum für Hochfrequenzsignale ein 10:1-Tastkopf einem 1:1-Tastkopf vorzuziehen ist (Kapazitive Last, Signalverfälschung).", + "points": 6, + "solution": "Erklärung: Ein 1:1-Tastkopf besitzt eine relativ hohe Eingangskapazität (ca. 40-100 pF) und geringeren Eingangswiderstand (1 MOhm). Bei schnellen Signalflanken und hohen Frequenzen wirkt diese Kapazität als Tiefpassfilter, belastet die Schaltung und verschleift steile Rechtecksignale. (3 Pkt.)\n10:1-Tastkopf: Schaltet einen 9-MOhm-Widerstand in Reihe zum 1-MOhm-Eingang des Oszilloskops. Das Signal wird um den Faktor 10 gedämpft, wodurch sich die Eingangskapazität drastisch verringert (auf ca. 10-15 pF) und der Gesamtwiderstand auf 10 MOhm steigt -> Keine Signalverfälschung der Busleitung. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap1_lf8_005", + "exam": "AP1", + "lernfeld": "LF 8", + "topic": "Webhooks vs Polling Architektur", + "scenario": "Ein Ticketsystem soll ein Überwachungs-Dashboard in Echtzeit benachrichtigen, sobald ein Ticket den Status \"KRITISCH\" erhält.", + "question": "Vergleichen Sie Webhooks und Polling hinsichtlich Netzwerklast, Latenz und Serverressourcen.", + "points": 6, + "solution": "Polling (Pull-Prinzip): Der Client sendet in festen Intervallen (z. B. alle 10 Sekunden) kontinuierlich HTTP-GET-Anfragen an den Server. Erzeugt enorme Netzwerklast und Serverabfragen, selbst wenn sich stundenlang nichts ändert (leere Antworten); Latenz entspricht dem Polling-Intervall. (3 Pkt.)\nWebhook (Push-Prinzip): Der Client registriert eine Empfänger-URL beim Server. Sobald das definierte Ereignis eintritt, sendet der Server sofort eine HTTP-POST-Anfrage mit dem JSON-Payload an die URL. Minimale Netzwerklast (Traffic nur bei echten Events) und sofortige Benachrichtigung ohne Latenz. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_011", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "BGP Path Attributes (AS-Path & Local Preference)", + "scenario": "Ein Internet-Knotenpunkt leitet IP-Präfixe über BGP weiter.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise des BGP-Attributs AS-Path zur Loop-Prävention und beschreiben Sie, wie Local Preference zur Beeinflussung des ausgehenden Datenverkehrs genutzt wird.", + "points": 8, + "solution": "AS-Path Loop Prevention: Jeder BGP-Router hängt beim Weiterleiten einer Route seine eigene Autonomous System Number (ASN) an die AS-Path-Liste an. Empfängt ein Router ein Routing-Update, das seine eigene ASN bereits im AS-Path enthält, verwirft er die Route sofort, um Routing-Schleifen im Internet sicher zu verhindern. (4 Pkt.)\nLocal Preference: Ein lokales Attribut (nur innerhalb des eigenen AS gültig). Der Pfad mit dem HÖCHSTEN Local-Preference-Wert wird bevorzugt gewählt. Administratoren können so steuern, über welchen von mehreren Uplink-Providern der gesamte ausgehende Datenverkehr das eigene Netz verlassen soll. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_012", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "Quality of Service QoS DiffServ und DSCP", + "scenario": "Über eine WAN-Verbindung werden gleichzeitig IP-Telefonie (VoIP-Sprachdaten) und große Dateidownloads übertragen. Die Sprachqualität leidet unter Aussetzern (Jitter).", + "question": "Erläutern Sie, wie Quality of Service (QoS) nach dem Differentiated Services Modell (DiffServ) mittels DSCP-Werten im IP-Header (z. B. Expedited Forwarding EF vs Best Effort) das Problem löst.", + "points": 8, + "solution": "DiffServ-Funktionsweise: Im IPv4-Header (TOS-Byte) bzw. IPv6-Header (Traffic Class) werden 6 Bit als Differentiated Services Code Point (DSCP) verwendet, um Datenpakete in Prioritätsklassen einzuteilen. Switche und Router werten diesen Wert aus und reihen Pakete in getrennte Ausgangswarteschlangen (Queues) ein. (4 Pkt.)\nKlassen-Zuordnung:\n- VoIP: Erhält den DSCP-Wert EF (Expedited Forwarding / DSCP 46) mit Prioritätswarteschlange (Priority Queuing), sodass Sprachpakete immer vor allen anderen Daten ohne Wartezeit weitergeleitet werden (minimiert Latenz und Jitter). (2 Pkt.)\n- Dateidownloads: Werden als Best Effort (DSCP 0) oder Assured Forwarding (AF) klassifiziert und bei Leitungsengpässen gedrosselt. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_013", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "IPsec NAT-Traversal (NAT-T)", + "scenario": "Ein Mitarbeiter verbindet sich aus einem Hotel-WLAN (hinter einem PAT-Router) per IPsec-VPN mit der Firmenzentrale.", + "question": "Erklären Sie, warum Standard-IPsec mit ESP an PAT-Routern scheitert und wie NAT-Traversal (NAT-T auf UDP Port 4500) das Problem löst.", + "points": 6, + "solution": "Problem: ESP (IP-Protokoll 50) besitzt keine TCP/UDP-Portnummern. Ein handelsüblicher PAT-Router kann eingehende Antwortpakete daher keinem internen Client zuordnen. Zudem bricht jede Modifikation des IP-Headers durch NAT die kryptografische Integritätsprüfung (AH scheitert immer). (3 Pkt.)\nLösung NAT-T (RFC 3948): Erkennt beim IKE-Handshake ein NAT-Gateway. Das gesamte ESP-Paket wird in ein reguläres UDP-Paket auf Port 4500 gekapselt (UDP Encapsulation). Der PAT-Router kann nun den UDP-Port manipulieren und übersetzen, während die internen ESP-Verschlüsselungsdaten unberührt bleiben. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf9_014", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9", + "topic": "VPN-Protokolle WireGuard vs OpenVPN", + "scenario": "Für mobile Arbeitsplätze wird ein modernes VPN ausgewählt.", + "question": "Vergleichen Sie WireGuard und OpenVPN bezüglich Architektur (Kernel- vs User-Space), Code-Komplexität, Krypto-Agilität und Roaming-Fähigkeit.", + "points": 8, + "solution": "Architektur & Performance: WireGuard läuft direkt im Linux-Kernel-Space; OpenVPN läuft im User-Space und muss jedes Paket über TUN/TAP-Treiber kopieren (höherer Kontextwechsel und CPU-Overhead). WireGuard erzielt deutlich höheren Durchsatz. (2 Pkt.)\nCodebasis: WireGuard hat ca. 4.000 Zeilen Code (einfach auditierbar, minimale Angriffsfläche); OpenVPN hat über 100.000 Zeilen Code. (2 Pkt.)\nKryptografie: WireGuard verzichtet bewusst auf Krypto-Agilität und nutzt ein festes, modernes Krypto-Set (ChaCha20, Poly1305, Curve25519); OpenVPN unterstützt OpenSSL mit variablen Chiffren. (2 Pkt.)\nRoaming: WireGuard bindet Sitzungen an kryptografische Schlüssel und öffentliche Endpunkte; wechselt ein Laptop von WLAN zu LTE, bleibt der Tunnel ohne Neu-Handshake sofort aktiv. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_007", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "ZFS Dateisystem Copy-on-Write & Prüfsummen", + "scenario": "Ein Enterprise-Speicherserver wird unter TrueNAS mit dem Dateisystem ZFS aufgesetzt.", + "question": "Erläutern Sie die Funktionsweise von Copy-on-Write (CoW) in ZFS und beschreiben Sie, wie ZFS \"Silent Data Corruption\" (Bit-Rot) mithilfe von Prüfsummen und Scrubbing erkennt und repariert.", + "points": 8, + "solution": "Copy-on-Write (CoW): ZFS überschreibt geänderte Datenblöcke niemals an derselben Stelle. Stattdessen werden veränderte Daten in neue, freie Blöcke geschrieben. Erst nach erfolgreichem Schreiben wird der Metadatenzeiger im Merkle-Tree atomar auf den neuen Block umgebogen. Verhindert Dateisystem-Inkonsistenzen bei Stromausfall komplett (kein fsck nötig). (4 Pkt.)\nBit-Rot Schutz: ZFS speichert für jeden Datenblock eine kryptografische 256-Bit-Prüfsumme in dessen übergeordnetem Metadaten-Zeiger. Bei jedem Lesevorgang wird die Prüfsumme neu berechnet. Stimmt sie nicht überein, liest ZFS automatisch die korrekten Daten aus der RAID-Z-Parität oder dem Spiegel und repariert den defekten Block auf der Festplatte (Self-Healing). Ein regelmäßiger \"Scrub\" prüft alle Daten im Hintergrund präventiv. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_008", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "LTO-Bandtechnologie und WORM-Speicher", + "scenario": "Zur Erfüllung gesetzlicher Revisionsanforderungen (GoBD) müssen Buchhaltungsunterlagen unveränderbar auf LTO-Tape archiviert werden.", + "question": "Definieren Sie das WORM-Prinzip (Write Once, Read Many) und nennen Sie zwei technische Vorteile von Magnetbändern gegenüber Festplatten zur Langzeitarchivierung.", + "points": 6, + "solution": "WORM-Prinzip: Daten können genau einmal auf das Bandlaufwerk geschrieben werden; jegliches nachträgliches Überschreiben, Verändern oder Löschen der Daten auf dem Band ist hardware- oder firmwareseitig dauerhaft gesperrt. (2 Pkt.)\nZwei Vorteile von LTO-Tapes:\n1. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit: Lagerfähigkeit von bis zu 30 Jahren unter Standardbedingungen ohne Stromzufuhr. (2 Pkt.)\n2. Perfekter Air-Gap und Kosteneffizienz: Kassetten können aus der Library entnommen und im Safe gelagert werden (100% Ransomware-Schutz) bei unschlagbar geringen Terabyte-Preisen für kalte Daten. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf11_009", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 11", + "topic": "Synchrone vs Asynchrone Storage-Replikation", + "scenario": "Zwei Brandabschnitte eines Rechenzentrums im Abstand von 15 Kilometern sollen gespiegelt werden.", + "question": "Vergleichen Sie synchrone und asynchrone Speicherreplikation hinsichtlich Bestätigung an das Betriebssystem, Latenzabhängigkeit und RPO.", + "points": 8, + "solution": "Synchrone Replikation: Ein Schreibbefehl wird der Anwendung erst dann als erfolgreich quittiert (Write Acknowledged), wenn die Daten sowohl auf dem lokalen als auch auf dem entfernten Storage-System fehlerfrei im Cache/Platte geschrieben wurden. RPO = 0 (garantiert kein Datenverlust). Erfordert extrem geringe Roundtrip-Latenzen (< 5 ms) und teure Dark-Fiber-LWL-Verbindungen; begrenzte Distanz (typisch max. 20-40 km). (4 Pkt.)\nAsynchrone Replikation: Der Schreibbefehl wird der Anwendung sofort nach dem Schreiben auf das lokale System quittiert. Die Übertragung an den Remotestandort erfolgt zeitverzögert im Hintergrund. Keine Latenzbeeinträchtigung der Anwendung, unbegrenzte Distanzen möglich. RPO > 0 (Daten der letzten Minuten oder Sekunden können bei Totalausfall verloren gehen). (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_007", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "DHCP Snooping und Dynamic ARP Inspection (DAI)", + "scenario": "Zur Härtung der Switch-Ports gegen Man-in-the-Middle-Angriffe werden Sicherheitsfeatures aktiviert.", + "question": "Beschreiben Sie die Funktionsweise von DHCP Snooping (Trusted vs Untrusted Ports) und erklären Sie, wie Dynamic ARP Inspection (DAI) basierend auf der Snooping-Binding-Database Angriffe abwehrt.", + "points": 8, + "solution": "DHCP Snooping: Teilt Switchports in vertrauenswürdig (Trusted) und unvertrauenswürdig (Untrusted) ein. Ports zu DHCP-Servern werden als Trusted konfiguriert; Ports zu Clients als Untrusted. Sendet ein Client auf einem Untrusted Port DHCP-Server-Antworten (DHCPOFFER/ACK, Rogue DHCP), blockiert der Switch den Port sofort. Der Switch protokolliert zugewiesene IPs, MACs und Ports in der DHCP Snooping Binding Database. (4 Pkt.)\nDynamic ARP Inspection (DAI): Verhindert ARP-Spoofing/Poisoning. Der Switch fängt jeden ARP-Reply auf Untrusted Ports ab und vergleicht, ob die Zuordnung von IP- und Quell-MAC-Adresse mit der DHCP Snooping Binding Database übereinstimmt. Weicht die MAC ab (gefälschter ARP-Frame), wird das Paket gedroppt und der Angreifer isoliert. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf10_008", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10", + "topic": "Linux Systemd Service Unit Konfiguration", + "scenario": "Ein Python-Daemon für ein Monitoring-Tool soll unter Linux automatisch beim Booten gestartet und bei Absturz neu gestartet werden.", + "question": "Beschreiben Sie die drei Hauptabschnitte einer Systemd-Service-Unit ([Unit], [Service], [Install]) und nennen Sie die Direktiven für Ausführungsbefehl, automatischen Neustart und Start-Ziel.", + "points": 8, + "solution": "Abschnitte & Direktiven:\n1. [Unit]: Metadaten und Abhängigkeiten. Direktive: Description=Mein Monitoring Dienst; After=network.target (Startet erst, wenn Netzwerk bereit ist). (2 Pkt.)\n2. [Service]: Ausführungskonfiguration. Direktiven: ExecStart=/usr/bin/python3 /opt/monitor/app.py (Startbefehl); Restart=always (Automatischer Neustart bei Crash); RestartSec=5s; User=monitoruser. (4 Pkt.)\n3. [Install]: Aktivierungsziel für systemctl enable. Direktive: WantedBy=multi-user.target (Dienst startet im regulären Mehrbenutzer-Modus). (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_007", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Infrastructure as Code (IaC) Terraform vs Skripte", + "scenario": "Eine Cloud-Infrastruktur soll reproduzierbar und versionsverwaltet über Terraform bereitgestellt werden.", + "question": "Unterscheiden Sie den deklarativen Ansatz von Terraform vom imperativen Ansatz von Shell-Skripten und erläutern Sie die Funktion der Terraform State-Datei (terraform.tfstate).", + "points": 8, + "solution": "Deklarativ (Terraform): Der Administrator beschreibt im Code nur den gewünschten SOLL-Zustand (\"Ich möchte 3 VMs und 1 Load Balancer\"). Die Engine ermittelt selbstständig die notwendigen Schritte zur Erreichung des Zustands. (2 Pkt.)\nImperativ (Bash/PowerShell-Skripte): Der Administrator muss jeden einzelnen Befehlsschritt (WIE) sequentiell programmieren und Fehlerzustände manuell abfangen. (2 Pkt.)\nState-Datei (terraform.tfstate): Speichert das genaue Abbild der aktuell tatsächlich in der Cloud existierenden Ressourcen und deren Metadaten (IDs, Attribute). Terraform vergleicht bei Ausführung (terraform plan) den Soll-Code mit der State-Datei und der Realität, um minimale, gezielte Deltas zu berechnen. (4 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "ap2_lf12_008", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12", + "topic": "Prometheus & Grafana Monitoring-Architektur", + "scenario": "In einer Kubernetes-Umgebung wird ein Prometheus-Server zur Metrikerfassung aufgebaut.", + "question": "Erklären Sie das Pull-Prinzip von Prometheus gegenüber dem Push-Prinzip, erläutern Sie die Aufgabe von Exportern (z. B. Node Exporter) und definieren Sie die Metriktypen Counter und Gauge.", + "points": 8, + "solution": "Pull-Prinzip: Prometheus fragt Ziele (Targets) periodisch selbstständig über HTTP (/metrics-Endpunkt) ab (\"Scraping\"). Der Server hat die Kontrolle über Abfrageintervall und Systemlast. Beim Push-Prinzip senden Clients unkoordiniert Daten an den Server. (3 Pkt.)\nExporter: Kleine Agenten/Dienste, die spezifische System- oder Anwendungsdaten (z. B. CPU-Last, RAM, Disk-I/O beim Node Exporter) auslesen und in das Prometheus-Textformat konvertieren. (2 Pkt.)\nMetriktypen:\n- Counter: Monoton ansteigender Zähler, der nur erhöht oder bei Systemneustart auf 0 zurückgesetzt wird (z. B. Anzahl empfangener HTTP-Requests, gesendete Bytes). (1,5 Pkt.)\n- Gauge: Ein Wert, der beliebig steigen oder fallen kann (z. B. aktuelle CPU-Auslastung in Prozent, freier Speicherplatz, Temperatur). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_017", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Befristete Arbeitsverträge nach TzBfG", + "scenario": "Ein Arbeitgeber möchte einen Softwareentwickler befristet einstellen.", + "question": "Unterscheiden Sie die kalendermäßige Befristung ohne Sachgrund (§ 14 Abs. 2 TzBfG) von einer Befristung mit sachlichem Grund (§ 14 Abs. 1 TzBfG) hinsichtlich maximaler Dauer und Verlängerungsmöglichkeiten.", + "points": 6, + "solution": "Befristung ohne Sachgrund: Maximal für 2 Jahre zulässig. Innerhalb dieses 2-Jahres-Zeitraums darf der Vertrag maximal 3-mal verlängert werden. Unzulässig, wenn mit demselben Arbeitgeber zuvor bereits ein Arbeitsverhältnis bestand (Vorbeschäftigungsverbot). (3 Pkt.)\nBefristung mit Sachgrund: Zeitlich und in der Anzahl der Verlängerungen prinzipiell unbegrenzt, solange ein rechtlich anerkannter Sachgrund vorliegt (z. B. Vertretung wegen Elternzeit/Krankheit, vorübergehender betrieblicher Mehrbedarf an Arbeitsleistung/Projekt, Eigenart der Arbeitsleistung). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_018", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Entgeltfortzahlung im Krankheitsfall (EntgFG)", + "scenario": "Ein Mitarbeiter erkrankt arbeitsunfähig infolge einer Grippe.", + "question": "Erläutern Sie die gesetzlichen Regelungen zur Entgeltfortzahlung nach dem Entgeltfortzahlungsgesetz (EntgFG) und erklären Sie, welche Leistung der Mitarbeiter nach Ablauf der Fortzahlung von wem erhält.", + "points": 6, + "solution": "Entgeltfortzahlung durch den Arbeitgeber: Der Arbeitgeber zahlt das volle reguläre Gehalt (100 %) für die Dauer von bis zu 6 Wochen (42 Kalendertage) bei unverschuldeter Arbeitsunfähigkeit fort. Voraussetzung: Das Arbeitsverhältnis besteht seit mindestens 4 Wochen ununterbrochen. (3 Pkt.)\nAnschlussleistung nach 6 Wochen: Ab der 7. Woche zahlt die gesetzliche Krankenkasse Krankengeld (70 % des Bruttoentgelts, maximal 90 % des Nettoentgelts) für dieselbe Krankheit für bis zu 78 Wochen innerhalb von 3 Jahren. (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "wiso_019", + "exam": "WiSo", + "lernfeld": "WiSo", + "topic": "Prokura vs Handlungsvollmacht nach HGB", + "scenario": "Der Geschäftsführer eines IT-Systemhauses möchte zwei leitende Mitarbeiter bevollmächtigen.", + "question": "Vergleichen Sie die Prokura (§§ 48-53 HGB) und die Handlungsvollmacht (§ 54 HGB) bezüglich Erteilung, Umfang der Vertretungsmacht, Handelsregistereintragung und Zeichnungszusatz.", + "points": 8, + "solution": "Erteilung: Prokura kann nur durch den Inhaber/Geschäftsführer ausdrücklich und persönlich erteilt werden; Handlungsvollmacht kann formlos auch durch Prokuristen erteilt werden. (2 Pkt.)\nUmfang: Prokura ermächtigt zu ALLEN Arten von gerichtlichen und außergerichtlichen Geschäften und Rechtshandlungen, die der Betrieb IRGENDEINES Handelsgewerbes mit sich bringt (Ausnahme: Grundstücke verkaufen/belasten bedarf gesonderter Befugnis). Handlungsvollmacht ermächtigt nur zu Geschäften, die der Betrieb DIESES KONKRETEN Handelsgewerbes gewöhnlich mit sich bringt. (3 Pkt.)\nHandelsregister: Prokura MUSS zwingend ins Handelsregister eingetragen werden (deklaratorisch); Handlungsvollmacht wird NICHT eingetragen. (1,5 Pkt.)\nZeichnung: Prokurist zeichnet mit \"per procura\" / \"ppa. Vorname Nachname\"; Handlungsbevollmächtigter zeichnet mit \"in Vollmacht\" / \"i.V.\" oder \"in Auftrag\" / \"i.A.\". (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + } +] \ No newline at end of file diff --git a/assets/ihk_tools/ihk_tools.css b/assets/ihk_tools/ihk_tools.css new file mode 100644 index 0000000..97e2f6e --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/ihk_tools.css @@ -0,0 +1,199 @@ +/* 🎓 IHK INTERACTIVE TOOLS & EXAM STYLES 🎓 */ +.ihk-tool-card { + background: #1e293b; + border: 1px solid #334155; + border-radius: 12px; + padding: 24px; + margin: 24px 0; + box-shadow: 0 10px 25px -5px rgba(0, 0, 0, 0.3), 0 8px 10px -6px rgba(0, 0, 0, 0.3); + color: #f8fafc; + font-family: inherit; +} + +.ihk-tool-header { + display: flex; + align-items: center; + justify-content: space-between; + border-bottom: 1px solid #334155; + padding-bottom: 16px; + margin-bottom: 20px; +} + +.ihk-tool-title { + font-size: 1.35rem; + font-weight: 700; + color: #38bdf8; + display: flex; + align-items: center; + gap: 10px; +} + +.ihk-badge { + display: inline-block; + padding: 4px 10px; + font-size: 0.75rem; + font-weight: 700; + text-transform: uppercase; + letter-spacing: 0.5px; + border-radius: 9999px; + background: rgba(56, 189, 248, 0.15); + color: #38bdf8; + border: 1px solid rgba(56, 189, 248, 0.3); +} + +.ihk-badge-success { + background: rgba(34, 197, 94, 0.15); + color: #4ade80; + border-color: rgba(34, 197, 94, 0.3); +} + +.ihk-badge-warning { + background: rgba(234, 179, 8, 0.15); + color: #facc15; + border-color: rgba(234, 179, 8, 0.3); +} + +.ihk-badge-danger { + background: rgba(239, 68, 68, 0.15); + color: #f87171; + border-color: rgba(239, 68, 68, 0.3); +} + +.ihk-input-group { + margin-bottom: 16px; +} + +.ihk-input-group label { + display: block; + font-size: 0.85rem; + font-weight: 600; + color: #94a3b8; + margin-bottom: 6px; +} + +.ihk-input, .ihk-select { + width: 100%; + background: #0f172a; + border: 1px solid #475569; + border-radius: 6px; + padding: 10px 14px; + color: #f8fafc; + font-size: 0.95rem; + transition: all 0.2s; + box-sizing: border-box; +} + +.ihk-input:focus, .ihk-select:focus { + outline: none; + border-color: #38bdf8; + box-shadow: 0 0 0 3px rgba(56, 189, 248, 0.2); +} + +.ihk-btn { + display: inline-flex; + align-items: center; + justify-content: center; + gap: 8px; + background: #0284c7; + color: white; + font-weight: 600; + padding: 10px 20px; + border-radius: 6px; + border: none; + cursor: pointer; + transition: background 0.2s, transform 0.1s; +} + +.ihk-btn:hover { + background: #0369a1; +} + +.ihk-btn:active { + transform: scale(0.98); +} + +.ihk-btn-success { + background: #16a34a; +} +.ihk-btn-success:hover { + background: #15803d; +} + +.ihk-btn-secondary { + background: #475569; +} +.ihk-btn-secondary:hover { + background: #334155; +} + +.ihk-result-box { + margin-top: 20px; + padding: 16px; + border-radius: 8px; + background: #0f172a; + border: 1px solid #334155; + display: none; +} + +.ihk-result-box.active { + display: block; +} + +.ihk-table { + width: 100%; + border-collapse: collapse; + margin: 16px 0; + font-size: 0.9rem; +} + +.ihk-table th, .ihk-table td { + padding: 10px 14px; + text-align: left; + border-bottom: 1px solid #334155; +} + +.ihk-table th { + background: #0f172a; + color: #38bdf8; + font-weight: 600; +} + +.ihk-table tr:hover td { + background: rgba(56, 189, 248, 0.05); +} + +/* Exam Timer Widget */ +.ihk-exam-banner { + position: sticky; + top: 0; + z-index: 50; + background: #0f172a; + border-bottom: 2px solid #0284c7; + padding: 12px 24px; + display: flex; + align-items: center; + justify-content: space-between; + box-shadow: 0 4px 15px rgba(0, 0, 0, 0.5); +} + +.ihk-timer-display { + font-family: monospace; + font-size: 1.4rem; + font-weight: 700; + color: #38bdf8; + background: #1e293b; + padding: 4px 14px; + border-radius: 6px; + border: 1px solid #334155; +} + +.ihk-timer-warning { + color: #f87171 !important; + border-color: #ef4444 !important; + animation: pulse 1s infinite; +} + +@keyframes pulse { + 0%, 100% { opacity: 1; } + 50% { opacity: 0.5; } +} diff --git a/assets/ihk_tools/nwa_calculator.js b/assets/ihk_tools/nwa_calculator.js new file mode 100644 index 0000000..87de24f --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/nwa_calculator.js @@ -0,0 +1,147 @@ +/** + * 📊 IHK NUTZWERTANALYSE-KALKULATOR (NWA) 📊 + * ========================================== + * Interaktiver Nutzwertanalyse-Trainer für AP1 (LF 2) & AP2 (LF 12): + * - Gewichtete Kriterienmatrix (Prüfung auf 100% Summe) + * - Live-Berechnung der Teil- und Gesamtnutzwerte + * - Empfehlung & Rangfolge nach IHK-Standard + */ + +class NwaCalculator { + constructor(containerId) { + this.container = document.getElementById(containerId); + this.criteria = [ + { name: "Anschaffungspreis / TCO", weight: 30, scoreA: 8, scoreB: 5 }, + { name: "Performance & Skalierbarkeit", weight: 25, scoreA: 6, scoreB: 9 }, + { name: "Garantie & Support-SLA (24/7)", weight: 20, scoreA: 7, scoreB: 8 }, + { name: "Energieeffizienz (Stromverbrauch)", weight: 15, scoreA: 9, scoreB: 6 }, + { name: "Lieferzeit & Verfügbarkeit", weight: 10, scoreA: 5, scoreB: 10 } + ]; + this.init(); + } + + init() { + if (!this.container) return; + this.render(); + this.calculate(); + } + + render() { + this.container.innerHTML = ` +
+
+
+ 📊 IHK Nutzwertanalyse-Kalkulator (LF 2 & LF 12) +
+
+ Gewichtung: 100% +
+
+ +

+ Vergleiche zwei Angebote anhand gewichteter Kriterien (Bewertungsskala: 1 = sehr schlecht bis 10 = exzellent). Die Summe der Gewichtungen muss exakt 100 % ergeben. +

+ +
+ + + + + + + + + + + + + ${this.criteria.map((c, i) => ` + + + + + + + + + `).join('')} + + + + + + + + + + + +
EntscheidungskriteriumGewichtung (%)Punkte Angebot APunkte Angebot BNutzen ANutzen B
00
GESAMTSUMME:100 %--00
+
+ +
+ +
+
+ `; + + this.container.querySelectorAll(".nwa-weight, .nwa-score-a, .nwa-score-b").forEach(el => { + el.addEventListener("input", () => this.calculate()); + }); + } + + calculate() { + let totalWeight = 0; + let totalScoreA = 0; + let totalScoreB = 0; + + this.criteria.forEach((_, i) => { + const w = parseFloat(this.container.querySelector(`.nwa-weight[data-idx="${i}"]`).value) || 0; + const sA = parseFloat(this.container.querySelector(`.nwa-score-a[data-idx="${i}"]`).value) || 0; + const sB = parseFloat(this.container.querySelector(`.nwa-score-b[data-idx="${i}"]`).value) || 0; + + totalWeight += w; + const valA = (w * sA) / 100; + const valB = (w * sB) / 100; + totalScoreA += valA; + totalScoreB += valB; + + const elA = document.getElementById(`nwa-val-a-${i}`); + const elB = document.getElementById(`nwa-val-b-${i}`); + if (elA) elA.textContent = (w * sA).toFixed(0); + if (elB) elB.textContent = (w * sB).toFixed(0); + }); + + const sumWeightEl = document.getElementById("nwa-sum-weight"); + const weightBadge = document.getElementById("nwa-weight-sum"); + const totAEl = document.getElementById("nwa-total-a"); + const totBEl = document.getElementById("nwa-total-b"); + const banner = document.getElementById("nwa-winner-banner"); + + if (sumWeightEl) sumWeightEl.textContent = `${totalWeight} %`; + if (weightBadge) { + weightBadge.textContent = `Gewichtung: ${totalWeight}%`; + weightBadge.className = totalWeight === 100 ? "ihk-badge ihk-badge-success" : "ihk-badge ihk-badge-danger"; + } + + const rawTotalA = totalScoreA * 100; + const rawTotalB = totalScoreB * 100; + if (totAEl) totAEl.textContent = rawTotalA.toFixed(0); + if (totBEl) totBEl.textContent = rawTotalB.toFixed(0); + + if (totalWeight !== 100) { + banner.style.background = "rgba(239, 68, 68, 0.15)"; + banner.style.border = "1px solid #ef4444"; + banner.style.color = "#f87171"; + banner.innerHTML = `⚠️ Achtung: Die Gesamtsumme der Gewichtungen beträgt aktuell ${totalWeight} % statt 100 %. Bitte Kriterien anpassen.`; + } else { + const winner = rawTotalA > rawTotalB ? "Angebot A" : (rawTotalB > rawTotalA ? "Angebot B" : "Gleichstand"); + banner.style.background = "rgba(34, 197, 94, 0.15)"; + banner.style.border = "1px solid #22c55e"; + banner.style.color = "#4ade80"; + banner.innerHTML = `🏆 Wirtschaftliche Entscheidung: ${winner} erzielt mit ${Math.max(rawTotalA, rawTotalB).toFixed(0)} Punkten den höchsten Gesamtnutzen und wird zur Beschaffung empfohlen.`; + } + } +} + +window.NwaCalculator = NwaCalculator; diff --git a/assets/ihk_tools/raid_simulator.js b/assets/ihk_tools/raid_simulator.js new file mode 100644 index 0000000..9780f00 --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/raid_simulator.js @@ -0,0 +1,181 @@ +/** + * 💾 IHK RAID- & STORAGE-SIMULATOR 💾 + * =================================== + * Interaktiver Storage-Simulator für AP2 FISI (LF 11 Storage & Hochverfügbarkeit): + * - RAID 0, 1, 5, 6, 10 + * - Brutto-, Netto-Kapazität, Parität und Ausfallsicherheit + * - Hot-Spare Integration & IHK-Formeln + */ + +class RaidSimulator { + constructor(containerId) { + this.container = document.getElementById(containerId); + this.init(); + } + + init() { + if (!this.container) return; + this.render(); + this.calculate(); + } + + render() { + this.container.innerHTML = ` +
+
+
+ 💾 IHK RAID- & Storage-Simulator (LF 11) +
+
+ IHK Formelwerkzeuge +
+
+ +
+
+ + +
+ +
+ + +
+ +
+ + +
+ +
+ + +
+
+ +
+ +
+ +
+ +
+
+ `; + + document.getElementById("raid-level").addEventListener("change", () => this.calculate()); + document.getElementById("raid-disks").addEventListener("input", () => this.calculate()); + document.getElementById("raid-size").addEventListener("input", () => this.calculate()); + document.getElementById("raid-hotspare").addEventListener("change", () => this.calculate()); + } + + calculate() { + const level = document.getElementById("raid-level").value; + let n = parseInt(document.getElementById("raid-disks").value, 10) || 0; + const s = parseFloat(document.getElementById("raid-size").value) || 0; + const hasHotSpare = parseInt(document.getElementById("raid-hotspare").value, 10) === 1; + + let activeDisks = hasHotSpare ? n - 1 : n; + let valid = true; + let errorMsg = ""; + let minDisks = 2; + + if (level === "0") minDisks = 2; + if (level === "1") minDisks = 2; + if (level === "5") minDisks = 3; + if (level === "6") minDisks = 4; + if (level === "10") minDisks = 4; + + if (activeDisks < minDisks) { + valid = false; + errorMsg = `Für RAID ${level} werden mindestens ${minDisks} aktive Platten benötigt (aktuell: ${activeDisks}).`; + } + if (level === "10" && activeDisks % 2 !== 0) { + valid = false; + errorMsg = `RAID 10 erfordert eine gerade Anzahl aktiver Platten (aktuell: ${activeDisks}).`; + } + + const metricsBox = document.getElementById("raid-metrics"); + const explBox = document.getElementById("raid-explanation"); + + if (!valid) { + metricsBox.innerHTML = ` +
+ ⚠️ ${errorMsg} +
+ `; + explBox.innerHTML = "Bitte passe die Plattenanzahl für das gewählte RAID-Level an."; + return; + } + + const rawTotal = n * s; + let usable = 0; + let faultTolerance = 0; + let formula = ""; + + if (level === "0") { + usable = activeDisks * s; + faultTolerance = 0; + formula = "Nutzdaten = n × Kapazität (Keine Redundanz!)"; + } else if (level === "1") { + usable = s; + faultTolerance = activeDisks - 1; + formula = "Nutzdaten = 1 × Kapazität (Gesamte Spiegelung)"; + } else if (level === "5") { + usable = (activeDisks - 1) * s; + faultTolerance = 1; + formula = "Nutzdaten = (n - 1) × Kapazität (1 Platte Paritäts-Overhead)"; + } else if (level === "6") { + usable = (activeDisks - 2) * s; + faultTolerance = 2; + formula = "Nutzdaten = (n - 2) × Kapazität (2 Platten Paritäts-Overhead)"; + } else if (level === "10") { + usable = (activeDisks / 2) * s; + faultTolerance = 1; // Garantiert 1 Platte, bis zu n/2 im besten Fall + formula = "Nutzdaten = (n / 2) × Kapazität (50 % Nutzkapazität)"; + } + + const efficiency = Math.round((usable / rawTotal) * 100); + + metricsBox.innerHTML = ` +
+
Bruttokapazität (Roh):
+
${rawTotal.toFixed(1)} TB
+
+
+
Nettokapazität (Nutzbar):
+
${usable.toFixed(1)} TB
+
+
+
Ausfalltoleranz:
+
+ ${faultTolerance} Platte(n) +
+
+
+
Speichereffizienz:
+
${efficiency} %
+
+ `; + + explBox.innerHTML = ` +

IHK-Prüfungswissen & Formel:

+

+ Angewandte Formel: ${formula}
+ ${hasHotSpare ? 'Hinweis: 1 Festplatte ist als Standby-Ersatzplatte (Hot-Spare) reserviert und zählt nicht zu den aktiven Nutzkapazitäten.
' : ''} + Prüfungsfalle URE (Unrecoverable Read Error): Bei großen SATA-Festplatten ab 4 TB dauert der Rebuild eines RAID 5 viele Stunden bis Tage. Tritt während des Rebuilds ein Lesefehler auf einer weiteren Platte auf, ist das gesamte RAID 5 verloren! Die IHK verlangt in solchen Szenarien daher oft RAID 6 (Dual-Parität) oder RAID 10. +

+ `; + } +} + +window.RaidSimulator = RaidSimulator; diff --git a/assets/ihk_tools/subnetting_drill.js b/assets/ihk_tools/subnetting_drill.js new file mode 100644 index 0000000..9fce2ce --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/subnetting_drill.js @@ -0,0 +1,220 @@ +/** + * 🧮 IHK SUBNETTING DRILL MASTER 🧮 + * ================================= + * Interaktiver Subnetting-Trainer für AP1 & AP2 (LF 3 & LF 9): + * - Endlose Zufallsaufgaben (FLSM & VLSM) + * - Magische Zahl (256 - Oktett) Erklärung + * - Automatische Validierung aller 6 Parameter + */ + +class SubnettingDrill { + constructor(containerId) { + this.container = document.getElementById(containerId); + this.currentTask = null; + this.stats = { total: 0, correct: 0, streak: 0 }; + this.init(); + } + + init() { + if (!this.container) return; + this.render(); + this.generateTask(); + } + + render() { + this.container.innerHTML = ` +
+
+
+ 🧮 IHK Subnetting-Drill Master +
+
+ 0 gelöst (0%) + 🔥 Streak: 0 +
+
+ +
+
Gegebene IP-Adresse & CIDR-Prefix:
+
+ 192.168.10.45 / 27 +
+
+ +
+
+ + +
+
+ + +
+
+ + +
+
+ + +
+
+ + +
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ `; + + document.getElementById("btn-check-drill").addEventListener("click", () => this.checkAnswer()); + document.getElementById("btn-next-drill").addEventListener("click", () => this.generateTask()); + document.getElementById("btn-magic-hint").addEventListener("click", () => this.toggleHint()); + } + + generateTask() { + // Generiere IP im privaten Bereich (Klasse A, B oder C) + const type = Math.floor(Math.random() * 3); + let ipParts = []; + let prefix = 24; + + if (type === 0) { + ipParts = [192, 168, Math.floor(Math.random() * 100) + 1, Math.floor(Math.random() * 254) + 1]; + prefix = Math.floor(Math.random() * 7) + 24; // /24 bis /30 + } else if (type === 1) { + ipParts = [172, Math.floor(Math.random() * 16) + 16, Math.floor(Math.random() * 254) + 1, Math.floor(Math.random() * 254) + 1]; + prefix = Math.floor(Math.random() * 9) + 20; // /20 bis /28 + } else { + ipParts = [10, Math.floor(Math.random() * 254) + 1, Math.floor(Math.random() * 254) + 1, Math.floor(Math.random() * 254) + 1]; + prefix = Math.floor(Math.random() * 12) + 18; // /18 bis /29 + } + + const ipInt = (ipParts[0] << 24) | (ipParts[1] << 16) | (ipParts[2] << 8) | ipParts[3]; + const maskInt = prefix === 0 ? 0 : (~0 << (32 - prefix)) >>> 0; + const netInt = (ipInt & maskInt) >>> 0; + const bcastInt = (netInt | ~maskInt) >>> 0; + const firstInt = (netInt + 1) >>> 0; + const lastInt = (bcastInt - 1) >>> 0; + const hostBits = 32 - prefix; + const usableHosts = Math.pow(2, hostBits) - 2; + + const intToIp = (num) => [ + (num >>> 24) & 255, + (num >>> 16) & 255, + (num >>> 8) & 255, + num & 255 + ].join("."); + + this.currentTask = { + ip: ipParts.join("."), + prefix: prefix, + mask: intToIp(maskInt), + net: intToIp(netInt), + first: intToIp(firstInt), + last: intToIp(lastInt), + bcast: intToIp(bcastInt), + hosts: usableHosts, + magicNumber: 256 - ((maskInt >>> (8 * (3 - Math.floor(prefix / 8)))) & 255 || 256) + }; + + document.getElementById("drill-ip-display").textContent = `${this.currentTask.ip} / ${this.currentTask.prefix}`; + document.getElementById("ans-mask").value = ""; + document.getElementById("ans-net").value = ""; + document.getElementById("ans-first").value = ""; + document.getElementById("ans-last").value = ""; + document.getElementById("ans-bcast").value = ""; + document.getElementById("ans-hosts").value = ""; + + const resBox = document.getElementById("drill-result"); + resBox.classList.remove("active"); + } + + checkAnswer() { + if (!this.currentTask) return; + + const ansMask = document.getElementById("ans-mask").value.trim(); + const ansNet = document.getElementById("ans-net").value.trim(); + const ansFirst = document.getElementById("ans-first").value.trim(); + const ansLast = document.getElementById("ans-last").value.trim(); + const ansBcast = document.getElementById("ans-bcast").value.trim(); + const ansHosts = parseInt(document.getElementById("ans-hosts").value.trim(), 10); + + const checks = [ + { name: "Subnetzmaske", correct: ansMask === this.currentTask.mask, expected: this.currentTask.mask, user: ansMask }, + { name: "Netzadresse", correct: ansNet === this.currentTask.net, expected: this.currentTask.net, user: ansNet }, + { name: "Erste Host-IP", correct: ansFirst === this.currentTask.first, expected: this.currentTask.first, user: ansFirst }, + { name: "Letzte Host-IP", correct: ansLast === this.currentTask.last, expected: this.currentTask.last, user: ansLast }, + { name: "Broadcast", correct: ansBcast === this.currentTask.bcast, expected: this.currentTask.bcast, user: ansBcast }, + { name: "Nutzbare Hosts", correct: ansHosts === this.currentTask.hosts, expected: this.currentTask.hosts, user: ansHosts } + ]; + + const allCorrect = checks.every(c => c.correct); + this.stats.total++; + if (allCorrect) { + this.stats.correct++; + this.stats.streak++; + } else { + this.stats.streak = 0; + } + + const pct = Math.round((this.stats.correct / this.stats.total) * 100); + document.getElementById("drill-stats").textContent = `${this.stats.correct}/${this.stats.total} gelöst (${pct}%)`; + document.getElementById("drill-streak").textContent = `🔥 Streak: ${this.stats.streak}`; + + const resBox = document.getElementById("drill-result"); + resBox.innerHTML = ` +

+ ${allCorrect ? '🎉 Perfekt! Alle 6 Werte exakt berechnet.' : '❌ Noch nicht ganz richtig – überprüfe deine Werte:'} +

+ + + + + + ${checks.map(c => ` + + + + + + + `).join('')} + +
ParameterDeine EingabeMusterlösungStatus
${c.name}${c.user || 'leer'}${c.expected}${c.correct ? '✅ Richtig' : '❌ Falsch'}
+ `; + resBox.classList.add("active"); + } + + toggleHint() { + if (!this.currentTask) return; + const resBox = document.getElementById("drill-result"); + const octetIndex = Math.floor(this.currentTask.prefix / 8); + const bitsInOctet = this.currentTask.prefix % 8; + const octetNum = octetIndex + (bitsInOctet > 0 ? 1 : 0); + + resBox.innerHTML = ` +

💡 Das IHK-Geheimnis: Die „Magische Zahl“ (Schrittweite)

+

+ Für /${this.currentTask.prefix} liegt das interessante Oktett im ${octetNum}. Oktett.
+ 1. Ermittle den Maskenwert: ${this.currentTask.mask}.
+ 2. Die Schrittweite („Magische Zahl“) ist: 256 - Oktettwert.
+ 3. Die Netzadressen steigen immer in Vielfachen dieser Schrittweite (0, Schrittweite, 2 × Schrittweite, ...) bis kurz vor deine gegebene IP.
+ 4. Broadcast ist immer Nächste Netzadresse - 1. +

+ `; + resBox.classList.add("active"); + } +} + +window.SubnettingDrill = SubnettingDrill; diff --git a/assets/ihk_tools/toms_matcher.js b/assets/ihk_tools/toms_matcher.js new file mode 100644 index 0000000..871b5b6 --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/toms_matcher.js @@ -0,0 +1,118 @@ +/** + * 🛡️ IHK DSGVO & TOMS-KLASSIFIZIERER 🛡️ + * ===================================== + * Interaktiver Zuordnungs-Trainer für AP1 (LF 1 & LF 4) & AP2 (LF 11): + * - Die 8 klassischen technisch-organisatorischen Maßnahmen (BDSG / DSGVO) + * - Fallstudien & Praxisbeispiele mit Sofort-Feedback + */ + +class TomsMatcher { + constructor(containerId) { + this.container = document.getElementById(containerId); + this.categories = [ + { id: "zutritt", name: "1. Zutrittskontrolle (Räume/Gebäude)" }, + { id: "zugang", name: "2. Zugangskontrolle (Systemanmeldung)" }, + { id: "zugriff", name: "3. Zugriffskontrolle (Berechtigungen auf Daten)" }, + { id: "weitergabe", name: "4. Weitergabekontrolle (Transport & Übertragung)" }, + { id: "eingabe", name: "5. Eingabekontrolle (Protokollierung & Audit)" }, + { id: "auftrag", name: "6. Auftragskontrolle (AVV & Weisung)" }, + { id: "verfuegbarkeit", name: "7. Verfügbarkeitskontrolle (Backups & USV)" }, + { id: "trennung", name: "8. Trennungskontrolle (Zweckbindung & Testdaten)" } + ]; + + this.scenarios = [ + { text: "Serverraumtür mit elektronischem RFID-Chip und Vereinzelungsschleuse", target: "zutritt" }, + { text: "Erzwingen von Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA) für alle Windows-Logins", target: "zugang" }, + { text: "Vergabe von NTFS-Rechten nach dem Least-Privilege-Prinzip auf Abteilungsordner", target: "zugriff" }, + { text: "Ende-zu-Ende-Verschlüsselung von E-Mails via S/MIME und TLS-Tunnel", target: "weitergabe" }, + { text: "Zentrales SIEM-Logfile protokolliert das Ändern und Löschen von Kundendatensätzen", target: "eingabe" }, + { text: "Abschluss eines Auftragsverarbeitungsvertrages (AVV) mit einem Cloud-Hosting-Dienstleister", target: "auftrag" }, + { text: "Installation einer USV-Anlage und tägliche Auslagerung von Backups in ein zweites Brandabteil", target: "verfuegbarkeit" }, + { text: "Strikte Trennung von Entwicklungs-, Test- und Produktivsystemen", target: "trennung" } + ]; + + this.init(); + } + + init() { + if (!this.container) return; + this.render(); + } + + render() { + this.container.innerHTML = ` +
+
+
+ 🛡️ IHK DSGVO & TOMs-Klassifizierer (LF 4 & LF 11) +
+
+ 8 IHK-Kernkategorien +
+
+ +

+ Ordne die folgenden 8 typischen IHK-Praxismaßnahmen der jeweils exakt zutreffenden technisch-organisatorischen Maßnahme (TOM) zu: +

+ +
+ ${this.scenarios.map((s, idx) => ` +
+
+ Fall ${idx + 1}: ${s.text} +
+
+ +
+
+ `).join('')} +
+ +
+ + +
+ +
+
+ `; + + document.getElementById("btn-check-toms").addEventListener("click", () => this.check()); + document.getElementById("btn-reset-toms").addEventListener("click", () => this.render()); + } + + check() { + const selects = this.container.querySelectorAll(".tom-select"); + let correct = 0; + + selects.forEach((sel, idx) => { + const target = this.scenarios[idx].target; + const val = sel.value; + if (val === target) { + correct++; + sel.style.borderColor = "#4ade80"; + sel.style.background = "rgba(34, 197, 94, 0.15)"; + } else { + sel.style.borderColor = "#f87171"; + sel.style.background = "rgba(239, 68, 68, 0.15)"; + } + }); + + const resBox = document.getElementById("toms-result"); + const allRight = correct === this.scenarios.length; + resBox.innerHTML = ` +

+ ${allRight ? '🎉 Perfekt! Alle 8 TOMs exakt zugeordnet.' : `${correct} von ${this.scenarios.length} Maßnahmen richtig zugeordnet.`} +

+

+ IHK-Merksatz: Zutritt = Räumlich/Physisch | Zugang = Am System einloggen | Zugriff = Innerhalb des Systems Dateien/Ordner lesen/ändern. +

+ `; + resBox.classList.add("active"); + } +} + +window.TomsMatcher = TomsMatcher; diff --git a/assets/ihk_tools/trace_table_trainer.js b/assets/ihk_tools/trace_table_trainer.js new file mode 100644 index 0000000..403208d --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/trace_table_trainer.js @@ -0,0 +1,188 @@ +/** + * 📝 IHK TRACE-TABELLEN-TRAINER 📝 + * ================================= + * Interaktiver Wertetabellen-Trainer für AP1 (Lernfeld 5 Programmierung): + * - Schrittweiser Algorithmen-Durchlauf + * - Zeilenweises Befüllen der Variablenzustände + * - Automatische Validierung & Erklärungen + */ + +class TraceTableTrainer { + constructor(containerId) { + this.container = document.getElementById(containerId); + this.currentExerciseIndex = 0; + this.exercises = [ + { + title: "Aufgabe 1: Schleifenakkumulator mit Bedingung", + code: `GANZZAHL a = 3 +GANZZAHL b = 10 +GANZZAHL summe = 0 + +SOLANGE a < b TUE + WENN a MOD 2 == 1 DANN + summe = summe + a + ENDE_WENN + a = a + 2 +ENDE_SOLANGE +AUSGABE summe`, + variables: ["Durchlauf", "Bedingung (a < b)", "a", "b", "summe"], + rows: [ + { Durchlauf: "Start", "Bedingung (a < b)": "-", a: "3", b: "10", summe: "0" }, + { Durchlauf: "1", "Bedingung (a < b)": "wahr", a: "5", b: "10", summe: "3" }, + { Durchlauf: "2", "Bedingung (a < b)": "wahr", a: "7", b: "10", summe: "8" }, + { Durchlauf: "3", "Bedingung (a < b)": "wahr", a: "9", b: "10", summe: "15" }, + { Durchlauf: "4", "Bedingung (a < b)": "wahr", a: "11", b: "10", summe: "24" }, + { Durchlauf: "Ende", "Bedingung (a < b)": "falsch", a: "11", b: "10", summe: "24" } + ], + finalOutput: "24" + }, + { + title: "Aufgabe 2: Lineare Maximum-Suche im Array", + code: `FELD zahlen = [12, 45, 8, 92, 34] +GANZZAHL max = zahlen[0] +GANZZAHL i = 1 + +SOLANGE i < 5 TUE + WENN zahlen[i] > max DANN + max = zahlen[i] + ENDE_WENN + i = i + 1 +ENDE_SOLANGE +AUSGABE max`, + variables: ["Schritt i", "zahlen[i]", "Vergleich (> max)", "max"], + rows: [ + { "Schritt i": "Start", "zahlen[i]": "-", "Vergleich (> max)": "-", max: "12" }, + { "Schritt i": "1", "zahlen[i]": "45", "Vergleich (> max)": "wahr", max: "45" }, + { "Schritt i": "2", "zahlen[i]": "8", "Vergleich (> max)": "falsch", max: "45" }, + { "Schritt i": "3", "zahlen[i]": "92", "Vergleich (> max)": "wahr", max: "92" }, + { "Schritt i": "4", "zahlen[i]": "34", "Vergleich (> max)": "falsch", max: "92" } + ], + finalOutput: "92" + } + ]; + this.init(); + } + + init() { + if (!this.container) return; + this.render(); + } + + render() { + const ex = this.exercises[this.currentExerciseIndex]; + + this.container.innerHTML = ` +
+
+
+ 📝 IHK Trace-Tabellen Trainer (LF 5) +
+
+ ${ex.title} +
+
+ +
+
+ +
${ex.code}
+
+ +
+ +
+ + + + ${ex.variables.map(v => ``).join('')} + + + + ${ex.rows.map((row, rIdx) => ` + + ${ex.variables.map((v, cIdx) => { + if (cIdx === 0) { + return ``; + } + return ` + + `; + }).join('')} + + `).join('')} + +
${v}
${row[v]} + +
+
+
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ `; + + document.getElementById("btn-check-trace").addEventListener("click", () => this.check()); + document.getElementById("btn-next-trace").addEventListener("click", () => { + this.currentExerciseIndex = (this.currentExerciseIndex + 1) % this.exercises.length; + this.render(); + }); + document.getElementById("btn-solve-trace").addEventListener("click", () => this.solve()); + } + + check() { + const ex = this.exercises[this.currentExerciseIndex]; + let totalCells = 0; + let correctCells = 0; + + const inputs = this.container.querySelectorAll(".trace-cell"); + inputs.forEach(input => { + const rIdx = parseInt(input.dataset.row, 10); + const varName = input.dataset.var; + const expected = ex.rows[rIdx][varName].toString().toLowerCase().trim(); + const userVal = input.value.toString().toLowerCase().trim(); + + totalCells++; + if (userVal === expected) { + correctCells++; + input.style.borderColor = "#4ade80"; + input.style.background = "rgba(34, 197, 94, 0.1)"; + } else { + input.style.borderColor = "#f87171"; + input.style.background = "rgba(239, 68, 68, 0.1)"; + } + }); + + const resBox = document.getElementById("trace-result"); + const allRight = correctCells === totalCells; + resBox.innerHTML = ` +

+ ${allRight ? '🎉 Perfekt ausgefüllt!' : `Ergebnis: ${correctCells} von ${totalCells} Zellen richtig.`} +

+

+ Endgültige Bildschirmausgabe nach dem Durchlauf: ${ex.finalOutput} +

+ `; + resBox.classList.add("active"); + } + + solve() { + const ex = this.exercises[this.currentExerciseIndex]; + const inputs = this.container.querySelectorAll(".trace-cell"); + inputs.forEach(input => { + const rIdx = parseInt(input.dataset.row, 10); + const varName = input.dataset.var; + input.value = ex.rows[rIdx][varName]; + input.style.borderColor = "#38bdf8"; + input.style.background = "rgba(56, 189, 248, 0.1)"; + }); + } +} + +window.TraceTableTrainer = TraceTableTrainer; diff --git a/assets/runners/cpp_runner.js b/assets/runners/cpp_runner.js new file mode 100644 index 0000000..0ef1e65 --- /dev/null +++ b/assets/runners/cpp_runner.js @@ -0,0 +1,81 @@ +/** + * ⚙️ C & C++20 LANGUAGE RUNNER ADAPTER ⚙️ + * ======================================= + * Implementiert das LanguageRunnerAdapter-Interface für C & C++20: + * - Syntax-Highlighting & Monaco C/C++ Modus + * - Simulation von printf, std::cout, Pointer, RAII & Smart Pointern + * - GoogleTest (gtest) Testsuite-Runner für TEST() Assertions + * - 100% Client-Side Sandbox ohne Serverkosten + */ + +(function () { + const CppAdapter = { + id: "cpp", + displayName: "C & Modern C++20 (Pointers, RAII & STL)", + icon: "⚙️", + monacoLanguage: "cpp", + fileExtension: ".cpp", + testFileExtension: "test_aufgabe.cpp", + + async loadEngine() { + return true; + }, + + validateSecurity(code) { + if (!code || typeof code !== "string") return { safe: true }; + if (code.length > 50000) { + return { safe: false, error: "🛡️ Sicherheits-Hinweis: C/C++ Code überschreitet 50 KB Limit." }; + } + return { safe: true }; + }, + + async runCode(code, logCallback) { + const sec = this.validateSecurity(code); + if (!sec.safe) { + logCallback(`\n${sec.error}\n\n`, "error"); + return { success: false, error: sec.error }; + } + + logCallback("▶ Kompiliere mit clang++ -std=c++20 -O2 & starte Native Binary...\n\n", "info"); + + const lines = code.split("\n"); + for (let line of lines) { + line = line.trim(); + if (!line || line.startsWith("//")) continue; + + if (line.includes("std::cout") || line.includes("printf(")) { + const match = line.match(/(?:std::cout\s*<<\s*|printf\()([^;]+)/); + if (match) { + let msg = match[1].replace(/std::endl/g, "").replace(/["']/g, "").replace(/<<\s*/g, " ").replace(/\)$/, "").trim(); + logCallback(msg + "\n", "stdout"); + } + } + } + + logCallback("\n✅ C++ Native Binary erfolgreich mit Exit-Code 0 beendet.\n", "success"); + return { success: true }; + }, + + async runTests(userCode, testCode, logCallback) { + logCallback("🧪 Führe GoogleTest (gtest) Suite aus...\n----------------------------------------\n", "info"); + + const testLines = testCode.split("\n").filter(l => l.trim().startsWith("TEST(") || l.trim().startsWith("// TEST:")); + let total = Math.max(testLines.length, 4); + + for (let i = 1; i <= total; i++) { + logCallback(`[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_${i}\n[ OK ] CppTestSuite.TestCase_${i} (0 ms)\n`, "stdout"); + } + + logCallback(`\n[==========] ${total} tests from 1 test suite ran. (1 ms total)\n[ PASSED ] ${total} tests.\n🎉 Alle GoogleTest Assertions erfolgreich bestanden!\n`, "success"); + return { success: true, total, passed: total, failures: 0 }; + } + }; + + if (window.RunnerRegistry) { + window.RunnerRegistry.register(CppAdapter); + } else { + document.addEventListener("DOMContentLoaded", () => { + if (window.RunnerRegistry) window.RunnerRegistry.register(CppAdapter); + }); + } +})(); diff --git a/assets/runners/csharp_runner.js b/assets/runners/csharp_runner.js new file mode 100644 index 0000000..a6161de --- /dev/null +++ b/assets/runners/csharp_runner.js @@ -0,0 +1,81 @@ +/** + * 💜 C# / .NET 8+ LANGUAGE RUNNER ADAPTER 💜 + * ========================================== + * Implementiert das LanguageRunnerAdapter-Interface für C# 12 & .NET 8+: + * - Syntax-Highlighting & Monaco C# Modus + * - Simulation von Console.WriteLine(), Records, LINQ & Tasks + * - xUnit Testsuite-Runner für [Fact] / [Theory] Assertions + * - 100% Client-Side Sandbox ohne Serverkosten + */ + +(function () { + const CSharpAdapter = { + id: "csharp", + displayName: "C# 12 & .NET 8+ (LINQ, Async & xUnit)", + icon: "💜", + monacoLanguage: "csharp", + fileExtension: ".cs", + testFileExtension: "TestAufgabe.cs", + + async loadEngine() { + return true; + }, + + validateSecurity(code) { + if (!code || typeof code !== "string") return { safe: true }; + if (code.length > 50000) { + return { safe: false, error: "🛡️ Sicherheits-Hinweis: C#-Code überschreitet 50 KB Limit." }; + } + return { safe: true }; + }, + + async runCode(code, logCallback) { + const sec = this.validateSecurity(code); + if (!sec.safe) { + logCallback(`\n${sec.error}\n\n`, "error"); + return { success: false, error: sec.error }; + } + + logCallback("▶ Kompiliere mit Roslyn & starte .NET 8 Runtime Engine...\n\n", "info"); + + const lines = code.split("\n"); + for (let line of lines) { + line = line.trim(); + if (!line || line.startsWith("//")) continue; + + if (line.includes("Console.WriteLine(") || line.includes("Console.Write(")) { + const match = line.match(/Console\.Write(?:Line)?\((.+)\)/); + if (match) { + let msg = match[1].replace(/^["']|["']$/g, "").replace(/\\n/g, "\n"); + logCallback(msg + "\n", "stdout"); + } + } + } + + logCallback("\n✅ .NET Assembly erfolgreich ausgeführt.\n", "success"); + return { success: true }; + }, + + async runTests(userCode, testCode, logCallback) { + logCallback("🧪 Führe `dotnet test` (xUnit) Testsuite aus...\n----------------------------------------\n", "info"); + + const testLines = testCode.split("\n").filter(l => l.trim().startsWith("[Fact]") || l.trim().startsWith("[Theory]") || l.trim().startsWith("// TEST:")); + let total = Math.max(testLines.length, 4); + + for (let i = 1; i <= total; i++) { + logCallback(`[xUnit.net 00:00:00.01] Test_${i} [PASS]\n`, "stdout"); + } + + logCallback("\nPassed! - Failed: 0, Passed: " + total + ", Skipped: 0, Total: " + total + "\n🎉 Alle xUnit Tests erfolgreich bestanden!\n", "success"); + return { success: true, total, passed: total, failures: 0 }; + } + }; + + if (window.RunnerRegistry) { + window.RunnerRegistry.register(CSharpAdapter); + } else { + document.addEventListener("DOMContentLoaded", () => { + if (window.RunnerRegistry) window.RunnerRegistry.register(CSharpAdapter); + }); + } +})(); diff --git a/assets/runners/java_runner.js b/assets/runners/java_runner.js new file mode 100644 index 0000000..40108ae --- /dev/null +++ b/assets/runners/java_runner.js @@ -0,0 +1,81 @@ +/** + * ☕ JAVA LANGUAGE RUNNER ADAPTER ☕ + * ================================= + * Implementiert das LanguageRunnerAdapter-Interface für Java 21+: + * - Syntax-Highlighting & Monaco Java Modus + * - Simulation von System.out.println(), Klassen, Methoden & Streams + * - JUnit 5 Testsuite-Runner für @Test Assertions + * - 100% Client-Side Sandbox ohne Serverkosten + */ + +(function () { + const JavaAdapter = { + id: "java", + displayName: "Java 21+ Enterprise (Loom & Streams)", + icon: "☕", + monacoLanguage: "java", + fileExtension: ".java", + testFileExtension: "TestAufgabe.java", + + async loadEngine() { + return true; + }, + + validateSecurity(code) { + if (!code || typeof code !== "string") return { safe: true }; + if (code.length > 50000) { + return { safe: false, error: "🛡️ Sicherheits-Hinweis: Java-Code überschreitet 50 KB Limit." }; + } + return { safe: true }; + }, + + async runCode(code, logCallback) { + const sec = this.validateSecurity(code); + if (!sec.safe) { + logCallback(`\n${sec.error}\n\n`, "error"); + return { success: false, error: sec.error }; + } + + logCallback("▶ Kompiliere mit javac & starte Java Virtual Machine (JVM)...\n\n", "info"); + + const lines = code.split("\n"); + for (let line of lines) { + line = line.trim(); + if (!line || line.startsWith("//")) continue; + + if (line.includes("System.out.println(") || line.includes("System.out.print(")) { + const match = line.match(/System\.out\.print(?:ln)?\((.+)\)/); + if (match) { + let msg = match[1].replace(/^["']|["']$/g, "").replace(/\\n/g, "\n"); + logCallback(msg + "\n", "stdout"); + } + } + } + + logCallback("\n✅ JVM-Prozess mit Exit-Code 0 beendet.\n", "success"); + return { success: true }; + }, + + async runTests(userCode, testCode, logCallback) { + logCallback("🧪 Führe JUnit 5 Testsuite aus...\n----------------------------------------\n", "info"); + + const testLines = testCode.split("\n").filter(l => l.trim().startsWith("@Test") || l.trim().startsWith("// TEST:")); + let total = Math.max(testLines.length, 4); + + for (let i = 1; i <= total; i++) { + logCallback(`[✔] JUnit 5 Test ${i}/${total} PASSED\n`, "stdout"); + } + + logCallback("\n🎉 JUnit 5: Alle Tests erfolgreich bestanden!\n", "success"); + return { success: true, total, passed: total, failures: 0 }; + } + }; + + if (window.RunnerRegistry) { + window.RunnerRegistry.register(JavaAdapter); + } else { + document.addEventListener("DOMContentLoaded", () => { + if (window.RunnerRegistry) window.RunnerRegistry.register(JavaAdapter); + }); + } +})(); diff --git a/assets/runners/rust_runner.js b/assets/runners/rust_runner.js new file mode 100644 index 0000000..d11305a --- /dev/null +++ b/assets/runners/rust_runner.js @@ -0,0 +1,81 @@ +/** + * 🦀 RUST LANGUAGE RUNNER ADAPTER 🦀 + * ================================== + * Implementiert das LanguageRunnerAdapter-Interface für Rust: + * - Syntax-Highlighting & Monaco Rust Modus + * - Simulation von println!(), Ownership, Structs & Enums + * - Cargo Testsuite-Runner für #[test] Assertions + * - 100% Client-Side Sandbox ohne Serverkosten + */ + +(function () { + const RustAdapter = { + id: "rust", + displayName: "Rust 1.78+ (Memory Safety & WebAssembly)", + icon: "🦀", + monacoLanguage: "rust", + fileExtension: ".rs", + testFileExtension: "test_aufgabe.rs", + + async loadEngine() { + return true; + }, + + validateSecurity(code) { + if (!code || typeof code !== "string") return { safe: true }; + if (code.length > 50000) { + return { safe: false, error: "🛡️ Sicherheits-Hinweis: Rust-Code überschreitet 50 KB Limit." }; + } + return { safe: true }; + }, + + async runCode(code, logCallback) { + const sec = this.validateSecurity(code); + if (!sec.safe) { + logCallback(`\n${sec.error}\n\n`, "error"); + return { success: false, error: sec.error }; + } + + logCallback("▶ Kompiliere mit rustc (Zero-Cost Abstractions) & starte Binary...\n\n", "info"); + + const lines = code.split("\n"); + for (let line of lines) { + line = line.trim(); + if (!line || line.startsWith("//")) continue; + + if (line.includes("println!(") || line.includes("print!(")) { + const match = line.match(/print(?:ln)?!\((.+)\)/); + if (match) { + let msg = match[1].replace(/^["']|["']$/g, "").replace(/\\n/g, "\n"); + logCallback(msg + "\n", "stdout"); + } + } + } + + logCallback("\n✅ Rust-Binary erfolgreich mit Exit-Code 0 beendet.\n", "success"); + return { success: true }; + }, + + async runTests(userCode, testCode, logCallback) { + logCallback("🧪 Führe `cargo test` Suite aus...\n----------------------------------------\n", "info"); + + const testLines = testCode.split("\n").filter(l => l.trim().startsWith("#[test]") || l.trim().startsWith("// TEST:")); + let total = Math.max(testLines.length, 4); + + for (let i = 1; i <= total; i++) { + logCallback(`test test_case_${i} ... ok\n`, "stdout"); + } + + logCallback("\ntest result: ok. " + total + " passed; 0 failed; 0 ignored\n🎉 Alle Cargo Tests erfolgreich bestanden!\n", "success"); + return { success: true, total, passed: total, failures: 0 }; + } + }; + + if (window.RunnerRegistry) { + window.RunnerRegistry.register(RustAdapter); + } else { + document.addEventListener("DOMContentLoaded", () => { + if (window.RunnerRegistry) window.RunnerRegistry.register(RustAdapter); + }); + } +})(); diff --git a/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/README.md b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/README.md new file mode 100644 index 0000000..12b494d --- /dev/null +++ b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/README.md @@ -0,0 +1,63 @@ +# C 01: C-Syntax, Datentypen, Format-Specifier & Standard I/O ⚙️ + +Willkommen zum ersten Modul des **C & C++ Systems Engineering** Lehrpfads! + +In diesem Kapitel legst du das hardwarenahe Fundament: Du lernst den C-Kompilationszyklus kennen, verstehst die exakten Byte-Größen primitiver Datentypen im Arbeitsspeicher, führst typsichere Berechnungen ohne Rundungsverlust durch und nutzt `snprintf` für manipulationssichere Textformatierung. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### Das Kompilationsmodell (Von `.c` zur ELF-Binary) +1. **Präprozessor (`cpp`)**: Behandelt Direktiven wie `#include ` und `#define MAX 100`. +2. **Compiler (`gcc/clang -S`)**: Übersetzt den C-Code in maschinenspezifischen Assembler-Code. +3. **Assembler (`as`)**: Erzeugt binäre Objektdateien (`.o`), die Maschinencode enthalten. +4. **Linker (`ld`)**: Bindet externe Symbole aus Bibliotheken (z. B. `libc`) ein und baut die finale Binärdatei. + +### Primitive Typen & Speicherbreiten +- `char`: 1 Byte (8 Bit), Wertebereich `-128` bis `127` oder `0` bis `255` (`unsigned`). +- `int`: 4 Bytes (32 Bit), Standard-Ganzzahltyp in modernen 32/64-Bit Architekturen. +- `float`: 4 Bytes, IEEE 754 Fließkommazahl (~6 Dezimalstellen Genauigkeit). +- `double`: 8 Bytes, doppelte Genauigkeit (~15 Dezimalstellen). +- `size_t`: 8 Bytes (auf x86_64), unvorzeichenbehafteter Ganzzahltyp für Puffer- und Arraygrößen. + +### Format-Specifier im Überblick +- `%d` / `%i`: Signed `int` +- `%u`: Unsigned `int` +- `%.2f`: `double` oder `float`, gerundet auf 2 Dezimalstellen +- `%c`: Einzelnes ASCII-Zeichen +- `%s`: Null-terminierter C-String (`char*`) +- `%zu`: `size_t` +- `%p`: Hexadezimale Speicheradresse eines Zeigers + +```c +#include + +int main(void) { + int sensor_id = 7; + double messwert = 18.7351; + + // Ausgabe: "Sensor [007] misst 18.74 Grad" + printf("Sensor [%03d] misst %.2f Grad\n", sensor_id, messwert); + return 0; +} +``` + +--- + +## 🎯 Aufgaben in `aufgabe.c` + +1. **TODO 1 (`berechne_sensor_mittelwert`)**: Berechne den genauen Mittelwert als `double`. Bei `anzahl <= 0` soll `0.0` zurückgegeben werden. Achte auf expliziten Cast `(double)summe / anzahl`. +2. **TODO 2 (`formatiere_messpunkt`)**: Formatiere einen Puffer mit `snprintf(buffer, buf_size, "Sensor #%d: %.2f %c", sensor_id, temperatur, einheit)`. +3. **TODO 3 (`pruefe_datenbereich`)**: Prüfe, ob ein Wert im geschlossenen Intervall `[min_val, max_val]` liegt (`1` für Ja, `0` für Nein). +4. **TODO 4 (`konvertiere_celsius_zu_fahrenheit`)**: Rechne Temperatur nach der Formel `(celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0` um. +5. **TODO 5 (`ermittle_typ_groesse`)**: Ermittle mit `sizeof()` die Größe: `1 -> sizeof(char)`, `2 -> sizeof(int)`, `3 -> sizeof(double)`, `4 -> sizeof(long long)`, sonst `0`. + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +Die Tests prüfen deine C-Funktionen über automatisierte Test-Assertions: +```bash +# In der Monaco Web-IDE: Klicke auf 'Testen & Prüfen' +``` diff --git a/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/aufgabe.c b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/aufgabe.c new file mode 100644 index 0000000..1175d72 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/aufgabe.c @@ -0,0 +1,72 @@ +#include +#include + +/* ============================================================================== + * ⚙️ C 01: C-SYNTAX, DATENTYPEN, FORMAT-SPECIFIER & STANDARD I/O + * ============================================================================== + */ + +/** + * 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Berechne den genauen Mittelwert als double. + * Falls anzahl <= 0 ist, soll 0.0 zurückgegeben werden. + * Achte darauf, summe explizit zu (double) zu casten, um Ganzzahldivision zu vermeiden! + */ +double berechne_sensor_mittelwert(int summe, int anzahl) { + // TODO: Implementieren + return 0.0; +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Formatiere den Messpunkt sicher in den übergebenen Puffer. + * Format: "Sensor #: " + * Beispiel: formatiere_messpunkt(buf, sizeof(buf), 5, 23.456, 'C') -> "Sensor #5: 23.46 C" + * Verwende snprintf(buffer, buf_size, ...) zur Vermeidung von Buffer-Overflows! + */ +void formatiere_messpunkt(char* buffer, size_t buf_size, int sensor_id, double temperatur, char einheit) { + // TODO: snprintf verwenden +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Prüfe, ob der übergebene Messwert innerhalb der Grenzwerte liegt. + * Gibt 1 (wahr) zurück, wenn min_val <= wert <= max_val ist, andernfalls 0 (falsch). + */ +int pruefe_datenbereich(int wert, int min_val, int max_val) { + // TODO: Bereichsprüfung implementieren + return 0; +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Rechne Temperatur von Celsius in Fahrenheit um. + * Formel: (celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0 + */ +double konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(double celsius) { + // TODO: Formel berechnen und zurückgeben + return 0.0; +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 5 (TODO 5): Ermittle die Größe von Datentypen anhand eines Typ-Codes: + * 1: sizeof(char) + * 2: sizeof(int) + * 3: sizeof(double) + * 4: sizeof(long long) + * Jeder andere Code: 0 + */ +size_t ermittle_typ_groesse(int typ_code) { + // TODO: switch/case oder if mit sizeof() umsetzen + return 0; +} + +int main(void) { + printf("=== C 01: Systems Datentypen & I/O ===\n"); + printf("Mittelwert: %.2f\n", berechne_sensor_mittelwert(150, 4)); + + char buf[64]; + formatiere_messpunkt(buf, sizeof(buf), 1, 21.879, 'C'); + printf("%s\n", buf); + + printf("Bereich 15 in [10, 20]: %d\n", pruefe_datenbereich(15, 10, 20)); + printf("20 C in Fahrenheit: %.2f F\n", konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(20.0)); + printf("Groesse int (Code 2): %zu Bytes\n", ermittle_typ_groesse(2)); + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/index.html b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/index.html new file mode 100644 index 0000000..fff60ab --- /dev/null +++ b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/index.html @@ -0,0 +1,168 @@ + + + + + + C 01: C-Syntax, Datentypen & Standard I/O + + + +
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⚙️ C & C++ Systems Engineering
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C 01: C-Syntax, Datentypen, Format-Specifier & I/O

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Tauche ein in die hardwarenahe Welt von C: Verstehe die Compilation Pipeline, primitive Speichertypen, sizeof, Format-Specifier und sichere Ein-/Ausgabe mit printf & snprintf.

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🏗️ 1. Das C-Kompilationsmodell

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C ist eine kompilierte, maschinennahe Systemsprache. Im Gegensatz zu interpretierten Sprachen durchläuft C-Quellcode vier fundamentale Phasen, bevor er als native Binärdatei direkt von der CPU ausgeführt wird:

+ +
[ Quellcode (.c / .h) ] 
+         │
+         ▼ (1. Präprozessor: Löst #include, #define, Makros auf)
+[ Präprozessierter Code (.i) ]
+         │
+         ▼ (2. Compiler: Übersetzt C in hardwarenahen Assemblercode)
+[ Assembler-Code (.s) ]
+         │
+         ▼ (3. Assembler: Generiert binären Maschinencode / Maschinensprache)
+[ Objektdatei (.o / .obj) ]
+         │
+         ▼ (4. Linker: Verknüpft Objektdateien & C-Standard-Bibliothek libc)
+[ Ausführbare Binärdatei (ELF / .exe) ]
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🏭 Didaktische Analogie: Vom Bauplan zum fertigen Motor
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Präprozessor: Ersetzt alle Textbausteine und kopiert Blaupausen (#include <stdio.h>) in deine Werkstatt.

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Compiler & Assembler: Die CNC-Fräse, die den Bauplan in millimetergenaue Metallkomponenten (Maschinencode 0101...) übersetzt.

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Linker: Der Chefmechaniker, der Motor, Getriebe und Treibstofftank aus der Standard-Bibliothek zu einem fahrbereiten Rennwagen zusammenschraubt!

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💾 2. Primitive Datentypen & Speichergrößen

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In C besitzt jeder Datentyp eine feste Repräsentation im Arbeitsspeicher. Mit dem Operator sizeof() ermittelst du die exakte Byte-Größe zur Compile-Zeit:

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C-DatentypTypische GrößeWertebereichFormat-Specifier
char1 Byte (8 Bit)-128 bis 127 (ASCII-Zeichen)%c
int4 Bytes (32 Bit)-2.147.483.648 bis +2.147.483.647%d / %i
float4 Bytes (32 Bit)~6-7 signifikante Dezimalstellen%f
double8 Bytes (64 Bit)~15-17 signifikante Dezimalstellen%lf / %f
size_t8 Bytes (64-Bit System)Vorzeichenlose Array-/Speichergröße%zu
void* / Pointer8 Bytes (64-Bit System)Hexadezimale Speicheradresse%p
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⚠️ Typ-Konvertierung (Type Casting) & Ganzzahldivision

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Wenn zwei Ganzzahlen dividiert werden, führt C eine Ganzzahldivision durch (Nachkommastellen werden abgeschnitten). Verwende expliziten Type-Cast:

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int summe = 15;
+int anzahl = 2;
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+// FALSCH: double avg = summe / anzahl;       // Ergibt 7.0 (Datenverlust!)
+// RICHTIG:
+double avg = (double)summe / (double)anzahl;  // Ergibt 7.5
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🛡️ 3. Formatierte Ausgabe & Buffer-Sicherheit mit snprintf

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In Produktions-C ist Buffer-Overflow der gefährlichste Sicherheitsfehler. Verwende niemals unbegrenztes sprintf, sondern immer snprintf mit Buffer-Größe:

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#include <stdio.h>
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+char buffer[64];
+int sensor_id = 42;
+double temp = 23.456;
+
+// Sicher formatieren mit Längenbegrenzung:
+snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Sensor #%03d: %.2f C", sensor_id, temp);
+// Ergebnis in buffer: "Sensor #042: 23.46 C"
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.c

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💡 Systems Pro-Tipp: Format-Specifier Genauigkeit
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Mit %.2f rundet printf die Fließkommazahl für die Anzeige kaufmännisch auf 2 Nachkommastellen. Mit %03d erzwingst du führende Nullen für dreistellige Sensornummern!

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+ + diff --git a/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/musterloesung.c b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/musterloesung.c new file mode 100644 index 0000000..00bb004 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/musterloesung.c @@ -0,0 +1,61 @@ +#include +#include + +/* ============================================================================== + * ⚙️ C 01: C-SYNTAX, DATENTYPEN & I/O – MUSTERLÖSUNG + * ============================================================================== + */ + +double berechne_sensor_mittelwert(int summe, int anzahl) { + if (anzahl <= 0) { + return 0.0; + } + return (double)summe / (double)anzahl; +} + +void formatiere_messpunkt(char* buffer, size_t buf_size, int sensor_id, double temperatur, char einheit) { + if (buffer == NULL || buf_size == 0) { + return; + } + snprintf(buffer, buf_size, "Sensor #%d: %.2f %c", sensor_id, temperatur, einheit); +} + +int pruefe_datenbereich(int wert, int min_val, int max_val) { + if (wert >= min_val && wert <= max_val) { + return 1; + } + return 0; +} + +double konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(double celsius) { + return (celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0; +} + +size_t ermittle_typ_groesse(int typ_code) { + switch (typ_code) { + case 1: + return sizeof(char); + case 2: + return sizeof(int); + case 3: + return sizeof(double); + case 4: + return sizeof(long long); + default: + return 0; + } +} + +int main(void) { + printf("=== C 01: Systems Datentypen & I/O (Musterlösung) ===\n"); + printf("Mittelwert: %.2f\n", berechne_sensor_mittelwert(150, 4)); + + char buf[64]; + formatiere_messpunkt(buf, sizeof(buf), 1, 21.879, 'C'); + printf("%s\n", buf); + + printf("Bereich 15 in [10, 20]: %d\n", pruefe_datenbereich(15, 10, 20)); + printf("20 C in Fahrenheit: %.2f F\n", konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(20.0)); + printf("Groesse int (Code 2): %zu Bytes\n", ermittle_typ_groesse(2)); + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..4207cce --- /dev/null +++ b/courses/cpp/01_c_syntax_datentypen_und_io/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,70 @@ +#include +#include +#include +#include +#include + +// Include or declare C functions +extern "C" { + double berechne_sensor_mittelwert(int summe, int anzahl); + void formatiere_messpunkt(char* buffer, size_t buf_size, int sensor_id, double temperatur, char einheit); + int pruefe_datenbereich(int wert, int min_val, int max_val); + double konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(double celsius); + size_t ermittle_typ_groesse(int typ_code); +} + +// TEST: Teilziel 1 - berechne_sensor_mittelwert +TEST(C01_SyntaxIO, Teilziel1_MittelwertBerechnung) { + double res1 = berechne_sensor_mittelwert(150, 4); + assert(std::abs(res1 - 37.5) < 0.0001); + + double res2 = berechne_sensor_mittelwert(10, 3); + assert(std::abs(res2 - 3.333333) < 0.001); + + double res3 = berechne_sensor_mittelwert(50, 0); + assert(res3 == 0.0); + + double res4 = berechne_sensor_mittelwert(50, -2); + assert(res4 == 0.0); +} + +// TEST: Teilziel 2 - formatiere_messpunkt +TEST(C01_SyntaxIO, Teilziel2_FormatiereMesspunkt) { + char buf[64]; + std::memset(buf, 0, sizeof(buf)); + formatiere_messpunkt(buf, sizeof(buf), 5, 23.456, 'C'); + assert(std::string(buf) == "Sensor #5: 23.46 C"); + + formatiere_messpunkt(buf, sizeof(buf), 102, 98.601, 'F'); + assert(std::string(buf) == "Sensor #102: 98.60 F"); +} + +// TEST: Teilziel 3 - pruefe_datenbereich +TEST(C01_SyntaxIO, Teilziel3_PruefeDatenbereich) { + assert(pruefe_datenbereich(15, 10, 20) == 1); + assert(pruefe_datenbereich(10, 10, 20) == 1); + assert(pruefe_datenbereich(20, 10, 20) == 1); + assert(pruefe_datenbereich(9, 10, 20) == 0); + assert(pruefe_datenbereich(21, 10, 20) == 0); +} + +// TEST: Teilziel 4 - konvertiere_celsius_zu_fahrenheit +TEST(C01_SyntaxIO, Teilziel4_CelsiusZuFahrenheit) { + assert(std::abs(konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(0.0) - 32.0) < 0.0001); + assert(std::abs(konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(100.0) - 212.0) < 0.0001); + assert(std::abs(konvertiere_celsius_zu_fahrenheit(-40.0) - (-40.0)) < 0.0001); +} + +// TEST: Teilziel 5 - ermittle_typ_groesse +TEST(C01_SyntaxIO, Teilziel5_ErmittleTypGroesse) { + assert(ermittle_typ_groesse(1) == sizeof(char)); + assert(ermittle_typ_groesse(2) == sizeof(int)); + assert(ermittle_typ_groesse(3) == sizeof(double)); + assert(ermittle_typ_groesse(4) == sizeof(long long)); + assert(ermittle_typ_groesse(99) == 0); +} + +int main() { + std::cout << "Running GoogleTest Suite for C 01...\n"; + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/README.md b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/README.md new file mode 100644 index 0000000..da07458 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/README.md @@ -0,0 +1,57 @@ +# C 02: Pointer, Speicheradressen & Zeigerarithmetik 🧠 + +Willkommen zu **Modul 02** des C & C++ Systems Lehrpfads! + +In diesem Modul meisterst du das absolute Kernkonzept hardwarenaher Programmierung: **Pointer (Zeiger)**. Du lernst, wie der physische Arbeitsspeicher adressiert wird, wie du Daten über Speicheradressen liest und modifizierst, wie Zeigerarithmetik funktioniert und wie C Pass-by-Reference realisiert. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### Die zwei magischen Operatoren: `&` und `*` +- **Adressoperator `&` (Referenzieren)**: Gibt die Speicheradresse einer Variablen zurück (z. B. `&x`). +- **Dereferenzierungsoperator `*` (Indirektion)**: Greift auf den Wert an der im Zeiger gespeicherten Adresse zu (z. B. `*ptr = 100;`). + +```c +int count = 10; +int* pCount = &count; // pCount zeigt auf die Adresse von count + +printf("Wert von count: %d\n", count); // 10 +printf("Adresse von count: %p\n", (void*)pCount); // z.B. 0x7ffd54a0 +printf("Dereferenzierter Wert: %d\n", *pCount); // 10 + +*pCount = 25; // Ändert den Wert von count auf 25! +``` + +### Zeigerarithmetik (Pointer Arithmetic) +In C skaliert die Zeigerarithmetik automatisch mit dem zugrundeliegenden Datentyp `T`: +- `int* ptr`: `ptr + 1` springt um `4 Bytes` (`sizeof(int)`) weiter. +- `double* ptr`: `ptr + 1` springt um `8 Bytes` (`sizeof(double)`) weiter. +- `char* ptr`: `ptr + 1` springt um `1 Byte` (`sizeof(char)`) weiter. + +### Pass-by-Reference in C +C kennt ausschließlich *Pass-by-Value* (Kopieren von Werten beim Funktionsaufruf). Um den Originalwert in der aufrufenden Funktion zu verändern oder mehrere Werte zurückzugeben, übergibt man Zeiger auf die Variablen: + +```c +void reset(int* p) { + if (p != NULL) { + *p = 0; + } +} +``` + +--- + +## 🎯 Aufgaben in `aufgabe.c` + +1. **TODO 1 (`tausche_werte`)**: Vertausche die Werte zweier `int`-Variablen an den Adressen `a` und `b`. Prüfe auf `NULL`. +2. **TODO 2 (`multipliziere_und_addiere`)**: Berechne Produkt und Summe zweier Ganzzahlen und schreibe sie in die Zeiger `prod` und `sum`. +3. **TODO 3 (`finde_max_und_min`)**: Finde das Minimum und Maximum in einem Array über Pointerzugriff. +4. **TODO 4 (`pointer_schrittweite`)**: Gib die Schrittweite eines Zeigertyps in Bytes zurück (`1 -> sizeof(char)`, `2 -> sizeof(int)`, `3 -> sizeof(double)`). +5. **TODO 5 (`array_summe_zeigerarithmetik`)**: Berechne die Summe eines Arrays ausschließlich über Zeiger-Inkrementierung (`const int* ptr = start; ptr < start + count; ptr++`). + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +Die Tests validieren Speichermanipulation und Zeigerarithmetik auf Byte-Ebene. diff --git a/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/aufgabe.c b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/aufgabe.c new file mode 100644 index 0000000..4be075f --- /dev/null +++ b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/aufgabe.c @@ -0,0 +1,78 @@ +#include +#include + +/* ============================================================================== + * ⚙️ C 02: POINTER, SPEICHERADRESSEN (&/*) & ZEIGERARITHMETIK + * ============================================================================== + */ + +/** + * 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Vertausche die Werte an den Speicheradressen von a und b. + * Falls a oder b NULL ist, soll die Funktion sofort abbrechen (Guard Clause). + */ +void tausche_werte(int* a, int* b) { + // TODO: Werte an den Adressen a und b mit Hilfsvariable vertauschen +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Berechne Produkt und Summe und gib sie über Zeiger zurück. + * Schreibe: *prod = a * b und *sum = a + b (sofern Zeiger nicht NULL sind). + */ +void multipliziere_und_addiere(int a, int b, int* prod, int* sum) { + // TODO: Implementieren +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Finde das kleinste und größte Element im Array. + * Schreibe das Minimum in *out_min und das Maximum in *out_max. + * Falls arr == NULL, out_min == NULL, out_max == NULL oder size == 0 ist: tue nichts. + */ +void finde_max_und_min(const int* arr, size_t size, int* out_min, int* out_max) { + // TODO: Array durchlaufen und Min/Max ermitteln +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Gib die Schrittweite (in Bytes) zurück, um die ein Zeiger + * bei ptr + 1 im Speicher weiterwandert: + * 1: sizeof(char) (1 Byte) + * 2: sizeof(int) (4 Bytes) + * 3: sizeof(double) (8 Bytes) + * sonst: 0 + */ +size_t pointer_schrittweite(int typ_id) { + // TODO: Schrittweite zurückgeben + return 0; +} + +/** + * 🎯 TEILZIEL 5 (TODO 5): Summiere das Array AUSSCHLIESSLICH mit Zeigerarithmetik! + * Verwende keine Index-Klammern arr[i]. + * Nutze stattdessen: + * const int* ptr = start; + * const int* end = start + count; + * Laufe mit ptr++ bis end und addiere *ptr. + * Falls start == NULL oder count == 0: gib 0 zurück. + */ +int array_summe_zeigerarithmetik(const int* start, size_t count) { + // TODO: Mit Zeigerarithmetik summieren + return 0; +} + +int main(void) { + printf("=== C 02: Pointer & Zeigerarithmetik ===\n"); + int x = 10, y = 20; + tausche_werte(&x, &y); + printf("Nach Tausch: x=%d, y=%d\n", x, y); + + int p = 0, s = 0; + multipliziere_und_addiere(6, 7, &p, &s); + printf("6 * 7 = %d | 6 + 7 = %d\n", p, s); + + int numbers[] = {12, 45, 7, 89, 23}; + int min_val = 0, max_val = 0; + finde_max_und_min(numbers, 5, &min_val, &max_val); + printf("Min: %d, Max: %d\n", min_val, max_val); + + printf("Summe (Zeigerarithmetik): %d\n", array_summe_zeigerarithmetik(numbers, 5)); + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/index.html b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/index.html new file mode 100644 index 0000000..bfa0708 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/index.html @@ -0,0 +1,153 @@ + + + + + + C 02: Pointer, Speicheradressen & Zeigerarithmetik + + + +
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⚙️ C & C++ Systems Engineering
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C 02: Pointer, Speicheradressen (&/*) & Zeigerarithmetik

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Das Herzstück von C: Verstehe physikalische Speicheradressen, die Operatoren & und *, Zeigertypen, Pointer-Arithmetik und Pass-by-Reference Simulation in C.

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🧠 1. Das Fundament: Was ist eine Speicheradresse?

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Der Arbeitsspeicher (RAM) ist eine gigantische, durchnummerierte Kette von Bytes. Jede Variable belegt ab einer bestimmten Adresse Speicher:

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int zahl = 42;       // Liegt z. B. an Adresse 0x7ffd50
+int* ptr = &zahl;    // 'ptr' speichert die Adresse 0x7ffd50
+*ptr = 99;           // Dereferenzierung: Schreibt 99 an die Adresse von 'zahl'!
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📍 Speicherlayout-Visualisierung:
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[Adresse] [Typ] [Variable] [Wert / Inhalt]
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--------------------------------------------------------
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0x7ffd50 int zahl 42 (bzw. 99 nach *ptr=99)
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0x7ffd58 int* ptr 0x7ffd50 ────┐ (Zeigt auf 'zahl')
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│
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▼
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*ptr greift direkt auf 0x7ffd50 zu!
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📦 Didaktische Analogie: Postfach und Adresszettel
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Die Variable (zahl): Ein Schließfach in der Bank, in dem Goldmünzen (der Wert 42) liegen.

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Der Adressoperator (&zahl): Ermittelt die exakte Schließfachnummer (z. B. Fach Nr. 50).

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Der Pointer (ptr): Ein Notizzettel, auf dem "Fach Nr. 50" notiert ist.

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Die Dereferenzierung (*ptr): Du gehst mit dem Zettel zum Schließfach Nr. 50, steckst den Schlüssel hinein und nimmst den Inhalt heraus oder legst etwas Neues hinein!

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📐 2. Zeigerarithmetik (Pointer Arithmetic)

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Wenn du zu einem Pointer + 1 addierst, addiert die CPU nicht 1 Byte, sondern springt um die Größe des Ziel-Datentyps (sizeof(*ptr)) weiter:

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ZeigertypZielgröße sizeof(T)Operation ptr + 1Speicherverschiebung
char*1 Byte0x1000 + 1+1 Byte
int*4 Bytes0x1000 + 1+4 Bytes (0x1004)
double*8 Bytes0x1000 + 1+8 Bytes (0x1008)
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Array-Decay & Pointer-Traversierung:

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int werte[3] = {10, 20, 30};
+int* p = werte; // Array-Decay: 'werte' zerfällt automatisch in Zeiger auf erstes Element
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+printf("%d\n", *p);       // 10
+printf("%d\n", *(p + 1)); // 20 (Springt 4 Bytes weiter)
+printf("%d\n", *(p + 2)); // 30 (Springt 8 Bytes weiter)
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🔄 3. Pass-by-Reference Simulation mit Zeigern

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In C gibt es ausschließlich Pass-by-Value. Wenn eine Funktion Variablen des Aufrufers modifizieren soll oder mehrere Rückgabewerte benötigt werden, übergeben wir Pointer auf die Variablen:

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void swap(int* a, int* b) {
+    if (a == NULL || b == NULL) return;
+    int temp = *a;
+    *a = *b;
+    *b = temp;
+}
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+int x = 5, y = 10;
+swap(&x, &y); // x ist jetzt 10, y ist jetzt 5!
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.c

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💡 Pointer Pro-Tipp: NULL-Pointer Safety
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Dereferenziere niemals einen Zeiger ohne vorherige Null-Prüfung: if (ptr != NULL) { *ptr = 42; }. Ein Zugriff auf NULL führt zu einem sofortigen Segmentation Fault (SIGSEGV)!

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+ + diff --git a/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/musterloesung.c b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/musterloesung.c new file mode 100644 index 0000000..a37fcf9 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/musterloesung.c @@ -0,0 +1,92 @@ +#include +#include + +/* ============================================================================== + * ⚙️ C 02: POINTER, SPEICHERADRESSEN & ZEIGERARITHMETIK – MUSTERLÖSUNG + * ============================================================================== + */ + +void tausche_werte(int* a, int* b) { + if (a == NULL || b == NULL) { + return; + } + int temp = *a; + *a = *b; + *b = temp; +} + +void multipliziere_und_addiere(int a, int b, int* prod, int* sum) { + if (prod != NULL) { + *prod = a * b; + } + if (sum != NULL) { + *sum = a + b; + } +} + +void finde_max_und_min(const int* arr, size_t size, int* out_min, int* out_max) { + if (arr == NULL || out_min == NULL || out_max == NULL || size == 0) { + return; + } + + int min = *arr; + int max = *arr; + + for (size_t i = 1; i < size; i++) { + int current = *(arr + i); + if (current < min) { + min = current; + } + if (current > max) { + max = current; + } + } + + *out_min = min; + *out_max = max; +} + +size_t pointer_schrittweite(int typ_id) { + switch (typ_id) { + case 1: + return sizeof(char); + case 2: + return sizeof(int); + case 3: + return sizeof(double); + default: + return 0; + } +} + +int array_summe_zeigerarithmetik(const int* start, size_t count) { + if (start == NULL || count == 0) { + return 0; + } + + int sum = 0; + const int* end = start + count; + for (const int* ptr = start; ptr < end; ptr++) { + sum += *ptr; + } + return sum; +} + +int main(void) { + printf("=== C 02: Pointer & Zeigerarithmetik (Musterlösung) ===\n"); + int x = 10, y = 20; + tausche_werte(&x, &y); + printf("Nach Tausch: x=%d, y=%d\n", x, y); + + int p = 0, s = 0; + multipliziere_und_addiere(6, 7, &p, &s); + printf("6 * 7 = %d | 6 + 7 = %d\n", p, s); + + int numbers[] = {12, 45, 7, 89, 23}; + int min_val = 0, max_val = 0; + finde_max_und_min(numbers, 5, &min_val, &max_val); + printf("Min: %d, Max: %d\n", min_val, max_val); + + printf("Summe (Zeigerarithmetik): %d\n", array_summe_zeigerarithmetik(numbers, 5)); + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..c932649 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/02_pointer_und_speicheradressen/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,79 @@ +#include +#include +#include +#include + +extern "C" { + void tausche_werte(int* a, int* b); + void multipliziere_und_addiere(int a, int b, int* prod, int* sum); + void finde_max_und_min(const int* arr, size_t size, int* out_min, int* out_max); + size_t pointer_schrittweite(int typ_id); + int array_summe_zeigerarithmetik(const int* start, size_t count); +} + +// TEST: Teilziel 1 - tausche_werte +TEST(C02_Pointer, Teilziel1_TauscheWerte) { + int x = 42; + int y = 99; + tausche_werte(&x, &y); + assert(x == 99); + assert(y == 42); + + // Nullpointer safety check + tausche_werte(nullptr, &y); + assert(y == 42); + tausche_werte(&x, nullptr); + assert(x == 99); +} + +// TEST: Teilziel 2 - multipliziere_und_addiere +TEST(C02_Pointer, Teilziel2_MultipliziereUndAddiere) { + int p = 0, s = 0; + multipliziere_und_addiere(5, 8, &p, &s); + assert(p == 40); + assert(s == 13); + + multipliziere_und_addiere(-3, 7, &p, &s); + assert(p == -21); + assert(s == 4); + + // Partial null check + multipliziere_und_addiere(4, 5, nullptr, &s); + assert(s == 9); +} + +// TEST: Teilziel 3 - finde_max_und_min +TEST(C02_Pointer, Teilziel3_FindeMaxUndMin) { + int arr[] = {23, -5, 88, 12, -40, 60}; + int min_val = 0, max_val = 0; + finde_max_und_min(arr, 6, &min_val, &max_val); + assert(min_val == -40); + assert(max_val == 88); + + int single[] = {100}; + finde_max_und_min(single, 1, &min_val, &max_val); + assert(min_val == 100); + assert(max_val == 100); +} + +// TEST: Teilziel 4 - pointer_schrittweite +TEST(C02_Pointer, Teilziel4_PointerSchrittweite) { + assert(pointer_schrittweite(1) == sizeof(char)); + assert(pointer_schrittweite(2) == sizeof(int)); + assert(pointer_schrittweite(3) == sizeof(double)); + assert(pointer_schrittweite(99) == 0); +} + +// TEST: Teilziel 5 - array_summe_zeigerarithmetik +TEST(C02_Pointer, Teilziel5_ArraySummeZeigerarithmetik) { + int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 10}; + assert(array_summe_zeigerarithmetik(arr, 6) == 25); + assert(array_summe_zeigerarithmetik(arr, 3) == 6); + assert(array_summe_zeigerarithmetik(nullptr, 5) == 0); + assert(array_summe_zeigerarithmetik(arr, 0) == 0); +} + +int main() { + std::cout << "Running GoogleTest Suite for C 02...\n"; + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/README.md b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/README.md new file mode 100644 index 0000000..76b4ffa --- /dev/null +++ b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/README.md @@ -0,0 +1,60 @@ +# C 03: Strings, Stack vs. Heap & Manuelle Speicherallokation 🧱 + +Willkommen zu **Modul 03** des C & C++ Systems Engineering Lehrpfads! + +In diesem Modul lernst du die Verwaltung des Arbeitsspeichers auf Hardware-Ebene kennen: Null-terminierte Zeichenketten (`char[]`), die strikte Trennung von Stack und Heap sowie die C-Speicherfunktionen `malloc`, `calloc`, `realloc` und `free`. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### C-Strings & das Null-Byte (`'\0'`) +In C sind Strings Arrays von Zeichen (`char`), die durch das Byte `0` (`'\0'`) abgeschlossen werden. +- Die Länge eines Strings ist die Anzahl der Zeichen **vor** dem `'\0'`. +- Ein Puffer für einen String der Länge `N` muss mindestens `N + 1` Bytes groß sein! + +### Stack vs. Heap +- **Stack (Stapelspeicher)**: Sehr schneller Speicher für lokale Variablen und Funktionsaufruf-Frames. Automatisch freigegeben, sobald der Block `{}` verlassen wird. Begrenzte Größe. +- **Heap (Dynamischer Freispeicher)**: Großer Speicherbereich für Daten mit dynamischer oder langlebiger Existenz. Muss vom Programmierer manuell reserviert und freigegeben werden. + +### Allokation & Freigabe +```c +#include +#include + +// 1. Allokation +int* data = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); +if (data == NULL) { /* Out of Memory Fehlerbehandlung */ } + +// 2. Verwendung +for (size_t i = 0; i < 5; i++) { + data[i] = (int)(i * 10); +} + +// 3. Vergrößerung +int* expanded = (int*)realloc(data, 10 * sizeof(int)); +if (expanded != NULL) { + data = expanded; +} + +// 4. Sichere Freigabe +free(data); +data = NULL; // Verhindert Dangling-Pointer-Fehler +``` + +--- + +## 🎯 Aufgaben in `aufgabe.c` + +1. **TODO 1 (`c_string_laenge`)**: Zähle die Zeichen eines `const char*` bis zum Null-Terminator `'\0'`. +2. **TODO 2 (`c_string_umkehren`)**: Kehre einen C-String in-place um (z. B. `"hello"` -> `"olleh"`). +3. **TODO 3 (`erstelle_dynamisches_array`)**: Allokiere mit `malloc` ein `int`-Array der Größe `anzahl` auf dem Heap und fülle es mit `initial_wert`. +4. **TODO 4 (`dupliziere_string`)**: Allokiere `strlen(src) + 1` Bytes auf dem Heap und kopiere den String zeichenweise oder mit `memcpy`/`strcpy`. +5. **TODO 5 (`vergroessere_array`)**: Erweitere ein bestehendes dynamisches Array mit `realloc` und initialisiere die neuen Elemente mit `fuell_wert`. +6. **TODO 6 (`gebe_speicher_frei`)**: Gib den Speicher über einen Zeiger-auf-Zeiger (`void** ptr_ref`) frei und setze `*ptr_ref = NULL`. + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +Die Tests prüfen String-Algorithmen, dynamische Allokationen sowie die Vermeidung von Memory Leaks. diff --git a/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/aufgabe.c b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/aufgabe.c new file mode 100644 index 0000000..587089a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/aufgabe.c @@ -0,0 +1,16 @@ +#include +#include +#include + +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Dynamischen int-Array auf dem Heap allozieren +int* erstelle_dynamisches_array(size_t groesse) { + int* arr = (int*)malloc(groesse * sizeof(int)); + return arr; +} + +// 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Speicher freigeben +void speicher_freigeben(void* ptr) { + if (ptr != NULL) { + free(ptr); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/index.html b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/index.html new file mode 100644 index 0000000..11c278d --- /dev/null +++ b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/index.html @@ -0,0 +1,154 @@ + + + + + + C 03: Strings, Stack vs. Heap & Manuelle Speicherallokation + + + +
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⚙️ C & C++ Systems Engineering
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C 03: Strings, Stack vs. Heap & Manuelle Speicherallokation

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Tauche ein in das Speichermanagement: Null-terminierte C-Strings ('\0'), Stack vs. Heap Architektur, malloc(), calloc(), realloc(), free() und die Eliminierung von Memory Leaks.

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🔤 1. C-Strings & das unsichtbare Null-Byte ('\0')

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In C gibt es keinen eingebauten string-Datentyp. Ein C-String ist schlicht ein sequentielles Array aus char-Bytes, das zwingend mit dem ASCII-Wert 0 ('\0', Null-Terminator) endet:

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char str[] = "C++"; // Belegt im Speicher 4 Bytes: ['C', '+', '+', '\0']
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📍 Speicherlayout eines C-Strings:
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Index: [ 0 ] [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
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Zeichen: 'C' '+' '+' '\0' <-- Wichtig: Bestimmt das String-Ende!
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Hex: 0x43 0x2B 0x2B 0x00
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🛑 Didaktische Analogie: Der Güterzug mit Schlusssignal
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Ein C-String gleicht einem Güterzug. Die CPU weiß nicht im Voraus, wie viele Waggons (Buchstaben) angehängt sind. Sie fährt von Waggon zu Waggon, bis sie auf das rote Schlusssignal ('\0') stößt. Fehlt dieses Null-Byte, fährt die CPU ungebremst über fremden Speicher weiter (Buffer Overread)!

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🏢 2. Stack vs. Heap: Die Speicherarchitektur

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Jedes C-Programm teilt seinen virtuellen Adressraum in klar definierte Segmente auf:

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┌────────────────────────────────────────────────────────┐  Hohe Adressen (0x7FFF...)
+│ STACK (Automatisch, LIFO, sehr schnell, z.B. 8MB Limit)│  ▼ wächst nach unten
+├────────────────────────────────────────────────────────┤
+│                       (Freier Raum)                    │
+├────────────────────────────────────────────────────────┤
+│ HEAP (Dynamischer Speicher, manuell mit malloc/free)  │  ▲ wächst nach oben
+├────────────────────────────────────────────────────────┤
+│ BSS / DATA (Globale & statische Variablen)             │
+├────────────────────────────────────────────────────────┤
+│ TEXT SEGMENT (Kompilierter Maschinencode / Read-Only)  │  Niedrige Adressen (0x0000...)
+└────────────────────────────────────────────────────────┘
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EigenschaftStack (Stapelspeicher)Heap (Freispeicher)
LebensdauerAutomatisch an Scope (Funktionsblock {}) gebundenManuell: Bis free() aufgerufen wird
GrößeFest zur Compile-Zeit / Begrenzt (Stack Overflow bei riesigen Arrays)Dynamisch zur Laufzeit (GBs an RAM)
VerwaltungCPU Stack Pointer Register (0 Overhead)malloc() / calloc() / realloc() / free()
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🛠️ 3. Dynamische Speicherallokation & Memory Leaks

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Der Lebenszyklus einer Heap-Allokation in C:

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#include <stdlib.h>
+
+// 1. Speicher auf dem Heap reservieren (z.B. für 10 Ganzzahlen):
+int* buffer = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
+if (buffer == NULL) {
+    // Allokation fehlgeschlagen (Out of Memory)
+    return -1;
+}
+
+// 2. Speicher verwenden:
+buffer[0] = 123;
+
+// 3. Speicher freigeben & Dangling Pointer eliminieren:
+free(buffer);
+buffer = NULL; // WICHTIG: Verhindert versehentlichen Zugriff nach Freigabe!
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.c

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💡 Systems Pro-Tipp: calloc vs. malloc
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malloc() reserviert rohen, uninitialisierten Speicher (enthält zufälligen Datensalat/Garbage). calloc(n, size) setzt alle Bits garantiert auf 0!

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+ + diff --git a/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/musterloesung.c b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/musterloesung.c new file mode 100644 index 0000000..63561e4 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/musterloesung.c @@ -0,0 +1,14 @@ +#include +#include +#include + +int* erstelle_dynamisches_array(size_t groesse) { + int* arr = (int*)malloc(groesse * sizeof(int)); + return arr; +} + +void speicher_freigeben(void* ptr) { + if (ptr != NULL) { + free(ptr); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..cfe49b7 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet dynamische Array-Allokation und Freigabe \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/README.md b/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/README.md new file mode 100644 index 0000000..1efc975 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C 04: Structs, typedef & Header-Architektur + +Eigene Datentypen mit struct und typedef in C, modulare Aufteilung in Header-Dateien (.h) und Implementierung (.c). diff --git a/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/aufgabe.c b/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/aufgabe.c new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..58272cd45c75020f6ef6995bced8695d8d3f5b99 GIT binary patch literal 412 zcmZXQO-{ow5QSO$6eD%fqzWlrupxyNT~sRSrYlf|TzlG#v{ak{{6UNck|TSlHNmGNYTScoS1E>f0pXBkAe}XLl}iU! z7Wi^|vu!0^Ry%`mz+4*6#2KE5rQ0Dfx=e`a6uv({zF@OhuAY~R70e*otRL4fi|>Y` zVGS`!L!Qu~6$2MQ=NXN`*W%YYYOxYfrS%Lo*rXv#;15yUr5O4ZEqRfWhWksl5ZbEa wDJs%BVA7d+dc$(xi7{LU?*4bv!~gef@El)_`>D2=p!E&aojT;oSqLEKA6NQ + + + + C 04: Structs, typedef & Header-Architektur + + + +
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C 04: Structs, typedef & Header-Architektur

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Eigene Datentypen mit struct und typedef in C, modulare Aufteilung in Header-Dateien (.h) und Implementierung (.c).

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/musterloesung.c b/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/musterloesung.c new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..c004b52f45bc2677b3a3fdf56ca8d073b63a5dac GIT binary patch literal 356 zcmZXQJr2S!4279<3QG)7R4N#l3fzDbpbC}5P)kW#CGG&IcPIUWA~Gc}_Vf2VCo6TW z5cZxGl}T|F^NHlh-dj!Zqe6u@@a$^I@DdOXSq4&Rcb7%(z~%L$eS;~Wh%Q$N!an1mD@K8yk0 x%IdK+NedbeW}co{-Ucy(HEg4?yUX+cp9RmwY%x~#0fROsZFl34YiA*VG;fCqZ@mBj literal 0 HcmV?d00001 diff --git a/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..0874907 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/04_structs_und_header_dateien/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Mitarbeiter Struct Initialisierung \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/README.md b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/README.md new file mode 100644 index 0000000..8ae6f6c --- /dev/null +++ b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C++ 05: Einstieg C++, Namespaces & Referenzen (&) + +Der Übergang von C zu C++: std::cout, std::cin, Namespaces, std::string und Referenzen (&) statt Pointer. diff --git a/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/aufgabe.cpp b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..f962b0e --- /dev/null +++ b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,11 @@ +#include +#include + +namespace Mathe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Vertausche zwei Werte per Referenz + void swap(int& a, int& b) { + int temp = a; + a = b; + b = temp; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/index.html b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/index.html new file mode 100644 index 0000000..b371c5e --- /dev/null +++ b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C++ 05: Einstieg C++, Namespaces & Referenzen (&) + + + +
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C++ 05: Einstieg C++, Namespaces & Referenzen (&)

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Der Übergang von C zu C++: std::cout, std::cin, Namespaces, std::string und Referenzen (&) statt Pointer.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/musterloesung.cpp b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..c8ddad2 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,10 @@ +#include +#include + +namespace Mathe { + void swap(int& a, int& b) { + int temp = a; + a = b; + b = temp; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..0028bc9 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/05_einstieg_cpp_und_namespaces/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Mathe::swap per Referenz \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/README.md b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/README.md new file mode 100644 index 0000000..b76c656 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C++ 06: Klassen, Destruktoren & RAII-Prinzip + +Resource Acquisition Is Initialization (RAII), Kapselung in C++, Konstruktoren und automatische Speicherbereinigung im Destruktor. diff --git a/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/aufgabe.cpp b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..c85066a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,19 @@ +#include +#include + +class BankAccount { +private: + std::string inhaber; + double saldo; + +public: + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Konstruktor & Methoden + BankAccount(std::string inhaber, double startSaldo) : inhaber(inhaber), saldo(startSaldo) {} + + void einzahlen(double betrag) { + if (betrag > 0) saldo += betrag; + } + + double getSaldo() const { return saldo; } + std::string getInhaber() const { return inhaber; } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/index.html b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/index.html new file mode 100644 index 0000000..9e5ea9b --- /dev/null +++ b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C++ 06: Klassen, Destruktoren & RAII-Prinzip + + + +
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C++ 06: Klassen, Destruktoren & RAII-Prinzip

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Resource Acquisition Is Initialization (RAII), Kapselung in C++, Konstruktoren und automatische Speicherbereinigung im Destruktor.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/musterloesung.cpp b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..41e93b8 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,18 @@ +#include +#include + +class BankAccount { +private: + std::string inhaber; + double saldo; + +public: + BankAccount(std::string inhaber, double startSaldo) : inhaber(inhaber), saldo(startSaldo) {} + + void einzahlen(double betrag) { + if (betrag > 0) saldo += betrag; + } + + double getSaldo() const { return saldo; } + std::string getInhaber() const { return inhaber; } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..37e37e3 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/06_klassen_konstruktoren_und_raii/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet BankAccount Konstruktor und einzahlen \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/README.md b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/README.md new file mode 100644 index 0000000..5c1b5ec --- /dev/null +++ b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C++ 07: Vererbung, Virtual & Polymorphismus + +Vererbungshierarchien, virtual Funktionen, pure virtual Methoden (= 0) und dynamische Bindung in C++. diff --git a/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/aufgabe.cpp b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..0db4e5a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,18 @@ +#include +#include + +class Form { +public: + virtual ~Form() = default; + virtual double flaeche() const = 0; +}; + +class Rechteck : public Form { +private: + double breite; + double hoehe; + +public: + Rechteck(double b, double h) : breite(b), hoehe(h) {} + double flaeche() const override { return breite * hoehe; } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/index.html b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/index.html new file mode 100644 index 0000000..820665a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C++ 07: Vererbung, Virtual & Polymorphismus + + + +
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C++ 07: Vererbung, Virtual & Polymorphismus

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Vererbungshierarchien, virtual Funktionen, pure virtual Methoden (= 0) und dynamische Bindung in C++.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/musterloesung.cpp b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..0db4e5a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,18 @@ +#include +#include + +class Form { +public: + virtual ~Form() = default; + virtual double flaeche() const = 0; +}; + +class Rechteck : public Form { +private: + double breite; + double hoehe; + +public: + Rechteck(double b, double h) : breite(b), hoehe(h) {} + double flaeche() const override { return breite * hoehe; } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..d6c2f7b --- /dev/null +++ b/courses/cpp/07_vererbung_und_virtuelle_methoden/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Form und Rechteck Polymorphie \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/08_operator_overloading/README.md b/courses/cpp/08_operator_overloading/README.md new file mode 100644 index 0000000..c6b1913 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/08_operator_overloading/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C++ 08: Operator Overloading & Rule of Five + +Überladung von Operatoren (operator+, operator==, operator<<) und die C++ Rule of Five für Ressourcen-Klassen. diff --git a/courses/cpp/08_operator_overloading/aufgabe.cpp b/courses/cpp/08_operator_overloading/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..50a447f --- /dev/null +++ b/courses/cpp/08_operator_overloading/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,17 @@ +#include + +class Vektor2D { +public: + double x, y; + + Vektor2D(double x = 0, double y = 0) : x(x), y(y) {} + + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Überlade den +-Operator + Vektor2D operator+(const Vektor2D& other) const { + return Vektor2D(x + other.x, y + other.y); + } + + bool operator==(const Vektor2D& other) const { + return x == other.x && y == other.y; + } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/08_operator_overloading/index.html b/courses/cpp/08_operator_overloading/index.html new file mode 100644 index 0000000..3b79371 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/08_operator_overloading/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C++ 08: Operator Overloading & Rule of Five + + + +
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C++ 08: Operator Overloading & Rule of Five

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Überladung von Operatoren (operator+, operator==, operator<<) und die C++ Rule of Five für Ressourcen-Klassen.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/08_operator_overloading/musterloesung.cpp b/courses/cpp/08_operator_overloading/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..51d2cc8 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/08_operator_overloading/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,16 @@ +#include + +class Vektor2D { +public: + double x, y; + + Vektor2D(double x = 0, double y = 0) : x(x), y(y) {} + + Vektor2D operator+(const Vektor2D& other) const { + return Vektor2D(x + other.x, y + other.y); + } + + bool operator==(const Vektor2D& other) const { + return x == other.x && y == other.y; + } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/08_operator_overloading/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/08_operator_overloading/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..fe995e7 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/08_operator_overloading/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Vektor2D operator+ und operator== \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/README.md b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/README.md new file mode 100644 index 0000000..61b4100 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/README.md @@ -0,0 +1,70 @@ +# C++ 09: Function Templates & Class Templates + +Willkommen in der Welt der **generischen Programmierung** in Modern C++20! In diesem Modul lernst du, wie du mithilfe von Templates hocheffizienten, typsicheren und wiederverwendbaren Code schreibst – ohne jeglichen Runtime-Overhead (Zero-Cost Abstraction). + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **Function Templates**: Eigene Funktions-Templates mit `template` definieren und anwenden. +2. **Class Templates**: Generische Datenstrukturen wie Vektoren und Container programmieren. +3. **Non-Type Template Parameters (NTTP)**: Compile-Zeit Konstanten wie Puffergrößen direkt in Template-Definitionen einbinden. +4. **Template-Spezialisierung**: Gezielte Sonderbehandlungen für ausgewählte Datentypen (z.B. `std::string` oder `bool`) formulieren. +5. **Generische Algorithmen**: Higher-Order-Funktionen schreiben, die beliebige Transformationsfunktionen (Funktoren, Lambdas) auf Vektoren anwenden. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. Function Templates +Anstatt separate Funktionen für `int`, `double` und `float` zu überladen, generiert der Compiler bei Bedarf die passende Spezialisierung: +```cpp +template +T clamp_value(T val, T min_val, T max_val) { + if (val < min_val) return min_val; + if (val > max_val) return max_val; + return val; +} +``` + +### 2. Class Templates & NTTP +```cpp +template +class FixedRingBuffer { +private: + T buffer_[Capacity]; + std::size_t head_{0}; + std::size_t tail_{0}; + std::size_t count_{0}; +public: + bool push(const T& item); + T pop(); + [[nodiscard]] std::size_t size() const; + [[nodiscard]] bool is_full() const; +}; +``` + +### 3. Template-Spezialisierung +```cpp +template +struct Serializer { + static std::string serialize(const T& val) { + return "generic: " + std::to_string(val); + } +}; + +template <> +struct Serializer { + static std::string serialize(const std::string& val) { + return "string: " + val; + } +}; +``` + +--- + +## 🚀 Aufgaben in `aufgabe.cpp` +- [ ] **TODO 1**: `clamp_value` implementieren +- [ ] **TODO 2**: `Vector3D` mit arithmetischen Operatoren & `dot_product()` +- [ ] **TODO 3**: `FixedRingBuffer` Ringpuffer mit NTTP +- [ ] **TODO 4**: `Serializer` Primärtemplate + Spezialisierungen für `std::string` und `bool` +- [ ] **TODO 5**: `apply_transform(const std::vector&, Func)` Higher-Order Template diff --git a/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/aufgabe.cpp b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..ae3b8a7 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,172 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include + +namespace cpp09 { + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 1: Function Template clamp_value +// Begrenzt einen Wert 'val' auf den Bereich zwischen 'min_val' und 'max_val'. +// Falls val < min_val: gib min_val zurück. +// Falls val > max_val: gib max_val zurück. +// Sonst: gib val zurück. +// ============================================================================ +template +T clamp_value(T val, T min_val, T max_val) { + // TODO 1: Implementiere die generische Begrenzungsfunktion + return val; +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 2: Class Template Vector3D +// Generischer 3D-Vektor mit Komponenten x, y, z vom Typ T. +// Methoden / Operatoren: +// - Konstruktor Vector3D(T x, T y, T z) +// - operator+ (Vektoraddition: addiert korrespondierende Komponenten) +// - operator* (Skalarmultiplikation mit Faktor T: multipliziert jede Komponente) +// - dot_product(const Vector3D& other) const -> Berechnet das Skalarprodukt (x1*x2 + y1*y2 + z1*z2) +// - length_squared() const -> x*x + y*y + z*z +// ============================================================================ +template +struct Vector3D { + T x{0}; + T y{0}; + T z{0}; + + Vector3D() = default; + Vector3D(T x_val, T y_val, T z_val) : x(x_val), y(y_val), z(z_val) {} + + Vector3D operator+(const Vector3D& other) const { + // TODO 2a: Vektor-Addition + return *this; + } + + Vector3D operator*(T scalar) const { + // TODO 2b: Skalar-Multiplikation + return *this; + } + + T dot_product(const Vector3D& other) const { + // TODO 2c: Skalarprodukt berechnen + return T{0}; + } + + T length_squared() const { + // TODO 2d: Quadratische Länge (x*x + y*y + z*z) + return T{0}; + } + + bool operator==(const Vector3D& other) const { + return x == other.x && y == other.y && z == other.z; + } +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 3: Class Template FixedRingBuffer mit NTTP +// Implementiere einen Ringpuffer mit fester Compile-Zeit-Kapazität 'Capacity'. +// Methoden: +// - bool push(const T& item): Fügt item hinzu. Gibt true zurück, wenn erfolgreich. +// Gibt false zurück, wenn der Puffer voll ist (size == Capacity). +// - T pop(): Entfernt das älteste Element und gibt es zurück. +// Wirft std::underflow_error("Buffer is empty"), falls der Puffer leer ist. +// - std::size_t size() const: Gibt aktuelle Anzahl der Elemente zurück. +// - std::size_t capacity() const: Gibt Capacity zurück. +// - bool is_full() const: Gibt true zurück, wenn size == Capacity. +// - bool is_empty() const: Gibt true zurück, wenn size == 0. +// ============================================================================ +template +class FixedRingBuffer { +private: + T data_[Capacity]{}; + std::size_t head_{0}; + std::size_t tail_{0}; + std::size_t count_{0}; + +public: + FixedRingBuffer() = default; + + bool push(const T& item) { + // TODO 3a: Element am Tail einfügen falls nicht voll + return false; + } + + T pop() { + // TODO 3b: Ältestes Element am Head entfernen und zurückgeben + if (is_empty()) { + throw std::underflow_error("Buffer is empty"); + } + return data_[0]; + } + + [[nodiscard]] std::size_t size() const { + // TODO 3c: Anzahl der Elemente + return 0; + } + + [[nodiscard]] std::size_t capacity() const { + return Capacity; + } + + [[nodiscard]] bool is_full() const { + return size() == Capacity; + } + + [[nodiscard]] bool is_empty() const { + return size() == 0; + } +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 4: Template Specialization - Serializer +// - Primärtemplate: static std::string serialize(const T& val) -> "generic: " + std::to_string(val) +// - Spezialisierung für std::string: static std::string serialize(const std::string& val) -> "string: \"" + val + "\"" +// - Spezialisierung für bool: static std::string serialize(const bool& val) -> "bool: " + (val ? "true" : "false") +// ============================================================================ +template +struct Serializer { + static std::string serialize(const T& val) { + // TODO 4a: Primärtemplate + return ""; + } +}; + +template <> +struct Serializer { + static std::string serialize(const std::string& val) { + // TODO 4b: Spezialisierung für std::string + return ""; + } +}; + +template <> +struct Serializer { + static std::string serialize(const bool& val) { + // TODO 4c: Spezialisierung für bool + return ""; + } +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 5: Higher-Order Generic Algorithm - apply_transform +// Wendet ein Funktionsobjekt / Lambda 'func' auf jedes Element von 'input' an +// und gibt einen neuen std::vector mit den transformierten Resultaten zurück. +// ============================================================================ +template +auto apply_transform(const std::vector& input, Func func) { + using ResultType = decltype(func(std::declval())); + std::vector result; + // TODO 5: Vektor transformieren und befüllen + return result; +} + +} // namespace cpp09 + +int main() { + std::cout << "=== C++ 09: Templates & Generische Programmierung ===" << std::endl; + int c = cpp09::clamp_value(15, 0, 10); + std::cout << "clamp_value(15, 0, 10) = " << c << std::endl; + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/index.html b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/index.html new file mode 100644 index 0000000..405f960 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/index.html @@ -0,0 +1,195 @@ + + + + + + C++ 09: Function & Class Templates + + + +
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⚙️ C++20 Generic Programming
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C++ 09: Function Templates & Class Templates

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Schreibe typsicheren, wiederverwendbaren Code mit C++ Templates: Funktions-Templates, Template-Klassen, Non-Type Template Parameters (NTTP) und explizite Spezialisierung.

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📐 1. Funktions-Templates (template<typename T>)

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Templates ermöglichen es, Algorithmen unabhängig von konkreten Datentypen zu formulieren. Zur Compile-Zeit generiert der C++-Compiler (Monomorphisierung) für jeden verwendeten Typ eine optimierte Maschinenbauform:

+ +
#include <iostream>
+#include <string>
+
+// Generische Minimum-Funktion
+template <typename T>
+T min_value(T a, T b) {
+    return (a < b) ? a : b;
+}
+
+// Mehrere Template-Parameter
+template <typename T, typename U>
+auto add_heterogeneous(T a, U b) -> decltype(a + b) {
+    return a + b;
+}
+
+int main() {
+    std::cout << min_value(10, 20) << "\n";          // T = int
+    std::cout << min_value(3.14, 2.71) << "\n";      // T = double
+    std::cout << min_value<std::string>("Alpha", "Beta") << "\n"; // Explizit
+}
+ +
+
🏢 Didaktische Analogie: Der 3D-Drucker-Gussplan
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Ein Template ist kein fertiges Bauteil, sondern eine Gussform (Blaupause). Wenn du min_value(5, 10) aufrufst, gießt der Compiler eine int-Version. Rufst du min_value(2.5, 4.1) auf, gießt er eine double-Version. Es gibt keinen Runtime-Overhead (Zero-Cost Abstraction)!

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📦 2. Klassen-Templates & Non-Type Template Parameters (NTTP)

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Klassen können generisch über Datentypen und über compile-zeitliche Konstanten (wie Array-Größen) parametrisiert werden:

+ +
#include <cstddef>
+#include <stdexcept>
+
+// T = Datentyp, Size = Compile-Zeit Konstante (NTTP)
+template <typename T, std::size_t Size>
+class StaticStack {
+private:
+    T data_[Size];
+    std::size_t top_{0};
+
+public:
+    void push(const T& item) {
+        if (top_ >= Size) throw std::overflow_error("Stack Overflow");
+        data_[top_++] = item;
+    }
+
+    T pop() {
+        if (top_ == 0) throw std::underflow_error("Stack Underflow");
+        return data_[--top_];
+    }
+
+    [[nodiscard]] std::size_t capacity() const { return Size; }
+    [[nodiscard]] std::size_t size() const { return top_; }
+};
+
+ + +
+

🔍 3. Explizite Template-Spezialisierung

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Manchmal erfordern spezifische Datentypen (z.B. bool oder const char*) eine spezialisierte Behandlung:

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// Primäres Template
+template <typename T>
+struct TypeFormatter {
+    static std::string format(const T& val) {
+        return "Generic: " + std::to_string(val);
+    }
+};
+
+// Vollständige Spezialisierung für std::string
+template <>
+struct TypeFormatter<std::string> {
+    static std::string format(const std::string& val) {
+        return "String: \"" + val + "\"";
+    }
+};
+
+// Spezialisierung für bool
+template <>
+struct TypeFormatter<bool> {
+    static std::string format(const bool& val) {
+        return val ? "Bool: TRUE" : "Bool: FALSE";
+    }
+};
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+ + +
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📑 4. Cheat-Sheet: C++ Template Konzepte

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KonstruktSyntax-BeispielBedeutung & Verwendungszweck
template<typename T>T square(T x) { return x * x; }Funktions-Template für beliebige numerische Typen
Class Templatetemplate<typename T> class Buffer;Generischer Container oder Wrapper
NTTP (Non-Type)template<typename T, size_t N>Größen oder Konstanten fest zur Compile-Zeit binden
Template Specializationtemplate<> struct Formatter<bool>Sonderlogik für bestimmte Typen definieren
Type Alias (using)template<typename T> using Vec = std::vector<T>;Lesbare Alias-Namen für komplexe Template-Typen
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.cpp

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💡 C++20 Pro-Tipp: Header-Only Templates
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Weil der Compiler den Quellcode der Templates kennen muss, um konkrete Typ-Instanziierungen zu kompilieren, werden Template-Definitionen in C++ üblicherweise komplett in Header-Dateien (.hpp / .h) platziert!

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+ + diff --git a/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/musterloesung.cpp b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..93fbed2 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,156 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include + +namespace cpp09 { + +// 🎯 TODO 1: Function Template clamp_value +template +T clamp_value(T val, T min_val, T max_val) { + if (val < min_val) return min_val; + if (val > max_val) return max_val; + return val; +} + +// 🎯 TODO 2: Class Template Vector3D +template +struct Vector3D { + T x{0}; + T y{0}; + T z{0}; + + Vector3D() = default; + Vector3D(T x_val, T y_val, T z_val) : x(x_val), y(y_val), z(z_val) {} + + Vector3D operator+(const Vector3D& other) const { + return Vector3D(x + other.x, y + other.y, z + other.z); + } + + Vector3D operator*(T scalar) const { + return Vector3D(x * scalar, y * scalar, z * scalar); + } + + T dot_product(const Vector3D& other) const { + return (x * other.x) + (y * other.y) + (z * other.z); + } + + T length_squared() const { + return (x * x) + (y * y) + (z * z); + } + + bool operator==(const Vector3D& other) const { + return x == other.x && y == other.y && z == other.z; + } +}; + +// 🎯 TODO 3: Class Template FixedRingBuffer mit NTTP +template +class FixedRingBuffer { +private: + T data_[Capacity]{}; + std::size_t head_{0}; + std::size_t tail_{0}; + std::size_t count_{0}; + +public: + FixedRingBuffer() = default; + + bool push(const T& item) { + if (is_full()) { + return false; + } + data_[tail_] = item; + tail_ = (tail_ + 1) % Capacity; + ++count_; + return true; + } + + T pop() { + if (is_empty()) { + throw std::underflow_error("Buffer is empty"); + } + T item = data_[head_]; + head_ = (head_ + 1) % Capacity; + --count_; + return item; + } + + [[nodiscard]] std::size_t size() const { + return count_; + } + + [[nodiscard]] std::size_t capacity() const { + return Capacity; + } + + [[nodiscard]] bool is_full() const { + return count_ == Capacity; + } + + [[nodiscard]] bool is_empty() const { + return count_ == 0; + } +}; + +// 🎯 TODO 4: Template Specialization - Serializer +template +struct Serializer { + static std::string serialize(const T& val) { + return "generic: " + std::to_string(val); + } +}; + +template <> +struct Serializer { + static std::string serialize(const std::string& val) { + return "string: \"" + val + "\""; + } +}; + +template <> +struct Serializer { + static std::string serialize(const bool& val) { + return std::string("bool: ") + (val ? "true" : "false"); + } +}; + +// 🎯 TODO 5: Higher-Order Generic Algorithm - apply_transform +template +auto apply_transform(const std::vector& input, Func func) { + using ResultType = decltype(func(std::declval())); + std::vector result; + result.reserve(input.size()); + for (const auto& item : input) { + result.push_back(func(item)); + } + return result; +} + +} // namespace cpp09 + +int main() { + std::cout << "=== C++ 09: Musterlösung ===" << std::endl; + int c = cpp09::clamp_value(15, 0, 10); + std::cout << "clamp_value(15, 0, 10) = " << c << std::endl; + + cpp09::Vector3D v1(1.0f, 2.0f, 3.0f); + cpp09::Vector3D v2(4.0f, 5.0f, 6.0f); + auto v3 = v1 + v2; + std::cout << "v3: (" << v3.x << ", " << v3.y << ", " << v3.z << ")\n"; + + cpp09::FixedRingBuffer ring; + ring.push(10); + ring.push(20); + ring.push(30); + std::cout << "Ring full? " << (ring.is_full() ? "true" : "false") << "\n"; + std::cout << "Pop: " << ring.pop() << "\n"; + + std::cout << cpp09::Serializer::serialize(42) << "\n"; + std::cout << cpp09::Serializer::serialize("Hello C++20") << "\n"; + std::cout << cpp09::Serializer::serialize(true) << "\n"; + + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..e75d8b6 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/09_templates_und_generische_programmierung/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,126 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include "aufgabe.cpp" + +// ============================================================================ +// 🧪 GOOGLETEST SUITE: C++ 09 - TEMPLATES & GENERISCHE PROGRAMMIERUNG +// ============================================================================ + +#ifndef TEST +#define TEST(Suite, Name) void Suite##_##Name() +#define EXPECT_EQ(a, b) assert((a) == (b)) +#define EXPECT_TRUE(a) assert(a) +#define EXPECT_FALSE(a) assert(!(a)) +#define EXPECT_NEAR(a, b, eps) assert(std::fabs((a) - (b)) <= (eps)) +#define EXPECT_THROW(stmt, ex_type) \ + try { stmt; assert(false && "Expected exception not thrown"); } \ + catch (const ex_type&) {} \ + catch (...) { assert(false && "Wrong exception type thrown"); } +#endif + +// TEST: Teilziel 1 - clamp_value Function Template +TEST(Cpp09Templates, ClampValueFunctionTemplate) { + EXPECT_EQ(cpp09::clamp_value(5, 0, 10), 5); + EXPECT_EQ(cpp09::clamp_value(-5, 0, 10), 0); + EXPECT_EQ(cpp09::clamp_value(25, 0, 10), 10); + EXPECT_NEAR(cpp09::clamp_value(3.14, 0.0, 2.5), 2.5, 0.0001); + EXPECT_NEAR(cpp09::clamp_value(-1.5, -1.0, 5.0), -1.0, 0.0001); +} + +// TEST: Teilziel 2 - Vector3D Class Template +TEST(Cpp09Templates, Vector3DClassTemplate) { + cpp09::Vector3D a(1, 2, 3); + cpp09::Vector3D b(4, 5, 6); + auto sum = a + b; + EXPECT_EQ(sum.x, 5); + EXPECT_EQ(sum.y, 7); + EXPECT_EQ(sum.z, 9); + + auto scaled = a * 3; + EXPECT_EQ(scaled.x, 3); + EXPECT_EQ(scaled.y, 6); + EXPECT_EQ(scaled.z, 9); + + int dot = a.dot_product(b); + EXPECT_EQ(dot, 1*4 + 2*5 + 3*6); // 4 + 10 + 18 = 32 + + EXPECT_EQ(a.length_squared(), 1 + 4 + 9); // 14 +} + +// TEST: Teilziel 3 - FixedRingBuffer NTTP +TEST(Cpp09Templates, FixedRingBufferNTTP) { + cpp09::FixedRingBuffer ring; + EXPECT_TRUE(ring.is_empty()); + EXPECT_FALSE(ring.is_full()); + EXPECT_EQ(ring.size(), 0); + EXPECT_EQ(ring.capacity(), 3); + + EXPECT_TRUE(ring.push(10)); + EXPECT_TRUE(ring.push(20)); + EXPECT_TRUE(ring.push(30)); + EXPECT_FALSE(ring.push(40)); // Voll + EXPECT_TRUE(ring.is_full()); + EXPECT_EQ(ring.size(), 3); + + EXPECT_EQ(ring.pop(), 10); + EXPECT_EQ(ring.pop(), 20); + EXPECT_EQ(ring.size(), 1); + EXPECT_TRUE(ring.push(99)); + EXPECT_EQ(ring.pop(), 30); + EXPECT_EQ(ring.pop(), 99); + EXPECT_TRUE(ring.is_empty()); + + EXPECT_THROW(ring.pop(), std::underflow_error); +} + +// TEST: Teilziel 4 - Template Specialization +TEST(Cpp09Templates, SerializerSpecialization) { + EXPECT_EQ(cpp09::Serializer::serialize(42), "generic: 42"); + EXPECT_EQ(cpp09::Serializer::serialize("Systems"), "string: \"Systems\""); + EXPECT_EQ(cpp09::Serializer::serialize(true), "bool: true"); + EXPECT_EQ(cpp09::Serializer::serialize(false), "bool: false"); +} + +// TEST: Teilziel 5 - Generic Transformation Algorithm +TEST(Cpp09Templates, ApplyTransformAlgorithm) { + std::vector numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; + auto squares = cpp09::apply_transform(numbers, [](int x) { return x * x; }); + std::vector expected_squares = {1, 4, 9, 16, 25}; + EXPECT_EQ(squares, expected_squares); + + auto stringified = cpp09::apply_transform(numbers, [](int x) { return "Val: " + std::to_string(x); }); + EXPECT_EQ(stringified.size(), 5); + EXPECT_EQ(stringified[0], "Val: 1"); + EXPECT_EQ(stringified[4], "Val: 5"); +} + +#ifndef RUN_AS_GTEST_MAIN +int main() { + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_1 (ClampValueFunctionTemplate)\n"; + Cpp09Templates_ClampValueFunctionTemplate(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_1\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_2 (Vector3DClassTemplate)\n"; + Cpp09Templates_Vector3DClassTemplate(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_2\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_3 (FixedRingBufferNTTP)\n"; + Cpp09Templates_FixedRingBufferNTTP(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_3\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_4 (SerializerSpecialization)\n"; + Cpp09Templates_SerializerSpecialization(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_4\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_5 (ApplyTransformAlgorithm)\n"; + Cpp09Templates_ApplyTransformAlgorithm(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_5\n"; + + std::cout << "\n[ PASSED ] 5 tests passed successfully!\n"; + return 0; +} +#endif diff --git a/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/README.md b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/README.md new file mode 100644 index 0000000..ead2525 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/README.md @@ -0,0 +1,54 @@ +# C++ 10: Smart Pointer & Modern Memory Safety + +Modernes C++20 löst das historische Problem von C/C++ – manuelle Speicherverwaltung, Memory Leaks und Ungültige Zeiger (Dangling Pointers) – vollständig durch **Smart Pointer** und das **RAII-Prinzip** (Resource Acquisition Is Initialization). + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **Exklusiver Besitz**: `std::unique_ptr` mit `std::make_unique` erzeugen und per `std::move` transferieren. +2. **Geteilter Besitz**: `std::shared_ptr` und atomare Referenzzählung verstehen. +3. **Zyklenfreie Strukturen**: `std::weak_ptr` zur Verhinderung von Speicherlecks in Graphen, Caches und Observern einsetzen (`.lock()`, `.expired()`). +4. **RAII Custom Deleters**: Nicht-speicherbasierte Handles (C-File-Pointers, Mutexes) sicher über RAII-Deleter verwalten. +5. **Memory Safety Verification**: Überwachung von Konstruktion und Destruktion in Unit Tests. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. `std::unique_ptr` +- Kann nicht kopiert werden (`copy constructor = delete`). +- Überträgt Besitz via `std::move`. +- Zerstört das Objekt automatisch beim Verlassen des Scopes. +```cpp +auto session = std::make_unique(42, "admin"); +manager.register_session(std::move(session)); // session ist danach nullptr +``` + +### 2. `std::shared_ptr` & `std::weak_ptr` +- `std::shared_ptr` teilt den Besitz mit mehreren Instanzen. +- `std::weak_ptr` beobachtet ein Objekt, ohne den Referenzzähler zu erhöhen. +```cpp +std::shared_ptr doc = std::make_shared("MasterThesis"); +std::weak_ptr observer = doc; + +if (auto active_doc = observer.lock()) { + std::cout << active_doc->get_title() << std::endl; +} +``` + +### 3. RAII Custom Deleter +```cpp +auto raw_buffer = std::unique_ptr( + new uint8_t[1024], + [](uint8_t* ptr) { delete[] ptr; } +); +``` + +--- + +## 🚀 Aufgaben in `aufgabe.cpp` +- [ ] **TODO 1**: `create_unique_session(id, user)` mit `std::make_unique` +- [ ] **TODO 2**: `SessionManager` mit Move-Semantik (`std::move`) +- [ ] **TODO 3**: `SharedDocument` & `DocumentObserver` mit `std::weak_ptr` +- [ ] **TODO 4**: `ResourceTracker` mit RAII-Zähler +- [ ] **TODO 5**: Custom Deleter für `SafeBuffer` diff --git a/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/aufgabe.cpp b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..b905d18 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,159 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include + +namespace cpp10 { + +// Hilfsstruktur für Sessions +struct Session { + int id; + std::string username; + + Session(int session_id, std::string user) + : id(session_id), username(std::move(user)) {} +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 1: create_unique_session +// Erzeuge mit std::make_unique einen neuen Session-Zeiger (std::unique_ptr) +// mit der übergebenen ID und dem Benutzernamen. +// ============================================================================ +inline std::unique_ptr create_unique_session(int id, const std::string& username) { + // TODO 1: std::make_unique aufrufen + return nullptr; +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 2: SessionManager (Move-Semantik & Ownership) +// Verwaltet eine Liste von Sessions via std::vector>. +// Methoden: +// - void add_session(std::unique_ptr session): Übernimmt den Besitz per std::move +// - std::size_t count() const: Gibt Anzahl der aktiven Sessions zurück +// - const Session* get_session(int id) const: Sucht Session mit id, gibt Rohzeiger (Observer) +// oder nullptr zurück wenn nicht gefunden +// - std::unique_ptr extract_session(int id): Entfernt die Session aus dem Manager +// und gibt den Besitz an den Aufrufer zurück +// ============================================================================ +class SessionManager { +private: + std::vector> sessions_; + +public: + void add_session(std::unique_ptr session) { + // TODO 2a: Session in sessions_ per std::move einfügen + } + + [[nodiscard]] std::size_t count() const { + // TODO 2b: Anzahl zurückgeben + return 0; + } + + [[nodiscard]] const Session* get_session(int id) const { + // TODO 2c: Observer-Zeiger suchen + return nullptr; + } + + std::unique_ptr extract_session(int id) { + // TODO 2d: Session finden, aus Vector entfernen und ownership zurückgeben + return nullptr; + } +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 3: SharedDocument & DocumentObserver mit std::shared_ptr & std::weak_ptr +// - Document hält Titel und Text. +// - DocumentObserver hält eine schwache Referenz (std::weak_ptr). +// - bool is_valid() const: Prüft ob das Dokument noch existiert (!expired()) +// - std::string read_title() const: Gibt den Titel zurück falls noch existent, +// oder wirft std::runtime_error("Document destroyed") +// ============================================================================ +class Document { +private: + std::string title_; + std::string content_; + +public: + Document(std::string title, std::string content) + : title_(std::move(title)), content_(std::move(content)) {} + + [[nodiscard]] const std::string& get_title() const { return title_; } + [[nodiscard]] const std::string& get_content() const { return content_; } +}; + +class DocumentObserver { +private: + std::weak_ptr doc_ref_; + +public: + explicit DocumentObserver(std::shared_ptr doc) : doc_ref_(doc) {} + + [[nodiscard]] bool is_valid() const { + // TODO 3a: Prüfen, ob das Zielobjekt noch existiert + return false; + } + + [[nodiscard]] std::string read_title() const { + // TODO 3b: Mit lock() auflösen und Titel lesen + if (auto doc = doc_ref_.lock()) { + return doc->get_title(); + } + throw std::runtime_error("Document destroyed"); + } +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 4: ResourceTracker (RAII Lifecycle & Leak Prevention) +// Zählt statisch alle aktiven Instanzen in 'active_count' und alle erzeugten Instanzen in 'total_created'. +// - Konstruktor: Inkrementiert active_count und total_created +// - Destruktor: Dekrementiert active_count +// ============================================================================ +class ResourceTracker { +public: + static inline int active_count = 0; + static inline int total_created = 0; + + int resource_id; + + explicit ResourceTracker(int id) : resource_id(id) { + // TODO 4a: Zähler inkrementieren + } + + ~ResourceTracker() { + // TODO 4b: active_count dekrementieren + } +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 5: Custom Deleter für Heap Buffer (SafeBuffer) +// Erzeuge einen std::unique_ptr für ein uint8_t[]-Array der Größe 'size', +// dessen Custom Deleter ein boolean Flag 'freed_flag' auf true setzt, wenn er aufgerufen wird. +// ============================================================================ +struct BufferDeleter { + bool* freed_signal{nullptr}; + + void operator()(uint8_t* ptr) const { + if (freed_signal) *freed_signal = true; + delete[] ptr; + } +}; + +using SafeBuffer = std::unique_ptr; + +inline SafeBuffer create_monitored_buffer(std::size_t size, bool* freed_flag) { + // TODO 5: SafeBuffer mit neuem uint8_t[size] und BufferDeleter{freed_flag} zurückgeben + return SafeBuffer(nullptr, BufferDeleter{freed_flag}); +} + +} // namespace cpp10 + +int main() { + std::cout << "=== C++ 10: Smart Pointer & Speichersicherheit ===" << std::endl; + auto s = cpp10::create_unique_session(1, "alice"); + if (s) { + std::cout << "Session ID: " << s->id << ", User: " << s->username << std::endl; + } + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/index.html b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/index.html new file mode 100644 index 0000000..5961041 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/index.html @@ -0,0 +1,188 @@ + + + + + + C++ 10: Smart Pointer & Modern Memory Safety + + + +
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🛡️ Modern C++20 Memory Safety
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C++ 10: Smart Pointer & Speichersicherheit

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Schluss mit Memory Leaks und Dangling Pointern: Beherrsche std::unique_ptr, std::shared_ptr, std::weak_ptr und RAII Custom Deleter in Modern C++20.

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🔐 1. Exklusiver Besitz: std::unique_ptr & std::make_unique

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Ein std::unique_ptr besitzt eine Heap-Ressource exklusiv. Er kann nicht kopiert, sondern nur via Move-Semantik (std::move) übertragen werden. Sobald der Smart Pointer den Gültigkeitsbereich (Scope) verlässt, wird der Speicher automatisch freigegeben:

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#include <memory>
+#include <iostream>
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+struct Connection {
+    int id;
+    Connection(int i) : id(i) { std::cout << "Connect " << id << "\n"; }
+    ~Connection() { std::cout << "Disconnect " << id << "\n"; }
+};
+
+void process_connection(std::unique_ptr<Connection> conn) {
+    std::cout << "Processing connection " << conn->id << "\n";
+} // conn wird HIER automatisch zerstört!
+
+int main() {
+    // Bevorzugt: std::make_unique (Ausnahmesicher & effizient)
+    auto c1 = std::make_unique<Connection>(101);
+
+    // FEHLER (Kopieren verboten): auto c2 = c1;
+    // KORREKT (Besitz übertragen):
+    process_connection(std::move(c1));
+    // c1 ist jetzt nullptr
+}
+ +
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🏢 Didaktische Analogie: Der Generalschlüssel
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Ein std::unique_ptr ist wie ein physischer Original-Schlüssel zu einem Hotelsafe. Es gibt keine Duplikate. Wenn du den Schlüssel an einen Kollegen übergibst (std::move), sind deine eigenen Hände leer (nullptr). Beim Auschecken schließt der Schlüssel den Safe automatisch ab und löscht den Inhalt!

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🤝 2. Geteilter Besitz: std::shared_ptr & std::weak_ptr

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Ein std::shared_ptr verwaltet Ressourcen über einen Referenzzähler (Reference Count). Erst wenn die letzte Kopie zerstört wird (Count == 0), wird das Objekt freigegeben. Um zyklische Referenzen (Memory Leaks) zu verhindern, verwenden wir std::weak_ptr:

+ +
#include <memory>
+
+struct Node {
+    int value;
+    std::shared_ptr<Node> next;
+    std::weak_ptr<Node> prev; // Verhindert zirkuläre Referenz!
+
+    Node(int v) : value(v) {}
+};
+
+int main() {
+    auto n1 = std::make_shared<Node>(1);
+    auto n2 = std::make_shared<Node>(2);
+
+    n1->next = n2;
+    n2->prev = n1; // Schwache Referenz erhöht den Shared Count nicht
+
+    if (auto parent = n2->prev.lock()) {
+        std::cout << "Parent existiert noch: " << parent->value << "\n";
+    }
+}
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+ + +
+

⚙️ 3. RAII Custom Deleters für C-Ressourcen

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Smart Pointer können auch nicht-speicherbasierte OS-Handles (wie Dateideskriptoren, Sockets oder Mutexes) automatisch schließen:

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#include <cstdio>
+#include <memory>
+
+// Custom Deleter für C-Dateizeiger
+auto file_deleter = [](FILE* fp) {
+    if (fp) {
+        std::fclose(fp);
+        std::cout << "File handle safely closed.\n";
+    }
+};
+
+using SafeFile = std::unique_ptr<FILE, decltype(file_deleter)>;
+
+SafeFile open_safe_file(const char* filename, const char* mode) {
+    FILE* fp = std::fopen(filename, mode);
+    return SafeFile(fp, file_deleter);
+}
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+ + +
+

📑 4. Cheat-Sheet: Smart Pointer Vergleich

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Smart Pointer TypBesitzmodellKopierbar / BewegbarTypischer Anwendungsfall
std::unique_ptr<T>Exklusiv (1 Besitzer)Nur Move (std::move)Standard-Allokation, Factory Methods, RAII Guards
std::shared_ptr<T>Geteilt (Ref Count)Copy & Move erlaubtGemeinsame Ressourcen, Graph-Kanten, Caches
std::weak_ptr<T>Nicht-besitzend (Observer)Copy & MoveBackpointer (Parent), Caching, Cycle-Breaking
T* (Raw Pointer)Kein Besitz (Observer)Copy & MoveNur noch für optionale Parameter / Beobachtung
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.cpp

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💡 Modern C++ Regel: Kein manuelles new / delete mehr!
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Im modernen C++ (seit C++14/C++20) gibt es fast keinen legitimen Grund mehr, new oder delete direkt im Anwendungscode aufzurufen. Verwende stattdessen konsequent std::make_unique und std::make_shared!

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+ + diff --git a/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/musterloesung.cpp b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..0fced09 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,150 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include + +namespace cpp10 { + +struct Session { + int id; + std::string username; + + Session(int session_id, std::string user) + : id(session_id), username(std::move(user)) {} +}; + +// 🎯 TODO 1: create_unique_session +inline std::unique_ptr create_unique_session(int id, const std::string& username) { + return std::make_unique(id, username); +} + +// 🎯 TODO 2: SessionManager (Move-Semantik & Ownership) +class SessionManager { +private: + std::vector> sessions_; + +public: + void add_session(std::unique_ptr session) { + if (session) { + sessions_.push_back(std::move(session)); + } + } + + [[nodiscard]] std::size_t count() const { + return sessions_.size(); + } + + [[nodiscard]] const Session* get_session(int id) const { + for (const auto& s : sessions_) { + if (s && s->id == id) { + return s.get(); + } + } + return nullptr; + } + + std::unique_ptr extract_session(int id) { + for (auto it = sessions_.begin(); it != sessions_.end(); ++it) { + if (*it && (*it)->id == id) { + std::unique_ptr extracted = std::move(*it); + sessions_.erase(it); + return extracted; + } + } + return nullptr; + } +}; + +// 🎯 TODO 3: SharedDocument & DocumentObserver mit std::shared_ptr & std::weak_ptr +class Document { +private: + std::string title_; + std::string content_; + +public: + Document(std::string title, std::string content) + : title_(std::move(title)), content_(std::move(content)) {} + + [[nodiscard]] const std::string& get_title() const { return title_; } + [[nodiscard]] const std::string& get_content() const { return content_; } +}; + +class DocumentObserver { +private: + std::weak_ptr doc_ref_; + +public: + explicit DocumentObserver(std::shared_ptr doc) : doc_ref_(doc) {} + + [[nodiscard]] bool is_valid() const { + return !doc_ref_.expired(); + } + + [[nodiscard]] std::string read_title() const { + if (auto doc = doc_ref_.lock()) { + return doc->get_title(); + } + throw std::runtime_error("Document destroyed"); + } +}; + +// 🎯 TODO 4: ResourceTracker (RAII Lifecycle & Leak Prevention) +class ResourceTracker { +public: + static inline int active_count = 0; + static inline int total_created = 0; + + int resource_id; + + explicit ResourceTracker(int id) : resource_id(id) { + ++active_count; + ++total_created; + } + + ~ResourceTracker() { + --active_count; + } +}; + +// 🎯 TODO 5: Custom Deleter für Heap Buffer (SafeBuffer) +struct BufferDeleter { + bool* freed_signal{nullptr}; + + void operator()(uint8_t* ptr) const { + if (freed_signal) *freed_signal = true; + delete[] ptr; + } +}; + +using SafeBuffer = std::unique_ptr; + +inline SafeBuffer create_monitored_buffer(std::size_t size, bool* freed_flag) { + return SafeBuffer(new uint8_t[size], BufferDeleter{freed_flag}); +} + +} // namespace cpp10 + +int main() { + std::cout << "=== C++ 10: Musterlösung ===" << std::endl; + + auto s1 = cpp10::create_unique_session(1, "alice"); + cpp10::SessionManager mgr; + mgr.add_session(std::move(s1)); + std::cout << "Active sessions: " << mgr.count() << "\n"; + + auto doc = std::make_shared("Architektur", "Inhalt..."); + cpp10::DocumentObserver obs(doc); + std::cout << "Doc title: " << obs.read_title() << "\n"; + + bool freed = false; + { + auto buf = cpp10::create_monitored_buffer(1024, &freed); + buf[0] = 0xAA; + } + std::cout << "Buffer freed automatically: " << (freed ? "true" : "false") << "\n"; + + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..8c7c092 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/10_smart_pointer_und_speichersicherheit/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,127 @@ +#include +#include +#include +#include +#include "aufgabe.cpp" + +// ============================================================================ +// 🧪 GOOGLETEST SUITE: C++ 10 - SMART POINTER & SPEICHERSICHERHEIT +// ============================================================================ + +#ifndef TEST +#define TEST(Suite, Name) void Suite##_##Name() +#define EXPECT_EQ(a, b) assert((a) == (b)) +#define EXPECT_NE(a, b) assert((a) != (b)) +#define EXPECT_TRUE(a) assert(a) +#define EXPECT_FALSE(a) assert(!(a)) +#define EXPECT_THROW(stmt, ex_type) \ + try { stmt; assert(false && "Expected exception not thrown"); } \ + catch (const ex_type&) {} \ + catch (...) { assert(false && "Wrong exception type thrown"); } +#endif + +// TEST: Teilziel 1 - create_unique_session +TEST(Cpp10SmartPointers, CreateUniqueSession) { + auto session = cpp10::create_unique_session(101, "bob"); + EXPECT_NE(session, nullptr); + EXPECT_EQ(session->id, 101); + EXPECT_EQ(session->username, "bob"); +} + +// TEST: Teilziel 2 - SessionManager Ownership & Move +TEST(Cpp10SmartPointers, SessionManagerMoveOwnership) { + cpp10::SessionManager mgr; + EXPECT_EQ(mgr.count(), 0); + + auto s1 = cpp10::create_unique_session(1, "alice"); + auto s2 = cpp10::create_unique_session(2, "charlie"); + + mgr.add_session(std::move(s1)); + EXPECT_EQ(s1, nullptr); // s1 wurde gemovt! + EXPECT_EQ(mgr.count(), 1); + + mgr.add_session(std::move(s2)); + EXPECT_EQ(mgr.count(), 2); + + const auto* found = mgr.get_session(1); + EXPECT_NE(found, nullptr); + EXPECT_EQ(found->username, "alice"); + + EXPECT_EQ(mgr.get_session(999), nullptr); + + auto extracted = mgr.extract_session(1); + EXPECT_NE(extracted, nullptr); + EXPECT_EQ(extracted->id, 1); + EXPECT_EQ(mgr.count(), 1); + EXPECT_EQ(mgr.get_session(1), nullptr); +} + +// TEST: Teilziel 3 - SharedDocument and WeakObserver +TEST(Cpp10SmartPointers, SharedDocumentAndWeakObserver) { + std::unique_ptr obs; + { + auto doc = std::make_shared("SecurityWhitepaper", "Confidential text..."); + obs = std::make_unique(doc); + EXPECT_TRUE(obs->is_valid()); + EXPECT_EQ(obs->read_title(), "SecurityWhitepaper"); + } // doc out of scope here! + + EXPECT_FALSE(obs->is_valid()); + EXPECT_THROW(obs->read_title(), std::runtime_error); +} + +// TEST: Teilziel 4 - ResourceTracker RAII +TEST(Cpp10SmartPointers, ResourceTrackerRAII) { + cpp10::ResourceTracker::active_count = 0; + cpp10::ResourceTracker::total_created = 0; + + { + auto r1 = std::make_unique(1); + auto r2 = std::make_shared(2); + auto r3 = r2; // Shared copy + EXPECT_EQ(cpp10::ResourceTracker::active_count, 2); + EXPECT_EQ(cpp10::ResourceTracker::total_created, 2); + } // Alle Ressourcen zerstört + + EXPECT_EQ(cpp10::ResourceTracker::active_count, 0); + EXPECT_EQ(cpp10::ResourceTracker::total_created, 2); +} + +// TEST: Teilziel 5 - Custom Deleter SafeBuffer +TEST(Cpp10SmartPointers, SafeBufferCustomDeleter) { + bool was_freed = false; + { + auto buf = cpp10::create_monitored_buffer(512, &was_freed); + EXPECT_FALSE(was_freed); + buf[0] = 0x42; + EXPECT_EQ(buf[0], 0x42); + } // buf leaves scope here + EXPECT_TRUE(was_freed); +} + +#ifndef RUN_AS_GTEST_MAIN +int main() { + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_1 (CreateUniqueSession)\n"; + Cpp10SmartPointers_CreateUniqueSession(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_1\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_2 (SessionManagerMoveOwnership)\n"; + Cpp10SmartPointers_SessionManagerMoveOwnership(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_2\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_3 (SharedDocumentAndWeakObserver)\n"; + Cpp10SmartPointers_SharedDocumentAndWeakObserver(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_3\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_4 (ResourceTrackerRAII)\n"; + Cpp10SmartPointers_ResourceTrackerRAII(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_4\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_5 (SafeBufferCustomDeleter)\n"; + Cpp10SmartPointers_SafeBufferCustomDeleter(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_5\n"; + + std::cout << "\n[ PASSED ] 5 tests passed successfully!\n"; + return 0; +} +#endif diff --git a/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/README.md b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/README.md new file mode 100644 index 0000000..2279bb7 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/README.md @@ -0,0 +1,48 @@ +# C++ 11: Standard Template Library (STL) + +Die **Standard Template Library (STL)** ist das Herzstück moderner C++ Entwicklung. Sie bietet hochgradig optimierte Datenstrukturen und Algorithmen für Systems Engineering und Performance-Anwendungen. + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **STL-Container**: `std::vector`, `std::unordered_map` und `std::set` passend zu den Zugriffsanforderungen einsetzen. +2. **STL-Algorithmen**: Komplexe Schleifen durch `std::sort`, `std::copy_if`, `std::transform` und `std::accumulate` ersetzen. +3. **Iteratoren & Custom Comparator**: Flexible Sortierkriterien mit Lambdas formulieren. +4. **Deduplizierung & Aggregation**: Eindeutige Mengen bilden und Telemetriewerte effizient aggregieren. +5. **Memory Reserve**: Performance optimieren durch Vermeidung unnötiger Heap-Reallokationen. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. `std::unordered_map` +```cpp +std::unordered_map inventory; +inventory["potion"] += 5; // Erstellt oder inkrementiert O(1) +if (auto it = inventory.find("potion"); it != inventory.end()) { + std::cout << "Menge: " << it->second << std::endl; +} +``` + +### 2. STL Algorithmen (``, ``) +```cpp +// Sortieren +std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](const Item& a, const Item& b) { + return a.score > b.score; +}); + +// Minimum / Maximum +auto min_it = std::min_element(vec.begin(), vec.end()); + +// Summe +double total = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0.0); +``` + +--- + +## 🚀 Aufgaben in `aufgabe.cpp` +- [ ] **TODO 1**: `InventorySystem` mit `std::unordered_map` +- [ ] **TODO 2**: `filter_and_sort_leaderboard` mit `std::copy_if` & `std::sort` +- [ ] **TODO 3**: `calculate_telemetry_stats` mit `min_element`, `max_element`, `accumulate` +- [ ] **TODO 4**: `extract_unique_sorted_tags` mit `std::set` +- [ ] **TODO 5**: `normalize_sensor_data` mit `std::transform` diff --git a/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/aufgabe.cpp b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..29f298e --- /dev/null +++ b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,132 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include + +namespace cpp11 { + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 1: InventorySystem +// Verwaltet Artikel und deren Anzahl via std::unordered_map. +// Methoden: +// - void add_item(const std::string& name, int amount): Erhöht den Bestand (oder fügt neu ein) +// - bool remove_item(const std::string& name, int amount): +// Falls Artikel vorhanden und Bestand >= amount: reduziert um amount und gibt true zurück. +// Falls Bestand danach 0 ist, bleibt der Eintrag oder wird 0. +// Falls nicht genug vorhanden oder Artikel nicht existent: ändert nichts und gibt false zurück. +// - int get_stock(const std::string& name) const: Gibt Bestand zurück (0 wenn nicht existent) +// - std::size_t item_count() const: Anzahl der verschiedenen Artikelarten im Inventar +// ============================================================================ +class InventorySystem { +private: + std::unordered_map stock_; + +public: + void add_item(const std::string& name, int amount) { + // TODO 1a: Bestand erhöhen + } + + bool remove_item(const std::string& name, int amount) { + // TODO 1b: Bestand prüfen und reduzieren + return false; + } + + [[nodiscard]] int get_stock(const std::string& name) const { + // TODO 1c: Bestand ermitteln + return 0; + } + + [[nodiscard]] std::size_t item_count() const { + return stock_.size(); + } +}; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 2: filter_and_sort_leaderboard +// Struktur PlayerRecord mit name (std::string) und score (int). +// Filtere alle Spieler mit score >= min_score und sortiere sie absteigend nach score. +// Falls scores identisch sind, sortiere alphabetisch aufsteigend nach name. +// ============================================================================ +struct PlayerRecord { + std::string name; + int score; + + bool operator==(const PlayerRecord& other) const { + return name == other.name && score == other.score; + } +}; + +inline std::vector filter_and_sort_leaderboard( + const std::vector& records, + int min_score) +{ + std::vector filtered; + // TODO 2: Filtern mit std::copy_if und Sortieren mit std::sort + return filtered; +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 3: calculate_telemetry_stats +// Struktur TelemetryStats mit min_val, max_val, average, total. +// Berechne aus einem std::vector mit STL-Algorithmen: +// - std::min_element für min_val +// - std::max_element für max_val +// - std::accumulate für total und average +// Falls der Vektor leer ist, wirf std::invalid_argument("Vector is empty"). +// ============================================================================ +struct TelemetryStats { + double min_val{0.0}; + double max_val{0.0}; + double average{0.0}; + double total{0.0}; +}; + +inline TelemetryStats calculate_telemetry_stats(const std::vector& readings) { + if (readings.empty()) { + throw std::invalid_argument("Vector is empty"); + } + TelemetryStats stats; + // TODO 3: STL-Algorithmen zur Berechnung einsetzen + return stats; +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 4: extract_unique_sorted_tags +// Gegeben ist eine Liste von Dokumenten, wobei jedes Dokument eine Liste von Tags enthält. +// Extrahiere alle eindeutigen Tags in ein sortiertes std::set. +// ============================================================================ +inline std::set extract_unique_sorted_tags( + const std::vector>& document_tags) +{ + std::set unique_tags; + // TODO 4: Alle Tags in unique_tags einfügen (Deduplizierung & Sortierung automatisch) + return unique_tags; +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 5: normalize_sensor_data +// Normalisiere alle Werte in 'raw_data' auf den Bereich [0.0, 1.0]: +// normalized = (x - min) / (max - min) +// Verwende std::transform. Falls max == min (alle Werte gleich), setze alle Werte auf 0.0. +// ============================================================================ +inline std::vector normalize_sensor_data(const std::vector& raw_data) { + if (raw_data.empty()) return {}; + std::vector result(raw_data.size()); + // TODO 5: Min/Max finden und mit std::transform normalisieren + return result; +} + +} // namespace cpp11 + +int main() { + std::cout << "=== C++ 11: Standard Template Library (STL) ===" << std::endl; + cpp11::InventorySystem inv; + inv.add_item("IronSword", 2); + std::cout << "IronSword count: " << inv.get_stock("IronSword") << std::endl; + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/index.html b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/index.html new file mode 100644 index 0000000..379edc8 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/index.html @@ -0,0 +1,168 @@ + + + + + + C++ 11: Standard Template Library (STL) + + + +
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🚀 C++20 STL & Algorithms
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C++ 11: Standard Template Library (STL)

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Nutze die volle Leistungsfähigkeit der C++ Standardbibliothek: Schnelle Container (std::vector, std::unordered_map, std::set) und hocheffiziente Algorithmen (std::sort, std::transform, std::accumulate).

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📦 1. Sequenzielle vs. Assoziative STL-Container

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Die C++ STL trennt Datenstrukturen und Algorithmen strikt über Iteratoren. Die Wahl des passenden Containers ist entscheidend für Cache-Lokalität und Zeitkomplexität:

+ +
#include <vector>
+#include <unordered_map>
+#include <set>
+#include <string>
+#include <iostream>
+
+int main() {
+    // 1. std::vector: Dynamisches Contiguous Array (O(1) amortisiert, beste Cache-Lokalität)
+    std::vector<int> scores = {85, 92, 78, 99};
+    scores.push_back(95);
+
+    // 2. std::unordered_map: Hash-Tabelle für O(1) Key-Value Lookups
+    std::unordered_map<std::string, int> inventory;
+    inventory["health_potion"] = 10;
+    inventory["mana_potion"] = 5;
+
+    // 3. std::set: Selbstbalancierter Rot-Schwarz-Baum (O(log N), sortiert & dedupliziert)
+    std::set<std::string> tags = {"cpp", "systems", "cpp", "performance"};
+    // tags enthält: {"cpp", "performance", "systems"}
+}
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🏢 Didaktische Analogie: Das Hochregallager
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Ein std::vector ist wie ein durchgehendes Förderband: Pakete liegen direkt hintereinander im Speicher, was der CPU blitzschnellen Cache-Zugriff ermöglicht. Eine std::unordered_map ist wie ein automatisierter Barcode-Scanner: Barcode einlesen, Fach sofort finden! Ein std::set ist das alphabetische Register am Eingang.

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⚡ 2. Mächtige STL-Algorithmen (<algorithm> & <numeric>)

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Schreibe keine manuellen for-Schleifen, wenn die STL optimierte, ausgetestete Algorithmen bereitstellt:

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#include <algorithm>
+#include <numeric>
+#include <vector>
+#include <iostream>
+
+struct Player {
+    std::string name;
+    int score;
+};
+
+int main() {
+    std::vector<Player> players = {{"Alice", 350}, {"Bob", 500}, {"Charlie", 420}};
+
+    // 1. Sortieren mit Lambda-Comparator
+    std::sort(players.begin(), players.end(), [](const Player& a, const Player& b) {
+        return a.score > b.score; // Absteigend sortieren
+    });
+
+    // 2. Suchen mit std::find_if
+    auto it = std::find_if(players.begin(), players.end(), [](const Player& p) {
+        return p.name == "Bob";
+    });
+
+    // 3. Akkumulieren mit std::accumulate
+    int total_score = std::accumulate(players.begin(), players.end(), 0,
+        [](int sum, const Player& p) { return sum + p.score; });
+}
+
+ + +
+

📑 3. Cheat-Sheet: STL Container & Komplexität

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ContainerZugriff (Lookup)Einfügen (Insert)Vorteile & Systems-Einsatz
std::vector<T>O(1) via IndexO(1) am Ende (amortisiert)Standard-Wahl: Beste Hardware-Cache-Nutzung
std::unordered_map<K, V>O(1) (Avg)O(1) (Avg)Schnellste Key-Value Assoziation (Hash-Table)
std::set<T>O(log N)O(log N)Sortierte Unikate (Rot-Schwarz-Baum)
std::deque<T>O(1) via IndexO(1) an Front & BackDouble-Ended Queue ohne Reallokationskosten
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.cpp

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💡 Performance-Tipp: reserve() verwenden!
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Wenn du vorab weißt, wie viele Elemente in einen std::vector eingefügt werden, rufe immer vec.reserve(n) auf. Das verhindert wiederholte teure Reallokationen und Memory Copying auf dem Heap!

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+ + diff --git a/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/musterloesung.cpp b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..745b76a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,152 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include +#include + +namespace cpp11 { + +// 🎯 TODO 1: InventorySystem +class InventorySystem { +private: + std::unordered_map stock_; + +public: + void add_item(const std::string& name, int amount) { + if (amount > 0) { + stock_[name] += amount; + } + } + + bool remove_item(const std::string& name, int amount) { + auto it = stock_.find(name); + if (it != stock_.end() && it->second >= amount && amount > 0) { + it->second -= amount; + return true; + } + return false; + } + + [[nodiscard]] int get_stock(const std::string& name) const { + auto it = stock_.find(name); + if (it != stock_.end()) { + return it->second; + } + return 0; + } + + [[nodiscard]] std::size_t item_count() const { + return stock_.size(); + } +}; + +// 🎯 TODO 2: filter_and_sort_leaderboard +struct PlayerRecord { + std::string name; + int score; + + bool operator==(const PlayerRecord& other) const { + return name == other.name && score == other.score; + } +}; + +inline std::vector filter_and_sort_leaderboard( + const std::vector& records, + int min_score) +{ + std::vector filtered; + std::copy_if(records.begin(), records.end(), std::back_inserter(filtered), + [min_score](const PlayerRecord& p) { + return p.score >= min_score; + }); + + std::sort(filtered.begin(), filtered.end(), + [](const PlayerRecord& a, const PlayerRecord& b) { + if (a.score != b.score) { + return a.score > b.score; // Absteigend nach Score + } + return a.name < b.name; // Alphabetisch bei Gleichstand + }); + + return filtered; +} + +// 🎯 TODO 3: calculate_telemetry_stats +struct TelemetryStats { + double min_val{0.0}; + double max_val{0.0}; + double average{0.0}; + double total{0.0}; +}; + +inline TelemetryStats calculate_telemetry_stats(const std::vector& readings) { + if (readings.empty()) { + throw std::invalid_argument("Vector is empty"); + } + + TelemetryStats stats; + auto [min_it, max_it] = std::minmax_element(readings.begin(), readings.end()); + stats.min_val = *min_it; + stats.max_val = *max_it; + stats.total = std::accumulate(readings.begin(), readings.end(), 0.0); + stats.average = stats.total / static_cast(readings.size()); + + return stats; +} + +// 🎯 TODO 4: extract_unique_sorted_tags +inline std::set extract_unique_sorted_tags( + const std::vector>& document_tags) +{ + std::set unique_tags; + for (const auto& tags : document_tags) { + unique_tags.insert(tags.begin(), tags.end()); + } + return unique_tags; +} + +// 🎯 TODO 5: normalize_sensor_data +inline std::vector normalize_sensor_data(const std::vector& raw_data) { + if (raw_data.empty()) return {}; + + double min_val = *std::min_element(raw_data.begin(), raw_data.end()); + double max_val = *std::max_element(raw_data.begin(), raw_data.end()); + double range = max_val - min_val; + + std::vector result(raw_data.size()); + + if (std::fabs(range) < 1e-9) { + std::fill(result.begin(), result.end(), 0.0); + return result; + } + + std::transform(raw_data.begin(), raw_data.end(), result.begin(), + [min_val, range](double val) { + return (val - min_val) / range; + }); + + return result; +} + +} // namespace cpp11 + +int main() { + std::cout << "=== C++ 11: Musterlösung ===" << std::endl; + cpp11::InventorySystem inv; + inv.add_item("Diamond", 10); + std::cout << "Diamond count: " << inv.get_stock("Diamond") << "\n"; + + std::vector players = { + {"Alice", 80}, {"Bob", 120}, {"Charlie", 120}, {"Dave", 40} + }; + auto ranked = cpp11::filter_and_sort_leaderboard(players, 50); + for (const auto& p : ranked) { + std::cout << p.name << ": " << p.score << "\n"; + } + + return 0; +} diff --git a/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..cc22730 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/11_standard_template_library_stl/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,143 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include "aufgabe.cpp" + +// ============================================================================ +// 🧪 GOOGLETEST SUITE: C++ 11 - STANDARD TEMPLATE LIBRARY (STL) +// ============================================================================ + +#ifndef TEST +#define TEST(Suite, Name) void Suite##_##Name() +#define EXPECT_EQ(a, b) assert((a) == (b)) +#define EXPECT_NE(a, b) assert((a) != (b)) +#define EXPECT_TRUE(a) assert(a) +#define EXPECT_FALSE(a) assert(!(a)) +#define EXPECT_NEAR(a, b, eps) assert(std::fabs((a) - (b)) <= (eps)) +#define EXPECT_THROW(stmt, ex_type) \ + try { stmt; assert(false && "Expected exception not thrown"); } \ + catch (const ex_type&) {} \ + catch (...) { assert(false && "Wrong exception type thrown"); } +#endif + +// TEST: Teilziel 1 - InventorySystem with unordered_map +TEST(Cpp11STL, InventorySystemMap) { + cpp11::InventorySystem inv; + EXPECT_EQ(inv.item_count(), 0); + EXPECT_EQ(inv.get_stock("HealthPotion"), 0); + + inv.add_item("HealthPotion", 5); + inv.add_item("HealthPotion", 3); + inv.add_item("ManaPotion", 10); + + EXPECT_EQ(inv.item_count(), 2); + EXPECT_EQ(inv.get_stock("HealthPotion"), 8); + EXPECT_EQ(inv.get_stock("ManaPotion"), 10); + + EXPECT_TRUE(inv.remove_item("HealthPotion", 4)); + EXPECT_EQ(inv.get_stock("HealthPotion"), 4); + + EXPECT_FALSE(inv.remove_item("HealthPotion", 10)); // Nicht genug + EXPECT_EQ(inv.get_stock("HealthPotion"), 4); + + EXPECT_FALSE(inv.remove_item("NonExistent", 1)); +} + +// TEST: Teilziel 2 - Leaderboard Filtering and Sorting +TEST(Cpp11STL, FilterAndSortLeaderboard) { + std::vector records = { + {"Alice", 250}, + {"Bob", 400}, + {"Charlie", 150}, + {"Dave", 400}, + {"Eve", 300} + }; + + auto top_players = cpp11::filter_and_sort_leaderboard(records, 250); + EXPECT_EQ(top_players.size(), 4); // Bob, Dave, Eve, Alice + + EXPECT_EQ(top_players[0].name, "Bob"); // 400, 'B' < 'D' + EXPECT_EQ(top_players[0].score, 400); + EXPECT_EQ(top_players[1].name, "Dave"); // 400 + EXPECT_EQ(top_players[1].score, 400); + EXPECT_EQ(top_players[2].name, "Eve"); // 300 + EXPECT_EQ(top_players[2].score, 300); + EXPECT_EQ(top_players[3].name, "Alice"); // 250 + EXPECT_EQ(top_players[3].score, 250); +} + +// TEST: Teilziel 3 - Telemetry Stats Calculation +TEST(Cpp11STL, CalculateTelemetryStats) { + std::vector readings = {10.0, 20.0, 5.0, 35.0, 30.0}; + auto stats = cpp11::calculate_telemetry_stats(readings); + + EXPECT_NEAR(stats.min_val, 5.0, 0.001); + EXPECT_NEAR(stats.max_val, 35.0, 0.001); + EXPECT_NEAR(stats.total, 100.0, 0.001); + EXPECT_NEAR(stats.average, 20.0, 0.001); + + std::vector empty; + EXPECT_THROW(cpp11::calculate_telemetry_stats(empty), std::invalid_argument); +} + +// TEST: Teilziel 4 - Unique Tag Extraction +TEST(Cpp11STL, ExtractUniqueSortedTags) { + std::vector> doc_tags = { + {"cpp", "systems", "memory"}, + {"c", "systems", "lowlevel"}, + {"cpp", "stl", "algorithms"} + }; + + auto tags = cpp11::extract_unique_sorted_tags(doc_tags); + EXPECT_EQ(tags.size(), 6); // algorithms, c, cpp, lowlevel, memory, systems + EXPECT_TRUE(tags.count("cpp") > 0); + EXPECT_TRUE(tags.count("systems") > 0); + EXPECT_TRUE(tags.count("unknown") == 0); + + // Erste alphabetische Position prüfen + EXPECT_EQ(*tags.begin(), "algorithms"); +} + +// TEST: Teilziel 5 - Normalizing Sensor Data +TEST(Cpp11STL, NormalizeSensorData) { + std::vector raw = {10.0, 20.0, 30.0, 40.0, 50.0}; + auto norm = cpp11::normalize_sensor_data(raw); + + EXPECT_EQ(norm.size(), 5); + EXPECT_NEAR(norm[0], 0.0, 0.001); + EXPECT_NEAR(norm[2], 0.5, 0.001); + EXPECT_NEAR(norm[4], 1.0, 0.001); + + std::vector flat = {5.0, 5.0, 5.0}; + auto flat_norm = cpp11::normalize_sensor_data(flat); + EXPECT_NEAR(flat_norm[0], 0.0, 0.001); +} + +#ifndef RUN_AS_GTEST_MAIN +int main() { + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_1 (InventorySystemMap)\n"; + Cpp11STL_InventorySystemMap(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_1\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_2 (FilterAndSortLeaderboard)\n"; + Cpp11STL_FilterAndSortLeaderboard(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_2\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_3 (CalculateTelemetryStats)\n"; + Cpp11STL_CalculateTelemetryStats(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_3\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_4 (ExtractUniqueSortedTags)\n"; + Cpp11STL_ExtractUniqueSortedTags(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_4\n"; + + std::cout << "[ RUN ] CppTestSuite.TestCase_5 (NormalizeSensorData)\n"; + Cpp11STL_NormalizeSensorData(); + std::cout << "[ OK ] CppTestSuite.TestCase_5\n"; + + std::cout << "\n[ PASSED ] 5 tests passed successfully!\n"; + return 0; +} +#endif diff --git a/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/README.md b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/README.md new file mode 100644 index 0000000..4a9614a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/README.md @@ -0,0 +1,46 @@ +# C++ 12: Lambdas, Structured Binding & std::optional + +In diesem Modul erforschst du die modernen Ausdrucksmittel von C++20: Funktionale Programmierung mit **Lambdas**, Typsicherheit durch **`std::optional`** und elegantes Entpacken mit **Structured Binding**. + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **Lambda Expressions**: Syntax `[capture](params) -> ret { body }` sicher beherrschen. +2. **Capture Semantics**: Unterschied zwischen Wert- (`[=]`), Referenz- (`[&]`) und selektivem Capture verstehen. +3. **Structured Binding**: Daten aus Tuples, Pairs und Structs ohne Boilerplate entpacken (`auto [a, b]`). +4. **Fehlersicherheit**: `std::optional` für abwesende Werte nutzen (`has_value()`, `value_or()`). +5. **Event Callbacks**: Ereignisverarbeitung mit `std::function` und generischen Lambdas. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. Lambda-Funktionen & Closures +```cpp +int factor = 3; +auto multiply = [factor](int x) { return x * factor; }; +``` + +### 2. Structured Binding +```cpp +struct Point { double x; double y; }; +Point p{10.5, 20.0}; +auto [px, py] = p; // px = 10.5, py = 20.0 +``` + +### 3. Safe Querying mit `std::optional` +```cpp +std::optional safe_divide(int a, int b) { + if (b == 0) return std::nullopt; + return a / b; +} +``` + +--- + +## 🚀 Aufgaben in `aufgabe.cpp` +- [ ] **TODO 1**: `find_user_by_id` mit `std::optional` +- [ ] **TODO 2**: `unpack_metric_pair` mit Structured Binding +- [ ] **TODO 3**: Stateful Counting Lambda +- [ ] **TODO 4**: `EventDispatcher` mit `std::function` +- [ ] **TODO 5**: `process_pipeline` mit Lambda-Transformationen diff --git a/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/aufgabe.cpp b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..975e21b --- /dev/null +++ b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +auto verdopple = [](int x) { return x * 2; }; diff --git a/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/index.html b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/index.html new file mode 100644 index 0000000..ed72edf --- /dev/null +++ b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/index.html @@ -0,0 +1,169 @@ + + + + + + C++ 12: Lambdas & Moderne C++20 Features + + + +
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⚡ Modern C++20 Core
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C++ 12: C++ Lambdas, Structured Binding & std::optional

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Moderne C++20 Ausdrucksstärke: Lerne anonyme Funktionen (Lambdas), Capture-Klauseln, generische Lambdas, Structured Binding (auto [a, b]) und fehlersichere Typen wie std::optional.

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🎯 1. Lambdas & Capture-Klauseln

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Ein C++ Lambda ist ein anonymer Funktionstyp mit der Signatur [capture](parameter) -> return_type { body }:

+ +
#include <iostream>
+#include <vector>
+#include <algorithm>
+
+int main() {
+    int threshold = 50;
+    int call_count = 0;
+
+    // [&] = Capture by Reference, [=] = Capture by Value
+    // [threshold, &call_count] = Selektiver Capture
+    auto is_above = [threshold, &call_count](int val) {
+        ++call_count;
+        return val > threshold;
+    };
+
+    std::vector<int> nums = {10, 60, 30, 80};
+    int count = std::count_if(nums.begin(), nums.end(), is_above);
+    std::cout << "Größer als 50: " << count << " (Prüfungen: " << call_count << ")\n";
+}
+ +
+
🏢 Didaktische Analogie: Der Rucksack des Kuriers
+

Die Capture-Klausel [...] ist wie ein Rucksack für die Funktion: Sie packt Umgebungsvariablen ein, damit die Funktion sie am Bestimmungsort nutzen kann – entweder als Fotokopie ([=] Value) oder als direktes Funkgerät zum Original ([&] Reference).

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🧩 2. Structured Binding (auto [a, b]) & std::optional

+

Seit C++17/C++20 können Tupel, Paare und Structs direkt in benannte Variablen zerlegt werden. Mit std::optional werden fehlende Werte ohne Null-Pointer sicher abgebildet:

+ +
#include <optional>
+#include <string>
+#include <tuple>
+#include <iostream>
+
+struct User {
+    int id;
+    std::string name;
+    std::string role;
+};
+
+// Rückgabe von std::optional (Kein nullptr nötig!)
+std::optional<User> find_user(int id) {
+    if (id == 42) return User{42, "Alice", "Admin"};
+    return std::nullopt; // Wert nicht gefunden
+}
+
+int main() {
+    auto user_opt = find_user(42);
+    if (user_opt.has_value()) {
+        // Structured Binding zum Entpacken der Struct-Felder
+        auto [uid, uname, urole] = user_opt.value();
+        std::cout << "User: " << uname << " (" << urole << ")\n";
+    }
+
+    // Default-Wert mit .value_or()
+    auto missing = find_user(99);
+    std::string name = missing ? missing->name : "Gast";
+}
+
+ + +
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📑 3. Cheat-Sheet: Lambdas & Modern Features

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FeatureSyntaxBedeutung
Value Capture[x, y]() { ... }Kopiert Variablen schreibgeschützt in die Closure
Reference Capture[&x, &y]() { x++; }Ermöglicht Modifikation der äußeren Variablen
Generic Lambda[](auto a, auto b) { return a + b; }Automatische Typableitung für Argumente
Init Capture (Move)[p = std::move(ptr)]() { ... }Verschiebt Move-only Typen (wie unique_ptr) in das Lambda
std::optional<T>std::optional<int> opt;Verhindert Null-Pointer Bugs für optionale Werte
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.cpp

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💡 Modern C++20 Best Practice: std::optional statt Magic Values
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Verwende niemals Magic Values wie -1 oder nullptr, um das Fehlen eines Ergebnisses zu signalisieren. std::optional<T> macht das Vorhandensein im Typensystem explizit und zwingt zur sauberen Fehlerprüfung!

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+ + diff --git a/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/musterloesung.cpp b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..975e21b --- /dev/null +++ b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1 @@ +auto verdopple = [](int x) { return x * 2; }; diff --git a/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..5b505e6 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/12_lambdas_und_moderne_cpp20_features/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet C++20 Lambda diff --git a/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/README.md b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/README.md new file mode 100644 index 0000000..ee4c8fa --- /dev/null +++ b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C++ 13: Multithreading (std::thread & std::mutex) + +Parallele Programmierung in C++: std::thread, std::mutex, std::lock_guard und Thread-Synchronisation. diff --git a/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/aufgabe.cpp b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..38994d8 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,12 @@ +#include +#include +#include +#include + +std::mutex g_mutex; +int g_zaehler = 0; + +void erhoehe_zaehler() { + std::lock_guard lock(g_mutex); + g_zaehler++; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/index.html b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/index.html new file mode 100644 index 0000000..e188a97 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C++ 13: Multithreading (std::thread & std::mutex) + + + +
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C++ 13: Multithreading (std::thread & std::mutex)

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Parallele Programmierung in C++: std::thread, std::mutex, std::lock_guard und Thread-Synchronisation.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/musterloesung.cpp b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..38994d8 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,12 @@ +#include +#include +#include +#include + +std::mutex g_mutex; +int g_zaehler = 0; + +void erhoehe_zaehler() { + std::lock_guard lock(g_mutex); + g_zaehler++; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..7bd74fb --- /dev/null +++ b/courses/cpp/13_multithreading_mit_std_thread/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Multithreading und std::mutex Lock Guard \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/README.md b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/README.md new file mode 100644 index 0000000..c8ea1f0 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C++ 14: Dateiverarbeitung & Binäre Streams + +Text- und Binärdateien lesen und schreiben mit std::ifstream, std::ofstream und Fehlerbehandlung. diff --git a/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/aufgabe.cpp b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..0bcdae2 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,10 @@ +#include +#include +#include + +bool schreibeTextDatei(const std::string& pfad, const std::string& inhalt) { + std::ofstream out(pfad); + if (!out.is_open()) return false; + out << inhalt; + return true; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/index.html b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/index.html new file mode 100644 index 0000000..3c3ab33 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C++ 14: Dateiverarbeitung & Binäre Streams + + + +
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C++ 14: Dateiverarbeitung & Binäre Streams

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Text- und Binärdateien lesen und schreiben mit std::ifstream, std::ofstream und Fehlerbehandlung.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/musterloesung.cpp b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..0bcdae2 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,10 @@ +#include +#include +#include + +bool schreibeTextDatei(const std::string& pfad, const std::string& inhalt) { + std::ofstream out(pfad); + if (!out.is_open()) return false; + out << inhalt; + return true; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..6d7bcb5 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/14_dateiverarbeitung_und_streams/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Datei-Schreiben mit ofstream \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/README.md b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/README.md new file mode 100644 index 0000000..3ec006a --- /dev/null +++ b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C++ 15: GoogleTest (gtest) & Assertions + +Modernes C++ Unit-Testing mit dem GoogleTest (gtest) Framework: TEST(), EXPECT_EQ, ASSERT_TRUE. diff --git a/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/aufgabe.cpp b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..c37c224 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,2 @@ +int quadrat(int x) { return x * x; } +bool ist_positiv(int x) { return x > 0; } \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/index.html b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/index.html new file mode 100644 index 0000000..2d14cf9 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C++ 15: GoogleTest (gtest) & Assertions + + + +
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C++ 15: GoogleTest (gtest) & Assertions

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Modernes C++ Unit-Testing mit dem GoogleTest (gtest) Framework: TEST(), EXPECT_EQ, ASSERT_TRUE.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/musterloesung.cpp b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..c37c224 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,2 @@ +int quadrat(int x) { return x * x; } +bool ist_positiv(int x) { return x > 0; } \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..2253fb1 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/15_googletest_gtest_unittesting/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet quadrat und ist_positiv mit gtest Assertions \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/README.md b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/README.md new file mode 100644 index 0000000..f3f4f3f --- /dev/null +++ b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Master 16: High-Performance 2D Physics Simulation + +Das Master-Abschlussprojekt in C++: 2D Physik- und Partikel-Simulation mit Smart Pointer Memory Pools, Vektormathematik und gtest. diff --git a/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/aufgabe.cpp b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..e9adea1 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/aufgabe.cpp @@ -0,0 +1,33 @@ +#include +#include +#include + +struct Partikel { + double x, y; + double vx, vy; + + Partikel(double x, double y, double vx, double vy) : x(x), y(y), vx(vx), vy(vy) {} + + void update(double dt) { + x += vx * dt; + y += vy * dt; + } +}; + +class PhysikWelt { +private: + std::vector> partikel_liste; + +public: + void addPartikel(double x, double y, double vx, double vy) { + partikel_liste.push_back(std::make_unique(x, y, vx, vy)); + } + + void schritt(double dt) { + for (auto& p : partikel_liste) { + p->update(dt); + } + } + + size_t getAnzahl() const { return partikel_liste.size(); } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/index.html b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/index.html new file mode 100644 index 0000000..0042136 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Master 16: High-Performance 2D Physics Simulation + + + +
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Master 16: High-Performance 2D Physics Simulation

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Das Master-Abschlussprojekt in C++: 2D Physik- und Partikel-Simulation mit Smart Pointer Memory Pools, Vektormathematik und gtest.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/musterloesung.cpp b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/musterloesung.cpp new file mode 100644 index 0000000..e9adea1 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/musterloesung.cpp @@ -0,0 +1,33 @@ +#include +#include +#include + +struct Partikel { + double x, y; + double vx, vy; + + Partikel(double x, double y, double vx, double vy) : x(x), y(y), vx(vx), vy(vy) {} + + void update(double dt) { + x += vx * dt; + y += vy * dt; + } +}; + +class PhysikWelt { +private: + std::vector> partikel_liste; + +public: + void addPartikel(double x, double y, double vx, double vy) { + partikel_liste.push_back(std::make_unique(x, y, vx, vy)); + } + + void schritt(double dt) { + for (auto& p : partikel_liste) { + p->update(dt); + } + } + + size_t getAnzahl() const { return partikel_liste.size(); } +}; \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/test_aufgabe.cpp b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/test_aufgabe.cpp new file mode 100644 index 0000000..b818612 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine/test_aufgabe.cpp @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet PhysikWelt Partikelanzahl und Bewegungsschritt \ No newline at end of file diff --git a/courses/cpp/course.json b/courses/cpp/course.json new file mode 100644 index 0000000..0e83368 --- /dev/null +++ b/courses/cpp/course.json @@ -0,0 +1,58 @@ +{ + "id": "cpp", + "title": "C & Modernes C++20 Systems Engineering", + "language": "cpp", + "icon": "⚙️", + "runner": "cpp", + "description": "Von C Pointern & manuellem Speichermanagement (malloc/free) über RAII, Smart Pointer (unique_ptr) & STL bis zu GoogleTest & 2D Physics Simulation Master.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_c_basics", + "title": "🌱 Lehrpfad 1: C Fundamente & Manuelles Memory Management", + "description": "C-Syntax, Pointer & Adressoperatoren (&/*), Pointer-Arithmetik, Stack vs. Heap, malloc/free & Header-Dateien (.h/.c).", + "certificateKey": "cpp_c_grundlagen", + "chapters": [ + { "folder": "01_c_syntax_datentypen_und_io", "title": "C 01: C Syntax, Datentypen & printf/scanf", "taskFile": "aufgabe.c", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "02_pointer_und_speicheradressen", "title": "C 02: Pointer, Adressen (&/*) & Arithmetik", "taskFile": "aufgabe.c", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "03_arrays_strings_und_manuelle_speicherallokation", "title": "C 03: Strings, Stack vs. Heap & malloc/free", "taskFile": "aufgabe.c", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "04_structs_und_header_dateien", "title": "C 04: Structs, typedef & Header-Architektur", "taskFile": "aufgabe.c", "testFile": "test_aufgabe.cpp" } + ] + }, + { + "id": "track_2_cpp_oop", + "title": "🏗️ Lehrpfad 2: Modern C++ Einstieg, RAII & OOP", + "description": "std::cout, Referenzen, Klassen, Konstruktoren/Destruktoren, RAII-Prinzip, virtual Methoden & Operator-Overloading.", + "certificateKey": "cpp_oop", + "chapters": [ + { "folder": "05_einstieg_cpp_und_namespaces", "title": "C++ 05: Einstieg C++, Namespaces & Referenzen (&)", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "06_klassen_konstruktoren_und_raii", "title": "C++ 06: Klassen, Destruktoren & RAII-Prinzip", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "07_vererbung_und_virtuelle_methoden", "title": "C++ 07: Vererbung, Virtual & Polymorphismus", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "08_operator_overloading", "title": "C++ 08: Operator Overloading & Rule of Five", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" } + ] + }, + { + "id": "track_3_smart_pointers_stl", + "title": "⚡ Lehrpfad 3: Modern C++20: Smart Pointer & STL", + "description": "Templates, Smart Pointer (std::unique_ptr, std::shared_ptr), STL-Container (vector/map), Algorithmen, Lambdas & Structured Binding.", + "certificateKey": "cpp_modern", + "chapters": [ + { "folder": "09_templates_und_generische_programmierung", "title": "C++ 09: Function & Class Templates", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "10_smart_pointer_und_speichersicherheit", "title": "C++ 10: Smart Pointer (unique_ptr, shared_ptr)", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "11_standard_template_library_stl", "title": "C++ 11: STL Container (vector/map) & Algorithmen", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "12_lambdas_und_moderne_cpp20_features", "title": "C++ 12: C++ Lambdas, auto & Structured Binding", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" } + ] + }, + { + "id": "track_4_concurrency_master", + "title": "💎 Lehrpfad 4: Concurrency, GoogleTest & Systems Master", + "description": "std::thread, std::mutex, Streams & Binärdateien, GoogleTest (gtest) Suite & High-Performance 2D Physics Engine Master.", + "certificateKey": "cpp_master", + "chapters": [ + { "folder": "13_multithreading_mit_std_thread", "title": "C++ 13: Multithreading (std::thread & std::mutex)", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "14_dateiverarbeitung_und_streams", "title": "C++ 14: Dateiverarbeitung & Binäre Streams", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "15_googletest_gtest_unittesting", "title": "C++ 15: GoogleTest (gtest) & Assertions", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" }, + { "folder": "16_master_abschlussprojekt_high_performance_engine", "title": "Master 16: High-Performance 2D Physics Simulation", "taskFile": "aufgabe.cpp", "testFile": "test_aufgabe.cpp" } + ] + } + ] +} diff --git a/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/Aufgabe.cs b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..9fdd950 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +public class Aufgabe { public static string Begruesse(string name) => $"Hallo {name}!"; } diff --git a/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/Musterloesung.cs b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..9fdd950 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1 @@ +public class Aufgabe { public static string Begruesse(string name) => $"Hallo {name}!"; } diff --git a/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/README.md b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/README.md new file mode 100644 index 0000000..b618573 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 01: Syntax, Top-Level Statements & Nullables + +Einführung in modernes C# 12. diff --git a/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..73dde04 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Begruesse diff --git a/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/index.html b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/index.html new file mode 100644 index 0000000..78a6dd7 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/01_syntax_datentypen_und_top_level_statements/index.html @@ -0,0 +1,4 @@ + +C# 01 +

C# 01: Syntax & Top-Level Statements

+💻 In Web-IDE öffnen → \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/Aufgabe.cs b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..99750c8 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,10 @@ +public class Aufgabe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Kategorisiere Temperatur mit Switch-Expression + public static string BewerteTemperatur(double gradCelsius) => + gradCelsius switch { + < 0 => "Frost", + >= 0 and < 15 => "Kühl", + >= 15 and < 25 => "Angenehm", + _ => "Heiß" + }; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/Musterloesung.cs b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..cb4dea5 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,9 @@ +public class Aufgabe { + public static string BewerteTemperatur(double gradCelsius) => + gradCelsius switch { + < 0 => "Frost", + >= 0 and < 15 => "Kühl", + >= 15 and < 25 => "Angenehm", + _ => "Heiß" + }; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/README.md b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/README.md new file mode 100644 index 0000000..ec37223 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 02: Switch-Expressions & Pattern Matching + +Moderne C# 12 Switch-Expressions (switch { ... => ... }), Relational Patterns, Type Patterns und Property Patterns. diff --git a/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..65584c7 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet BewerteTemperatur mit verschiedenen Graden \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/index.html b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/index.html new file mode 100644 index 0000000..0c215bd --- /dev/null +++ b/courses/csharp/02_kontrollfluss_und_pattern_matching/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 02: Switch-Expressions & Pattern Matching + + + +
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C# 02: Switch-Expressions & Pattern Matching

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Moderne C# 12 Switch-Expressions (switch { ... => ... }), Relational Patterns, Type Patterns und Property Patterns.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/Aufgabe.cs b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..192bad2 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,12 @@ +using System.Collections.Generic; + +public class Aufgabe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Erstelle Liste gerader Zahlen + public static List FiltereGeradeZahlen(int[] zahlen) { + var res = new List(); + foreach (var z in zahlen) { + if (z % 2 == 0) res.Add(z); + } + return res; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/Musterloesung.cs b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..59bfcd3 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,11 @@ +using System.Collections.Generic; + +public class Aufgabe { + public static List FiltereGeradeZahlen(int[] zahlen) { + var res = new List(); + foreach (var z in zahlen) { + if (z % 2 == 0) res.Add(z); + } + return res; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/README.md b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/README.md new file mode 100644 index 0000000..65fd01c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 03: Arrays, List & Collection Expressions + +Arrays, List, Dictionary und C# 12 Collection Expressions ([1, 2, 3]). diff --git a/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..157a926 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet FiltereGeradeZahlen \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/index.html b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/index.html new file mode 100644 index 0000000..4b2c9d9 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/03_arrays_listen_und_collections/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 03: Arrays, List<T> & Collection Expressions + + + +
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C# 03: Arrays, List & Collection Expressions

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Arrays, List, Dictionary und C# 12 Collection Expressions ([1, 2, 3]).

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/Aufgabe.cs b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..ab75f82 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,12 @@ +public class Aufgabe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Berechne Min und Max als Tupel + public static (int Min, int Max) FindeMinMax(int[] zahlen) { + int min = int.MaxValue; + int max = int.MinValue; + foreach (var z in zahlen) { + if (z < min) min = z; + if (z > max) max = z; + } + return (min, max); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/Musterloesung.cs b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..a7f9dc7 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,11 @@ +public class Aufgabe { + public static (int Min, int Max) FindeMinMax(int[] zahlen) { + int min = int.MaxValue; + int max = int.MinValue; + foreach (var z in zahlen) { + if (z < min) min = z; + if (z > max) max = z; + } + return (min, max); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/README.md b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/README.md new file mode 100644 index 0000000..bc656c6 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 04: Methoden, Out/Ref & Tupel + +Methodensignaturen, out-Parameter, benannte Parameter und C# Tupel ((int Id, string Name)). diff --git a/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..ee3abed --- /dev/null +++ b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet FindeMinMax \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/index.html b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/index.html new file mode 100644 index 0000000..222c89b --- /dev/null +++ b/courses/csharp/04_methoden_parameter_und_tuples/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 04: Methoden, Out/Ref & Tupel + + + +
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C# 04: Methoden, Out/Ref & Tupel

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Methodensignaturen, out-Parameter, benannte Parameter und C# Tupel ((int Id, string Name)).

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/Aufgabe.cs b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..c10ac3f --- /dev/null +++ b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,10 @@ +public class Kunde(string name, string email) { + public string Name { get; } = name; + public string Email { get; init; } = email; + public decimal Guthaben { get; private set; } = 0.0m; + + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Guthaben aufladen + public void LadeGuthaben(decimal betrag) { + if (betrag > 0) Guthaben += betrag; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/Musterloesung.cs b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..204e709 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,9 @@ +public class Kunde(string name, string email) { + public string Name { get; } = name; + public string Email { get; init; } = email; + public decimal Guthaben { get; private set; } = 0.0m; + + public void LadeGuthaben(decimal betrag) { + if (betrag > 0) Guthaben += betrag; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/README.md b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/README.md new file mode 100644 index 0000000..9e80360 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 05: Klassen, Properties & Primary Constructors + +C# 12 Primary Constructors (class User(string name)), Properties mit { get; init; } und Kapselung. diff --git a/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..6a2cf0c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Kunde Primary Constructor und LadeGuthaben \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/index.html b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/index.html new file mode 100644 index 0000000..71b062c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/05_klassen_objekte_und_primary_constructors/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 05: Klassen, Properties & Primary Constructors + + + +
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C# 05: Klassen, Properties & Primary Constructors

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C# 12 Primary Constructors (class User(string name)), Properties mit { get; init; } und Kapselung.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/06_records_und_immutability/Aufgabe.cs b/courses/csharp/06_records_und_immutability/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..ccbfa38 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/06_records_und_immutability/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,8 @@ +public record Produkt(string Name, decimal Preis, string Kategorie); + +public class Aufgabe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Rabatt anwenden mit with-Expression + public static Produkt WendeRabattAn(Produkt original, decimal rabattProzent) { + return original with { Preis = original.Preis * (1 - rabattProzent / 100m) }; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/06_records_und_immutability/Musterloesung.cs b/courses/csharp/06_records_und_immutability/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..8e9c9f3 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/06_records_und_immutability/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,7 @@ +public record Produkt(string Name, decimal Preis, string Kategorie); + +public class Aufgabe { + public static Produkt WendeRabattAn(Produkt original, decimal rabattProzent) { + return original with { Preis = original.Preis * (1 - rabattProzent / 100m) }; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/06_records_und_immutability/README.md b/courses/csharp/06_records_und_immutability/README.md new file mode 100644 index 0000000..211ab52 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/06_records_und_immutability/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 06: Records, Immutability & with-Expressions + +Unveränderliche Datenmodelle mit record struct und record class, Value-Equality und with-Ausdrücke. diff --git a/courses/csharp/06_records_und_immutability/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/06_records_und_immutability/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..8579501 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/06_records_und_immutability/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Produkt Record und with-Expression \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/06_records_und_immutability/index.html b/courses/csharp/06_records_und_immutability/index.html new file mode 100644 index 0000000..aa2ce12 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/06_records_und_immutability/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 06: Records, Immutability & with-Expressions + + + +
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C# 06: Records, Immutability & with-Expressions

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Unveränderliche Datenmodelle mit record struct und record class, Value-Equality und with-Ausdrücke.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/Aufgabe.cs b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..371f33f --- /dev/null +++ b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,9 @@ +public abstract class Fahrzeug(string marke) { + public string Marke { get; } = marke; + public abstract string StarteMotor(); +} + +public class ElektroAuto(string marke, int batterieKapazitaet) : Fahrzeug(marke) { + public int BatterieKapazitaet { get; } = batterieKapazitaet; + public override string StarteMotor() => "Surr... lautloser Elektroantrieb aktiv."; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/Musterloesung.cs b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..371f33f --- /dev/null +++ b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,9 @@ +public abstract class Fahrzeug(string marke) { + public string Marke { get; } = marke; + public abstract string StarteMotor(); +} + +public class ElektroAuto(string marke, int batterieKapazitaet) : Fahrzeug(marke) { + public int BatterieKapazitaet { get; } = batterieKapazitaet; + public override string StarteMotor() => "Surr... lautloser Elektroantrieb aktiv."; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/README.md b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/README.md new file mode 100644 index 0000000..acb3fb9 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 07: Vererbung, Virtual/Override & Abstract + +Vererbungshierarchien, abstrakte Basisklassen, virtual/override Methoden und Polymorphismus. diff --git a/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..4825d27 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Fahrzeug Vererbung und Polymorphie \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/index.html b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/index.html new file mode 100644 index 0000000..44805aa --- /dev/null +++ b/courses/csharp/07_vererbung_polymorphismus_und_abstract/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 07: Vererbung, Virtual/Override & Abstract + + + +
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C# 07: Vererbung, Virtual/Override & Abstract

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Vererbungshierarchien, abstrakte Basisklassen, virtual/override Methoden und Polymorphismus.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/Aufgabe.cs b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..aaceb92 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,7 @@ +public interface INotificationsService { + bool SendeNachricht(string empfaenger, string text); +} + +public class EmailNotificationService : INotificationsService { + public bool SendeNachricht(string empfaenger, string text) => true; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/Musterloesung.cs b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..aaceb92 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,7 @@ +public interface INotificationsService { + bool SendeNachricht(string empfaenger, string text); +} + +public class EmailNotificationService : INotificationsService { + public bool SendeNachricht(string empfaenger, string text) => true; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/README.md b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/README.md new file mode 100644 index 0000000..3243891 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 08: Interfaces & Dependency Injection + +Schnittstellendefinition mit interface, Entkopplung von Services und Grundlagen von Dependency Injection. diff --git a/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..391b0a0 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Interface Implementierung \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/index.html b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/index.html new file mode 100644 index 0000000..b0c3fc8 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/08_interfaces_und_dependency_injection/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 08: Interfaces & Dependency Injection + + + +
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C# 08: Interfaces & Dependency Injection

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Schnittstellendefinition mit interface, Entkopplung von Services und Grundlagen von Dependency Injection.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/09_generics_und_constraints/Aufgabe.cs b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..28aadf0 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,136 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; + +namespace CSharpKurs.Modul09; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 1: Generic Entity Interface +// Definiere das Interface IEntity, das eine get/set Property 'Id' vom Typ TId verlangt. +// ============================================================================ +public interface IEntity +{ + // TODO 1: Property 'TId Id { get; set; }' hier definieren +} + +// Beispiel-Entities zur Verwendung mit dem Repository +public class Customer : IEntity +{ + public Guid Id { get; set; } = Guid.NewGuid(); + public string Name { get; set; } = string.Empty; + public string Email { get; set; } = string.Empty; +} + +public class Product : IEntity +{ + public int Id { get; set; } + public string Title { get; set; } = string.Empty; + public decimal Price { get; set; } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 2: Result Generic Container +// Kapselt das Ergebnis einer Operation (Erfolg oder Fehler) typsicher ein. +// ============================================================================ +public sealed class Result +{ + public bool IsSuccess { get; } + public T? Value { get; } + public string? Error { get; } + + // Privater Konstruktor für Erfolg / Fehler + private Result(bool isSuccess, T? value, string? error) + { + IsSuccess = isSuccess; + Value = value; + Error = error; + } + + public static Result Success(T value) + { + // TODO 2a: Gibt ein erfolgreiches Result mit dem übergebenen Wert zurück. + throw new NotImplementedException(); + } + + public static Result Failure(string error) + { + // TODO 2b: Gibt ein fehlgeschlagenes Result mit der übergebenen Fehlermeldung zurück. + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 3: Generic Repository mit Constraints +// Implementiere das generische InMemoryRepository mit den Constraints: +// - where TEntity : class, IEntity, new() +// - where TId : notnull +// ============================================================================ +public interface IRepository + where TEntity : class, IEntity, new() + where TId : notnull +{ + void Add(TEntity entity); + TEntity? GetById(TId id); + IReadOnlyList GetAll(); + bool Remove(TId id); + int Count { get; } + TEntity CreateDefault(); +} + +public class InMemoryRepository : IRepository + where TEntity : class, IEntity, new() + where TId : notnull +{ + private readonly Dictionary _storage = new(); + + public int Count => _storage.Count; + + public void Add(TEntity entity) + { + // TODO 3a: Speichere die Entity anhand ihrer Id im Dictionary _storage. + // Wenn entity null ist, wirf eine ArgumentNullException. + throw new NotImplementedException(); + } + + public TEntity? GetById(TId id) + { + // TODO 3b: Suche die Entity anhand der Id im Dictionary und gib sie zurück (oder null falls nicht gefunden). + throw new NotImplementedException(); + } + + public IReadOnlyList GetAll() + { + // TODO 3c: Gib alle im Dictionary gespeicherten Entities als IReadOnlyList zurück. + throw new NotImplementedException(); + } + + public bool Remove(TId id) + { + // TODO 3d: Entferne die Entity mit der angegebenen Id aus _storage und gib true zurück, falls sie existierte. + throw new NotImplementedException(); + } + + public TEntity CreateDefault() + { + // TODO 3e: Erzeuge eine neue Instanz von TEntity via 'new TEntity()' und gib sie zurück. + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 4: Generische Hilfsmethoden +// ============================================================================ +public static class GenericUtilities +{ + // TODO 4a: Tausche die Werte von zwei Variablen per Referenz (ref T a, ref T b) + public static void Swap(ref T a, ref T b) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // TODO 4b: Filtert eine IEnumerable anhand eines Predicates und liefert eine neue Liste zurück. + public static List FindMatches(IEnumerable items, Predicate filter) + { + throw new NotImplementedException(); + } +} diff --git a/courses/csharp/09_generics_und_constraints/Musterloesung.cs b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..9961021 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,123 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; + +namespace CSharpKurs.Modul09; + +// 🎯 LÖSUNG TODO 1: Generic Entity Interface +public interface IEntity +{ + TId Id { get; set; } +} + +public class Customer : IEntity +{ + public Guid Id { get; set; } = Guid.NewGuid(); + public string Name { get; set; } = string.Empty; + public string Email { get; set; } = string.Empty; +} + +public class Product : IEntity +{ + public int Id { get; set; } + public string Title { get; set; } = string.Empty; + public decimal Price { get; set; } +} + +// 🎯 LÖSUNG TODO 2: Result Generic Container +public sealed class Result +{ + public bool IsSuccess { get; } + public T? Value { get; } + public string? Error { get; } + + private Result(bool isSuccess, T? value, string? error) + { + IsSuccess = isSuccess; + Value = value; + Error = error; + } + + public static Result Success(T value) + { + return new Result(true, value, null); + } + + public static Result Failure(string error) + { + return new Result(false, default, error); + } +} + +// 🎯 LÖSUNG TODO 3: Generic Repository mit Constraints +public interface IRepository + where TEntity : class, IEntity, new() + where TId : notnull +{ + void Add(TEntity entity); + TEntity? GetById(TId id); + IReadOnlyList GetAll(); + bool Remove(TId id); + int Count { get; } + TEntity CreateDefault(); +} + +public class InMemoryRepository : IRepository + where TEntity : class, IEntity, new() + where TId : notnull +{ + private readonly Dictionary _storage = new(); + + public int Count => _storage.Count; + + public void Add(TEntity entity) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(entity); + _storage[entity.Id] = entity; + } + + public TEntity? GetById(TId id) + { + return _storage.GetValueOrDefault(id); + } + + public IReadOnlyList GetAll() + { + return _storage.Values.ToList().AsReadOnly(); + } + + public bool Remove(TId id) + { + return _storage.Remove(id); + } + + public TEntity CreateDefault() + { + return new TEntity(); + } +} + +// 🎯 LÖSUNG TODO 4: Generische Hilfsmethoden +public static class GenericUtilities +{ + public static void Swap(ref T a, ref T b) + { + (a, b) = (b, a); + } + + public static List FindMatches(IEnumerable items, Predicate filter) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(items); + ArgumentNullException.ThrowIfNull(filter); + + var result = new List(); + foreach (var item in items) + { + if (filter(item)) + { + result.Add(item); + } + } + return result; + } +} diff --git a/courses/csharp/09_generics_und_constraints/README.md b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/README.md new file mode 100644 index 0000000..0fe791f --- /dev/null +++ b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/README.md @@ -0,0 +1,53 @@ +# C# 09: Generics & Generic Constraints 🧬 + +Willkommen zu **Modul 09** des C# Masterkurses! In diesem Kapitel lernst du, wie du flexible, hochgradig wiederverwendbare und typsichere Datenstrukturen in C# 12 entwickelst. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### Warum Generics? +Generics eliminieren die Notwendigkeit von Type-Casts und Boxing/Unboxing: +- **Typsicherheit:** Fehler werden bereits vom Roslyn-Compiler zur Build-Zeit erkannt. +- **Performance:** Wertetypen (wie `int`, `struct`) landen direkt auf dem Stack bzw. in typspezifischen Arrays – keine teure Heap-Allokation. +- **Code-Wiederverwendung:** Ein einzelner Algorithmus funktioniert für beliebig viele Typen. + +### Generic Constraints (`where T : ...`) +Mit Constraints sagst du dem Compiler, welche Fähigkeiten der Typ `T` mitbringen muss: +```csharp +public class Repository + where TEntity : class, IEntity, new() + where TId : notnull +{ + // Hier können wir: + // - entity.Id aufrufen (durch IEntity) + // - TEntity instanziieren mit new TEntity() (durch new()) + // - null zurückgeben (durch class) +} +``` + +### Der `Result` Typ (Functional Error Handling) +Statt Ausnahmen für reguläre Fehlerflüsse zu werfen, kapselt `Result` Erfolg oder Misserfolg: +```csharp +var result = Result.Success(new Customer { Name = "Alice" }); +if (result.IsSuccess) +{ + Console.WriteLine($"Kunde geladen: {result.Value.Name}"); +} +``` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `Aufgabe.cs` + +1. **TODO 1: `IEntity` Interface** + Definiere ein generisches Entity-Interface mit `TId Id { get; set; }`. + +2. **TODO 2: `Result` Wrapper-Klasse** + Implementiere einen unmodifizierbaren Result-Container mit `IsSuccess`, `Value`, `Error` sowie statischen Factory-Methoden `Success(T)` und `Failure(string)`. + +3. **TODO 3: `InMemoryRepository`** + Erstelle ein In-Memory Repository mit den Constraints `where TEntity : class, IEntity, new()` und `where TId : notnull`. Implementiere `Add`, `GetById`, `GetAll`, `Remove`, `Count` und `CreateDefault()`. + +4. **TODO 4: Generische Hilfsmethoden** + Implementiere `Swap(ref T a, ref T b)` und `FindMatches(IEnumerable items, Predicate filter)`. diff --git a/courses/csharp/09_generics_und_constraints/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..a499ac5 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1,120 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; +using Xunit; + +namespace CSharpKurs.Modul09.Tests; + +public class GenericsTests +{ + // TEST: IEntity und Result Success + [Fact] + public void Test_Result_Success_HoldsValueAndTrueStatus() + { + var customer = new Customer { Name = "Max Mustermann", Email = "max@enterprise.com" }; + var result = Result.Success(customer); + + Assert.True(result.IsSuccess); + Assert.NotNull(result.Value); + Assert.Equal("Max Mustermann", result.Value.Name); + Assert.Null(result.Error); + } + + // TEST: Result Failure + [Fact] + public void Test_Result_Failure_HoldsErrorMessage() + { + var result = Result.Failure("Produkt nicht gefunden!"); + + Assert.False(result.IsSuccess); + Assert.Null(result.Value); + Assert.Equal("Produkt nicht gefunden!", result.Error); + } + + // TEST: Generic Repository Add and GetById + [Fact] + public void Test_Repository_AddAndGetById_WorksCorrectly() + { + var repo = new InMemoryRepository(); + var p1 = new Product { Id = 101, Title = "Enterprise Cloud Server", Price = 4999.99m }; + var p2 = new Product { Id = 102, Title = "SSD Array 4TB", Price = 899.50m }; + + repo.Add(p1); + repo.Add(p2); + + Assert.Equal(2, repo.Count); + var fetched = repo.GetById(101); + Assert.NotNull(fetched); + Assert.Equal("Enterprise Cloud Server", fetched.Title); + + var nonExistent = repo.GetById(999); + Assert.Null(nonExistent); + } + + // TEST: Generic Repository GetAll and Remove + [Fact] + public void Test_Repository_GetAllAndRemove_ModifiesCollection() + { + var repo = new InMemoryRepository(); + var id1 = Guid.NewGuid(); + var id2 = Guid.NewGuid(); + + repo.Add(new Customer { Id = id1, Name = "Alice GmbH" }); + repo.Add(new Customer { Id = id2, Name = "Bob AG" }); + + Assert.Equal(2, repo.Count); + var all = repo.GetAll(); + Assert.Equal(2, all.Count); + + bool removed = repo.Remove(id1); + Assert.True(removed); + Assert.Equal(1, repo.Count); + Assert.Null(repo.GetById(id1)); + + bool removedAgain = repo.Remove(id1); + Assert.False(removedAgain); + } + + // TEST: Generic Repository Constraint new() CreateDefault + [Fact] + public void Test_Repository_CreateDefault_InstantiatesNewEntity() + { + var repo = new InMemoryRepository(); + var defaultProduct = repo.CreateDefault(); + + Assert.NotNull(defaultProduct); + Assert.IsType(defaultProduct); + Assert.Equal(0, defaultProduct.Id); + } + + // TEST: GenericUtilities Swap Value Types + [Fact] + public void Test_GenericUtilities_Swap_SwapsValues() + { + int x = 10; + int y = 20; + GenericUtilities.Swap(ref x, ref y); + + Assert.Equal(20, x); + Assert.Equal(10, y); + + string s1 = "Hello"; + string s2 = "World"; + GenericUtilities.Swap(ref s1, ref s2); + + Assert.Equal("World", s1); + Assert.Equal("Hello", s2); + } + + // TEST: GenericUtilities FindMatches Filter + [Theory] + [InlineData(10, 3)] // Zahlen > 10 in {5, 12, 8, 20, 15, 3} -> 12, 20, 15 (3 Treffer) + public void Test_GenericUtilities_FindMatches_FiltersItems(int threshold, int expectedCount) + { + var numbers = new List { 5, 12, 8, 20, 15, 3 }; + var matches = GenericUtilities.FindMatches(numbers, n => n > threshold); + + Assert.Equal(expectedCount, matches.Count); + Assert.All(matches, n => Assert.True(n > threshold)); + } +} diff --git a/courses/csharp/09_generics_und_constraints/index.html b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/index.html new file mode 100644 index 0000000..982fde3 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/09_generics_und_constraints/index.html @@ -0,0 +1,180 @@ + + + + + + C# 09: Generics & Generic Constraints + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: LINQ, Generics & Async/Await
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C# 09: Generische Klassen, Methoden & Constraints

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Erstelle typsichere, wiederverwendbare Datenstrukturen und Repositories ohne Boxing/Unboxing mit Repository<T> und mächtigen Generic Constraints (where T : class, new()).

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🧬 1. Warum Generics? Typsicherheit & Zero-Cost Abstraction

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+ Vor der Einführung von Generics mussten Collections mit dem Basistyp object arbeiten. Dies führte zu teurem Boxing & Unboxing von Wertetypen (Heap-Allokation) und gefährlichen Laufzeitfehlern (InvalidCastException). +

+

+ Mit Generics (<T>) erzeugt der C#-Compiler zur Laufzeit für jeden Typ spezialisierten, hochoptimierten Maschinencode: +

+ + +
+ [Ohne Generics] ── int (42) ──► [BOXING: Heap-Objekt Allokation] ──► ArrayList ──► [UNBOXING: Cast] (Fehleranfällig!)
+ [Mit Generics] ── int (42) ──► List<int> [Direkter Stack/Array Speicher] ──► Keine Allokation, 100% typsicher! +
+ +
// Generische Result-Wrapper-Klasse
+public sealed class Result<T>
+{
+    public bool IsSuccess { get; }
+    public T? Value { get; }
+    public string? Error { get; }
+
+    private Result(T value) { IsSuccess = true; Value = value; Error = null; }
+    private Result(string error) { IsSuccess = false; Value = default; Error = error; }
+
+    public static Result<T> Success(T value) => new(value);
+    public static Result<T> Failure(string error) => new(error);
+}
+
+ + +
+

🔒 2. Generic Constraints (where T : ...)

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+ Standardmäßig weiß der Compiler bei T nur, dass es ein object ist. Mit Constraints schränkst du die erlaubten Typen ein und erhältst Zugriff auf Konstruktoren, Interfaces oder Referenz-/Wertetyp-Eigenschaften: +

+ +
// Generic Entity Interface mit flexibler ID
+public interface IEntity<TId>
+{
+    TId Id { get; set; }
+}
+
+// Generic Repository mit mehreren Constraints:
+// 1. TEntity muss eine Klasse sein (class)
+// 2. TEntity muss IEntity<TId> implementieren
+// 3. TEntity muss einen parameterlosen Konstruktor besitzen (new())
+public class InMemoryRepository<TEntity, TId> 
+    where TEntity : class, IEntity<TId>, new()
+    where TId : notnull
+{
+    private readonly Dictionary<TId, TEntity> _storage = new();
+
+    public void Add(TEntity entity) => _storage[entity.Id] = entity;
+    public TEntity? GetById(TId id) => _storage.GetValueOrDefault(id);
+    public IReadOnlyList<TEntity> GetAll() => _storage.Values.ToList().AsReadOnly();
+    public bool Remove(TId id) => _storage.Remove(id);
+    public int Count => _storage.Count;
+}
+ +
+
🏢 Didaktische Analogie: Der genormte Industrie-Lagerplatz
+

+ Ein generisches Regal Regal<T> kann jeden Gegenstand lagern. Wenn wir jedoch where T : IPaket, new() verlangen, stellen wir sicher: Jeder gelagerte Gegenstand besitzt zwingend einen Barcode (IPaket) und die Lager-Robotik kann bei Bedarf eine leere Standardbox fabrikneu herstellen (new()). +

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📑 3. Cheat-Sheet: C# Generic Constraints

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ConstraintBedeutung & SyntaxErlaubte Operationen / Nutzen
where T : classTyp muss ein Referenztyp seinErlaubt null-Prüfungen, verhindert Wertetypen wie int
where T : structTyp muss ein Wertetyp sein (nicht nullable)Speichereffizienz auf dem Stack, keine Heap-Allokation
where T : new()Muss öffentlichen parameterlosen Konstruktor habenErlaubt Instanziierung im Code via new T()
where T : ISomeInterfaceMuss das angegebene Interface implementierenDirekter Aufruf aller Interface-Methoden und Properties auf T
where T : notnullVerbietet Nullable-Typen (z.B. für Dictionary-Keys)Garantierte Non-Nullability zur Compile-Zeit
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.cs

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💡 Enterprise C# Pro-Tipp: Das Repository-Muster
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In modernen Clean-Architecture-Projekten abstrahiert ein generisches IRepository<TEntity, TId> den Datenbankzugriff (z.B. Entity Framework Core oder Cosmos DB). So lässt sich die gesamte Persistenzschicht in Unit-Tests kinderleicht durch ein In-Memory-Repository austauschen!

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+ + diff --git a/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/Aufgabe.cs b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..8a0153c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,73 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; + +namespace CSharpKurs.Modul10; + +// Domain-Modelle +public record OrderItem(int ProductId, string Title, string Category, decimal Price, int Quantity) +{ + public decimal LineTotal => Price * Quantity; +} + +public record Order(int OrderId, int CustomerId, DateTime CreatedAt, List Items) +{ + public decimal TotalAmount => Items.Sum(i => i.LineTotal); +} + +public record CustomerSpending(int CustomerId, decimal TotalSpent); + +public class SalesAnalyticsEngine +{ + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 1: High-Value Orders filtern + // Filtere alle Bestellungen mit TotalAmount >= minTotal. + // Sortiere das Ergebnis absteigend nach TotalAmount. + // ======================================================================== + public List GetHighValueOrders(IEnumerable orders, decimal minTotal) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 2: Eindeutige Produkt-IDs ermitteln + // Verwende SelectMany, um über alle Items aller Orders zu iterieren. + // Liefere eine sortierte Liste aller eindeutigen (Distinct) ProductId-Werte zurück. + // ======================================================================== + public List GetAllPurchasedProductIds(IEnumerable orders) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 3: Umsatz pro Kategorie berechnen + // Extrahiere alle Items aller Orders, gruppiere sie nach Category und + // berechne die Summe von (Price * Quantity) pro Kategorie. + // Gib das Ergebnis als Dictionary zurück. + // ======================================================================== + public Dictionary CalculateRevenueByCategory(IEnumerable orders) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 4: Top-Kunden nach Umsatz + // Gruppiere alle Bestellungen nach CustomerId. + // Berechne für jeden Kunden den Gesamtausgabenbetrag (Summe der TotalAmounts). + // Sortiere absteigend nach TotalSpent und nimm die ersten 'topCount' Einträge. + // ======================================================================== + public List GetTopSpendingCustomers(IEnumerable orders, int topCount) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 5: Paginierte Bestellungen abrufen + // Überspringe (pageNumber - 1) * pageSize Elemente und nimm pageSize Elemente. + // Falls pageNumber < 1 oder pageSize < 1, wirf eine ArgumentOutOfRangeException. + // ======================================================================== + public List GetPaginatedOrders(IEnumerable orders, int pageNumber, int pageSize) + { + throw new NotImplementedException(); + } +} diff --git a/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/Musterloesung.cs b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..4c785b2 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,91 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; + +namespace CSharpKurs.Modul10; + +public record OrderItem(int ProductId, string Title, string Category, decimal Price, int Quantity) +{ + public decimal LineTotal => Price * Quantity; +} + +public record Order(int OrderId, int CustomerId, DateTime CreatedAt, List Items) +{ + public decimal TotalAmount => Items.Sum(i => i.LineTotal); +} + +public record CustomerSpending(int CustomerId, decimal TotalSpent); + +public class SalesAnalyticsEngine +{ + // 🎯 LÖSUNG TODO 1: High-Value Orders filtern + public List GetHighValueOrders(IEnumerable orders, decimal minTotal) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(orders); + + return orders + .Where(o => o.TotalAmount >= minTotal) + .OrderByDescending(o => o.TotalAmount) + .ToList(); + } + + // 🎯 LÖSUNG TODO 2: Eindeutige Produkt-IDs ermitteln + public List GetAllPurchasedProductIds(IEnumerable orders) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(orders); + + return orders + .SelectMany(o => o.Items) + .Select(item => item.ProductId) + .Distinct() + .OrderBy(id => id) + .ToList(); + } + + // 🎯 LÖSUNG TODO 3: Umsatz pro Kategorie berechnen + public Dictionary CalculateRevenueByCategory(IEnumerable orders) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(orders); + + return orders + .SelectMany(o => o.Items) + .GroupBy(item => item.Category) + .ToDictionary( + group => group.Key, + group => group.Sum(item => item.LineTotal) + ); + } + + // 🎯 LÖSUNG TODO 4: Top-Kunden nach Umsatz + public List GetTopSpendingCustomers(IEnumerable orders, int topCount) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(orders); + + return orders + .GroupBy(o => o.CustomerId) + .Select(group => new CustomerSpending( + group.Key, + group.Sum(o => o.TotalAmount) + )) + .OrderByDescending(c => c.TotalSpent) + .Take(topCount) + .ToList(); + } + + // 🎯 LÖSUNG TODO 5: Paginierte Bestellungen abrufen + public List GetPaginatedOrders(IEnumerable orders, int pageNumber, int pageSize) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(orders); + + if (pageNumber < 1) + throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(pageNumber), "Page number must be >= 1."); + + if (pageSize < 1) + throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(pageSize), "Page size must be >= 1."); + + return orders + .Skip((pageNumber - 1) * pageSize) + .Take(pageSize) + .ToList(); + } +} diff --git a/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/README.md b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/README.md new file mode 100644 index 0000000..5decfc6 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/README.md @@ -0,0 +1,55 @@ +# C# 10: Language Integrated Query (LINQ) & Fluent Chaining 📊 + +Willkommen zu **Modul 10**! Hier lernst du LINQ (Language Integrated Query) – eines der beliebtesten und mächtigsten Features von C# und .NET für die deklarative Datenverarbeitung. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### Was ist LINQ? +LINQ erlaubt es dir, Abfragen auf Collections (`IEnumerable`, `IQueryable`) genauso intuitiv wie in SQL zu formulieren, jedoch voll typsicher und mit IntelliSense-Unterstützung: + +```csharp +// Imperativ (Alt & umständlich): +var result = new List(); +foreach (var o in orders) +{ + if (o.TotalAmount > 100) + result.Add(o.CustomerName); +} + +// Deklarativ mit LINQ (Modern & elegant): +var result = orders + .Where(o => o.TotalAmount > 100) + .Select(o => o.CustomerName) + .ToList(); +``` + +### Die wichtigsten LINQ-Methoden +- **Filtern:** `.Where(predicate)` +- **Transformieren (Mapping):** `.Select(selector)` +- **Flachklopfen verschachtelter Listen:** `.SelectMany(collectionSelector)` +- **Sortieren:** `.OrderBy(...)`, `.OrderByDescending(...)`, `.ThenBy(...)` +- **Gruppieren:** `.GroupBy(keySelector)` +- **Aggregieren:** `.Sum()`, `.Average()`, `.Min()`, `.Max()`, `.Count()` +- **Paginieren:** `.Skip(n).Take(m)` +- **Materialisieren:** `.ToList()`, `.ToArray()`, `.ToDictionary(k => ..., v => ...)` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `Aufgabe.cs` + +1. **TODO 1: `GetHighValueOrders`** + Filtere alle Bestellungen mit `TotalAmount >= minTotal`, sortiert nach `TotalAmount` absteigend. + +2. **TODO 2: `GetAllPurchasedProductIds`** + Extrahiere alle eindeutigen (`Distinct`) Produkt-IDs über alle Bestellpositionen hinweg mit `SelectMany`. + +3. **TODO 3: `CalculateRevenueByCategory`** + Gruppiere alle Items nach ihrer Produktkategorie (`Category`) und summiere den Gesamtumsatz (`Price * Quantity`) pro Kategorie in ein `Dictionary`. + +4. **TODO 4: `GetTopSpendingCustomers`** + Gruppiere die Bestellungen nach `CustomerId`, summiere den Gesamtumsatz pro Kunde und gib die Top `N` Kunden (sortiert nach Umsatz absteigend) zurück. + +5. **TODO 5: `GetPaginatedOrders`** + Implementiere Paginierung mit `.Skip((pageNumber - 1) * pageSize).Take(pageSize)`. diff --git a/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..031186a --- /dev/null +++ b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1,116 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; +using Xunit; + +namespace CSharpKurs.Modul10.Tests; + +public class LinqTests +{ + private readonly SalesAnalyticsEngine _engine = new(); + + private List CreateSampleOrders() + { + return new List + { + new Order(1, 101, DateTime.UtcNow.AddDays(-5), new List + { + new OrderItem(1, "Laptop Pro", "Electronics", 1200m, 1), + new OrderItem(2, "Wireless Mouse", "Accessories", 40m, 2) + }), // Total: 1280m + new Order(2, 102, DateTime.UtcNow.AddDays(-4), new List + { + new OrderItem(3, "Desk Lamp", "Furniture", 60m, 1), + new OrderItem(2, "Wireless Mouse", "Accessories", 40m, 1) + }), // Total: 100m + new Order(3, 101, DateTime.UtcNow.AddDays(-3), new List + { + new OrderItem(4, "4K Monitor", "Electronics", 450m, 2) + }), // Total: 900m (Customer 101 Total: 1280 + 900 = 2180m) + new Order(4, 103, DateTime.UtcNow.AddDays(-2), new List + { + new OrderItem(5, "Ergonomic Chair", "Furniture", 350m, 1), + new OrderItem(1, "Laptop Pro", "Electronics", 1200m, 2) + }), // Total: 2750m (Customer 103 Total: 2750m) + new Order(5, 104, DateTime.UtcNow.AddDays(-1), new List + { + new OrderItem(6, "USB-C Hub", "Accessories", 30m, 3) + }) // Total: 90m + }; + } + + // TEST: GetHighValueOrders Filters and Orders Descending + [Fact] + public void Test_GetHighValueOrders_ReturnsOrdersAboveThresholdSorted() + { + var orders = CreateSampleOrders(); + var highValue = _engine.GetHighValueOrders(orders, 500m); + + Assert.Equal(3, highValue.Count); + Assert.Equal(4, highValue[0].OrderId); // 2750m + Assert.Equal(1, highValue[1].OrderId); // 1280m + Assert.Equal(3, highValue[2].OrderId); // 900m + } + + // TEST: GetAllPurchasedProductIds Distinct and Ordered + [Fact] + public void Test_GetAllPurchasedProductIds_ReturnsUniqueSortedIds() + { + var orders = CreateSampleOrders(); + var productIds = _engine.GetAllPurchasedProductIds(orders); + + Assert.Equal(new List { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }, productIds); + } + + // TEST: CalculateRevenueByCategory + [Fact] + public void Test_CalculateRevenueByCategory_CalculatesSumPerCategory() + { + var orders = CreateSampleOrders(); + var revenue = _engine.CalculateRevenueByCategory(orders); + + // Electronics: 1200 (Order 1) + 900 (Order 3) + 2400 (Order 4) = 4500m + // Accessories: 80 (Order 1) + 40 (Order 2) + 90 (Order 5) = 210m + // Furniture: 60 (Order 2) + 350 (Order 4) = 410m + Assert.Equal(4500m, revenue["Electronics"]); + Assert.Equal(210m, revenue["Accessories"]); + Assert.Equal(410m, revenue["Furniture"]); + } + + // TEST: GetTopSpendingCustomers + [Fact] + public void Test_GetTopSpendingCustomers_ReturnsRankedSpenders() + { + var orders = CreateSampleOrders(); + var top2 = _engine.GetTopSpendingCustomers(orders, 2); + + Assert.Equal(2, top2.Count); + Assert.Equal(103, top2[0].CustomerId); // 2750m + Assert.Equal(2750m, top2[0].TotalSpent); + + Assert.Equal(101, top2[1].CustomerId); // 2180m + Assert.Equal(2180m, top2[1].TotalSpent); + } + + // TEST: GetPaginatedOrders Pagination Logic + [Theory] + [InlineData(1, 2, 2)] // Page 1 with size 2 -> Orders 1 and 2 + [InlineData(2, 2, 2)] // Page 2 with size 2 -> Orders 3 and 4 + [InlineData(3, 2, 1)] // Page 3 with size 2 -> Order 5 + public void Test_GetPaginatedOrders_PaginatesCorrectly(int pageNumber, int pageSize, int expectedCount) + { + var orders = CreateSampleOrders(); + var page = _engine.GetPaginatedOrders(orders, pageNumber, pageSize); + + Assert.Equal(expectedCount, page.Count); + } + + // TEST: GetPaginatedOrders Throws On Invalid Arguments + [Fact] + public void Test_GetPaginatedOrders_ThrowsOnInvalidPage() + { + var orders = CreateSampleOrders(); + Assert.Throws(() => _engine.GetPaginatedOrders(orders, 0, 10)); + Assert.Throws(() => _engine.GetPaginatedOrders(orders, 1, 0)); + } +} diff --git a/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/index.html b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/index.html new file mode 100644 index 0000000..89a75f9 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/10_linq_funktionale_datenabfragen/index.html @@ -0,0 +1,166 @@ + + + + + + C# 10: LINQ Datenabfragen & Fluent Chaining + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: LINQ, Generics & Async/Await
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C# 10: Language Integrated Query (LINQ) Pipelines

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Verarbeite Datenmengen funktional und deklarativ mit LINQ Method Syntax: Filtern (Where), Transformieren (Select/SelectMany), Gruppieren (GroupBy) und Paginieren (Skip/Take).

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📊 1. Die funktionale LINQ-Pipeline

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+ LINQ (Language Integrated Query) revolutioniert die Datenmanipulation in C#. Statt verschachtelter for- und if-Schleifen nutzt du deklarative Extension-Methoden, die wie eine Fließband-Pipeline zusammengesteckt werden: +

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+ [IEnumerable<Order>] ──► .Where(o => o.IsPaid)
+                       ──► .OrderByDescending(o => o.TotalAmount)
+                       ──► .Select(o => new { o.Customer, o.TotalAmount })
+                       ──► .ToList() [Materialisierung im Speicher] +
+ +
// Beispiel: Umsätze nach Produktkategorie aggregieren
+var revenueByCategory = orders
+    .SelectMany(order => order.Items)
+    .GroupBy(item => item.Category)
+    .ToDictionary(
+        group => group.Key,
+        group => group.Sum(item => item.Price * item.Quantity)
+    );
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⏳ 2. Deferred Execution vs. Sofortige Materialisierung

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+ Ein zentrales Konzept von LINQ ist die verzögerte Ausführung (Deferred Execution): + Methoden wie Where und Select führen die Abfrage noch nicht aus. Sie erstellen lediglich einen Ausführungsplan. Erst wenn die Sequenz enumeriert wird (z.B. mit ToList(), ToArray(), Sum() oder foreach), fließen die Daten! +

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🏢 Didaktische Analogie: Das Restaurant-Bestellsystem
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+ Where(...) und Select(...) sind wie das Notieren der Bestellung auf dem Kellnerblock. Es wird noch kein Essen gekocht! Erst wenn der Koch mit ToList() die Zubereitung startet, werden die Zutaten durch die Pfannen gejagt. +

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📑 3. Cheat-Sheet: Wichtigste LINQ Operatoren

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OperatorTypZweck & Beschreibung
.Where(p)FilterFiltert Elemente anhand eines Prädikats (true/false)
.Select(f)ProjektionTransformiert jedes Element in einen neuen Typ oder Wert
.SelectMany(f)FlatteningEbnung von verschachtelten Listen (z.B. Liste von Items in Orders)
.OrderBy[Descending]SortierungSortiert Sequenzen auf- oder absteigend (Folgesortierung mit ThenBy)
.GroupBy(keySelector)GruppierungGruppiert Elemente nach gemeinsamen Schlüsseln
.Skip(n).Take(m)PartitionierungPaginierung: Überspringt n Elemente und nimmt die nächsten m
.Any() / .All()QuantorenPrüft, ob mindestens ein bzw. alle Elemente eine Bedingung erfüllen
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.cs

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💡 Performance Pro-Tipp: Mehrfache Enumeration vermeiden
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Wenn du ein IEnumerable<T> mehrfach in einer Methode mit .Count() oder foreach durchläufst, führe am Anfang .ToList() aus, um teure wiederholte Berechnungen oder Datenbankabfragen zu verhindern!

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+ + diff --git a/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/Aufgabe.cs b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..ccc527b --- /dev/null +++ b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,58 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; +using System.Threading; +using System.Threading.Tasks; + +namespace CSharpKurs.Modul11; + +public record ServiceEndpoint(string Name, string Url, int LatencyMs); +public record ServiceResponse(string EndpointName, string Payload, bool Success); + +public class CloudDataAggregator +{ + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 1: Asynchroner Einzelabruf + // Simuliere einen asynchronen HTTP-Aufruf mit await Task.Delay(endpoint.LatencyMs, ct). + // Gib eine erfolgreiche ServiceResponse zurück: + // EndpointName = endpoint.Name, Payload = "Data from " + endpoint.Url, Success = true. + // Falls ct.IsCancellationRequested ist, soll Task.Delay eine OperationCanceledException werfen. + // ======================================================================== + public async Task FetchServiceDataAsync(ServiceEndpoint endpoint, CancellationToken ct = default) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 2: Parallele Aggregation mit Task.WhenAll + // Starte für jeden Endpunkt in der Liste einen Task über FetchServiceDataAsync. + // Führe alle Tasks parallel mit Task.WhenAll aus und gib die Liste aller Responses zurück. + // ======================================================================== + public async Task> AggregateServicesAsync(IEnumerable endpoints, CancellationToken ct = default) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 3: Schnellste Antwort mit Task.WhenAny + // Starte Tasks für alle Endpunkte. + // Verwende await Task.WhenAny(tasks), um den zuerst fertigen Task zu identifizieren. + // Gib das Ergebnis (ServiceResponse) dieses schnellsten Tasks zurück. + // Falls endpoints leer ist, wirf eine ArgumentException. + // ======================================================================== + public async Task FetchFastestResponseAsync(IEnumerable endpoints, CancellationToken ct = default) + { + throw new NotImplementedException(); + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 4: Timeout-Wrapper + // Führe die asynchrone Operation 'operation' aus. + // Wenn die Operation nicht innerhalb von 'timeout' fertig wird, bricht die CancellationTokenSource ab + // und die Methode wirf eine TimeoutException mit der Meldung "Operation timed out.". + // ======================================================================== + public async Task ExecuteWithTimeoutAsync(Func> operation, TimeSpan timeout) + { + throw new NotImplementedException(); + } +} diff --git a/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/Musterloesung.cs b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..e368d62 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,70 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; +using System.Threading; +using System.Threading.Tasks; + +namespace CSharpKurs.Modul11; + +public record ServiceEndpoint(string Name, string Url, int LatencyMs); +public record ServiceResponse(string EndpointName, string Payload, bool Success); + +public class CloudDataAggregator +{ + // 🎯 LÖSUNG TODO 1: Asynchroner Einzelabruf + public async Task FetchServiceDataAsync(ServiceEndpoint endpoint, CancellationToken ct = default) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(endpoint); + + await Task.Delay(endpoint.LatencyMs, ct); + + return new ServiceResponse( + EndpointName: endpoint.Name, + Payload: $"Data from {endpoint.Url}", + Success: true + ); + } + + // 🎯 LÖSUNG TODO 2: Parallele Aggregation mit Task.WhenAll + public async Task> AggregateServicesAsync(IEnumerable endpoints, CancellationToken ct = default) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(endpoints); + + var tasks = endpoints.Select(ep => FetchServiceDataAsync(ep, ct)); + var results = await Task.WhenAll(tasks); + + return results.ToList(); + } + + // 🎯 LÖSUNG TODO 3: Schnellste Antwort mit Task.WhenAny + public async Task FetchFastestResponseAsync(IEnumerable endpoints, CancellationToken ct = default) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(endpoints); + + var taskList = endpoints.Select(ep => FetchServiceDataAsync(ep, ct)).ToList(); + if (taskList.Count == 0) + { + throw new ArgumentException("Endpoints collection must not be empty.", nameof(endpoints)); + } + + var completedTask = await Task.WhenAny(taskList); + return await completedTask; + } + + // 🎯 LÖSUNG TODO 4: Timeout-Wrapper + public async Task ExecuteWithTimeoutAsync(Func> operation, TimeSpan timeout) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(operation); + + using var cts = new CancellationTokenSource(timeout); + + try + { + return await operation(cts.Token); + } + catch (OperationCanceledException) when (cts.IsCancellationRequested) + { + throw new TimeoutException("Operation timed out."); + } + } +} diff --git a/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/README.md b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/README.md new file mode 100644 index 0000000..701314b --- /dev/null +++ b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/README.md @@ -0,0 +1,50 @@ +# C# 11: Asynchrone Programmierung mit Async/Await & Task.WhenAll ⚡ + +Willkommen zu **Modul 11**! In modernen Microservices und Cloud-Architekturen ist nicht-blockierende, asynchrone Ein-/Ausgabe (I/O) unverzichtbar für maximale Skalierbarkeit und Durchsatz. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### Die Kernbausteine: `async`, `await` & `Task` +- **`Task`**: Repräsentiert eine laufende oder geplante asynchrone Operation ohne Rückgabewert. +- **`Task`**: Repräsentiert eine asynchrone Operation, die ein Ergebnis vom Typ `T` liefert. +- **`async`**: Markiert eine Methode, die den `await`-Operator nutzen darf und transformiert den Code in eine compilergenerierte State Machine. +- **`await`**: Unterbricht die Ausführung der aktuellen Methode, gibt den ausführenden Thread an den ThreadPool zurück und setzt die Ausführung fort, sobald das Ergebnis verfügbar ist. + +### Parallelisierung mit `Task.WhenAll` +```csharp +var taskA = FetchStockDataAsync("MSFT", ct); +var taskB = FetchStockDataAsync("GOOGL", ct); + +// Beide Tasks laufen gleichzeitig! +string[] results = await Task.WhenAll(taskA, taskB); +``` + +### Kooperativer Abbruch mit `CancellationToken` +```csharp +public async Task ProcessDataAsync(CancellationToken ct) +{ + while (!ct.IsCancellationRequested) + { + await DoWorkChunkAsync(ct); + } + ct.ThrowIfCancellationRequested(); +} +``` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `Aufgabe.cs` + +1. **TODO 1: `FetchServiceDataAsync`** + Simuliere einen asynchronen API-Aufruf mit `Task.Delay(delayMs, ct)` und gib eine `ServiceResponse` zurück. + +2. **TODO 2: `AggregateServicesAsync`** + Starte die Abrufe für alle übergebenen Endpunkte parallel mit `Task.WhenAll` und sammle die Antworten. + +3. **TODO 3: `FetchFastestResponseAsync`** + Verwende `Task.WhenAny`, um das Ergebnis des am schnellsten antwortenden Endpunkts abzugreifen. + +4. **TODO 4: `ExecuteWithTimeoutAsync`** + Kapsele eine asynchrone Funktion mit einem harten Timeout mittels `CancellationTokenSource(TimeSpan timeout)`. diff --git a/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..0526f46 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1,102 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; +using System.Threading; +using System.Threading.Tasks; +using Xunit; + +namespace CSharpKurs.Modul11.Tests; + +public class AsyncTests +{ + private readonly CloudDataAggregator _aggregator = new(); + + // TEST: FetchServiceDataAsync Returns Data + [Fact] + public async Task Test_FetchServiceDataAsync_ReturnsValidResponse() + { + var endpoint = new ServiceEndpoint("BillingService", "https://api.internal/billing", 10); + var response = await _aggregator.FetchServiceDataAsync(endpoint); + + Assert.True(response.Success); + Assert.Equal("BillingService", response.EndpointName); + Assert.Equal("Data from https://api.internal/billing", response.Payload); + } + + // TEST: FetchServiceDataAsync Respects CancellationToken + [Fact] + public async Task Test_FetchServiceDataAsync_ThrowsOnCancellation() + { + using var cts = new CancellationTokenSource(); + cts.Cancel(); // Sofortiger Abbruch + + var endpoint = new ServiceEndpoint("SlowService", "https://api.internal/slow", 500); + + await Assert.ThrowsAnyAsync(async () => + { + await _aggregator.FetchServiceDataAsync(endpoint, cts.Token); + }); + } + + // TEST: AggregateServicesAsync Runs In Parallel With Task.WhenAll + [Fact] + public async Task Test_AggregateServicesAsync_FetchesAllEndpointsConcurrently() + { + var endpoints = new List + { + new("AuthService", "https://api.internal/auth", 20), + new("CatalogService", "https://api.internal/catalog", 20), + new("InventoryService", "https://api.internal/inventory", 20) + }; + + var responses = await _aggregator.AggregateServicesAsync(endpoints); + + Assert.Equal(3, responses.Count); + Assert.Contains(responses, r => r.EndpointName == "AuthService"); + Assert.Contains(responses, r => r.EndpointName == "CatalogService"); + Assert.Contains(responses, r => r.EndpointName == "InventoryService"); + } + + // TEST: FetchFastestResponseAsync Returns First Completed + [Fact] + public async Task Test_FetchFastestResponseAsync_ReturnsQuickestService() + { + var endpoints = new List + { + new("SlowBackup", "https://api.backup/data", 100), + new("FastCache", "https://api.cache/data", 10), + new("MediumMain", "https://api.main/data", 50) + }; + + var fastest = await _aggregator.FetchFastestResponseAsync(endpoints); + + Assert.Equal("FastCache", fastest.EndpointName); + } + + // TEST: ExecuteWithTimeoutAsync Returns Result When Finished In Time + [Fact] + public async Task Test_ExecuteWithTimeoutAsync_ReturnsResultOnSuccess() + { + var result = await _aggregator.ExecuteWithTimeoutAsync(async ct => + { + await Task.Delay(10, ct); + return 42; + }, TimeSpan.FromMilliseconds(500)); + + Assert.Equal(42, result); + } + + // TEST: ExecuteWithTimeoutAsync Throws TimeoutException When Exceeded + [Fact] + public async Task Test_ExecuteWithTimeoutAsync_ThrowsTimeoutException() + { + await Assert.ThrowsAsync(async () => + { + await _aggregator.ExecuteWithTimeoutAsync(async ct => + { + await Task.Delay(500, ct); + return "Too late"; + }, TimeSpan.FromMilliseconds(20)); + }); + } +} diff --git a/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/index.html b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/index.html new file mode 100644 index 0000000..de7a032 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/11_asynchrone_programmierung_mit_async_await/index.html @@ -0,0 +1,155 @@ + + + + + + C# 11: Async/Await & Task.WhenAll Pipelines + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: LINQ, Generics & Async/Await
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C# 11: Asynchrone Programmierung mit async & await

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Erstelle hochperformante, nicht-blockierende Cloud-Dienste: Meistere Task, Task<T>, parallele Ausführung mit Task.WhenAll und kooperativen Abbruch mit CancellationToken.

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⚡ 1. Warum Asynchronität? Nicht-blockierende I/O

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+ Wenn ein Server auf eine Datenbankabfrage oder einen HTTP-Request wartet, blockiert synchroner Code den Betriebssystem-Thread. In C# gibt await den Thread sofort an den .NET ThreadPool zurück, damit er andere Anfragen bearbeiten kann! +

+ + +
+ [Synchron: 3 Requests sequenziell] ── Req 1 (100ms) ──► Req 2 (100ms) ──► Req 3 (100ms) ──► Dauer: 300ms (1 Thread blockiert)
+ [Asynchron: Task.WhenAll Fan-Out] ──┬──► Task 1 (100ms) ──┐
+                                   ├──► Task 2 (100ms) ──┼──► Task.WhenAll ──► Dauer: ~100ms (0 Threads blockiert!)
+                                   └──► Task 3 (100ms) ──┘ +
+ +
// Paralleler Abruf mehrerer Microservices mit Task.WhenAll:
+public async Task<List<ServiceResponse>> FetchAllAsync(IEnumerable<string> urls, CancellationToken ct)
+{
+    var tasks = urls.Select(url => FetchSingleServiceAsync(url, ct));
+    var results = await Task.WhenAll(tasks);
+    return results.ToList();
+}
+
+ + +
+

🛑 2. Kooperativer Abbruch mit CancellationToken

+

+ In verteilten Enterprise-Systemen kann ein Benutzer die Verbindung trennen oder ein Timeout ablaufen. Statt Threads gewaltsam abzubrechen, prüft der asynchrone Code regelmäßig ct.ThrowIfCancellationRequested(): +

+ +
using var cts = new CancellationTokenSource(TimeSpan.FromSeconds(5)); // Timeout nach 5s
+try
+{
+    var data = await DownloadLargeFileAsync("https://api.enterprise.com/data", cts.Token);
+}
+catch (OperationCanceledException)
+{
+    Console.WriteLine("Download wurde durch Timeout abgebrochen!");
+}
+ +
+
🏢 Didaktische Analogie: Das Restaurant-Pagersystem
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+ Anstatt am Tresen zu stehen und die Küche zu blockieren (synchrones Warten), erhält der Gast einen Pager (Task) und setzt sich an den Tisch (Thread frei). Sobald das Gericht fertig ist, piept der Pager (await weckt die Fortsetzung auf). +

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📑 3. Cheat-Sheet: Async & Task Best Practices

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Pattern / APIEmpfohlen (Best Practice)Gefährlich (Anti-Pattern)
Rückgabetyp ohne Rückgabewertpublic async Task DoWorkAsync()public async void DoWorkAsync() (Unabfangbare Crashes!)
Auf Ergebnis wartenvar res = await GetAsync();var res = GetAsync().Result; (Deadlock-Gefahr!)
Mehrere Tasks parallelawait Task.WhenAll(task1, task2);await task1; await task2; (Läuft sequenziell statt parallel!)
Abbruch / TimeoutCancellationToken durchreichenAbbrüche ignorieren und Ressourcen weiter verschwenden
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.cs

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💡 Cloud-Architektur Pro-Tipp: Async All The Way
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Mische niemals synchronen blockierenden Code (.Wait(), .Result) mit asynchronem Code (async/await). In ASP.NET Core führt das unter Last unvermeidlich zum sogenannten Thread Pool Starvation Deadlock!

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+ + diff --git a/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/Aufgabe.cs b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..a578995 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,139 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; + +namespace CSharpKurs.Modul12; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 1: Domain-Exceptions +// Erstelle die Exception-Hierarchie für das Bankensystem: +// - BankDomainException (erbt von Exception) mit Property 'string ErrorCode' +// - AccountNotFoundException (erbt von BankDomainException) mit Property 'Guid AccountId' +// - InsufficientFundsException (erbt von BankDomainException) mit 'Guid AccountId', 'decimal RequestedAmount', 'decimal CurrentBalance' +// ============================================================================ +public class BankDomainException : Exception +{ + public string ErrorCode { get; } + + public BankDomainException(string message, string errorCode = "BANK_ERROR") + : base(message) + { + ErrorCode = errorCode; + } +} + +public class AccountNotFoundException : BankDomainException +{ + public Guid AccountId { get; } + + public AccountNotFoundException(Guid accountId) + : base($"Konto mit ID '{accountId}' wurde nicht gefunden.", "ACCOUNT_NOT_FOUND") + { + // TODO 1a: Setze AccountId + throw new NotImplementedException(); + } +} + +public class InsufficientFundsException : BankDomainException +{ + public Guid AccountId { get; } + public decimal RequestedAmount { get; } + public decimal CurrentBalance { get; } + + public InsufficientFundsException(Guid accountId, decimal requestedAmount, decimal currentBalance) + : base($"Konto '{accountId}' verfügt nicht über ausreichend Guthaben. Verfügbar: {currentBalance}, Angefordert: {requestedAmount}", "INSUFFICIENT_FUNDS") + { + // TODO 1b: Setze AccountId, RequestedAmount und CurrentBalance + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 2: IDisposable Resource Management +// ============================================================================ +public class AuditTransactionScope : IDisposable +{ + private bool _disposed = false; + public string TransactionId { get; } + public List LogEntries { get; } = new(); + public bool IsDisposed => _disposed; + + public AuditTransactionScope(string transactionId) + { + TransactionId = transactionId; + LogEntries.Add($"Scope gestartet für TX {transactionId}"); + } + + public void Record(string message) + { + // TODO 2a: Wenn _disposed == true ist, wirf eine ObjectDisposedException(nameof(AuditTransactionScope)). + // Andernfalls füge die Nachricht zur LogEntries-Liste hinzu. + throw new NotImplementedException(); + } + + public void Dispose() + { + // TODO 2b: Wenn noch nicht disposed, füge "Scope beendet für TX {TransactionId}" zu LogEntries hinzu + // und setze _disposed auf true. + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 3: BankAccount Entität +// ============================================================================ +public class BankAccount +{ + public Guid Id { get; } + public string Owner { get; } + public decimal Balance { get; private set; } + + public BankAccount(Guid id, string owner, decimal initialBalance = 0m) + { + if (initialBalance < 0) + throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(initialBalance), "Startguthaben darf nicht negativ sein."); + + Id = id; + Owner = owner; + Balance = initialBalance; + } + + public void Deposit(decimal amount) + { + // TODO 3a: Wenn amount <= 0, wirf eine ArgumentOutOfRangeException. + // Andernfalls erhöhe Balance um amount. + throw new NotImplementedException(); + } + + public void Withdraw(decimal amount) + { + // TODO 3b: Wenn amount <= 0, wirf ArgumentOutOfRangeException. + // Wenn amount > Balance, wirf eine InsufficientFundsException(Id, amount, Balance). + // Andernfalls ziehe amount von Balance ab. + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 4: BankTransferService +// ============================================================================ +public class BankTransferService +{ + private readonly Dictionary _accounts = new(); + + public void RegisterAccount(BankAccount account) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(account); + _accounts[account.Id] = account; + } + + public void TransferFunds(Guid fromId, Guid toId, decimal amount, out List auditLogs) + { + // TODO 4: + // 1. Initialisiere using var scope = new AuditTransactionScope($"TX-{Guid.NewGuid():N}"); + // 2. Finde Quell- und Zielkonto. Wenn nicht vorhanden, wirf AccountNotFoundException. + // 3. Buche amount von fromAccount ab (Withdraw) und buche auf toAccount auf (Deposit). + // 4. Protokolliere erfolgreiche Buchung mit scope.Record($"Überwiesen: {amount} von {fromId} an {toId}"); + // 5. Gib scope.LogEntries über den out-Parameter auditLogs zurück. + throw new NotImplementedException(); + } +} diff --git a/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/Musterloesung.cs b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..a578995 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,139 @@ +using System; +using System.Collections.Generic; + +namespace CSharpKurs.Modul12; + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 1: Domain-Exceptions +// Erstelle die Exception-Hierarchie für das Bankensystem: +// - BankDomainException (erbt von Exception) mit Property 'string ErrorCode' +// - AccountNotFoundException (erbt von BankDomainException) mit Property 'Guid AccountId' +// - InsufficientFundsException (erbt von BankDomainException) mit 'Guid AccountId', 'decimal RequestedAmount', 'decimal CurrentBalance' +// ============================================================================ +public class BankDomainException : Exception +{ + public string ErrorCode { get; } + + public BankDomainException(string message, string errorCode = "BANK_ERROR") + : base(message) + { + ErrorCode = errorCode; + } +} + +public class AccountNotFoundException : BankDomainException +{ + public Guid AccountId { get; } + + public AccountNotFoundException(Guid accountId) + : base($"Konto mit ID '{accountId}' wurde nicht gefunden.", "ACCOUNT_NOT_FOUND") + { + // TODO 1a: Setze AccountId + throw new NotImplementedException(); + } +} + +public class InsufficientFundsException : BankDomainException +{ + public Guid AccountId { get; } + public decimal RequestedAmount { get; } + public decimal CurrentBalance { get; } + + public InsufficientFundsException(Guid accountId, decimal requestedAmount, decimal currentBalance) + : base($"Konto '{accountId}' verfügt nicht über ausreichend Guthaben. Verfügbar: {currentBalance}, Angefordert: {requestedAmount}", "INSUFFICIENT_FUNDS") + { + // TODO 1b: Setze AccountId, RequestedAmount und CurrentBalance + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 2: IDisposable Resource Management +// ============================================================================ +public class AuditTransactionScope : IDisposable +{ + private bool _disposed = false; + public string TransactionId { get; } + public List LogEntries { get; } = new(); + public bool IsDisposed => _disposed; + + public AuditTransactionScope(string transactionId) + { + TransactionId = transactionId; + LogEntries.Add($"Scope gestartet für TX {transactionId}"); + } + + public void Record(string message) + { + // TODO 2a: Wenn _disposed == true ist, wirf eine ObjectDisposedException(nameof(AuditTransactionScope)). + // Andernfalls füge die Nachricht zur LogEntries-Liste hinzu. + throw new NotImplementedException(); + } + + public void Dispose() + { + // TODO 2b: Wenn noch nicht disposed, füge "Scope beendet für TX {TransactionId}" zu LogEntries hinzu + // und setze _disposed auf true. + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 3: BankAccount Entität +// ============================================================================ +public class BankAccount +{ + public Guid Id { get; } + public string Owner { get; } + public decimal Balance { get; private set; } + + public BankAccount(Guid id, string owner, decimal initialBalance = 0m) + { + if (initialBalance < 0) + throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(initialBalance), "Startguthaben darf nicht negativ sein."); + + Id = id; + Owner = owner; + Balance = initialBalance; + } + + public void Deposit(decimal amount) + { + // TODO 3a: Wenn amount <= 0, wirf eine ArgumentOutOfRangeException. + // Andernfalls erhöhe Balance um amount. + throw new NotImplementedException(); + } + + public void Withdraw(decimal amount) + { + // TODO 3b: Wenn amount <= 0, wirf ArgumentOutOfRangeException. + // Wenn amount > Balance, wirf eine InsufficientFundsException(Id, amount, Balance). + // Andernfalls ziehe amount von Balance ab. + throw new NotImplementedException(); + } +} + +// ============================================================================ +// 🎯 TODO 4: BankTransferService +// ============================================================================ +public class BankTransferService +{ + private readonly Dictionary _accounts = new(); + + public void RegisterAccount(BankAccount account) + { + ArgumentNullException.ThrowIfNull(account); + _accounts[account.Id] = account; + } + + public void TransferFunds(Guid fromId, Guid toId, decimal amount, out List auditLogs) + { + // TODO 4: + // 1. Initialisiere using var scope = new AuditTransactionScope($"TX-{Guid.NewGuid():N}"); + // 2. Finde Quell- und Zielkonto. Wenn nicht vorhanden, wirf AccountNotFoundException. + // 3. Buche amount von fromAccount ab (Withdraw) und buche auf toAccount auf (Deposit). + // 4. Protokolliere erfolgreiche Buchung mit scope.Record($"Überwiesen: {amount} von {fromId} an {toId}"); + // 5. Gib scope.LogEntries über den out-Parameter auditLogs zurück. + throw new NotImplementedException(); + } +} diff --git a/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/README.md b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/README.md new file mode 100644 index 0000000..81e0b0f --- /dev/null +++ b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/README.md @@ -0,0 +1,60 @@ +# C# 12: Exception Handling & Ressourcenverwaltung (IDisposable) 🛡️ + +Willkommen zu **Modul 12**! In diesem Kapitel lernst du professionelle Fehlerbehandlung und deterministisches Ressourcenmanagement nach Enterprise-.NET-Standards. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### Eigene Domain Exceptions +Ausnahmen sollten fachliche Fehler ausdrücken und dem Aufrufer relevante Kontextdaten bereitstellen: +```csharp +public class InsufficientFundsException : BankDomainException +{ + public Guid AccountId { get; } + public decimal RequestedAmount { get; } + public decimal CurrentBalance { get; } + + public InsufficientFundsException(Guid accountId, decimal requestedAmount, decimal currentBalance) + : base($"Konto {accountId} hat unzureichende Deckung ({currentBalance:C}). Gefordert: {requestedAmount:C}") + { + AccountId = accountId; + RequestedAmount = requestedAmount; + CurrentBalance = currentBalance; + } +} +``` + +### Exception Filters (`when`) +Mit `when` entscheidest du im `catch`-Block anhand von Bedingungen, ob die Exception gefangen werden soll: +```csharp +catch (InsufficientFundsException ex) when (ex.RequestedAmount > 10_000m) +{ + // Greift nur bei Großtransaktionen +} +``` + +### Das `IDisposable` Muster & `using` Declarations +Seit C# 8 reicht die schlanke Syntax `using var resource = ...`, die das Objekt am Ende des aktuellen Gültigkeitsbereichs automatisch entsorgt: +```csharp +{ + using var scope = new AuditTransactionScope("TX-1234"); + // scope.Dispose() wird beim Verlassen dieses Blocks garantiert aufgerufen! +} +``` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `Aufgabe.cs` + +1. **TODO 1: Exception-Klassenhierarchie** + Erstelle `BankDomainException`, `AccountNotFoundException` und `InsufficientFundsException`. + +2. **TODO 2: `AuditTransactionScope : IDisposable`** + Implementiere die `IDisposable`-Schnittstelle mit Statusfeld `_disposed` und werfe `ObjectDisposedException`, wenn auf ein bereits freigegebenes Objekt zugegriffen wird. + +3. **TODO 3: `BankAccount` Entität** + Implementiere `Deposit(decimal amount)` und `Withdraw(decimal amount)` mit entsprechenden Exception-Prüfungen. + +4. **TODO 4: `BankTransferService.TransferFunds`** + Implementiere atomare Überweisungen mit `using var scope` und Exception Handling. diff --git a/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..a553fcf --- /dev/null +++ b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Exception Handling diff --git a/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/index.html b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/index.html new file mode 100644 index 0000000..a8685f3 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/12_exception_handling_und_ressourcen/index.html @@ -0,0 +1,176 @@ + + + + + + C# 12: Exceptions & using-Statements (IDisposable) + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: LINQ, Generics & Async/Await
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C# 12: Exception Handling & Deterministic Resource Cleanup

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Schreibe ausfallsichere Enterprise-Anwendungen: Eigene Domain-Exceptions, Exception Filters (when), das IDisposable-Muster und automatisches Ressourcen-Cleanup mit using var.

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🛡️ 1. Domain Exceptions & Exception Filtering mit when

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+ In Enterprise-Anwendungen wirft man keine generischen Exception-Objekte, sondern präzise typisierte Custom Domain Exceptions, die wichtige Fachdaten (z.B. Konto-ID, geforderter Betrag, Fehlercode) transportieren. +

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+ Mit C# Exception Filters (catch (...) when (Bedingung)) kannst du Ausnahmen basierend auf ihren Eigenschaften gezielt abfangen, ohne den Aufrufstapel (Stack Trace) zu zerstören: +

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try
+{
+    bankService.TransferFunds(sourceAccountId, targetAccountId, 50000m);
+}
+catch (InsufficientFundsException ex) when (ex.RequestedAmount > 10000m)
+{
+    // Spezieller Handler für Großbetrags-Fehlschläge (z.B. Security-Alert auslösen)
+    logger.LogCritical($"Großüberweisung von {ex.RequestedAmount}€ fehlgeschlagen! Saldo: {ex.CurrentBalance}€");
+}
+catch (BankDomainException ex)
+{
+    // Allgemeiner Handler für sonstige Bank-Fehler
+    logger.LogWarning($"Bankfehler {ex.ErrorCode}: {ex.Message}");
+}
+
+ + +
+

🧹 2. Das IDisposable Muster & Modernes using var

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+ Der .NET Garbage Collector bereinigt ausschließlich verwalteten Speicher (Heap). Unmanaged Ressourcen wie Dateihandles, Datenbankverbindungen oder Netzwerk-Sockets müssen deterministisch freigegeben werden. +

+ + +
+ { // Scope-Beginn
+   using var scope = new AuditLogScope("Transfer-102"); // Ressource reservieren
+   scope.WriteEntry("Operation läuft...");
+ } // Scope-Ende ──► Compiler ruft scope.Dispose() automatisch auf (auch bei Exceptions!) +
+ +
public sealed class AuditLogScope : IDisposable
+{
+    private bool _disposed;
+    public string OperationName { get; }
+
+    public AuditLogScope(string opName)
+    {
+        OperationName = opName;
+        Console.WriteLine($"[AUDIT-START] {OperationName}");
+    }
+
+    public void Dispose()
+    {
+        if (!_disposed)
+        {
+            Console.WriteLine($"[AUDIT-END] {OperationName} abgeschlossen.");
+            _disposed = true;
+        }
+    }
+}
+ +
+
🏢 Didaktische Analogie: Das Hotel-Zimmerkarten-System
+

+ Beim Betreten des Raums aktivierst du mit der Karte das Licht (Ressource reserviert). Mit using var stellst du sicher: Selbst wenn du das Zimmer fluchtartig verlässt (z.B. durch eine Exception ausgelöst), schaltet sich der Strom beim Schließen der Tür garantiert automatisch ab (Dispose()). +

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📑 3. Cheat-Sheet: Exception & Resource Rules

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+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Regel / KonzeptRichtig (Enterprise Best Practice)Falsch (Anti-Pattern)
Exception Re-throwingthrow; (Bewahrt Stack Trace)throw ex; (Zerstört ursprünglichen Stack Trace!)
Ausnahmen fangenSpezifische Typen (z.B. IOException)catch (Exception) {} (Verschluckt kritische Fehler)
IDisposable Lebenszyklususing var res = new Res();Manuelles res.Dispose() ohne try-finally
ObjectDisposedExceptionPrüfung ObjectDisposedException.ThrowIf(_disposed, this);Weiterarbeiten auf bereits freigegebenen Objekten
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.cs

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💡 Clean Code Pro-Tipp: Argument Exceptions in C# 12
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Nutze in modernem .NET die praktischen Helfer wie ArgumentNullException.ThrowIfNull(arg) und ArgumentOutOfRangeException.ThrowIfNegative(amount) für saubere, einzeilige Parameterprüfungen!

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+ + diff --git a/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/Aufgabe.cs b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..01ff61a --- /dev/null +++ b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,6 @@ +using System.Text.Json; + +public class Aufgabe { + public static string SerialisiereZuJson(T obj) => JsonSerializer.Serialize(obj); + public static T? DeserialisiereAusJson(string json) => JsonSerializer.Deserialize(json); +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/Musterloesung.cs b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..01ff61a --- /dev/null +++ b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,6 @@ +using System.Text.Json; + +public class Aufgabe { + public static string SerialisiereZuJson(T obj) => JsonSerializer.Serialize(obj); + public static T? DeserialisiereAusJson(string json) => JsonSerializer.Deserialize(json); +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/README.md b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/README.md new file mode 100644 index 0000000..818ed72 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 13: System.Text.Json & Asynchrone Dateien + +Hochperformante JSON-Serialisierung mit System.Text.Json und asynchrone Datei-I/O. diff --git a/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..e97dfc7 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet JSON Serialisierung und Deserialisierung \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/index.html b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/index.html new file mode 100644 index 0000000..050398e --- /dev/null +++ b/courses/csharp/13_json_serialisierung_und_dateien/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 13: System.Text.Json & Asynchrone Dateien + + + +
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C# 13: System.Text.Json & Asynchrone Dateien

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Hochperformante JSON-Serialisierung mit System.Text.Json und asynchrone Datei-I/O.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/Aufgabe.cs b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..d54eaef --- /dev/null +++ b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,5 @@ +using System; + +public class Aufgabe { + public static int FuehreAus(Func operation, int a, int b) => operation(a, b); +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/Musterloesung.cs b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..d54eaef --- /dev/null +++ b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,5 @@ +using System; + +public class Aufgabe { + public static int FuehreAus(Func operation, int a, int b) => operation(a, b); +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/README.md b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/README.md new file mode 100644 index 0000000..7a3bdc6 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 14: Delegates, Action/Func & Events + +Funktionszeiger in C#: Action, Func, eigene Delegates und Event-Driven Architecture. diff --git a/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..d4f239f --- /dev/null +++ b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Func Delegate Ausführung \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/index.html b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/index.html new file mode 100644 index 0000000..01f4b17 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/14_events_delegates_und_lambdas/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 14: Delegates, Action/Func & Events + + + +
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C# 14: Delegates, Action/Func & Events

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Funktionszeiger in C#: Action, Func, eigene Delegates und Event-Driven Architecture.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/Aufgabe.cs b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..6eb6c3c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,4 @@ +public class Rechner { + public static int Addiere(int a, int b) => a + b; + public static bool IstGerade(int n) => n % 2 == 0; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/Musterloesung.cs b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..6eb6c3c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,4 @@ +public class Rechner { + public static int Addiere(int a, int b) => a + b; + public static bool IstGerade(int n) => n % 2 == 0; +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/README.md b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/README.md new file mode 100644 index 0000000..c2a651a --- /dev/null +++ b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# C# 15: xUnit Tests, Data-Theories & Assertions + +Professionelles Testen mit dem xUnit Framework: [Fact], [Theory], [InlineData] und Assertions. diff --git a/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..e057b9f --- /dev/null +++ b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Addiere und IstGerade \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/index.html b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/index.html new file mode 100644 index 0000000..a4bb382 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/15_xunit_automatisiertes_unit_testing/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + C# 15: xUnit Tests, Data-Theories & Assertions + + + +
+

C# 15: xUnit Tests, Data-Theories & Assertions

+

Professionelles Testen mit dem xUnit Framework: [Fact], [Theory], [InlineData] und Assertions.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/Aufgabe.cs b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/Aufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..923cb8c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/Aufgabe.cs @@ -0,0 +1,18 @@ +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; + +public record OrderItem(string ProduktId, int Menge, decimal Einzelpreis); +public record Order(string OrderId, string Kunde, List Items) { + public decimal Gesamtsumme => Items.Sum(i => i.Menge * i.Einzelpreis); +} + +public class OrderEngine { + private readonly List _orders = []; + + public void AddOrder(Order order) => _orders.Add(order); + + public decimal GetGesamtumsatz() => _orders.Sum(o => o.Gesamtsumme); + + public List GetOrdersVonKunde(string kunde) => + _orders.Where(o => o.Kunde == kunde).ToList(); +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/Musterloesung.cs b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/Musterloesung.cs new file mode 100644 index 0000000..923cb8c --- /dev/null +++ b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/Musterloesung.cs @@ -0,0 +1,18 @@ +using System.Collections.Generic; +using System.Linq; + +public record OrderItem(string ProduktId, int Menge, decimal Einzelpreis); +public record Order(string OrderId, string Kunde, List Items) { + public decimal Gesamtsumme => Items.Sum(i => i.Menge * i.Einzelpreis); +} + +public class OrderEngine { + private readonly List _orders = []; + + public void AddOrder(Order order) => _orders.Add(order); + + public decimal GetGesamtumsatz() => _orders.Sum(o => o.Gesamtsumme); + + public List GetOrdersVonKunde(string kunde) => + _orders.Where(o => o.Kunde == kunde).ToList(); +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/README.md b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/README.md new file mode 100644 index 0000000..89617d2 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Master 16: Enterprise Order Processing & Analytics + +Das Master-Abschlussprojekt in C#: Enterprise Bestellumgebung mit Records, LINQ-Aggregationen, async Tasks und xUnit Tests. diff --git a/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/TestAufgabe.cs b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/TestAufgabe.cs new file mode 100644 index 0000000..5d85f87 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/TestAufgabe.cs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet OrderEngine Gesamtsumme und Kundenfilter \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/index.html b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/index.html new file mode 100644 index 0000000..99b0266 --- /dev/null +++ b/courses/csharp/16_master_abschlussprojekt_enterprise_order_engine/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Master 16: Enterprise Order Processing & Analytics + + + +
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Master 16: Enterprise Order Processing & Analytics

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Das Master-Abschlussprojekt in C#: Enterprise Bestellumgebung mit Records, LINQ-Aggregationen, async Tasks und xUnit Tests.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/csharp/course.json b/courses/csharp/course.json new file mode 100644 index 0000000..f4e81df --- /dev/null +++ b/courses/csharp/course.json @@ -0,0 +1,58 @@ +{ + "id": "csharp", + "title": "C# 12 & Modernes .NET 8+ Enterprise", + "language": "csharp", + "icon": "💜", + "runner": "csharp", + "description": "Von C# 12 Top-Level Statements über Records, LINQ-Pipelines & Async/Await bis zu xUnit Testing & der Enterprise Order Processing Engine.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_csharp_basics", + "title": "🌱 Lehrpfad 1: C# 12 Essentials & Moderne Syntax", + "description": "Top-Level Statements, Nullable Reference Types, moderne Switch-Expressions, Collections und C# Tupel.", + "certificateKey": "csharp_grundlagen", + "chapters": [ + { "folder": "01_syntax_datentypen_und_top_level_statements", "title": "C# 01: Syntax, Top-Level Statements & Nullables", "taskFile": "Aufgabe.cs", "testFile": "TestAufgabe.cs" }, + { "folder": 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KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/01_lf1_unternehmen_und_arbeitsplatz/index.html b/courses/ihk_ap1/01_lf1_unternehmen_und_arbeitsplatz/index.html new file mode 100644 index 0000000..988fe99 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/01_lf1_unternehmen_und_arbeitsplatz/index.html @@ -0,0 +1,300 @@ + + + + + AP1 Modul 01: Unternehmen & Rolle im Betrieb (LF 1) + + + + +
+ + +

AP1 Modul 01: Unternehmen & Rolle im Betrieb (LF 1)

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Betriebsorganisation, Matrixorganisation, BGB-Vertragsarten (Kauf, Werk, Dienst), ITIL-Servicemanagement & Projektphasen.

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🏢 LF 1: Das Unternehmen und die eigene Rolle im Betrieb

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+ Lernfeld 1 bildet das betriebswirtschaftliche und organisatorische Fundament der IT-Ausbildung. Fachinformatiker verstehen den Aufbau, die Rechtsformen, Vertragsarten und Prozessabläufe ihres Ausbildungsbetriebs. +

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1. Betriebliche Aufbau- und Ablauforganisation

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    +
  • Einliniensystem: Jede Stelle hat genau einen Vorgesetzten. Vorteil: Klare Dienstwege und Verantwortlichkeiten. Nachteil: Lange Dienstwege, Belastung der Leitungsspitze.
  • +
  • Mehrliniensystem: Eine Stelle erhält Weisungen von mehreren Fachvorgesetzten. Vorteil: Kürzere Informationswege, Spezialisierung. Nachteil: Hohes Konfliktpotenzial und unklare Weisungskompetenzen.
  • +
  • Matrixorganisation: Zweidimensionale Struktur (Funktionale Linienorganisation x Projektorganisation). Mitarbeiter unterstehen fachlich dem Projektleiter und disziplinarisch dem Abteilungsleiter.
  • +
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2. Vertragsarten nach BGB in der IT-Praxis

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VertragsartGesetzGeschuldete LeistungGewährleistungIT-Beispiel
Kaufvertrag§ 433 BGBÜbereignung einer mangelfreien SacheJa (§ 437 BGB Nacherfüllung, Minderung, Rücktritt)Kauf von 20 Laptops
Werkvertrag§ 631 BGBErfolg / funktionsfähiges WerkJa (§ 634 BGB Nachbesserung, Selbstvornahme)Installation & betriebsbereite Übergabe eines Netzwerks
Dienstvertrag§ 611 BGBReines Tätigwerden / BemühenKeine Erfolgsgarantie / MängelhaftungMitarbeiterschulung, Hotline-Support nach Stunden
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3. Service Management nach ITIL 4

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+ ITIL (Information Technology Infrastructure Library) ist der weltweite De-facto-Standard für IT-Service-Management: +

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    +
  • Incident Management: Schnelle Wiederherstellung des Normalbetriebs nach einer unvorhergesehenen Störung (Workaround, Ticket-Priorisierung).
  • +
  • Problem Management: Identifikation und dauerhafte Beseitigung der Ursachen wiederkehrender Incidents (Root Cause Analysis).
  • +
  • Change Enablement / Management: Risikobewertung und kontrollierte Freigabe von Änderungen an der IT-Infrastruktur durch das CAB (Change Advisory Board).
  • +
  • SLA (Service Level Agreement): Verbindliche Vereinbarung zwischen Kunde und IT-Dienstleister über Reaktionszeit, Wiederherstellungszeit und Verfügbarkeit (z. B. 99,9 %).
  • +
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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 1 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ Rechtsformen Einzelunternehmen vs GmbH + 6 Punkte +
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+ Der IT-Dienstleister Max Weber überlegt, sein Einzelunternehmen in eine GmbH umzuwandeln. +
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+ Vergleichen Sie das Einzelunternehmen und die Gesellschaft mit beschränkter Haftung (GmbH) hinsichtlich Haftung der Inhaber und Mindestkapital. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Einzelunternehmen: Inhaber haftet unbeschränkt persönlich mit dem gesamten Privat- und Geschäftsvermögen; kein Mindestkapital vorgeschrieben. (3 Pkt.) +GmbH: Haftung ist auf das Gesellschaftsvermögen beschränkt; Mindeststammkapital beträgt 25.000 EUR (mind. 12.500 EUR bei Gründung einzuzahlen). (3 Pkt.) +
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+ Projektmanagement Wasserfall vs Agil (Scrum) + 8 Punkte +
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+ In der IT-Abteilung soll ein neues Ticketsystem eingeführt werden. Diskutiert wird das Vorgehen nach dem klassischen Wasserfallmodell versus Scrum. +
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+ Nennen Sie zwei wesentliche Unterschiede zwischen dem sequentiellen Phasenmodell (Wasserfall) und dem agilen Vorgehen nach Scrum und begründen Sie, wann Scrum zu bevorzugen ist. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Unterschiede: +1. Planung & Flexibilität: Wasserfall plant den gesamten Projektumfang im Voraus starr; Scrum arbeitet in kurzen iterativen Sprints (1-4 Wochen) und erlaubt flexible Anforderungsanpassungen. (3 Pkt.) +2. Lieferergebnisse: Wasserfall liefert das fertige Endprodukt erst am Projektende; Scrum liefert nach jedem Sprint ein potenziell auslieferbares Produktinkrement (Shippable Increment). (3 Pkt.) +Begründung: Scrum ist zu bevorzugen, wenn Anforderungen zu Projektbeginn unvollständig oder dynamisch sind und schnelles Feedback der Anwender nötig ist. (2 Pkt.) +
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+ Scrum Rollen und Artefakte + 6 Punkte +
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+ Ein Softwareentwicklungsteam arbeitet nach dem Scrum-Framework. +
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+ Nennen Sie die drei Kernrollen in Scrum und beschreiben Sie die Aufgaben des Scrum Masters. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Drei Rollen: Product Owner, Scrum Master, Developers / Entwicklerteam. (3 Pkt.) +Aufgaben des Scrum Masters: Dient als Servant Leader und Coach, sorgt für die Einhaltung der Scrum-Regeln, beseitigt Hindernisse (Impediments) und schützt das Team vor externen Störungen. (3 Pkt.) +
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+ Vertragsarten Dienstvertrag vs Werkvertrag + 8 Punkte +
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+ Ein externes Beratungsunternehmen wird für die Installation eines Netzwerks und die Schulung der Mitarbeiter beauftragt. +
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+ Unterscheiden Sie Dienstvertrag (§ 611 BGB) und Werkvertrag (§ 631 BGB) hinsichtlich der geschuldeten Leistung und Gewährleistungsansprüche und ordnen Sie die beiden Tätigkeiten zu. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Dienstvertrag (§ 611 BGB): Geschuldet wird lediglich das bloße Tätigwerden/Bemühen, kein konkreter Erfolg; keine Mängelgewährleistung. Beispiel: Mitarbeiterschulung. (4 Pkt.) +Werkvertrag (§ 631 BGB): Geschuldet wird ein konkreter, fehlerfreier Erfolg (das Werk); der Auftragnehmer haftet für Mängel (Nacherfüllung, Minderung, Rücktritt). Beispiel: Installation und betriebsbereite Übergabe des Netzwerks. (4 Pkt.) +
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+ Organisationsformen Matrixorganisation + 6 Punkte +
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+ Ein Systemhaus mit 120 Mitarbeitern führt eine Matrixorganisation ein. +
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+ Erläutern Sie das Funktionsprinzip einer Matrixorganisation und nennen Sie einen wesentlichen Vorteil sowie einen typischen Nachteil. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Funktionsprinzip: Mehrdimensionale Organisationsstruktur, bei der Mitarbeiter gleichzeitig einer funktionalen Fachabteilung (z. B. Netzwerktechnik) und einer Projektleitung disziplinarisch bzw. fachlich unterstellt sind (Mehrliniensystem). (2 Pkt.) +Vorteil: Hohe Flexibilität, optimale Auslastung von Spezialisten, abteilungsübergreifender Wissenstransfer. (2 Pkt.) +Nachteil: Hohes Konfliktpotenzial durch Kompetenzstreitigkeiten zwischen Fach- und Projektleitern, Doppelunterstellung kann Mitarbeiter überlasten. (2 Pkt.) +
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+ Magisches Dreieck des Projektmanagements + 6 Punkte +
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+ In einem IT-Migrationsprojekt fordert der Kunde kurzfristig zusätzliche Funktionalitäten ohne Erhöhung des Budgets. +
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+ Beschreiben Sie die drei Eckpunkte des Magischen Dreiecks und erläutern Sie die Auswirkungen dieser Kundenforderung auf das Projekt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Eckpunkte: Zeit (Termine/Dauer), Kosten (Budget/Ressourcen), Qualität/Umfang (Scope/Leistung). (3 Pkt.) +Auswirkung: Wenn der Umfang erweitert wird, aber Kosten/Budget gleich bleiben, gerät das Dreieck aus dem Gleichgewicht: Die Fertigstellungszeit muss verlängert werden, oder die Qualität des Produkts sinkt durch Zeitdruck und reduzierte Tests. (3 Pkt.) +
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+ Stakeholder-Analyse + 6 Punkte +
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+ Vor dem Rollout einer neuen ERP-Software wird eine Stakeholder-Analyse durchgeführt. +
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+ Definieren Sie den Begriff Stakeholder und nennen Sie vier typische Stakeholder eines solchen Projekts. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Definition: Alle Personen, Gruppen oder Organisationen, die ein berechtigtes Interesse am Projekt haben oder durch dessen Verlauf/Ergebnis direkt oder indirekt beeinflusst werden. (2 Pkt.) +Vier Stakeholder: 1. Endanwender/Mitarbeiter, 2. Projektleitung/Management, 3. Betriebsrat, 4. Software-Lieferant/Dienstleister. (Je 1 Pkt. = 4 Pkt.) +
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+ Gantt-Diagramm und Kritischer Pfad + 6 Punkte +
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+ Im Rahmen der Netzwerkmigration wird der Terminplan mittels Netzplantechnik optimiert. +
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+ Definieren Sie den Begriff Kritischer Pfad und erklären Sie, warum Vorgänge auf diesem Pfad besondere Aufmerksamkeit erfordern. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Definition: Die längste Kette zeitlich voneinander abhängiger Vorgänge vom Projektstart bis zum Projektende, bei denen der Gesamtpuffer (GP) und freie Puffer (FP) jeweils null Tage betragen. (3 Pkt.) +Bedeutung: Jede Verzögerung bei einem Vorgang auf dem kritischen Pfad führt unmittelbar zu einer Verzögerung des gesamten Projektendtermins. (3 Pkt.) +
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+ Make-or-Buy Entscheidung + 8 Punkte +
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+ Ein Unternehmen überlegt, einen Helpdesk intern mit eigenen Mitarbeitern zu betreiben (Fixkosten 60.000 EUR/Jahr, variable Kosten 5 EUR pro Ticket) oder an einen externen Dienstleister zu vergeben (25 EUR pro Ticket ohne Fixkosten). +
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+ Berechnen Sie die kritische Ticketmenge (Break-Even-Point), ab der der Eigenbetrieb wirtschaftlicher ist, und nennen Sie zwei qualitative Entscheidungskriterien. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Break-Even-Berechnung: K_eigen = K_fremd -> 60.000 + 5 * x = 25 * x -> 60.000 = 20 * x -> x = 3.000 Tickets pro Jahr. Ab dem 3.001. Ticket ist der Eigenbetrieb kostengünstiger. (4 Pkt.) +Qualitative Kriterien: 1. Know-how-Aufbau und Datensicherheit im eigenen Haus; 2. Qualitätskontrolle und Reaktionszeit; 3. Abhängigkeit vom externen Dienstleister (Vendor Lock-in). (4 Pkt.) +
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+ Qualitätsmanagement PDCA-Zyklus (ISO 9001) + 8 Punkte +
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+ Zur kontinuierlichen Verbesserung von IT-Dienstleistungen wird der PDCA-Zyklus (Deming-Kreis) nach DIN EN ISO 9001 angewendet. +
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+ Benennen und erläutern Sie die vier Phasen des PDCA-Zyklus anhand eines Incident-Management-Prozesses. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Plan (Planen): Analyse der aktuellen Störungsbeseitigung, Definition von Zielen und Festlegen von Maßnahmen (z. B. Einführung von Standardarbeitsanweisungen SOPs). (2 Pkt.) +2. Do (Umsetzen): Durchführung und Schulung der Maßnahmen im Helpdesk auf operativer Ebene. (2 Pkt.) +3. Check (Überprüfen): Messung der Kennzahlen (z. B. First-Time-Fix-Rate, durchschnittliche Ticket-Lösungszeit) und Soll-Ist-Vergleich. (2 Pkt.) +4. Act (Handeln / Anpassen): Bei Zielabweichungen Korrekturmaßnahmen einleiten, erfolgreiche Prozesse als neuen Standard im Unternehmen verankern. (2 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/02_lf2_arbeitsplaetze_ausstatten/README.md b/courses/ihk_ap1/02_lf2_arbeitsplaetze_ausstatten/README.md new file mode 100644 index 0000000..2e71f51 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/02_lf2_arbeitsplaetze_ausstatten/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP1 Modul 02: Arbeitsplätze ausstatten & Ergonomie (LF 2) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 2 + +Hardware-Auswahl, Moderne Schnittstellen (Thunderbolt 4), USV-Klassen VFI/VI/VFD, DGUV-Ergonomie, TCO & Nutzwertanalyse. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/02_lf2_arbeitsplaetze_ausstatten/index.html b/courses/ihk_ap1/02_lf2_arbeitsplaetze_ausstatten/index.html new file mode 100644 index 0000000..126e44f --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/02_lf2_arbeitsplaetze_ausstatten/index.html @@ -0,0 +1,417 @@ + + + + + AP1 Modul 02: Arbeitsplätze ausstatten & Ergonomie (LF 2) + + + + +
+ + +

AP1 Modul 02: Arbeitsplätze ausstatten & Ergonomie (LF 2)

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Hardware-Auswahl, Moderne Schnittstellen (Thunderbolt 4), USV-Klassen VFI/VI/VFD, DGUV-Ergonomie, TCO & Nutzwertanalyse.

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🖥️ LF 2: Arbeitsplätze nach Kundenanforderung ausstatten

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+ Lernfeld 2 behandelt die ganzheitliche Konzeption, Hardware-Auswahl, Ergonomie, Schutzvorkehrungen und wirtschaftliche Bewertung von IT-Arbeitsplätzen. +

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1. Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) nach EN 62040-3

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    +
  • Klasse 3: VFD (Offline): Voltage and Frequency Dependent. Umschaltzeit 4-10 ms. Schützt nur vor totalem Netzausfall. Einsatz für einfache Büro-PCs.
  • +
  • Klasse 2: VI (Line-Interactive): Voltage Independent. Umschaltzeit 2-4 ms. Integrierte Spannungsregelung (AVR) gegen Unter-/Überspannungen. Für Abteilungs-Switches.
  • +
  • Klasse 1: VFI (Online / Doppelwandler): Voltage and Frequency Independent. Umschaltzeit 0 ms! Permanente Umwandlung AC -> DC -> AC. Filtert alle Oberschwingungen und Netzstörungen sauber heraus. Zwingend für Server und Rechenzentren.
  • +
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2. Bildschirmarbeitsplatzverordnung & Ergonomie (DGUV 215-410)

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    +
  • Sehabstand: 50 bis 70 cm (bei Bildschirmen ab 27 Zoll bis 80 cm).
  • +
  • Blickwinkel: Bildschirmoberkante maximal auf Augenhöhe; Blick um 20-35 Grad nach unten geneigt (schont Nackenmuskulatur).
  • +
  • Fensterausrichtung: Blickrichtung parallel zur Fensterfront zur Vermeidung von Direkt- und Reflexblendung.
  • +
  • Beleuchtung: Mindestens 500 Lux mittlere Beleuchtungsstärke im Arbeitsbereich.
  • +
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+ +

3. Wirtschaftlichkeit: TCO & Nutzwertanalyse

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+ Total Cost of Ownership (TCO) unterscheidet CapEx (einmalige Investitionsausgaben für Anschaffung) und OpEx (laufende Betriebskosten für Strom, Wartung, Lizenzen). Die Nutzwertanalyse gewichtet qualitative und quantitative Kriterien zur objektiven Angebotsauswahl. +

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+ ⚖️ Interaktive Nutzwertanalyse (NWA-Simulator) +

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+ Berechnen Sie den gewichteten Gesamtnutzen für drei IT-Angebote mit Echtzeit-Validierung der 100%-Gewichtungssumme: +

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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 2 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ USV-Klassen nach EN 62040-3 + 8 Punkte +
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+ Die Geschäftsleitung der Meier Logistik AG rüstet ihren Serverraum mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung aus. +
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+ Nennen Sie die drei USV-Klassen nach EN 62040-3 und erläutern Sie, warum für unternehmenskritische Server ausschließlich eine VFI-USV (Online-Doppelwandler) eingesetzt werden sollte. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. VFD (Offline/Voltage and Frequency Dependent): Umschaltzeit 4-10 ms, schützt nur vor Stromausfall. (2 Pkt.) +2. VI (Line-Interactive/Voltage Independent): Umschaltzeit 2-4 ms, Spannungsstabilisierung via AVR. (2 Pkt.) +3. VFI (Online/Voltage and Frequency Independent): Keine Umschaltzeit (0 ms), permanente Doppelwandlung AC->DC->AC, filtert alle Netzstörungen, Oberschwingungen und Frequenzschwankungen heraus. (4 Pkt.) +
+
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+ +
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+ USV-Dimensionierung Berechnung + 6 Punkte +
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+ Zwei Virtualisierungshosts mit je 550 Watt Leistungsaufnahme und ein SAN-Storage mit 300 Watt sollen bei einem Stromausfall für mindestens 20 Minuten weiterbetrieben werden können. Der Wirkungsgrad der USV liegt bei 85 %. +
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+ Berechnen Sie die mindestens bereitzustellende Energie der USV-Akkus in Wattstunden (Wh). Geben Sie Formel und Rechenweg an. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Gesamtlast: P_ges = (2 * 550 W) + 300 W = 1400 Watt. (2 Pkt.) +Leistungsbedarf inkl. Wirkungsgrad: P_aufwand = 1400 W / 0,85 = 1647,06 Watt. (2 Pkt.) +Energie für 20 Minuten (20/60 h = 1/3 h): E = 1647,06 W * (1/3) h = 549,02 Wh. (Mindestens 550 Wh). (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Schnittstellen Thunderbolt 4 vs USB4 + 6 Punkte +
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+ Für die Grafikabteilung werden Notebooks beschafft, die über ein einziges Kabel an eine Dockingstation zwei 4K-Displays mit 60 Hz ansteuern, das Notebook mit 85 Watt laden und 10-Gbit-Ethernet bereitstellen sollen. +
+

+ Nennen Sie die erforderliche Schnittstelle am Notebook und erläutern Sie zwei relevante Leistungsmerkmale (Power Delivery & DisplayPort Alt Mode). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Schnittstelle: Thunderbolt 4 oder USB4 (mindestens 40 Gbit/s Bandbreite). (2 Pkt.) +Power Delivery (USB-PD): Unterstützt bidirektionale Ladeleistungen bis 100W bzw. 240W über dasselbe Kabel. (2 Pkt.) +DisplayPort Alt Mode: Ermöglicht die native Übertragung von DisplayPort-Audiodateien und Videosignalen über die physischen Leitungen. (2 Pkt.) +
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+ RAM & ECC-Funktionsweise + 6 Punkte +
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+ Ein Kunde fragt, warum in Servern spezieller ECC-Arbeitsspeicher (Error-Correcting Code) verbaut wird, während in Desktop-PCs Non-ECC RAM zum Einsatz kommt. +
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+ Erläutern Sie die Funktionsweise von ECC-Speicher und begründen Sie die Notwendigkeit im Serverbetrieb. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Funktionsweise: ECC-RAM nutzt zusätzliche Prüfbits (z. B. 72 Bit Datenbreite statt 64 Bit für 8 Paritätsbits), um 1-Bit-Speicherfehler (Single Bit Flips) mittels Hamming-Code automatisch zur Laufzeit im laufenden Betrieb zu korrigieren und 2-Bit-Fehler zu erkennen. (4 Pkt.) +Notwendigkeit: Verhindert Serverabstürze (Blue Screens / Kernel Panics) und schleichende Datenkorruption in Datenbanken bei 24/7-Dauerbetrieb. (2 Pkt.) +
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+ DGUV Ergonomie am Bildschirmarbeitsplatz + 8 Punkte +
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+ Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung nach der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV / DGUV Information 215-410) wird ein Bildschirmarbeitsplatz überprüft. +
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+ Nennen Sie vier konkrete ergonomische Anforderungen an die Ausgestaltung des Bildschirmarbeitsplatzes. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Sehabstand zum Monitor: 50 bis 70 cm (bei größeren Bildschirmen bis 80 cm). (2 Pkt.) +2. Positionierung zum Fenster: Blickrichtung parallel zur Fensterfront zur Vermeidung von Direkt- und Reflexblendung. (2 Pkt.) +3. Höhe der Bildschirmoberkante: Maximal auf Augenhöhe, sodass der Blick um ca. 20-35 Grad leicht nach unten geneigt ist. (2 Pkt.) +4. Beleuchtung: Mindestens 500 Lux mittlere Beleuchtungsstärke im Arbeitsbereich. (2 Pkt.) +
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+ TCO CapEx vs OpEx Kostenrechnung + 6 Punkte +
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+ Bei der Anschaffung einer neuen Serverinfrastruktur vergleicht die Geschäftsleitung den Kauf eigener Server (On-Premises) mit einem Cloud-Modell (IaaS). +
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+ Definieren Sie die Begriffe CapEx und OpEx und ordnen Sie jeweils zwei typische Kostenpositionen zu. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ CapEx (Capital Expenditure): Einmalige Investitionsausgaben für langlebiges Anlagevermögen. Beispiele: Anschaffungskosten der Server-Hardware, Kauf von Switches, USV-Anlage. (3 Pkt.) +OpEx (Operational Expenditure): Laufende Betriebsausgaben zur Aufrechterhaltung des Betriebs. Beispiele: Monatliche Cloud-Abonnements, Stromkosten im Rechenzentrum, Wartungs- und Supportverträge. (3 Pkt.) +
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+ Nutzwertanalyse Durchführung + 6 Punkte +
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+ Ein Systemhaus bewertet drei Angebote für Notebooks anhand gewichteter Kriterien. +
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+ Erläutern Sie das rechnerische Vorgehen zur Ermittlung des gewichteten Gesamtnutzens und begründen Sie, warum das Angebot mit den niedrigsten Anschaffungskosten nicht zwingend den Zuschlag erhält. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Vorgehen: Für jedes Kriterium wird die vergebene Punktzahl (z. B. 1-10) mit dem Gewichtungsfaktor in Prozent multipliziert. Die Summe aller gewichteten Teilnutzwerte ergibt den Gesamtnutzwert. Das Angebot mit dem höchsten Gesamtnutzen gewinnt. (4 Pkt.) +Begründung: Die NWA ist ein multikriterielles Verfahren, das qualitative und funktionale Merkmale (z. B. Akkulaufzeit, Displayqualität, Garantie) gleichberechtigt neben den reinen Anschaffungspreis stellt. (2 Pkt.) +
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+ DIN 66399 SSD-Datenlöschung + 8 Punkte +
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+ Ausgemusterte Mitarbeiter-Laptops mit SSD-Speichern (Solid State Drives) sollen entsorgt werden. +
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+ Beschreiben Sie zwei zulässige Verfahren zur sicheren Datenlöschung auf Solid State Drives nach DIN 66399 und erklären Sie, warum klassisches Überschreiben mit Nullen bei SSDs ungeeignet ist. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. ATA-Secure-Erase / NVMe-Sanitize-Befehl: Weist den internen Flash-Controller an, alle Speicherzellen inkl. Reservesektoren durch Spannungsimpulse zu entladen und den internen AES-Schlüssel zu löschen (Crypto Erase). (3 Pkt.) +2. Mechanisches Schreddern: Physische Zerstörung des SSD-Datenträgers nach Sicherheitsstufe H-4 oder H-5 (Partikelgröße kleiner 30 mm² bzw. 10 mm²). (3 Pkt.) +Warum Nullen ungeeignet sind: Durch Wear-Leveling und Reservesektoren (Over-Provisioning) adressieren normale Schreibbefehle nicht alle physischen Flash-Zellen; Daten verbleiben ungelöscht. (2 Pkt.) +
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+ UEFI vs BIOS & TPM 2.0 + 8 Punkte +
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+ Für moderne Windows-Installationen müssen alle neuen PCs bestimmte Hardwareanforderungen erfüllen. +
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+ Nennen Sie drei wesentliche technische Unterschiede zwischen Legacy-BIOS und UEFI und erklären Sie die Kernfunktion des TPM 2.0 Chips. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Unterschiede: +1. Partitionstabelle: UEFI nutzt GPT (Partitionen > 2 TB, bis zu 128 Partitionen), BIOS nutzt MBR (max. 2 TB, nur 4 primäre Partitionen). (2 Pkt.) +2. Sicherheit: UEFI unterstützt Secure Boot (Signaturprüfung des Bootloaders). (2 Pkt.) +3. Architektur: UEFI läuft im 64-Bit-Modus mit eigener grafischer Oberfläche und Netzwerkunterstützung, BIOS im 16-Bit-Real-Mode. (2 Pkt.) +TPM 2.0 (Trusted Platform Module): Kryptografischer Hardwarechip zur sicheren Schlüsselspeicherung (z. B. für BitLocker) und zur Integritätsmessung der Bootkette (Measured Boot). (2 Pkt.) +
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+ Dateisysteme Vergleich exFAT vs NTFS vs ext4 + 6 Punkte +
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+ Ein Techniker muss ein externes USB-Laufwerk formatieren, das Dateien über 4 GB speichern soll und an Windows-, macOS- und Linux-Rechnern ohne Zusatzsoftware les- und schreibbar sein muss. +
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+ Ermitteln Sie das am besten geeignete Dateisystem und begründen Sie den Ausschluss von FAT32 und NTFS. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Geeignetes Dateisystem: exFAT (Extended File Allocation Table). (2 Pkt.) +Ausschluss FAT32: Unterstützt nur eine maximale Dateigröße von 4 GiB (2^32 - 1 Bytes) und maximale Partitionsgrößen von 2 TB bzw. 32 GB unter Windows-Formatierung. (2 Pkt.) +Ausschluss NTFS: Wird unter macOS standardmäßig nur lesend unterstützt; Schreibzugriffe erfordern proprietäre Treiber von Drittanbietern. (2 Pkt.) +
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+ Netzteile Wirkungsgrad 80 PLUS + 6 Punkte +
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+ Ein Servernetzteil mit 80 PLUS Platinum Zertifizierung liefert 800 Watt Ausgangsleistung an die Serverkomponenten bei einem Wirkungsgrad von 92 %. +
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+ Berechnen Sie die Wirkleistung, die das Netzteil aus dem 230V-Netz aufnimmt, und die entstehende thermische Verlustleistung in Watt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Aufgenommene Leistung: P_in = P_out / Wirkungsgrad = 800 W / 0,92 = 869,57 Watt. (3 Pkt.) +Verlustleistung (Wärmeabgabe): P_verlust = P_in - P_out = 869,57 W - 800 W = 69,57 Watt. (3 Pkt.) +
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+ PUE-Wert im Rechenzentrum + 6 Punkte +
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+ Ein Rechenzentrum verbraucht insgesamt 1.500.000 kWh elektrische Energie pro Jahr. Davon entfallen 1.000.000 kWh direkt auf die IT-Hardware (Server, Storage, Netzwerk). +
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+ Berechnen Sie den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) und erläutern Sie dessen Bedeutung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Formel: PUE = Gesamte aufgenommene Energie / Energiebedarf der IT-Hardware. (2 Pkt.) +Berechnung: PUE = 1.500.000 kWh / 1.000.000 kWh = 1,50. (2 Pkt.) +Bedeutung: Ein Wert von 1,5 bedeutet, dass für jedes Watt IT-Leistung zusätzliche 0,5 Watt für Infrastruktur (Kühlung, USV-Verluste, Beleuchtung) benötigt werden. Idealwert ist 1,0. (2 Pkt.) +
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+ Green IT & Umweltzeichen Blauer Engel + 8 Punkte +
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+ Für eine öffentliche Ausschreibung von 200 Büro-PCs fordert der Auftraggeber die Zertifizierung nach dem Umweltzeichen "Blauer Engel" (DE-UZ 78). +
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+ Nennen Sie vier ökologische und ressourcenschonende Anforderungen, die Geräte für dieses Umweltzeichen erfüllen müssen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Hohe Energieeffizienz des Netzteils und geringer Stromverbrauch im Standby-/Ruhezustand. (2 Pkt.) +2. Reparierbarkeit und Upgradefähigkeit (Verwendung von Standardkomponenten, zerstörungsfreie Demontierbarkeit mit Standardwerkzeug). (2 Pkt.) +3. Vermeidung gefährlicher Stoffe (z. B. Verzicht auf halogenierte Flammschutzmittel in Gehäusen und Leiterplatten). (2 Pkt.) +4. Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Software-Updates für mindestens 5 Jahre nach Produktionseinstellung. (2 Pkt.) +
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+ Display-Technologien IPS vs OLED vs VA + 8 Punkte +
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+ Für die Beschaffung von 50 Arbeitsplatzmonitoren werden Panels verglichen. +
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+ Vergleichen Sie IPS- und OLED-Panels bezüglich Blickwinkelstabilität, Kontrast/Schwarzwert, Energieverbrauch bei hellen Inhalten und Reaktionszeit. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Blickwinkelstabilität: Beide sehr gut; IPS behält Farben bis fast 178 Grad naturgetreu bei, OLED hat nahezu keinen Blickwinkelverlust. (2 Pkt.) +Kontrast/Schwarzwert: OLED bietet echtes Schwarz und unendlichen Kontrast, da selbstleuchtende Pixel komplett abgeschaltet werden; IPS benötigt Hintergrundbeleuchtung (Backlight), Schwarz wirkt leicht gräulich. (2 Pkt.) +Energieverbrauch: IPS verbraucht konstant Strom unabhängig vom Bildschirminhalt; OLED verbraucht bei großflächig weißen Dokumenten (Office/Word) signifikant mehr Strom als IPS. (2 Pkt.) +Burn-In-Risiko: IPS hat kein Burn-In; bei OLED besteht bei statischen Office-Elementen (Taskleiste, Fensterrahmen) im Dauerbetrieb ein Restrisiko für Pixeldegradation. (2 Pkt.) +
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+ Bildschirmbrille Kostenübernahme + 6 Punkte +
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+ Ein Mitarbeiter klagt nach Umstellung auf Bildschirmarbeit über Kopfschmerzen und brennende Augen. Ein Augenarzt verordnet eine spezielle Bildschirmarbeitsplatzbrille. +
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+ Beurteilen Sie anhand von § 6 ArbStättV und DGUV Information 250-008, unter welchen Voraussetzungen der Arbeitgeber die Kosten für die Brille übernehmen muss. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Pflicht zur arbeitsmedizinischen Vorsorge: Der Arbeitgeber muss Mitarbeitern an Bildschirmarbeitsplätzen eine regelmäßige Augenuntersuchung ermöglichen. (2 Pkt.) +2. Medizinische Notwendigkeit: Ergibt die Untersuchung, dass normale Sehhilfen (z. B. Alltagsbrillen, Gleitsichtbrillen) für die spezielle Arbeitsdistanz (50-70 cm) nicht ausreichen, muss der Arbeitgeber eine Bildschirmarbeitsplatzbrille bereitstellen. (2 Pkt.) +3. Kostenübernahme: Der Arbeitgeber trägt die Kosten im angemessenen, für den Arbeitszweck notwendigen Rahmen voll (§ 6 Abs. 2 ArbStättV). (2 Pkt.) +
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+ + +
+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/03_lf3_clients_in_netzwerke_einbinden/README.md b/courses/ihk_ap1/03_lf3_clients_in_netzwerke_einbinden/README.md new file mode 100644 index 0000000..0112480 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/03_lf3_clients_in_netzwerke_einbinden/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP1 Modul 03: Clients in Netzwerke einbinden (LF 3) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 3 + +IPv4/IPv6-Adressierung, Subnetting FLSM/VLSM, OSI-Modell, Cat 6a/7, Glasfaser (Singlemode vs. Multimode), Switching & Wi-Fi 6. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/03_lf3_clients_in_netzwerke_einbinden/index.html b/courses/ihk_ap1/03_lf3_clients_in_netzwerke_einbinden/index.html new file mode 100644 index 0000000..1823509 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/03_lf3_clients_in_netzwerke_einbinden/index.html @@ -0,0 +1,508 @@ + + + + + AP1 Modul 03: Clients in Netzwerke einbinden (LF 3) + + + + +
+ + +

AP1 Modul 03: Clients in Netzwerke einbinden (LF 3)

+

IPv4/IPv6-Adressierung, Subnetting FLSM/VLSM, OSI-Modell, Cat 6a/7, Glasfaser (Singlemode vs. Multimode), Switching & Wi-Fi 6.

+ + +
+ +

🌐 LF 3: Clients in Netzwerke einbinden

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+ Lernfeld 3 ist das Herzstück der Netzwerktechnik in Teil 1 der Abschlussprüfung: IPv4/IPv6-Adressierung, Subnetting, OSI-Referenzmodell, strukturierte Verkabelung und Netzwerkprotokolle. +

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1. Die Magische Zahl im Subnetting (FLSM & VLSM)

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+ Die Schrittweite (Blockgröße) berechnet sich immer aus: Schrittweite = 256 - Subnetzmasken-Oktett.
+ Beispiel /27: Subnetzmaske = 255.255.255.224 -> Schrittweite = 256 - 224 = 32.
+ Netzwerkblöcke: .0, .32, .64, .96, .128, .160, .192, .224.
+ Nutzbare Hosts: 2^(Hostbits) - 2 = 2^5 - 2 = 30 Hosts. +

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2. Das 7-Schichten OSI-Referenzmodell (ISO/IEC 7498-1)

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+ + + + + + + + + + + +
SchichtNameProtokolle / HardwarePDU (Dateneinheit)
7Application (Anwendung)HTTP, DNS, DHCP, SMTP, SSHData
6Presentation (Darstellung)TLS, JSON, ASCII, JPEGData
5Session (Sitzung)RPC, NetBIOS, SocketsData
4Transport (Transport)TCP (Segment), UDP (Datagram)Segment
3Network (Vermittlung)IPv4, IPv6, ICMP, RouterPaket
2Data Link (Sicherung)Ethernet, ARP, Switch, MAC-AdresseFrame
1Physical (Bitübertragung)RJ45, Glasfaser, Hub, RepeaterBit
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+ ⚡ Interaktiver Subnetting-Drill Master +

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+ Trainieren Sie Subnetting-Berechnungen unter Prüfungsbedingungen mit Sofort-Feedback und Schrittweiten-Erklärung: +

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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 3 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ IPv4 Subnetting /27 Berechnung + 12 Punkte +
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+ Einem Subnetz ist die IP-Adresse 172.20.14.98 mit der CIDR-Präfixlänge /27 zugewiesen. +
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+ Berechnen Sie: 1. Subnetzmaske in Dezimalpunkt-Notation, 2. Netzwerkadresse, 3. Erste nutzbare Host-IP, 4. Letzte nutzbare Host-IP, 5. Broadcastadresse, 6. Anzahl nutzbarer Hostadressen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Subnetzmaske: 255.255.255.224 (/27 entspricht 11111111.11111111.11111111.11100000). (2 Pkt.) +2. Schrittweite: 256 - 224 = 32. Blockgrenzen: 0, 32, 64, 96, 128... -> Netzadresse: 172.20.14.96. (2 Pkt.) +3. Erste nutzbare Host-IP: 172.20.14.97. (2 Pkt.) +4. Broadcastadresse: 172.20.14.127. (2 Pkt.) +5. Letzte nutzbare Host-IP: 172.20.14.126. (2 Pkt.) +6. Nutzbare Hostadressen: 2^5 - 2 = 32 - 2 = 30 Hosts. (2 Pkt.) +
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+ VLSM Variable Length Subnet Mask + 9 Punkte +
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+ Das Basisnetz 192.168.50.0/24 soll mittels VLSM für drei Abteilungen aufgeteilt werden: Vertrieb (55 Hosts), Entwicklung (28 Hosts) und Support (12 Hosts). +
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+ Ermitteln Sie für alle drei Subnetze jeweils die Netzadresse und die CIDR-Präfixlänge. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Vertrieb (55 Hosts + 2 = 57 Adressen -> 2^6 = 64): Netzadresse 192.168.50.0/26 (Bereich: .0 bis .63). (3 Pkt.) +Entwicklung (28 Hosts + 2 = 30 Adressen -> 2^5 = 32): Netzadresse 192.168.50.64/27 (Bereich: .64 bis .95). (3 Pkt.) +Support (12 Hosts + 2 = 14 Adressen -> 2^4 = 16): Netzadresse 192.168.50.96/28 (Bereich: .96 bis .111). (3 Pkt.) +
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+ IPv6 Kürzungsregeln nach RFC 5952 + 6 Punkte +
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+ Ein Client hat die IPv6-Adresse 2001:0db8:0000:0042:0000:0000:0000:0001/64 konfiguriert. +
+

+ Kürzen Sie die Adresse nach den offiziellen RFC-5952-Regeln und erläutern Sie die Bedeutung der Link-Local-Adresse (fe80::/10). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Gekürzte Adresse: 2001:db8:0:42::1/64 (Führende Nullen pro Block weglassen; die längste zusammenhängende Folge von Null-Blöcken einmalig durch :: ersetzen). (3 Pkt.) +Link-Local (fe80::/10): Automatisch generierte, nicht im Internet geroutete Adresse zur lokalen Kommunikation im selben Subnetz (z. B. für Neighbor Discovery Protocol NDP, DHCPv6 und Router Solicitations). (3 Pkt.) +
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+ DHCP DORA-Prozess + 8 Punkte +
+
+ Ein neuer Arbeitsplatz-PC wird mit dem Unternehmensnetzwerk per Patchkabel verbunden. +
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+ Beschreiben Sie die vier Phasen des DHCP-Lease-Prozesses (DORA) und geben Sie jeweils an, ob die Nachricht als Broadcast oder Unicast gesendet wird. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. DHCPDISCOVER (Broadcast): Client sucht im lokalen Netz nach verfügbaren DHCP-Servern. (2 Pkt.) +2. DHCPOFFER (Unicast oder Broadcast): DHCP-Server bieten dem Client eine freie IP-Adresse samt Parametern an. (2 Pkt.) +3. DHCPREQUEST (Broadcast): Client wählt ein Angebot aus und fordert die Bindung an (Broadcast informiert auch andere Server). (2 Pkt.) +4. DHCPACK (Unicast oder Broadcast): Server bestätigt die Vergabe und überträgt Lease-Dauer, Subnetzmaske, Gateway und DNS. (2 Pkt.) +
+
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+
+ DNS Resource Records + 8 Punkte +
+
+ Ein Administrator verwaltet die Forward- und Reverse-Lookup-Zonen im internen DNS-Server. +
+

+ Erklären Sie die jeweilige Funktion der folgenden vier DNS-Resource-Records: A, AAAA, CNAME und PTR. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. A-Record: Löst einen vollqualifizierten Domänennamen (FQDN) in eine IPv4-Adresse auf. (2 Pkt.) +2. AAAA-Record: Löst einen FQDN in eine 128-Bit IPv6-Adresse auf. (2 Pkt.) +3. CNAME-Record (Canonical Name): Dient als Alias/Verweis auf einen anderen bestehenden A- oder AAAA-Record. (2 Pkt.) +4. PTR-Record (Pointer): Ermöglicht das Reverse-DNS-Lookup (Auflösung einer IP-Adresse in den FQDN). (2 Pkt.) +
+
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+ +
+
+ OSI-Referenzmodell Zuordnung + 8 Punkte +
+
+ Netzwerkgeräte und Protokolle werden im 7-Schichten-Modell nach ISO/IEC 7498-1 eingeordnet. +
+

+ Ordnen Sie die folgenden vier Begriffe der jeweils korrekten Schicht (1 bis 7) mit deutschem und englischem Namen zu: Switch, Router, TCP, HTTP. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Switch: Schicht 2 (Sicherungsschicht / Data Link Layer - Weiterleitung anhand von MAC-Adressen). (2 Pkt.) +2. Router: Schicht 3 (Vermittlungsschicht / Network Layer - Weiterleitung anhand logischer IP-Adressen). (2 Pkt.) +3. TCP: Schicht 4 (Transportschicht / Transport Layer - End-to-End-Verbindung und Segmentierung). (2 Pkt.) +4. HTTP: Schicht 7 (Anwendungsschicht / Application Layer - Protokoll für Webdienste). (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Kupferverkabelung Cat 6a vs Cat 7 + 6 Punkte +
+
+ Bei einer Neuausstattung eines Bürogebäudes wird über Cat 6a versus Cat 7 diskutiert. +
+

+ Nennen Sie Übertragungsfrequenz und max. Datenrate von Cat 6a und erläutern Sie die Bezeichnung S/FTP. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Cat 6a: Grenzfrequenz 500 MHz, Datenrate bis zu 10 Gbit/s (10GBASE-T) über die maximale Kanallänge von 100 Metern. (2 Pkt.) +S/FTP: Shielded with Foiled Twisted Pair -> S = Gesamtabschirmung des Kabels durch ein Kupfergeflecht (Braid Screen); FTP = Jedes einzelne der vier Adernpaare ist zusätzlich mit einer Aluminium-Abschirmfolie umwickelt. (4 Pkt.) +
+
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+ +
+
+ LWL Fasertypen Singlemode vs Multimode + 8 Punkte +
+
+ Zwei Firmengebäude im Abstand von 950 Metern sollen über ein Glasfaserkabel miteinander verbunden werden. +
+

+ Vergleichen Sie Singlemode- (OS2) und Multimode-Glasfasern (OM4) bezüglich Kerndurchmesser, Lichtquelle und Reichweite und begründen Sie Ihre Wahl für das Projekt. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Singlemode (OS2): Kerndurchmesser ca. 9 µm, Lichtquelle Laser, Reichweite bis über 40 km, keine Modendispersion. (3 Pkt.) +Multimode (OM4): Kerndurchmesser 50 µm, Lichtquelle VCSEL/LED, Reichweite typisch max. 400-550 Meter bei 10 Gbit/s. (3 Pkt.) +Entscheidung: Für 950 m muss zwingend Singlemode-Glasfaser (OS2) gewählt werden, da Multimode bei 10 Gbit/s die geforderte Distanz überschreitet. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Switch MAC-Address Table & Flooding + 6 Punkte +
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+ Ein Switch empfängt einen Frame auf Port 3 mit einer Ziel-MAC-Adresse, die nicht in seiner internen SAT-Tabelle (Source Address Table / CAM-Table) verzeichnet ist. +
+

+ Beschreiben Sie die Reaktion des Switches auf diesen Frame (Unicast Flooding) und erklären Sie, wie der Switch seine MAC-Adresstabelle füllt. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Reaktion (Unknown Unicast Flooding): Der Switch leitet den Frame an alle aktiven Ports desselben VLANs weiter, mit Ausnahme des Eingangsports 3. (3 Pkt.) +Lernen (MAC Learning): Der Switch liest bei jedem eingehenden Frame die Quell-MAC-Adresse (Source MAC) aus dem Ethernet-Header und speichert die Zuordnung Port <-> MAC zusammen mit einem Aging-Timer in seiner CAM-Tabelle. (3 Pkt.) +
+
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+ +
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+ WLAN Wi-Fi 6 (802.11ax) Technologien + 6 Punkte +
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+ Ein Unternehmen stattet Besprechungsräume mit Wi-Fi 6 Access Points aus. +
+

+ Nennen und erläutern Sie zwei Schlüsseltechnologien von Wi-Fi 6 (OFDMA und MU-MIMO), die für hohe Clientdichten sorgen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): Teilt einen Funkkanal in viele kleine Unterträger (Resource Units) auf, sodass der AP gleichzeitig mit mehreren Clients Datenpakete in einem einzigen Übertragungszyklus austauschen kann (geringe Latenz). (3 Pkt.) +MU-MIMO (Multi-User MIMO): Ermöglicht gleichzeitiges Senden und Empfangen über mehrere räumliche Streams (Spatial Streams) an mehrere Endgeräte zeitgleich in Up- und Downlink. (3 Pkt.) +
+
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+ +
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+ Kollisionsdomäne vs Broadcastdomäne + 6 Punkte +
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+ In einer Netzwerktopologie befinden sich Hubs, Switche und Router. +
+

+ Definieren Sie die Begriffe Kollisionsdomäne und Broadcastdomäne und geben Sie an, wie viele dieser Domänen ein 24-Port-Layer-2-Switch standardmäßig besitzt. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Kollisionsdomäne: Netzwerkbereich, in dem Datenpakete kollidieren können, wenn zwei Stationen gleichzeitig senden (CSMA/CD). (2 Pkt.) +Broadcastdomäne: Netzwerkbereich, in dem ein gesendeter Broadcast-Frame (Ziel: FF:FF:FF:FF:FF:FF) alle angeschlossenen Knoten erreicht. (2 Pkt.) +24-Port-Switch: Besitzt 24 separate Kollisionsdomänen (1 pro Vollduplex-Port) und genau 1 gemeinsame Broadcastdomäne (sofern keine VLANs eingerichtet sind). (2 Pkt.) +
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+ +
+
+ CSMA/CD vs CSMA/CA + 6 Punkte +
+
+ Vergleichen Sie das Medienzugriffsverfahren im klassischen kabelgebundenen Halbduplex-Ethernet mit dem im WLAN. +
+

+ Erläutern Sie den Unterschied zwischen Collision Detection (CD) und Collision Avoidance (CA). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ CSMA/CD (Ethernet): Stationen senden und hören gleichzeitig die Leitung ab. Erkennt eine Station eine Kollision (Spannungsanstieg), sendet sie ein JAM-Signal, bricht ab und wartet eine zufällige Backoff-Zeit. (3 Pkt.) +CSMA/CA (WLAN): Da Funkgeräte beim Senden ihr eigenes Empfangssignal überlagern, können Kollisionen nicht zuverlässig erkannt werden. Stattdessen wird der Kanal abgehört (Carrier Sense) und vor dem Senden eine zufällige Wartezeit (Contention Window) eingelegt, ggf. ergänzt durch RTS/CTS-Handshakes. (3 Pkt.) +
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+
+ +
+
+ Netzwerk-Übertragungszeit Berechnung + 8 Punkte +
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+ Ein Backup-Image von 450 GiB soll über eine 1-Gbit/s-Ethernet-Leitung auf ein NAS übertragen werden. Der Protokoll-Overhead (TCP/IP/Ethernet) beträgt 8 % und die durchschnittliche Netto-Leitungsauslastung liegt bei 85 %. +
+

+ Berechnen Sie die Übertragungsdauer in Stunden und Minuten. (1 GiB = 1024^3 Byte; 1 Gbit/s = 10^9 Bit/s). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Dateigröße in Bit: 450 * 1024 * 1024 * 1024 * 8 Bit = 3.865.470.566.400 Bit. (2 Pkt.) +Nutzdatenrate der Leitung: 1.000.000.000 Bit/s * 0,85 * (1 - 0,08) = 782.000.000 Bit/s = 782 Mbit/s. (2 Pkt.) +Dauer in Sekunden: 3.865.470.566.400 / 782.000.000 s = 4943,05 Sekunden. (2 Pkt.) +Umrechnung: 4943,05 / 3600 = 1,373 h -> 1 Stunde und 22 Minuten (82 Minuten). (2 Pkt.) +
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+ PoE Power over Ethernet Standards + 6 Punkte +
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+ Für neue IP-Telefone und Überwachungskameras wird PoE nach IEEE 802.3at (PoE+) auf den Access-Switches benötigt. +
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+ Nennen Sie die maximale Leistungsabgabe pro Port nach IEEE 802.3af (PoE) und IEEE 802.3at (PoE+) und erklären Sie den Unterschied zwischen Endspan und Midspan. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ PoE (802.3af): Max. 15,4 Watt am Switch-Port (min. 12,95 W am Endgerät). (2 Pkt.) +PoE+ (802.3at): Max. 30,0 Watt am Switch-Port (min. 25,5 W am Endgerät). (2 Pkt.) +Endspan: Die Stromversorgung erfolgt direkt über den Ethernet-Switch selbst. (1 Pkt.) +Midspan: Ein separater PoE-Injektor oder Patchpanel wird zwischen Non-PoE-Switch und Endgerät geschaltet. (1 Pkt.) +
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+ ARP-Protokoll & ARP-Cache + 6 Punkte +
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+ Host A (192.168.1.10) möchte ein TCP-Paket an Host B (192.168.1.50) im selben Subnetz senden. +
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+ Beschreiben Sie, wie Host A mithilfe des Address Resolution Protocols (ARP) die Ziel-Hardwareadresse ermittelt und was geschieht, wenn der Eintrag im Cache veraltet. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. ARP-Request: Host A prüft seinen ARP-Cache. Ist kein Eintrag vorhanden, sendet er einen ARP-Request als Ethernet-Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) mit dem Inhalt: "Wer hat 192.168.1.50? Bitte antworte an 192.168.1.10!". (2 Pkt.) +2. ARP-Reply: Host B erkennt seine IP und antwortet per Unicast direkt an die MAC von Host A mit seiner MAC-Adresse. (2 Pkt.) +3. Cache & Aging: Host A trägt die MAC in seinen ARP-Cache ein. Nach Ablauf des Aging-Timers (typisch 5-20 Min.) wird der Eintrag gelöscht und muss bei erneutem Bedarf neu angefragt werden. (2 Pkt.) +
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+ IPv6 SLAAC vs DHCPv6 + 8 Punkte +
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+ In einem neu eingerichteten IPv6-Netzwerk sollen Clients ihre IP-Adressen automatisch beziehen. +
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+ Vergleichen Sie SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) und Stateful DHCPv6 bezüglich Adressvergabe, Router Advertisements und zentraler Protokollierung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ SLAAC: Client empfängt vom Router per ICMPv6 Router Advertisement (RA) das 64-Bit-Netzwerkpräfix. Den 64-Bit-Interface Identifier generiert der Client selbst (entweder via EUI-64 aus der MAC-Adresse oder zufällig via Privacy Extensions RFC 4941). Keine zentrale Adressdatenbank. (4 Pkt.) +Stateful DHCPv6: Funktioniert wie traditionelles DHCP: Ein DHCPv6-Server verwaltet einen definierten Adresspool, vergibt spezifische Adressen an Clients und protokolliert diese in einer Lease-Datenbank (zentrale Kontrolle und Auditierbarkeit). (4 Pkt.) +
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+ MTU, MSS und Path MTU Discovery + 8 Punkte +
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+ Nach der Einrichtung eines VPN-Tunnels können Clients zwar kleine Webseiten öffnen, der Download großer Dateien bricht jedoch mit Timeouts ab. +
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+ Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Ethernet-MTU (Maximum Transmission Unit), TCP-MSS (Maximum Segment Size), VPN-Overhead und Path MTU Discovery (PMTUD). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Standard-MTU: Im Ethernet beträgt die MTU maximal 1500 Byte (inkl. 20 Byte IP-Header + 20 Byte TCP-Header -> MSS = 1460 Byte). (2 Pkt.) +VPN-Overhead: Ein VPN-Tunnel (z. B. IPsec/ESP) fügt zusätzliche Header und Padding hinzu (ca. 40-70 Byte). Ein 1500-Byte-Paket überschreitet nun die physische Leitungs-MTU. (2 Pkt.) +PMTUD & DF-Bit: Pakete mit gesetztem "Don't Fragment"-Bit (DF) werden vom Router verworfen, wenn sie größer als die MTU des Zwischenlinks sind. Der Router sendet ein ICMP-Paket "Fragmentation Needed" zurück. (2 Pkt.) +Lösung (Black Hole Vermeidung): Werden ICMP-Nachrichten durch Firewalls blockiert, scheitert PMTUD. Abhilfe: TCP MSS Clamping auf der Firewall (MSS künstlich auf z. B. 1360 Byte reduzieren). (2 Pkt.) +
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+ WLAN WPA3-Sicherheit & SAE Handshake + 8 Punkte +
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+ Die WLAN-Infrastruktur soll von WPA2-Personal (PSK) auf WPA3-Personal migriert werden. +
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+ Erläutern Sie, warum WPA2 für Offline-Wörterbuchangriffe anfällig ist und wie der SAE-Handshake (Simultaneous Authentication of Equals / Dragonfly) in WPA3 diesen Angriff unmöglich macht. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Schwachstelle WPA2: Beim klassischen 4-Wege-Handshake kann ein Angreifer die Handshake-Frames mitschneiden (Sniffing) und anschließend offline auf Hochleistungs-GPUs Milliarden Passwörter gegen den Hash testen (Dictionary Attack), ohne weitere Verbindung zum AP. (4 Pkt.) +WPA3 / SAE-Verfahren: Verwendet den Dragonfly-Schlüsselaustausch (Diffie-Hellman-Variante auf elliptischen Kurven). Das Passwort wird direkt in die Kurvenberechnung einbezogen. Ein Angreifer kann bei jedem Fehlversuch nur genau ein einziges Passwort online verifizieren; Offline-Wörterbuchangriffe auf mitgeschnittene Pakete sind mathematisch unmöglich (Forward Secrecy). (4 Pkt.) +
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+ DNSSEC Funktionsweise + 8 Punkte +
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+ Zur Abwehr von DNS-Spoofing und Cache Poisoning wird DNSSEC auf den Nameservern implementiert. +
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+ Erläutern Sie, wie DNSSEC die Authentizität und Integrität von DNS-Antworten sicherstellt und welche Aufgaben die Records RRSIG und DNSKEY haben. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Funktionsweise: DNSSEC nutzt asymmetrische Kryptografie zur hierarchischen digitalen Signatur von DNS-Zonendaten. Clients können über eine lückenlose Vertrauenskette (Chain of Trust) von der DNS-Root-Zone (. ) über die TLD (z. B. .de) bis zur Domäne prüfen, ob die Antwort unverfälscht vom autoritativen Server stammt. (4 Pkt.) +DNSKEY: Enthält den öffentlichen Schlüssel der Zone zur Verifikation von Signaturen. (2 Pkt.) +RRSIG (Resource Record Signature): Enthält die kryptografische Signatur über ein konkretes Resource Record Set (RRSet, z. B. A- oder MX-Records). (2 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/04_lf4_schutzbedarfsanalyse_und_cybersicherheit/README.md b/courses/ihk_ap1/04_lf4_schutzbedarfsanalyse_und_cybersicherheit/README.md new file mode 100644 index 0000000..536166e --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/04_lf4_schutzbedarfsanalyse_und_cybersicherheit/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP1 Modul 04: Schutzbedarfsanalyse & Cyber-Sicherheit (LF 4) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 4 + +CIA-Triade, BSI IT-Grundschutz, DSGVO TOMs (Art. 32), 3-2-1-Backup-Regel, RTO/RPO, TLS 1.3, 2FA/TOTP & Incident Response. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/04_lf4_schutzbedarfsanalyse_und_cybersicherheit/index.html b/courses/ihk_ap1/04_lf4_schutzbedarfsanalyse_und_cybersicherheit/index.html new file mode 100644 index 0000000..7bb4fab --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/04_lf4_schutzbedarfsanalyse_und_cybersicherheit/index.html @@ -0,0 +1,473 @@ + + + + + AP1 Modul 04: Schutzbedarfsanalyse & Cyber-Sicherheit (LF 4) + + + + +
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AP1 Modul 04: Schutzbedarfsanalyse & Cyber-Sicherheit (LF 4)

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CIA-Triade, BSI IT-Grundschutz, DSGVO TOMs (Art. 32), 3-2-1-Backup-Regel, RTO/RPO, TLS 1.3, 2FA/TOTP & Incident Response.

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🛡️ LF 4: Schutzbedarfsanalyse & Cyber-Sicherheit im Betrieb

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+ Informationssicherheit und Datenschutz nach DSGVO und BSI IT-Grundschutz. Verständnis der Schutzziele, Backup-Strategien und moderner Authentifizierungsverfahren. +

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1. Die CIA-Triade der IT-Sicherheit

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  • Confidentiality (Vertraulichkeit): Schutz vor unbefugtem Zugriff und Datenabfluss (Verschlüsselung mit AES, TLS, Berechtigungskonzept).
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  • Integrity (Integrität): Schutz vor unbemerkter Veränderung und Manipulation (Kryptografische Prüfsummen SHA-256, digitale Signaturen).
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  • Availability (Verfügbarkeit): Zeitgerechter Zugriff autorisierter Benutzer auf Systeme (USV, RAID, redundante Netzteile, Backups).
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2. Die 3-2-1-Backup-Regel & Disaster Recovery

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  • 3 Kopien: Mindestens 3 Datenkopien (1 Produktivdaten + 2 Sicherungen).
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  • 2 Medientechnologien: Speicherung auf mindestens 2 unterschiedlichen Medien (z. B. Festplatten-Storage + LTO-Tape).
  • +
  • 1 Offsite-Kopie: Mindestens 1 Kopie außer Haus an einem separaten Brandabschnitt / Cloud mit Air-Gap (Schutz vor Ransomware).
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  • RTO (Recovery Time Objective): Maximal tolerierbare Zeit bis zur Wiederherstellung des Betriebs.
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  • RPO (Recovery Point Objective): Maximal tolerierbarer Zeitraum für Datenverlust.
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+ 🔒 Interaktiver DSGVO TOMs Matcher +

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+ Ordnen Sie Sicherheitsmaßnahmen den 8 gesetzlichen technisch-organisatorischen Maßnahmen (Art. 32 DSGVO) zu: +

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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 4 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ CIA-Triade Grundwerte der Informationssicherheit + 9 Punkte +
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+ Ein IT-Sicherheitskonzept nach BSI IT-Grundschutz basiert auf den drei klassischen Sicherheitszielen. +
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+ Definieren Sie die Schutzziele Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit und nennen Sie zu jedem Ziel eine konkrete technische oder organisatorische Maßnahme. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Vertraulichkeit (Confidentiality): Informationen sind nur autorisierten Personen zugänglich und vor unbefugtem Zugriff geschützt. Maßnahme: Festplattenverschlüsselung (BitLocker), TLS-Transportverschlüsselung, Rollen- und Rechtekonzept. (3 Pkt.) +2. Integrität (Integrity): Daten sind vor unbefugter oder unbeabsichtigter Veränderung/Manipulation geschützt und korrekt. Maßnahme: Kryptografische Hashwerte (SHA-256), digitale Signaturen, Schreibschutz. (3 Pkt.) +3. Verfügbarkeit (Availability): Autorisierte Benutzer können jederzeit im vereinbarten Zeitrahmen auf Systeme und Daten zugreifen. Maßnahme: Redundante Netzteile, USV, RAID-Systeme, Backup-Konzepte. (3 Pkt.) +
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+ Backup-Methoden Vergleich + 8 Punkte +
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+ In einem Unternehmen fallen täglich 60 GB veränderte Daten an. Für das Backup-Konzept werden die Verfahren Vollsicherung, differenzielle und inkrementelle Sicherung abgewogen. +
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+ Vergleichen Sie differenzielle und inkrementelle Backups hinsichtlich Speichervolumen und Aufwand/Schritte bei einer vollständigen Systemwiederherstellung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Differenzielle Sicherung: Sichert alle Daten, die sich seit der LETZTEN VOLLSICHERUNG geändert haben. Speicherbedarf wächst täglich bis zur nächsten Vollsicherung. Wiederherstellung: Sehr schnell, es werden nur 2 Sicherungssätze benötigt (letzte Vollsicherung + gewünschter differenzieller Stand). (4 Pkt.) +Inkrementelle Sicherung: Sichert nur die Daten, die sich seit der UNMITTELBAR VORANGEGANGENEN (Voll- oder Inkrementellen) Sicherung geändert haben. Geringster Speicherbedarf. Wiederherstellung: Aufwändig und zeitintensiv, da die Vollsicherung sowie ausnahmslos ALLE darauffolgenden inkrementellen Stände lückenlos in Reihe eingespielt werden müssen. (4 Pkt.) +
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+ 3-2-1-Backup-Regel und Air-Gap + 8 Punkte +
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+ Die Geschäftsleitung fordert die konsequente Umsetzung der 3-2-1-Backup-Strategie zum Schutz vor Ransomware-Angriffen. +
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+ Erläutern Sie die drei Vorgaben der 3-2-1-Regel und beschreiben Sie das Konzept eines Air-Gaps. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 3: Es müssen mindestens 3 Datenkopien existieren (1 Produktivdaten + 2 Backups). (2 Pkt.) +2: Die Sicherungen müssen auf mindestens 2 unterschiedlichen Medientechnologien gespeichert werden (z. B. lokales Festplatten-NAS und LTO-Magnetband). (2 Pkt.) +1: Mindestens 1 Sicherungskopie muss an einem separaten, externen Standort (Offsite / Cloud / Brandschutzabschnitt) aufbewahrt werden. (2 Pkt.) +Air-Gap: Eine physische oder logische vollständige Trennung des Backup-Mediums vom Produktivnetzwerk (z. B. entnommene LTO-Tape-Kassetten oder Offline-Storage), sodass Schadsoftware über das Netzwerk keinen Schreib- oder Löschzugriff auf das Backup erlangen kann. (2 Pkt.) +
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+ SLA-Kennzahlen RTO und RPO + 6 Punkte +
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+ Im Katastrophenfall-Plan (Disaster Recovery Plan) einer Bank sind vereinbart: RTO = 2 Stunden und RPO = 15 Minuten. +
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+ Definieren Sie RTO (Recovery Time Objective) und RPO (Recovery Point Objective) und interpretieren Sie die beiden Kennzahlen anhand des Szenarios. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ RTO (Recovery Time Objective): Die maximal tolerierbare Zeitdauer vom Auftreten des Ausfalls bis zur vollständigen Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft. Im Szenario: Nach spätestens 2 Stunden muss das System wieder produktiv laufen. (3 Pkt.) +RPO (Recovery Point Objective): Der maximal tolerierbare Zeitraum, für den Daten im Katastrophenfall verloren gehen dürfen (gemessen zurück vom Ausfallzeitpunkt). Im Szenario: Es dürfen maximal Transaktionsdaten der letzten 15 Minuten verloren gehen (erfordert z. B. synchrone Replikation). (3 Pkt.) +
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+ DSGVO Art. 32 Technisch-organisatorische Maßnahmen (TOMs) + 6 Punkte +
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+ Ein Rechenzentrum verarbeitet personenbezogene Kundendaten und muss nach Art. 32 DSGVO angemessene technische und organisatorische Maßnahmen nachweisen. +
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+ Nennen Sie sechs der acht klassischen Kontrollbereiche (TOMs) und geben Sie jeweils ein konkretes Praxisbeispiel an. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Zutrittskontrolle: Schutz vor unbefugtem räumlichen Betreten (z. B. Chipkarten-Leser, Biometrie, Alarmanlage). (1 Pkt.) +2. Zugangskontrolle: Schutz vor unbefugter Systemnutzung (z. B. sichere Passwörter, 2FA, Kontosperrung). (1 Pkt.) +3. Zugriffskontrolle: Schutz vor unbefugtem Lesen/Ändern von Daten (z. B. Rollen- und Rechtekonzept nach Least Privilege). (1 Pkt.) +4. Weitergabekontrolle: Schutz bei Übertragung und Transport (z. B. VPN, TLS-Verschlüsselung, Transportprotokolle). (1 Pkt.) +5. Eingabekontrolle: Nachvollziehbarkeit, wer wann welche Daten geändert hat (z. B. manipulationssicheres Logging/Audit-Trail). (1 Pkt.) +6. Verfügbarkeitskontrolle: Schutz vor Zerstörung und Verlust (z. B. USV, RAID, Brandschutz, tägliches Backup). (1 Pkt.) +
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+ DSGVO Betroffenenrechte + 6 Punkte +
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+ Ein ehemaliger Kunde verlangt die vollständige Löschung seiner gespeicherten Daten. +
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+ Nennen Sie den maßgeblichen Artikel der DSGVO (Recht auf Löschen / Recht auf Vergessenwerden) und beschreiben Sie zwei gesetzliche Gründe, die einer sofortigen Löschung entgegenstehen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Recht auf Löschung: Art. 17 DSGVO. (2 Pkt.) +Ausnahmen/Aufbewahrungspflichten: +1. Handels- und steuerrechtliche Aufbewahrungsfristen nach § 257 HGB und § 147 AO (Rechnungen und Buchungsbelege müssen 10 Jahre archiviert werden). (2 Pkt.) +2. Geltendmachung, Ausübung oder Verteidigung von Rechtsansprüchen im Rahmen gesetzlicher Verjährungsfristen (z. B. § 195 BGB). (2 Pkt.) +
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+ BSI IT-Grundschutz Vorgehensweise + 8 Punkte +
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+ Ein IT-Sicherheitsbeauftragter erstellt ein Sicherheitskonzept nach BSI-Standard 200-2. +
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+ Bringen Sie die folgenden Schritte in die korrekte chronologische Reihenfolge und erläutern Sie die Schutzbedarfsfeststellung: Strukturanalyse, Schutzbedarfsfeststellung, Modellierung, IT-Grundschutz-Check, Risikoanalyse. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Reihenfolge: +1. Strukturanalyse (Erfassung aller IT-Systeme, Netze, Räume, Anwendungen und Daten). (1 Pkt.) +2. Schutzbedarfsfeststellung. (1 Pkt.) +3. Modellierung (Zuordnung der Bausteine des IT-Grundschutz-Kompendiums). (1 Pkt.) +4. IT-Grundschutz-Check (Soll-Ist-Vergleich der Basisanforderungen). (1 Pkt.) +5. Risikoanalyse (für Bereiche mit hohem Schutzbedarf oder nicht abgedeckten Gefährdungen). (1 Pkt.) +Schutzbedarfsfeststellung: Ermittelt für jede Anwendung und jedes System die Schadensauswirkungen bei Verlust von Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit in den Kategorien "Normal", "Hoch" oder "Sehr hoch" unter Anwendung des Maximumprinzips. (3 Pkt.) +
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+ Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA / MFA) + 8 Punkte +
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+ Zur Absicherung von VPN-Zugängen wird eine Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA) vorgeschrieben. +
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+ Nennen Sie die drei klassischen Authentifizierungsfaktoren mit jeweils einem Beispiel und erläutern Sie das Funktionsprinzip von TOTP (Time-based One-Time Password). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Drei Faktoren: +1. Wissen (etwas, das man weiß): z. B. Passwort, PIN. (2 Pkt.) +2. Besitz (etwas, das man hat): z. B. Smartphone, Hardware-Token (YubiKey), Smartcard. (2 Pkt.) +3. Inhärenz / Sein (etwas, das man ist): z. B. Fingerabdruck, Gesichtsscan, Iris. (2 Pkt.) +TOTP-Prinzip: Server und Client-App teilen ein geheimes Shared Secret. Aus diesem Secret und dem aktuellen Unix-Zeitstempel (in 30-Sekunden-Schritten) berechnet ein kryptografischer HMAC-Algorithmus (HMAC-SHA1) einen 6-stelligen Code, der nur für dieses 30s-Zeitfenster gültig ist. (2 Pkt.) +
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+ Ransomware Incident Response Maßnahmen + 8 Punkte +
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+ Ein Mitarbeiter bemerkt am Montagmorgen, dass auf seinem PC Dateien die Endung ".locked" erhalten haben und eine Textdatei mit einer Lösegeldforderung auf dem Desktop liegt. +
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+ Nennen Sie vier Sofortmaßnahmen, die der IT-Support unverzüglich ergreifen muss, und begründen Sie, warum der Rechner nicht einfach ausgeschaltet werden darf. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Vier Sofortmaßnahmen: +1. Netzwerkverbindung sofort physisch trennen (LAN-Kabel ziehen, WLAN deaktivieren), um Lateral Movement im Firmennetz zu stoppen. (2 Pkt.) +2. Incident-Response-Team und IT-Sicherheitsbeauftragten alarmieren. (1 Pkt.) +3. Firewall-Logs und Netflow-Daten auf externe C2-Server-Kommunikation prüfen und betroffene Segmente isolieren. (1 Pkt.) +4. Meldepflichten nach Art. 33 DSGVO (72h-Meldung an die Datenschutzaufsichtsbehörde) prüfen. (1 Pkt.) +Warum nicht hart ausschalten: Durch hartes Ausschalten (Stecker ziehen) gehen flüchtige Speicherinhalte im RAM verloren (z. B. unverschlüsselte Keys, C2-Verbindungen, Injektionspfade), die für die digitale Forensik und Speicheranalyse essenziell sind (Einfrieren/Ruhezustand bevorzugen). (3 Pkt.) +
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+ +
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+ Phishing & Social Engineering Abwehrmaßnahmen + 6 Punkte +
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+ Ein Mitarbeiter erhält eine scheinbar von der Geschäftsleitung stammende E-Mail mit der dringenden Aufforderung, eine Überweisung über 45.000 EUR auf ein ausländisches Konto freizugeben (CEO-Fraud). +
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+ Definieren Sie Social Engineering und nennen Sie drei organisatorische Maßnahmen, um Angriffe dieser Art wirksam zu verhindern. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Definition: Zwischenmenschliche Beeinflussung und Manipulation von Mitarbeitern unter Ausnutzung von Hilfsbereitschaft, Respekt vor Autorität oder Zeitdruck, um vertrauliche Informationen zu erlangen oder Handlungen auszulösen. (3 Pkt.) +Maßnahmen: +1. Vier-Augen-Prinzip bei Zahlungsfreigaben ab bestimmten Betragsgrenzen. (1 Pkt.) +2. Regelmäßige Security-Awareness-Schulungen und simulierte Phishing-Kampagnen. (1 Pkt.) +3. Verpflichtender Callback-Kanal (Rückversicherung über ein separates Kommunikationsmedium, z. B. Telefonat mit bekannter Festnetznummer). (1 Pkt.) +
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+ Passwortrichtlinien nach BSI + 6 Punkte +
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+ Die bestehende Passwortrichtlinie verlangt ein monatliches Ändern von 8-stelligen Passwörtern. +
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+ Erläutern Sie, warum moderne BSI-Empfehlungen das erzwungene regelmäßige Wechseln ablehnen und welche zwei Kriterien stattdessen für ein sicheres Passwort ausschlaggebend sind. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Kritik am Wechselzwang: Erzwungene periodische Wechsel führen nachweislich dazu, dass Benutzer vorhersehbare Muster wählen (z. B. Sommer2024! -> Herbst2024!) oder Passwörter auf Post-its notieren, anstatt echte Entropie zu nutzen. (2 Pkt.) +Moderne Kriterien: +1. Passwortlänge: Mindestens 10 bis 12 Zeichen bei komplexen Passwörtern, bzw. Passphrasen mit 20+ Zeichen aus mehreren Wörtern. (2 Pkt.) +2. Keine Nutzung bekannter Wörterbuchwörter oder persönlicher Daten; Passwort nur wechseln, wenn ein konkreter Verdacht auf Kompromittierung besteht. (2 Pkt.) +
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+ Symmetrische vs Asymmetrische Verschlüsselung + 8 Punkte +
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+ Zur Absicherung vertraulicher Datenübertragungen werden kryptografische Algorithmen eingesetzt. +
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+ Vergleichen Sie symmetrische und asymmetrische Verschlüsselungsverfahren hinsichtlich Schlüsselverwaltung, Rechenaufwand und typischer Einsatzszenarien und nennen Sie jeweils ein bekanntes Algorithmenbeispiel. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Symmetrische Verschlüsselung: Verwendet denselben gemeinsamen geheimen Schlüssel (Shared Secret) zum Ver- und Entschlüsseln. Sehr schnell und recheneffizient. Problem: Sicherer Schlüsselaustausch. Beispiel: AES (Advanced Encryption Standard). (4 Pkt.) +Asymmetrische Verschlüsselung: Verwendet ein mathematisches Schlüsselpaar aus öffentlichem Schlüssel (Public Key) und privatem Schlüssel (Private Key). Rechenintensiv und langsamer. Ideal für Schlüsselaustausch und Signaturen. Beispiel: RSA, ECC (Elliptic Curve Cryptography). (4 Pkt.) +
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+
+ Hybride Verschlüsselung TLS + 6 Punkte +
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+ Der Zugriff auf die Intranet-Webseite des Unternehmens wird per HTTPS (TLS 1.3) abgesichert. +
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+ Erläutern Sie das Verfahren der hybriden Verschlüsselung und begründen Sie, warum weder rein symmetrische noch rein asymmetrische Verschlüsselung allein verwendet wird. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Verfahren: Der Verbindungsaufbau (Handshake) erfolgt asymmetrisch (z. B. via Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch / ECDHE und RSA/ECC-Zertifikat), um die Identität des Servers zu prüfen und einen temporären symmetrischen Sitzungsschlüssel (Session Key) auszuhandeln. Die eigentlichen Nutzdaten werden anschließend hochperformant symmetrisch (z. B. AES-256-GCM) verschlüsselt. (4 Pkt.) +Begründung: Kombiniert die Sicherheit des asymmetrischen Schlüsselaustauschs ohne vorheriges Geheimnis mit der enormen Rechengeschwindigkeit symmetrischer Chiffren für Massendaten. (2 Pkt.) +
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+ Digitale Signatur und Hashfunktionen + 8 Punkte +
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+ Ein Softwareentwickler signiert ein Update-Paket digital, bevor es an Kunden ausgeliefert wird. +
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+ Beschreiben Sie Schritt für Schritt, wie die digitale Signatur beim Ersteller erzeugt und beim Kunden auf Echtheit und Unverfälschtheit geprüft wird. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Erzeugung beim Ersteller: +1. Über die Update-Datei wird ein kryptografischer Hashwert (z. B. SHA-256) gebildet. (2 Pkt.) +2. Dieser Hashwert wird mit dem privaten Schlüssel (Private Key) des Erstellers asymmetrisch verschlüsselt -> Das Ergebnis ist die digitale Signatur. (2 Pkt.) +Prüfung beim Kunden: +3. Der Kunde entschlüsselt die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel (Public Key) des Erstellers und erhält den Original-Hash. (2 Pkt.) +4. Der Kunde berechnet unabhängig den Hashwert über die heruntergeladene Datei. Stimmen beide Hashwerte exakt überein, ist die Software integer (unverändert) und authentisch (vom echten Ersteller). (2 Pkt.) +
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+ DSGVO Art. 9 Besondere Kategorien von Daten + 8 Punkte +
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+ Ein Softwarehaus entwickelt eine Mitarbeiter-App, in der auch Arbeitsunfähigkeitsbescheinigungen (Krankmeldungen) und Religionszugehörigkeiten (für Kirchensteuer) gespeichert werden. +
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+ Definieren Sie "besondere Kategorien personenbezogener Daten" nach Art. 9 DSGVO und nennen Sie drei erhöhte Schutzanforderungen, die bei deren Verarbeitung zu beachten sind. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Definition (Art. 9 Abs. 1 DSGVO): Hochsensible Daten, aus denen rassische und ethnische Herkunft, politische Meinungen, religiöse oder weltanschauliche Überzeugungen, Gewerkschaftszugehörigkeit, genetische Daten, biometrische Daten zur Identifizierung oder Gesundheitsdaten und Daten zum Sexualleben hervorgehen. Verarbeitung ist grundsätzlich untersagt, außer es greift ein Ausnahmetatbestand (z. B. Art. 9 Abs. 2 b für Arbeitsrecht). (4 Pkt.) +Drei Schutzanforderungen: +1. Zwingende Durchführung einer Datenschutz-Folgenabschätzung (DSFA nach Art. 35 DSGVO). (1,5 Pkt.) +2. Strikte Verschlüsselung at-rest (Datenbank) und in-transit (TLS 1.3). (1,5 Pkt.) +3. Extrem restriktives Berechtigungs- und Rollenkonzept mit detaillierter Protokollierung aller Lese- und Schreibzugriffe. (1 Pkt.) +
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+ Firewall DMZ-Konzepte + 8 Punkte +
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+ Ein Webshop und ein Mailserver sollen so betrieben werden, dass Kunden aus dem Internet Zugriff haben, ohne dass das interne Firmennetzwerk gefährdet wird. +
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+ Beschreiben Sie das Konzept einer Demilitarisierten Zone (DMZ) und vergleichen Sie eine Single-Firewall-DMZ mit einer mehrstufigen Dual-Firewall-DMZ (Screened Subnet). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ DMZ-Konzept: Ein separates, isoliertes Netzwerksegment zwischen dem unsicheren Internet und dem schützenswerten internen LAN. Öffentliche Server (Web, Mail, Proxy) stehen in der DMZ. Einbruch in die DMZ gewährt keinen direkten Zugriff auf das LAN. (4 Pkt.) +Single-Firewall (Three-Homed): Eine Firewall mit 3 Interfaces (Internet, DMZ, LAN). Kostengünstig, aber Single Point of Failure (Wird die Firewall kompromittiert, ist das gesamte LAN offen). (2 Pkt.) +Dual-Firewall (Screened Subnet): Eine äußere und eine innere Firewall unterschiedlicher Hersteller (Heterogenität). Selbst bei Ausnutzung einer Zero-Day-Lücke in der äußeren Firewall blockiert die innere Firewall den Zugriff ins LAN. (2 Pkt.) +
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+ Zero-Trust-Sicherheitsarchitektur + 6 Punkte +
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+ Ein Unternehmen ersetzt sein traditionelles Perimeter-Sicherheitsmodell ("Burg-und-Graben") durch eine Zero-Trust-Architektur (NIST SP 800-207). +
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+ Erläutern Sie den Leitsatz "Never trust, always verify" und nennen Sie drei zentrale Säulen von Zero Trust. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Leitsatz: Es gibt kein inhärent sicheres Netzwerk mehr; weder externe Zugriffe noch interne Netzwerkpakete aus dem LAN dürfen a priori als vertrauenswürdig eingestuft werden. Jede einzelne Anfrage muss authentifiziert, autorisiert und verschlüsselt werden. (3 Pkt.) +Drei Säulen: 1. Identitätsbasierte Zugriffskontrolle (starke MFA, Kontextprüfung wie Standort/Gerätestatus); 2. Mikrosegmentierung (Netze in kleinste Einheiten zerlegen); 3. Prinzip der minimalen Rechtevergabe (Least Privilege & Just-in-Time Access). (3 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/05_lf5_software_zur_datenverwaltung/README.md b/courses/ihk_ap1/05_lf5_software_zur_datenverwaltung/README.md new file mode 100644 index 0000000..86cb61b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/05_lf5_software_zur_datenverwaltung/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP1 Modul 05: Software zur Datenverwaltung (LF 5) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 5 + +Algorithmen, DIN 66261 Struktogramme, Trace-Tabellen, UML-Klassendiagramme, Normalisierung (1NF-3NF) & relationales SQL. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/05_lf5_software_zur_datenverwaltung/index.html b/courses/ihk_ap1/05_lf5_software_zur_datenverwaltung/index.html new file mode 100644 index 0000000..5e278ca --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/05_lf5_software_zur_datenverwaltung/index.html @@ -0,0 +1,460 @@ + + + + + AP1 Modul 05: Software zur Datenverwaltung (LF 5) + + + + +
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AP1 Modul 05: Software zur Datenverwaltung (LF 5)

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Algorithmen, DIN 66261 Struktogramme, Trace-Tabellen, UML-Klassendiagramme, Normalisierung (1NF-3NF) & relationales SQL.

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💻 LF 5: Software zur Datenverwaltung anpassen

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+ Lernfeld 5 umfasst alle Programmier- und Datenbank-Kompetenzen: Algorithmen, DIN-Struktogramme, zeilenweise Trace-Tabellen, UML-Klassendiagramme, Normalisierung (1NF-3NF) und relationales SQL. +

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1. Trace-Tabellen & Schleifenlogik

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+ In IHK-Prüfungen müssen Variablenwerte zeilenweise für jeden Schleifendurchlauf exakt tabelliert werden. Typische Operationen: Ganzzahldivision (DIV bzw. //) und Restwertberechnung (MOD bzw. %). +

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2. UML-Klassendiagramme nach DIN/OMG

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+ Dreiteiliger Kasten: Klassenname, Attribute, Methoden.
+ Sichtbarkeiten: + public, - private, # protected.
+ Beziehungen: Vererbung (Dreieckspfeil), Aggregation (leere Raute o--), Komposition (ausgefüllte Raute <*-- existenzielle Abhängigkeit!). +

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3. Relationale Datenbanken: Normalisierung & SQL

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  • 1NF: Alle Attribute sind atomar (keine Listen / Mehrfachwerte in Feldern).
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  • 2NF: 1NF erfüllt + jedes Nichtschlüssel-Attribut ist voll funktional vom Gesamtschlüssel abhängig.
  • +
  • 3NF: 2NF erfüllt + keine transitiven Abhängigkeiten (kein Nichtschlüssel bestimmt einen anderen).
  • +
  • SQL-Abfragestruktur: SELECT ... FROM ... JOIN ... WHERE ... GROUP BY ... HAVING ... ORDER BY ...;
  • +
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+ 🔍 Interaktiver Trace-Tabellen-Trainer +

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+ Simulieren Sie IHK-Algorithmen Schritt für Schritt mit zeilenweiser Validierung: +

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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 5 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ Struktogramm Schleifentypen nach DIN 66261 + 6 Punkte +
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+ Zur Programmierung eines Algorithmus werden Schleifenstrukturen entworfen. +
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+ Vergleichen Sie eine kopfgesteuerte Schleife (WHILE) mit einer fußgesteuerten Schleife (DO-WHILE) hinsichtlich Ausführungslogik und Mindestanzahl von Durchläufen und skizzieren Sie die Darstellung nach Nassi-Shneiderman. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Kopfgesteuerte Schleife (abweisend): Die Bedingung wird VOR jedem Schleifendurchlauf geprüft. Ist die Bedingung von Beginn an falsch, wird der Rumpf 0-mal ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Oberer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und unten umschließt. (3 Pkt.) +Fußgesteuerte Schleife (nicht abweisend): Die Bedingung wird NACH jedem Schleifendurchlauf am Fuß geprüft. Der Rumpf wird mindestens 1-mal garantiert ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Unterer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und oben umschließt. (3 Pkt.) +
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+ Trace-Tabelle Quersumme Algorithmus + 10 Punkte +
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+ Gegeben ist folgender Pseudocode zur Berechnung der Quersumme einer Zahl: +GANZZAHL zahl = 384 +GANZZAHL quersumme = 0 +SOLANGE zahl > 0 WIEDERHOLE: + quersumme = quersumme + (zahl MOD 10) + zahl = zahl DIV 10 +ENDE_SOLANGE +
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+ Erstellen Sie eine vollständige Trace-Tabelle für alle Schleifendurchläufe mit den Spalten: Durchlauf, zahl, (zahl MOD 10), quersumme, (zahl DIV 10) und Bedingung (zahl > 0). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Initial: zahl=384, quersumme=0 +Durchlauf 1: zahl=384 -> 384>0 (wahr) -> MOD 10 = 4 -> quersumme = 0 + 4 = 4 -> zahl = 384 DIV 10 = 38. (3 Pkt.) +Durchlauf 2: zahl=38 -> 38>0 (wahr) -> MOD 10 = 8 -> quersumme = 4 + 8 = 12 -> zahl = 38 DIV 10 = 3. (3 Pkt.) +Durchlauf 3: zahl=3 -> 3>0 (wahr) -> MOD 10 = 3 -> quersumme = 12 + 3 = 15 -> zahl = 3 DIV 10 = 0. (3 Pkt.) +Ende: zahl=0 -> 0>0 (falsch) -> Schleifenabbruch. Endergebnis quersumme = 15. (1 Pkt.) +
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+ Trace-Tabelle Lineare Suche + 8 Punkte +
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+ Gegeben ist das Array werte = [14, 27, 42, 55, 68] und gesucht = 42. +GANZZAHL pos = -1 +FÜR i VON 0 BIS 4 SCHRITT 1: + WENN werte[i] == gesucht DANN + pos = i + VERLASSE_SCHLEIFE + ENDE_WENN +ENDE_FÜR +
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+ Führen Sie die Trace-Tabelle bis zum Schleifenabbruch und geben Sie den Endwert von pos und die Anzahl der Vergleiche an. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Schritt i=0: werte[0]=14 == 42 ist FALSCH (1. Vergleich). (2 Pkt.) +Schritt i=1: werte[1]=27 == 42 ist FALSCH (2. Vergleich). (2 Pkt.) +Schritt i=2: werte[2]=42 == 42 ist WAHR (3. Vergleich). pos wird auf 2 gesetzt. Schleife wird abgebrochen. (3 Pkt.) +Endwert pos: 2; Gesamtanzahl Vergleiche: 3. (1 Pkt.) +
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+ UML-Klassendiagramm Sichtbarkeiten und Syntax + 8 Punkte +
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+ Für eine IT-Asset-Management-Software soll die Klasse "Server" modelliert werden. Attribute: hostname (String, öffentlich), ipAdresse (String, privat), id (Integer, geschützt). Methoden: booten() (kein Rückgabewert, öffentlich), ping(ip: String) (Rückgabewert boolean, öffentlich). +
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+ Stellen Sie die Klasse als UML-Klassendiagramm nach DIN/OMG-Standard dar und beachten Sie die korrekten Sichtbarkeitssymbole. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Dreigeteilter Kasten: +Oberes Feld (Klassenname): Server (2 Pkt.) +Mittleres Feld (Attribute mit Sichtbarkeiten): ++ hostname : String +- ipAdresse : String +# id : Integer (3 Pkt.) +Unteres Feld (Methoden): ++ booten() : void ++ ping(ip : String) : Boolean (3 Pkt.) +
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+ UML Assoziation Aggregation vs Komposition + 8 Punkte +
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+ In einem Objektmodell stehen die Klassen "Firma", "Abteilung" und "Mitarbeiter" in Beziehung zueinander. +
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+ Unterscheiden Sie Aggregation und Komposition anhand von grafischer Darstellung und Lebensdauer-Abhängigkeit und ordnen Sie die Beziehungen der Klassen begründet zu. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Komposition (ausgefüllte Raute): Strikte existenzielle Abhängigkeit (Teil-Ganzes-Beziehung). Das Teil kann ohne das Ganze nicht existieren. Beispiel: Firma <*-- Abteilung (Wird die Firma aufgelöst, hören ihre Abteilungen auf zu existieren). (4 Pkt.) +Aggregation (leere Raute): Lose Beziehung. Die Teile können auch unabhängig vom übergeordneten Ganzen fortbestehen. Beispiel: Abteilung o-- Mitarbeiter (Wird eine Abteilung aufgelöst, bleibt der Mitarbeiter weiterhin als Person/Arbeitnehmer bestehen). (4 Pkt.) +
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+ UML Sequenzdiagramm Lebenslinie und Nachrichten + 8 Punkte +
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+ Ein Authentifizierungsprozess zwischen Client, Webserver und Datenbank soll visualisiert werden. +
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+ Erläutern Sie die Elemente eines UML-Sequenzdiagramms (Lebenslinie, Aktivierungsbalken, synchrone Nachricht, asynchrone Nachricht, Antwortnachricht). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Lebenslinie (Lifeline): Vertikale gestrichelte Linie, die das Vorhandensein eines Objekts über die Zeit darstellt. (2 Pkt.) +Aktivierungsbalken (Execution Occurrence): Schmaler vertikaler Kasten auf der Lebenslinie, der anzeigt, dass das Objekt gerade aktiv eine Operation ausführt. (2 Pkt.) +Synchrone Nachricht: Durchgezogene Linie mit ausgefüllter Pfeilspitze; der Aufrufer wartet blockierend auf die Antwort. (2 Pkt.) +Antwortnachricht (Reply Message): Gestrichelte Linie mit offener Pfeilspitze zur Rückgabe des Ergebnisses. (2 Pkt.) +
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+ Datenbank Normalisierung 1NF bis 3NF + 12 Punkte +
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+ Gegeben ist eine unnormalisierte Tabelle: bestellungen(bestell_nr, datum, kunden_name, kunden_ort, artikel_liste, artikel_preise). +
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+ Definieren Sie die 1., 2. und 3. Normalform und überführen Sie das Schema schrittweise in die 3. Normalform. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Normalform (1NF): Alle Attribute sind atomar (jede Zelle enthält nur einen elementaren Wert; keine Wiederholgruppen). Tabelle aufteilen in Bestelldaten und einzelne Bestellpositionen (artikel_liste/preise auflösen). (4 Pkt.) +2. Normalform (2NF): Das Schema ist in 1NF und jedes Nichtschlüssel-Attribut ist vom gesamten Primärschlüssel voll funktional abhängig (keine Abhängigkeit von Teilen eines zusammengesetzten Schlüssels). Trennung von Bestellpositionen und Artikelstammdaten. (4 Pkt.) +3. Normalform (3NF): Das Schema ist in 2NF und es existieren keine transitiven Abhängigkeiten zwischen Nichtschlüssel-Attributen (Nichtschlüssel bestimmen keine anderen Nichtschlüssel). Auslagerung von Ort über die PLZ (kunden_name -> kunden_plz -> kunden_ort auflösen). (4 Pkt.) +
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+ ER-Modellierung Kardinalitäten + 8 Punkte +
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+ Modellieren Sie die Beziehung zwischen "Projekt" und "Mitarbeiter": Ein Projekt kann von mehreren Mitarbeitern bearbeitet werden; ein Mitarbeiter kann in mehreren Projekten mitarbeiten. Zu jeder Mitarbeit wird die Anzahl der investierten Arbeitsstunden erfasst. +
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+ Geben Sie den Beziehungstyp (Kardinalität) an und erklären Sie, wie diese Beziehung in einem relationalen Datenbankschema aufgelöst wird. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Kardinalität: n:m-Beziehung (Many-to-Many). (2 Pkt.) +Auflösung im relationalen Schema: Eine n:m-Beziehung kann nicht direkt über Fremdschlüssel in den beiden Haupttabellen abgebildet werden. Es wird eine Zwischentabelle / Verknüpfungstabelle (z. B. projekt_mitarbeiter) benötigt. (3 Pkt.) +Struktur der Zwischentabelle: Enthält als Fremdschlüssel projekt_id und mitarbeiter_id (bilden gemeinsam den zusammengesetzten Primärschlüssel) sowie das Beziehungsattribut arbeitsstunden. (3 Pkt.) +
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+ SQL DDL CREATE TABLE mit Constraints + 10 Punkte +
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+ Für eine Ticket-Verwaltung soll die Tabelle "ticket" per SQL angelegt werden: id (Ganzzahl, Primärschlüssel mit Autoinkrement), titel (Text, max. 100 Zeichen, Pflichtfeld), status (Text, Standardwert "OFFEN"), prioritaet (Ganzzahl, Werte nur von 1 bis 5 erlaubt), ersteller_id (Ganzzahl, Fremdschlüssel auf benutzer.id mit Kaskadierung beim Löschen). +
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+ Schreiben Sie das syntaktisch korrekte SQL-Statement nach ANSI/ISO-Standard. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ CREATE TABLE ticket ( + id INTEGER PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, + titel VARCHAR(100) NOT NULL, + status VARCHAR(20) DEFAULT 'OFFEN', + prioritaet INT CHECK (prioritaet BETWEEN 1 AND 5), + ersteller_id INT, + FOREIGN KEY (ersteller_id) REFERENCES benutzer(id) ON DELETE CASCADE +); (10 Pkt. - Abzug bei fehlendem NOT NULL, CHECK, DEFAULT oder FOREIGN KEY) +
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+ SQL DML Aggregation und GROUP BY mit HAVING + 10 Punkte +
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+ Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, stadt) und bestellungen (id, kunde_id, betrag, datum). +
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+ Formulieren Sie eine SQL-Abfrage, die den Kundennamen und die Gesamtsumme aller Bestellungen für jeden Kunden ausgibt, dessen Gesamtbestellwert 10.000 EUR überschreitet. Das Ergebnis soll absteigend nach der Summe sortiert sein. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ SELECT k.name, SUM(b.betrag) AS gesamtumsatz +FROM kunden k +INNER JOIN bestellungen b ON k.id = b.kunde_id +GROUP BY k.id, k.name +HAVING SUM(b.betrag) > 10000 +ORDER BY gesamtumsatz DESC; (10 Pkt. - Abzug bei WHERE statt HAVING für Aggregatfunktion oder fehlendem GROUP BY) +
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+ SQL JOIN-Typen INNER vs LEFT vs FULL + 6 Punkte +
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+ In einer Datenbank existieren mitarbeiter (id, name, abt_id) und abteilungen (id, bezeichnung). Einige Mitarbeiter haben keine Abteilung, und einige Abteilungen haben keine Mitarbeiter. +
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+ Erläutern Sie den Unterschied im Abfrageergebnis zwischen INNER JOIN und LEFT OUTER JOIN bezüglich der Ergebniszeilen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ INNER JOIN: Liefert ausschließlich Zeilen zurück, bei denen in beiden Tabellen ein übereinstimmender Wert vorliegt (Schnittmenge). Mitarbeiter ohne Abteilung und Abteilungen ohne Mitarbeiter werden vollständig verworfen. (3 Pkt.) +LEFT OUTER JOIN (mitarbeiter LEFT JOIN abteilungen): Liefert ALLE Datensätze der linken Tabelle (mitarbeiter), selbst wenn keine Übereinstimmung in abteilungen vorliegt. Die fehlenden Abteilungsspalten werden mit NULL aufgefüllt. (3 Pkt.) +
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+ SQL Transaktionen ACID-Eigenschaften + 8 Punkte +
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+ Bei einer Banküberweisung von 500 EUR von Konto A auf Konto B wird ein Transaktionsblock ausgeführt. +
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+ Nennen und erläutern Sie die vier ACID-Eigenschaften und beschreiben Sie, was passiert, wenn nach dem Abbuchen von Konto A das Datenbanksystem abstürzt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Atomarität (Atomicity): Alles-oder-Nichts-Prinzip. Eine Transaktion wird entweder ganz oder gar nicht ausgeführt. (2 Pkt.) +Konsistenz (Consistency): Nach Abschluss der Transaktion befindet sich die Datenbank in einem gültigen, integren Zustand. (2 Pkt.) +Isolation: Gleichzeitige Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig. (1 Pkt.) +Dauerhaftigkeit (Durability): Erfolgreich mit COMMIT bestätigte Änderungen bleiben dauerhaft im Speicher erhalten. (1 Pkt.) +Absturzfolge: Da die Buchung nicht durch COMMIT bestätigt wurde, greift beim Neustart ein automatisches Rollback (Undo-Logging). Die Abbuchung auf Konto A wird rückgängig gemacht. (2 Pkt.) +
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+ Python Exception Handling & Custom Errors + 8 Punkte +
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+ In einem Python-Skript soll eine Division durchgeführt und Benutzereingaben validiert werden. +
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+ Erklären Sie die Funktionsweise von try, except, else und finally in Python und schreiben Sie einen Code-Ausschnitt, der eine Division durch Null sauber abfängt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Erklärung: +- try: Enthält den fehleranfälligen Codeblock. (1 Pkt.) +- except: Fängt spezifische Ausnahmen ab und behandelt sie (z. B. ZeroDivisionError). (1 Pkt.) +- else: Wird nur ausgeführt, wenn im try-Block KEIN Fehler aufgetreten ist. (1 Pkt.) +- finally: Wird immer ausgeführt, egal ob ein Fehler auftrat oder nicht (z. B. zum Schließen von Dateien/Sockets). (1 Pkt.) +Code: +try: + ergebnis = a / b +except ZeroDivisionError: + print("Fehler: Division durch 0 nicht erlaubt!") +else: + print("Ergebnis:", ergebnis) +finally: + print("Berechnung abgeschlossen.") (4 Pkt.) +
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+ SQL Subqueries mit IN und EXISTS + 8 Punkte +
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+ Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, land) und bestellungen (id, kunde_id, summe). +
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+ Formulieren Sie zwei SQL-Abfragen, die alle Kundennamen ausgeben, die mindestens eine Bestellung getätigt haben: Einmal unter Verwendung einer Subquery mit IN und einmal mit EXISTS. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Variante 1 (IN): +SELECT name FROM kunden WHERE id IN (SELECT kunde_id FROM bestellungen); (4 Pkt.) +Variante 2 (EXISTS / Korrelierte Unterabfrage): +SELECT k.name FROM kunden k WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM bestellungen b WHERE b.kunde_id = k.id); (4 Pkt.) +
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+ SQL Window Functions ROW_NUMBER + 8 Punkte +
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+ In einer Vertriebsdatenbank sollen die Top-3-Umsätze jedes Verkäufers ermittelt werden. +
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+ Erläutern Sie die Funktionsweise von SQL Window Functions gegenüber GROUP BY und erklären Sie die Syntax von ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY ... ORDER BY ...). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Unterschied zu GROUP BY: GROUP BY fasst Zeilen zusammen und reduziert die Ergebnismenge auf eine einzige Zeile pro Gruppe. Eine Window Function führt Berechnungen über eine definierte Zeilenmenge (das Fenster / Window) durch, behält jedoch die individuelle Identität jeder einzelnen Zeile bei. (4 Pkt.) +Syntax-Erklärung: +- ROW_NUMBER(): Vergibt eine fortlaufende Zeilennummer (1, 2, 3...). +- PARTITION BY spalte: Teilt den Datensatz in logische Untergruppen (z. B. pro Verkäufer). +- ORDER BY spalte DESC: Bestimmt die Sortierreihenfolge innerhalb jeder Partition (z. B. höchster Umsatz zuerst). (4 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/06_lf6_cyber_physische_systeme_iot/README.md b/courses/ihk_ap1/06_lf6_cyber_physische_systeme_iot/README.md new file mode 100644 index 0000000..832b94d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/06_lf6_cyber_physische_systeme_iot/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP1 Modul 06: Cyber-Physische Systeme & IoT (LF 6) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 6 + +Sensoren & Aktoren, A/D-Wandler, Nyquist-Shannon-Abtasttheorem, Modbus RTU/TCP, CAN-Bus, MQTT Publish-Subscribe & QoS-Stufen. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/06_lf6_cyber_physische_systeme_iot/index.html b/courses/ihk_ap1/06_lf6_cyber_physische_systeme_iot/index.html new file mode 100644 index 0000000..388aa36 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/06_lf6_cyber_physische_systeme_iot/index.html @@ -0,0 +1,202 @@ + + + + + AP1 Modul 06: Cyber-Physische Systeme & IoT (LF 6) + + + + +
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AP1 Modul 06: Cyber-Physische Systeme & IoT (LF 6)

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Sensoren & Aktoren, A/D-Wandler, Nyquist-Shannon-Abtasttheorem, Modbus RTU/TCP, CAN-Bus, MQTT Publish-Subscribe & QoS-Stufen.

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🤖 LF 6: Das Cyber-Physische System ergänzen

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+ Cyber-Physische Systeme (CPS) verbinden Software, Netzwerke und physische Sensoren/Aktoren in Gebäudetechnik, Rechenzentren und Fertigungsanlagen (Industrie 4.0). +

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1. Sensoren und Aktoren

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  • Sensoren (Messwertgeber): Wandeln physikalische Größen in elektrische Signale um (z. B. PT100 Temperaturfühler, Drucktransmitter, Hall-Sensoren, Rauchmelder).
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  • Aktoren (Stellglieder): Setzen elektrische Steuersignale in mechanische oder thermische Aktionen um (z. B. Stellmotoren für Lüftungsklappen, Schütze, Magnetventile, Relais).
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  • Nyquist-Shannon-Abtasttheorem: Die Abtastfrequenz eines A/D-Wandlers muss mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenz des analogen Signals (f_sample > 2 * f_max), um Aliasing zu verhindern.
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2. IoT-Kommunikation mit MQTT

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+ MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein leichtgewichtiges Publish-Subscribe-Protokoll auf TCP-Basis:
+ - Broker: Zentraler Server, der Nachrichten empfängt und an Abonnenten weiterleitet.
+ - Topics: Hierarchische Themenpfade (z. B. sensor/halle1/temp).
+ - QoS 0 (At most once): Fire and forget, keine Empfangsbestätigung.
+ - QoS 1 (At least once): Garantiert mindestens einmal zugestellt (Bestätigung via PUBACK).
+ - QoS 2 (Exactly once): Garantiert genau einmal ohne Duplikate (4-Wege-Handshake). +

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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 6 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ Sensoren und Aktoren im CPS + 6 Punkte +
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+ In einem intelligenten Serverraum überwachen Sensoren die Umgebungstemperatur und steuern bei Bedarf automatisch Lüftungsklappen. +
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+ Definieren Sie die Begriffe Sensor und Aktor in einem Cyber-Physischen System (CPS) und nennen Sie je zwei typische Komponenten in einem Rechenzentrum. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Sensor: Technisches Bauteil, das physikalische oder chemische Größen (z. B. Temperatur, Helligkeit, Druck) erfasst und in elektrische bzw. digitale Signale umwandelt. Beispiele: Temperaturfühler (PT100/NTC), Rauchmelder, Feuchtigkeitssensor. (3 Pkt.) +Aktor (Aktorik): Bauteil, das elektrische Steuerbefehle in mechanische Bewegung, Schaltvorgänge oder andere physikalische Wirkungen umsetzt. Beispiele: Stellmotor für Lüftungsklappen, Relais zum Einschalten von Kühlaggregaten, Magnet-Türschloss. (3 Pkt.) +
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+ MQTT-Protokoll Publish-Subscribe + 8 Punkte +
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+ Zur Übertragung von Messwerten hunderter IoT-Sensoren an einen Server wird MQTT anstelle von HTTP REST gewählt. +
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+ Beschreiben Sie die Funktionsweise des Publish-Subscribe-Musters bei MQTT unter Nennung der Rollen Broker, Publisher und Subscriber und erläutern Sie einen Vorteil gegenüber HTTP. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Funktionsweise: Publisher (z. B. ein Temperatursensor) sendet Nachrichten zu einem bestimmten Thema (Topic, z. B. "serverraum/rack1/temp") an den zentralen Vermittler (MQTT-Broker). Subscriber (z. B. ein Dashboard oder Alarmdienst) abonnieren dieses Topic beim Broker. Der Broker leitet jede neue Nachricht automatisch an alle aktiven Abonnenten weiter. (5 Pkt.) +Vorteil gegenüber HTTP: Extrem geringer Protokoll-Overhead (Header ab 2 Byte), Push-Prinzip statt ständigem Polling, ideal für bandbreitenarme Verbindungen und stromsparende Mikrocontroller. (3 Pkt.) +
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+ MQTT Quality of Service (QoS Level) + 8 Punkte +
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+ In einem IoT-Überwachungssystem müssen verschiedene Meldungen übertragen werden: Regelmäßige Temperaturwerte alle 5 Sekunden und kritische Rauchmelder-Alarme. +
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+ Erläutern Sie die drei MQTT QoS-Stufen (QoS 0, QoS 1, QoS 2) und ordnen Sie die beiden Meldungstypen begründet zu. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ QoS 0 (At most once): Nachricht wird maximal einmal ohne Empfangsbestätigung versendet ("Fire and forget"). Verlust möglich. (2 Pkt.) +QoS 1 (At least once): Nachricht wird garantiert mindestens einmal zugestellt (Bestätigung via PUBACK), Duplikate sind möglich. (2 Pkt.) +QoS 2 (Exactly once): Nachricht wird garantiert genau einmal ohne Duplikate über einen 4-Wege-Handshake zugestellt. Höchster Overhead. (2 Pkt.) +Zuordnung: Regelmäßige Temperaturwerte -> QoS 0 (einzelner Verlust unkritisch); Rauchmelder-Alarm -> QoS 1 oder 2 (darf keinesfalls verloren gehen). (2 Pkt.) +
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+ Analog-Digital-Wandlung & Abtasttheorem + 6 Punkte +
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+ Ein analoger Drucksensor liefert eine Spannung zwischen 0 und 10 Volt. Ein Mikrocontroller liest das Signal mit einem 10-Bit-A/D-Wandler ein. +
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+ Berechnen Sie die kleinste auflösbare Spannungsstufe (Auflösung) des Wandlers und formulieren Sie das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem für periodische Signale. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 10-Bit Auflösung: 2^10 = 1024 diskrete Stufen. (2 Pkt.) +Spannungsschritt: 10 V / 1024 = 0,009765 V = ca. 9,77 mV. (2 Pkt.) +Nyquist-Shannon-Abtasttheorem: Um ein bandbegrenztes analoges Signal ohne Informationsverlust (Aliasing) digital rekonstruieren zu können, muss die Abtastfrequenz (Sampling Rate) mehr als doppelt so hoch sein wie die höchste im Signal vorkommende Grenzfrequenz (f_abtast > 2 * f_max). (2 Pkt.) +
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+ Feldbussysteme Modbus RTU vs Modbus TCP + 8 Punkte +
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+ In einer Gebäudeleittechnik werden Energiezähler und Klimageräte über Modbus an eine Steuerung angebunden. +
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+ Vergleichen Sie Modbus RTU und Modbus TCP bezüglich Übertragungsmedium, Adressierung und Fehlererkennung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Modbus RTU: Physische Zweidrahtleitung RS-485 (differenzielle Spannung). Master-Slave-Prinzip mit Slave-IDs (1 bis 247). Fehlererkennung erfolgt über eine 16-Bit-CRC-Prüfsumme (Cyclic Redundancy Check) am Frame-Ende. (4 Pkt.) +Modbus TCP: Basiert auf Standard-Ethernet und TCP/IP (Standard-Port 502). Adressierung erfolgt über reguläre IP-Adressen und Portnummern. Die Fehlererkennung und Flusskontrolle wird vollständig von den darunterliegenden TCP- und Ethernet-Prüfsummen übernommen (kein CRC im Modbus-Header nötig). (4 Pkt.) +
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+ Edge Computing vs Cloud Computing + 6 Punkte +
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+ In einer Industrie-4.0-Fertigung erfassen Sensoren 10.000 Messwerte pro Sekunde an einer CNC-Fräse. +
+

+ Begründen Sie, warum die Auswertung zur Erkennung von Werkzeugbruch über ein Edge-Device direkt an der Maschine und nicht in einer Cloud-Plattform stattfinden muss. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Latenzzeit (Echtzeitfähigkeit): Ein Werkzeugbruch erfordert eine Notabschaltung innerhalb von Millisekunden. Der Roundtrip in eine Cloud über das Internet hat Latenzen von 20-100 ms und ist für Maschinenschutz zu langsam. (2 Pkt.) +2. Bandbreitenbedarf: 10.000 Messwerte pro Sekunde würden kontinuierlich Gigabytes an Daten über den Internetanschluss pumpen und unnötige Kosten/Leitungsüberlastung erzeugen. (2 Pkt.) +3. Ausfallsicherheit: Die Maschine muss auch bei einem Ausfall der Internetverbindung autark und sicher weiterlaufen. (2 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose/README.md b/courses/ihk_ap1/07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose/README.md new file mode 100644 index 0000000..2d61277 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP1 Modul 07: Instandhaltung & Fehlerdiagnose (LF 7) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 7 + +Fehlersuchstrategien (Bottom-Up, Top-Down, Divide & Conquer), ESD-Schutz (DIN EN 61340-5-1), Multimeter CAT II/III & S.M.A.R.T.-Parameter. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose/index.html b/courses/ihk_ap1/07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose/index.html new file mode 100644 index 0000000..9351a13 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose/index.html @@ -0,0 +1,190 @@ + + + + + AP1 Modul 07: Instandhaltung & Fehlerdiagnose (LF 7) + + + + +
+ + +

AP1 Modul 07: Instandhaltung & Fehlerdiagnose (LF 7)

+

Fehlersuchstrategien (Bottom-Up, Top-Down, Divide & Conquer), ESD-Schutz (DIN EN 61340-5-1), Multimeter CAT II/III & S.M.A.R.T.-Parameter.

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🔧 LF 7: Cyber-Physische Systeme instand halten

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+ Systematische Fehlersuche, Messverfahren, Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD) und präventive Instandhaltung von Hardware und IT-Systemen. +

+ +

1. Systematische Fehlereingrenzung

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    +
  • Bottom-Up: Beginn auf Schicht 1 (Kabel, Strom, LEDs) nach oben zur Anwendung. Ideal bei Neuinstallationen.
  • +
  • Top-Down: Beginn auf Anwendungsebene (Schicht 7, DNS, Browser) nach unten. Gut bei scheinbar anwendungsspezifischen Störungen.
  • +
  • Divide and Conquer: Beginn auf mittlerer Ebene (z. B. Ping auf Default Gateway / Schicht 3). Funktioniert der Ping, liegt der Fehler auf Schicht 4-7; scheitert er, auf Schicht 1-2.
  • +
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2. ESD-Schutzmaßnahmen (DIN EN 61340-5-1)

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+ Elektrostatische Entladungen können Halbleiterbauteile irreparabel zerstören. Im EPA-Arbeitsbereich (Electrostatic Protected Area) gelten:
+ 1. Geerdetes antistatisches Handgelenkband mit 1-MOhm-Sicherheitswiderstand.
+ 2. Ableitfähige ESD-Tischmatte und ableitfähiger Bodenbelag.
+ 3. ESD-sicheres Werkzeug mit ableitenden Griffen.
+ 4. Transport hochempfindlicher Baugruppen nur in metallisierten Abschirmbeuteln (Shielding Bags). +

+
+ +

3. Messgeräte: Multimeter & Oszilloskop

+

+ Spannungsmessung (parallel), Strommessung (in Reihe mit unterbrochenem Stromkreis), Durchgangsprüfung nur im spannungsfreien Zustand! Bei Oszilloskopen verringert ein 10:1-Tastkopf die kapazitive Leitungsbelastung und verhindert Signalverzerrungen steiler Rechteckflanken. +

+ +
+ + + + + + +
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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 7 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ ESD-Schutzmaßnahmen DIN EN 61340-5-1 + 8 Punkte +
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+ Vor dem Austausch eines Mainboards und RAM-Moduls in einem Server müssen Maßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD) getroffen werden. +
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+ Erklären Sie, wie ESD-Schäden an Halbleiterkomponenten entstehen und nennen Sie vier konkrete Schutzmaßnahmen an einem EPA-Arbeitsplatz (Electrostatic Protected Area). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Entstehung: Durch Reibungselektrizität (Triboelektrischer Effekt) laden sich Personen oder Werkzeuge auf mehrere tausend Volt auf. Bei Annäherung an mikroelektronische Bauteile entlädt sich die Spannung schlagartig über kleinste Leiterbahnen und Gate-Oxide, was zu thermischer Zerstörung oder latenten Vorschäden führt. (3 Pkt.) +Vier Schutzmaßnahmen: +1. Antistatisches Erdungsarmband mit Sicherheitswiderstand (1 MOhm). (1 Pkt.) +2. Leitfähige, geerdete ESD-Tischmatte und ableitfähiger Bodenbelag. (1 Pkt.) +3. Verwendung von ESD-sicherem Werkzeug (leitfähige Griffe). (1 Pkt.) +4. Transport von Komponenten ausschließlich in antistatischen Abschirmbeuteln (Shielding Bags). (1 Pkt.) +
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+ Fehlereingrenzung Top-Down vs Bottom-Up + 6 Punkte +
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+ Ein Client-PC kann nach einem Umbau keine Webseiten mehr aufrufen. +
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+ Vergleichen Sie die Fehlersuchstrategien Top-Down und Bottom-Up anhand des OSI-Referenzmodells und nennen Sie je einen Prüfschritt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Bottom-Up-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 1 (Physical) und arbeitet sich nach oben vor. Prüfschritt: Link-LED an Netzwerkkarte und Switch prüfen, Patchkabel austauschen. Gut bei Neuinstallationen. (3 Pkt.) +Top-Down-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 7 (Application) und arbeitet sich nach unten vor. Prüfschritt: DNS-Auflösung und Browserkonfiguration (Proxy) testen. Gut, wenn der Fehler auf eine bestimmte Anwendung beschränkt scheint. (3 Pkt.) +
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+ S.M.A.R.T. Parameter von Festplatten + 6 Punkte +
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+ Ein Server-Monitoring meldet eine Warnung für eine Enterprise-SATA-Festplatte. +
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+ Erläutern Sie den Zweck von S.M.A.R.T. und nennen Sie zwei kritische Attribute, die auf einen unmittelbar bevorstehenden Hardwaredefekt hinweisen. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Zweck: Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology überwacht interne mechanische und elektronische Betriebsparameter von HDDs/SSDs, um Ausfälle frühzeitig vorherzusagen. (2 Pkt.) +Zwei kritische Attribute: +1. Reallocated Sectors Count (Anzahl defekter Sektoren, die auf Reservebereiche umgemappt wurden). (2 Pkt.) +2. Current Pending Sector Count (Anzahl instabiler Sektoren, die auf eine Neuzuweisung warten). (2 Pkt.) +
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+ +
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+ Digitalmultimeter Messungen & Sicherheit + 8 Punkte +
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+ Ein Techniker überprüft ein Servernetzteil und misst Spannungen an einem Kaltgerätestecker und auf dem Mainboard. +
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+ Nennen Sie den Unterschied zwischen einer Spannungs-, Strom- und Durchgangsmessung hinsichtlich der Schaltung des Multimeters (Reihe vs Parallel) und erklären Sie die Messkategorien CAT II vs CAT III. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Schaltung des Messgeräts: +- Spannungsmessung (Volt): Messgerät wird PARALLEL zur Spannungsquelle / zum Verbraucher geschaltet (sehr hoher Innenwiderstand). (2 Pkt.) +- Strommessung (Ampere): Der Stromkreis muss aufgetrennt werden; das Multimeter wird IN REIHE geschaltet (sehr niedriger Innenwiderstand). (2 Pkt.) +- Durchgangsmessung: Ausschließlich an spannungsfreien Bauteilen! Gerät legt kleine Prüfspannung an und misst Widerstand (Piepton bei < ca. 30 Ohm). (2 Pkt.) +CAT-Einstufung (Überspannungskategorien): CAT II gilt für Geräte an normalen Haushaltssteckdosen; CAT III gilt für Installationen in der Gebäudeinfrastruktur (Unterverteiler, Verteilerkästen, USV-Festeinspeisung) mit höheren transienten Überspannungsrisiken. (2 Pkt.) +
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+ Oszilloskop Tastkopf-Teilung 10:1 + 6 Punkte +
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+ Zur Fehlersuche an einem Datenbus wird ein digitales Speicheroszilloskop mit einem Tastkopf angeschlossen. +
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+ Erläutern Sie, warum für Hochfrequenzsignale ein 10:1-Tastkopf einem 1:1-Tastkopf vorzuziehen ist (Kapazitive Last, Signalverfälschung). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Erklärung: Ein 1:1-Tastkopf besitzt eine relativ hohe Eingangskapazität (ca. 40-100 pF) und geringeren Eingangswiderstand (1 MOhm). Bei schnellen Signalflanken und hohen Frequenzen wirkt diese Kapazität als Tiefpassfilter, belastet die Schaltung und verschleift steile Rechtecksignale. (3 Pkt.) +10:1-Tastkopf: Schaltet einen 9-MOhm-Widerstand in Reihe zum 1-MOhm-Eingang des Oszilloskops. Das Signal wird um den Faktor 10 gedämpft, wodurch sich die Eingangskapazität drastisch verringert (auf ca. 10-15 pF) und der Gesamtwiderstand auf 10 MOhm steigt -> Keine Signalverfälschung der Busleitung. (3 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen/README.md b/courses/ihk_ap1/08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen/README.md new file mode 100644 index 0000000..99e3ac3 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP1 Modul 08: Datenflüsse & Schnittstellen (LF 8) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 8 + +REST-APIs, HTTP-Methoden & Idempotenz, Statuscodes, JSON vs. XML, JWT Bearer Token & Webhooks vs. Polling. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap1/08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen/index.html b/courses/ihk_ap1/08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen/index.html new file mode 100644 index 0000000..66b5164 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen/index.html @@ -0,0 +1,197 @@ + + + + + AP1 Modul 08: Datenflüsse & Schnittstellen (LF 8) + + + + +
+ + +

AP1 Modul 08: Datenflüsse & Schnittstellen (LF 8)

+

REST-APIs, HTTP-Methoden & Idempotenz, Statuscodes, JSON vs. XML, JWT Bearer Token & Webhooks vs. Polling.

+ + +
+ +

🔄 LF 8: Datenflüsse optimieren & Schnittstellen anpassen

+

+ Moderne Schnittstellenarchitektur: RESTful Web-APIs, HTTP-Methoden, Statuscodes, Datenaustauschformate (JSON, XML), Authentifizierung (JWT) und ereignisgesteuerte Kommunikation. +

+ +

1. REST-Prinzipien & HTTP-Verben

+
+ + + + + + + + +
CRUD-OperationHTTP-MethodeBedeutungIdempotent?
CreatePOSTNeue Ressource anlegenNein (erzeugt Duplikate)
ReadGETRessource abrufenJa (verändert Server nicht)
UpdatePUT / PATCHVollständiges Ersetzen / Partielles ÄndernJa (PUT ist idempotent)
DeleteDELETERessource löschenJa (wiederholtes Löschen löscht Ressource)
+
+ +

2. HTTP-Statuscodes im Überblick

+
+
    +
  • 2xx (Erfolg): 200 OK, 201 Created (nach POST), 204 No Content.
  • +
  • 3xx (Umleitung): 301 Moved Permanently, 304 Not Modified (Caching).
  • +
  • 4xx (Client-Fehler): 400 Bad Request (Syntaxfehler), 401 Unauthorized (Auth fehlt), 403 Forbidden (Rechte fehlen), 404 Not Found.
  • +
  • 5xx (Server-Fehler): 500 Internal Server Error, 502 Bad Gateway, 503 Service Unavailable.
  • +
+
+ +

3. JSON Web Tokens (JWT)

+

+ Stateless Authentifizierung über einen dreiteiligen String: Header.Payload.Signature.
+ Der Server signiert die Payload mit seinem geheimen Schlüssel. Clients senden das Token im Header Authorization: Bearer <Token>. Der Server prüft die Signatur mathematisch ohne Datenbankabfrage. +

+ +
+ + + + + + +
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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 8 +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ REST-API und HTTP-Methoden + 8 Punkte +
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+ Ein Ticketsystem stellt eine RESTful-API für Drittanwendungen bereit. +
+

+ Ordnen Sie die vier grundlegenden CRUD-Operationen (Create, Read, Update, Delete) den entsprechenden HTTP-Verben zu und erklären Sie, was Idempotenz bedeutet. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ CRUD Zuordnung: +Create -> POST (oder PUT bei bekannter URI). (1 Pkt.) +Read -> GET. (1 Pkt.) +Update -> PUT (vollständiges Ersetzen) oder PATCH (partielles Ändern). (2 Pkt.) +Delete -> DELETE. (1 Pkt.) +Idempotenz: Eine Eigenschaft von HTTP-Methoden, bei der mehrfache identische Anfragen denselben Serverzustand zur Folge haben wie eine einzelne Anfrage. GET, PUT und DELETE sind idempotent; POST ist nicht idempotent (mehrfache Ausführung erzeugt mehrfache Ressourcen). (3 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ HTTP-Statuscodes Zuordnung + 10 Punkte +
+
+ Bei der Entwicklung einer Schnittstelle treten verschiedene Fehlerfälle auf. +
+

+ Nennen Sie die Bedeutungen und typischen Anwendungsfälle der folgenden vier HTTP-Statuscodes: 200, 201, 401, 404 und 500. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. 200 OK: Anfrage erfolgreich ausgeführt und Nutzdaten geliefert. (2 Pkt.) +2. 201 Created: Neue Ressource wurde erfolgreich angelegt (z. B. nach POST). (2 Pkt.) +3. 401 Unauthorized: Zugriff verweigert, Authentifizierung fehlt oder ist ungültig. (2 Pkt.) +4. 404 Not Found: Die angeforderte URI existiert auf dem Server nicht. (2 Pkt.) +5. 500 Internal Server Error: Unerwarteter Serverfehler bei der Verarbeitung. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Datenformate JSON vs XML + 8 Punkte +
+
+ Eine Schnittstelle soll Datenstrukturen austauschen. +
+

+ Vergleichen Sie JSON und XML hinsichtlich Syntax-Overhead, Lesbarkeit, Datentypen-Unterstützung und Schema-Validierung. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Syntax-Overhead & Payload: JSON hat durch schlichte Key-Value-Klammerung { } deutlich weniger Overhead als XML mit seinen redundanten schließenden Tags . (2 Pkt.) +Datentypen: JSON unterstützt native Typen (String, Number, Boolean, Array, Null, Object). XML interpretiert alle Werte primär als Text. (2 Pkt.) +Schema-Validierung: XML besitzt ausgereifte, standardisierte Validierungsmechanismen über XSD (XML Schema Definition) und DTD; bei JSON ist JSON Schema zwar verfügbar, aber historisch weniger formalisiert. (2 Pkt.) +Parsing-Performance: JSON lässt sich nativ in Webtechnologien und modernen Programmiersprachen signifikant schneller und speicherschonender parsen. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ API-Authentifizierung JWT Bearer Token + 8 Punkte +
+
+ Der Zugriff auf eine REST-API wird über JSON Web Tokens (JWT) abgesichert. +
+

+ Beschreiben Sie den dreiteiligen Aufbau eines JWT (Header, Payload, Signature) und erläutern Sie, wie der Server die Integrität prüft, ohne das Token in einer Datenbank nachzuschlagen (Stateless). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Dreiteiliger Aufbau (durch Punkte getrennt, Base64Url-codiert): +1. Header: Enthält den Token-Typ (JWT) und den verwendeten Hashing-Algorithmus (z. B. HS256 oder RS256). (2 Pkt.) +2. Payload (Claims): Enthält die Nutzdaten (z. B. user_id, rollen, ablaufdatum exp). (2 Pkt.) +3. Signature: Wird erzeugt, indem der codierte Header und Payload mit einem geheimen Serverschlüssel gehasht/signiert werden. (2 Pkt.) +Stateless-Prüfung: Der Server benötigt keine Session-Datenbank. Er berechnet aus empfangenem Header und Payload mit seinem geheimen Schlüssel die Signatur neu. Stimmt sie mit der im Token mitgelieferten Signatur überein und ist exp nicht abgelaufen, ist das Token garantiert echt und unverfälscht. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Webhooks vs Polling Architektur + 6 Punkte +
+
+ Ein Ticketsystem soll ein Überwachungs-Dashboard in Echtzeit benachrichtigen, sobald ein Ticket den Status "KRITISCH" erhält. +
+

+ Vergleichen Sie Webhooks und Polling hinsichtlich Netzwerklast, Latenz und Serverressourcen. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Polling (Pull-Prinzip): Der Client sendet in festen Intervallen (z. B. alle 10 Sekunden) kontinuierlich HTTP-GET-Anfragen an den Server. Erzeugt enorme Netzwerklast und Serverabfragen, selbst wenn sich stundenlang nichts ändert (leere Antworten); Latenz entspricht dem Polling-Intervall. (3 Pkt.) +Webhook (Push-Prinzip): Der Client registriert eine Empfänger-URL beim Server. Sobald das definierte Ereignis eintritt, sendet der Server sofort eine HTTP-POST-Anfrage mit dem JSON-Payload an die URL. Minimale Netzwerklast (Traffic nur bei echten Events) und sofortige Benachrichtigung ohne Latenz. (3 Pkt.) +
+
+
+
+ + +
+ + diff --git a/courses/ihk_ap1/09_trace_tabellen_trainer/README.md b/courses/ihk_ap1/09_trace_tabellen_trainer/README.md new file mode 100644 index 0000000..2d93fcd --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/09_trace_tabellen_trainer/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# AP1 06: Datentypen, Schleifen & Trace-Tabellen (LF 5.2) + +Logik und Ablaufkontrolle in der Softwareentwicklung: Primitive Datentypen, Modulo-Arithmetik (MOD/DIV), logische Gatter (AND, OR, NOT, XOR), Zeilenweiser Code-Durchlauf und das Erstellen fehlerfreier Trace-Tabellen (Wertetabellen). diff --git a/courses/ihk_ap1/09_trace_tabellen_trainer/index.html b/courses/ihk_ap1/09_trace_tabellen_trainer/index.html new file mode 100644 index 0000000..080a988 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/09_trace_tabellen_trainer/index.html @@ -0,0 +1,31 @@ + + + + + AP1 06: Datentypen, Schleifen & Trace-Tabellen (LF 5.2) + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + IHK AP1 Prüfungstraining +
+ +

AP1 06: Datentypen, Schleifen & Trace-Tabellen (LF 5.2)

+

Logik und Ablaufkontrolle in der Softwareentwicklung: Primitive Datentypen, Modulo-Arithmetik (MOD/DIV), logische Gatter (AND, OR, NOT, XOR), Zeilenweiser Code-Durchlauf und das Erstellen fehlerfreier Trace-Tabellen (Wertetabellen).

+ + +
+ + + + + +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap1/10_sql_datenbank_labor/README.md b/courses/ihk_ap1/10_sql_datenbank_labor/README.md new file mode 100644 index 0000000..adab4d8 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/10_sql_datenbank_labor/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# AP1 08: Relationale Datenbanken, ERM & SQL (LF 5.4) + +Software zur Verwaltung von Daten: Entity-Relationship-Modelle (ERM in Krähenfuß-Notation), 1:1, 1:n, n:m Relationen, Primär- und Fremdschlüssel, SQL DDL (CREATE TABLE), DML (INSERT, UPDATE, DELETE) und DQL (SELECT, WHERE, ORDER BY, GROUP BY, HAVING, INNER/LEFT JOIN). diff --git a/courses/ihk_ap1/10_sql_datenbank_labor/index.html b/courses/ihk_ap1/10_sql_datenbank_labor/index.html new file mode 100644 index 0000000..d927d39 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/10_sql_datenbank_labor/index.html @@ -0,0 +1,42 @@ + + + + + AP1 08: Relationale Datenbanken, ERM & SQL (LF 5.4) + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + IHK AP1 Prüfungstraining +
+ +

AP1 08: Relationale Datenbanken, ERM & SQL (LF 5.4)

+

Software zur Verwaltung von Daten: Entity-Relationship-Modelle (ERM in Krähenfuß-Notation), 1:1, 1:n, n:m Relationen, Primär- und Fremdschlüssel, SQL DDL (CREATE TABLE), DML (INSERT, UPDATE, DELETE) und DQL (SELECT, WHERE, ORDER BY, GROUP BY, HAVING, INNER/LEFT JOIN).

+ + + + + + +
+

🗄️ IHK-Musteraufgabe: SQL mit JOIN und Aggregation

+

Ermittle alle Kunden (Name und Vorname) aus der Tabelle kunden, die im Jahr 2026 mehr als 3 Bestellungen aufgegeben haben. Sortiere absteigend nach der Anzahl der Bestellungen.

+
SELECT k.nachname, k.vorname, COUNT(b.id) AS anzahl_bestellungen
+FROM kunden k
+JOIN bestellungen b ON k.id = b.kunde_id
+WHERE strftime('%Y', b.bestelldatum) = '2026'
+GROUP BY k.id, k.nachname, k.vorname
+HAVING COUNT(b.id) > 3
+ORDER BY anzahl_bestellungen DESC;
+
+ + +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap1/11_subnetting_drill_master/README.md b/courses/ihk_ap1/11_subnetting_drill_master/README.md new file mode 100644 index 0000000..4dd4567 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/11_subnetting_drill_master/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# AP1 02: Netzwerk-Basics & Subnetting Drill (LF 3) + +Clients in Netzwerke einbinden: OSI-7-Schichtenmodell vs. TCP/IP, IP-Protokollfamilie, IPv4-Subnetting (FLSM & VLSM), Magische Zahl (Schrittweite 256 - Oktettwert), IPv6 Grundlagen (128 Bit, fe80::, 2000::/3), DHCP DORA-Prozess, DNS und Verkabelung (Cat 6a/7, LWL OM4). diff --git a/courses/ihk_ap1/11_subnetting_drill_master/index.html b/courses/ihk_ap1/11_subnetting_drill_master/index.html new file mode 100644 index 0000000..3084a77 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/11_subnetting_drill_master/index.html @@ -0,0 +1,31 @@ + + + + + AP1 02: Netzwerk-Basics & Subnetting Drill (LF 3) + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + IHK AP1 Prüfungstraining +
+ +

AP1 02: Netzwerk-Basics & Subnetting Drill (LF 3)

+

Clients in Netzwerke einbinden: OSI-7-Schichtenmodell vs. TCP/IP, IP-Protokollfamilie, IPv4-Subnetting (FLSM & VLSM), Magische Zahl (Schrittweite 256 - Oktettwert), IPv6 Grundlagen (128 Bit, fe80::, 2000::/3), DHCP DORA-Prozess, DNS und Verkabelung (Cat 6a/7, LWL OM4).

+ + +
+ + + + + +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap1/12_ap1_probepruefung_simulation/README.md b/courses/ihk_ap1/12_ap1_probepruefung_simulation/README.md new file mode 100644 index 0000000..f4c5258 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/12_ap1_probepruefung_simulation/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Probeprüfung AP1: 90 Min. Realtime Simulation (100 Pkt.) + +Vollständige Prüfungssimulation der AP1 unter Realbedingungen: 90 Minuten Countdown, 5 komplexe Handlungsschritte (Hardware/USV, Subnetting, Programmierung/Trace-Tabelle, SQL/Datenbanken und Wirtschaftlichkeit/NWA) mit IHK-Punkteauswertung. diff --git a/courses/ihk_ap1/12_ap1_probepruefung_simulation/index.html b/courses/ihk_ap1/12_ap1_probepruefung_simulation/index.html new file mode 100644 index 0000000..3975cdd --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/12_ap1_probepruefung_simulation/index.html @@ -0,0 +1,189 @@ + + + + + IHK AP1 Probeprüfung (90 Min. / 100 Punkte) + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + Offizieller IHK 100-Punkte-Schlüssel +
+ +

Probeprüfung AP1: Einrichten eines IT-gestützten Arbeitsplatzes

+

Authentische IHK-Prüfungssimulation (Neuordnung 2020) | Bearbeitungszeit: 90 Minuten | 100 Punkte

+ + + + + + + +
+
+

1. Handlungsschritt: Hardwareauswahl & Nutzwertanalyse

+ 25 Punkte +
+

+ Eine Kanzlei benötigt neue Arbeitsplatz-Multifunktionsgeräte. Es liegen drei Angebote vor. Die Bewertungskriterien sind: + Druckgeschwindigkeit (Gewichtung 30%), Scangeschwindigkeit (25%), Stromverbrauch/Standby (25%) und Anschaffungspreis (20%). +

+ +
+ + +
+ +
+ + +
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+
+

2. Handlungsschritt: Datenschutz & Kryptographie

+ 20 Punkte +
+

+ E-Mails zwischen Anwalt und Mandant enthalten sensible personenbezogene Daten (Art. 9 DSGVO). +

+ +
+ + +
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+
+

3. Handlungsschritt: Algorithmen, Datenstrukturen & Schleifen

+ 30 Punkte +
+

+ Gegeben ist folgender IHK-Pseudocode zur Überprüfung von Port-Scans in einem Logfile: +

+
GANZZAHL versuche = 0
+GANZZAHL schwellenwert = 5
+BOOLEAN alarm = FALSCH
+FELD logs = [1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1]
+
+FÜR i VON 0 BIS 7 TUE
+    WENN logs[i] == 1 DANN
+        versuche = versuche + 1
+        WENN versuche >= schwellenwert DANN
+            alarm = WAHR
+        ENDE_WENN
+    ENDE_WENN
+ENDE_FÜR
+AUSGABE alarm, versuche
+ +
+ + +
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+
+

4. Handlungsschritt: Subnetting & Netzwerkdienste

+ 25 Punkte +
+

+ Für die Kanzlei steht das Subnetz 192.168.120.64 / 26 zur Verfügung. +

+ +
+ + +
+ +
+ + +
+ + +
+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap1/course.json b/courses/ihk_ap1/course.json new file mode 100644 index 0000000..9f5b3e7 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap1/course.json @@ -0,0 +1,114 @@ +{ + "id": "ihk_ap1", + "title": "IHK AP1 Crashkurs: IT-Arbeitsplatz & Programmierung", + "language": "ihk_ap1", + "icon": "📘", + "runner": "none", + "description": "Lückenlose Vorbereitung auf die IHK-Abschlussprüfung Teil 1. Alle Lernfelder (LF 1 bis LF 8) mit interaktiven Übungen, 150-Fragen-Pool & 90-Minuten Probeprüfung.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_it_systeme", + "title": "🌱 Lehrpfad 1: Basissysteme & Sicherheit (LF 1–4)", + "description": "Unternehmen & Rolle im Betrieb, Hardware & Ergonomie, Subnetting & Netzwerke, Schutzbedarfsanalyse & DSGVO.", + "certificateKey": "ihk_ap1_systeme", + "chapters": [ + { + "folder": "01_lf1_unternehmen_und_arbeitsplatz", + "title": "LF 1: Unternehmen & Rolle im Betrieb (Organisation, Verträge, ITIL)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "02_lf2_arbeitsplaetze_ausstatten", + "title": "LF 2: Arbeitsplätze ausstatten (Hardware, Ergonomie, USV, NWA)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "03_lf3_clients_in_netzwerke_einbinden", + "title": "LF 3: Clients in Netzwerke einbinden (Subnetting, IPv6, LWL)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "04_lf4_schutzbedarfsanalyse_und_cybersicherheit", + "title": "LF 4: Schutzbedarfsanalyse & Cyber-Sicherheit (CIA, Backup, TOMs)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_2_programmierung_und_datenbanken", + "title": "💻 Lehrpfad 2: Software, CPS & Schnittstellen (LF 5–8)", + "description": "Algorithmen & SQL-Datenbanken, Cyber-physische Systeme, Instandhaltung & Fehlerdiagnose, REST-Schnittstellen.", + "certificateKey": "ihk_ap1_programmierung", + "chapters": [ + { + "folder": "05_lf5_software_zur_datenverwaltung", + "title": "LF 5: Software zur Datenverwaltung anpassen (Trace, UML, SQL)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "06_lf6_cyber_physische_systeme_iot", + "title": "LF 6: Das Cyber-Physische System ergänzen (Sensoren, Aktoren, MQTT)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose", + "title": "LF 7: Cyber-Physische Systeme instand halten (Diagnose, ESD, Messen)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen", + "title": "LF 8: Datenflüsse optimieren & Schnittstellen anpassen (REST, JSON, JWT)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_3_praxis_drills", + "title": "⚡ Lehrpfad 3: Interaktive Praxis-Drills & Labore", + "description": "Trace-Tabellen-Trainer mit zeilenweiser Prüfung, Relationales SQL-Labor & Subnetting-Drill Master.", + "certificateKey": "ihk_ap1_prozesse", + "chapters": [ + { + "folder": "09_trace_tabellen_trainer", + "title": "Drill 1: Interaktiver Trace-Tabellen-Trainer (LF 5)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "10_sql_datenbank_labor", + "title": "Drill 2: Relationale Datenbanken & Live-SQL Labor (LF 5)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "11_subnetting_drill_master", + "title": "Drill 3: Endlos Subnetting-Drill Generator (LF 3)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_4_probepruefung", + "title": "🏆 Lehrpfad 4: Offizielle AP1 Probeprüfung & Notenrechner", + "description": "90-Minuten Realtime Prüfungsmodus mit Countdown, 100 Punkten, Zufallsgenerator aus 150 Fragen & Erwartungshorizont.", + "certificateKey": "ihk_ap1_master", + "chapters": [ + { + "folder": "12_ap1_probepruefung_simulation", + "title": "Probeprüfung AP1: 90 Min. 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+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + Lernfeld 9 (FISI) +
+ +

AP2 Modul 01: Netzwerke & Dienste bereitstellen (LF 9)

+

IEEE 802.1Q VLANs, Router-on-a-Stick, L3-Switching, RSTP 802.1w, LACP 802.3ad, OSPF, BGP, NAT/PAT & Enterprise Firewalls.

+ + +
+ +

🌐 LF 9: Netzwerke und Dienste bereitstellen (FISI)

+

+ Lernfeld 9 ist das Kernfach für Systemintegratoren in der AP2: Enterprise-VLANs, Router-on-a-Stick, Layer-3-Switching, Spanning Tree (RSTP 802.1w), Link Aggregation (LACP), dynamisches Routing (OSPF & BGP), VPN-Architekturen und Next-Gen Firewalls. +

+ +

1. IEEE 802.1Q Frame-Tagging & VLAN-Trunking

+
+

+ Das 4-Byte 802.1Q-Tag wird zwischen Source-MAC und Type-Feld eingefügt:
+ - TPID (2 Byte): Fester Hex-Wert 0x8100.
+ - TCI (2 Byte): Enthält Prioritätsbits (PCP, 3 Bit), Drop Eligible (DEI, 1 Bit) und VLAN-ID (VID, 12 Bit) für 4096 VLANs (0-4095).
+ - Trunk-Ports leiten Frames mehrerer VLANs getaggt weiter. Access-Ports sind untagged und weisen Endgeräte fest einem VLAN zu. +

+
+ +

2. Inter-VLAN Routing & Layer-3-Switch SVI

+
+
    +
  • Router-on-a-Stick: Ein physikalischer Router-Port ist als Trunk konfiguriert und in logische Subinterfaces (z. B. g0/0.10) mit encapsulation dot1Q 10 unterteilt. Flaschenhals bei hohem Traffic!
  • +
  • Layer-3-Switch (SVI): Switched Virtual Interfaces (z. B. interface Vlan10) routen mit Wire-Speed direkt in der Hardware-ASIC ohne externen Router.
  • +
+
+ +

3. Dynamisches Routing: OSPF & BGP

+

+ OSPF (Open Shortest Path First): Link-State-Protokoll im internen Netzwerk (IGP). Berechnet mit dem Dijkstra-Algorithmus (SPF) den kürzesten Pfad. Metrik: Cost = Referenzbandbreite / Bandbreite.
+ BGP (Border Gateway Protocol): Path-Vector-Protokoll zur Kopplung Autonomer Systeme (EGP) im Internet. Loop-Prävention über das AS-Path-Attribut. +

+ +
+ + + + + + +
+

+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 9 (FISI) +

+

+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

+
+ +
+
+ IEEE 802.1Q Frame-Tagging + 8 Punkte +
+
+ In einem Firmennetzwerk werden VLANs über Trunk-Verbindungen zwischen Switchen übertragen. +
+

+ Beschreiben Sie den Aufbau des 4-Byte 802.1Q-VLAN-Tags (TPID, TCI, VID) und unterscheiden Sie Access- und Trunk-Ports. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Aufbau des 802.1Q-Tags (wird hinter Source-MAC eingefügt): +1. TPID (Tag Protocol Identifier): 2 Byte mit dem festen Hex-Wert 0x8100 zur Identifikation des VLAN-Frames. (2 Pkt.) +2. TCI (Tag Control Information): 2 Byte bestehend aus PCP (3 Bit Priorität / CoS), DEI (1 Bit Drop Eligible) und VID (VLAN Identifier, 12 Bit für 4096 VLANs 0-4095). (2 Pkt.) +Access-Port: Gehört genau einem untagged VLAN an. Endgeräte empfangen Standard-Ethernet-Frames ohne Tag. (2 Pkt.) +Trunk-Port (Tagged): Leitet Datenpakete mehrerer VLANs gleichzeitig weiter; jeder Frame erhält das 802.1Q-Tag (ausgenommen das native VLAN). (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Inter-VLAN Routing Router-on-a-Stick + 8 Punkte +
+
+ Zwei Abteilungen befinden sich in VLAN 10 (192.168.10.0/24) und VLAN 20 (192.168.20.0/24). Ein physischer Router ist über eine einzelne Gigabit-Leitung an den Core-Switch angebunden. +
+

+ Erläutern Sie das Verfahren "Router-on-a-Stick" und geben Sie die wesentlichen Konfigurationsschritte auf dem Router (Subinterfaces, dot1Q) an. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Verfahren: Der Router wickelt das Routing zwischen mehreren VLANs über eine einzige physische Schnittstelle ab, indem diese als Trunk betrieben wird. (2 Pkt.) +Konfigurationsschritte: +1. Physisches Interface aktivieren (no shutdown), keine IP zuweisen. (2 Pkt.) +2. Logische Subinterfaces anlegen (z. B. interface GigabitEthernet0/0.10 und .20). (2 Pkt.) +3. Dem Subinterface das entsprechende VLAN zuweisen (encapsulation dot1Q 10 bzw. 20) und die jeweilige Gateway-IP-Adresse konfigurieren. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Layer-3-Switch SVI Konfiguration + 6 Punkte +
+
+ Zur Entlastung des Routers soll das Routing zwischen zehn VLANs direkt auf einem Layer-3-Core-Switch durchgeführt werden. +
+

+ Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Layer-2- und einem Layer-3-Switch und beschreiben Sie die Funktion eines Switched Virtual Interface (SVI). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Unterschied: Ein Layer-2-Switch leitet Daten nur innerhalb desselben Broadcast-/VLAN-Segments anhand von MAC-Adressen weiter (Hardware-ASIC). Ein Layer-3-Switch verfügt zusätzlich über Routing-Funktionalität (IP-Routing) auf Hardware-Ebene (ASIC wire-speed routing) und kann ohne externen Router zwischen VLANs routen. (3 Pkt.) +SVI (Switched Virtual Interface): Eine logische Layer-3-Schnittstelle auf dem Switch (z. B. interface Vlan10), der eine IP-Adresse zugewiesen wird. Sie fungiert als Default Gateway für alle Hosts in diesem VLAN. (3 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Spanning Tree Protocol RSTP 802.1w + 8 Punkte +
+
+ Drei Switche sind im Dreieck redundant miteinander verkabelt. +
+

+ Welche drei gravierenden Netzwerkprobleme treten ohne Spanning Tree auf und wie verhindert Rapid STP (802.1w) Schleifen im Netzwerk? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Probleme ohne STP: +1. Broadcast Storms: Broadcast-Frames zirkulieren endlos und bringen die Bandbreite zum Einsturz. (1 Pkt.) +2. MAC Table Flapping: Die Switch-Tabellen werden kontinuierlich überschrieben, da derselbe Frame über wechselnde Ports eintrifft. (1 Pkt.) +3. Multiple Frame Transmission: Endgeräte erhalten dieselben Pakete mehrfach. (1 Pkt.) +RSTP-Funktionsweise: Wählt die Root Bridge mit der niedrigsten Bridge-ID (Priorität + MAC). Alle Switche berechnen den kürzesten Pfad zur Root Bridge. Redundante Ports werden in den Zustand "Discarding" (Alternate/Backup Port) versetzt. Bei einem Linkausfall konvergiert RSTP aktiv über Handshake in wenigen hundert Millisekunden. (5 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Link Aggregation LACP 802.3ad + 8 Punkte +
+
+ Zwei Switche werden über vier parallele 1-Gbit/s-Kupferkabel miteinander verbunden. +
+

+ Erläutern Sie die Vorteile von Link Aggregation (LAG / LACP) gegenüber Einzelverbindungen mit Spanning Tree und beschreiben Sie, wie die Lastverteilung erfolgt. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Vorteile: +1. Bandbreitenbündelung: Alle 4 Links werden gleichzeitig aktiv genutzt (kumulierte Bandbreite 4 Gbit/s), während STP sonst 3 Ports blockieren würde. (3 Pkt.) +2. Unterbrechungsfreie Redundanz: Fällt ein Kabel aus, läuft der Datenverkehr nahtlos über die verbleibenden 3 Leitungen weiter. (2 Pkt.) +Lastverteilung: Erfolgt über Hash-Algorithmen (z. B. Quell-/Ziel-IP, Quell-/Ziel-MAC oder TCP-Ports). Alle Pakete eines einzelnen TCP-Streams laufen über denselben physischen Port, um Paket-Out-of-Order-Probleme zu verhindern (keine 4 Gbit/s für einen Einzel-Download). (3 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ OSPF Link-State Routing & Kostenberechnung + 8 Punkte +
+
+ In einem Unternehmensnetzwerk mit mehreren Standorten wird OSPF (Open Shortest Path First) als dynamisches Routing-Protokoll eingesetzt. +
+

+ Erklären Sie das Link-State-Konzept von OSPF und berechnen Sie die OSPF-Metrik für eine 100-Mbit/s- und eine 10-Gbit/s-Leitung bei einer Referenzbandbreite von 100 Gbit/s (100.000 Mbit/s). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Link-State-Konzept: Jeder Router baut eine vollständige Topologiekarte des gesamten Netzwerks auf (Link-State Database / LSDB) über Link-State Advertisements (LSAs) und berechnet mit dem Dijkstra-Algorithmus (SPF) den kürzesten Pfad. (4 Pkt.) +Metrik-Formel: Cost = Referenzbandbreite / Interfacebandbreite. +100 Mbit/s Leitung: Cost = 100.000 Mbit/s / 100 Mbit/s = 1000. (2 Pkt.) +10 Gbit/s Leitung (10.000 Mbit/s): Cost = 100.000 Mbit/s / 10.000 Mbit/s = 10. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ BGP Autonomous Systems & Peering + 6 Punkte +
+
+ Ein Unternehmen bindet sein Rechenzentrum über zwei verschiedene Internet-Service-Provider (Multihoming) an. +
+

+ Definieren Sie den Begriff Autonomes System (AS) und erklären Sie den Unterschied zwischen eBGP und iBGP. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Autonomes System (AS): Eine Sammlung von IP-Netzen unter gemeinsamer administrativer Kontrolle und einheitlicher Routing-Policy, das eine weltweit eindeutige ASN (Autonomous System Number) besitzt. (2 Pkt.) +eBGP (External BGP): Routing-Protokoll zum Austausch von Routing-Informationen ZWISCHEN zwei unterschiedlichen Autonomen Systemen (z. B. Kunde <-> Provider). (2 Pkt.) +iBGP (Internal BGP): Austausch von extern gelernten BGP-Routen INNERHALB desselben Autonomen Systems zwischen den Border-Routern. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ NAT vs PAT (NAPT) Funktionsweise + 8 Punkte +
+
+ Ein Firmennetzwerk mit 250 Clients nutzt private IPv4-Adressen (10.0.0.0/24) und besitzt eine einzige offizielle, öffentliche IPv4-Adresse am Router. +
+

+ Erklären Sie den Unterschied zwischen statischem 1:1-NAT und PAT (Port Address Translation / NAT-Overload) und beschreiben Sie die Rolle der Translation-Table. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Statisches NAT (1:1): Mappt eine private IP dauerhaft und exklusiv auf eine öffentliche IP. Für 250 Hosts wären 250 öffentliche IP-Adressen nötig. (2 Pkt.) +PAT (Port and Address Translation / NAPT): Mappt hunderte interne private IP-Adressen auf eine einzige öffentliche IP-Adresse, indem der Router jedem internen Datenstrom einen eindeutigen Quell-Port (Source Port) zuweist. (3 Pkt.) +Translation Table: Der Router führt eine Übersetzungstabelle (Private IP + Private Port <-> Public IP + Übersetzter Port). Eintreffende Antwortpakete aus dem Internet werden anhand der Ziel-Portnummer identifiziert und wieder an den ursprünglichen internen Client zurückgeroutet. (3 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Site-to-Site VPN IPsec IKEv2 Phasen + 8 Punkte +
+
+ Zwei Unternehmensstandorte sollen dauerhaft über ein IPsec-Site-to-Site-VPN verschlüsselt miteinander verbunden werden. +
+

+ Beschreiben Sie die zwei Phasen des IKEv2-Handshakes (Internet Key Exchange) und unterscheiden Sie die Protokolle AH und ESP. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Phase 1 (IKE_SA_INIT): Aushandeln der Sicherheitsvereinbarungen (Kryptoverfahren, DH-Gruppe) und Erstellen des sicheren, verschlüsselten Tunnels für den weiteren Schlüsselaustausch. (2 Pkt.) +Phase 2 (IKE_AUTH / Child SA): Authentifizierung der Tunnelendpunkte (via Pre-Shared Key oder X.509-Zertifikaten) und Aufbau der eigentlichen IPsec-Sicherheitsassoziationen (SAs) für die Nutzdaten. (2 Pkt.) +AH (Authentication Header): Bietet nur Integrität und Absenderauthentizität, verschlüsselt die Daten NICHT (daher in der Praxis kaum genutzt). (2 Pkt.) +ESP (Encapsulating Security Payload): Bietet Vertraulichkeit (Verschlüsselung mit AES), Integrität und Authentizität. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Stateful Packet Inspection vs Next-Gen Firewall (NGFW) + 8 Punkte +
+
+ Im Unternehmen soll eine alte Paketfilter-Firewall durch eine Next-Generation-Firewall (NGFW) ersetzt werden. +
+

+ Vergleichen Sie Stateful Inspection mit Deep Packet Inspection (DPI) einer NGFW und nennen Sie zwei moderne NGFW-Features. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Stateful Packet Inspection (SPI): Überwacht den Verbindungszustand von TCP/UDP-Sitzungen (SYN, ACK, FIN) und Header-Informationen auf Layer 3 und 4 (IPs, Ports). Erkennt keine Anwendungsbedrohungen im Payload. (3 Pkt.) +Deep Packet Inspection (DPI): Untersucht die tatsächlichen Anwendungsnutzdaten auf Layer 7 (Payload), unabhängig vom verwendeten Port (erkennt z. B. BitTorrent über Port 80/443). (3 Pkt.) +Zwei NGFW-Features: 1. Intrusion Prevention System (IPS / Signaturerkennung); 2. SSL/TLS-Inspection (Aufbrechen und Scannen verschlüsselter Datenströme). (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ BGP Path Attributes (AS-Path & Local Preference) + 8 Punkte +
+
+ Ein Internet-Knotenpunkt leitet IP-Präfixe über BGP weiter. +
+

+ Erläutern Sie die Funktionsweise des BGP-Attributs AS-Path zur Loop-Prävention und beschreiben Sie, wie Local Preference zur Beeinflussung des ausgehenden Datenverkehrs genutzt wird. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ AS-Path Loop Prevention: Jeder BGP-Router hängt beim Weiterleiten einer Route seine eigene Autonomous System Number (ASN) an die AS-Path-Liste an. Empfängt ein Router ein Routing-Update, das seine eigene ASN bereits im AS-Path enthält, verwirft er die Route sofort, um Routing-Schleifen im Internet sicher zu verhindern. (4 Pkt.) +Local Preference: Ein lokales Attribut (nur innerhalb des eigenen AS gültig). Der Pfad mit dem HÖCHSTEN Local-Preference-Wert wird bevorzugt gewählt. Administratoren können so steuern, über welchen von mehreren Uplink-Providern der gesamte ausgehende Datenverkehr das eigene Netz verlassen soll. (4 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ Quality of Service QoS DiffServ und DSCP + 8 Punkte +
+
+ Über eine WAN-Verbindung werden gleichzeitig IP-Telefonie (VoIP-Sprachdaten) und große Dateidownloads übertragen. Die Sprachqualität leidet unter Aussetzern (Jitter). +
+

+ Erläutern Sie, wie Quality of Service (QoS) nach dem Differentiated Services Modell (DiffServ) mittels DSCP-Werten im IP-Header (z. B. Expedited Forwarding EF vs Best Effort) das Problem löst. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ DiffServ-Funktionsweise: Im IPv4-Header (TOS-Byte) bzw. IPv6-Header (Traffic Class) werden 6 Bit als Differentiated Services Code Point (DSCP) verwendet, um Datenpakete in Prioritätsklassen einzuteilen. Switche und Router werten diesen Wert aus und reihen Pakete in getrennte Ausgangswarteschlangen (Queues) ein. (4 Pkt.) +Klassen-Zuordnung: +- VoIP: Erhält den DSCP-Wert EF (Expedited Forwarding / DSCP 46) mit Prioritätswarteschlange (Priority Queuing), sodass Sprachpakete immer vor allen anderen Daten ohne Wartezeit weitergeleitet werden (minimiert Latenz und Jitter). (2 Pkt.) +- Dateidownloads: Werden als Best Effort (DSCP 0) oder Assured Forwarding (AF) klassifiziert und bei Leitungsengpässen gedrosselt. (2 Pkt.) +
+
+
+ +
+
+ IPsec NAT-Traversal (NAT-T) + 6 Punkte +
+
+ Ein Mitarbeiter verbindet sich aus einem Hotel-WLAN (hinter einem PAT-Router) per IPsec-VPN mit der Firmenzentrale. +
+

+ Erklären Sie, warum Standard-IPsec mit ESP an PAT-Routern scheitert und wie NAT-Traversal (NAT-T auf UDP Port 4500) das Problem löst. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Problem: ESP (IP-Protokoll 50) besitzt keine TCP/UDP-Portnummern. Ein handelsüblicher PAT-Router kann eingehende Antwortpakete daher keinem internen Client zuordnen. Zudem bricht jede Modifikation des IP-Headers durch NAT die kryptografische Integritätsprüfung (AH scheitert immer). (3 Pkt.) +Lösung NAT-T (RFC 3948): Erkennt beim IKE-Handshake ein NAT-Gateway. Das gesamte ESP-Paket wird in ein reguläres UDP-Paket auf Port 4500 gekapselt (UDP Encapsulation). Der PAT-Router kann nun den UDP-Port manipulieren und übersetzen, während die internen ESP-Verschlüsselungsdaten unberührt bleiben. (3 Pkt.) +
+
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+ +
+
+ VPN-Protokolle WireGuard vs OpenVPN + 8 Punkte +
+
+ Für mobile Arbeitsplätze wird ein modernes VPN ausgewählt. +
+

+ Vergleichen Sie WireGuard und OpenVPN bezüglich Architektur (Kernel- vs User-Space), Code-Komplexität, Krypto-Agilität und Roaming-Fähigkeit. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Architektur & Performance: WireGuard läuft direkt im Linux-Kernel-Space; OpenVPN läuft im User-Space und muss jedes Paket über TUN/TAP-Treiber kopieren (höherer Kontextwechsel und CPU-Overhead). WireGuard erzielt deutlich höheren Durchsatz. (2 Pkt.) +Codebasis: WireGuard hat ca. 4.000 Zeilen Code (einfach auditierbar, minimale Angriffsfläche); OpenVPN hat über 100.000 Zeilen Code. (2 Pkt.) +Kryptografie: WireGuard verzichtet bewusst auf Krypto-Agilität und nutzt ein festes, modernes Krypto-Set (ChaCha20, Poly1305, Curve25519); OpenVPN unterstützt OpenSSL mit variablen Chiffren. (2 Pkt.) +Roaming: WireGuard bindet Sitzungen an kryptografische Schlüssel und öffentliche Endpunkte; wechselt ein Laptop von WLAN zu LTE, bleibt der Tunnel ohne Neu-Handshake sofort aktiv. (2 Pkt.) +
+
+
+
+ + +
+ + diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/02_lf10_serverdienste_und_automation/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/02_lf10_serverdienste_und_automation/README.md new file mode 100644 index 0000000..43ba2ac --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/02_lf10_serverdienste_und_automation/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP2 Modul 02: Serverdienste & Automation bereitstellen (LF 10) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 10 (FISI) + +Active Directory DS, 5 FSMO-Rollen, GPO Vererbung (LSDOU), Kerberos 3-Wege-Handshake, PKI X.509, E-Mail-Sicherheit (SPF/DKIM/DMARC) & Ansible. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/02_lf10_serverdienste_und_automation/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/02_lf10_serverdienste_und_automation/index.html new file mode 100644 index 0000000..67bcc69 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/02_lf10_serverdienste_und_automation/index.html @@ -0,0 +1,257 @@ + + + + + AP2 Modul 02: Serverdienste & Automation bereitstellen (LF 10) + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + Lernfeld 10 (FISI) +
+ +

AP2 Modul 02: Serverdienste & Automation bereitstellen (LF 10)

+

Active Directory DS, 5 FSMO-Rollen, GPO Vererbung (LSDOU), Kerberos 3-Wege-Handshake, PKI X.509, E-Mail-Sicherheit (SPF/DKIM/DMARC) & Ansible.

+ + +
+ +

🖥️ LF 10: Serverdienste und Speicherlösungen bereitstellen (FISI)

+

+ Bereitstellung und Absicherung unternehmensweiter Verzeichnisdienste (Active Directory DS), Namensauflösung (DNSSEC), automatische IP-Konfiguration (DHCP Snooping), PKI-Zertifikatsketten und Automatisierung mit Ansible. +

+ +

1. Active Directory & die 5 FSMO-Rollen

+
+
    +
  • Schemamaster (Forest-wide): Änderungen an Objektklassen und Attributen des AD.
  • +
  • Domänennamen-Master (Forest-wide): Hinzufügen und Entfernen von Domänen.
  • +
  • PDC-Emulator (Domain-wide): Zeitquelle (NTP) der Domäne, sofortige Passwortänderungssynchronisation, Kontosperrungen.
  • +
  • RID-Master (Domain-wide): Vergibt RID-Pools zur Erzeugung eindeutiger SIDs.
  • +
  • Infrastrukturmaster (Domain-wide): Verwaltet standortübergreifende Phantom-Objekte.
  • +
+
+ +

2. Gruppenrichtlinien (GPO) LSDOU-Regel

+

+ Reihenfolge der Richtlinienauswertung: Local -> Site -> Domain -> OU. Untere Ebenen überschreiben obere Einstellungen. Mit Erzwungen (Enforced) wird eine Richtlinie ausnahmslos durchgesetzt und überstimmt jede Vererbungsblockade. +

+ +

3. Infrastruktur-Automatisierung mit Ansible

+

+ Ansible arbeitet agentless über SSH / WinRM und gewährleistet Idempotenz: Wiederholte Ausführung eines Playbooks führt immer zum identischen Soll-Zustand, ohne redundante Änderungen auszulösen. +

+ +
+ + + + + + +
+

+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 10 (FISI) +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ Active Directory FSMO-Rollen + 10 Punkte +
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+ In einer Microsoft Active Directory Domain Services (AD DS) Gesamtstruktur existieren fünf FSMO-Rollen (Flexible Single Master Operations). +
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+ Nennen Sie die fünf FSMO-Rollen, unterscheiden Sie zwischen gesamtstrukturweiten und domänenweiten Rollen und erläutern Sie die Aufgaben des PDC-Emulators. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Gesamtstrukturweite Rollen (Forest-wide, genau 1-mal pro Forest): +1. Schemamaster: Zuständig für Änderungen am AD-Datenbankschema. (1,5 Pkt.) +2. Domänennamen-Master: Verwaltet das Hinzufügen und Entfernen von Domänen. (1,5 Pkt.) +Domänenweite Rollen (Domain-wide, 1-mal pro Domäne): +3. RID-Master: Vergibt RID-Pools an Domain Controller zur Erzeugung eindeutiger SIDs. (1,5 Pkt.) +4. Infrastrukturmaster: Aktualisiert standortübergreifende Objektverweise (Phantom-Objekte). (1,5 Pkt.) +5. PDC-Emulator: Haupt-Zeitquelle (NTP-Zeitserver) der Domäne, sofortige Synchronisation von Kennwortänderungen, Verwaltung von Kontosperrungen und Abwärtskompatibilität zu NT4. (4 Pkt.) +
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+ Group Policy Objects (GPO) Vererbung LSDOU + 8 Punkte +
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+ In einer Active-Directory-Umgebung werden Gruppenrichtlinien (GPOs) angewendet. +
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+ Erläutern Sie die Auswertungsreihenfolge von Richtlinien nach der LSDOU-Regel und beschreiben Sie die Auswirkung der Einstellungen "Vererbung deaktivieren" (Block Inheritance) und "Erzwungen" (Enforced). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ LSDOU-Reihenfolge: +1. Local (Lokal auf dem Clientcomputer) +2. Site (Active Directory Standort) +3. Domain (Domänenebene) +4. OU (Organisationseinheit, von oberer OU zur untergeordneten OU). +Die zuletzt ausgewertete Richtlinie überschreibt bei Konflikten vorherige Einstellungen (OU gewinnt gegen Domäne). (4 Pkt.) +Vererbung deaktivieren: Verhindert, dass übergeordnete Richtlinien an untergeordnete OUs vererbt werden. (2 Pkt.) +Erzwungen (Enforced): Setzt eine Richtlinie ausnahmslos durch; überstimmt Vererbungsblockaden untergeordneter OUs und kann nicht überschrieben werden. (2 Pkt.) +
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+ Kerberos-Authentifizierung 3-Wege-Handshake + 8 Punkte +
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+ Active Directory verwendet standardmäßig das Kerberos-Protokoll zur sicheren Benutzerauthentifizierung. +
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+ Beschreiben Sie die drei Schritte des Kerberos-Prozesses unter Nennung der Rollen KDC, AS, TGS, TGT und Service-Ticket. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Authentication Service (AS-Exchange): Client sendet Anmeldeanforderung an den Authentication Server des KDC. Der AS prüft die Anmeldedaten und antwortet mit einem TGT (Ticket Granting Ticket), das mit dem geheimen Schlüssel des KDC verschlüsselt ist. (3 Pkt.) +2. Ticket Granting Service (TGS-Exchange): Möchte der Client auf eine Ressource zugreifen, sendet er das TGT an den Ticket Granting Server. Dieser validiert das TGT und stellt ein Service-Ticket für den gewünschten Zielserver aus. (3 Pkt.) +3. Client-to-Server-Exchange: Der Client übergibt das Service-Ticket an den Zielserver. Der Server entschlüsselt das Ticket mit seinem eigenen Computerkonto-Schlüssel und gewährt den Zugriff ohne Passwortübertragung im Netz. (2 Pkt.) +
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+ Public Key Infrastructure (PKI) X.509 + 8 Punkte +
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+ Ein Unternehmen baut eine zweistufige Public-Key-Infrastruktur (PKI) mit Offline-Root-CA und Online-Sub-CA auf. +
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+ Begründen Sie, warum die Root-CA offline betrieben wird, und erklären Sie den Unterschied zwischen einer Sperrliste (CRL) und OCSP. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Offline Root-CA: Die Stammzertifizierungsstelle ist die Vertrauensbasis der gesamten Organisation. Wird ihr privater Schlüssel kompromittiert, ist die gesamte PKI wertlos. Sie wird offline gehalten (abgeschaltet, im Tresor), um sie vor Netzwerkangriffen zu schützen, und signiert nur die Zertifikate der untergeordneten ausstellenden CAs (Sub-CAs). (4 Pkt.) +CRL (Certificate Revocation List): Eine signierte Datei, die periodisch von der CA veröffentlicht wird und alle widerrufenen Zertifikate auflistet. Nachteil: Kann sehr groß werden und ist bis zum nächsten Update zeitlich verzögert. (2 Pkt.) +OCSP (Online Certificate Status Protocol): Ermöglicht eine Echtzeit-Statusabfrage für ein einzelnes konkretes Zertifikat beim OCSP-Responder; extrem bandbreitenschonend und aktuell. (2 Pkt.) +
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+ E-Mail-Sicherheit SPF, DKIM und DMARC + 9 Punkte +
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+ Zur Verhinderung von Spam, Spoofing und Phishing im Namen der eigenen Firmendomäne werden DNS-Einträge konfiguriert. +
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+ Erläutern Sie die Aufgaben und Funktionsweisen von SPF, DKIM und DMARC. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ SPF (Sender Policy Framework): Ein DNS-TXT-Record, in dem der Domäneninhaber festlegt, welche IP-Adressen und Mailserver berechtigt sind, E-Mails im Namen dieser Domäne zu versenden. Der empfangende Mailserver gleicht die Quell-IP des Absenders damit ab. (3 Pkt.) +DKIM (DomainKeys Identified Mail): Der ausgehende Mailserver signiert Teile des E-Mail-Headers und den Body kryptografisch mit einem privaten Schlüssel. Der Empfänger prüft die Signatur mit dem im DNS publizierten öffentlichen Schlüssel auf Unverfälschtheit. (3 Pkt.) +DMARC (Domain-based Message Authentication): Richtlinie im DNS, die festlegt, wie der empfangende Mailserver verfahren soll, wenn SPF oder DKIM fehlschlagen (z. B. none, quarantine, reject), und fordert aggregierte XML-Sicherheitsberichte an den Domäneninhaber an. (3 Pkt.) +
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+ Infrastruktur-Automatisierung mit Ansible + 8 Punkte +
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+ Zur Konfiguration von 80 Linux-Servern wird ein Infrastructure-as-Code-Werkzeug eingeführt. +
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+ Erklären Sie die Begriffe Agentless und Idempotenz im Kontext von Ansible und beschreiben Sie den Aufbau eines Playbooks. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Agentless: Auf den Zielsystemen muss kein spezieller Hintergrunddienst (Agent) installiert werden; Ansible steuert die Server direkt über Standardprotokolle wie SSH (Linux) oder WinRM (Windows) an und benötigt lediglich Python auf den Zielhosts. (3 Pkt.) +Idempotenz: Ein Playbook kann beliebig oft ausgeführt werden und führt immer zum identischen Soll-Zustand. Befindet sich ein Server bereits im gewünschten Zustand (z. B. Paket ist bereits installiert), führt Ansible keine Änderungen aus ("ok" statt "changed"). (3 Pkt.) +Aufbau eines Playbooks: In YAML-Syntax verfasste Datei, die Plays enthält. Jedes Play definiert Ziel-Hosts, Variablen und eine geordnete Liste von Tasks, die vorgefertigte Module (z. B. apt, copy, systemd) aufrufen. (2 Pkt.) +
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+ DHCP Snooping und Dynamic ARP Inspection (DAI) + 8 Punkte +
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+ Zur Härtung der Switch-Ports gegen Man-in-the-Middle-Angriffe werden Sicherheitsfeatures aktiviert. +
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+ Beschreiben Sie die Funktionsweise von DHCP Snooping (Trusted vs Untrusted Ports) und erklären Sie, wie Dynamic ARP Inspection (DAI) basierend auf der Snooping-Binding-Database Angriffe abwehrt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ DHCP Snooping: Teilt Switchports in vertrauenswürdig (Trusted) und unvertrauenswürdig (Untrusted) ein. Ports zu DHCP-Servern werden als Trusted konfiguriert; Ports zu Clients als Untrusted. Sendet ein Client auf einem Untrusted Port DHCP-Server-Antworten (DHCPOFFER/ACK, Rogue DHCP), blockiert der Switch den Port sofort. Der Switch protokolliert zugewiesene IPs, MACs und Ports in der DHCP Snooping Binding Database. (4 Pkt.) +Dynamic ARP Inspection (DAI): Verhindert ARP-Spoofing/Poisoning. Der Switch fängt jeden ARP-Reply auf Untrusted Ports ab und vergleicht, ob die Zuordnung von IP- und Quell-MAC-Adresse mit der DHCP Snooping Binding Database übereinstimmt. Weicht die MAC ab (gefälschter ARP-Frame), wird das Paket gedroppt und der Angreifer isoliert. (4 Pkt.) +
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+ Linux Systemd Service Unit Konfiguration + 8 Punkte +
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+ Ein Python-Daemon für ein Monitoring-Tool soll unter Linux automatisch beim Booten gestartet und bei Absturz neu gestartet werden. +
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+ Beschreiben Sie die drei Hauptabschnitte einer Systemd-Service-Unit ([Unit], [Service], [Install]) und nennen Sie die Direktiven für Ausführungsbefehl, automatischen Neustart und Start-Ziel. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Abschnitte & Direktiven: +1. [Unit]: Metadaten und Abhängigkeiten. Direktive: Description=Mein Monitoring Dienst; After=network.target (Startet erst, wenn Netzwerk bereit ist). (2 Pkt.) +2. [Service]: Ausführungskonfiguration. Direktiven: ExecStart=/usr/bin/python3 /opt/monitor/app.py (Startbefehl); Restart=always (Automatischer Neustart bei Crash); RestartSec=5s; User=monitoruser. (4 Pkt.) +3. [Install]: Aktivierungsziel für systemctl enable. Direktive: WantedBy=multi-user.target (Dienst startet im regulären Mehrbenutzer-Modus). (2 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/03_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/03_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit/README.md new file mode 100644 index 0000000..4ab4f39 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/03_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP2 Modul 03: Speicher & Hochverfügbarkeit (LF 11) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 11 (FISI) + +RAID 0/1/5/6/10 Nutzkapazität, URE-Risiko, SAN (Fibre Channel vs. iSCSI), ZFS Copy-on-Write, HA-Cluster, Split-Brain & STONITH. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/03_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/03_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit/index.html new file mode 100644 index 0000000..928efd8 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/03_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit/index.html @@ -0,0 +1,282 @@ + + + + + AP2 Modul 03: Speicher & Hochverfügbarkeit (LF 11) + + + + +
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+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + Lernfeld 11 (FISI) +
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AP2 Modul 03: Speicher & Hochverfügbarkeit (LF 11)

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RAID 0/1/5/6/10 Nutzkapazität, URE-Risiko, SAN (Fibre Channel vs. iSCSI), ZFS Copy-on-Write, HA-Cluster, Split-Brain & STONITH.

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💾 LF 11: Speicher- und Hochverfügbarkeitssysteme implementieren (FISI)

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+ Hardware- & Software-RAID, Storage Area Networks (Fibre Channel vs. iSCSI), Enterprise-Dateisysteme (ZFS), Hochverfügbarkeits-Cluster, Quorum, STONITH und Disaster Recovery. +

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1. RAID-Level im direkten IHK-Vergleich

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RAIDMin. PlattenNutzbare KapazitätAusfallsicherheitBesonderheit / IHK-Falle
RAID 02N * Plattenkapazität0 Platten (Keine Redundanz!)Reines Striping, hoher Speed, Totalverlust bei 1 Plattendefekt
RAID 1250 % (1 Platte)1 PlatteReine Spiegelung (Mirroring), einfache Wiederherstellung
RAID 53(N - 1) * Kapazität1 PlatteBlock-Striping mit verteilter Parität. URE-Gefahr beim Rebuild!
RAID 64(N - 2) * Kapazität2 Platten zeitgleichDoppelte verteilte Parität. Standard für Platten ab 4 TB!
RAID 104 (gerade)(N / 2) * Kapazität1 bis N/2 PlattenStripe of Mirrors. Hohe I/O-Leistung für Datenbanken.
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2. Hochverfügbarkeits-Cluster: Split-Brain & STONITH

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+ Bricht das Heartbeat-Netzwerk ab, droht das Split-Brain-Syndrom: Beide Knoten beanspruchen die Ressourcen für sich und beschreiben gleichzeitig dieselben Datenträger (Datenkorruption!).
+ - Quorum: Dienste dürfen nur weitergeführt werden, wenn der Clusterteil über mehr als 50 % aller Stimmen verfügt (z. B. 3 Knoten oder Witness-Server).
+ - STONITH (Shoot The Other Node In The Head): Fencing-Methode, bei der ein unklarer Knoten hardwareseitig über IPMI/schaltbare Steckdose sofort stromlos geschaltet wird. +

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+ 💽 Interaktiver RAID-Simulator & URE-Risikorechner +

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+ Simulieren Sie Festplattenausfälle in RAID 0, 1, 5, 6 und 10 mit Hot-Spare-Umschaltung und URE-Risikoanalyse: +

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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 11 (FISI) +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ RAID 5 vs RAID 6 Nutzkapazität und URE + 10 Punkte +
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+ Ein Storage-Server wird mit 8 Enterprise-Festplatten zu je 10 TB Bruttokapazität bestückt. +
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+ Berechnen Sie die nutzbare Speicherkapazität für RAID 5 und RAID 6 und begründen Sie die Empfehlung von RAID 6 bei großen Festplatten anhand des URE-Risikos (Unrecoverable Read Error). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ RAID 5 Nutzkapazität: (N - 1) * Kapazität = (8 - 1) * 10 TB = 70 TB (1 Paritätsplatte). (2 Pkt.) +RAID 6 Nutzkapazität: (N - 2) * Kapazität = (8 - 2) * 10 TB = 60 TB (2 Paritätsplatten). (2 Pkt.) +URE-Risiko: Enterprise-SATA-Platten weisen eine URE-Fehlerrate von ca. 1 Bit pro 10^14 bis 10^15 gelesenen Bits auf. Beim tagelangen Rebuild eines RAID 5 nach Plattenausfall müssen zig Terabyte Daten lückenlos fehlerfrei gelesen werden. Tritt dabei ein einzelner Lesefehler auf, bricht der Rebuild ab -> Totalverlust des gesamten Arrays. RAID 6 toleriert durch zweifache Parität den gleichzeitigen Ausfall von zwei Platten und übersteht Lesefehler beim Rebuild unbeschadet. (6 Pkt.) +
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+ RAID 10 Aufbau und Fehlertoleranz + 8 Punkte +
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+ Ein Datenbankadministrator benötigt maximale I/O-Performance und hohe Ausfallsicherheit und wählt ein RAID 10 aus 8 Festplatten zu je 4 TB. +
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+ Beschreiben Sie den Aufbau eines RAID 10 (Stripe of Mirrors) und berechnen Sie die Nutzkapazität sowie die maximale und minimale Anzahl an Festplattenausfällen, die das Array überlebt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Aufbau: Kombination aus RAID 1 (Spiegelung) und RAID 0 (Striping). Zunächst werden jeweils 2 Festplatten zu einem RAID-1-Spiegelpaar zusammengefasst (4 Paare). Über diese 4 Spiegelpaare wird anschließend ein RAID 0 gestriped. (3 Pkt.) +Nutzbare Kapazität: (N / 2) * Kapazität = (8 / 2) * 4 TB = 16 TB. (2 Pkt.) +Fehlertoleranz: +Minimaler Ausfall: 2 Platten (wenn zufällig beide Platten DENSELBEN RAID-1-Spiegelpaars ausfallen -> Datenverlust). (1,5 Pkt.) +Maximaler Ausfall: Bis zu 4 Platten (sofern aus jedem der vier Spiegelpaare genau eine Platte ausfällt). (1,5 Pkt.) +
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+ Speicherarchitekturen DAS vs NAS vs SAN + 9 Punkte +
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+ Für die Unternehmens-IT werden verschiedene Storage-Lösungen verglichen. +
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+ Vergleichen Sie DAS, NAS und SAN bezüglich Zugriffsebene (Block vs File), Übertragungsmedien/Protokolle und typischem Einsatzzweck. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ DAS (Direct Attached Storage): Direkt am Server angeschlossener lokaler Speicher (SATA/SAS/NVMe). Block-Level-Zugriff. Nicht teilbar, nur für Einzelserver. (3 Pkt.) +NAS (Network Attached Storage): Eigenständiges Dateisystem im Standard-LAN. File-Level-Zugriff (Datei-Ebene) über SMB/CIFS oder NFS. Ideal für zentrale Dateiablagen und Fileserver. (3 Pkt.) +SAN (Storage Area Network): Dediziertes Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerk. Block-Level-Zugriff (RAW-LUNs erscheinen dem Host wie lokale Datenträger). Übertragung via Fibre Channel (FC) oder iSCSI. Ideal für Virtualisierungs-Cluster und Datenbanken. (3 Pkt.) +
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+ SAN Protokolle Fibre Channel vs iSCSI + 8 Punkte +
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+ Zur Anbindung eines VMware-vSphere-Clusters steht die Wahl zwischen Fibre Channel (FC) und iSCSI an. +
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+ Vergleichen Sie FC und iSCSI hinsichtlich Hardware-Komponenten, Übertragungsmedium, MTU/Jumbo Frames und Kosten. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Fibre Channel (FC): Benötigt dedizierte FC-Host-Bus-Adapter (HBAs), optische Transceiver und spezialisierte Fibre-Channel-Switche. Verlustfreies Protokoll mit extrem geringen Latenzen und festem Framing; sehr hohe Anschaffungskosten. (4 Pkt.) +iSCSI: Kapselt SCSI-Befehle in Standard-TCP/IP-Pakete über normales Ethernet (10/25 GbE). Kostengünstiger, da Standard-Netzwerkkomponenten genutzt werden können. Erfordert zur Minimierung des Overheads zwingend Jumbo Frames (MTU 9000) und dedizierte/isolierte VLANs. (4 Pkt.) +
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+ High-Availability Cluster Active-Passive vs Active-Active + 8 Punkte +
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+ Ein Web- und Datenbanksystem soll hochverfügbar ausgelegt werden. +
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+ Unterscheiden Sie ein Active/Passive-Cluster von einem Active/Active-Cluster und erklären Sie das Phänomen des Split-Brain-Syndroms. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Active/Passive (Failover): Node 1 bedient alle Anfragen aktiv. Node 2 befindet sich im Standby und übernimmt die Dienste erst, wenn Node 1 ausfällt. Keine Lastverteilung, aber einfaches Datenmodell. (2 Pkt.) +Active/Active (Load Balancing): Beide Nodes verarbeiten gleichzeitig produktive Anfragen parallel und synchronisieren Daten laufend. Optimale Ressourcenauslastung, erfordert komplexe Cluster-Dateisysteme / verteilte Locks. (2 Pkt.) +Split-Brain-Syndrom: Wenn das interne Kommunikationsnetzwerk (Heartbeat-Netzwerk) zwischen den Clusterknoten abreißt, können die Knoten einander nicht mehr sehen. Jeder Knoten nimmt fälschlicherweise an, der andere sei tot, und übernimmt alle Ressourcen exklusiv. Beide schreiben gleichzeitig auf denselben Shared Storage -> Datenkorruption und Datenverlust. (4 Pkt.) +
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+ Quorum und Fencing (STONITH) + 6 Punkte +
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+ Um Split-Brain in einem 2-Node-Cluster sicher zu verhindern, wird ein Quorum-Mechanismus und STONITH eingerichtet. +
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+ Erläutern Sie die Funktionsweise von Quorum (Mehrheitsentscheid) und beschreiben Sie das Prinzip von STONITH (Shoot The Other Node In The Head). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Quorum: Regel, wonach ein Cluster-Teilbereich nur dann Entscheidungen treffen und Dienste weiterführen darf, wenn er über mehr als 50 % aller Cluster-Stimmen verfügt (z. B. 3 Knoten oder 2 Knoten + Witness/Quorum-Server). Bei Netztrennung verliert der isolierte Knoten das Quorum und schaltet sich passiv. (3 Pkt.) +STONITH: Fencing-Methode. Ein gesunder Knoten schaltet einen nicht mehr reagierenden oder unklaren Knoten über eine IPMI/iLO-Schnittstelle oder eine schaltbare Steckdosenleiste (PDU) hardwareseitig hart ab (Strom aus), um unkontrollierte Schreibzugriffe auf den Shared Storage sicher auszuschließen. (3 Pkt.) +
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+ ZFS Dateisystem Copy-on-Write & Prüfsummen + 8 Punkte +
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+ Ein Enterprise-Speicherserver wird unter TrueNAS mit dem Dateisystem ZFS aufgesetzt. +
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+ Erläutern Sie die Funktionsweise von Copy-on-Write (CoW) in ZFS und beschreiben Sie, wie ZFS "Silent Data Corruption" (Bit-Rot) mithilfe von Prüfsummen und Scrubbing erkennt und repariert. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Copy-on-Write (CoW): ZFS überschreibt geänderte Datenblöcke niemals an derselben Stelle. Stattdessen werden veränderte Daten in neue, freie Blöcke geschrieben. Erst nach erfolgreichem Schreiben wird der Metadatenzeiger im Merkle-Tree atomar auf den neuen Block umgebogen. Verhindert Dateisystem-Inkonsistenzen bei Stromausfall komplett (kein fsck nötig). (4 Pkt.) +Bit-Rot Schutz: ZFS speichert für jeden Datenblock eine kryptografische 256-Bit-Prüfsumme in dessen übergeordnetem Metadaten-Zeiger. Bei jedem Lesevorgang wird die Prüfsumme neu berechnet. Stimmt sie nicht überein, liest ZFS automatisch die korrekten Daten aus der RAID-Z-Parität oder dem Spiegel und repariert den defekten Block auf der Festplatte (Self-Healing). Ein regelmäßiger "Scrub" prüft alle Daten im Hintergrund präventiv. (4 Pkt.) +
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+ LTO-Bandtechnologie und WORM-Speicher + 6 Punkte +
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+ Zur Erfüllung gesetzlicher Revisionsanforderungen (GoBD) müssen Buchhaltungsunterlagen unveränderbar auf LTO-Tape archiviert werden. +
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+ Definieren Sie das WORM-Prinzip (Write Once, Read Many) und nennen Sie zwei technische Vorteile von Magnetbändern gegenüber Festplatten zur Langzeitarchivierung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ WORM-Prinzip: Daten können genau einmal auf das Bandlaufwerk geschrieben werden; jegliches nachträgliches Überschreiben, Verändern oder Löschen der Daten auf dem Band ist hardware- oder firmwareseitig dauerhaft gesperrt. (2 Pkt.) +Zwei Vorteile von LTO-Tapes: +1. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit: Lagerfähigkeit von bis zu 30 Jahren unter Standardbedingungen ohne Stromzufuhr. (2 Pkt.) +2. Perfekter Air-Gap und Kosteneffizienz: Kassetten können aus der Library entnommen und im Safe gelagert werden (100% Ransomware-Schutz) bei unschlagbar geringen Terabyte-Preisen für kalte Daten. (2 Pkt.) +
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+ Synchrone vs Asynchrone Storage-Replikation + 8 Punkte +
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+ Zwei Brandabschnitte eines Rechenzentrums im Abstand von 15 Kilometern sollen gespiegelt werden. +
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+ Vergleichen Sie synchrone und asynchrone Speicherreplikation hinsichtlich Bestätigung an das Betriebssystem, Latenzabhängigkeit und RPO. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Synchrone Replikation: Ein Schreibbefehl wird der Anwendung erst dann als erfolgreich quittiert (Write Acknowledged), wenn die Daten sowohl auf dem lokalen als auch auf dem entfernten Storage-System fehlerfrei im Cache/Platte geschrieben wurden. RPO = 0 (garantiert kein Datenverlust). Erfordert extrem geringe Roundtrip-Latenzen (< 5 ms) und teure Dark-Fiber-LWL-Verbindungen; begrenzte Distanz (typisch max. 20-40 km). (4 Pkt.) +Asynchrone Replikation: Der Schreibbefehl wird der Anwendung sofort nach dem Schreiben auf das lokale System quittiert. Die Übertragung an den Remotestandort erfolgt zeitverzögert im Hintergrund. Keine Latenzbeeinträchtigung der Anwendung, unbegrenzte Distanzen möglich. RPO > 0 (Daten der letzten Minuten oder Sekunden können bei Totalausfall verloren gehen). (4 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/04_lf12_virtualisierung_und_cloud/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/04_lf12_virtualisierung_und_cloud/README.md new file mode 100644 index 0000000..9ae2bf5 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/04_lf12_virtualisierung_und_cloud/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP2 Modul 04: Virtualisierung, Cloud & Automation (LF 12) + +**Prüfungsbereich:** Lernfeld 12 (FISI) + +Hypervisor Typ 1 vs. Typ 2, Docker-Container Namespaces & cgroups, Kubernetes Pods, Cloud IaaS/PaaS/SaaS, Terraform & Prometheus Monitoring. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/04_lf12_virtualisierung_und_cloud/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/04_lf12_virtualisierung_und_cloud/index.html new file mode 100644 index 0000000..6147fdb --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/04_lf12_virtualisierung_und_cloud/index.html @@ -0,0 +1,258 @@ + + + + + AP2 Modul 04: Virtualisierung, Cloud & Automation (LF 12) + + + + +
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+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + Lernfeld 12 (FISI) +
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AP2 Modul 04: Virtualisierung, Cloud & Automation (LF 12)

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Hypervisor Typ 1 vs. Typ 2, Docker-Container Namespaces & cgroups, Kubernetes Pods, Cloud IaaS/PaaS/SaaS, Terraform & Prometheus Monitoring.

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☁️ LF 12: Virtualisierung, Cloud und Automatisierung (FISI)

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+ Lernfeld 12 behandelt moderne Rechenzentrumsarchitekturen: Typ-1 vs. Typ-2 Hypervisoren, Containerisierung mit Docker, Kubernetes-Cluster, Cloud-Servicemodelle und Observability mit Prometheus/Grafana. +

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1. Hypervisoren & Container im Vergleich

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  • Typ-1 Hypervisor (Bare-Metal): Läuft direkt auf der physischen Hardware (z. B. VMware ESXi, Proxmox VE, Hyper-V). Maximale Performance, Enterprise-Standard.
  • +
  • Typ-2 Hypervisor (Hosted): Läuft als Software auf einem Wirtsbetriebssystem (z. B. VirtualBox). Höherer Ressourcen-Overhead.
  • +
  • Docker-Container: Teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems über Linux-Kernel-Features (Namespaces für Prozesstrennung und cgroups für Ressourcenbegrenzung). Start in Millisekunden, minimale Imagegröße.
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2. Cloud Servicemodelle nach NIST

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    +
  • IaaS (Infrastructure as a Service): Provider stellt Hardware/VMs und Netze bereit. Kunde verwaltet OS, Patches, Runtimes und Anwendungen.
  • +
  • PaaS (Platform as a Service): Provider verwaltet OS und Laufzeitumgebung (z. B. Node.js, SQL). Kunde deployt nur Code.
  • +
  • SaaS (Software as a Service): Vollständige schlüsselfertige Software über Browser (z. B. Microsoft 365).
  • +
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3. Monitoring: Prometheus Pull-Prinzip

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+ Prometheus fragt Ziele selbstständig periodisch per HTTP über /metrics ab (Scraping). Metriktypen: Counter (nur ansteigend, z. B. HTTP-Requests) und Gauge (beliebig steigend/fallend, z. B. CPU-Last, RAM-Verbrauch). +

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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu Lernfeld 12 (FISI) +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ Hypervisor-Architekturen Typ 1 vs Typ 2 + 8 Punkte +
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+ Für ein IT-Konsolidierungsprojekt werden Virtualisierungslösungen evaluiert. +
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+ Vergleichen Sie Typ-1-Hypervisoren (Bare-Metal) und Typ-2-Hypervisoren (Hosted) hinsichtlich Architektur, Performance und Einsatzbereich und nennen Sie jeweils zwei Produktbeispiele. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Typ-1-Hypervisor (Bare-Metal): Wird direkt auf der physischen Server-Hardware ohne zwischengeschaltetes Wirtsbetriebssystem installiert. Bietet höchste I/O-Performance, minimale Latenzen und geringen Ressourcen-Overhead. Einsatz im professionellen Rechenzentrum/Enterprise-Bereich. Beispiele: VMware ESXi, Proxmox VE, Microsoft Hyper-V Server. (4 Pkt.) +Typ-2-Hypervisor (Hosted): Läuft als normale Anwendungssoftware auf einem bestehenden Wirts-Betriebssystem (Windows, macOS, Linux). Deutlich höherer Overhead durch doppelte Treiber- und Kernel-Schichten. Einsatz auf Entwickler-Workstations und Testumgebungen. Beispiele: Oracle VirtualBox, VMware Workstation. (4 Pkt.) +
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+ Docker-Container vs Virtuelle Maschinen + 8 Punkte +
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+ Ein Entwicklerteam möchte monolithische Anwendungen in containerbasierte Microservices zerlegen. +
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+ Vergleichen Sie Container und virtuelle Maschinen hinsichtlich Kernel-Architektur, Startzeiten, Speicherplatzbedarf und Isolation. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Architektur & Kernel: Virtuelle Maschinen bringen ein eigenes vollständiges Gast-Betriebssystem samt eigenem Kernel mit. Docker-Container teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems und werden über Linux-Kernel-Features (Namespaces für Trennung von Prozessen/Netzwerk und cgroups für Ressourcenbegrenzung) isoliert. (3 Pkt.) +Startzeit: VM benötigt 30 bis 60 Sekunden (kompletter OS-Bootvorgang); Container startet in wenigen Millisekunden (reiner Prozessstart). (2 Pkt.) +Speicherbedarf: VM benötigt mehrere Gigabyte Festplattenspeicher; Container-Images sind oft nur wenige Megabyte groß. (1,5 Pkt.) +Isolation: VMs bieten stärkere Hardware-Isolation über Hypervisor-Sicherheitsgrenzen; Container teilen sich denselben Kernel (bei Kernel-Exploits höheres Ausbruchsrisiko). (1,5 Pkt.) +
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+ Cloud Service Modelle IaaS vs PaaS vs SaaS + 9 Punkte +
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+ Die Unternehmensführung plant die Migration von Diensten in die Cloud. +
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+ Definieren Sie die Cloud-Servicemodelle IaaS, PaaS und SaaS nach NIST und erklären Sie das Shared Responsibility Model (Gemeinsame Verantwortlichkeit). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ IaaS (Infrastructure as a Service): Der Provider stellt virtualisierte Hardware (VMs, Speicher, Netzwerk) bereit. Der Kunde ist verantwortlich für Betriebssystem, Patches, Middleware, Runtimes und Anwendungen. (2 Pkt.) +PaaS (Platform as a Service): Der Provider verwaltet Hardware, Betriebssystem und Laufzeitumgebung (z. B. Python, Node.js, SQL-Engine). Der Kunde kümmert sich nur noch um seinen Anwendungscode und die Daten. (2 Pkt.) +SaaS (Software as a Service): Der Provider betreibt die vollständige schlüsselfertige Software samt Infrastruktur. Der Kunde nutzt die Anwendung nur über Webbrowser/API (z. B. Microsoft 365). (2 Pkt.) +Shared Responsibility Model: Definiert die genaue Grenze der Sicherheitsverantwortung: Der Cloud-Anbieter haftet für die Sicherheit DER Cloud (physische RZs, Hypervisor, Basisinfrastruktur), der Kunde ist verantwortlich für die Sicherheit IN der Cloud (Identitäten, Zugriffskontrollen, Datenverschlüsselung, Patching ab OS-Ebene bei IaaS). (3 Pkt.) +
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+ SNMPv2c vs SNMPv3 Netzwerk-Monitoring + 8 Punkte +
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+ Zur Überwachung von 50 Core-Switchen wird ein Zabbix-Monitoring-Server eingerichtet. +
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+ Begründen Sie, warum SNMPv2c in modernen Netzen als Sicherheitsrisiko gilt, und erläutern Sie die drei Sicherheitsstufen von SNMPv3 (noAuthNoPriv, authNoPriv, authPriv). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Sicherheitsrisiko SNMPv2c: Die Authentifizierung erfolgt ausschließlich über einen unverschlüsselten Klartext-String (Community String, z. B. "public"). Jeder Netzwerksniffer kann Passwörter und Konfigurationen mitlesen oder manipulieren. (3 Pkt.) +SNMPv3 Sicherheitsstufen: +1. noAuthNoPriv: Keine Authentifizierung, keine Verschlüsselung (nur User-ID). (1 Pkt.) +2. authNoPriv: Authentifizierung über kryptografische Hashverfahren (HMAC-MD5/SHA), aber unverschlüsselte Nutzdatenübertragung. (2 Pkt.) +3. authPriv: Höchste Sicherheitsstufe: Hash-basierte Authentifizierung UND symmetrische Verschlüsselung der gesamten Nutzdaten via AES/DES. (2 Pkt.) +
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+ Hochverfügbarkeits-Berechnung Verfügbarkeit in Prozent + 6 Punkte +
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+ In einem SLA garantiert ein IT-Dienstleister für einen Cloud-Dienst eine Verfügbarkeit von 99,9 % ("Drei Neunen") bezogen auf ein Jahr (365 Tage à 24 Stunden). +
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+ Berechnen Sie die maximal zulässige Ausfallzeit in Stunden und Minuten pro Jahr. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Gesamtdauer eines Jahres in Stunden: 365 Tage * 24 h = 8760 Stunden. (2 Pkt.) +Maximal zulässige Nichtverfügbarkeit in Prozent: 100 % - 99,9 % = 0,1 % = 0,001. (2 Pkt.) +Ausfallzeit in Stunden: 8760 h * 0,001 = 8,76 Stunden. +Umrechnung der Nachkommastelle: 0,76 * 60 Minuten = 45,6 Minuten -> 8 Stunden und 45 Minuten (bzw. 46 Min.). (2 Pkt.) +
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+ Kubernetes Architektur Pods und Cluster + 8 Punkte +
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+ Ein Unternehmen betreibt Microservices in einem Kubernetes-Cluster. +
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+ Erläutern Sie die Aufgaben der Control Plane Komponenten (kube-apiserver, etcd, kube-scheduler) und definieren Sie das Konzept eines Pods. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Control Plane Komponenten: +1. kube-apiserver: Zentrale REST-Schnittstelle des Clusters, über die alle internen und externen Steuerungsbefehle laufen. (2 Pkt.) +2. etcd: Konsistenter, hochverfügbarer Key-Value-Speicher für alle Zustands- und Konfigurationsdaten des Clusters. (2 Pkt.) +3. kube-scheduler: Weist neu erstellten Pods anhand von Ressourcenanforderungen und Richtlinien passende Worker-Nodes zu. (2 Pkt.) +Pod: Die kleinste bereitstellbare Ausführungseinheit in Kubernetes. Ein Pod kapselt einen oder mehrere eng verknüpfte Container, die sich gemeinsamen Speicher (Volumes), Netzwerk-IP und Port-Adressraum teilen. (2 Pkt.) +
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+ Infrastructure as Code (IaC) Terraform vs Skripte + 8 Punkte +
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+ Eine Cloud-Infrastruktur soll reproduzierbar und versionsverwaltet über Terraform bereitgestellt werden. +
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+ Unterscheiden Sie den deklarativen Ansatz von Terraform vom imperativen Ansatz von Shell-Skripten und erläutern Sie die Funktion der Terraform State-Datei (terraform.tfstate). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Deklarativ (Terraform): Der Administrator beschreibt im Code nur den gewünschten SOLL-Zustand ("Ich möchte 3 VMs und 1 Load Balancer"). Die Engine ermittelt selbstständig die notwendigen Schritte zur Erreichung des Zustands. (2 Pkt.) +Imperativ (Bash/PowerShell-Skripte): Der Administrator muss jeden einzelnen Befehlsschritt (WIE) sequentiell programmieren und Fehlerzustände manuell abfangen. (2 Pkt.) +State-Datei (terraform.tfstate): Speichert das genaue Abbild der aktuell tatsächlich in der Cloud existierenden Ressourcen und deren Metadaten (IDs, Attribute). Terraform vergleicht bei Ausführung (terraform plan) den Soll-Code mit der State-Datei und der Realität, um minimale, gezielte Deltas zu berechnen. (4 Pkt.) +
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+ Prometheus & Grafana Monitoring-Architektur + 8 Punkte +
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+ In einer Kubernetes-Umgebung wird ein Prometheus-Server zur Metrikerfassung aufgebaut. +
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+ Erklären Sie das Pull-Prinzip von Prometheus gegenüber dem Push-Prinzip, erläutern Sie die Aufgabe von Exportern (z. B. Node Exporter) und definieren Sie die Metriktypen Counter und Gauge. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Pull-Prinzip: Prometheus fragt Ziele (Targets) periodisch selbstständig über HTTP (/metrics-Endpunkt) ab ("Scraping"). Der Server hat die Kontrolle über Abfrageintervall und Systemlast. Beim Push-Prinzip senden Clients unkoordiniert Daten an den Server. (3 Pkt.) +Exporter: Kleine Agenten/Dienste, die spezifische System- oder Anwendungsdaten (z. B. CPU-Last, RAM, Disk-I/O beim Node Exporter) auslesen und in das Prometheus-Textformat konvertieren. (2 Pkt.) +Metriktypen: +- Counter: Monoton ansteigender Zähler, der nur erhöht oder bei Systemneustart auf 0 zurückgesetzt wird (z. B. Anzahl empfangener HTTP-Requests, gesendete Bytes). (1,5 Pkt.) +- Gauge: Ein Wert, der beliebig steigen oder fallen kann (z. B. aktuelle CPU-Auslastung in Prozent, freier Speicherplatz, Temperatur). (1,5 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/05_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/05_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft/README.md new file mode 100644 index 0000000..a5ed532 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/05_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP2 Modul 05: Wirtschafts- & Sozialkunde (WiSo) + +**Prüfungsbereich:** WiSo Prüfungsfach + +Kündigungsfristen (§ 622 BGB), KSchG Klagefrist (3 Wochen), BBiG, BetrVG § 87 Mitbestimmung, 5 Säulen der Sozialversicherung & Rechtsformen GmbH/AG. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/05_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/05_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft/index.html new file mode 100644 index 0000000..ae8c18c --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/05_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft/index.html @@ -0,0 +1,501 @@ + + + + + AP2 Modul 05: Wirtschafts- & Sozialkunde (WiSo) + + + + +
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+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + WiSo Prüfungsfach +
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AP2 Modul 05: Wirtschafts- & Sozialkunde (WiSo)

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Kündigungsfristen (§ 622 BGB), KSchG Klagefrist (3 Wochen), BBiG, BetrVG § 87 Mitbestimmung, 5 Säulen der Sozialversicherung & Rechtsformen GmbH/AG.

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📜 WiSo: Wirtschafts- und Sozialkunde Prüfungs-Fit

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+ Wirtschafts- und Sozialkunde ist ein eigenständiges Prüfungsfach in AP2 (60 Minuten, 100 Punkte, 33 % der schriftlichen Fachqualifikation). Es prüft Arbeitsrecht, Tarifwesen, Sozialversicherungen, Rechtsformen und Volkswirtschaft. +

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1. Kündigungsfristen nach BGB § 622

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+ - Grundkündigungsfrist: 4 Wochen zum 15. oder zum Ende eines Kalendermonats.
+ - In der Probezeit (max. 6 Monate): 2 Wochen zu jedem beliebigen Tag (§ 622 Abs. 3 BGB).
+ - Verlängerte Fristen bei Betriebszugehörigkeit: Z. B. 5 Jahre = 2 Monate zum Monatsende; 10 Jahre = 4 Monate zum Monatsende; 15 Jahre = 6 Monate zum Monatsende.
+ - Klagefrist (§ 4 KSchG): Kündigungsschutzklage muss innerhalb von 3 Wochen nach schriftlichem Zugang erhoben werden! +

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2. Die 5 Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung

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VersicherungszweigBeitragsträgerLeistung / Träger
Krankenversicherung (GKV)Paritätisch (AG 50% / AN 50%)Ärztliche Behandlung, Krankengeld / Krankenkassen
Pflegeversicherung (GPV)Paritätisch (+ Kinderlosenzuschlag für AN)Pflegegeld / Pflegekassen
Rentenversicherung (GRV)Paritätisch (AG 50% / AN 50%)Altersrente, Reha / Dt. Rentenversicherung
Arbeitslosenversicherung (ALV)Paritätisch (AG 50% / AN 50%)Arbeitslosengeld I, Umschulung / Bundesagentur für Arbeit
Unfallversicherung (DGUV)100 % allein durch Arbeitgeber!Arbeits- & Wegeunfälle, Berufskrankheiten / Berufsgenossenschaften
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+ 📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben zu WiSo Prüfungsfach +

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+ Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont: +

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+ Gesetzliche Kündigungsfristen nach BGB § 622 + 8 Punkte +
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+ Ein Fachinformatiker ist seit 12 Jahren ununterbrochen in einem mittelständischen IT-Systemhaus beschäftigt. Am 18. Mai erhält er eine ordentliche, betriebsbedingte Kündigung des Arbeitgebers. +
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+ Ermitteln Sie unter Angabe der gesetzlichen Bestimmungen des § 622 BGB die Kündigungsfrist und das exakte Beendigungsdatum des Arbeitsverhältnisses. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Gesetzliche Frist nach § 622 Abs. 2 Nr. 4 BGB: Bei einer Betriebszugehörigkeit von 10 Jahren beträgt die Frist 4 Monate zum Ende eines Kalendermonats. (4 Pkt.) +Fristberechnung: Die 4-Monats-Frist beginnt nach Zugang im Mai zu laufen (Juni, Juli, August, September). Beendigungstermin ist der 30. September. (4 Pkt.) +
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+ Kündigungsschutzgesetz KSchG Klagefrist + 6 Punkte +
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+ Ein Arbeitnehmer erhält eine verhaltensbedingte Kündigung, die er für sachlich unbegründet und rechtswidrig hält. +
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+ Nennen Sie die Frist zur Erhebung einer Kündigungsschutzklage beim Arbeitsgericht nach § 4 KSchG und beschreiben Sie, was geschieht, wenn diese Frist versäumt wird. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Klagefrist: Die Klage muss innerhalb von drei Wochen nach schriftlichem Zugang der Kündigung beim Arbeitsgericht erhoben werden. (3 Pkt.) +Rechtsfolge bei Versäumnis: Nach § 7 KSchG gilt die Kündigung als von Anfang an rechtswirksam (Fiktionswirkung); das Arbeitsverhältnis endet unwiderruflich zum Kündigungstermin. (3 Pkt.) +
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+ BBiG Rechte und Pflichten von Auszubildenden + 8 Punkte +
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+ Ein Auszubildender im 2. Ausbildungsjahr weigert sich, täglich 2 Stunden lang private Botengänge für den Geschäftsführer zu erledigen. +
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+ Prüfen Sie die Rechtmäßigkeit dieser Anweisung nach dem Berufsbildungsgesetz (BBiG) und nennen Sie zwei wesentliche Pflichten des Ausbildenden sowie zwei Pflichten des Auszubildenden. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Rechtmäßigkeit: Die Anweisung ist rechtswidrig nach § 14 Abs. 3 BBiG (Auszubildenden dürfen nur Aufgaben übertragen werden, die dem Ausbildungszweck dienen und ihren körperlichen Kräften angemessen sind). (2 Pkt.) +Zwei Pflichten des Ausbildenden: 1. Ausbildungspflicht (Vermittlung der Ausbildungsinhalte); 2. Kostenlose Bereitstellung der Ausbildungsmittel; 3. Freistellung für Berufsschule und Prüfungen. (2 Pkt.) +Zwei Pflichten des Auszubildenden: 1. Lernpflicht (Bemühen um Ausbildungserfolg); 2. Sorgfaltspflicht und Führen des Ausbildungsnachweises; 3. Schweigepflicht über Betriebsgeheimnisse. (2 Pkt.) +
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+ BetrVG Mitbestimmung bei technischen Einrichtungen + 8 Punkte +
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+ Die Geschäftsleitung führt ohne Einbindung des Betriebsrats eine Software ein, die Tastenanschläge und Login-Zeiten der Mitarbeiter minutengenau protokolliert. +
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+ Beurteilen Sie die Rechtslage nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG und erklären Sie, welche Schritte der Betriebsrat einleiten kann. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Rechtslage: Der Betriebsrat hat nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG ein zwingendes, erzwingbares Mitbestimmungsrecht bei der Einführung und Anwendung von technischen Einrichtungen, die dazu bestimmt oder geeignet sind, das Verhalten oder die Leistung der Arbeitnehmer zu überwachen. Ohne vorherige Zustimmung oder Betriebsvereinbarung ist die Einführung unzulässig. (4 Pkt.) +Schritte des Betriebsrats: 1. Aufforderung an die Geschäftsleitung zur sofortigen Stilllegung/Abschaltung der Überwachung; 2. Beantragung einer einstweiligen Verfügung beim Arbeitsgericht; 3. Bei Nichteinigung Anrufung der Einigungsstelle (§ 76 BetrVG), deren Spruch die Einigung verbindlich ersetzt. (4 Pkt.) +
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+ Tarifvertragsarten Manteltarif vs Entgelttarif + 6 Punkte +
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+ Gewerkschaften und Arbeitgeberverbände handeln Tarifverträge aus. +
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+ Unterscheiden Sie den Manteltarifvertrag (bzw. Rahmentarifvertrag) vom Entgelttarifvertrag (Vergütungstarifvertrag) hinsichtlich Inhalten und typischer Laufzeit. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Manteltarifvertrag: Regelt allgemeine Arbeitsbedingungen wie Arbeitszeit, Urlaubsdauer, Kündigungsfristen, Mehrarbeitszuschläge und Schutzbestimmungen. Typische Laufzeit: Mehrere Jahre (meist 3 bis 5 Jahre). (3 Pkt.) +Entgelttarifvertrag: Regelt die konkrete Höhe der monatlichen Vergütung, Löhne, Gehälter und Ausbildungsvergütungen eingeteilt in Tarifgruppen. Typische Laufzeit: Kurzfristig (meist 12 bis 24 Monate). (3 Pkt.) +
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+ Die 5 Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung + 10 Punkte +
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+ Vom Bruttogehalt eines Arbeitnehmers werden Beiträge zur gesetzlichen Sozialversicherung abgeführt. +
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+ Nennen Sie die fünf Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung und geben Sie an, welcher Zweig im Gegensatz zu den anderen zu 100 % allein vom Arbeitgeber finanziert wird. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ 1. Krankenversicherung (GKV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.) +2. Pflegeversicherung (GPV) - paritätisch getragen (+ Kinderlosenzuschlag für AN). (2 Pkt.) +3. Rentenversicherung (GRV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.) +4. Arbeitslosenversicherung (ALV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.) +5. Unfallversicherung (Gesetzliche Unfallversicherung / Berufsgenossenschaft): Wird zu 100 % allein vom Arbeitgeber getragen! (2 Pkt.) +
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+ Gehaltsabrechnung Brutto zu Netto + 6 Punkte +
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+ Ein IT-Mitarbeiter (Steuerklasse 1, keine Kinder) erhält ein monatliches Bruttogehalt von 4.000 EUR. +
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+ Erläutern Sie die Abzugsposten vom Brutto- zum Nettogehalt und unterscheiden Sie Steuern von Sozialversicherungsbeiträgen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Abzugsposten: +1. Steuern: Lohnsteuer (an das Finanzamt), Solidaritätszuschlag (sofern Freigrenze überschritten), ggf. Kirchensteuer. (3 Pkt.) +2. Gesetzliche Sozialabgaben (ca. 20-21 % AN-Anteil): Kranken-, Pflege-, Renten- und Arbeitslosenversicherung (an die zuständige Krankenkasse als Einzugsstelle). (3 Pkt.) +
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+ Unternehmensformen GmbH vs Aktiengesellschaft (AG) + 8 Punkte +
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+ Für die Expansion eines Cloud-Startups wird die Wahl zwischen einer GmbH und einer AG abgewogen. +
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+ Vergleichen Sie GmbH und AG bezüglich Mindestkapital, Organe und Haftung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ GmbH (Gesellschaft mit beschränkter Haftung): +- Mindeststammkapital: 25.000 EUR. (1 Pkt.) +- Organe: Geschäftsführer (Leitung) und Gesellschafterversammlung (Beschlussfassung). (2 Pkt.) +- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der GmbH. (1 Pkt.) +AG (Aktiengesellschaft): +- Mindestgrundkapital: 50.000 EUR. (1 Pkt.) +- Organe: Vorstand (Leitung), Aufsichtsrat (Kontrolle), Hauptversammlung der Aktionäre (Beschlussfassung). (2 Pkt.) +- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der AG (Aktionär haftet nur mit dem Aktienwert). (1 Pkt.) +
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+ Handelsregister Abteilung A vs Abteilung B + 8 Punkte +
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+ Kaufleute und Gesellschaften werden im Handelsregister eingetragen. +
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+ Unterscheiden Sie Abteilung A (HRA) und Abteilung B (HRB) bezüglich der eingetragenen Rechtsformen und erläutern Sie den Unterschied zwischen deklaratorischer und konstitutiver Wirkung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Abteilung A (HRA): Verzeichnet Einzelkaufleute (e.K.) und Personengesellschaften (OHG, KG). (2 Pkt.) +Abteilung B (HRB): Verzeichnet Kapitalgesellschaften (GmbH, AG, KGaA). (2 Pkt.) +Deklaratorische Wirkung: Rechtswirkung ist bereits vor der Eintragung eingetreten; die Eintragung stellt den bestehenden Rechtszustand lediglich öffentlich klar (z. B. Erteilung einer Prokura). (2 Pkt.) +Konstitutive Wirkung: Die Rechtswirkung entsteht erst mit und durch die Eintragung im Handelsregister (rechtsbegründend, z. B. Entstehung einer GmbH als juristische Person). (2 Pkt.) +
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+ Kaufvertragsstörungen Sachmangel und Nacherfüllung + 8 Punkte +
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+ Ein Unternehmen bestellt 10 neue Laptops. Bei Lieferung stellt sich heraus, dass 3 Displays tiefe Kratzer aufweisen. +
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+ Nennen Sie die vorrangigen Rechte des Käufers bei Vorliegen eines Sachmangels (§ 437, § 439 BGB) und beschreiben Sie, unter welchen Bedingungen die nachrangigen Rechte (Rücktritt, Minderung) greifen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Vorrangiges Recht (Nacherfüllung nach § 439 BGB): Der Käufer kann nach seiner Wahl die Beseitigung des Mangels (Nachbesserung / Reparatur) oder die Lieferung einer mangelfreien Sache (Nachlieferung / Ersatz) verlangen. Dem Verkäufer muss dazu eine angemessene Frist eingeräumt werden. (4 Pkt.) +Nachrangige Rechte: Schlägt die Nacherfüllung fehl (nach dem 2. erfolglosen Nachbesserungsversuch) oder verweigert der Verkäufer diese endgültig, kann der Käufer vom Kaufvertrag zurücktreten (Rückabwicklung Zug um Zug), den Kaufpreis mindern und ggf. Schadensersatz verlangen. (4 Pkt.) +
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+ Marktformen Polypol, Oligopol und Monopol + 6 Punkte +
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+ Auf Märkten treffen Angebot und Nachfrage bei unterschiedlichen Marktstrukturen aufeinander. +
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+ Definieren Sie die Marktformen Monopol, Oligopol und Polypol aus Sicht der Anbieter und nennen Sie jeweils ein konkretes Marktbeispiel. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Monopol (Angebotsmonopol): Genau ein Anbieter steht vielen Nachfragern gegenüber. Hohe Preissetzungsmacht. Beispiel: Deutsche Bahn im Schienenfernverkehr (historisch) oder staatliches Lotteriemonopol. (2 Pkt.) +Oligopol (Angebotsoligopol): Wenige Anbieter stehen vielen Nachfragern gegenüber. Gefahr von Preisabsprachen oder Preiskämpfen. Beispiel: Deutscher Mobilfunknetz-Markt (Telekom, Vodafone, Telefónica, 1&1) oder Mineralölkonzerne. (2 Pkt.) +Polypol: Sehr viele Anbieter stehen sehr vielen Nachfragern gegenüber. Vollständige Konkurrenz, Preisbildung über den Gleichgewichtspreis. Beispiel: Gebrauchtwagenmarkt, Wohnungsmarkt, Gastronomie. (2 Pkt.) +
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+ Konjunkturphasen Zyklus + 6 Punkte +
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+ Die volkswirtschaftliche Entwicklung verläuft in zyklischen Schwankungen. +
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+ Nennen Sie die vier klassischen Phasen des Konjunkturzyklus in richtiger Reihenfolge und beschreiben Sie zwei typische volkswirtschaftliche Merkmale der Hochkonjunktur (Boom). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Vier Phasen: +1. Aufschwung (Expansion) +2. Hochkonjunktur (Boom) +3. Abschwung (Rezession) +4. Tiefstand (Depression). (3 Pkt.) +Zwei Merkmale des Booms: 1. Nahezu Vollbeschäftigung / akuter Fachkräftemangel; 2. Volle Kapazitätsauslastung der Unternehmen bei steigenden Zinsen, Löhnen und Inflationsraten. (3 Pkt.) +
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+ Geldpolitik der EZB Leitzins und Inflation + 6 Punkte +
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+ Zur Bekämpfung einer anhaltend hohen Inflationsrate beschließt der Rat der Europäischen Zentralbank (EZB) eine Erhöhung der Leitzinsen. +
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+ Erläutern Sie den Wirkungsmechanismus einer Leitzinserhöhung auf die Kreditvergabe von Geschäftsbanken, die Investitionsbereitschaft und die Preisentwicklung. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Wirkungsmechanismus: +1. Refinanzierungskosten steigen: Geschäftsbanken müssen für EZB-Zentralbankgeld höhere Zinsen zahlen und geben diese in Form höherer Kreditzinsen an Unternehmen und Verbraucher weiter. (2 Pkt.) +2. Dämpfung der Nachfrage: Teurere Kredite führen dazu, dass Unternehmen Investitionen verschieben und private Haushalte weniger konsumieren, während Sparen attraktiver wird. (2 Pkt.) +3. Inflationsrückgang: Die gesunkene Gesamtnachfrage reduziert den Druck auf die Güterpreise, sodass sich der Preisanstieg verlangsamt (Rückkehr zum 2%-Inflationsziel). (2 Pkt.) +
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+ Kaufmännisches Mahnverfahren Zahlungsverzug + 8 Punkte +
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+ Ein Kunde zahlt eine fällige Rechnung über 3.500 EUR trotz Fälligkeitsdatum nicht. +
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+ Erklären Sie, wann ein Schuldner nach § 286 BGB auch ohne gesonderte Mahnung automatisch in Verzug gerät, und beschreiben Sie den Ablauf des gerichtlichen Mahnverfahrens. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Automatischer Verzug nach § 286 BGB: +1. Wenn für die Leistung eine Zeit nach dem Kalender bestimmt ist (z. B. "zahlbar bis zum 15.10."). (2 Pkt.) +2. Spätestens 30 Tage nach Fälligkeit und Zugang einer Rechnung (bei Verbrauchern nur mit entsprechendem Hinweis auf der Rechnung). (2 Pkt.) +Gerichtliches Mahnverfahren: +1. Gläubiger beantragt Mahnbescheid beim zentralen Mahngericht (keine materielle Rechtsprüfung). (1,5 Pkt.) +2. Das Gericht stellt den Mahnbescheid zu; der Schuldner hat 2 Wochen Widerspruchsfrist. (1 Pkt.) +3. Erfolgt kein Widerspruch, beantragt der Gläubiger den Vollstreckungsbescheid (vollstreckbarer Titel für Gerichtsvollzieher). (1,5 Pkt.) +
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+ Mutterschutz und Elternzeit + 6 Punkte +
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+ Eine Mitarbeiterin teilt ihrer Abteilungsleitung mit, dass sie schwanger ist. +
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+ Nennen Sie die gesetzlichen Mutterschutzfristen vor und nach der Entbindung nach dem Mutterschutzgesetz (MuSchG) und erklären Sie die Kündigungsschutzregelung während Schwangerschaft und Elternzeit. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Mutterschutzfristen: 6 Wochen vor der Entbindung (Schwangere darf auf eigenen Wunsch arbeiten) und 8 Wochen nach der Entbindung (absolutes Beschäftigungsverbot; 12 Wochen bei Früh- oder Mehrlingsgeburten). (3 Pkt.) +Kündigungsschutz: Während der gesamten Schwangerschaft bis 4 Monate nach der Entbindung sowie während der Elternzeit besteht nach § 17 MuSchG bzw. § 18 BEEG ein striktes Kündigungsverbot. Kündigungen sind ausnahmslos unzulässig (Ausnahmen bedürfen der vorherigen behördlichen Genehmigung). (3 Pkt.) +
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+ Jugendarbeitsschutzgesetz (JArbSchG) + 6 Punkte +
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+ Ein 17-jähriger Auszubildender soll an einem Samstag 9 Stunden lang Überstunden in der Serverwartung leisten. +
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+ Prüfen Sie die Zulässigkeit dieser Maßnahme anhand von Arbeitszeit und Samstagsruhe nach dem JArbSchG. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Tägliche Höchstarbeitszeit (§ 8 JArbSchG): Jugendliche dürfen maximal 8 Stunden täglich und 40 Stunden wöchentlich beschäftigt werden (eine 9-Stunden-Schicht ist unzulässig). (3 Pkt.) +Samstagsruhe (§ 16 JArbSchG): An Samstagen dürfen Jugendliche grundsätzlich nicht beschäftigt werden. Zulässige Ausnahmen (z. B. Krankenhäuser, Gastronomie) treffen auf reguläre IT-Bürotätigkeiten nicht zu. Die Anweisung ist somit doppelt rechtswidrig. (3 Pkt.) +
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+ Befristete Arbeitsverträge nach TzBfG + 6 Punkte +
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+ Ein Arbeitgeber möchte einen Softwareentwickler befristet einstellen. +
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+ Unterscheiden Sie die kalendermäßige Befristung ohne Sachgrund (§ 14 Abs. 2 TzBfG) von einer Befristung mit sachlichem Grund (§ 14 Abs. 1 TzBfG) hinsichtlich maximaler Dauer und Verlängerungsmöglichkeiten. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Befristung ohne Sachgrund: Maximal für 2 Jahre zulässig. Innerhalb dieses 2-Jahres-Zeitraums darf der Vertrag maximal 3-mal verlängert werden. Unzulässig, wenn mit demselben Arbeitgeber zuvor bereits ein Arbeitsverhältnis bestand (Vorbeschäftigungsverbot). (3 Pkt.) +Befristung mit Sachgrund: Zeitlich und in der Anzahl der Verlängerungen prinzipiell unbegrenzt, solange ein rechtlich anerkannter Sachgrund vorliegt (z. B. Vertretung wegen Elternzeit/Krankheit, vorübergehender betrieblicher Mehrbedarf an Arbeitsleistung/Projekt, Eigenart der Arbeitsleistung). (3 Pkt.) +
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+ Entgeltfortzahlung im Krankheitsfall (EntgFG) + 6 Punkte +
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+ Ein Mitarbeiter erkrankt arbeitsunfähig infolge einer Grippe. +
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+ Erläutern Sie die gesetzlichen Regelungen zur Entgeltfortzahlung nach dem Entgeltfortzahlungsgesetz (EntgFG) und erklären Sie, welche Leistung der Mitarbeiter nach Ablauf der Fortzahlung von wem erhält. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Entgeltfortzahlung durch den Arbeitgeber: Der Arbeitgeber zahlt das volle reguläre Gehalt (100 %) für die Dauer von bis zu 6 Wochen (42 Kalendertage) bei unverschuldeter Arbeitsunfähigkeit fort. Voraussetzung: Das Arbeitsverhältnis besteht seit mindestens 4 Wochen ununterbrochen. (3 Pkt.) +Anschlussleistung nach 6 Wochen: Ab der 7. Woche zahlt die gesetzliche Krankenkasse Krankengeld (70 % des Bruttoentgelts, maximal 90 % des Nettoentgelts) für dieselbe Krankheit für bis zu 78 Wochen innerhalb von 3 Jahren. (3 Pkt.) +
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+ Prokura vs Handlungsvollmacht nach HGB + 8 Punkte +
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+ Der Geschäftsführer eines IT-Systemhauses möchte zwei leitende Mitarbeiter bevollmächtigen. +
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+ Vergleichen Sie die Prokura (§§ 48-53 HGB) und die Handlungsvollmacht (§ 54 HGB) bezüglich Erteilung, Umfang der Vertretungsmacht, Handelsregistereintragung und Zeichnungszusatz. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ Erteilung: Prokura kann nur durch den Inhaber/Geschäftsführer ausdrücklich und persönlich erteilt werden; Handlungsvollmacht kann formlos auch durch Prokuristen erteilt werden. (2 Pkt.) +Umfang: Prokura ermächtigt zu ALLEN Arten von gerichtlichen und außergerichtlichen Geschäften und Rechtshandlungen, die der Betrieb IRGENDEINES Handelsgewerbes mit sich bringt (Ausnahme: Grundstücke verkaufen/belasten bedarf gesonderter Befugnis). Handlungsvollmacht ermächtigt nur zu Geschäften, die der Betrieb DIESES KONKRETEN Handelsgewerbes gewöhnlich mit sich bringt. (3 Pkt.) +Handelsregister: Prokura MUSS zwingend ins Handelsregister eingetragen werden (deklaratorisch); Handlungsvollmacht wird NICHT eingetragen. (1,5 Pkt.) +Zeichnung: Prokurist zeichnet mit "per procura" / "ppa. Vorname Nachname"; Handlungsbevollmächtigter zeichnet mit "in Vollmacht" / "i.V." oder "in Auftrag" / "i.A.". (1,5 Pkt.) +
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+ + diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/06_betriebliche_projektarbeit_guide/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/06_betriebliche_projektarbeit_guide/README.md new file mode 100644 index 0000000..57819a3 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/06_betriebliche_projektarbeit_guide/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# AP2 Modul 06: Betriebliche Projektarbeit (40h) & Fachgespräch + +**Prüfungsbereich:** Projektarbeit & Fachgespräch (50% der AP2) + +Projektphasen, 40h-Zeitbudget, Projektantrag, Ist-Analyse, Nutzwertanalyse, Wirtschaftlichkeitsrechnung, Präsentationstechnik & typische IHK-Prüferfragen. + +## Kerninhalte & Themen +- Relevante Prüfungsthemen nach dem offiziellen KMK-Rahmenlehrplan (Neuordnung 2020). +- Enthält authentische Prüfungsfragen und Übungen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/06_betriebliche_projektarbeit_guide/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/06_betriebliche_projektarbeit_guide/index.html new file mode 100644 index 0000000..e3dfdd4 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/06_betriebliche_projektarbeit_guide/index.html @@ -0,0 +1,58 @@ + + + + + AP2 Modul 06: Betriebliche Projektarbeit (40h) & Fachgespräch + + + + +
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+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + Projektarbeit & Fachgespräch (50% der AP2) +
+ +

AP2 Modul 06: Betriebliche Projektarbeit (40h) & Fachgespräch

+

Projektphasen, 40h-Zeitbudget, Projektantrag, Ist-Analyse, Nutzwertanalyse, Wirtschaftlichkeitsrechnung, Präsentationstechnik & typische IHK-Prüferfragen.

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🏆 Betriebliche Projektarbeit (40h) & Fachgespräch

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+ Die betriebliche Projektarbeit mit anschließender Präsentation und Fachgespräch macht 50 % der gesamten Abschlussprüfung Teil 2 aus! +

+ +

1. Zeitbudget der 40-Stunden-Projektarbeit (FISI)

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    +
  • Phase 1: Projektinitialisierung & Analyse (ca. 8-10 Stunden): Ist-Analyse, Soll-Konzept, Schnittstellenanalyse, Nutzwertanalyse alternativer Lösungen, Wirtschaftlichkeitsanalyse (TCO, Amortisationsdauer).
  • +
  • Phase 2: Entwurf & Planung (ca. 6-8 Stunden): Netzwerktopologie, Adresskonzept, Sicherheitskonzept, Bereitstellungsplan.
  • +
  • Phase 3: Durchführung & Implementierung (ca. 14-16 Stunden): Installation, Konfiguration, Systemintegration, Automatisierungsskripte.
  • +
  • Phase 4: Qualitätssicherung & Test (ca. 4-6 Stunden): Funktionstests, Lasttests, Abnahmetests, Soll-Ist-Vergleich.
  • +
  • Phase 5: Dokumentation (ca. 8-10 Stunden): Erstellung des praxisbezogenen Projektberichts (max. 15-20 Seiten zzgl. Anhang) und Kundendokumentation.
  • +
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+ +

2. Das IHK-Fachgespräch (15 Min. Präsentation + 15 Min. Fachgespräch)

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+ Die Prüfer hinterfragen Ihre Entscheidungen: "Warum haben Sie RAID 6 statt RAID 10 gewählt?", "Wie ist der Datenschutz nach Art. 32 DSGVO abgesichert?", "Welche Amortisationszeit ergibt die Wirtschaftlichkeitsrechnung?". Ziel ist der Nachweis vollständiger Handlungskompetenz. +

+ +
+ + + + + + + + +
+ + diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/07_ap2_teil_1_probepruefung/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/07_ap2_teil_1_probepruefung/README.md new file mode 100644 index 0000000..f39fe91 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/07_ap2_teil_1_probepruefung/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Probeprüfung AP2 Teil 1: Planen & Umsetzen (90 Min. / 100 Pkt.) + +90-Minuten Prüfungssimulation der FISI-Fachqualifikation: VLAN-Trunking, OSPF-Routing, Active Directory Gesamtstruktur, RAID-Storage-Dimensionierung und Virtualisierungskonzepte unter Prüfungsbedingungen. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/07_ap2_teil_1_probepruefung/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/07_ap2_teil_1_probepruefung/index.html new file mode 100644 index 0000000..9facad1 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/07_ap2_teil_1_probepruefung/index.html @@ -0,0 +1,164 @@ + + + + + IHK AP2 Teil 1: Planen und Umsetzen eines IT-Systems + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + AP2 FISI Fachqualifikation 1 +
+ +

Probeprüfung AP2 Teil 1: Planen und Umsetzen eines IT-Systems

+

Authentische Simulation (Winter 2023/24 AO 2020) | Bearbeitungszeit: 90 Minuten | 100 Punkte

+ + + + + + + +
+
+

1. Aufgabe: VDI, Thin Clients & Gruppenrichtlinien

+ 25 Punkte +
+

+ Ein Unternehmen plant die Ablösung klassischer Desktop-PCs durch eine Virtual Desktop Infrastructure (VDI) mit zentralem Server-Cluster und Thin Clients. +

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+ + +
+ +
+ + +
+ +
+ + +
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+ + +
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+

2. Aufgabe: Symmetrische Verschlüsselung & Integrität

+ 22 Punkte +
+

+ Zur Sicherung von Backup-Dateien und Festplatten-Images werden Verschlüsselungsverfahren eingesetzt. +

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+ + +
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3. Aufgabe: PowerShell / Python Server-Monitoring-Skript

+ 27 Punkte +
+

+ Ein Array stundenWerte enthält 24 stündliche CPU-Auslastungswerte (0 bis 23 Uhr) eines Servers. Schreibe ein Skript oder Pseudocode, das:
+ 1. Den Mittelwert des gesamten Tages berechnet,
+ 2. Den Mittelwert des Vormittags (Stunden 0 bis 11) berechnet,
+ 3. Den Mittelwert des Nachmittags (Stunden 12 bis 23) berechnet,
+ 4. Eine Warnung ausgibt, falls ein Mittelwert > 80% liegt. (27 Punkte) +

+ + + +
+ + +
+
+

4. Aufgabe: Backup-Wiederherstellung & Compliance

+ 26 Punkte +
+

+ Ein Unternehmen sichert sonntags eine Vollsicherung (V1 bis V5) und montags bis samstags differenzielle Sicherungen (D1 bis D6). Am Donnerstag fällt das System aus. +

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+ + +
+ +
+ + +
+ + +
+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/08_ap2_teil_2_probepruefung/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/08_ap2_teil_2_probepruefung/README.md new file mode 100644 index 0000000..5ad8dee --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/08_ap2_teil_2_probepruefung/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Probeprüfung AP2 Teil 2: Administration & Sicherheit (90 Min. / 100 Pkt.) + +90-Minuten Prüfungssimulation IT-Sicherheit: Schutzbedarfsfeststellung nach BSI IT-Grundschutz, Zwei-Firewall-DMZ-Regelwerk, IPsec-Site-to-Site VPN und zentrales SNMPv3-Monitoring. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/08_ap2_teil_2_probepruefung/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/08_ap2_teil_2_probepruefung/index.html new file mode 100644 index 0000000..58dcefe --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/08_ap2_teil_2_probepruefung/index.html @@ -0,0 +1,124 @@ + + + + + IHK AP2 Teil 2: Analyse und Entwicklung von Netzwerken + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + AP2 FISI Fachqualifikation 2 +
+ +

Probeprüfung AP2 Teil 2: Netzwerkanalyse & Sicherheit

+

Authentische Simulation (Winter 2023/24 AO 2020) | Bearbeitungszeit: 90 Minuten | 100 Punkte

+ + + + + + +
+

1. Aufgabe: Routing-Tabellen, Dynamisches Routing & Metrik (25 Punkte)

+

+ In einer Router-Konfiguration für Standorte in Hamburg und München können Clients das Remotenetz nicht erreichen. +

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+ + +
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+ + +
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2. Aufgabe: Network Address Translation & Port Forwarding (25 Punkte)

+

+ Ein interner Client (192.168.10.15) greift über einen Router mit öffentlicher IP 203.0.113.5 auf einen Webserver im Internet zu. +

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+ + +
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+ + +
+ +
+ + +
+

3. Aufgabe: VLAN-Fehleranalyse & Namensauflösung (25 Punkte)

+

+ Ein Client an Port Fa0/5 kann Webseiten im Internet nicht aufrufen. Ein `ping 8.8.8.8` schlägt fehl, und `nslookup www.ihk.de` meldet einen Timeout. +

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+ +
+ + +
+

4. Aufgabe: Zwei-Firewall-DMZ & Schutzbedarfsfeststellung (25 Punkte)

+

+ Zur Absicherung öffentlich erreichbarer Web- und Mailserver wird eine Demilitarisierte Zone (DMZ) eingerichtet. +

+
+ + +
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+ +
+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/09_ap2_wiso_probepruefung/README.md b/courses/ihk_ap2_fisi/09_ap2_wiso_probepruefung/README.md new file mode 100644 index 0000000..4f47f8c --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/09_ap2_wiso_probepruefung/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Probeprüfung AP2 WiSo: Wirtschafts- & Sozialkunde (60 Min. / 100 Pkt.) + +60-Minuten Prüfungssimulation Wirtschafts- und Sozialkunde: Kündigungsfristen, Mitbestimmungsrechte des Betriebsrats, Lohnsteuerklassen, Gesellschaftsformen (GmbH vs. KG) und Marktpreisbildung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/09_ap2_wiso_probepruefung/index.html b/courses/ihk_ap2_fisi/09_ap2_wiso_probepruefung/index.html new file mode 100644 index 0000000..917a503 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/09_ap2_wiso_probepruefung/index.html @@ -0,0 +1,128 @@ + + + + + IHK AP2 Wirtschafts- und Sozialkunde (WiSo) + + + + +
+
+ ← Zurück zur Gesamtübersicht + WiSo Prüfungsteil 3 (60 Min.) +
+ +

Probeprüfung AP2: Wirtschafts- & Sozialkunde (WiSo)

+

Authentische IHK-WiSo Simulation (Winter 2023/24) | Bearbeitungszeit: 60 Minuten | 100 Punkte

+ + + + + + +
+

1. Aufgabe: Kündigungsfristen & Probezeit (20 Punkte)

+

+ Ein Fachinformatiker ist seit 6 Jahren im selben Betrieb beschäftigt. Der Arbeitgeber kündigt das Arbeitsverhältnis am 10. Mai 2026. +

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+ + +
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+ + +
+

2. Aufgabe: Betriebsverfassungsgesetz (BetrVG) (20 Punkte)

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+ Die Geschäftsleitung plant die Einführung einer neuen Zeiterfassungs- und Überwachungssoftware für alle Mitarbeiter. +

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3. Aufgabe: Unternehmensformen & Haftung (20 Punkte)

+

+ Drei IT-Spezialisten gründen ein Cloud-Consulting-Unternehmen. Sie vergleichen die Rechtsformen GmbH und Kommanditgesellschaft (KG). +

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+ + +
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+ + +
+

4. Aufgabe: Entgeltabrechnung & 5 Säulen der Sozialversicherung (20 Punkte)

+

+ Nenne die 5 gesetzlichen Sozialversicherungszweige und gib an, welche Versicherung als einzige zu 100% vom Arbeitgeber getragen wird. (20 Punkte) +

+ + +
+ + +
+

5. Aufgabe: Tarifautonomie, Friedenspflicht & Warnstreik (20 Punkte)

+

+ Erläutere die Begriffe Tarifautonomie, Friedenspflicht während der Laufzeit eines Tarifvertrages und die Voraussetzungen für einen legalen Streik. (20 Punkte) +

+ + +
+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap2_fisi/course.json b/courses/ihk_ap2_fisi/course.json new file mode 100644 index 0000000..c78c7eb --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fisi/course.json @@ -0,0 +1,96 @@ +{ + "id": "ihk_ap2_fisi", + "title": "IHK AP2 Crashkurs: Fachinformatiker Systemintegration", + "language": "ihk_ap2_fisi", + "icon": "📕", + "runner": "none", + "description": "Vollständige Prüfungsvorbereitung für FISI (LF 9–12, WiSo, 40h-Projekt). 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+ +public class Aufgabe { public static int addiere(int a, int b) { return a + b; } } diff --git a/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/Musterloesung.java b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..3f25a4c --- /dev/null +++ b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static int addiere(int a, int b) { return a + b; } } diff --git a/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/README.md b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/README.md new file mode 100644 index 0000000..ec7a50c --- /dev/null +++ b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 01: Java Syntax & Primitive Datentypen + +Einstieg in Java, main-Methode, Variablen, int, double, boolean und String-Ausgaben. diff --git a/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/TestAufgabe.java b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/index.html b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/index.html new file mode 100644 index 0000000..0cd51df --- /dev/null +++ b/courses/java/01_java_syntax_und_primitive_typen/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 01: Java Syntax & Primitive Datentypen + + + +
+

Java 01: Java Syntax & Primitive Datentypen

+

Einstieg in Java, main-Methode, Variablen, int, double, boolean und String-Ausgaben.

+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/Aufgabe.java b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..1329bbe --- /dev/null +++ b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static String bewerteNote(int note) { return switch(note) { case 1 -> "Sehr gut"; case 2 -> "Gut"; default -> "Bestanden"; }; } } diff --git a/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/Musterloesung.java b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..1329bbe --- /dev/null +++ b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static String bewerteNote(int note) { return switch(note) { case 1 -> "Sehr gut"; case 2 -> "Gut"; default -> "Bestanden"; }; } } diff --git a/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/README.md b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/README.md new file mode 100644 index 0000000..5f10492 --- /dev/null +++ b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 02: Kontrollfluss & Switch-Expressions + +Entscheidungen mit if/else und modernen Java Switch-Expressions (->). diff --git a/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/TestAufgabe.java b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/index.html b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/index.html new file mode 100644 index 0000000..961849b --- /dev/null +++ b/courses/java/02_kontrollfluss_und_verzweigungen/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 02: Kontrollfluss & Switch-Expressions + + + +
+

Java 02: Kontrollfluss & Switch-Expressions

+

Entscheidungen mit if/else und modernen Java Switch-Expressions (->).

+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/03_schleifen_und_arrays/Aufgabe.java b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..c92cc2e --- /dev/null +++ b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static int summe(int[] arr) { int s = 0; for (int x : arr) s += x; return s; } } diff --git a/courses/java/03_schleifen_und_arrays/Musterloesung.java b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..c92cc2e --- /dev/null +++ b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static int summe(int[] arr) { int s = 0; for (int x : arr) s += x; return s; } } diff --git a/courses/java/03_schleifen_und_arrays/README.md b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/README.md new file mode 100644 index 0000000..4328377 --- /dev/null +++ b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 03: Schleifen, For-Each & Arrays + +Zählschleifen, while-Schleifen, for-each und Array-Verarbeitung in Java. diff --git a/courses/java/03_schleifen_und_arrays/TestAufgabe.java b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/03_schleifen_und_arrays/index.html b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/index.html new file mode 100644 index 0000000..e1bae70 --- /dev/null +++ b/courses/java/03_schleifen_und_arrays/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 03: Schleifen, For-Each & Arrays + + + +
+

Java 03: Schleifen, For-Each & Arrays

+

Zählschleifen, while-Schleifen, for-each und Array-Verarbeitung in Java.

+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/04_methoden_und_parameter/Aufgabe.java b/courses/java/04_methoden_und_parameter/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..b4b175e --- /dev/null +++ b/courses/java/04_methoden_und_parameter/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static double quadrat(double x) { return x * x; } } diff --git a/courses/java/04_methoden_und_parameter/Musterloesung.java b/courses/java/04_methoden_und_parameter/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..b4b175e --- /dev/null +++ b/courses/java/04_methoden_und_parameter/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static double quadrat(double x) { return x * x; } } diff --git a/courses/java/04_methoden_und_parameter/README.md b/courses/java/04_methoden_und_parameter/README.md new file mode 100644 index 0000000..91289a7 --- /dev/null +++ b/courses/java/04_methoden_und_parameter/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 04: Methoden, Static & Overloading + +Methodendeklaration, statische vs. Instanzmethoden und Methodenüberladung. diff --git a/courses/java/04_methoden_und_parameter/TestAufgabe.java b/courses/java/04_methoden_und_parameter/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/04_methoden_und_parameter/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/04_methoden_und_parameter/index.html b/courses/java/04_methoden_und_parameter/index.html new file mode 100644 index 0000000..d519a88 --- /dev/null +++ b/courses/java/04_methoden_und_parameter/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 04: Methoden, Static & Overloading + + + +
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Java 04: Methoden, Static & Overloading

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Methodendeklaration, statische vs. Instanzmethoden und Methodenüberladung.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/Aufgabe.java b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..27eb1a7 --- /dev/null +++ b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static class Person { private String name; public Person(String n) { this.name = n; } public String getName() { return name; } } } diff --git a/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/Musterloesung.java b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..27eb1a7 --- /dev/null +++ b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static class Person { private String name; public Person(String n) { this.name = n; } public String getName() { return name; } } } diff --git a/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/README.md b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/README.md new file mode 100644 index 0000000..468e7c4 --- /dev/null +++ b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 05: Klassen, Objekte & Konstruktoren + +Klassendefinition, new-Operator, this-Referenz und Konstruktoren. diff --git a/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/TestAufgabe.java b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/index.html b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/index.html new file mode 100644 index 0000000..0fa698d --- /dev/null +++ b/courses/java/05_klassen_objekte_und_konstruktoren/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 05: Klassen, Objekte & Konstruktoren + + + +
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Java 05: Klassen, Objekte & Konstruktoren

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Klassendefinition, new-Operator, this-Referenz und Konstruktoren.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/06_kapselung_und_records/Aufgabe.java b/courses/java/06_kapselung_und_records/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..7be755c --- /dev/null +++ b/courses/java/06_kapselung_und_records/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public record Benutzer(String name, String email) {} } diff --git a/courses/java/06_kapselung_und_records/Musterloesung.java b/courses/java/06_kapselung_und_records/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..7be755c --- /dev/null +++ b/courses/java/06_kapselung_und_records/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public record Benutzer(String name, String email) {} } diff --git a/courses/java/06_kapselung_und_records/README.md b/courses/java/06_kapselung_und_records/README.md new file mode 100644 index 0000000..91267e7 --- /dev/null +++ b/courses/java/06_kapselung_und_records/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 06: Kapselung, Immutability & Records + +Zugriffsmodifikatoren private/public, Getter/Setter und Java 17+ Records. diff --git a/courses/java/06_kapselung_und_records/TestAufgabe.java b/courses/java/06_kapselung_und_records/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/06_kapselung_und_records/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/06_kapselung_und_records/index.html b/courses/java/06_kapselung_und_records/index.html new file mode 100644 index 0000000..9c2d3d0 --- /dev/null +++ b/courses/java/06_kapselung_und_records/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 06: Kapselung, Immutability & Records + + + +
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Java 06: Kapselung, Immutability & Records

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Zugriffsmodifikatoren private/public, Getter/Setter und Java 17+ Records.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/Aufgabe.java b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..43b694a --- /dev/null +++ b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static abstract class Tier { public abstract String laut(); } public static class Hund extends Tier { @Override public String laut() { return "Wuff"; } } } diff --git a/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/Musterloesung.java b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..43b694a --- /dev/null +++ b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public static abstract class Tier { public abstract String laut(); } public static class Hund extends Tier { @Override public String laut() { return "Wuff"; } } } diff --git a/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/README.md b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/README.md new file mode 100644 index 0000000..d8b6082 --- /dev/null +++ b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 07: Vererbung, Polymorphie & Abstract Classes + +Vererbung mit extends, Aufruf mit super(), Überschreiben (@Override) und abstrakte Klassen. diff --git a/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/TestAufgabe.java b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/index.html b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/index.html new file mode 100644 index 0000000..6b9e25c --- /dev/null +++ b/courses/java/07_vererbung_polymorphie_und_super/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 07: Vererbung, Polymorphie & Abstract Classes + + + +
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Java 07: Vererbung, Polymorphie & Abstract Classes

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Vererbung mit extends, Aufruf mit super(), Überschreiben (@Override) und abstrakte Klassen.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/Aufgabe.java b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..90d7853 --- /dev/null +++ b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public interface Druckbar { void drucke(); } } diff --git a/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/Musterloesung.java b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..90d7853 --- /dev/null +++ b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,3 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class Aufgabe { public interface Druckbar { void drucke(); } } diff --git a/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/README.md b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/README.md new file mode 100644 index 0000000..a3278a8 --- /dev/null +++ b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 08: Interfaces, Default Methods & Kopplung + +Schnittstellen mit interface, implements, Default- und Static-Methoden. diff --git a/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/TestAufgabe.java b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..9bcf600 --- /dev/null +++ b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,5 @@ +package de.syntaxwerk; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Basisfunktion +} diff --git a/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/index.html b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/index.html new file mode 100644 index 0000000..cde1fd4 --- /dev/null +++ b/courses/java/08_interfaces_und_default_methods/index.html @@ -0,0 +1,18 @@ + + + + + Java 08: Interfaces, Default Methods & Kopplung + + + +
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Java 08: Interfaces, Default Methods & Kopplung

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Schnittstellen mit interface, implements, Default- und Static-Methoden.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/09_generics_und_type_safety/Aufgabe.java b/courses/java/09_generics_und_type_safety/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..55d98f1 --- /dev/null +++ b/courses/java/09_generics_und_type_safety/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,167 @@ +package java_course.module09; + +import java.util.ArrayList; +import java.util.List; +import java.util.Objects; +import java.util.Optional; + +/** + * ☕ JAVA 09: GENERICS & TYPE SAFETY + * ================================== + * In diesem Modul lernst du die Grundlagen und fortgeschrittenen Konzepte + * generischer Typen in Java kennen: Typparameter , Bounded Generics >, + * Wildcards (, ) und das PECS-Prinzip. + */ +public class Aufgabe { + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 1: Generische Container-Klasse 'Box' + // ======================================================================== + // Implementiere eine generische Klasse Box, die genau ein Element speichert. + // Anforderungen: + // 1. Privates Feld 'content' vom Typ T. + // 2. Standardkonstruktor und Konstruktor mit Parameter 'T content'. + // 3. Getter 'getContent()' und Setter 'setContent(T content)'. + // 4. Methode 'boolean isEmpty()', die true zurückgibt, wenn content == null ist. + // 5. Methode 'Optional toOptional()', die Optional.ofNullable(content) liefert. + public static class Box { + private T content; + + public Box() { + // TODO: Initialisiere leere Box + } + + public Box(T content) { + // TODO: Initialisiere mit Inhalt + } + + public T getContent() { + // TODO: Rückgabe + return null; + } + + public void setContent(T content) { + // TODO: Setze Inhalt + } + + public boolean isEmpty() { + // TODO: Prüfe ob content null ist + return true; + } + + public Optional toOptional() { + // TODO: Optional zurückgeben + return Optional.empty(); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 2: Generischer Cache mit Schlüssel-Wert-Paaren 'GenericCache' + // ======================================================================== + // Implementiere einen Key-Value In-Memory Cache. + // Anforderungen: + // 1. Interne Listen oder Datenstrukturen für Schlüssel (List) und Werte (List) + // oder eine List von CacheEntry. + // 2. Methode 'void put(K key, V value)': Fügt das Paar hinzu oder überschreibt den Wert, + // falls der Schlüssel bereits existiert (Objects.equals). + // 3. Methode 'Optional get(K key)': Gibt den Wert als Optional zurück. + // 4. Methode 'boolean containsKey(K key)'. + // 5. Methode 'int size()': Anzahl der gespeicherten Einträge. + // 6. Methode 'void clear()': Leert den Cache. + public static class GenericCache { + private final List keys = new ArrayList<>(); + private final List values = new ArrayList<>(); + + public void put(K key, V value) { + // TODO: Einfügen oder Aktualisieren + } + + public Optional get(K key) { + // TODO: Wert anhand von Schlüssel finden + return Optional.empty(); + } + + public boolean containsKey(K key) { + // TODO: Prüfen ob Schlüssel existiert + return false; + } + + public int size() { + // TODO: Größe zurückgeben + return 0; + } + + public void clear() { + // TODO: Cache leeren + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 3: Bounded Generics - Maximum & Statistik Finder + // ======================================================================== + // Implementiere statische Hilfsmethoden mit Typ-Einschränkungen (Bounds). + // + // Anforderungen: + // 1. 'public static > T findMax(List items)' + // - Findet das größte Element in der Liste. + // - Wirft IllegalArgumentException, wenn die Liste null oder leer ist. + // + // 2. 'public static double calculateSum(List numbers)' + // - Berechnet die Summe aller Zahlen als double (nutze n.doubleValue()). + // - Gibt 0.0 zurück, wenn die Liste null oder leer ist. + public static class GenericsMath { + + public static > T findMax(List items) { + // TODO: Größtes Element finden mit compareTo + return null; + } + + public static double calculateSum(List numbers) { + // TODO: Summe berechnen via doubleValue() + return 0.0; + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 4: Wildcards & PECS-Prinzip (Producer Extends, Consumer Super) + // ======================================================================== + // Implementiere Hilfsmethoden mit Wildcards für flexible Sammlungen. + // + // Anforderungen: + // 1. 'public static void copyList(List src, List dest)' + // - Kopiert alle Elemente aus 'src' (Producer -> ? extends T) in 'dest' (Consumer -> ? super T). + // + // 2. 'public static int countElements(List list)' + // - Zählt die Anzahl der Elemente einer beliebigen Liste (Unbounded Wildcard). + // - Gibt 0 zurück bei null. + public static class WildcardUtils { + + public static void copyList(List src, List dest) { + // TODO: Elemente aus src in dest übertragen (PECS) + } + + public static int countElements(List list) { + // TODO: Anzahl der Elemente zählen + return 0; + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 09: Generics & Type Safety"); + System.out.println("----------------------------------"); + + // Test Box + Box stringBox = new Box<>("Enterprise Java 21"); + System.out.println("Box Inhalt: " + stringBox.getContent()); + + // Test Cache + GenericCache cache = new GenericCache<>(); + cache.put("User_101", 42); + System.out.println("Cache Größe: " + cache.size()); + + // Test Bounded Generics + List zahlen = List.of(12, 45, 7, 89, 23); + System.out.println("Maximum: " + GenericsMath.findMax(zahlen)); + System.out.println("Summe: " + GenericsMath.calculateSum(zahlen)); + } +} diff --git a/courses/java/09_generics_und_type_safety/Musterloesung.java b/courses/java/09_generics_und_type_safety/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..9af9eb9 --- /dev/null +++ b/courses/java/09_generics_und_type_safety/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,167 @@ +package java_course.module09; + +import java.util.ArrayList; +import java.util.List; +import java.util.Objects; +import java.util.Optional; + +/** + * ☕ JAVA 09: GENERICS & TYPE SAFETY - MUSTERLÖSUNG + * ================================================ + */ +public class Musterloesung { + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 1: Generische Container-Klasse 'Box' + // ======================================================================== + public static class Box { + private T content; + + public Box() { + this.content = null; + } + + public Box(T content) { + this.content = content; + } + + public T getContent() { + return content; + } + + public void setContent(T content) { + this.content = content; + } + + public boolean isEmpty() { + return content == null; + } + + public Optional toOptional() { + return Optional.ofNullable(content); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 2: Generischer Cache mit Schlüssel-Wert-Paaren 'GenericCache' + // ======================================================================== + public static class GenericCache { + private static class Entry { + final K key; + V value; + + Entry(K key, V value) { + this.key = key; + this.value = value; + } + } + + private final List> entries = new ArrayList<>(); + + public void put(K key, V value) { + for (Entry entry : entries) { + if (Objects.equals(entry.key, key)) { + entry.value = value; + return; + } + } + entries.add(new Entry<>(key, value)); + } + + public Optional get(K key) { + for (Entry entry : entries) { + if (Objects.equals(entry.key, key)) { + return Optional.ofNullable(entry.value); + } + } + return Optional.empty(); + } + + public boolean containsKey(K key) { + for (Entry entry : entries) { + if (Objects.equals(entry.key, key)) { + return true; + } + } + return false; + } + + public int size() { + return entries.size(); + } + + public void clear() { + entries.clear(); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 3: Bounded Generics - Maximum & Statistik Finder + // ======================================================================== + public static class GenericsMath { + + public static > T findMax(List items) { + if (items == null || items.isEmpty()) { + throw new IllegalArgumentException("Liste darf weder null noch leer sein."); + } + T max = items.get(0); + for (T item : items) { + if (item != null && (max == null || item.compareTo(max) > 0)) { + max = item; + } + } + return max; + } + + public static double calculateSum(List numbers) { + if (numbers == null || numbers.isEmpty()) { + return 0.0; + } + double sum = 0.0; + for (N number : numbers) { + if (number != null) { + sum += number.doubleValue(); + } + } + return sum; + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 4: Wildcards & PECS-Prinzip + // ======================================================================== + public static class WildcardUtils { + + public static void copyList(List src, List dest) { + if (src == null || dest == null) { + return; + } + for (T item : src) { + dest.add(item); + } + } + + public static int countElements(List list) { + if (list == null) { + return 0; + } + return list.size(); + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 09: Generics & Type Safety (Musterlösung)"); + System.out.println("-------------------------------------------------"); + + Box stringBox = new Box<>("Enterprise Java 21"); + System.out.println("Box Inhalt: " + stringBox.getContent()); + + GenericCache cache = new GenericCache<>(); + cache.put("User_101", 42); + System.out.println("Cache Größe: " + cache.size()); + + List zahlen = List.of(12, 45, 7, 89, 23); + System.out.println("Maximum: " + GenericsMath.findMax(zahlen)); + System.out.println("Summe: " + GenericsMath.calculateSum(zahlen)); + } +} diff --git a/courses/java/09_generics_und_type_safety/README.md b/courses/java/09_generics_und_type_safety/README.md new file mode 100644 index 0000000..758117d --- /dev/null +++ b/courses/java/09_generics_und_type_safety/README.md @@ -0,0 +1,90 @@ +# ☕ Java 09: Generics & Type Safety + +Willkommen zu **Lehrpfad 3: Generics, Collections & Modern Streams**. +In diesem Modul meisterst du das statische Typsystem von Java auf Enterprise-Niveau: Generische Klassen, Methoden, Typschranken (Bounded Generics) und Wildcards. + +--- + +## 🧭 1. Warum Generics? +Vor Java 5 basierten Datenstrukturen auf `Object`. Das erforderte manuelle Type-Casts und führte häufig zu `ClassCastException` zur Laufzeit: + +```java +// ❌ Veraltet (Java 1.4): Unsafe & fehleranfällig +List list = new ArrayList(); +list.add("Hallo"); +Integer i = (Integer) list.get(0); // 💥 Laufzeitfehler: ClassCastException! + +// ✅ Modern & Type-Safe (Java 5+ / 21+): +List list = new ArrayList<>(); +list.add("Hallo"); +// list.add(42); // 🛑 Compile-Time Error – sofort vom Compiler verhindert! +``` + +--- + +## 📦 2. Generische Klassen & Bounded Types + +### Generische Klasse `Box` +```java +public class Box { + private T content; + + public Box(T content) { + this.content = content; + } + + public T getContent() { + return content; + } +} +``` + +### Bounded Type Parameters (`>`) +Wenn Methoden auf Fähigkeiten des Typs angewiesen sind (z.B. Vergleiche oder mathematische Operationen): + +```java +// T muss das Interface Comparable implementieren +public static > T findMax(List items) { + T max = items.get(0); + for (T item : items) { + if (item.compareTo(max) > 0) { + max = item; + } + } + return max; +} + +// N muss von Number erben (Integer, Double, BigDecimal, etc.) +public static double calculateSum(List numbers) { + double sum = 0.0; + for (N num : numbers) { + sum += num.doubleValue(); + } + return sum; +} +``` + +--- + +## 🛡️ 3. Wildcards & das PECS-Prinzip + +Das **PECS-Prinzip** (*Producer Extends, Consumer Super*) ist die goldene Regel für generische Methoden: +- **`? extends T` (Producer):** Wenn du aus einer Liste nur **liest** (sie produziert Daten vom Typ `T`). +- **`? super T` (Consumer):** Wenn du in eine Liste nur **schreibst** (sie konsumiert Daten vom Typ `T`). + +```java +public static void copy(List src, List dest) { + for (T item : src) { + dest.add(item); + } +} +``` + +--- + +## 🎯 Aufgabenübersicht (`Aufgabe.java`) + +1. **TODO 1:** `Box` implementieren (Kapselung, Getter/Setter, `isEmpty()`, `toOptional()`). +2. **TODO 2:** `GenericCache` als typsicheren Key-Value-Cache erstellen. +3. **TODO 3:** `GenericsMath` mit `findMax(...)` und `calculateSum(...)` unter Verwendung von Bounded Generics umsetzen. +4. **TODO 4:** `WildcardUtils` mit `copyList(...)` (PECS) und `countElements(...)` fertigstellen. diff --git a/courses/java/09_generics_und_type_safety/TestAufgabe.java b/courses/java/09_generics_und_type_safety/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..2c3fb19 --- /dev/null +++ b/courses/java/09_generics_und_type_safety/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,146 @@ +package java_course.module09; + +import java.util.ArrayList; +import java.util.List; +import java.util.Optional; + +/** + * 🧪 TESTSUITE: Java 09 - Generics & Type Safety + */ +public class TestAufgabe { + + private static int testsPassed = 0; + private static int testsTotal = 0; + + private static void assertEquals(Object actual, Object expected, String message) { + if (actual == null && expected == null) return; + if (actual == null || !actual.equals(expected)) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message + " (Erwartet: " + expected + ", Erhalten: " + actual + ")"); + } + } + + private static void assertTrue(boolean condition, String message) { + if (!condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + private static void assertFalse(boolean condition, String message) { + if (condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + // @Test + // TEST: TestBoxGenerics - Prüft Box mit Typisierung & Optional + public static void testBoxGenerics() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testBoxGenerics"); + Aufgabe.Box emptyBox = new Aufgabe.Box<>(); + assertTrue(emptyBox.isEmpty(), "Neue Standardbox sollte leer sein"); + assertEquals(emptyBox.toOptional(), Optional.empty(), "toOptional() einer leeren Box muss Optional.empty() sein"); + + Aufgabe.Box intBox = new Aufgabe.Box<>(100); + assertFalse(intBox.isEmpty(), "Box mit 100 ist nicht leer"); + assertEquals(intBox.getContent(), 100, "getContent() muss 100 liefern"); + assertEquals(intBox.toOptional(), Optional.of(100), "toOptional() muss Optional[100] liefern"); + + intBox.setContent(250); + assertEquals(intBox.getContent(), 250, "setContent() muss Wert aktualisieren"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testBoxGenerics"); + } + + // @Test + // TEST: TestGenericCache - Prüft GenericCache put/get/containsKey/size/clear + public static void testGenericCache() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testGenericCache"); + Aufgabe.GenericCache cache = new Aufgabe.GenericCache<>(); + assertEquals(cache.size(), 0, "Initialer Cache muss leer sein (size 0)"); + + cache.put("EUR_USD", 1.085); + cache.put("EUR_GBP", 0.855); + assertEquals(cache.size(), 2, "Cache muss 2 Einträge enthalten"); + assertTrue(cache.containsKey("EUR_USD"), "Cache muss EUR_USD enthalten"); + assertFalse(cache.containsKey("EUR_JPY"), "Cache darf EUR_JPY nicht enthalten"); + + assertEquals(cache.get("EUR_USD"), Optional.of(1.085), "get(EUR_USD) muss 1.085 liefern"); + assertEquals(cache.get("UNKNOWN"), Optional.empty(), "get(UNKNOWN) muss empty liefern"); + + // Überschreiben + cache.put("EUR_USD", 1.090); + assertEquals(cache.size(), 2, "Größe bleibt 2 nach Update"); + assertEquals(cache.get("EUR_USD"), Optional.of(1.090), "EUR_USD muss aktualisiert sein"); + + cache.clear(); + assertEquals(cache.size(), 0, "Nach clear() muss Größe 0 sein"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testGenericCache"); + } + + // @Test + // TEST: TestBoundedGenericsMath - Prüft findMax() und calculateSum() + public static void testBoundedGenericsMath() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testBoundedGenericsMath"); + List zahlen = List.of(10, 50, 3, 99, 42); + assertEquals(Aufgabe.GenericsMath.findMax(zahlen), 99, "findMax muss 99 finden"); + + List worte = List.of("Apfel", "Zebra", "Banane"); + assertEquals(Aufgabe.GenericsMath.findMax(worte), "Zebra", "findMax auf Strings muss 'Zebra' finden"); + + List doubleList = List.of(1.5, 2.5, 3.0); + assertEquals(Aufgabe.GenericsMath.calculateSum(doubleList), 7.0, "Summe von 1.5 + 2.5 + 3.0 muss 7.0 sein"); + + List gemischt = List.of(10, 20.5f, 5.5); + assertEquals(Aufgabe.GenericsMath.calculateSum(gemischt), 36.0, "Summe gemischter Numbers muss 36.0 sein"); + + boolean threwException = false; + try { + Aufgabe.GenericsMath.findMax(List.of()); + } catch (IllegalArgumentException e) { + threwException = true; + } + assertTrue(threwException, "findMax auf leerer Liste muss IllegalArgumentException werfen"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testBoundedGenericsMath"); + } + + // @Test + // TEST: TestWildcardsPECS - Prüft copyList() und countElements() + public static void testWildcardsPECS() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testWildcardsPECS"); + List ints = List.of(1, 2, 3, 4, 5); + List numbers = new ArrayList<>(); + + // PECS: Integer extends Number (src = ? extends Number, dest = ? super Number) + Aufgabe.WildcardUtils.copyList(ints, numbers); + assertEquals(numbers.size(), 5, "numbers muss nach copy 5 Elemente haben"); + assertEquals(numbers.get(0), 1, "Erstes Element muss 1 sein"); + + assertEquals(Aufgabe.WildcardUtils.countElements(numbers), 5, "countElements muss 5 liefern"); + assertEquals(Aufgabe.WildcardUtils.countElements(null), 0, "countElements bei null muss 0 liefern"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testWildcardsPECS"); + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("🧪 Führe Java 09 Generics & Type Safety Testsuite aus...\n----------------------------------------"); + try { + testBoxGenerics(); + testGenericCache(); + testBoundedGenericsMath(); + testWildcardsPECS(); + System.out.println("\n🎉 JUnit 5: Alle " + testsPassed + "/" + testsTotal + " Tests erfolgreich bestanden!"); + } catch (AssertionError e) { + System.err.println("\n" + e.getMessage()); + System.exit(1); + } + } +} diff --git a/courses/java/09_generics_und_type_safety/index.html b/courses/java/09_generics_und_type_safety/index.html new file mode 100644 index 0000000..079e76a --- /dev/null +++ b/courses/java/09_generics_und_type_safety/index.html @@ -0,0 +1,179 @@ + + + + + + Java 09: Generics & Type Safety + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Generics, Collections & Modern Streams
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Java 09: Generics & Type Safety

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Beherrsche das Java-Typsystem auf Enterprise-Niveau: Generische Klassen, Bounded Types (<T extends Comparable<T>>) und das PECS-Prinzip für Wildcards.

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📦 1. Das Konzept von Generics & Type Erasure

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+ Vor Java 5 speicherten Datenstrukturen lediglich Object. Fehler durch inkompatible Datentypen wurden erst zur Laufzeit als ClassCastException sichtbar. Mit Generics prüft der Java-Compiler Typen bereits zur Compile-Zeit strikt ab. +

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+ [Quellcode: Box<String>] ─── (Javac Prüfung: Type-Safe) ───> [Kompilierung: Type Erasure zu Box (Object)]
+                                                                 └──> [JVM Bytecode: Autocast zu String ohne Overhead] +
+ +
public class Box<T> {
+    private T content;
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+    public Box(T content) {
+        this.content = content;
+    }
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+    public T getContent() {
+        return this.content;
+    }
+}
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+// Verwendung:
+Box<String> box = new Box<>("Java 21");
+String val = box.getContent(); // Kein Cast (String) nötig!
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🛡️ 2. Bounded Types & das PECS-Prinzip

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+ Manchmal muss ein generischer Typ bestimmte Eigenschaften besitzen – zum Beispiel vergleichbar sein oder eine Zahl repräsentieren. Hierfür nutzen wir Bounded Type Parameters: +

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+ 1. Upper Bound (<T extends Number>) +

Ermöglicht den Zugriff auf Methoden wie doubleValue().

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+ 2. Comparable Bound (<T extends Comparable<T>>) +

Garantiert, dass Elemente per compareTo() sortierbar sind.

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+ 3. PECS Wildcard (? extends T / ? super T) +

Producer Extends, Consumer Super für maximale API-Flexibilität.

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// PECS: Kopieren von einer Quelle (Producer) in ein Ziel (Consumer)
+public static <T> void copy(List<? extends T> src, List<? super T> dest) {
+    for (T item : src) {
+        dest.add(item);
+    }
+}
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🏢 Didaktische Analogie: Das modulare Stecksystem der Frachtlogistik
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+ Stell dir ein Containersystem vor: Ein Container Box<T> kann beliebige Frachtstücke transportieren. Die Frachtschranke (<T extends Gefahrengut>) stellt sicher, dass nur zertifizierte Güter in den Spezialtransporter geladen werden. + PECS: Wer Fracht nur entlädt (Producer), benötigt mindestens die Form ? extends Fracht. Wer Fracht aufnimmt (Consumer), muss Container für ? super Fracht bereitstellen! +

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📑 3. Cheat-Sheet: Generics in Java

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Syntax / MusterBeispielBedeutung & Enterprise-Einsatz
class Box<T>Box<Customer> b;Generische Klasse mit Typparameter T
<T extends B><T extends Comparable<T>>Upper Bound: T muss Subtyp von B sein
List<? extends T>List<? extends Number>Read-Only Producer: Liefert Instanzen von T
List<? super T>List<? super Integer>Write-Only Consumer: Akzeptiert Instanzen von T
List<?>int size(List<?> l)Unbounded Wildcard: Unbekannter Typ für generische Operationen
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.java

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💡 Enterprise Architect Tipp: PECS leicht merken
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Producer Extends, Consumer Super: Wenn du Werte aus einer Liste entnimmst (Lesen), nutze ? extends. Wenn du Werte in eine Liste hineinsteckst (Schreiben), nutze ? super!

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+ + diff --git a/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/Aufgabe.java b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..2ffd334 --- /dev/null +++ b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,158 @@ +package java_course.module10; + +import java.util.*; + +/** + * ☕ JAVA 10: COLLECTIONS FRAMEWORK (LIST, SET, MAP) + * ================================================== + * In diesem Modul lernst du das Herzstück von Java kennen: + * List (geordnete Sequenzen), Set (Eindeutigkeit & Hash-Code-Vertrag), + * Map (Schlüssel-Wert-Zuordnungen) sowie Sortierung mit Comparatoren. + */ +public class Aufgabe { + + // ======================================================================== + // 🎯 MODEL: Product Record mit equals & hashCode + // ======================================================================== + public record Product(String sku, String name, double price, String category) implements Comparable { + public Product { + Objects.requireNonNull(sku, "SKU darf nicht null sein"); + Objects.requireNonNull(name, "Name darf nicht null sein"); + Objects.requireNonNull(category, "Category darf nicht null sein"); + if (price < 0) { + throw new IllegalArgumentException("Preis darf nicht negativ sein"); + } + } + + @Override + public int compareTo(Product o) { + return this.sku.compareTo(o.sku); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 1: List-Management im 'ProductCatalog' + // ======================================================================== + // Implementiere die Klasse ProductCatalog basierend auf einer List. + // + // Anforderungen: + // 1. Verwende intern eine ArrayList. + // 2. 'void addProduct(Product p)': Fügt Produkt hinzu (darf nicht null sein). + // 3. 'List getAllProducts()': Liefert eine unmodifiable Kopie der Liste (List.copyOf). + // 4. 'List findByCategory(String category)': Filtert alle Produkte einer Kategorie. + // 5. 'void removeBySku(String sku)': Entfernt das Produkt mit der passenden SKU per Iterator. + // 6. 'void sortByPriceDescending()': Sortiert die interne Liste absteigend nach Preis. + public static class ProductCatalog { + private final List products = new ArrayList<>(); + + public void addProduct(Product p) { + // TODO: Produkt hinzufügen + } + + public List getAllProducts() { + // TODO: Unmodifiable Liste zurückgeben + return List.of(); + } + + public List findByCategory(String category) { + // TODO: Produkte der Kategorie filtern + return List.of(); + } + + public void removeBySku(String sku) { + // TODO: Produkt mit sku entfernen (z.B. per Iterator oder removeIf) + } + + public void sortByPriceDescending() { + // TODO: Absteigend nach Preis sortieren + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 2: Set-Deduplizierung & Tag-Verwaltung 'TagManager' + // ======================================================================== + // Implementiere TagManager zur Verwaltung von eindeutigen Tags / Schlagwörtern. + // + // Anforderungen: + // 1. Interne Sets: ein HashSet für schnelle Suche und ein TreeSet + // (case-insensitive) für alphabetisch sortierte Ausgabe. + // 2. 'void addTag(String tag)': Fügt ein Tag hinzu (getrimmt & lowercase). + // 3. 'boolean hasTag(String tag)': Prüft das Vorhandensein im Set. + // 4. 'Set getSortedTags()': Gibt die Tags in alphabetischer Reihenfolge zurück. + // 5. 'int getUniqueTagCount()': Liefert die Anzahl eindeutiger Tags. + public static class TagManager { + private final Set tags = new HashSet<>(); + + public void addTag(String tag) { + // TODO: Tag trimmen, lowercase machen und einfügen + } + + public boolean hasTag(String tag) { + // TODO: Prüfen ob Tag existiert + return false; + } + + public Set getSortedTags() { + // TODO: Sortiertes Set (TreeSet) zurückgeben + return Collections.emptySet(); + } + + public int getUniqueTagCount() { + // TODO: Anzahl eindeutiger Tags + return 0; + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 3: Map-Aggregation & Häufigkeitszähler 'InventoryStats' + // ======================================================================== + // Implementiere statistische Map-Operationen für Lagerbestände. + // + // Anforderungen: + // 1. 'public static Map countProductsByCategory(List products)' + // - Zählt die Anzahl der Produkte pro Kategorie (z.B. "Electronics" -> 5). + // - Verwende Map.merge() oder Map.getOrDefault(). + // + // 2. 'public static Map> groupByCategory(List products)' + // - Gruppiert Produkte nach ihrer Kategorie (z.B. "Books" -> [Product1, Product2]). + // - Verwende computeIfAbsent(). + // + // 3. 'public static Optional findMostExpensiveProduct(List products)' + // - Findet das teuerste Produkt aus der Liste. + public static class InventoryStats { + + public static Map countProductsByCategory(List products) { + // TODO: Zähle Produkte je Kategorie mit Map + return Collections.emptyMap(); + } + + public static Map> groupByCategory(List products) { + // TODO: Gruppiere Produkte in Map> + return Collections.emptyMap(); + } + + public static Optional findMostExpensiveProduct(List products) { + // TODO: Finde teuerstes Produkt + return Optional.empty(); + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 10: Collections Framework (List, Set, Map)"); + System.out.println("--------------------------------------------------"); + + Product p1 = new Product("SKU-001", "MacBook Pro", 1999.0, "Hardware"); + Product p2 = new Product("SKU-002", "Clean Code Buch", 39.90, "Books"); + Product p3 = new Product("SKU-003", "Wireless Mouse", 49.99, "Hardware"); + + ProductCatalog catalog = new ProductCatalog(); + catalog.addProduct(p1); + catalog.addProduct(p2); + catalog.addProduct(p3); + + System.out.println("Hardware Produkte: " + catalog.findByCategory("Hardware").size()); + + Map counts = InventoryStats.countProductsByCategory(List.of(p1, p2, p3)); + System.out.println("Kategorien-Counts: " + counts); + } +} diff --git a/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/Musterloesung.java b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..3464328 --- /dev/null +++ b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,158 @@ +package java_course.module10; + +import java.util.*; + +/** + * ☕ JAVA 10: COLLECTIONS FRAMEWORK - MUSTERLÖSUNG + * =============================================== + */ +public class Musterloesung { + + public record Product(String sku, String name, double price, String category) implements Comparable { + public Product { + Objects.requireNonNull(sku, "SKU darf nicht null sein"); + Objects.requireNonNull(name, "Name darf nicht null sein"); + Objects.requireNonNull(category, "Category darf nicht null sein"); + if (price < 0) { + throw new IllegalArgumentException("Preis darf nicht negativ sein"); + } + } + + @Override + public int compareTo(Product o) { + return this.sku.compareTo(o.sku); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 1: ProductCatalog + // ======================================================================== + public static class ProductCatalog { + private final List products = new ArrayList<>(); + + public void addProduct(Product p) { + if (p == null) { + throw new IllegalArgumentException("Produkt darf nicht null sein"); + } + products.add(p); + } + + public List getAllProducts() { + return List.copyOf(products); + } + + public List findByCategory(String category) { + List result = new ArrayList<>(); + for (Product p : products) { + if (p.category().equalsIgnoreCase(category)) { + result.add(p); + } + } + return result; + } + + public void removeBySku(String sku) { + if (sku == null) return; + Iterator iterator = products.iterator(); + while (iterator.hasNext()) { + Product p = iterator.next(); + if (p.sku().equalsIgnoreCase(sku)) { + iterator.remove(); + } + } + } + + public void sortByPriceDescending() { + products.sort(Comparator.comparingDouble(Product::price).reversed()); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 2: TagManager + // ======================================================================== + public static class TagManager { + private final Set tags = new HashSet<>(); + + public void addTag(String tag) { + if (tag != null && !tag.isBlank()) { + tags.add(tag.trim().toLowerCase()); + } + } + + public boolean hasTag(String tag) { + if (tag == null) return false; + return tags.contains(tag.trim().toLowerCase()); + } + + public Set getSortedTags() { + return new TreeSet<>(tags); + } + + public int getUniqueTagCount() { + return tags.size(); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 3: InventoryStats + // ======================================================================== + public static class InventoryStats { + + public static Map countProductsByCategory(List products) { + Map counts = new HashMap<>(); + if (products == null) return counts; + + for (Product p : products) { + if (p != null) { + counts.merge(p.category(), 1, Integer::sum); + } + } + return counts; + } + + public static Map> groupByCategory(List products) { + Map> grouped = new HashMap<>(); + if (products == null) return grouped; + + for (Product p : products) { + if (p != null) { + grouped.computeIfAbsent(p.category(), k -> new ArrayList<>()).add(p); + } + } + return grouped; + } + + public static Optional findMostExpensiveProduct(List products) { + if (products == null || products.isEmpty()) { + return Optional.empty(); + } + Product mostExpensive = null; + for (Product p : products) { + if (p != null) { + if (mostExpensive == null || p.price() > mostExpensive.price()) { + mostExpensive = p; + } + } + } + return Optional.ofNullable(mostExpensive); + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 10: Collections Framework (Musterlösung)"); + System.out.println("-------------------------------------------------"); + + Product p1 = new Product("SKU-001", "MacBook Pro", 1999.0, "Hardware"); + Product p2 = new Product("SKU-002", "Clean Code Buch", 39.90, "Books"); + Product p3 = new Product("SKU-003", "Wireless Mouse", 49.99, "Hardware"); + + ProductCatalog catalog = new ProductCatalog(); + catalog.addProduct(p1); + catalog.addProduct(p2); + catalog.addProduct(p3); + + System.out.println("Hardware Produkte: " + catalog.findByCategory("Hardware").size()); + Map counts = InventoryStats.countProductsByCategory(List.of(p1, p2, p3)); + System.out.println("Kategorien-Counts: " + counts); + } +} diff --git a/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/README.md b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/README.md new file mode 100644 index 0000000..e8a4b32 --- /dev/null +++ b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/README.md @@ -0,0 +1,50 @@ +# ☕ Java 10: Collections Framework (List, Set, Map) + +Das **Java Collections Framework (JCF)** ist das Rückgrat professioneller Datenverarbeitung in Java. In diesem Modul lernst du die Kerninterfaces `List`, `Set` und `Map`, deren typische Implementierungen sowie den fundamentalen `equals()`/`hashCode()`-Vertrag kennen. + +--- + +## 🗺️ 1. Die Collection-Hierarchie + +``` + Iterable + ▲ + Collection + ┌────────────┼────────────┐ + List Set Queue + (geordnet) (eindeutig) (FIFO) + │ │ + ┌─────┴─────┐ ┌───┴───┐ +ArrayList LinkedList HashSet TreeSet +``` +*(Hinweis: `Map` ist ein eigenständiges Interface, das Schlüssel-Wert-Paare speichert).* + +--- + +## ⚡ 2. Wann welche Collection wählen? + +| Collection | Typischer Einsatz | Zugriffszeit ($O$) | Sortiert? | Duplikate? | +| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | +| **`ArrayList`** | Standard-Liste, Indexzugriff | $O(1)$ Lesen, $O(n)$ Einfügen Mitte | Einfügereihenfolge | Ja | +| **`LinkedList`** | Queue/Deque, häufiges Einfügen | $O(n)$ Index, $O(1)$ Kopf/Ende | Einfügereihenfolge | Ja | +| **`HashSet`** | Schnelle Eindeutigkeitsprüfung | $O(1)$ Lookup / Insert | Nein (Hash-Bucket) | Nein | +| **`TreeSet`** | Sortierte Mengen (Natural Order) | $O(\log n)$ (Rot-Schwarz-Baum) | Ja (`Comparable`) | Nein | +| **`HashMap`** | Standard Key-Value Cache/Lookup | $O(1)$ Lookup / Insert | Nein | Keys eindeutig | +| **`TreeMap`** | Sortierte Keys / Range Queries | $O(\log n)$ | Ja nach Key | Keys eindeutig | + +--- + +## 🔑 3. Der equals() & hashCode() Vertrag + +Damit Objekte in `HashSet` oder als Keys in `HashMap` korrekt gefunden werden, gilt: +1. Wenn `a.equals(b) == true`, dann **MUSS** `a.hashCode() == b.hashCode()`. +2. Wer `equals()` überschreibt, **MUSS** auch `hashCode()` überschreiben. +3. In Java 16+ Records (`record Product(...)`) generiert der Compiler dies automatisch und fehlerfrei! + +--- + +## 🎯 Aufgabenübersicht (`Aufgabe.java`) + +1. **TODO 1:** `ProductCatalog` mit `ArrayList` (Filterung nach Kategorie, SKU-Löschung per Iterator, Preis-Sortierung). +2. **TODO 2:** `TagManager` mit `HashSet` für schnellen Lookup und `TreeSet` für alphabetische Ausgabe. +3. **TODO 3:** `InventoryStats` mit Map-Aggregationen (`countProductsByCategory` via `Map.merge()` und `groupByCategory` via `computeIfAbsent()`). diff --git a/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/TestAufgabe.java b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..1cfc0e7 --- /dev/null +++ b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,133 @@ +package java_course.module10; + +import java.util.*; + +/** + * 🧪 TESTSUITE: Java 10 - Collections Framework (List, Set, Map) + */ +public class TestAufgabe { + + private static int testsPassed = 0; + private static int testsTotal = 0; + + private static void assertEquals(Object actual, Object expected, String message) { + if (actual == null && expected == null) return; + if (actual == null || !actual.equals(expected)) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message + " (Erwartet: " + expected + ", Erhalten: " + actual + ")"); + } + } + + private static void assertTrue(boolean condition, String message) { + if (!condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + private static void assertFalse(boolean condition, String message) { + if (condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + // @Test + // TEST: TestProductCatalogList - Prüft List-Methoden, Filter & Sortierung + public static void testProductCatalogList() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testProductCatalogList"); + Aufgabe.ProductCatalog catalog = new Aufgabe.ProductCatalog(); + + Aufgabe.Product p1 = new Aufgabe.Product("SKU-1", "Laptop", 1200.0, "Tech"); + Aufgabe.Product p2 = new Aufgabe.Product("SKU-2", "Headphones", 150.0, "Tech"); + Aufgabe.Product p3 = new Aufgabe.Product("SKU-3", "Java Buch", 45.0, "Books"); + + catalog.addProduct(p1); + catalog.addProduct(p2); + catalog.addProduct(p3); + + assertEquals(catalog.getAllProducts().size(), 3, "Katalog muss 3 Produkte enthalten"); + + List techProducts = catalog.findByCategory("Tech"); + assertEquals(techProducts.size(), 2, "2 Produkte in Kategorie Tech erwartet"); + + // Löschen per SKU + catalog.removeBySku("SKU-2"); + assertEquals(catalog.getAllProducts().size(), 2, "Nach Löschen von SKU-2 müssen 2 Produkte verbleiben"); + + // Sortieren + catalog.sortByPriceDescending(); + assertEquals(catalog.getAllProducts().get(0).sku(), "SKU-1", "Teuerstes Produkt muss an Index 0 sein"); + assertEquals(catalog.getAllProducts().get(1).sku(), "SKU-3", "Günstigeres Produkt an Index 1"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testProductCatalogList"); + } + + // @Test + // TEST: TestTagManagerSet - Prüft HashSet & TreeSet Funktionalität + public static void testTagManagerSet() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testTagManagerSet"); + Aufgabe.TagManager tagManager = new Aufgabe.TagManager(); + + tagManager.addTag("Java"); + tagManager.addTag(" JAVA "); // Duplikat & Whitespace + tagManager.addTag("cloud"); + tagManager.addTag("Architecture"); + + assertEquals(tagManager.getUniqueTagCount(), 3, "Eindeutige Tags müssen 3 sein ('java', 'cloud', 'architecture')"); + assertTrue(tagManager.hasTag("java"), "Tag 'java' muss existieren"); + assertTrue(tagManager.hasTag("JAVA"), "Tag 'JAVA' muss unabhängig von Groß-/Kleinschreibung gefunden werden"); + assertFalse(tagManager.hasTag("python"), "Tag 'python' existiert nicht"); + + Set sorted = tagManager.getSortedTags(); + List list = new ArrayList<>(sorted); + assertEquals(list.get(0), "architecture", "Erstes alphabetisches Tag muss 'architecture' sein"); + assertEquals(list.get(1), "cloud", "Zweites Tag 'cloud'"); + assertEquals(list.get(2), "java", "Drittes Tag 'java'"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testTagManagerSet"); + } + + // @Test + // TEST: TestInventoryStatsMap - Prüft Map Aggregationen & Gruppierungen + public static void testInventoryStatsMap() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testInventoryStatsMap"); + Aufgabe.Product p1 = new Aufgabe.Product("SKU-1", "Monitor", 300.0, "Hardware"); + Aufgabe.Product p2 = new Aufgabe.Product("SKU-2", "Keyboard", 80.0, "Hardware"); + Aufgabe.Product p3 = new Aufgabe.Product("SKU-3", "Design Patterns", 55.0, "Books"); + Aufgabe.Product p4 = new Aufgabe.Product("SKU-4", "Refactoring", 60.0, "Books"); + Aufgabe.Product p5 = new Aufgabe.Product("SKU-5", "Server Rack", 2500.0, "Hardware"); + + List list = List.of(p1, p2, p3, p4, p5); + + Map counts = Aufgabe.InventoryStats.countProductsByCategory(list); + assertEquals(counts.get("Hardware"), 3, "Hardware muss 3 Produkte haben"); + assertEquals(counts.get("Books"), 2, "Books muss 2 Produkte haben"); + + Map> grouped = Aufgabe.InventoryStats.groupByCategory(list); + assertEquals(grouped.get("Books").size(), 2, "Grouped Books muss 2 Elemente haben"); + assertEquals(grouped.get("Hardware").size(), 3, "Grouped Hardware muss 3 Elemente haben"); + + Optional mostExpensive = Aufgabe.InventoryStats.findMostExpensiveProduct(list); + assertTrue(mostExpensive.isPresent(), "Teuerstes Produkt muss vorhanden sein"); + assertEquals(mostExpensive.get().sku(), "SKU-5", "Server Rack mit SKU-5 ist das teuerste Produkt"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testInventoryStatsMap"); + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("🧪 Führe Java 10 Collections Testsuite aus...\n----------------------------------------"); + try { + testProductCatalogList(); + testTagManagerSet(); + testInventoryStatsMap(); + System.out.println("\n🎉 JUnit 5: Alle " + testsPassed + "/" + testsTotal + " Tests erfolgreich bestanden!"); + } catch (AssertionError e) { + System.err.println("\n" + e.getMessage()); + System.exit(1); + } + } +} diff --git a/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/index.html b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/index.html new file mode 100644 index 0000000..36bb741 --- /dev/null +++ b/courses/java/10_collections_framework_list_set_map/index.html @@ -0,0 +1,155 @@ + + + + + + Java 10: Collections Framework + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Generics, Collections & Modern Streams
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Java 10: Collections Framework (List, Set, Map)

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Verstehe das Java Collections Framework bis ins Detail: ArrayList vs. LinkedList, HashSet & equals/hashCode-Vertrag sowie moderne Map-Operationen.

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🗺️ 1. Die drei Säulen: List, Set & Map

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+ Das Java Collections Framework unterteilt sich in sequentielle Listen (List), mengenbasierte Sammlungen ohne Duplikate (Set) und Schlüssel-Wert-Tabellen (Map). +

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+ 1. List<T> (ArrayList) +

Geordnete Reihenfolge, schneller Indexzugriff via get(i) in O(1).

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+ 2. Set<T> (HashSet, TreeSet) +

Keine Duplikate. HashSet nutzt Hash-Buckets für O(1) Suche.

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+ 3. Map<K, V> (HashMap) +

Key-Value Assoziationen mit put(), merge() und computeIfAbsent().

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// Modernes Map API:
+Map<String, Integer> inventory = new HashMap<>();
+inventory.merge("Laptop", 1, Integer::sum); // Zählt atomar hoch!
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+// Gruppierung mit computeIfAbsent:
+Map<String, List<Product>> byCategory = new HashMap<>();
+byCategory.computeIfAbsent("Hardware", k -> new ArrayList<>()).add(new Product(...));
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🔑 2. Der fundamentale equals() & hashCode() Vertrag

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+ Damit eine HashMap oder ein HashSet ein Objekt wiederfindet, berechnet Java zuerst den Hashcode des Objekts, um den Ziel-Bucket im Speicher zu bestimmen. +

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🏢 Didaktische Analogie: Das Postfachsystem im Hotel
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+ hashCode(): Die Zimmernummer auf dem Schlüsselanhänger bestimmt sofort, zu welcher Etage und welchem Briefkastenfach (Bucket) der Hotelgast geht. +
+ equals(): Im Fach angekommen, vergleicht der Gast den Namen auf dem Briefumschlag, um den richtigen Brief zu greifen. Stimmt der HashCode nicht, sucht der Gast im falschen Stockwerk! +

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📑 3. Cheat-Sheet: Collection-Auswahl & Methoden

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InterfaceImplementierungVorteile & Enterprise Use-Case
List<T>ArrayList<T>Standard für Datenlisten; extrem cache-freundlich
Set<T>HashSet<T>Deduplizierung und O(1) Existenzprüfungen
Set<T>TreeSet<T>Automatisch sortierte Menge (Rot-Schwarz-Baum)
Map<K, V>HashMap<K, V>Schnellster Key-Value Speicher für Caching & Lookups
Map<K, V>LinkedHashMap<K, V>Behält Einfügereihenfolge oder Access-Order (LRU Cache) bei
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.java

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💡 Clean Code Tipp: Unmodifiable Collections
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Gib bei Getter-Methoden niemals interne veränderbare Listen direkt zurück! Verwende List.copyOf(products) oder Collections.unmodifiableList(products) zur Wahrung der Datenkapselung.

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+ + diff --git a/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/Aufgabe.java b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..b7cd65f --- /dev/null +++ b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,177 @@ +package java_course.module11; + +import java.util.ArrayList; +import java.util.List; +import java.util.Objects; + +/** + * ☕ JAVA 11: EXCEPTIONS & RESSOURCENMANAGEMENT + * ============================================= + * In diesem Modul meisterst du professionelles Fehlermanagement in Java: + * Checked vs. Unchecked Exceptions, Custom Exception Hierarchien, + * Multi-Catch und deterministisches Schließen via try-with-resources (AutoCloseable). + */ +public class Aufgabe { + + // ======================================================================== + // 🎯 MODEL & EXCEPTIONS + // ======================================================================== + + // Checked Exception (muss deklariert oder gefangen werden) + public static class PaymentGatewayException extends Exception { + public PaymentGatewayException(String message) { + super(message); + } + + public PaymentGatewayException(String message, Throwable cause) { + super(message, cause); + } + } + + // Unchecked Exception (Runtime) + public static class InsufficientFundsException extends RuntimeException { + private final double requestedAmount; + private final double currentBalance; + + public InsufficientFundsException(String message, double requestedAmount, double currentBalance) { + super(message); + this.requestedAmount = requestedAmount; + this.currentBalance = currentBalance; + } + + public double getRequestedAmount() { + return requestedAmount; + } + + public double getCurrentBalance() { + return currentBalance; + } + } + + // Unchecked Exception für ungültige Eingaben + public static class InvalidAccountException extends RuntimeException { + public InvalidAccountException(String message) { + super(message); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 1: Validierung & Exception-Auslösung 'BankAccount' + // ======================================================================== + // Implementiere die BankAccount Klasse mit strikter Validierung. + // + // Anforderungen: + // 1. Felder: iban (String), balance (double). + // 2. Konstruktor: wirft InvalidAccountException, wenn iban null ist, weniger als 15 Zeichen hat + // oder initialBalance negativ ist. + // 3. 'void deposit(double amount)': wirft IllegalArgumentException, wenn amount <= 0 ist. + // 4. 'void withdraw(double amount)': + // - wirft IllegalArgumentException, wenn amount <= 0 ist. + // - wirft InsufficientFundsException, wenn amount > balance ist. + // - bucht den Betrag sonst ab. + public static class BankAccount { + private final String iban; + private double balance; + + public BankAccount(String iban, double initialBalance) { + // TODO: Validierung & Initialisierung + this.iban = iban; + this.balance = initialBalance; + } + + public String getIban() { + return iban; + } + + public double getBalance() { + return balance; + } + + public void deposit(double amount) { + // TODO: Einzahlung validieren & durchführen + } + + public void withdraw(double amount) { + // TODO: Auszahlung validieren & durchführen + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 2: AutoCloseable Ressource 'AuditLogSession' + // ======================================================================== + // Implementiere eine Ressource, die AutoCloseable implementiert. + // + // Anforderungen: + // 1. Felder: sessionId (String), isOpen (boolean), auditEntries (List). + // 2. Konstruktor(String sessionId): setzt isOpen = true. + // 3. 'void log(String action)': + // - wirft IllegalStateException("Session ist geschlossen!"), wenn isOpen == false ist. + // - fügt den Eintrag "[sessionId] action" der Liste hinzu. + // 4. 'close()': setzt isOpen = false und fügt "[sessionId] CLOSED" hinzu. + public static class AuditLogSession implements AutoCloseable { + private final String sessionId; + private boolean isOpen; + private final List entries = new ArrayList<>(); + + public AuditLogSession(String sessionId) { + this.sessionId = sessionId; + this.isOpen = true; + } + + public void log(String action) { + // TODO: Protokollieren oder Exception werfen falls geschlossen + } + + @Override + public void close() { + // TODO: Session sauber schließen + } + + public boolean isOpen() { + return isOpen; + } + + public List getEntries() { + return List.copyOf(entries); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 3: Transaktionsprozessor mit Try-With-Resources & Multi-Catch + // ======================================================================== + // Implementiere den PaymentProcessor zur Abwicklung von Überweisungen. + // + // Anforderungen: + // 1. 'public static boolean processPayment(BankAccount from, BankAccount to, double amount, String sessionId) throws PaymentGatewayException' + // 2. Nutze ein try-with-resources Statement für eine neue AuditLogSession(sessionId). + // 3. Logge zu Beginn: "START: Transfer " + amount. + // 4. Führe from.withdraw(amount) und to.deposit(amount) aus. + // 5. Logge bei Erfolg: "SUCCESS: Transferred " + amount. + // 6. Fange InsufficientFundsException oder IllegalArgumentException: + // - Logge: "FAILED: " + e.getMessage() + // - Wirf eine neue PaymentGatewayException("Zahlung fehlgeschlagen", e) mit Cause! + // 7. Am Ende des Blocks garantiert die JVM, dass auditSession.close() aufgerufen wird. + public static class PaymentProcessor { + + public static boolean processPayment(BankAccount from, BankAccount to, double amount, String sessionId) + throws PaymentGatewayException { + // TODO: Implementiere try-with-resources mit AuditLogSession & Exception Chaining + return false; + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 11: Exceptions & Ressourcenmanagement"); + System.out.println("----------------------------------------------"); + + BankAccount acc1 = new BankAccount("DE89370400440532013000", 500.0); + BankAccount acc2 = new BankAccount("DE27100777770346893001", 100.0); + + try { + PaymentProcessor.processPayment(acc1, acc2, 200.0, "TXN-8819"); + System.out.println("Überweisung erfolgreich! Neuer Saldo Acc1: " + acc1.getBalance()); + } catch (PaymentGatewayException e) { + System.err.println("Fehler bei Überweisung: " + e.getMessage() + " | Ursache: " + e.getCause()); + } + } +} diff --git a/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/Musterloesung.java b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..40f2375 --- /dev/null +++ b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,173 @@ +package java_course.module11; + +import java.util.ArrayList; +import java.util.List; +import java.util.Objects; + +/** + * ☕ JAVA 11: EXCEPTIONS & RESSOURCENMANAGEMENT - MUSTERLÖSUNG + * ============================================================ + */ +public class Musterloesung { + + public static class PaymentGatewayException extends Exception { + public PaymentGatewayException(String message) { + super(message); + } + + public PaymentGatewayException(String message, Throwable cause) { + super(message, cause); + } + } + + public static class InsufficientFundsException extends RuntimeException { + private final double requestedAmount; + private final double currentBalance; + + public InsufficientFundsException(String message, double requestedAmount, double currentBalance) { + super(message); + this.requestedAmount = requestedAmount; + this.currentBalance = currentBalance; + } + + public double getRequestedAmount() { + return requestedAmount; + } + + public double getCurrentBalance() { + return currentBalance; + } + } + + public static class InvalidAccountException extends RuntimeException { + public InvalidAccountException(String message) { + super(message); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 1: BankAccount + // ======================================================================== + public static class BankAccount { + private final String iban; + private double balance; + + public BankAccount(String iban, double initialBalance) { + if (iban == null || iban.trim().length() < 15) { + throw new InvalidAccountException("Ungültige IBAN: Mindestens 15 Zeichen erforderlich."); + } + if (initialBalance < 0) { + throw new InvalidAccountException("Initialer Kontostand darf nicht negativ sein."); + } + this.iban = iban.trim(); + this.balance = initialBalance; + } + + public String getIban() { + return iban; + } + + public double getBalance() { + return balance; + } + + public void deposit(double amount) { + if (amount <= 0) { + throw new IllegalArgumentException("Einzahlungsbetrag muss positiv sein: " + amount); + } + this.balance += amount; + } + + public void withdraw(double amount) { + if (amount <= 0) { + throw new IllegalArgumentException("Auszahlungsbetrag muss positiv sein: " + amount); + } + if (amount > this.balance) { + throw new InsufficientFundsException( + "Nicht genügend Deckung für Auszahlung von " + amount + " (Saldo: " + this.balance + ")", + amount, + this.balance + ); + } + this.balance -= amount; + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 2: AuditLogSession mit AutoCloseable + // ======================================================================== + public static class AuditLogSession implements AutoCloseable { + private final String sessionId; + private boolean isOpen; + private final List entries = new ArrayList<>(); + + public AuditLogSession(String sessionId) { + this.sessionId = sessionId != null ? sessionId : "ANON_SESSION"; + this.isOpen = true; + } + + public void log(String action) { + if (!isOpen) { + throw new IllegalStateException("Session ist geschlossen!"); + } + entries.add("[" + sessionId + "] " + action); + } + + @Override + public void close() { + if (isOpen) { + entries.add("[" + sessionId + "] CLOSED"); + isOpen = false; + } + } + + public boolean isOpen() { + return isOpen; + } + + public List getEntries() { + return List.copyOf(entries); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 3: PaymentProcessor mit Try-With-Resources + // ======================================================================== + public static class PaymentProcessor { + + public static boolean processPayment(BankAccount from, BankAccount to, double amount, String sessionId) + throws PaymentGatewayException { + if (from == null || to == null) { + throw new PaymentGatewayException("Absender- oder Empfängerkonto darf nicht null sein."); + } + + try (AuditLogSession session = new AuditLogSession(sessionId)) { + session.log("START: Transfer " + amount); + try { + from.withdraw(amount); + to.deposit(amount); + session.log("SUCCESS: Transferred " + amount); + return true; + } catch (InsufficientFundsException | IllegalArgumentException e) { + session.log("FAILED: " + e.getMessage()); + throw new PaymentGatewayException("Zahlung fehlgeschlagen: " + e.getMessage(), e); + } + } + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 11: Exceptions (Musterlösung)"); + System.out.println("-------------------------------------"); + + BankAccount acc1 = new BankAccount("DE89370400440532013000", 500.0); + BankAccount acc2 = new BankAccount("DE27100777770346893001", 100.0); + + try { + PaymentProcessor.processPayment(acc1, acc2, 200.0, "TXN-8819"); + System.out.println("Überweisung erfolgreich! Neuer Saldo Acc1: " + acc1.getBalance()); + } catch (PaymentGatewayException e) { + System.err.println("Fehler: " + e.getMessage()); + } + } +} diff --git a/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/README.md b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/README.md new file mode 100644 index 0000000..740092c --- /dev/null +++ b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/README.md @@ -0,0 +1,66 @@ +# ☕ Java 11: Exceptions & Ressourcenmanagement + +Professionelles Fehlermanagement entscheidet über die Stabilität unternehmenskritischer Java-Anwendungen. In diesem Modul lernst du die Differenzierung zwischen **Checked** und **Unchecked** Exceptions, das Design robuster Business-Exception-Hierarchien und das deterministische Ressourcenmanagement mit `try-with-resources`. + +--- + +## 🏛️ 1. Die Java Exception-Hierarchie + +``` + Throwable + ▲ + ┌─────────────┴─────────────┐ + Error Exception + (z.B. OutOfMemory) ▲ + ┌─────────────┴─────────────┐ + Checked Exceptions RuntimeException + (z.B. IOException) (Unchecked Exceptions) + (z.B. NullPointer, + IllegalArgument) +``` + +- **Checked Exceptions (`extends Exception`):** Müssen mit `throws` im Methodenkopf deklariert oder per `try-catch` behandelt werden. Signalisiert erwartbare Fehlerzustände (Netzwerk, I/O, Payment Gateway). +- **Unchecked Exceptions (`extends RuntimeException`):** Müssen nicht explizit deklariert werden. Weisen typischerweise auf Programmierfehler oder verletzte Vorbedingungen hin. + +--- + +## 🔄 2. Try-With-Resources & AutoCloseable + +Früher wurden Ressourcen (Dateien, Datenbankverbindungen, Sockets) in fehleranfälligen `finally`-Blöcken geschlossen. Seit Java 7 übernimmt **`try-with-resources`** das Schließen automatisch und garantiert: + +```java +public class DatabaseClient implements AutoCloseable { + @Override + public void close() { + System.out.println("Datenbankverbindung deterministisch geschlossen."); + } +} + +// Sichere Verwendung: +try (DatabaseClient db = new DatabaseClient()) { + db.query("SELECT * FROM users"); +} // <- Hier wird db.close() IMMER aufgerufen, auch bei Exceptions! +``` + +--- + +## 🔗 3. Exception Chaining & Multi-Catch + +```java +try { + service.executeTransfer(from, to, amount); +} catch (InsufficientFundsException | InvalidAccountException e) { + // Multi-Catch für ähnliche Fehlertypen + logger.error("Geschäftsfehler: " + e.getMessage()); + // Chaining: Neue Exception mit Originalursache (cause) + throw new PaymentGatewayException("Transaktion abgebrochen", e); +} +``` + +--- + +## 🎯 Aufgabenübersicht (`Aufgabe.java`) + +1. **TODO 1:** `BankAccount` mit Validierung, `deposit()` und `withdraw()` inklusive `InsufficientFundsException`. +2. **TODO 2:** `AuditLogSession` mit `AutoCloseable` implementieren (deterministischer Log & State-Prüfung). +3. **TODO 3:** `PaymentProcessor.processPayment(...)` mit `try-with-resources`, Multi-Catch und Exception-Chaining fertigstellen. diff --git a/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/TestAufgabe.java b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..5260cb7 --- /dev/null +++ b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,171 @@ +package java_course.module11; + +/** + * 🧪 TESTSUITE: Java 11 - Exceptions & Ressourcenmanagement + */ +public class TestAufgabe { + + private static int testsPassed = 0; + private static int testsTotal = 0; + + private static void assertEquals(Object actual, Object expected, String message) { + if (actual == null && expected == null) return; + if (actual == null || !actual.equals(expected)) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message + " (Erwartet: " + expected + ", Erhalten: " + actual + ")"); + } + } + + private static void assertTrue(boolean condition, String message) { + if (!condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + private static void assertFalse(boolean condition, String message) { + if (condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + // @Test + // TEST: TestBankAccountValidation - Prüft Exception-Auslösung bei ungültigen Werten + public static void testBankAccountValidation() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testBankAccountValidation"); + + // Gültiges Konto + Aufgabe.BankAccount account = new Aufgabe.BankAccount("DE89370400440532013000", 1000.0); + assertEquals(account.getBalance(), 1000.0, "Initialer Saldo muss 1000.0 sein"); + + // Ungültige IBAN + boolean threwInvalidAccount = false; + try { + new Aufgabe.BankAccount("DE123", 50.0); + } catch (Aufgabe.InvalidAccountException e) { + threwInvalidAccount = true; + } + assertTrue(threwInvalidAccount, "Zu kurze IBAN muss InvalidAccountException werfen"); + + // Negativer Initial-Saldo + threwInvalidAccount = false; + try { + new Aufgabe.BankAccount("DE89370400440532013000", -10.0); + } catch (Aufgabe.InvalidAccountException e) { + threwInvalidAccount = true; + } + assertTrue(threwInvalidAccount, "Negativer Initial-Saldo muss InvalidAccountException werfen"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testBankAccountValidation"); + } + + // @Test + // TEST: TestDepositAndWithdrawExceptions - Prüft Ein- und Auszahlungslimits + public static void testDepositAndWithdrawExceptions() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testDepositAndWithdrawExceptions"); + + Aufgabe.BankAccount account = new Aufgabe.BankAccount("DE89370400440532013000", 200.0); + account.deposit(50.0); + assertEquals(account.getBalance(), 250.0, "Saldo nach Einzahlung muss 250.0 sein"); + + // Negative Einzahlung + boolean threwIllegalArgument = false; + try { + account.deposit(-20.0); + } catch (IllegalArgumentException e) { + threwIllegalArgument = true; + } + assertTrue(threwIllegalArgument, "Negative Einzahlung muss IllegalArgumentException werfen"); + + // Überziehung ohne Dispo + boolean threwInsufficientFunds = false; + try { + account.withdraw(300.0); + } catch (Aufgabe.InsufficientFundsException e) { + threwInsufficientFunds = true; + assertEquals(e.getRequestedAmount(), 300.0, "Requested Amount in Exception muss 300.0 sein"); + assertEquals(e.getCurrentBalance(), 250.0, "Current Balance in Exception muss 250.0 sein"); + } + assertTrue(threwInsufficientFunds, "Überziehung muss InsufficientFundsException werfen"); + + // Gültige Auszahlung + account.withdraw(50.0); + assertEquals(account.getBalance(), 200.0, "Saldo nach 50.0 Auszahlung muss 200.0 sein"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testDepositAndWithdrawExceptions"); + } + + // @Test + // TEST: TestAuditLogSessionAutoCloseable - Prüft AutoCloseable & Exception nach Schließen + public static void testAuditLogSessionAutoCloseable() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testAuditLogSessionAutoCloseable"); + + Aufgabe.AuditLogSession session = new Aufgabe.AuditLogSession("SES-01"); + assertTrue(session.isOpen(), "Session muss initial offen sein"); + session.log("Action 1"); + + session.close(); + assertFalse(session.isOpen(), "Nach close() muss isOpen false sein"); + assertTrue(session.getEntries().contains("[SES-01] CLOSED"), "Eintrag [SES-01] CLOSED muss existieren"); + + boolean threwIllegalState = false; + try { + session.log("Action after close"); + } catch (IllegalStateException e) { + threwIllegalState = true; + } + assertTrue(threwIllegalState, "Log nach Session-Schluss muss IllegalStateException werfen"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testAuditLogSessionAutoCloseable"); + } + + // @Test + // TEST: TestPaymentProcessorTryWithResources - Prüft Transaktion & Exception Chaining + public static void testPaymentProcessorTryWithResources() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testPaymentProcessorTryWithResources"); + + Aufgabe.BankAccount from = new Aufgabe.BankAccount("DE89370400440532013000", 500.0); + Aufgabe.BankAccount to = new Aufgabe.BankAccount("DE27100777770346893001", 100.0); + + try { + boolean success = Aufgabe.PaymentProcessor.processPayment(from, to, 150.0, "TXN-101"); + assertTrue(success, "processPayment muss true zurückgeben"); + assertEquals(from.getBalance(), 350.0, "From Kontostand muss 350 sein"); + assertEquals(to.getBalance(), 250.0, "To Kontostand muss 250 sein"); + } catch (Aufgabe.PaymentGatewayException e) { + throw new AssertionError("Unerwartete PaymentGatewayException: " + e.getMessage()); + } + + // Fehlgeschlagene Transaktion (Überziehung) + boolean threwPaymentGatewayException = false; + try { + Aufgabe.PaymentProcessor.processPayment(from, to, 9999.0, "TXN-102"); + } catch (Aufgabe.PaymentGatewayException e) { + threwPaymentGatewayException = true; + assertTrue(e.getCause() instanceof Aufgabe.InsufficientFundsException, "Cause muss InsufficientFundsException sein"); + } + assertTrue(threwPaymentGatewayException, "Überziehung muss PaymentGatewayException auslösen"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testPaymentProcessorTryWithResources"); + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("🧪 Führe Java 11 Exceptions Testsuite aus...\n----------------------------------------"); + try { + testBankAccountValidation(); + testDepositAndWithdrawExceptions(); + testAuditLogSessionAutoCloseable(); + testPaymentProcessorTryWithResources(); + System.out.println("\n🎉 JUnit 5: Alle " + testsPassed + "/" + testsTotal + " Tests erfolgreich bestanden!"); + } catch (AssertionError e) { + System.err.println("\n" + e.getMessage()); + System.exit(1); + } + } +} diff --git a/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/index.html b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/index.html new file mode 100644 index 0000000..5172824 --- /dev/null +++ b/courses/java/11_exceptions_und_ressourcenmanagement/index.html @@ -0,0 +1,145 @@ + + + + + + Java 11: Exceptions & Ressourcenmanagement + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Generics, Collections & Modern Streams
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Java 11: Exceptions & Try-with-Resources

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Lerne robustes Enterprise-Fehlermanagement: Checked vs. Unchecked Exceptions, saubere Exception-Hierarchien und automatisches Schließen via AutoCloseable.

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⚠️ 1. Checked vs. Unchecked Exceptions

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+ In Java gibt es zwei Hauptkategorien von Ausnahmen: +

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+ Checked Exceptions (extends Exception) +

Compiler fordert Behandlung per try-catch oder throws. Für vorhersehbare Fehler im Systemumfeld (Netzwerk, I/O, Payment).

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+ Unchecked Exceptions (extends RuntimeException) +

Keine Deklarationspflicht. Signalisiert Programmierfehler (NullPointer, IndexOutOfBounds) oder Invarianten-Verletzung.

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🛡️ 2. Sichere Ressourcenverwaltung mit try-with-resources

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+ Jede Klasse, die java.lang.AutoCloseable implementiert, kann innerhalb runder Klammern in einem try(...) Block deklariert werden. Die JVM ruft am Ende garantiert die close()-Methode auf – selbst wenn unvorhergesehene Ausnahmen auftreten. +

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try (AuditLogSession session = new AuditLogSession("TXN-100")) {
+    session.log("Transaktion gestartet");
+    bankAccount.transfer(target, amount);
+    session.log("Transaktion abgeschlossen");
+} catch (InsufficientFundsException e) {
+    logger.error("Überziehung verhindert: " + e.getMessage());
+} // session.close() wird HIER deterministisch ausgeführt!
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🏢 Didaktische Analogie: Das Sicherheitsschleusen-System im Hochsicherheitstrakt
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+ Ein Mitarbeiter betritt den Serverraum mit einer Zutrittskarte (AutoCloseable). + try-with-resources ist die automatische Drucktür: Egal, ob der Techniker seine Arbeit erfolgreich beendet oder wegen eines Feueralarms fluchtartig den Raum verlässt – die Schleuse verriegelt sich beim Verlassen stets von selbst und verhindert jedes Datenleck! +

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📑 3. Cheat-Sheet: Exception Best Practices

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MusterCode-BeispielEmpfehlung
Try-With-Resourcestry (Resource r = new Resource())Immer bevorzugen vor manuellen finally-Blöcken
Multi-Catchcatch (SQLException | IOException e)Verhindert redundanten Code für gleichwertiges Handling
Exception Chainingthrow new ServiceException("...", cause);Niemals den Original-Stacktrace verwerfen (Ursache erhalten)
Specific Exceptionsthrow new IllegalArgumentException(...)Niemals generisches throw new Exception() werfen
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.java

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💡 Enterprise Architect Tipp: Leere Catch-Blöcke vermeiden
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Ein leerer catch (Exception e) {} Block („Swallowed Exception“) ist eine der gefährlichsten Fehlerquellen im Enterprise-Umfeld. Mindestens loggen oder als Business-Exception weiterwerfen!

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+ + diff --git a/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/Aufgabe.java b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..6559812 --- /dev/null +++ b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,141 @@ +package java_course.module12; + +import java.util.*; +import java.util.stream.Collectors; + +/** + * ☕ JAVA 12: LAMBDAS, STREAMS API & OPTIONAL + * =========================================== + * In diesem Modul meisterst du funktionale Programmierung und deklarative Datenverarbeitung + * in modernem Java: Lambdas, Methodenreferenzen (::), Streams Pipelines, mächtige + * Collector-Aggregationen und Null-Safety mit Optional. + */ +public class Aufgabe { + + // ======================================================================== + // 🎯 MODEL: Employee & Department Record + // ======================================================================== + public record Employee(int id, String name, String department, double salary, List skills) { + public Employee { + Objects.requireNonNull(name, "Name darf nicht null sein"); + Objects.requireNonNull(department, "Department darf nicht null sein"); + if (skills == null) skills = List.of(); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 1: Basis-Filterung & Transformation mit Streams + // ======================================================================== + // Implementiere die folgenden statischen Analysemethoden. + // + // Anforderungen: + // 1. 'public static List getHighEarnersNames(List employees, double minSalary)' + // - Filtert Mitarbeiter mit Gehalt >= minSalary. + // - Mappt auf deren Namen. + // - Sortiert alphabetisch. + // - Gibt eine Liste zurück (Collectors.toList() oder .toList()). + // + // 2. 'public static Set extractAllUniqueSkills(List employees)' + // - Extrahiert alle Fähigkeiten (skills) aller Mitarbeiter mittels flatMap. + // - Liefert ein Set aller eindeutigen Skills. + public static class StreamBasics { + + public static List getHighEarnersNames(List employees, double minSalary) { + // TODO: Stream-Pipeline: filter -> map -> sorted -> toList + return List.of(); + } + + public static Set extractAllUniqueSkills(List employees) { + // TODO: flatMap über skills -> collect toSet + return Set.of(); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 2: Mächtige Aggregationen mit Collectors + // ======================================================================== + // Implementiere Abteilungsstatistiken mit Java Streams Collectors. + // + // Anforderungen: + // 1. 'public static Map> groupByDepartment(List employees)' + // - Gruppiert alle Mitarbeiter nach ihrem Department (Collectors.groupingBy). + // + // 2. 'public static Map calculateAverageSalaryPerDepartment(List employees)' + // - Berechnet das durchschnittliche Gehalt je Abteilung (Collectors.groupingBy mit Collectors.averagingDouble). + // + // 3. 'public static Map> partitionBySeniorSalary(List employees, double threshold)' + // - Teilt die Belegschaft in zwei Gruppen: >= threshold (true) und < threshold (false) + // mittels Collectors.partitioningBy. + public static class StreamAggregations { + + public static Map> groupByDepartment(List employees) { + // TODO: groupingBy Department + return Map.of(); + } + + public static Map calculateAverageSalaryPerDepartment(List employees) { + // TODO: groupingBy mit averagingDouble + return Map.of(); + } + + public static Map> partitionBySeniorSalary(List employees, double threshold) { + // TODO: partitioningBy Gehalt >= threshold + return Map.of(); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 TODO 3: Null-Safety & Verkettung mit Optional + // ======================================================================== + // Implementiere sichere Datenabfragen ohne NullPointerExceptions. + // + // Anforderungen: + // 1. 'public static Optional findEmployeeById(List employees, int id)' + // - Sucht den Mitarbeiter per id (filter -> findFirst). + // + // 2. 'public static String getEmployeeDepartmentUpperCase(List employees, int id)' + // - Findet den Mitarbeiter per id, mappt das Department zu UpperCase (department.toUpperCase()) + // - Gibt "UNKNOWN_DEPARTMENT" zurück, falls der Mitarbeiter nicht existiert (orElse). + // + // 3. 'public static double getSalaryOrThrow(List employees, int id)' + // - Findet den Mitarbeiter per id und liefert dessen Gehalt. + // - Wirft NoSuchElementException("Mitarbeiter nicht gefunden: " + id), falls nicht vorhanden. + public static class OptionalService { + + public static Optional findEmployeeById(List employees, int id) { + // TODO: filter & findFirst + return Optional.empty(); + } + + public static String getEmployeeDepartmentUpperCase(List employees, int id) { + // TODO: findEmployeeById -> map(Department::toUpperCase) -> orElse + return ""; + } + + public static double getSalaryOrThrow(List employees, int id) { + // TODO: findEmployeeById -> map(salary) -> orElseThrow + return 0.0; + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 12: Lambdas, Streams API & Optional"); + System.out.println("--------------------------------------------"); + + List team = List.of( + new Employee(1, "Alice Müller", "Engineering", 85000.0, List.of("Java", "Cloud", "Docker")), + new Employee(2, "Bob Schmidt", "Engineering", 72000.0, List.of("Java", "React")), + new Employee(3, "Carol Weber", "Finance", 92000.0, List.of("Controlling", "Excel")), + new Employee(4, "David Koch", "HR", 55000.0, List.of("Recruiting", "Communication")) + ); + + List topEarners = StreamBasics.getHighEarnersNames(team, 75000.0); + System.out.println("Top Earners: " + topEarners); + + Map avgSalaries = StreamAggregations.calculateAverageSalaryPerDepartment(team); + System.out.println("Avg Salaries: " + avgSalaries); + + String dept = OptionalService.getEmployeeDepartmentUpperCase(team, 1); + System.out.println("Department von ID 1: " + dept); + } +} diff --git a/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/Musterloesung.java b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..4f75ce9 --- /dev/null +++ b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,111 @@ +package java_course.module12; + +import java.util.*; +import java.util.stream.Collectors; + +/** + * ☕ JAVA 12: LAMBDAS, STREAMS API & OPTIONAL - MUSTERLÖSUNG + * ========================================================== + */ +public class Musterloesung { + + public record Employee(int id, String name, String department, double salary, List skills) { + public Employee { + Objects.requireNonNull(name, "Name darf nicht null sein"); + Objects.requireNonNull(department, "Department darf nicht null sein"); + if (skills == null) skills = List.of(); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 1: StreamBasics + // ======================================================================== + public static class StreamBasics { + + public static List getHighEarnersNames(List employees, double minSalary) { + if (employees == null) return List.of(); + return employees.stream() + .filter(e -> e.salary() >= minSalary) + .map(Employee::name) + .sorted() + .collect(Collectors.toList()); + } + + public static Set extractAllUniqueSkills(List employees) { + if (employees == null) return Set.of(); + return employees.stream() + .flatMap(e -> e.skills().stream()) + .collect(Collectors.toSet()); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 2: StreamAggregations + // ======================================================================== + public static class StreamAggregations { + + public static Map> groupByDepartment(List employees) { + if (employees == null) return Map.of(); + return employees.stream() + .collect(Collectors.groupingBy(Employee::department)); + } + + public static Map calculateAverageSalaryPerDepartment(List employees) { + if (employees == null) return Map.of(); + return employees.stream() + .collect(Collectors.groupingBy( + Employee::department, + Collectors.averagingDouble(Employee::salary) + )); + } + + public static Map> partitionBySeniorSalary(List employees, double threshold) { + if (employees == null) return Map.of(); + return employees.stream() + .collect(Collectors.partitioningBy(e -> e.salary() >= threshold)); + } + } + + // ======================================================================== + // 🎯 LÖSUNG 3: OptionalService + // ======================================================================== + public static class OptionalService { + + public static Optional findEmployeeById(List employees, int id) { + if (employees == null) return Optional.empty(); + return employees.stream() + .filter(e -> e.id() == id) + .findFirst(); + } + + public static String getEmployeeDepartmentUpperCase(List employees, int id) { + return findEmployeeById(employees, id) + .map(Employee::department) + .map(String::toUpperCase) + .orElse("UNKNOWN_DEPARTMENT"); + } + + public static double getSalaryOrThrow(List employees, int id) { + return findEmployeeById(employees, id) + .map(Employee::salary) + .orElseThrow(() -> new NoSuchElementException("Mitarbeiter nicht gefunden: " + id)); + } + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("☕ Java 12: Streams API & Optional (Musterlösung)"); + System.out.println("-------------------------------------------------"); + + List team = List.of( + new Employee(1, "Alice Müller", "Engineering", 85000.0, List.of("Java", "Cloud", "Docker")), + new Employee(2, "Bob Schmidt", "Engineering", 72000.0, List.of("Java", "React")), + new Employee(3, "Carol Weber", "Finance", 92000.0, List.of("Controlling", "Excel")), + new Employee(4, "David Koch", "HR", 55000.0, List.of("Recruiting", "Communication")) + ); + + System.out.println("Top Earners: " + StreamBasics.getHighEarnersNames(team, 75000.0)); + System.out.println("All Skills: " + StreamBasics.extractAllUniqueSkills(team)); + System.out.println("Avg Salaries: " + StreamAggregations.calculateAverageSalaryPerDepartment(team)); + System.out.println("Department ID 1: " + OptionalService.getEmployeeDepartmentUpperCase(team, 1)); + } +} diff --git a/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/README.md b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/README.md new file mode 100644 index 0000000..a28a329 --- /dev/null +++ b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/README.md @@ -0,0 +1,69 @@ +# ☕ Java 12: Lambdas, Streams API & Optional + +Mit **Java 8** und den Weiterentwicklungen bis **Java 21+** hat sich Java von einer rein imperativen zu einer modernen multi-paradigmatischen Sprache mit mächtiger funktionaler Datenverarbeitung gewandelt. + +--- + +## 🌊 1. Die Anatomie einer Stream-Pipeline + +Eine Stream-Pipeline besteht immer aus drei Schritten: + +``` +[Datenquelle] ───> [Intermediäre Operationen (Lazy)] ───> [Terminale Operation (Eager)] +(Collection, Array) (filter, map, sorted, flatMap) (collect, count, reduce, forEach) +``` + +### Beispiel: +```java +List topPerformers = employees.stream() + .filter(e -> e.salary() > 80000) // 1. Filtern + .map(Employee::name) // 2. Transformieren (Method Reference) + .sorted() // 3. Sortieren + .limit(5) // 4. Begrenzen + .toList(); // 5. Sammeln in Liste (Java 16+) +``` + +--- + +## 📊 2. Fortgeschrittene Collector-Aggregationen + +Mit `java.util.stream.Collectors` lassen sich komplexe SQL-ähnliche Aggregationen deklarativ und parallelisierbar formulieren: + +```java +// Gruppierung nach Abteilung: +Map> byDept = employees.stream() + .collect(Collectors.groupingBy(Employee::department)); + +// Durchschnittsgehalt je Abteilung: +Map avgSalary = employees.stream() + .collect(Collectors.groupingBy( + Employee::department, + Collectors.averagingDouble(Employee::salary) + )); + +// Partitionierung in zwei disjunkte Gruppen (true / false): +Map> seniors = employees.stream() + .collect(Collectors.partitioningBy(e -> e.salary() >= 100_000)); +``` + +--- + +## 🛡️ 3. Null-Safety mit `Optional` + +`Optional` eliminiert gefürchtete `NullPointerException`s (die "Billion Dollar Mistake") durch funktionale Ketten: + +```java +// Statt: if (emp != null && emp.getDept() != null) ... +String deptName = Optional.ofNullable(employee) + .map(Employee::department) + .map(String::toUpperCase) + .orElse("DEFAULT_DEPT"); +``` + +--- + +## 🎯 Aufgabenübersicht (`Aufgabe.java`) + +1. **TODO 1:** `StreamBasics` mit `getHighEarnersNames(...)` und `extractAllUniqueSkills(...)` (via `flatMap`). +2. **TODO 2:** `StreamAggregations` mit `groupByDepartment(...)`, `calculateAverageSalaryPerDepartment(...)` und `partitionBySeniorSalary(...)`. +3. **TODO 3:** `OptionalService` mit `findEmployeeById(...)`, `getEmployeeDepartmentUpperCase(...)` und `getSalaryOrThrow(...)`. diff --git a/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/TestAufgabe.java b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..b5ef1e1 --- /dev/null +++ b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,136 @@ +package java_course.module12; + +import java.util.*; + +/** + * 🧪 TESTSUITE: Java 12 - Lambdas, Streams API & Optional + */ +public class TestAufgabe { + + private static int testsPassed = 0; + private static int testsTotal = 0; + + private static void assertEquals(Object actual, Object expected, String message) { + if (actual == null && expected == null) return; + if (actual == null || !actual.equals(expected)) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message + " (Erwartet: " + expected + ", Erhalten: " + actual + ")"); + } + } + + private static void assertTrue(boolean condition, String message) { + if (!condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + private static void assertFalse(boolean condition, String message) { + if (condition) { + throw new AssertionError("❌ FAILED: " + message); + } + } + + private static List createTestData() { + return List.of( + new Aufgabe.Employee(1, "Alice Müller", "Engineering", 90000.0, List.of("Java", "AWS", "Docker")), + new Aufgabe.Employee(2, "Bob Schmidt", "Engineering", 60000.0, List.of("Java", "TypeScript")), + new Aufgabe.Employee(3, "Carol Weber", "Finance", 80000.0, List.of("Excel", "SAP")), + new Aufgabe.Employee(4, "David Koch", "Finance", 50000.0, List.of("Excel", "Reporting")), + new Aufgabe.Employee(5, "Eva Braun", "HR", 55000.0, List.of("Recruiting", "SAP")) + ); + } + + // @Test + // TEST: TestStreamBasicsFilterMap - Prüft filter, map, sorted und flatMap + public static void testStreamBasicsFilterMap() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testStreamBasicsFilterMap"); + List team = createTestData(); + + List highEarners = Aufgabe.StreamBasics.getHighEarnersNames(team, 75000.0); + assertEquals(highEarners.size(), 2, "2 Mitarbeiter verdienen >= 75000.0"); + assertEquals(highEarners.get(0), "Alice Müller", "Erster sortierter Name muss Alice sein"); + assertEquals(highEarners.get(1), "Carol Weber", "Zweiter Name Carol"); + + Set uniqueSkills = Aufgabe.StreamBasics.extractAllUniqueSkills(team); + assertTrue(uniqueSkills.contains("Java"), "Skills müssen Java enthalten"); + assertTrue(uniqueSkills.contains("AWS"), "Skills müssen AWS enthalten"); + assertTrue(uniqueSkills.contains("SAP"), "Skills müssen SAP enthalten"); + assertEquals(uniqueSkills.size(), 7, "Insgesamt 7 eindeutige Fähigkeiten"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testStreamBasicsFilterMap"); + } + + // @Test + // TEST: TestStreamAggregationsCollectors - Prüft groupingBy, averagingDouble und partitioningBy + public static void testStreamAggregationsCollectors() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testStreamAggregationsCollectors"); + List team = createTestData(); + + Map> grouped = Aufgabe.StreamAggregations.groupByDepartment(team); + assertEquals(grouped.get("Engineering").size(), 2, "Engineering hat 2 Mitarbeiter"); + assertEquals(grouped.get("Finance").size(), 2, "Finance hat 2 Mitarbeiter"); + assertEquals(grouped.get("HR").size(), 1, "HR hat 1 Mitarbeiter"); + + Map avgSalaries = Aufgabe.StreamAggregations.calculateAverageSalaryPerDepartment(team); + assertEquals(avgSalaries.get("Engineering"), 75000.0, "Engineering Schnitt muss 75000.0 sein"); + assertEquals(avgSalaries.get("Finance"), 65000.0, "Finance Schnitt muss 65000.0 sein"); + assertEquals(avgSalaries.get("HR"), 55000.0, "HR Schnitt muss 55000.0 sein"); + + Map> partitioned = Aufgabe.StreamAggregations.partitionBySeniorSalary(team, 70000.0); + assertEquals(partitioned.get(true).size(), 2, "2 Personen mit Gehalt >= 70000"); + assertEquals(partitioned.get(false).size(), 3, "3 Personen mit Gehalt < 70000"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testStreamAggregationsCollectors"); + } + + // @Test + // TEST: TestOptionalServiceNullSafety - Prüft Optional Pipelines & Exceptions + public static void testOptionalServiceNullSafety() { + testsTotal++; + System.out.println("=== RUN testOptionalServiceNullSafety"); + List team = createTestData(); + + Optional emp1 = Aufgabe.OptionalService.findEmployeeById(team, 1); + assertTrue(emp1.isPresent(), "Mitarbeiter 1 muss gefunden werden"); + assertEquals(emp1.get().name(), "Alice Müller", "Name muss Alice Müller sein"); + + Optional empUnknown = Aufgabe.OptionalService.findEmployeeById(team, 999); + assertTrue(empUnknown.isEmpty(), "Mitarbeiter 999 existiert nicht (Optional.empty)"); + + String deptUpperCase = Aufgabe.OptionalService.getEmployeeDepartmentUpperCase(team, 1); + assertEquals(deptUpperCase, "ENGINEERING", "Department muss ENGINEERING in Großbuchstaben sein"); + + String unknownDept = Aufgabe.OptionalService.getEmployeeDepartmentUpperCase(team, 999); + assertEquals(unknownDept, "UNKNOWN_DEPARTMENT", "Nicht existierender Mitarbeiter muss UNKNOWN_DEPARTMENT liefern"); + + double salary = Aufgabe.OptionalService.getSalaryOrThrow(team, 3); + assertEquals(salary, 80000.0, "Gehalt von ID 3 muss 80000 sein"); + + boolean threwNoSuchElement = false; + try { + Aufgabe.OptionalService.getSalaryOrThrow(team, 999); + } catch (NoSuchElementException e) { + threwNoSuchElement = true; + } + assertTrue(threwNoSuchElement, "getSalaryOrThrow mit ungültiger ID muss NoSuchElementException werfen"); + + testsPassed++; + System.out.println("--- PASS: testOptionalServiceNullSafety"); + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println("🧪 Führe Java 12 Streams & Optional Testsuite aus...\n----------------------------------------"); + try { + testStreamBasicsFilterMap(); + testStreamAggregationsCollectors(); + testOptionalServiceNullSafety(); + System.out.println("\n🎉 JUnit 5: Alle " + testsPassed + "/" + testsTotal + " Tests erfolgreich bestanden!"); + } catch (AssertionError e) { + System.err.println("\n" + e.getMessage()); + System.exit(1); + } + } +} diff --git a/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/index.html b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/index.html new file mode 100644 index 0000000..eedaedb --- /dev/null +++ b/courses/java/12_lambdas_streams_api_und_optional/index.html @@ -0,0 +1,157 @@ + + + + + + Java 12: Lambdas, Streams API & Optional + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Generics, Collections & Modern Streams
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Java 12: Lambdas, Streams API & Optional

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Deklarative Datenanalyse in modernem Java: Filterung, Mappings, komplexe groupingBy-Aggregationen und Null-Safety mit Optional<T>.

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🌊 1. Die Anatomie einer Java Stream-Pipeline

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+ Anstelle imperativer for-Schleifen mit temporären Variablen beschreiben Streams was getan werden soll, nicht wie es im Detail geschieht. +

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+ [List<Employee>] ──> .stream() ──> .filter(salary >= 75k) ──> .map(Employee::name) ──> .sorted() ──> .toList()
+                                 └── (Intermediäre Ops: Lazy) ──┘                    └── (Terminal: Eager) ──┘ +
+ +
// Modernes Idiom:
+List<String> topPerformers = employees.stream()
+    .filter(e -> e.salary() > 80000)
+    .map(Employee::name)
+    .sorted()
+    .collect(Collectors.toList());
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📊 2. Collectors & Null-Safety mit Optional

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+ Mit Collectors.groupingBy aggregierst du Datensätze in Millisekunden nach Kategorien oder Abteilungen: +

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+ 1. GroupingBy +

Gruppiert Datensätze in eine Map<Key, List<T>>.

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+ 2. Downstream Collectors +

Kombination mit averagingDouble oder counting().

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+ 3. Optional<T> Chaining +

Sichere Null-Vermeidung mit map() und orElse().

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🏢 Didaktische Analogie: Das automatisierte Fließband im Sortierzentrum
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+ Stell dir ein Postfließband vor: Die Pakete gleiten am Scanner vorbei (filter entfernt zu schwere Pakete), werden automatisch umetikettiert (map) und fallen über Weichen direkt in die passenden Rollcontainer (Collectors.groupingBy) – ohne dass ein Mitarbeiter jedes Paket einzeln anfassen muss! +

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📑 3. Cheat-Sheet: Streams API & Optional Operationen

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OperationTypBeschreibung & Verhalten
.filter(Predicate<T>)IntermediärBehält nur Elemente, die das Prädikat erfüllen
.map(Function<T, R>)IntermediärTransformiert jedes Element in einen neuen Typ
.flatMap(Function<T, Stream<R>>)IntermediärEbnet verschachtelte Streams/Listen in einen flachen Stream ein
.collect(Collectors.groupingBy(...))TerminalAggregiert Daten in eine Map<K, V>
Optional.map().orElse(...)Null-SafetyTransformiert sicheren Wert oder liefert Standardwert
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.java

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💡 Performance Tipp: Method References
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Nutze wann immer möglich Methodenreferenzen wie Employee::salary statt Lambdas wie e -> e.salary(). Das verbessert die Lesbarkeit und vermeidet anonyme Klasseninstanziierungen.

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+ + diff --git a/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/Aufgabe.java b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..1a36eaa --- /dev/null +++ b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,24 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe13; + +import java.io.IOException; +import java.nio.file.*; +import java.util.List; + +public class Aufgabe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Text in eine Datei schreiben mit Files.writeString() + public static void schreibeTextInDatei(Path pfad, String inhalt) throws IOException { + // TODO: Implementieren + } + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Dateiinhalt als String auslesen mit Files.readString() + public static String leseTextAusDatei(Path pfad) throws IOException { + // TODO: Implementieren + return ""; + } + + // 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Alle Zeilen einer Datei filtern und als Liste zurückgeben + public static List filtereZeilen(Path pfad, String suchwort) throws IOException { + // TODO: Implementieren + return List.of(); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/Musterloesung.java b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..c1b20a4 --- /dev/null +++ b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,22 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe13; + +import java.io.IOException; +import java.nio.file.*; +import java.util.List; +import java.util.stream.Collectors; + +public class Aufgabe { + public static void schreibeTextInDatei(Path pfad, String inhalt) throws IOException { + Files.writeString(pfad, inhalt, StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.TRUNCATE_EXISTING); + } + + public static String leseTextAusDatei(Path pfad) throws IOException { + return Files.readString(pfad); + } + + public static List filtereZeilen(Path pfad, String suchwort) throws IOException { + return Files.lines(pfad) + .filter(line -> line.contains(suchwort)) + .collect(Collectors.toList()); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/README.md b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/README.md new file mode 100644 index 0000000..ecb3371 --- /dev/null +++ b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 13: Modernes Dateihandling (NIO.2) & JSON + +Dateiverarbeitung mit java.nio.file.Files, Path, BufferedReader, Schreiben und Lesen von Text- und JSON-Daten. diff --git a/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/TestAufgabe.java b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..6d9da45 --- /dev/null +++ b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,6 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe13; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Dateischreiben und Lesen + // TEST: Testet Zeilenfilterung +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/index.html b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/index.html new file mode 100644 index 0000000..bd7b7da --- /dev/null +++ b/courses/java/13_dateien_json_und_persistenz/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Java 13: Modernes Dateihandling (NIO.2) & JSON + + + +
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Java 13: Modernes Dateihandling (NIO.2) & JSON

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Dateiverarbeitung mit java.nio.file.Files, Path, BufferedReader, Schreiben und Lesen von Text- und JSON-Daten.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/Aufgabe.java b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..e2e84fc --- /dev/null +++ b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,19 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe14; + +import java.util.concurrent.*; +import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; + +public class Aufgabe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Starte n Virtual Threads, die einen AtomicInteger inkrementieren + public static int starteVirtualThreads(int threadAnzahl) throws InterruptedException { + AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); + // TODO: Virtual Threads starten und warten + return counter.get(); + } + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Parallele Summenberechnung mit ExecutorService + public static long berechneParalleleSumme(long[] zahlen) throws Exception { + // TODO: Implementieren + return 0L; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/Musterloesung.java b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..9f48b6c --- /dev/null +++ b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,26 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe14; + +import java.util.concurrent.*; +import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; + +public class Aufgabe { + public static int starteVirtualThreads(int threadAnzahl) throws InterruptedException { + AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); + CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadAnzahl); + + for (int i = 0; i < threadAnzahl; i++) { + Thread.ofVirtual().start(() -> { + counter.incrementAndGet(); + latch.countDown(); + }); + } + latch.await(5, TimeUnit.SECONDS); + return counter.get(); + } + + public static long berechneParalleleSumme(long[] zahlen) throws Exception { + long summe = 0; + for (long z : zahlen) summe += z; + return summe; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/README.md b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/README.md new file mode 100644 index 0000000..f49221d --- /dev/null +++ b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 14: Virtual Threads (Loom) & Concurrency + +Java 21 Virtual Threads mit Thread.ofVirtual().start(), ExecutorService, synchronisierte Zugriffe und Thread-Safety. diff --git a/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/TestAufgabe.java b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..aa4d195 --- /dev/null +++ b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,6 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe14; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Virtual Threads Inkrementierung + // TEST: Testet Parallele Summe +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/index.html b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/index.html new file mode 100644 index 0000000..66db30d --- /dev/null +++ b/courses/java/14_multithreading_und_virtual_threads/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Java 14: Virtual Threads (Loom) & Concurrency + + + +
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Java 14: Virtual Threads (Loom) & Concurrency

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Java 21 Virtual Threads mit Thread.ofVirtual().start(), ExecutorService, synchronisierte Zugriffe und Thread-Safety.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/Aufgabe.java b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..ff936d6 --- /dev/null +++ b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,17 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe15; + +public class Aufgabe { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Rechnerklasse mit Validierung + public static double dividiere(double a, double b) { + if (b == 0.0) { + throw new IllegalArgumentException("Division durch 0 nicht erlaubt"); + } + return a / b; + } + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Prüfe ob String eine gültige IBAN ist + public static boolean istGueltigeIban(String iban) { + if (iban == null) return false; + return iban.matches("^[A-Z]{2}[0-9]{20}$"); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/Musterloesung.java b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..6167dda --- /dev/null +++ b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,15 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe15; + +public class Aufgabe { + public static double dividiere(double a, double b) { + if (b == 0.0) { + throw new IllegalArgumentException("Division durch 0 nicht erlaubt"); + } + return a / b; + } + + public static boolean istGueltigeIban(String iban) { + if (iban == null) return false; + return iban.matches("^[A-Z]{2}[0-9]{20}$"); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/README.md b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/README.md new file mode 100644 index 0000000..20a560f --- /dev/null +++ b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Java 15: JUnit 5 Testsuites & Assertions + +Testgetriebene Entwicklung (TDD) mit modernem JUnit 5: @Test, @BeforeEach, assertEquals, assertThrows, @ParameterizedTest. diff --git a/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/TestAufgabe.java b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..d2ab619 --- /dev/null +++ b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,6 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe15; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Division und Exception + // TEST: Testet IBAN Validierung +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/index.html b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/index.html new file mode 100644 index 0000000..d5aff9b --- /dev/null +++ b/courses/java/15_junit_5_automatisiertes_unit_testing/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Java 15: JUnit 5 Testsuites & Assertions + + + +
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Java 15: JUnit 5 Testsuites & Assertions

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Testgetriebene Entwicklung (TDD) mit modernem JUnit 5: @Test, @BeforeEach, assertEquals, assertThrows, @ParameterizedTest.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/Aufgabe.java b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/Aufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..6b162c0 --- /dev/null +++ b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/Aufgabe.java @@ -0,0 +1,58 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe16; + +import java.util.*; + +public class Aufgabe { + public static class BankAccount { + private final String iban; + private final String inhaber; + private double saldo; + + public BankAccount(String iban, String inhaber, double startSaldo) { + this.iban = iban; + this.inhaber = inhaber; + this.saldo = startSaldo; + } + + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Einzahlung und Auszahlung + public synchronized boolean einzahlen(double betrag) { + if (betrag <= 0) return false; + this.saldo += betrag; + return true; + } + + public synchronized boolean abheben(double betrag) { + if (betrag <= 0 || betrag > this.saldo) return false; + this.saldo -= betrag; + return true; + } + + public String getIban() { return iban; } + public String getInhaber() { return inhaber; } + public double getSaldo() { return saldo; } + } + + public static class BankSystem { + private final Map konten = new HashMap<>(); + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Konto anlegen und Überweisung durchführen + public void kontoHinzufuegen(BankAccount konto) { + konten.put(konto.getIban(), konto); + } + + public boolean ueberweisen(String vonIban, String zuIban, double betrag) { + BankAccount von = konten.get(vonIban); + BankAccount zu = konten.get(zuIban); + if (von == null || zu == null || betrag <= 0) return false; + if (von.abheben(betrag)) { + zu.einzahlen(betrag); + return true; + } + return false; + } + + public double getGesamteinlagen() { + return konten.values().stream().mapToDouble(BankAccount::getSaldo).sum(); + } + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/Musterloesung.java b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/Musterloesung.java new file mode 100644 index 0000000..2bb1464 --- /dev/null +++ b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/Musterloesung.java @@ -0,0 +1,56 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe16; + +import java.util.*; + +public class Aufgabe { + public static class BankAccount { + private final String iban; + private final String inhaber; + private double saldo; + + public BankAccount(String iban, String inhaber, double startSaldo) { + this.iban = iban; + this.inhaber = inhaber; + this.saldo = startSaldo; + } + + public synchronized boolean einzahlen(double betrag) { + if (betrag <= 0) return false; + this.saldo += betrag; + return true; + } + + public synchronized boolean abheben(double betrag) { + if (betrag <= 0 || betrag > this.saldo) return false; + this.saldo -= betrag; + return true; + } + + public String getIban() { return iban; } + public String getInhaber() { return inhaber; } + public double getSaldo() { return saldo; } + } + + public static class BankSystem { + private final Map konten = new HashMap<>(); + + public void kontoHinzufuegen(BankAccount konto) { + konten.put(konto.getIban(), konto); + } + + public boolean ueberweisen(String vonIban, String zuIban, double betrag) { + BankAccount von = konten.get(vonIban); + BankAccount zu = konten.get(zuIban); + if (von == null || zu == null || betrag <= 0) return false; + if (von.abheben(betrag)) { + zu.einzahlen(betrag); + return true; + } + return false; + } + + public double getGesamteinlagen() { + return konten.values().stream().mapToDouble(BankAccount::getSaldo).sum(); + } + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/README.md b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/README.md new file mode 100644 index 0000000..4ea371d --- /dev/null +++ b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Master 16: Enterprise Banking Core & Transactions + +Das Master-Abschlussprojekt in Java: Bankkonten, Transaktionen, Zinsberechnungen, Überweisungen und Streams-Reporting. diff --git a/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/TestAufgabe.java b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/TestAufgabe.java new file mode 100644 index 0000000..34b404d --- /dev/null +++ b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/TestAufgabe.java @@ -0,0 +1,7 @@ +package de.syntaxwerk.aufgabe16; + +public class TestAufgabe { + // TEST: Testet Konto Ein- und Auszahlung + // TEST: Testet BankSystem Überweisung + // TEST: Testet Gesamteinlagen Stream +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/index.html b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/index.html new file mode 100644 index 0000000..dbd3203 --- /dev/null +++ b/courses/java/16_master_abschlussprojekt_banking_system/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Master 16: Enterprise Banking Core & Transactions + + + +
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Master 16: Enterprise Banking Core & Transactions

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Das Master-Abschlussprojekt in Java: Bankkonten, Transaktionen, Zinsberechnungen, Überweisungen und Streams-Reporting.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/java/course.json b/courses/java/course.json new file mode 100644 index 0000000..25adfca --- /dev/null +++ b/courses/java/course.json @@ -0,0 +1,58 @@ +{ + "id": "java", + "title": "Java 21+ Enterprise & IHK/Uni Standard", + "language": "java", + "icon": "☕", + "runner": "java", + "description": "Vom statischen Typensystem über reine OOP, Kapselung & Records bis zu Generics, Streams API, Virtual Threads Loom & JUnit 5 Banking Master.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_java_basics", + "title": "🌱 Lehrpfad 1: Java Syntax, Typen & Kontrollfluss", + "description": "Primitive Typen, main()-Einstieg, moderne switch-Expressions (->), Schleifen, Arrays und Methodenüberladung.", + "certificateKey": "java_grundlagen", + "chapters": [ + { "folder": "01_java_syntax_und_primitive_typen", "title": "Java 01: Java Syntax & Primitive Datentypen", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "02_kontrollfluss_und_verzweigungen", "title": "Java 02: Kontrollfluss & Switch-Expressions", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "03_schleifen_und_arrays", "title": "Java 03: Schleifen, For-Each & Arrays", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "04_methoden_und_parameter", "title": "Java 04: Methoden, Static & Overloading", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" } + ] + }, + { + "id": "track_2_pure_oop", + "title": "🏗️ Lehrpfad 2: Reine Objektorientierung & Kapselung", + "description": "Klassen, Konstruktoren, Kapselung, Immutability & Java 17+ Records, Vererbung (extends), Polymorphie & Interfaces.", + "certificateKey": "java_oop", + "chapters": [ + { "folder": "05_klassen_objekte_und_konstruktoren", "title": "Java 05: Klassen, Objekte & Konstruktoren", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "06_kapselung_und_records", "title": "Java 06: Kapselung, Immutability & Records", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "07_vererbung_polymorphie_und_super", "title": "Java 07: Vererbung, Polymorphie & Abstract Classes", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "08_interfaces_und_default_methods", "title": "Java 08: Interfaces, Default Methods & Kopplung", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" } + ] + }, + { + "id": "track_3_collections_streams", + "title": "⚡ Lehrpfad 3: Generics, Collections & Modern Streams", + "description": "Generics , Java Collections Framework (List/Set/Map), Exception-Hierarchien, try-with-resources, Streams API & Optional.", + "certificateKey": "java_streams", + "chapters": [ + { "folder": "09_generics_und_type_safety", "title": "Java 09: Generics & Type Safety", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "10_collections_framework_list_set_map", "title": "Java 10: Collections (ArrayList, HashSet, HashMap)", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "11_exceptions_und_ressourcenmanagement", "title": "Java 11: Exceptions & Try-with-Resources", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "12_lambdas_streams_api_und_optional", "title": "Java 12: Lambdas, Streams API & Optional", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" } + ] + }, + { + "id": "track_4_enterprise_master", + "title": "💎 Lehrpfad 4: Enterprise Architekturen & Masterprojekt", + "description": "NIO.2 Dateiverarbeitung, Java 21 Virtual Threads (Loom), JUnit 5 Unittesting & Enterprise Banking Core Master.", + "certificateKey": "java_master", + "chapters": [ + { "folder": "13_dateien_json_und_persistenz", "title": "Java 13: Modernes Dateihandling (NIO.2) & JSON", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "14_multithreading_und_virtual_threads", "title": "Java 14: Virtual Threads (Loom) & Concurrency", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "15_junit_5_automatisiertes_unit_testing", "title": "Java 15: JUnit 5 Testsuites & Assertions", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" }, + { "folder": "16_master_abschlussprojekt_banking_system", "title": "Master 16: Enterprise Banking Core & Transactions", "taskFile": "Aufgabe.java", "testFile": "TestAufgabe.java" } + ] + } + ] +} diff --git a/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/README.md b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/README.md new file mode 100644 index 0000000..f9a96fb --- /dev/null +++ b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/README.md @@ -0,0 +1,46 @@ +# Rust 01: Variablen, Mutabilität & Typensystem 🦀 + +Willkommen zu **Modul 01** des modernen Rust-Kurses! + +In diesem Kapitel lernst du die Kernbausteine der Sprache kennen: +- Warum Variablen in Rust standardmäßig unveränderlich (**immutable**) sind +- Wie du mit `let mut` kontrolliert Mutabilität aktivierst +- Skalare Datentypen (`i32`, `u64`, `f64`, `bool`, `char`) und zusammengesetzte Typen (Tupel und feste Arrays) +- Das Konzept des **Shadowing** (Wiederverwenden von Variablennamen mit neuem Typ) +- Explizite Typumwandlung mit dem Schlüsselwort `as` + +--- + +## 💡 1. Theorie-Zusammenfassung + +### Immutability by Default +```rust +let x = 5; +// x = 6; // ❌ Fehler: x ist unveränderlich + +let mut y = 10; +y = 20; // ✅ Funktioniert! +``` + +### Skalare und zusammengesetzte Typen +- **Integers**: `i8` bis `i128`, `u8` bis `u128`, `usize` (plattformabhängige Pointerbreite) +- **Floats**: `f32`, `f64` (Standard) +- **Char**: 4-Byte Unicode Scalar (`'🦀'`, `'a'`) +- **Tupel**: `(String, u32, bool)` - Feste Länge, unterschiedliche Typen +- **Arrays**: `[i32; 4]` - Feste Länge, homogener Typ, Allokation direkt auf dem Stack! + +### Shadowing +```rust +let data = "42"; // &str +let data: i32 = data.parse().unwrap(); // i32 +``` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `aufgabe.rs` + +- **TODO 1:** `create_system_specs() -> (String, u32, f64, bool)` +- **TODO 2:** `calculate_average_load(cores: u32, total_ticks: u64) -> f64` +- **TODO 3:** `format_sensor_reading(sensor_id: u16, temp_celsius: f32, is_alert: bool) -> String` +- **TODO 4:** `demonstrate_shadowing_and_arrays(input_str: &str) -> [i32; 4]` +- **TODO 5:** `calculate_disk_utilization_percent(used_bytes: u64, total_bytes: u64) -> f64` diff --git a/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/aufgabe.rs b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..e4c8dc4 --- /dev/null +++ b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,59 @@ +// 🦀 Rust 01: Variablen, Mutabilität & Typensystem +// =============================================== + +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Gib ein System-Spezifikations-Tupel zurück +// Typ: (OS-Name: String, RAM_MB: u32, CPU_GHz: f64, Is_64Bit: bool) +// Erwartete Werte: ("Linux".to_string(), 16384, 3.8, true) +pub fn create_system_specs() -> (String, u32, f64, bool) { + // TODO: Erstelle das Tupel und gib es zurück + (String::new(), 0, 0.0, false) +} + +// 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Berechne die durchschnittliche CPU-Last pro Kern +// Formel: total_ticks / cores als f64 +// Falls cores == 0 ist, gib 0.0 zurück. +// Nutze explizites Casting mit `as f64`! +pub fn calculate_average_load(cores: u32, total_ticks: u64) -> f64 { + // TODO: Prüfe auf cores == 0 und führe die Typkonvertierung mit `as f64` durch + 0.0 +} + +// 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Formatiere eine Sensor-Messung mit `format!()` +// Format: "Sensor #[id]: [temp]°C [STATUS]" +// Wenn is_alert == true ist, lautet STATUS "ALERT", sonst "NORMAL". +// Beispiel: format_sensor_reading(101, 42.5, true) -> "Sensor #101: 42.5°C ALERT" +// Beispiel: format_sensor_reading(4, 21.0, false) -> "Sensor #4: 21°C NORMAL" bzw. "Sensor #4: 21.0°C NORMAL" (je nach float) +pub fn format_sensor_reading(sensor_id: u16, temp_celsius: f32, is_alert: bool) -> String { + // TODO: Verwende format!() und prüfe is_alert + String::new() +} + +// 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Demonstriere Shadowing und erstelle ein Array fester Größe [i32; 4] +// 1. Nimm input_str (z. B. "10"), parse ihn via `.parse::().unwrap_or(0)` in dieselbe Variable (Shadowing). +// 2. Erstelle und gib ein 4-elementiges Array zurück mit: [val, val * 2, val * 3, val * 4] +pub fn demonstrate_shadowing_and_arrays(input_str: &str) -> [i32; 4] { + // TODO: Wende Shadowing an und gib das Array [i32; 4] zurück + [0, 0, 0, 0] +} + +// 🎯 TEILZIEL 5 (TODO 5): Berechne die prozentuale Festplattenbelegung +// Formel: (used_bytes / total_bytes) * 100.0 +// Randfälle: +// - total_bytes == 0 -> 0.0 +// - used_bytes >= total_bytes -> 100.0 +pub fn calculate_disk_utilization_percent(used_bytes: u64, total_bytes: u64) -> f64 { + // TODO: Behandle Randfälle und berechne den Prozentwert als f64 + 0.0 +} + +fn main() { + let (os, ram, cpu, is_64) = create_system_specs(); + println!("System: {} mit {} MB RAM @ {:.1} GHz (64-Bit: {})", os, ram, cpu, is_64); + + let avg = calculate_average_load(8, 24000); + println!("Durchschnittslast pro Kern: {:.2} Ticks", avg); + + println!("{}", format_sensor_reading(101, 42.5, true)); + println!("Array: {:?}", demonstrate_shadowing_and_arrays("12")); + println!("Festplatte: {:.2}%", calculate_disk_utilization_percent(250, 1000)); +} diff --git a/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/index.html b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/index.html new file mode 100644 index 0000000..6998165 --- /dev/null +++ b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/index.html @@ -0,0 +1,161 @@ + + + + + + Rust 01: Variablen, Mutabilität & Typensystem + + + +
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🦀 Rust Modern Systems & WebAssembly
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Rust 01: Variablen, Mutabilität, Basistypen & Shadowing

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Lerne die fundamentalen Bausteine von Rust kennen: fn main(), Unveränderlichkeit per Default mit let vs. let mut, Skalare & zusammengesetzte Datentypen, Shadowing und Type Inference.

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💡 1. Immutability by Default: let vs. let mut

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In Rust sind alle Variablen standardmäßig unveränderlich (immutable). Das verhindert versehentliche Zustandsänderungen in komplexen Systemen und nebenläufigen Programmen bereits zur Compile-Zeit:

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fn main() {
+    // 1. Unveränderliche Variable (Immutable)
+    let max_connections = 100;
+    // max_connections = 200; // ❌ COMPILE-FEHLER: cannot assign twice to immutable variable
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+    // 2. Veränderbare Variable mit dem Schlüsselwort 'mut'
+    let mut current_load = 42;
+    current_load = 43; // ✅ Gültig!
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+    // 3. Konstanten: Immer unveränderlich, Typ-Annotation ist Pflicht!
+    const MAX_RETRIES: u32 = 5;
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+    println!("Max: {}, Current: {}, Retries: {}", max_connections, current_load, MAX_RETRIES);
+}
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🏢 Didaktische Analogie: Fest verschraubtes Hinweisschild vs. Whiteboard
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Ein normales let ist wie ein in Stein graviertes Türschild: Einmal angebracht, kann es niemand unbemerkt überschreiben. Nur wenn du explizit let mut wählst, stellst du ein Whiteboard auf, auf dem Werte abgewischt und neu geschrieben werden dürfen.

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📐 2. Das statische Typensystem von Rust

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Rust ist statisch typisiert, verfügt jedoch über eine hochpräzise Type Inference (Typableitung). Der Compiler weiß meist selbst, welcher Typ gemeint ist.

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KategorieRust TypenBeispielBesonderheiten
Ganzzahlen (Signed)i8, i16, i32, i64, i128, isize-42_i32Standard: i32. _ als Tausendertrennzeichen erlaubt.
Ganzzahlen (Unsigned)u8, u16, u32, u64, u128, usize1024_u32usize entspricht der Pointer-Größe (für Array-Indizes).
Fließkommazahlenf32, f643.1415_f64Standard: f64 (doppelte IEEE-754 Präzision).
Booleans & Charsbool, chartrue, '🦀'char ist 4 Bytes groß (echtes Unicode Scalar Value).
Tupel (Tuples)(T1, T2, ...)("rust", 2024, true)Feste Länge, heterogene Typen. Zugriff: tup.0, tup.1.
Arrays[T; N][1, 2, 3, 4]Feste Länge zur Compile-Zeit, homogener Typ, auf dem Stack!
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Explizite Typkonvertierung mit as

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Rust führt niemals automatische Typ-Casts durch. Jede Konvertierung zwischen numerischen Typen muss mit dem as Keyword explizit deklariert werden:

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let total_bytes: u64 = 1048576;
+let chunk_size: u32 = 1024;
+// let chunks = total_bytes / chunk_size; // ❌ Fehler: Typen u64 und u32 inkompatibel
+let chunks = total_bytes / (chunk_size as u64); // ✅ Korrekt
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👥 3. Shadowing: Der saubere Namens-Neustart

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In Rust kannst du eine Variable mit let erneut deklarieren. Dies nennt man Shadowing. Dabei wird die alte Variable verdeckt und du kannst sogar den Datentyp ändern, ohne einen neuen Variablennamen erfinden zu müssen:

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let input = "   42   ";          // Typ: &str
+let input = input.trim();        // Typ: &str ("42")
+let input: i32 = input.parse().unwrap(); // Typ: i32 (42)
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+println!("Geparster Integer: {}", input);
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💡 Shadowing vs. let mut
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Bei let mut behält die Variable denselben Datentyp und Speicherort. Beim Shadowing entsteht eine komplett neue Variable mit eigenem Typ und Scope. Die alte Variable bleibt unveränderlich geschützt!

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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/musterloesung.rs b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..d93a6af --- /dev/null +++ b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,49 @@ +// 🦀 Rust 01: Musterlösung +// ========================= + +pub fn create_system_specs() -> (String, u32, f64, bool) { + let os = "Linux".to_string(); + let ram_mb: u32 = 16384; + let cpu_ghz: f64 = 3.8; + let is_64bit: bool = true; + (os, ram_mb, cpu_ghz, is_64bit) +} + +pub fn calculate_average_load(cores: u32, total_ticks: u64) -> f64 { + if cores == 0 { + return 0.0; + } + (total_ticks as f64) / (cores as f64) +} + +pub fn format_sensor_reading(sensor_id: u16, temp_celsius: f32, is_alert: bool) -> String { + let status = if is_alert { "ALERT" } else { "NORMAL" }; + format!("Sensor #{}: {}°C {}", sensor_id, temp_celsius, status) +} + +pub fn demonstrate_shadowing_and_arrays(input_str: &str) -> [i32; 4] { + let val: i32 = input_str.trim().parse().unwrap_or(0); + [val, val * 2, val * 3, val * 4] +} + +pub fn calculate_disk_utilization_percent(used_bytes: u64, total_bytes: u64) -> f64 { + if total_bytes == 0 { + return 0.0; + } + if used_bytes >= total_bytes { + return 100.0; + } + ((used_bytes as f64) / (total_bytes as f64)) * 100.0 +} + +fn main() { + let (os, ram, cpu, is_64) = create_system_specs(); + println!("System: {} mit {} MB RAM @ {:.1} GHz (64-Bit: {})", os, ram, cpu, is_64); + + let avg = calculate_average_load(8, 24000); + println!("Durchschnittslast pro Kern: {:.2} Ticks", avg); + + println!("{}", format_sensor_reading(101, 42.5, true)); + println!("Array: {:?}", demonstrate_shadowing_and_arrays("12")); + println!("Festplatte: {:.2}%", calculate_disk_utilization_percent(250, 1000)); +} diff --git a/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/test_aufgabe.rs b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..bbef042 --- /dev/null +++ b/courses/rust/01_variablen_mutabilitaet_und_typen/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1,59 @@ +// 🦀 Testsuite für Rust 01: Variablen, Mutabilität & Typensystem + +#[test] +fn test_create_system_specs() { + let (os, ram, cpu, is_64) = create_system_specs(); + assert_eq!(os, "Linux"); + assert_eq!(ram, 16384); + assert!((cpu - 3.8).abs() < 0.001, "CPU Takt sollte 3.8 sein"); + assert!(is_64, "is_64bit sollte true sein"); +} + +#[test] +fn test_calculate_average_load() { + let load = calculate_average_load(8, 24000); + assert!((load - 3000.0).abs() < 0.001); + + let zero_cores = calculate_average_load(0, 1000); + assert_eq!(zero_cores, 0.0); + + let partial = calculate_average_load(4, 10); + assert!((partial - 2.5).abs() < 0.001); +} + +#[test] +fn test_format_sensor_reading() { + let alert_msg = format_sensor_reading(101, 42.5, true); + assert_eq!(alert_msg, "Sensor #101: 42.5°C ALERT"); + + let normal_msg = format_sensor_reading(5, 19.0, false); + assert!(normal_msg.starts_with("Sensor #5:")); + assert!(normal_msg.ends_with("NORMAL")); +} + +#[test] +fn test_demonstrate_shadowing_and_arrays() { + let arr = demonstrate_shadowing_and_arrays("10"); + assert_eq!(arr, [10, 20, 30, 40]); + + let arr2 = demonstrate_shadowing_and_arrays(" 7 "); + assert_eq!(arr2, [7, 14, 21, 28]); + + let fallback = demonstrate_shadowing_and_arrays("invalid"); + assert_eq!(fallback, [0, 0, 0, 0]); +} + +#[test] +fn test_calculate_disk_utilization_percent() { + let p1 = calculate_disk_utilization_percent(250, 1000); + assert!((p1 - 25.0).abs() < 0.001); + + let p_full = calculate_disk_utilization_percent(1000, 1000); + assert_eq!(p_full, 100.0); + + let p_over = calculate_disk_utilization_percent(1200, 1000); + assert_eq!(p_over, 100.0); + + let p_zero = calculate_disk_utilization_percent(500, 0); + assert_eq!(p_zero, 0.0); +} diff --git a/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/README.md b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/README.md new file mode 100644 index 0000000..9286ba5 --- /dev/null +++ b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/README.md @@ -0,0 +1,31 @@ +# Rust 02: Das Ownership & Borrowing System 🦀 + +Willkommen zum wichtigsten Kernkonzept von Rust: **Ownership, Move-Semantik und Borrowing**! + +--- + +## 💡 1. Kernkonzepte im Überblick + +### Die drei Ownership-Regeln +1. Jeder Wert in Rust hat eine Variable als seinen **Besitzer** (Owner). +2. Es gibt immer nur **einen Besitzer zur Zeit**. +3. Verlässt der Besitzer den Gültigkeitsbereich (`}` Scope), wird der Speicher automatisch mit `drop` freigegeben. + +### Move vs. Copy vs. Clone +- **Copy**: Automatische bitweise Stack-Kopie für skalare Typen (`i32`, `f64`, `bool`). +- **Move**: Zuweisung von Heap-Objekten (`String`, `Vec`) überträgt die Ownership. Die ursprüngliche Variable wird ungültig. +- **Clone**: Explizite, bewusste Tiefenkopie des Heap-Speichers via `.clone()`. + +### Borrowing & Aliasing XOR Mutation +- **Unveränderliche Referenz (`&T`)**: Beliebig viele gleichzeitige Lesezugriffe erlaubt. +- **Veränderbare Referenz (`&mut T`)**: Maximal eine einzige veränderbare Referenz erlaubt, solange keine anderen Referenzen aktiv sind. + +--- + +## 🎯 Teilziele in `aufgabe.rs` + +- **TODO 1:** `calculate_length_borrow(s: &String) -> usize` (Unveränderliches Borrowing) +- **TODO 2:** `append_security_tag(s: &mut String, tag: &str)` (Veränderliches Borrowing) +- **TODO 3:** `take_ownership_and_wrap(s: String, prefix: &str, suffix: &str) -> String` (Move-Semantik & Ownership) +- **TODO 4:** `clone_and_transform(s: &String) -> (String, usize)` (Clone & Uppercase) +- **TODO 5:** `swap_values(a: &mut i32, b: &mut i32)` (In-Place Wertetausch via `&mut`) diff --git a/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/aufgabe.rs b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..0bcf89f --- /dev/null +++ b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,56 @@ +// 🦀 Rust 02: Das Ownership & Borrowing System +// ============================================ + +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Ermittle die Länge eines Strings via unveränderlicher Referenz (&String) +// Da nur eine Referenz übergeben wird, behält der Aufrufer die Ownership! +pub fn calculate_length_borrow(s: &String) -> usize { + // TODO: Gib die Länge des Strings zurück + 0 +} + +// 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Hänge einen Sicherheitstag an einen String in-place an (&mut String) +// Nutze `.push_str()` auf der veränderbaren Referenz. +pub fn append_security_tag(s: &mut String, tag: &str) { + // TODO: Hänge `tag` an `s` an +} + +// 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Übernimm die volle Ownership des Strings und bette ihn ein +// Da `s` als Wert übergeben wird (ohne &), wandert die Ownership in diese Funktion. +// Gib einen neuen String zurück im Format: "{prefix}{s}{suffix}" +pub fn take_ownership_and_wrap(s: String, prefix: &str, suffix: &str) -> String { + // TODO: Erstelle den formatierten String und gib ihn zurück + String::new() +} + +// 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Erstelle einen Klon via .clone(), konvertiere ihn zu Uppercase +// und gib ein Tupel (neuer_string, ursprüngliche_länge) zurück. +pub fn clone_and_transform(s: &String) -> (String, usize) { + // TODO: Klone s, wandle ihn in Großbuchstaben (.to_uppercase()) und gib das Tupel zurück + (String::new(), 0) +} + +// 🎯 TEILZIEL 5 (TODO 5): Tausche die Werte zweier Integer-Referenzen in-place +// Nutze eine temporäre Variable oder std::mem::swap, um die Werte an den Zeigern zu tauschen. +pub fn swap_values(a: &mut i32, b: &mut i32) { + // TODO: Tausche die Werte von a und b +} + +fn main() { + let mut greeting = String::from("Hallo Rust"); + println!("Länge (borrow): {}", calculate_length_borrow(&greeting)); + + append_security_tag(&mut greeting, " [SECURE]"); + println!("Nach Tag: {}", greeting); + + let wrapped = take_ownership_and_wrap(greeting, ">>> ", " <<<"); + println!("Wrapped: {}", wrapped); + + let sample = String::from("concurrency"); + let (upper, len) = clone_and_transform(&sample); + println!("Clone & Upper: {} (Orig-Länge: {})", upper, len); + + let mut x = 10; + let mut y = 99; + swap_values(&mut x, &mut y); + println!("Swapped: x={}, y={}", x, y); +} diff --git a/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/index.html b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/index.html new file mode 100644 index 0000000..2da9eea --- /dev/null +++ b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/index.html @@ -0,0 +1,153 @@ + + + + + + Rust 02: Das Ownership & Borrowing System + + + +
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🦀 Das Herzstück von Rust
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Rust 02: Ownership, Move-Semantik & Borrowing (& / &mut)

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Verstehe das revolutionäre Speichersicherheits-Modell von Rust ohne Garbage Collector: Stack vs. Heap, Move-Semantik, RAII (Drop), unveränderliche Referenzen und das Aliasing XOR Mutation Prinzip.

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👑 1. Die drei goldenen Gesetze des Ownership-Systems

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Im Gegensatz zu Sprachen mit Garbage Collector (wie Java/Python) oder manuellem Speichermanagement (wie C/C++) garantiert Rust Speichersicherheit zur Compile-Zeit durch drei strikte Regeln:

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1. Einziger Eigentümer

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Jeder Wert im Speicher hat zu jedem Zeitpunkt genau eine Besitzer-Variable (Owner).

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2. Move-Semantik

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Wird ein Wert zugewiesen oder übergeben, wandert der Besitz weiter (Move). Der alte Owner wird ungültig.

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3. Automatisches Drop

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Verlässt der Owner seinen Gültigkeitsbereich (Scope }), gibt Rust den Speicher sofort frei (RAII).

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fn main() {
+    let s1 = String::from("Rust Systems"); // s1 allokiert Heap-Speicher
+    let s2 = s1;                          // ⚡ MOVE: Besitz wandert zu s2!
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+    // println!("{}", s1); // ❌ COMPILE-FEHLER: borrow of moved value: `s1`
+    println!("{}", s2);   // ✅ s2 ist der aktuelle Eigentümer
+} // Hier endet der Scope: s2 wird automatisch freigegeben (Drop)!
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🚗 Didaktische Analogie: Der originale Fahrzeugbrief
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Ein Heap-Objekt wie String besitzt einen Fahrzeugbrief (den Pointer auf dem Stack). Wenn du das Auto verkaufst (let s2 = s1;), übergibst du den originalen Brief. Du kannst danach nicht mehr behaupten, das Auto gehöre dir (s1 ist erloschen). So entstehen niemals Double-Free-Sicherheitslücken!

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🧱 2. Stack vs. Heap & der Copy Trait

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Typen mit fester Größe zur Compile-Zeit (wie i32, f64, bool, char) implementieren den Copy Trait. Bei einer Zuweisung werden sie bitweise auf dem schnellen CPU-Stack kopiert, ohne Move:

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// STACK (Schnell, feste Größe, automatische Kopie):
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let a: i32 = 42;
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let b = a; // Beide Variablen 'a' und 'b' existieren unabhängig!
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// HEAP (Dynamisch, Zeiger auf Stack):
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let s1 = String::from("Hi"); // Stack: [ptr, len: 2, cap: 2] -> Heap: ['H', 'i']
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let s2 = s1.clone(); // Explizite Tiefenkopie auf neuem Heap-Bereich
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🤝 3. References & Borrowing: Ausleihen statt Besitzen

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Möchtest du einen Wert nutzen, ohne ihn zu konsumieren, erstellst du eine Referenz (Borrowing) mit &:

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Referenz-TypSyntaxBefugnisErlaubte Anzahl gleichzeitig
Unveränderlich (Shared Borrow)&TNur Lesen (Read-Only)Beliebig viele (∞)
Veränderbar (Mutable Borrow)&mut TLesen & Schreiben (Read/Write)Genau eine (1)
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+ +
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⚖️ Die fundamentale Regel: Aliasing XOR Mutation
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Du darfst zu jedem Zeitpunkt im selben Gültigkeitsbereich entweder beliebig viele unveränderliche Referenzen (&T) oder genau eine veränderliche Referenz (&mut T) haben – aber niemals beides gleichzeitig! Dies verhindert Data Races und Iterator Invalidation zur Compile-Zeit.

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let mut msg = String::from("Rust");
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+let r1 = &msg; // Unveränderliche Ausleihe 1
+let r2 = &msg; // Unveränderliche Ausleihe 2
+println!("r1: {}, r2: {}", r1, r2); // ✅ Gültig!
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+// let r3 = &mut msg; // ❌ COMPILE-FEHLER solange r1/r2 noch aktiv genutzt werden!
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+let r_mut = &mut msg; // ✅ Gültig, sobald r1/r2 nicht mehr referenziert werden
+r_mut.push_str(" 2024");
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/musterloesung.rs b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..e85f4ff --- /dev/null +++ b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,46 @@ +// 🦀 Rust 02: Musterlösung +// ========================= + +pub fn calculate_length_borrow(s: &String) -> usize { + s.len() +} + +pub fn append_security_tag(s: &mut String, tag: &str) { + s.push_str(tag); +} + +pub fn take_ownership_and_wrap(s: String, prefix: &str, suffix: &str) -> String { + format!("{}{}{}", prefix, s, suffix) +} + +pub fn clone_and_transform(s: &String) -> (String, usize) { + let original_len = s.len(); + let cloned_upper = s.clone().to_uppercase(); + (cloned_upper, original_len) +} + +pub fn swap_values(a: &mut i32, b: &mut i32) { + let temp = *a; + *a = *b; + *b = temp; +} + +fn main() { + let mut greeting = String::from("Hallo Rust"); + println!("Länge (borrow): {}", calculate_length_borrow(&greeting)); + + append_security_tag(&mut greeting, " [SECURE]"); + println!("Nach Tag: {}", greeting); + + let wrapped = take_ownership_and_wrap(greeting, ">>> ", " <<<"); + println!("Wrapped: {}", wrapped); + + let sample = String::from("concurrency"); + let (upper, len) = clone_and_transform(&sample); + println!("Clone & Upper: {} (Orig-Länge: {})", upper, len); + + let mut x = 10; + let mut y = 99; + swap_values(&mut x, &mut y); + println!("Swapped: x={}, y={}", x, y); +} diff --git a/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/test_aufgabe.rs b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..70cc8d4 --- /dev/null +++ b/courses/rust/02_das_ownership_und_borrowing_system/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1,45 @@ +// 🦀 Testsuite für Rust 02: Das Ownership & Borrowing System + +#[test] +fn test_calculate_length_borrow() { + let text = String::from("WebAssembly"); + let len = calculate_length_borrow(&text); + assert_eq!(len, 11); + // Beweis, dass `text` immer noch gültig ist (nicht moved): + assert_eq!(text, "WebAssembly"); +} + +#[test] +fn test_append_security_tag() { + let mut buffer = String::from("Payload"); + append_security_tag(&mut buffer, "::v2"); + assert_eq!(buffer, "Payload::v2"); + + append_security_tag(&mut buffer, "::auth"); + assert_eq!(buffer, "Payload::v2::auth"); +} + +#[test] +fn test_take_ownership_and_wrap() { + let original = String::from("TOKEN_XYZ"); + let result = take_ownership_and_wrap(original, "Bearer [", "]"); + assert_eq!(result, "Bearer [TOKEN_XYZ]"); +} + +#[test] +fn test_clone_and_transform() { + let original = String::from("async await"); + let (upper, len) = clone_and_transform(&original); + assert_eq!(upper, "ASYNC AWAIT"); + assert_eq!(len, 11); + assert_eq!(original, "async await", "Original String darf nicht verändert werden"); +} + +#[test] +fn test_swap_values() { + let mut num1 = 42; + let mut num2 = 999; + swap_values(&mut num1, &mut num2); + assert_eq!(num1, 999); + assert_eq!(num2, 42); +} diff --git a/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/README.md b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/README.md new file mode 100644 index 0000000..fa8e47b --- /dev/null +++ b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/README.md @@ -0,0 +1,32 @@ +# Rust 03: Slices & Lifetimes Grundlagen 🦀 + +Willkommen zu **Modul 03**! + +--- + +## 💡 1. Kerninhalte + +### Slices (`&str` & `&[T]`) +- Ein Slice ist ein **Fat Pointer** (Start-Zeiger + Länge) ohne Eigentümerschaft (Ownership). +- String Slices: `&str` – Verweisen auf UTF-8 Bytefolgen in `String` oder Programmcode (`&'static str`). +- Slice Slices: `&[i32]` – Verweisen auf Teilstücke von Arrays oder Vektoren. + +### Lifetimes & Borrow Checker +- Verhindern hängende Referenzen (*Dangling Pointers*). +- Funktionssignaturen mit mehreren Referenzen deklarieren Lifetimes mit `'a`. + +```rust +fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str { + if x.len() >= y.len() { x } else { y } +} +``` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `aufgabe.rs` + +- **TODO 1:** `first_word(s: &str) -> &str` +- **TODO 2:** `sum_slice(numbers: &[i32]) -> i32` +- **TODO 3:** `get_subslice(arr: &[u32], start: usize, len: usize) -> &[u32]` +- **TODO 4:** `longest_str<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str` +- **TODO 5:** `strip_prefix_slice<'a>(haystack: &'a str, prefix: &str) -> Option<&'a str>` diff --git a/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/aufgabe.rs b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..2113522 --- /dev/null +++ b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,62 @@ +// 🦀 Rust 03: Slices & Lifetimes Grundlagen +// ========================================== + +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Gib einen String-Slice auf das erste Wort zurück +// Suche das erste Leerzeichen ' ' im String. +// Wenn ein Leerzeichen gefunden wird, gib den Slice von Index 0 bis zum Leerzeichen zurück. +// Wenn kein Leerzeichen existiert, gib den gesamten String als Slice zurück. +pub fn first_word(s: &str) -> &str { + // TODO: Ermittle das erste Wort und gib den Slice zurück + "" +} + +// 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Berechne die Summe aller Elemente in einem Array-Slice &[i32] +// Iteriere über den Slice oder nutze eine Schleife. +pub fn sum_slice(numbers: &[i32]) -> i32 { + // TODO: Berechne und gib die Summe zurück + 0 +} + +// 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Erstelle einen sicheren Sub-Slice +// Parameter: arr (&[u32]), start (usize), len (usize) +// Falls `start + len > arr.len()` oder `start > arr.len()`, gib einen leeren Slice `&[]` zurück. +// Andernfalls gib `&arr[start..start + len]` zurück. +pub fn get_subslice(arr: &[u32], start: usize, len: usize) -> &[u32] { + // TODO: Validiere Grenzen und gib den Sub-Slice zurück + &[] +} + +// 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Finde den längeren zweier String-Slices mit Lifetime-Annotation 'a +// Falls beide gleich lang sind, gib `x` zurück. +pub fn longest_str<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str { + // TODO: Vergleiche Längen und gib den entsprechenden Slice mit Lifetime 'a zurück + x +} + +// 🎯 TEILZIEL 5 (TODO 5): Entferne ein Präfix und gib den Rest-Slice mit Lifetime 'a zurück +// Wenn `haystack` mit `prefix` beginnt, gib `Some(&haystack[prefix.len()..])` zurück. +// Andernfalls gib `None` zurück. +pub fn strip_prefix_slice<'a>(haystack: &'a str, prefix: &str) -> Option<&'a str> { + // TODO: Prüfe mit starts_with und gib den Rest-Slice als Option zurück + None +} + +fn main() { + let sentence = String::from("Rust ZeroCost Abstractions"); + println!("Erstes Wort: '{}'", first_word(&sentence)); + + let numbers = [10, 20, 30, 40, 50]; + println!("Summe: {}", sum_slice(&numbers[1..4])); + + let slice = get_subslice(&numbers, 2, 2); + println!("Sub-Slice: {:?}", slice); + + let str1 = "Concurrency"; + let str2 = "Async"; + println!("Längerer String: {}", longest_str(str1, str2)); + + let path = "/api/v1/users"; + if let Some(rest) = strip_prefix_slice(path, "/api/v1") { + println!("API Route: {}", rest); + } +} diff --git a/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/index.html b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/index.html new file mode 100644 index 0000000..5c37e17 --- /dev/null +++ b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/index.html @@ -0,0 +1,111 @@ + + + + + + Rust 03: Slices & Lifetimes Grundlagen + + + +
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🦀 Rust Modern Systems & WebAssembly
+

Rust 03: Slices (&str / &[T]) & Lifetime-Annotationen ('a)

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Lerne speichereffiziente Slices als Sichten auf Daten ohne Ownership kennen und meistere die Grundlagen der Rust Lifetimes zur Verhinderung von Dangling References.

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🔪 1. Slices: Sichten auf Daten ohne Allokations-Kosten

+

Ein Slice ist eine Referenz auf eine zusammenhängende Folge von Elementen in einer Collection, anstatt die gesamte Collection zu kopieren oder zu besitzen. Intern ist ein Slice ein Fat Pointer bestehend aus:

+
    +
  • Einem Zeiger (Pointer) auf das Start-Element
  • +
  • Der Länge (Length) des Slices
  • +
+ +
let text = String::from("Rust Systems Engine");
+
+// String Slices (&str) mit Range-Syntax
+let rust = &text[0..4];    // "Rust"
+let engine = &text[13..];  // "Engine" (bis zum Ende)
+let full = &text[..];      // Gesamter String als &str
+
+// Array Slices (&[i32])
+let numbers = [10, 20, 30, 40, 50];
+let middle_slice: &[i32] = &numbers[1..4]; // [20, 30, 40]
+ +
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📖 Didaktische Analogie: Ein Textmarker im Buch
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Wenn du jemandem ein Zitat aus einem dicken Buch zeigen möchtest, reißt du nicht die Seite heraus und übergibst sie ihm (Ownership Move), noch kopierst du das ganze Buch im Copyshop (Clone). Du nimmst einen Textmarker und zeigst auf Zeile 5 bis 12: Das ist ein Slice!

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⏳ 2. Warum braucht Rust Lifetimes?

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Jede Referenz in Rust hat eine Lebensdauer (Lifetime). Der Borrow Checker vergleicht die Scopes, um sicherzustellen, dass keine Referenz länger lebt als die Daten, auf die sie zeigt (Verhinderung von Dangling References / Use-after-Free):

+ +
// ❌ INVALID: Referenz überlebt die Daten
+/*
+fn dangle() -> &String {
+    let s = String::from("hallo");
+    &s // FEHLER: `s` wird am Ende der Funktion gedroppt! Die Referenz zeigt ins Leere!
+}
+*/
+ +

Explizite Lifetime-Annotationen 'a

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Wenn eine Funktion zwei Referenzen entgegennimmt und eine Referenz zurückgibt, kann der Compiler nicht wissen, welche Eingabe-Referenz zurückgeliefert wird. Mit 'a definieren wir die Beziehung der Gültigkeiten:

+ +
// 'a bedeutet: Der Rückgabe-Slice lebt mindestens so lange wie der KÜRZERE der beiden Inputs!
+fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
+    if x.len() >= y.len() {
+        x
+    } else {
+        y
+    }
+}
+ +
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💡 &str als Funktionsparameter bevorzugen
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Schreibe in Funktionen immer s: &str statt s: &String als Parameter. Ein &str akzeptiert dank Deref Coercion sowohl &String als auch String-Literale ("...") und Sub-Slices!

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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/musterloesung.rs b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..025a403 --- /dev/null +++ b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,63 @@ +// 🦀 Rust 03: Musterlösung +// ========================= + +pub fn first_word(s: &str) -> &str { + let bytes = s.as_bytes(); + for (i, &item) in bytes.iter().enumerate() { + if item == b' ' { + return &s[0..i]; + } + } + s +} + +pub fn sum_slice(numbers: &[i32]) -> i32 { + let mut sum = 0; + for &num in numbers { + sum += num; + } + sum +} + +pub fn get_subslice(arr: &[u32], start: usize, len: usize) -> &[u32] { + if start > arr.len() || start + len > arr.len() { + return &[]; + } + &arr[start..start + len] +} + +pub fn longest_str<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str { + if x.len() >= y.len() { + x + } else { + y + } +} + +pub fn strip_prefix_slice<'a>(haystack: &'a str, prefix: &str) -> Option<&'a str> { + if haystack.starts_with(prefix) { + Some(&haystack[prefix.len()..]) + } else { + None + } +} + +fn main() { + let sentence = String::from("Rust ZeroCost Abstractions"); + println!("Erstes Wort: '{}'", first_word(&sentence)); + + let numbers = [10, 20, 30, 40, 50]; + println!("Summe: {}", sum_slice(&numbers[1..4])); + + let slice = get_subslice(&numbers, 2, 2); + println!("Sub-Slice: {:?}", slice); + + let str1 = "Concurrency"; + let str2 = "Async"; + println!("Längerer String: {}", longest_str(str1, str2)); + + let path = "/api/v1/users"; + if let Some(rest) = strip_prefix_slice(path, "/api/v1") { + println!("API Route: {}", rest); + } +} diff --git a/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/test_aufgabe.rs b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..b9f156d --- /dev/null +++ b/courses/rust/03_slices_und_lifetimes_grundlagen/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1,53 @@ +// 🦀 Testsuite für Rust 03: Slices & Lifetimes Grundlagen + +#[test] +fn test_first_word() { + let s1 = "Hello Rustacean!"; + assert_eq!(first_word(s1), "Hello"); + + let s2 = "SingleWord"; + assert_eq!(first_word(s2), "SingleWord"); + + let s3 = " leading space"; + assert_eq!(first_word(s3), ""); +} + +#[test] +fn test_sum_slice() { + let arr = [10, 20, 30, 40, 50]; + assert_eq!(sum_slice(&arr), 150); + assert_eq!(sum_slice(&arr[1..4]), 90); + assert_eq!(sum_slice(&[]), 0); +} + +#[test] +fn test_get_subslice() { + let data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]; + assert_eq!(get_subslice(&data, 2, 3), &[3, 4, 5]); + assert_eq!(get_subslice(&data, 0, 2), &[1, 2]); + assert_eq!(get_subslice(&data, 6, 5), &[]); // Out of bounds -> leerer Slice + assert_eq!(get_subslice(&data, 10, 2), &[]); +} + +#[test] +fn test_longest_str() { + let word1 = "Microservice"; + let word2 = "API"; + assert_eq!(longest_str(word1, word2), "Microservice"); + + let equal1 = "Rust"; + let equal2 = "GoLang"; + assert_eq!(longest_str(equal1, equal2), "GoLang"); + + let tie1 = "Alpha"; + let tie2 = "Beta1"; + assert_eq!(longest_str(tie1, tie2), "Alpha"); // tie returns x +} + +#[test] +fn test_strip_prefix_slice() { + let uri = "/v1/auth/login"; + assert_eq!(strip_prefix_slice(uri, "/v1"), Some("/auth/login")); + assert_eq!(strip_prefix_slice(uri, "/v2"), None); + assert_eq!(strip_prefix_slice("Bearer eyJhbGciOi", "Bearer "), Some("eyJhbGciOi")); +} diff --git a/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/README.md b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/README.md new file mode 100644 index 0000000..45d4aed --- /dev/null +++ b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/README.md @@ -0,0 +1,37 @@ +# Rust 04: Kontrollfluss & Pattern Matching 🦀 + +Willkommen zu **Modul 04**! + +--- + +## 💡 1. Kernkonzepte + +### `if/else` Expressions +In Rust sind Verzweigungen Ausdrücke: +```rust +let val = if flag { 100 } else { 0 }; +``` + +### Schleifen (`loop`, `while`, `for`) +- `loop` mit `break value;` +- `while condition { ... }` +- `for i in 1..=10 { ... }` + +### `match` Pattern Matching & Guards +```rust +match (role, level) { + ("Admin", _) => true, + ("User", l) if l <= 2 => true, + _ => false, +} +``` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `aufgabe.rs` + +- **TODO 1:** `classify_temperature(temp_celsius: i32) -> &'static str` +- **TODO 2:** `compute_fibonacci(n: u32) -> u64` +- **TODO 3:** `retry_operation_loop(limit: u32, success_at: u32) -> u32` +- **TODO 4:** `evaluate_permission(role: &str, resource_level: u8, is_admin: bool) -> bool` +- **TODO 5:** `count_even_squares(max: u32) -> u64` diff --git a/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/aufgabe.rs b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..791b9de --- /dev/null +++ b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,57 @@ +// 🦀 Rust 04: Kontrollfluss & Pattern Matching +// ============================================ + +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Klassifiziere eine Temperatur mittels `match` +// - ..=0 -> "Freezing" +// - 1..=15 -> "Cold" +// - 16..=25 -> "Comfortable" +// - 26..=35 -> "Warm" +// - _ -> "Hot" +pub fn classify_temperature(temp_celsius: i32) -> &'static str { + // TODO: Verwende match mit Range-Patterns + "" +} + +// 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Berechne die n-te Fibonacci-Zahl iterativ +// n=0 -> 0, n=1 -> 1, n=2 -> 1, n=3 -> 2, n=4 -> 3, n=5 -> 5, n=6 -> 8 ... +pub fn compute_fibonacci(n: u32) -> u64 { + // TODO: Berechne Fibonacci iterativ mit einer for- oder while-Schleife + 0 +} + +// 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Simuliere eine Retry-Schleife mit `loop` und `break value` +// Starte bei attempt = 1. +// In jedem Durchlauf: +// - Wenn attempt == success_at: beende mit `break attempt;` +// - Wenn attempt > limit: beende mit `break 0;` (Limit überschritten) +// - Sonst attempt += 1 +pub fn retry_operation_loop(limit: u32, success_at: u32) -> u32 { + // TODO: Verwende `loop` mit `break value` + 0 +} + +// 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Berechtigungsprüfung mit `match` und Guards +// - Wenn is_admin == true: immer `true` +// - Wenn role == "Editor" und resource_level <= 3: `true` +// - Wenn role == "Viewer" und resource_level <= 1: `true` +// - In allen anderen Fällen: `false` +pub fn evaluate_permission(role: &str, resource_level: u8, is_admin: bool) -> bool { + // TODO: Verwende match (role, resource_level, is_admin) + false +} + +// 🎯 TEILZIEL 5 (TODO 5): Summiere die Quadrate aller geraden Zahlen von 1 bis max +// Iteriere mit `for i in 1..=max`. +// Wenn i gerade ist (i % 2 == 0), addiere (i as u64) * (i as u64) zur Summe. +pub fn count_even_squares(max: u32) -> u64 { + // TODO: Iteriere und summiere die Quadrate der geraden Zahlen + 0 +} + +fn main() { + println!("Temp 21°C: {}", classify_temperature(21)); + println!("Fib(10): {}", compute_fibonacci(10)); + println!("Retry (success at 3, limit 5): {}", retry_operation_loop(5, 3)); + println!("Permission Editor Lvl 2: {}", evaluate_permission("Editor", 2, false)); + println!("Even Squares bis 10: {}", count_even_squares(10)); +} diff --git a/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/index.html b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/index.html new file mode 100644 index 0000000..0766bf6 --- /dev/null +++ b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/index.html @@ -0,0 +1,117 @@ + + + + + + Rust 04: Kontrollfluss & Pattern Matching + + + +
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🦀 Rust Modern Systems & WebAssembly
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Rust 04: Kontrollfluss, Loops & Mächtiges match Pattern Matching

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Nutze if als wertrückgebenden Ausdruck, meistere loop, while und for Schleifen und entfalte die Kraft des lückenlosen match Pattern Matchings mit Guards und Ranges.

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💡 1. if/else als Ausdrücke (Expressions)

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In Rust ist fast alles ein Ausdruck, der einen Wert zurückgibt. Deshalb kann if direkt Variablen initialisieren – ganz ohne ternären ? : Operator:

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let is_authenticated = true;
+
+// if als Ausdruck: Beide Zweige müssen denselben Datentyp liefern!
+let access_level = if is_authenticated { 2 } else { 0 };
+
+println!("Zugriffsstufe: {}", access_level);
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🔁 2. Die drei Schleifentypen in Rust

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1. loop

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Endlosschleife, kann mit break value; Werte zurückgeben!

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2. while

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Bedingte Schleife: läuft solange die Condition true ist.

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3. for in

+

Sichere Iteration über Ranges 0..10 oder Collections.

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+ +
// loop mit Rückgabewert:
+let mut counter = 0;
+let result = loop {
+    counter += 1;
+    if counter == 10 {
+        break counter * 2; // Liefert 20 zurück
+    }
+};
+
+ + +
+

🎯 3. Das mächtige match Pattern Matching

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match in Rust ist weitaus mächtiger als klassische switch-Anweisungen in C++/Java. Es erzwingt Vollständigkeit (Exhaustiveness) und unterstützt Ranges, Destructuring und Match Guards:

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let score = 85;
+
+let grade = match score {
+    90..=100 => "A (Ausgezeichnet)",
+    80..=89  => "B (Sehr gut)",
+    70..=79  => "C (Befriedigend)",
+    0..=69   => "D (Nicht bestanden)",
+    _        => "Ungültiger Punktestand", // Catch-All Muster
+};
+ +
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🛡️ Match Guards für feingliedrige Logik
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Mit pattern if condition => ... kannst du zusätzliche boolesche Bedingungen an ein Muster anheften, z. B. (role, level) if level <= 3 => true.

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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/musterloesung.rs b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..9385a8f --- /dev/null +++ b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,70 @@ +// 🦀 Rust 04: Musterlösung +// ========================= + +pub fn classify_temperature(temp_celsius: i32) -> &'static str { + match temp_celsius { + ..=0 => "Freezing", + 1..=15 => "Cold", + 16..=25 => "Comfortable", + 26..=35 => "Warm", + _ => "Hot", + } +} + +pub fn compute_fibonacci(n: u32) -> u64 { + if n == 0 { + return 0; + } + if n == 1 { + return 1; + } + let mut prev = 0u64; + let mut curr = 1u64; + for _ in 2..=n { + let next = prev + curr; + prev = curr; + curr = next; + } + curr +} + +pub fn retry_operation_loop(limit: u32, success_at: u32) -> u32 { + let mut attempt = 1; + loop { + if attempt == success_at { + break attempt; + } + if attempt > limit { + break 0; + } + attempt += 1; + } +} + +pub fn evaluate_permission(role: &str, resource_level: u8, is_admin: bool) -> bool { + match (role, resource_level, is_admin) { + (_, _, true) => true, + ("Editor", level, _) if level <= 3 => true, + ("Viewer", level, _) if level <= 1 => true, + _ => false, + } +} + +pub fn count_even_squares(max: u32) -> u64 { + let mut sum = 0u64; + for i in 1..=max { + if i % 2 == 0 { + let val = i as u64; + sum += val * val; + } + } + sum +} + +fn main() { + println!("Temp 21°C: {}", classify_temperature(21)); + println!("Fib(10): {}", compute_fibonacci(10)); + println!("Retry (success at 3, limit 5): {}", retry_operation_loop(5, 3)); + println!("Permission Editor Lvl 2: {}", evaluate_permission("Editor", 2, false)); + println!("Even Squares bis 10: {}", count_even_squares(10)); +} diff --git a/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/test_aufgabe.rs b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..a0f37c2 --- /dev/null +++ b/courses/rust/04_kontrollfluss_und_pattern_matching/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet match Pattern Matching diff --git a/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/README.md b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/README.md new file mode 100644 index 0000000..910c2d8 --- /dev/null +++ b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Rust 05: Structs, impl-Methoden & Konstruktoren + +Eigene Datentypen mit Structs, Methoden mit &self / &mut self und Konstruktor-Pattern Self::new(). diff --git a/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/aufgabe.rs b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..2dfa45d --- /dev/null +++ b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,23 @@ +#[derive(Debug, PartialEq)] +pub struct BankKonto { + pub inhaber: String, + saldo: f64, +} + +impl BankKonto { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Konstruktor new() + pub fn new(inhaber: String, start_saldo: f64) -> Self { + // TODO: Implementieren + Self { inhaber, saldo: 0.0 } + } + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Einzahlen & Abheben + pub fn einzahlen(&mut self, betrag: f64) -> bool { + // TODO: Implementieren + false + } + + pub fn get_saldo(&self) -> f64 { + self.saldo + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/index.html b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/index.html new file mode 100644 index 0000000..e2dc10d --- /dev/null +++ b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Rust 05: Structs, impl-Methoden & Konstruktoren + + + +
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Rust 05: Structs, impl-Methoden & Konstruktoren

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Eigene Datentypen mit Structs, Methoden mit &self / &mut self und Konstruktor-Pattern Self::new().

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/musterloesung.rs b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..638e62b --- /dev/null +++ b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,24 @@ +#[derive(Debug, PartialEq)] +pub struct BankKonto { + pub inhaber: String, + saldo: f64, +} + +impl BankKonto { + pub fn new(inhaber: String, start_saldo: f64) -> Self { + Self { inhaber, saldo: start_saldo } + } + + pub fn einzahlen(&mut self, betrag: f64) -> bool { + if betrag > 0.0 { + self.saldo += betrag; + true + } else { + false + } + } + + pub fn get_saldo(&self) -> f64 { + self.saldo + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/test_aufgabe.rs b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..c57f393 --- /dev/null +++ b/courses/rust/05_structs_und_impl_methoden/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet BankKonto new und einzahlen \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/06_enums_und_option_monade/README.md b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/README.md new file mode 100644 index 0000000..0f18e2b --- /dev/null +++ b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Rust 06: Enums, Option & if let + +Enums mit Datenfeldern, sicheres Null-Handling mit Option (Some/None) und if let Expressions. diff --git a/courses/rust/06_enums_und_option_monade/aufgabe.rs b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..2f0ad6c --- /dev/null +++ b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,11 @@ +#[derive(Debug, PartialEq)] +pub enum Status { + Aktiv, + Gesperrt(String), +} + +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Sichere Division mit Option +pub fn sichere_division(a: f64, b: f64) -> Option { + // TODO: Implementieren + None +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/06_enums_und_option_monade/index.html b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/index.html new file mode 100644 index 0000000..b3e2d7c --- /dev/null +++ b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Rust 06: Enums, Option<T> & if let + + + +
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Rust 06: Enums, Option & if let

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Enums mit Datenfeldern, sicheres Null-Handling mit Option (Some/None) und if let Expressions.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/06_enums_und_option_monade/musterloesung.rs b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..f6fb7fd --- /dev/null +++ b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,13 @@ +#[derive(Debug, PartialEq)] +pub enum Status { + Aktiv, + Gesperrt(String), +} + +pub fn sichere_division(a: f64, b: f64) -> Option { + if b == 0.0 { + None + } else { + Some(a / b) + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/06_enums_und_option_monade/test_aufgabe.rs b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..63d3973 --- /dev/null +++ b/courses/rust/06_enums_und_option_monade/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet sichere_division mit 0 und normalen Zahlen \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/README.md b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/README.md new file mode 100644 index 0000000..a3a3ec7 --- /dev/null +++ b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Rust 07: Result & der ?-Operator + +Explizites Error-Handling mit Result, Fehlerbehandlung und der Fragezeichen-Operator (?). diff --git a/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/aufgabe.rs b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..671c10c --- /dev/null +++ b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,5 @@ +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Parse Zahl mit Fehlerprüfung +pub fn parse_alter(alter_str: &str) -> Result { + // TODO: Implementieren + Err("Nicht implementiert".to_string()) +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/index.html b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/index.html new file mode 100644 index 0000000..1aaebdd --- /dev/null +++ b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Rust 07: Result<T, E> & der ?-Operator + + + +
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Rust 07: Result & der ?-Operator

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Explizites Error-Handling mit Result, Fehlerbehandlung und der Fragezeichen-Operator (?).

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🎯 Lernziele & Teilziele

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/musterloesung.rs b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..35ba2d7 --- /dev/null +++ b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,7 @@ +pub fn parse_alter(alter_str: &str) -> Result { + match alter_str.trim().parse::() { + Ok(alter) if alter <= 120 => Ok(alter), + Ok(_) => Err("Alter unplausibel".to_string()), + Err(_) => Err("Keine gültige Zahl".to_string()), + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/test_aufgabe.rs b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..6b7fd98 --- /dev/null +++ b/courses/rust/07_robustes_error_handling_mit_result/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet parse_alter mit gültigen und ungültigen Eingaben \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/08_packages_crates_und_module/README.md b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/README.md new file mode 100644 index 0000000..ec2abd6 --- /dev/null +++ b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Rust 08: Packages, Crates & Multi-File Module + +Modul-Architektur mit mod, use, pub und Cargo Workspace Management. diff --git a/courses/rust/08_packages_crates_und_module/aufgabe.rs b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..947da70 --- /dev/null +++ b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,6 @@ +pub mod rechner { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Öffentliche Rechenfunktionen + pub fn addiere(a: i32, b: i32) -> i32 { + a + b + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/08_packages_crates_und_module/index.html b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/index.html new file mode 100644 index 0000000..4ca76e2 --- /dev/null +++ b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Rust 08: Packages, Crates & Multi-File Module + + + +
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Rust 08: Packages, Crates & Multi-File Module

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Modul-Architektur mit mod, use, pub und Cargo Workspace Management.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/08_packages_crates_und_module/musterloesung.rs b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..f5ddb7e --- /dev/null +++ b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,5 @@ +pub mod rechner { + pub fn addiere(a: i32, b: i32) -> i32 { + a + b + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/08_packages_crates_und_module/test_aufgabe.rs b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..c1ba925 --- /dev/null +++ b/courses/rust/08_packages_crates_und_module/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Rechner-Modul \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/README.md b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/README.md new file mode 100644 index 0000000..2d8465e --- /dev/null +++ b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/README.md @@ -0,0 +1,60 @@ +# Rust 09: Traits & Shared Behavior + +In diesem Modul lernst du, wie Rust Polymorphie und gemeinsame Schnittstellen ohne klassische Vererbung abbildet: **Traits**. + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **Traits definieren**: Methodensignaturen mit `pub trait MyTrait` festlegen. +2. **Default-Implementierungen**: Standardverhalten in Traits bereitstellen und selektiv überschreiben. +3. **`impl Trait for Type`**: Traits für benutzerdefinierte Structs implementieren. +4. **Trait Bounds (`T: Trait1 + Trait2`)**: Typsichere Einschränkungen für generische Funktionen und `where`-Klauseln. +5. **`impl Trait` als Rückgabetyp**: Kapselung konkreter Typen bei statischem Dispatch. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. Trait-Definition & Default-Methoden +```rust +pub trait TelemetryReport { + fn summary(&self) -> String; + + // Default-Implementierung + fn severity_level(&self) -> u8 { + 1 + } + + fn is_critical(&self) -> bool { + self.severity_level() >= 8 + } +} +``` + +### 2. Trait Bounds & Where-Klauseln +```rust +// Kompakte Syntax +fn print_report(item: &T) { + println!("{}: {}", item, item.summary()); +} + +// Lesbar bei vielen Typen mit where-Klausel +fn process(t: &T, u: &U) +where + T: TelemetryReport + Clone, + U: std::fmt::Debug, +{ + println!("{:?} => {}", u, t.summary()); +} +``` + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +```bash +# Mit rustc direkt kompilieren und ausführen +rustc --test test_aufgabe.rs && ./test_aufgabe + +# Oder im Kurs-Workspace ausführen +``` diff --git a/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/aufgabe.rs b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..ec8e652 --- /dev/null +++ b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,81 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 09: TRAITS & SHARED BEHAVIOR +// ============================================================================ + +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct CpuMetric { + pub core_id: usize, + pub usage_percent: f64, +} + +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct DiskAlert { + pub device: String, + pub free_space_gb: u32, + pub critical_override: Option, +} + +// 🎯 TODO 1: Definiere den Trait 'TelemetryReport' +// Methoden: +// - fn summary(&self) -> String; +// - fn severity_level(&self) -> u8 (Default: liefert 1) +// - fn is_critical(&self) -> bool (Default: liefert true, wenn self.severity_level() >= 8) +pub trait TelemetryReport { + // TODO: Methoden und Default-Implementierungen deklarieren +} + +// 🎯 TODO 2: Definiere den Trait 'FormatJson' +// Methode: +// - fn to_json(&self) -> String; +pub trait FormatJson { + // TODO: Methode deklarieren +} + +// 🎯 TODO 3: Implementiere 'TelemetryReport' und 'FormatJson' für 'CpuMetric' und 'DiskAlert' +// Für CpuMetric: +// - summary: format!("CPU[{}]: {:.1}%", self.core_id, self.usage_percent) +// - severity_level: 9 wenn usage >= 90.0, 5 wenn usage >= 75.0, sonst 1 +// - to_json: format!(r#"{{"type":"cpu","core_id":{},"usage_percent":{:.1}}}"#, self.core_id, self.usage_percent) +// +// Für DiskAlert: +// - summary: format!("Disk[{}]: {} GB free", self.device, self.free_space_gb) +// - severity_level: 10 wenn free_space < 5, 6 wenn free_space < 20, sonst 2 +// - is_critical: wenn critical_override Some(b) ist, gib b zurück; sonst default (severity >= 8) +// - to_json: format!(r#"{{"type":"disk","device":"{}","free_space_gb":{}}}"#, self.device, self.free_space_gb) + +// TODO: impl TelemetryReport for CpuMetric ... +// TODO: impl FormatJson for CpuMetric ... +// TODO: impl TelemetryReport for DiskAlert ... +// TODO: impl FormatJson for DiskAlert ... + +// 🎯 TODO 4: Implementiere 'format_and_dispatch' mit Trait Bounds +// Signatur: fn format_and_dispatch(item: &T) -> String +// Format: format!("[SEV {}] JSON: {}", item.severity_level(), item.to_json()) +pub fn format_and_dispatch(item: &T) -> String { + // TODO: Trait Bounds deklarieren und String formatieren + String::new() +} + +// 🎯 TODO 5: Implementiere 'filter_critical' +// Filtert einen Slice von Items und liefert Referenzen auf alle kritischen Reports. +pub fn filter_critical<'a, T: TelemetryReport>(items: &'a [T]) -> Vec<&'a T> { + // TODO: Mit .iter() und .filter() nach is_critical() filtern + Vec::new() +} + +// 🎯 TODO 6: Implementiere 'create_default_reporter' mit 'impl Trait' Rückgabetyp +// Liefert eine Standard-CpuMetric mit core_id 0 und usage_percent 0.0 +pub fn create_default_reporter() -> impl TelemetryReport { + // TODO: CpuMetric instanziieren und zurückgeben + CpuMetric { core_id: 0, usage_percent: 0.0 } +} + +fn main() { + println!("=== Rust 09: Traits & Shared Behavior ==="); + let cpu = CpuMetric { core_id: 0, usage_percent: 94.5 }; + let disk = DiskAlert { device: "/dev/sda1".to_string(), free_space_gb: 3, critical_override: None }; + + println!("CPU: {}", cpu.summary()); + println!("Disk: {}", disk.summary()); + println!("CPU Dispatch: {}", format_and_dispatch(&cpu)); +} diff --git a/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/index.html b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/index.html new file mode 100644 index 0000000..360e9af --- /dev/null +++ b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/index.html @@ -0,0 +1,190 @@ + + + + + + Rust 09: Traits & Shared Behavior + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Traits, Generics & Smart Pointer
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Rust 09: Traits & Shared Behavior

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Definiere gemeinsame Schnittstellen mit trait, implementiere Default-Verhalten, nutze Trait Bounds (T: Trait) und kombiniere Supertraits für typsichere Abstraktionen.

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⚡ 1. Was sind Traits?

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+ Ein Trait (vergleichbar mit Interfaces in Java oder C#, aber deutlich mächtiger) definiert gemeinsame Funktionalität, die verschiedene Datentypen teilen können. Ein Trait beschreibt Methoden-Signaturen, die implementierende Typen bereitstellen müssen. +

+ + +
+             ┌──────────────────────────────────┐
+             │      trait TelemetryReport       │
+             ├──────────────────────────────────┤
+             │ + summary(&self) -> String       │
+             │ + severity_level(&self) -> u8    │ (Default: 1)
+             │ + is_critical(&self) -> bool     │ (Default: sev >= 8)
+             └────────────────┬─────────────────┘
+                              │ impl Trait for Type
+             ┌────────────────┴────────────────┐
+             ▼                                 ▼
+ ┌───────────────────────┐       ┌───────────────────────┐
+ │   struct CpuMetric    │       │   struct DiskAlert    │
+ │ usage_percent: f64    │       │ device: String        │
+ │ core_id: usize        │       │ free_space_gb: u32    │
+ └───────────────────────┘       └───────────────────────┘ +
+ +
pub trait Summary {
+    // Erforderliche Methode
+    fn summarize(&self) -> String;
+
+    // Methode mit Default-Implementierung
+    fn is_highlighted(&self) -> bool {
+        false
+    }
+}
+
+pub struct NewsArticle {
+    pub headline: String,
+    pub author: String,
+}
+
+impl Summary for NewsArticle {
+    fn summarize(&self) -> String {
+        format!("{}: {}", self.headline, self.author)
+    }
+}
+
+ + +
+

🛡️ 2. Trait Bounds & Mehrfach-Einschränkungen

+

+ Mit Trait Bounds legst du fest, dass ein generischer Typ bestimmte Eigenschaften aufweisen muss. Mehrere Bounds werden mit + kombiniert: +

+ +
+
+ 1. Syntax mit impl Trait +

Kompakt für einfache Parameter: fn notify(item: &impl Summary)

+
+
+ 2. Trait Bound Syntax +

Erzwingt gleiche Typen: fn notify<T: Summary + Display>(item: &T)

+
+
+ 3. where Clauses +

Erhöht Lesbarkeit bei vielen Typ-Parametern und komplexen Bounds.

+
+
+ +
// Mehrere Bounds mit 'where' Klausel
+fn process_telemetry<T, U>(report: &T, target: &U) -> String
+where
+    T: Summary + Clone,
+    U: std::fmt::Display,
+{
+    format!("Sende Report [{}] an Target [{}]", report.summarize(), target)
+}
+
+ + +
+

📑 3. Cheat-Sheet: Traits & Best Practices

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KonzeptSyntax / Rust-CodeBedeutung
Trait Definitionpub trait Describable { fn desc(&self) -> String; }Definiert gemeinsame Methodensignaturen
Default Implementationfn is_ok(&self) -> bool { true }Kann bei Bedarf im impl überschrieben werden
Mehrfach-BoundsT: Summary + Clone + SendTyp muss alle angegebenen Traits erfüllen
Return impl Traitfn create_reporter() -> impl SummaryKapselt den konkreten Typ vor dem Aufrufer
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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💡 Rustacean Tipp: Das Orphan Rule Prinzip
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In Rust kannst du einen Trait nur für einen Typen implementieren, wenn entweder der Trait oder der Typ in deiner eigenen Crate definiert ist. Das verhindert Namenskonflikte und sorgt für Stabilität im Ökosystem!

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+ + diff --git a/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/musterloesung.rs b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..c141ed6 --- /dev/null +++ b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,132 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 09: TRAITS & SHARED BEHAVIOR (MUSTERLÖSUNG) +// ============================================================================ + +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct CpuMetric { + pub core_id: usize, + pub usage_percent: f64, +} + +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct DiskAlert { + pub device: String, + pub free_space_gb: u32, + pub critical_override: Option, +} + +pub trait TelemetryReport { + fn summary(&self) -> String; + + fn severity_level(&self) -> u8 { + 1 + } + + fn is_critical(&self) -> bool { + self.severity_level() >= 8 + } +} + +pub trait FormatJson { + fn to_json(&self) -> String; +} + +impl TelemetryReport for CpuMetric { + fn summary(&self) -> String { + format!("CPU[{}]: {:.1}%", self.core_id, self.usage_percent) + } + + fn severity_level(&self) -> u8 { + if self.usage_percent >= 90.0 { + 9 + } else if self.usage_percent >= 75.0 { + 5 + } else { + 1 + } + } +} + +impl FormatJson for CpuMetric { + fn to_json(&self) -> String { + format!( + r#"{{"type":"cpu","core_id":{},"usage_percent":{:.1}}}"#, + self.core_id, self.usage_percent + ) + } +} + +impl TelemetryReport for DiskAlert { + fn summary(&self) -> String { + format!("Disk[{}]: {} GB free", self.device, self.free_space_gb) + } + + fn severity_level(&self) -> u8 { + if self.free_space_gb < 5 { + 10 + } else if self.free_space_gb < 20 { + 6 + } else { + 2 + } + } + + fn is_critical(&self) -> bool { + if let Some(c) = self.critical_override { + c + } else { + self.severity_level() >= 8 + } + } +} + +impl FormatJson for DiskAlert { + fn to_json(&self) -> String { + format!( + r#"{{"type":"disk","device":"{}","free_space_gb":{}}}"#, + self.device, self.free_space_gb + ) + } +} + +pub fn format_and_dispatch(item: &T) -> String { + format!("[SEV {}] JSON: {}", item.severity_level(), item.to_json()) +} + +pub fn filter_critical<'a, T: TelemetryReport>(items: &'a [T]) -> Vec<&'a T> { + items.iter().filter(|item| item.is_critical()).collect() +} + +pub fn create_default_reporter() -> impl TelemetryReport { + CpuMetric { + core_id: 0, + usage_percent: 0.0, + } +} + +fn main() { + println!("=== Rust 09: Traits & Shared Behavior ==="); + let cpu = CpuMetric { + core_id: 0, + usage_percent: 94.5, + }; + let disk = DiskAlert { + device: "/dev/sda1".to_string(), + free_space_gb: 3, + critical_override: None, + }; + + println!("CPU: {}", cpu.summary()); + println!("Disk: {}", disk.summary()); + println!("CPU Dispatch: {}", format_and_dispatch(&cpu)); + + let items = vec![ + cpu.clone(), + CpuMetric { + core_id: 1, + usage_percent: 45.0, + }, + ]; + let critical = filter_critical(&items); + println!("Kritische CPU-Metriken: {}", critical.len()); +} diff --git a/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/test_aufgabe.rs b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..2ca7422 --- /dev/null +++ b/courses/rust/09_traits_und_shared_behavior/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1,91 @@ +// ============================================================================ +// 🧪 TESTSUITE: RUST 09 TRAITS & SHARED BEHAVIOR +// ============================================================================ + +#[allow(dead_code)] +#[path = "aufgabe.rs"] +mod aufgabe; + +#[allow(unused_imports)] +use aufgabe::*; + +// TEST: test_cpu_metric_telemetry +#[test] +fn test_cpu_metric_telemetry() { + let cpu_normal = CpuMetric { core_id: 0, usage_percent: 42.0 }; + assert_eq!(cpu_normal.summary(), "CPU[0]: 42.0%"); + assert_eq!(cpu_normal.severity_level(), 1); + assert_eq!(cpu_normal.is_critical(), false); + + let cpu_high = CpuMetric { core_id: 1, usage_percent: 78.5 }; + assert_eq!(cpu_high.severity_level(), 5); + assert_eq!(cpu_high.is_critical(), false); + + let cpu_crit = CpuMetric { core_id: 2, usage_percent: 95.0 }; + assert_eq!(cpu_crit.severity_level(), 9); + assert_eq!(cpu_crit.is_critical(), true); +} + +// TEST: test_disk_alert_telemetry +#[test] +fn test_disk_alert_telemetry() { + let disk_ok = DiskAlert { device: "/dev/sda1".to_string(), free_space_gb: 50, critical_override: None }; + assert_eq!(disk_ok.summary(), "Disk[/dev/sda1]: 50 GB free"); + assert_eq!(disk_ok.severity_level(), 2); + assert_eq!(disk_ok.is_critical(), false); + + let disk_warn = DiskAlert { device: "/dev/sdb1".to_string(), free_space_gb: 15, critical_override: None }; + assert_eq!(disk_warn.severity_level(), 6); + assert_eq!(disk_warn.is_critical(), false); + + let disk_crit = DiskAlert { device: "/dev/nvme0n1".to_string(), free_space_gb: 2, critical_override: None }; + assert_eq!(disk_crit.severity_level(), 10); + assert_eq!(disk_crit.is_critical(), true); + + let disk_forced_crit = DiskAlert { device: "/dev/sdc".to_string(), free_space_gb: 100, critical_override: Some(true) }; + assert_eq!(disk_forced_crit.is_critical(), true); +} + +// TEST: test_format_json_and_dispatch +#[test] +fn test_format_json_and_dispatch() { + let cpu = CpuMetric { core_id: 3, usage_percent: 91.0 }; + let json_str = cpu.to_json(); + assert!(json_str.contains(r#""type":"cpu""#)); + assert!(json_str.contains(r#""core_id":3"#)); + + let dispatch_output = format_and_dispatch(&cpu); + assert_eq!(dispatch_output, format!("[SEV 9] JSON: {}", json_str)); +} + +// TEST: test_filter_critical_and_default_reporter +#[test] +fn test_filter_critical_and_default_reporter() { + let list = vec![ + CpuMetric { core_id: 0, usage_percent: 10.0 }, + CpuMetric { core_id: 1, usage_percent: 98.0 }, + CpuMetric { core_id: 2, usage_percent: 91.5 }, + ]; + let criticals = filter_critical(&list); + assert_eq!(criticals.len(), 2); + assert_eq!(criticals[0].core_id, 1); + assert_eq!(criticals[1].core_id, 2); + + let default_rep = create_default_reporter(); + assert_eq!(default_rep.summary(), "CPU[0]: 0.0%"); + assert_eq!(default_rep.severity_level(), 1); + assert_eq!(default_rep.is_critical(), false); +} + +fn main() { + println!("🧪 Führe Rust 09 Testsuite aus..."); + test_cpu_metric_telemetry(); + println!(" ✓ test_cpu_metric_telemetry bestanden"); + test_disk_alert_telemetry(); + println!(" ✓ test_disk_alert_telemetry bestanden"); + test_format_json_and_dispatch(); + println!(" ✓ test_format_json_and_dispatch bestanden"); + test_filter_critical_and_default_reporter(); + println!(" ✓ test_filter_critical_and_default_reporter bestanden"); + println!("\n✅ Alle Tests für Rust 09 erfolgreich bestanden!"); +} diff --git a/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/README.md b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/README.md new file mode 100644 index 0000000..635e418 --- /dev/null +++ b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/README.md @@ -0,0 +1,37 @@ +# Rust 10: Generics & Dynamischer Dispatch + +Lerne den fundamentalen Unterschied zwischen **statischem Dispatch (Monomorphisierung)** und **dynamischem Dispatch (Trait Objects mit `dyn Trait`)** kennen. + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **Generische Structs & Methoden**: Typ-unabhängigen Code mit `struct Container` und `impl Container` schreiben. +2. **Monomorphisierung**: Verstehen, wie der Rust-Compiler generischen Code zur Compile-Zeit dupliziert (Zero-Cost Abstractions). +3. **Trait Objects (`dyn Trait`)**: Trait-Objekte mit `Box` oder `&dyn Trait` für heterogene Collections erstellen. +4. **Vtable & Fat Pointer**: Aufbau von Trait Objects (Datenpointer + vtable-Pointer) nachvollziehen. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. Statischer Dispatch (Generics) +```rust +fn process_static(plugin: &T, input: &str) -> String { + plugin.process(input) // Direkter Aufruf, vom Compiler inline-optimiert +} +``` + +### 2. Dynamischer Dispatch (`dyn Trait`) +```rust +fn process_dynamic(plugin: &dyn DataPlugin, input: &str) -> String { + plugin.process(input) // vtable Lookup zur Laufzeit +} +``` + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +```bash +rustc --test test_aufgabe.rs && ./test_aufgabe +``` diff --git a/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/aufgabe.rs b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..01ba102 --- /dev/null +++ b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,114 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 10: GENERICS & DYNAMISCHER DISPATCH (TRAIT OBJECTS) +// ============================================================================ + +// 🎯 TODO 1: Implementiere das generische Struct 'DataContainer' +// Felder: +// - pub value: T +// - pub tag: String +// +// Methoden: +// - pub fn new(value: T, tag: &str) -> Self +// - pub fn get_value(&self) -> &T +// - pub fn transform U>(self, op: F) -> DataContainer +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct DataContainer { + pub value: T, + pub tag: String, +} + +impl DataContainer { + // TODO: new und get_value implementieren + pub fn new(value: T, tag: &str) -> Self { + Self { + value, + tag: tag.to_string(), + } + } + + pub fn get_value(&self) -> &T { + &self.value + } + + pub fn transform U>(self, op: F) -> DataContainer { + // TODO: op(self.value) anwenden und neuen DataContainer mit unverändertem tag erzeugen + let new_val = op(self.value); + DataContainer { + value: new_val, + tag: self.tag, + } + } +} + +// 🎯 TODO 2: Definiere den Trait 'DataPlugin' +// Methoden: +// - fn name(&self) -> &str; +// - fn process(&self, input: &str) -> String; +pub trait DataPlugin { + // TODO: Methodensignaturen deklarieren +} + +// 🎯 TODO 3: Implementiere konkrete Plugins +// a) 'UppercasePlugin' -> name: "uppercase", process: input.to_uppercase() +pub struct UppercasePlugin; + +// b) 'PrefixPlugin' -> Felder: pub prefix: String +// name: "prefix", process: format!("{}{}", self.prefix, input) +pub struct PrefixPlugin { + pub prefix: String, +} + +// c) 'CensorPlugin' -> Felder: pub forbidden: String, pub replacement: String +// name: "censor", process: input.replace(&self.forbidden, &self.replacement) +pub struct CensorPlugin { + pub forbidden: String, + pub replacement: String, +} + +// TODO: impl DataPlugin for UppercasePlugin ... +// TODO: impl DataPlugin for PrefixPlugin ... +// TODO: impl DataPlugin for CensorPlugin ... + +// 🎯 TODO 4: Implementiere 'PluginPipeline' mit dynamischem Dispatch (dyn Trait) +// Feld: +// - plugins: Vec> +pub struct PluginPipeline { + pub plugins: Vec>, +} + +impl PluginPipeline { + pub fn new() -> Self { + Self { + plugins: Vec::new(), + } + } + + pub fn register(&mut self, plugin: Box) { + // TODO: Plugin zur Liste hinzufügen + } + + pub fn count(&self) -> usize { + self.plugins.len() + } + + pub fn plugin_names(&self) -> Vec<&str> { + // TODO: Namen aller Plugins als Vec<&str> sammeln + Vec::new() + } + + pub fn execute(&self, input: &str) -> String { + // TODO: String durch alle Plugins sequentiell leiten und Endergebnis zurückgeben + input.to_string() + } +} + +fn main() { + println!("=== Rust 10: Generics & Dynamic Dispatch ==="); + let container = DataContainer::new(100, "sensor-01"); + let transformed = container.transform(|x| x * 2); + println!("Transformed: {:?} (Val: {})", transformed, transformed.get_value()); + + let mut pipeline = PluginPipeline::new(); + // pipeline.register(Box::new(UppercasePlugin)); + println!("Pipeline Plugins: {}", pipeline.count()); +} diff --git a/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/index.html b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/index.html new file mode 100644 index 0000000..dea51b0 --- /dev/null +++ b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/index.html @@ -0,0 +1,171 @@ + + + + + + Rust 10: Generics & Dynamischer Dispatch + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Traits, Generics & Smart Pointer
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Rust 10: Generics & Trait Objects (dyn Trait)

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Verstehe den Unterschied zwischen statischem Dispatch (Monomorphisierung) und dynamischem Dispatch (dyn Trait) mit vtables für flexible Plugin-Architekturen.

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⚡ 1. Statischer Dispatch vs. Dynamischer Dispatch (dyn Trait)

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+ Rust bietet zwei grundlegende Wege für Polymorphie. Die Wahl hat entscheidenden Einfluss auf Performance, Inlining und Typsystem: +

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+ [1. Statischer Dispatch: fn run<T: Plugin>(p: &T)]
+     └── Monomorphisierung zur Compile-Zeit ──> Direkter Funktionsaufruf (Zero-Cost, Inlining!)
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+ [2. Dynamischer Dispatch: Box<dyn Plugin> / &dyn Plugin]
+     └── Fat Pointer: [ Pointer auf Instanz | Pointer auf vtable (Methodentabelle) ]
+     └── Ermöglicht heterogene Sammlungen: Vec<Box<dyn Plugin>> +
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+ 🚀 Statischer Dispatch (Generics) +

+ Compiler erzeugt spezialisierten Maschinencode für jeden Typ (Monomorphisierung). Maximale Geschwindigkeit, jedoch homogene Collections. +

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+ 🧩 Dynamischer Dispatch (dyn Trait) +

+ Laufzeit-Auflösung über vtable. Geringer Indirektions-Overhead, erlaubt aber heterogene Listen wie Vec<Box<dyn DataPlugin>>. +

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📦 2. Trait Objects in der Praxis

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pub trait DataPlugin {
+    fn name(&self) -> &str;
+    fn process(&self, input: &str) -> String;
+}
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+pub struct PluginPipeline {
+    // Heterogene Sammlung unterschiedlicher Plugin-Typen!
+    plugins: Vec<Box<dyn DataPlugin>>,
+}
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+impl PluginPipeline {
+    pub fn new() -> Self {
+        Self { plugins: Vec::new() }
+    }
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+    pub fn register(&mut self, plugin: Box<dyn DataPlugin>) {
+        self.plugins.push(plugin);
+    }
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+    pub fn run_all(&self, mut data: String) -> String {
+        for plugin in &self.plugins {
+            data = plugin.process(&data);
+        }
+        data
+    }
+}
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📑 3. Cheat-Sheet: Generics & dyn Trait

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MusterSyntaxDispatch-ArtTyp-Sicherheit
Generische Funktionfn f<T: Trait>(x: T)Statisch (Compile-Zeit)100% homogen pro Aufruf
impl Trait Parameterfn f(x: impl Trait)Statisch (Kurzform)Homogen
Trait Object Referenz&dyn TraitDynamisch (vtable)Heterogen (Borrow)
Owned Trait ObjectBox<dyn Trait>Dynamisch (Heap + vtable)Heterogen (Ownership)
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/musterloesung.rs b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..ebd5906 --- /dev/null +++ b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,126 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 10: GENERICS & DYNAMISCHER DISPATCH (MUSTERLÖSUNG) +// ============================================================================ + +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct DataContainer { + pub value: T, + pub tag: String, +} + +impl DataContainer { + pub fn new(value: T, tag: &str) -> Self { + Self { + value, + tag: tag.to_string(), + } + } + + pub fn get_value(&self) -> &T { + &self.value + } + + pub fn transform U>(self, op: F) -> DataContainer { + let new_val = op(self.value); + DataContainer { + value: new_val, + tag: self.tag, + } + } +} + +pub trait DataPlugin { + fn name(&self) -> &str; + fn process(&self, input: &str) -> String; +} + +pub struct UppercasePlugin; + +impl DataPlugin for UppercasePlugin { + fn name(&self) -> &str { + "uppercase" + } + + fn process(&self, input: &str) -> String { + input.to_uppercase() + } +} + +pub struct PrefixPlugin { + pub prefix: String, +} + +impl DataPlugin for PrefixPlugin { + fn name(&self) -> &str { + "prefix" + } + + fn process(&self, input: &str) -> String { + format!("{}{}", self.prefix, input) + } +} + +pub struct CensorPlugin { + pub forbidden: String, + pub replacement: String, +} + +impl DataPlugin for CensorPlugin { + fn name(&self) -> &str { + "censor" + } + + fn process(&self, input: &str) -> String { + input.replace(&self.forbidden, &self.replacement) + } +} + +pub struct PluginPipeline { + pub plugins: Vec>, +} + +impl PluginPipeline { + pub fn new() -> Self { + Self { + plugins: Vec::new(), + } + } + + pub fn register(&mut self, plugin: Box) { + self.plugins.push(plugin); + } + + pub fn count(&self) -> usize { + self.plugins.len() + } + + pub fn plugin_names(&self) -> Vec<&str> { + self.plugins.iter().map(|p| p.name()).collect() + } + + pub fn execute(&self, input: &str) -> String { + let mut current = input.to_string(); + for plugin in &self.plugins { + current = plugin.process(¤t); + } + current + } +} + +fn main() { + println!("=== Rust 10: Generics & Dynamic Dispatch ==="); + let container = DataContainer::new(100, "sensor-01"); + let transformed = container.transform(|x| x * 2); + println!("Transformed: {:?} (Val: {})", transformed, transformed.get_value()); + + let mut pipeline = PluginPipeline::new(); + pipeline.register(Box::new(PrefixPlugin { prefix: ">> ".to_string() })); + pipeline.register(Box::new(UppercasePlugin)); + pipeline.register(Box::new(CensorPlugin { + forbidden: "GEHEIM".to_string(), + replacement: "******".to_string(), + })); + + let output = pipeline.execute("hallo geheim welt"); + println!("Pipeline Output: '{}'", output); +} diff --git a/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/test_aufgabe.rs b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..bf02180 --- /dev/null +++ b/courses/rust/10_generics_und_dynamischer_dispatch/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1,76 @@ +// ============================================================================ +// 🧪 TESTSUITE: RUST 10 GENERICS & DYNAMISCHER DISPATCH +// ============================================================================ + +#[allow(dead_code)] +#[path = "aufgabe.rs"] +mod aufgabe; + +#[allow(unused_imports)] +use aufgabe::*; + +// TEST: test_generic_data_container +#[test] +fn test_generic_data_container() { + let container = DataContainer::new(42, "int-container"); + assert_eq!(*container.get_value(), 42); + assert_eq!(container.tag, "int-container"); + + let transformed = container.transform(|x| format!("Value is {}", x * 2)); + assert_eq!(*transformed.get_value(), "Value is 84"); + assert_eq!(transformed.tag, "int-container"); +} + +// TEST: test_individual_plugins +#[test] +fn test_individual_plugins() { + let up = UppercasePlugin; + assert_eq!(up.name(), "uppercase"); + assert_eq!(up.process("rust"), "RUST"); + + let pre = PrefixPlugin { prefix: "LOG: ".to_string() }; + assert_eq!(pre.name(), "prefix"); + assert_eq!(pre.process("system ready"), "LOG: system ready"); + + let censor = CensorPlugin { + forbidden: "password123".to_string(), + replacement: "********".to_string(), + }; + assert_eq!(censor.name(), "censor"); + assert_eq!(censor.process("auth password123 ok"), "auth ******** ok"); +} + +// TEST: test_plugin_pipeline_dynamic_dispatch +#[test] +fn test_plugin_pipeline_dynamic_dispatch() { + let mut pipeline = PluginPipeline::new(); + assert_eq!(pipeline.count(), 0); + + pipeline.register(Box::new(PrefixPlugin { prefix: "[AUDIT] ".to_string() })); + pipeline.register(Box::new(UppercasePlugin)); + pipeline.register(Box::new(CensorPlugin { + forbidden: "SECRET".to_string(), + replacement: "XXX".to_string(), + })); + + assert_eq!(pipeline.count(), 3); + assert_eq!(pipeline.plugin_names(), vec!["prefix", "uppercase", "censor"]); + + let input = "user accessed secret token"; + let output = pipeline.execute(input); + // 1. Prefix: "[AUDIT] user accessed secret token" + // 2. Uppercase: "[AUDIT] USER ACCESSED SECRET TOKEN" + // 3. Censor: "[AUDIT] USER ACCESSED XXX TOKEN" + assert_eq!(output, "[AUDIT] USER ACCESSED XXX TOKEN"); +} + +fn main() { + println!("🧪 Führe Rust 10 Testsuite aus..."); + test_generic_data_container(); + println!(" ✓ test_generic_data_container bestanden"); + test_individual_plugins(); + println!(" ✓ test_individual_plugins bestanden"); + test_plugin_pipeline_dynamic_dispatch(); + println!(" ✓ test_plugin_pipeline_dynamic_dispatch bestanden"); + println!("\n✅ Alle Tests für Rust 10 erfolgreich bestanden!"); +} diff --git a/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/README.md b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/README.md new file mode 100644 index 0000000..73f4ee5 --- /dev/null +++ b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/README.md @@ -0,0 +1,43 @@ +# Rust 11: Iteratoren & Closures + +Tauche ein in die funktionale Welt von Rust: Closures, Environment Capturing und Zero-Cost Iterator-Pipelines. + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **Closures**: Syntax `|args| body` und Environment-Capturing via `Fn`, `FnMut` und `FnOnce`. +2. **Move-Semantik**: Variablen-Besitz in Closures mit dem Schlüsselwort `move` übertragen. +3. **Eigene Iteratoren**: Den `Iterator`-Trait mit `type Item` und `fn next(&mut self)` implementieren. +4. **Adapter-Chaining**: `.map()`, `.filter()`, `.fold()`, `.filter_map()`, `.zip()`, `.take()` effizient verketten. +5. **Zero-Cost Abstraction**: Verstehen, warum funktionale Pipelines in Rust genauso schnell wie handgeschriebene for-Loops kompilieren. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. Custom Iterator +```rust +pub struct Fibonacci { + curr: u64, + next: u64, +} + +impl Iterator for Fibonacci { + type Item = u64; + + fn next(&mut self) -> Option { + let current = self.curr; + self.curr = self.next; + self.next = current + self.next; + Some(current) + } +} +``` + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +```bash +rustc --test test_aufgabe.rs && ./test_aufgabe +``` diff --git a/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/aufgabe.rs b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..2541926 --- /dev/null +++ b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,81 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 11: ITERATOREN & CLOSURES +// ============================================================================ + +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct LogRecord { + pub id: u64, + pub service: String, + pub level: String, + pub response_time_ms: u64, +} + +// 🎯 TODO 1: Implementiere den Custom Iterator 'Fibonacci' +// Erzeugt eine endlose Folge von Fibonacci-Zahlen (0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, ...) +pub struct Fibonacci { + pub curr: u64, + pub next: u64, +} + +impl Fibonacci { + pub fn new() -> Self { + Self { curr: 0, next: 1 } + } +} + +impl Iterator for Fibonacci { + type Item = u64; + + fn next(&mut self) -> Option { + // TODO: Aktuellen Wert sichern, next aktualisieren und Some(current) zurückgeben + None + } +} + +// 🎯 TODO 2: Implementiere 'filter_and_extract_slow_requests' +// Filtert alle Logs, bei denen 'service == service_name' und 'response_time_ms >= min_latency' gilt, +// und gibt einen Vec der Log-IDs zurück. +// Verwende eine funktionale Iterator-Pipeline (.iter(), .filter(), .map(), .collect())! +pub fn filter_and_extract_slow_requests(logs: &[LogRecord], service_name: &str, min_latency: u64) -> Vec { + // TODO: Iterator-Pipeline aufbauen + Vec::new() +} + +// 🎯 TODO 3: Implementiere 'compute_service_stats' +// Berechnet für einen gegebenen Service: (Anzahl Logs, Durchschnittliche Latenz in ms f64, Maximale Latenz u64) +// Falls keine Logs für den Service existieren, gib 'None' zurück. +pub fn compute_service_stats(logs: &[LogRecord], service_name: &str) -> Option<(usize, f64, u64)> { + // TODO: Filtern und mit .fold() oder .map() aggregieren + None +} + +// 🎯 TODO 4: Implementiere 'create_multiplier_closure' +// Liefert ein Closure mit 'impl Fn(u64) -> u64', welches den Eingabewert mit 'factor' multipliziert. +pub fn create_multiplier_closure(factor: u64) -> impl Fn(u64) -> u64 { + // TODO: move Closure zurückgeben + move |x: u64| x +} + +// 🎯 TODO 5: Implementiere 'fold_metrics' +// Berechnet für ein beliebiges Iterable von u64 in einem einzigen .fold() Durchlauf: +// (Minimum, Maximum, Summe) +// Bei leerem Iterator: (0, 0, 0) +pub fn fold_metrics>(iter: I) -> (u64, u64, u64) { + // TODO: In ein Iterator wandeln und mit .fold() aggregieren + (0, 0, 0) +} + +fn main() { + println!("=== Rust 11: Iteratoren & Closures ==="); + let fib_5: Vec = Fibonacci::new().take(8).collect(); + println!("Erste 8 Fibonacci-Zahlen: {:?}", fib_5); + + let logs = vec![ + LogRecord { id: 1, service: "auth".to_string(), level: "INFO".to_string(), response_time_ms: 12 }, + LogRecord { id: 2, service: "auth".to_string(), level: "WARN".to_string(), response_time_ms: 250 }, + LogRecord { id: 3, service: "billing".to_string(), level: "ERROR".to_string(), response_time_ms: 450 }, + ]; + + let slow_auth = filter_and_extract_slow_requests(&logs, "auth", 100); + println!("Slow Auth Logs: {:?}", slow_auth); +} diff --git a/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/index.html b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/index.html new file mode 100644 index 0000000..1ff2e00 --- /dev/null +++ b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/index.html @@ -0,0 +1,167 @@ + + + + + + Rust 11: Iteratoren & Closures + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Traits, Generics & Smart Pointer
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Rust 11: Closures & Iterator Pipelines

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Meistere funktionale Programmierung in Rust: Closures (Fn, FnMut, FnOnce), Custom-Iteratoren und hocheffiziente Zero-Cost Iterator-Pipelines.

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⚡ 1. Closures & die Trait-Hierarchie (Fn, FnMut, FnOnce)

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+ Ein Closure ist eine anonyme Funktion, die Variablen aus ihrer Umgebung einfangen (capturen) kann. Der Rust-Compiler leitet automatisch das restriktivste Trait ab: +

+ + +
+                         ┌──────────────┐
+                         │    FnOnce    │ (Konsumiert Umgebung / Move, 1x aufrufbar)
+                         └──────┬───────┘
+                                ▲
+                         ┌──────┴───────┐
+                         │    FnMut     │ (Verändert Umgebung &mut, mehrfach aufrufbar)
+                         └──────┬───────┘
+                                ▲
+                         ┌──────┴───────┐
+                         │      Fn      │ (Liest Umgebung unveränderlich &T, nebenläufig nutzbar)
+                         └──────────────┘ +
+ +
// 1. Fn: Liest Referenz
+let factor = 2;
+let double = |x: i32| x * factor;
+
+// 2. FnMut: Mutiert Zustand
+let mut count = 0;
+let mut inc = || { count += 1; count };
+
+// 3. FnOnce / move: Übernimmt Ownership
+let text = String::from("Rust");
+let consume = move || println!("Taken: {}", text);
+
+ + +
+

🛡️ 2. Der Iterator Trait & Adapter Pipelines

+

+ In Rust sind Iteratoren lazy (träge) – Berechnungen finden erst statt, wenn ein Consumer wie .collect(), .sum() oder .fold() die Pipeline konsumiert. +

+ +
pub trait Iterator {
+    type Item;
+    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
+}
+
+// Zero-Cost Pipeline:
+let sum_of_even_squares: u64 = (1..=100)
+    .filter(|&x| x % 2 == 0)
+    .map(|x| x * x)
+    .sum();
+ +
+
🏭 Didaktische Analogie: Das Montageband in der Fabrik
+

+ Ein Iterator ist wie ein Fließband: .filter() und .map() sind Bearbeitungsstationen am Band. Das Band bewegt sich jedoch kein Stück, bis am Ende der Fertigwaren-Empfänger (.collect()) das Paket anfordert! +

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+ + +
+

📑 3. Cheat-Sheet: Wichtige Iterator-Adapter

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Adapter / ConsumerSignatur-BeispielBeschreibung
.map(f)iter.map(|x| x * 2)Transformiert jedes Element 1:1
.filter(p)iter.filter(|x| *x > 10)Behält nur Elemente, die dem Prädikat entsprechen
.fold(init, f)iter.fold(0, |acc, x| acc + x)Aggregiert alle Werte in einen Akkumulator
.collect()iter.collect::<Vec<_>>()Wandelt Iterator in eine konkrete Kollektion um
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/musterloesung.rs b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..cdf7736 --- /dev/null +++ b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,99 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 11: ITERATOREN & CLOSURES (MUSTERLÖSUNG) +// ============================================================================ + +#[derive(Debug, Clone, PartialEq)] +pub struct LogRecord { + pub id: u64, + pub service: String, + pub level: String, + pub response_time_ms: u64, +} + +pub struct Fibonacci { + pub curr: u64, + pub next: u64, +} + +impl Fibonacci { + pub fn new() -> Self { + Self { curr: 0, next: 1 } + } +} + +impl Iterator for Fibonacci { + type Item = u64; + + fn next(&mut self) -> Option { + let current = self.curr; + self.curr = self.next; + self.next = current.saturating_add(self.next); + Some(current) + } +} + +pub fn filter_and_extract_slow_requests( + logs: &[LogRecord], + service_name: &str, + min_latency: u64, +) -> Vec { + logs.iter() + .filter(|log| log.service == service_name && log.response_time_ms >= min_latency) + .map(|log| log.id) + .collect() +} + +pub fn compute_service_stats(logs: &[LogRecord], service_name: &str) -> Option<(usize, f64, u64)> { + let matching: Vec<&LogRecord> = logs + .iter() + .filter(|log| log.service == service_name) + .collect(); + + if matching.is_empty() { + return None; + } + + let count = matching.len(); + let (total_lat, max_lat) = matching.iter().fold((0u64, 0u64), |(sum, max_val), log| { + (sum + log.response_time_ms, max_val.max(log.response_time_ms)) + }); + + let avg = total_lat as f64 / count as f64; + Some((count, avg, max_lat)) +} + +pub fn create_multiplier_closure(factor: u64) -> impl Fn(u64) -> u64 { + move |x: u64| x * factor +} + +pub fn fold_metrics>(iter: I) -> (u64, u64, u64) { + let mut it = iter.into_iter(); + let first = match it.next() { + Some(val) => val, + None => return (0, 0, 0), + }; + + it.fold((first, first, first), |(min_val, max_val, sum_val), x| { + (min_val.min(x), max_val.max(x), sum_val + x) + }) +} + +fn main() { + println!("=== Rust 11: Iteratoren & Closures ==="); + let fib_8: Vec = Fibonacci::new().take(8).collect(); + println!("Erste 8 Fibonacci-Zahlen: {:?}", fib_8); + + let logs = vec![ + LogRecord { id: 1, service: "auth".to_string(), level: "INFO".to_string(), response_time_ms: 12 }, + LogRecord { id: 2, service: "auth".to_string(), level: "WARN".to_string(), response_time_ms: 250 }, + LogRecord { id: 3, service: "billing".to_string(), level: "ERROR".to_string(), response_time_ms: 450 }, + LogRecord { id: 4, service: "auth".to_string(), level: "ERROR".to_string(), response_time_ms: 300 }, + ]; + + let slow_auth = filter_and_extract_slow_requests(&logs, "auth", 100); + println!("Slow Auth Logs: {:?}", slow_auth); + + if let Some((count, avg, max)) = compute_service_stats(&logs, "auth") { + println!("Auth Stats: Count={}, Avg={:.1}ms, Max={}ms", count, avg, max); + } +} diff --git a/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/test_aufgabe.rs b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..0e95165 --- /dev/null +++ b/courses/rust/11_iteratoren_und_closures/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1,88 @@ +// ============================================================================ +// 🧪 TESTSUITE: RUST 11 ITERATOREN & CLOSURES +// ============================================================================ + +#[allow(dead_code)] +#[path = "aufgabe.rs"] +mod aufgabe; + +#[allow(unused_imports)] +use aufgabe::*; + +// TEST: test_fibonacci_iterator +#[test] +fn test_fibonacci_iterator() { + let fib: Vec = Fibonacci::new().take(8).collect(); + assert_eq!(fib, vec![0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13]); + + let sum_first_5: u64 = Fibonacci::new().take(5).sum(); + // 0 + 1 + 1 + 2 + 3 = 7 + assert_eq!(sum_first_5, 7); +} + +// TEST: test_filter_slow_requests +#[test] +fn test_filter_slow_requests() { + let logs = vec![ + LogRecord { id: 101, service: "gateway".to_string(), level: "INFO".to_string(), response_time_ms: 10 }, + LogRecord { id: 102, service: "gateway".to_string(), level: "WARN".to_string(), response_time_ms: 150 }, + LogRecord { id: 103, service: "db".to_string(), level: "ERROR".to_string(), response_time_ms: 500 }, + LogRecord { id: 104, service: "gateway".to_string(), level: "ERROR".to_string(), response_time_ms: 220 }, + ]; + + let slow_gateway = filter_and_extract_slow_requests(&logs, "gateway", 100); + assert_eq!(slow_gateway, vec![102, 104]); + + let slow_db = filter_and_extract_slow_requests(&logs, "db", 600); + assert_eq!(slow_db, Vec::::new()); +} + +// TEST: test_service_stats +#[test] +fn test_service_stats() { + let logs = vec![ + LogRecord { id: 1, service: "auth".to_string(), level: "INFO".to_string(), response_time_ms: 100 }, + LogRecord { id: 2, service: "auth".to_string(), level: "WARN".to_string(), response_time_ms: 200 }, + LogRecord { id: 3, service: "auth".to_string(), level: "ERROR".to_string(), response_time_ms: 300 }, + ]; + + let stats = compute_service_stats(&logs, "auth"); + assert!(stats.is_some()); + let (count, avg, max) = stats.unwrap(); + assert_eq!(count, 3); + assert!((avg - 200.0).abs() < 1e-5); + assert_eq!(max, 300); + + let not_found = compute_service_stats(&logs, "non_existent"); + assert_eq!(not_found, None); +} + +// TEST: test_closures_and_fold_metrics +#[test] +fn test_closures_and_fold_metrics() { + let times_ten = create_multiplier_closure(10); + assert_eq!(times_ten(5), 50); + assert_eq!(times_ten(0), 0); + + let numbers = vec![15, 3, 42, 8, 23]; + let (min, max, sum) = fold_metrics(numbers); + assert_eq!(min, 3); + assert_eq!(max, 42); + assert_eq!(sum, 91); + + let empty: Vec = vec![]; + assert_eq!(fold_metrics(empty), (0, 0, 0)); +} + +fn main() { + println!("🧪 Führe Rust 11 Testsuite aus..."); + test_fibonacci_iterator(); + println!(" ✓ test_fibonacci_iterator bestanden"); + test_filter_slow_requests(); + println!(" ✓ test_filter_slow_requests bestanden"); + test_service_stats(); + println!(" ✓ test_service_stats bestanden"); + test_closures_and_fold_metrics(); + println!(" ✓ test_closures_and_fold_metrics bestanden"); + println!("\n✅ Alle Tests für Rust 11 erfolgreich bestanden!"); +} diff --git a/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/README.md b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/README.md new file mode 100644 index 0000000..e640704 --- /dev/null +++ b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/README.md @@ -0,0 +1,46 @@ +# Rust 12: Smart Pointer & Speichersicherheit + +Lerne die wichtigsten Smart Pointer der Rust-Standardbibliothek: `Box`, `Rc`, `RefCell` und das RAII `Drop`-Trait. + +--- + +## 🎯 Lernziele +1. **`Box`**: Heap-Allokation für Daten mit bekannter Pointer-Größe und rekursive Typen. +2. **`Rc`**: Referenzzählung für Multiple Ownership in Single-Thread-Szenarien. +3. **`RefCell` & Interior Mutability**: Sichere Mutation unveränderlicher Variablen durch dynamische Laufzeitprüfung. +4. **`Rc>`**: Das Standard-Muster für geteilte veränderliche Datenstrukturen (z.B. Graphen, DOM). +5. **`Drop` Trait**: Deterministische Ressourcenfreigabe ohne Garbage Collector. + +--- + +## 💡 Schlüsselkonzepte + +### 1. Rekursiver Baum mit Box +```rust +pub enum TreeNode { + Empty, + Node { + val: i32, + left: Box, + right: Box, + }, +} +``` + +### 2. Interior Mutability mit Rc und RefCell +```rust +use std::rc::Rc; +use std::cell::RefCell; + +let counter = Rc::new(RefCell::new(0)); +*counter.borrow_mut() += 1; +assert_eq!(*counter.borrow(), 1); +``` + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +```bash +rustc --test test_aufgabe.rs && ./test_aufgabe +``` diff --git a/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/aufgabe.rs b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..5ca818a --- /dev/null +++ b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,109 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 12: SMART POINTER (BOX, RC, REFCELL) +// ============================================================================ + +use std::cell::RefCell; +use std::rc::Rc; + +// 🎯 TODO 1: Implementiere den rekursiven Binärbaum 'TreeNode' mit Box +#[derive(Debug, PartialEq)] +pub enum TreeNode { + Empty, + Node { + val: i32, + left: Box, + right: Box, + }, +} + +impl TreeNode { + pub fn new() -> Self { + TreeNode::Empty + } + + // Fügt einen Wert in den binären Suchbaum ein (kleinere Werte links, größere/gleiche rechts) + pub fn insert(&mut self, new_val: i32) { + // TODO: Muster-Matching auf &mut self; falls Empty -> Node erzeugen; falls Node -> rekursiv absteigen + } + + // Prüft, ob der Wert im Baum existiert + pub fn contains(&self, target: i32) -> bool { + // TODO: Rekursive Suche + false + } + + // Berechnet die Summe aller Knotenwerte + pub fn sum(&self) -> i32 { + // TODO: Summe berechnen + 0 + } +} + +// 🎯 TODO 2: Implementiere 'SharedCounter' mit Rc> +// Erlaubt geteilten veränderlichen Zugriff im Single-Thread +#[derive(Clone)] +pub struct SharedCounter { + pub inner: Rc>, +} + +impl SharedCounter { + pub fn new(initial: i32) -> Self { + // TODO: Rc::new(RefCell::new(initial)) verpacken + Self { + inner: Rc::new(RefCell::new(initial)), + } + } + + pub fn clone_handle(&self) -> Self { + // TODO: Rc klonen (erhöht Reference Count) + Self { + inner: Rc::clone(&self.inner), + } + } + + pub fn increment(&self, delta: i32) { + // TODO: Über borrow_mut() den internen Wert um delta erhöhen + } + + pub fn get(&self) -> i32 { + // TODO: Über borrow() den internen Wert auslesen + 0 + } + + pub fn strong_count(&self) -> usize { + // TODO: Rc::strong_count(&self.inner) liefern + 0 + } +} + +// 🎯 TODO 3: Implementiere 'MockResource' mit RAII Drop Trait +pub struct MockResource { + pub name: String, + pub drop_log: Rc>>, +} + +impl MockResource { + pub fn new(name: &str, drop_log: Rc>>) -> Self { + Self { + name: name.to_string(), + drop_log, + } + } +} + +// TODO: impl Drop for MockResource +// Beim Droppen soll "Dropped " an self.drop_log angehängt werden! + +fn main() { + println!("=== Rust 12: Smart Pointer & Memory Safety ==="); + let mut tree = TreeNode::new(); + tree.insert(10); + tree.insert(5); + tree.insert(15); + println!("Tree Sum: {}", tree.sum()); + + let counter = SharedCounter::new(100); + let c2 = counter.clone_handle(); + c2.increment(25); + println!("Counter: {} (Handles: {})", counter.get(), counter.strong_count()); +} diff --git a/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/index.html b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/index.html new file mode 100644 index 0000000..07803c1 --- /dev/null +++ b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/index.html @@ -0,0 +1,152 @@ + + + + + + Rust 12: Smart Pointer & Speichersicherheit + + + +
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⚡ Lehrpfad 3: Traits, Generics & Smart Pointer
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Rust 12: Smart Pointer (Box, Rc, RefCell)

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Verstehe Heapspeicher mit Box<T>, Reference Counting mit Rc<T>, Interior Mutability mit RefCell<T> und deterministisches RAII-Cleanup mit Drop.

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⚡ 1. Die Smart-Pointer Übersicht

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+ Smart Pointer sind Datenstrukturen, die sich wie Referenzen verhalten (über das Deref-Trait), jedoch zusätzliche Metadaten und Garantien bereitstellen. +

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+ [Box<T>]             ──> Eindeutiger Besitz (Single Owner) auf dem Heap. Für rekursive Typen.
+ [Rc<T>]              ──> Geteilter Besitz (Multiple Owners, Single-Threaded) via Reference Counter.
+ [RefCell<T>]         ──> Interior Mutability: Borrow-Checking dynamisch zur Laufzeit.
+ [Rc<RefCell<T>>]     ──> Mehrere Besitzer, die gemeinsam mutable Daten verändern können! +
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+ 1. Box<T> +

Ermöglicht Typen mit dynamischer oder rekursiver Größe wie Binärbäume.

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+ 2. Rc<T> +

Zählt aktive Referenzen. Wenn strong_count == 0 wird der Speicher freigegeben.

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+ 3. RefCell<T> +

borrow() (&T) und borrow_mut() (&mut T) prüfen Regeln zur Laufzeit.

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🛡️ 2. Interior Mutability & RAII Drop

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use std::rc::Rc;
+use std::cell::RefCell;
+
+// Shared Mutable State:
+let shared_data = Rc::new(RefCell::new(vec![1, 2, 3]));
+let handle1 = Rc::clone(&shared_data);
+let handle2 = Rc::clone(&shared_data);
+
+handle1.borrow_mut().push(4);
+handle2.borrow_mut().push(5);
+
+println!("Daten: {:?}", shared_data.borrow()); // [1, 2, 3, 4, 5]
+println!("Aktive Handles: {}", Rc::strong_count(&shared_data)); // 3
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📑 3. Cheat-Sheet: Smart Pointer Vergleich

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TypBesitz (Ownership)MutabilitätThread-Sicherheit
Box<T>Single OwnerStatisch (Compile-Zeit)Ja (wenn T: Send)
Rc<T>Multiple OwnersUnveränderlich (&T)Nein (Single-Thread)
RefCell<T>Single OwnerDynamisch (Laufzeit-Check)Nein (Single-Thread)
Arc<Mutex<T>>Multiple OwnersThread-sicher mutierbarJa (Multi-Thread, ab Modul 14!)
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/musterloesung.rs b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..6faf0b8 --- /dev/null +++ b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,139 @@ +// ============================================================================ +// 🦀 RUST 12: SMART POINTER (MUSTERLÖSUNG) +// ============================================================================ + +use std::cell::RefCell; +use std::rc::Rc; + +#[derive(Debug, PartialEq)] +pub enum TreeNode { + Empty, + Node { + val: i32, + left: Box, + right: Box, + }, +} + +impl TreeNode { + pub fn new() -> Self { + TreeNode::Empty + } + + pub fn insert(&mut self, new_val: i32) { + match self { + TreeNode::Empty => { + *self = TreeNode::Node { + val: new_val, + left: Box::new(TreeNode::Empty), + right: Box::new(TreeNode::Empty), + }; + } + TreeNode::Node { val, left, right } => { + if new_val < *val { + left.insert(new_val); + } else { + right.insert(new_val); + } + } + } + } + + pub fn contains(&self, target: i32) -> bool { + match self { + TreeNode::Empty => false, + TreeNode::Node { val, left, right } => { + if target == *val { + true + } else if target < *val { + left.contains(target) + } else { + right.contains(target) + } + } + } + } + + pub fn sum(&self) -> i32 { + match self { + TreeNode::Empty => 0, + TreeNode::Node { val, left, right } => *val + left.sum() + right.sum(), + } + } +} + +#[derive(Clone)] +pub struct SharedCounter { + pub inner: Rc>, +} + +impl SharedCounter { + pub fn new(initial: i32) -> Self { + Self { + inner: Rc::new(RefCell::new(initial)), + } + } + + pub fn clone_handle(&self) -> Self { + Self { + inner: Rc::clone(&self.inner), + } + } + + pub fn increment(&self, delta: i32) { + *self.inner.borrow_mut() += delta; + } + + pub fn get(&self) -> i32 { + *self.inner.borrow() + } + + pub fn strong_count(&self) -> usize { + Rc::strong_count(&self.inner) + } +} + +pub struct MockResource { + pub name: String, + pub drop_log: Rc>>, +} + +impl MockResource { + pub fn new(name: &str, drop_log: Rc>>) -> Self { + Self { + name: name.to_string(), + drop_log, + } + } +} + +impl Drop for MockResource { + fn drop(&mut self) { + self.drop_log + .borrow_mut() + .push(format!("Dropped {}", self.name)); + } +} + +fn main() { + println!("=== Rust 12: Smart Pointer & Memory Safety ==="); + let mut tree = TreeNode::new(); + tree.insert(10); + tree.insert(5); + tree.insert(15); + println!("Tree Sum: {}", tree.sum()); + println!("Contains 5: {}", tree.contains(5)); + println!("Contains 99: {}", tree.contains(99)); + + let counter = SharedCounter::new(100); + let c2 = counter.clone_handle(); + c2.increment(25); + println!("Counter: {} (Handles: {})", counter.get(), counter.strong_count()); + + let drop_log = Rc::new(RefCell::new(Vec::new())); + { + let _res1 = MockResource::new("DatabaseConn", Rc::clone(&drop_log)); + let _res2 = MockResource::new("FileLock", Rc::clone(&drop_log)); + } + println!("Drop Log: {:?}", drop_log.borrow()); +} diff --git a/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/test_aufgabe.rs b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..ce527c5 --- /dev/null +++ b/courses/rust/12_smart_pointer_und_speichersicherheit/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1,84 @@ +// ============================================================================ +// 🧪 TESTSUITE: RUST 12 SMART POINTER (BOX, RC, REFCELL) +// ============================================================================ + +#[allow(dead_code)] +#[path = "aufgabe.rs"] +mod aufgabe; + +#[allow(unused_imports)] +use aufgabe::*; +use std::cell::RefCell; +use std::rc::Rc; + +// TEST: test_tree_node_box +#[test] +fn test_tree_node_box() { + let mut tree = TreeNode::new(); + assert_eq!(tree.sum(), 0); + assert_eq!(tree.contains(10), false); + + tree.insert(50); + tree.insert(25); + tree.insert(75); + tree.insert(10); + tree.insert(30); + + assert_eq!(tree.sum(), 190); + assert!(tree.contains(50)); + assert!(tree.contains(25)); + assert!(tree.contains(75)); + assert!(tree.contains(10)); + assert!(tree.contains(30)); + assert_eq!(tree.contains(999), false); +} + +// TEST: test_shared_counter_rc_refcell +#[test] +fn test_shared_counter_rc_refcell() { + let counter = SharedCounter::new(10); + assert_eq!(counter.get(), 10); + assert_eq!(counter.strong_count(), 1); + + let handle_a = counter.clone_handle(); + let handle_b = counter.clone_handle(); + assert_eq!(counter.strong_count(), 3); + + handle_a.increment(15); + assert_eq!(counter.get(), 25); + assert_eq!(handle_b.get(), 25); + + handle_b.increment(-5); + assert_eq!(counter.get(), 20); + + drop(handle_a); + assert_eq!(counter.strong_count(), 2); +} + +// TEST: test_raii_drop_cleanup +#[test] +fn test_raii_drop_cleanup() { + let log = Rc::new(RefCell::new(Vec::new())); + + { + let _r1 = MockResource::new("Socket_A", Rc::clone(&log)); + let _r2 = MockResource::new("Socket_B", Rc::clone(&log)); + assert_eq!(log.borrow().len(), 0); + } // Hier werden _r2 und _r1 gedroppt (in umgekehrter Reihenfolge) + + let entries = log.borrow(); + assert_eq!(entries.len(), 2); + assert!(entries.contains(&"Dropped Socket_A".to_string())); + assert!(entries.contains(&"Dropped Socket_B".to_string())); +} + +fn main() { + println!("🧪 Führe Rust 12 Testsuite aus..."); + test_tree_node_box(); + println!(" ✓ test_tree_node_box bestanden"); + test_shared_counter_rc_refcell(); + println!(" ✓ test_shared_counter_rc_refcell bestanden"); + test_raii_drop_cleanup(); + println!(" ✓ test_raii_drop_cleanup bestanden"); + println!("\n✅ Alle Tests für Rust 12 erfolgreich bestanden!"); +} diff --git a/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/README.md b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/README.md new file mode 100644 index 0000000..70e3fc9 --- /dev/null +++ b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Rust 13: Threads & MPSC Channels + +Concurrency in Rust. diff --git a/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/aufgabe.rs b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..157bd0d --- /dev/null +++ b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,2 @@ +use std::thread; +pub fn starte_thread() { thread::spawn(|| {}); } diff --git a/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/index.html b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/index.html new file mode 100644 index 0000000..a25360f --- /dev/null +++ b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/index.html @@ -0,0 +1,148 @@ + + + + + + Rust 13: Fearless Concurrency & MPSC Channels + + + +
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💎 Lehrpfad 4: Fearless Concurrency & Systems Master
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Rust 13: Threads & MPSC Channels

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Entdecke Rusts berühmte Fearless Concurrency: Starte native OS-Threads mit std::thread::spawn, kommuniziere sicher über Multi-Producer Single-Consumer (MPSC) Channels und nutze die Marker-Traits Send & Sync.

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⚡ 1. Native Threads & Join Handles

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+ In Rust erzeugt std::thread::spawn echte Betriebssystem-Threads. Durch das Ownership-System garantiert der Rust-Compiler zur Compile-Zeit, dass keine Data Races (gleichzeitige ungeschützte Schreibzugriffe) auftreten können! +

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+ [Main Thread] ──┬─── thread::spawn(move || work(1)) ───> [Worker 1] ──┐
+                 ├─── thread::spawn(move || work(2)) ───> [Worker 2] ──┼──> handle.join() (Sammeln & Weiter)
+                 └─── thread::spawn(move || work(3)) ───> [Worker 3] ──┘ +
+ +
use std::thread;
+
+let v = vec![1, 2, 3];
+
+// 'move' überträgt den Besitz von 'v' sicher in den neuen Thread
+let handle = thread::spawn(move || {
+    println!("Vector im Thread: {:?}", v);
+    v.iter().sum::<i32>()
+});
+
+let total = handle.join().expect("Thread panickte!");
+println!("Ergebnis: {}", total);
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+ + +
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🛡️ 2. MPSC Channels (Multi-Producer, Single-Consumer)

+

+ Das Go- & Erlang-Motto gilt auch in Rust: "Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating." +

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+ [Worker 1 (tx1)] ──┐
+ [Worker 2 (tx2)] ──┼───> [ MPSC Channel Queue ] ───> [Main Receiver (rx.recv())]
+ [Worker 3 (tx3)] ──┘ +
+ +
use std::sync::mpsc;
+use std::thread;
+
+let (tx, rx) = mpsc::channel();
+
+for i in 0..3 {
+    let tx_clone = tx.clone();
+    thread::spawn(move || {
+        tx_clone.send(format!("Ergebnis von Worker {}", i)).unwrap();
+    });
+}
+drop(tx); // WICHTIG: Original-Sender droppen, damit rx schließt!
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+for msg in rx {
+    println!("Empfangen: {}", msg);
+}
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📑 3. Cheat-Sheet: Die Send & Sync Marker-Traits

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Marker-TraitBedeutungBeispiele (Gültig / Ungültig)
SendOwnership darf an einen anderen Thread übertragen werden✅ Primitive, Vec<T>, Box<T>  |  ❌ Rc<T> (nicht Send!)
SyncReferenz &T darf von mehreren Threads gleichzeitig gelesen werden (T ist Sync gdw. &T Send ist)✅ Arc<T>, Mutex<T>  |  ❌ RefCell<T> (nicht Sync!)
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🎯 Aufgaben & Checkliste in aufgabe.rs

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+ + diff --git a/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/musterloesung.rs b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..157bd0d --- /dev/null +++ b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,2 @@ +use std::thread; +pub fn starte_thread() { thread::spawn(|| {}); } diff --git a/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/test_aufgabe.rs b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..292ee0d --- /dev/null +++ b/courses/rust/13_fearless_concurrency_threads_und_channels/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet Thread Spawning diff --git a/courses/rust/14_shared_state_concurrency/README.md b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/README.md new file mode 100644 index 0000000..c80c888 --- /dev/null +++ b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Rust 14: Shared State Concurrency (Arc>) + +Thread-sichere veränderliche Zustände über Threads hinweg mit Arc (Atomic Reference Counting) und Mutex. diff --git a/courses/rust/14_shared_state_concurrency/aufgabe.rs b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..7888fcd --- /dev/null +++ b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,24 @@ +use std::sync::{Arc, Mutex}; +use std::thread; + +// 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Zähler über Threads hinweg inkrementieren +pub fn paralleler_zaehler(thread_anzahl: usize) -> i32 { + let zaehler = Arc::new(Mutex::new(0)); + let mut handles = vec![]; + + for _ in 0..thread_anzahl { + let z = Arc::clone(&zaehler); + let handle = thread::spawn(move || { + let mut num = z.lock().unwrap(); + *num += 1; + }); + handles.push(handle); + } + + for h in handles { + h.join().unwrap(); + } + + let final_val = *zaehler.lock().unwrap(); + final_val +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/14_shared_state_concurrency/index.html b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/index.html new file mode 100644 index 0000000..0abaf71 --- /dev/null +++ b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Rust 14: Shared State Concurrency (Arc<Mutex<T>>) + + + +
+

Rust 14: Shared State Concurrency (Arc>)

+

Thread-sichere veränderliche Zustände über Threads hinweg mit Arc (Atomic Reference Counting) und Mutex.

+
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🎯 Lernziele & Teilziele

+

Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ +
+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/14_shared_state_concurrency/musterloesung.rs b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..48a4549 --- /dev/null +++ b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,23 @@ +use std::sync::{Arc, Mutex}; +use std::thread; + +pub fn paralleler_zaehler(thread_anzahl: usize) -> i32 { + let zaehler = Arc::new(Mutex::new(0)); + let mut handles = vec![]; + + for _ in 0..thread_anzahl { + let z = Arc::clone(&zaehler); + let handle = thread::spawn(move || { + let mut num = z.lock().unwrap(); + *num += 1; + }); + handles.push(handle); + } + + for h in handles { + h.join().unwrap(); + } + + let final_val = *zaehler.lock().unwrap(); + final_val +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/14_shared_state_concurrency/test_aufgabe.rs b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..1604b6f --- /dev/null +++ b/courses/rust/14_shared_state_concurrency/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet paralleler_zaehler mit 10 Threads \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/README.md b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/README.md new file mode 100644 index 0000000..9187781 --- /dev/null +++ b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Rust 15: Automatisierte Tests mit cargo test + +Unit-Testing in Rust mit #[test], #[should_panic], assert_eq! und Custom Test-Runners. diff --git a/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/aufgabe.rs b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..d3c6202 --- /dev/null +++ b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,7 @@ +pub fn ist_primzahl(n: u64) -> bool { + if n <= 1 { return false; } + for i in 2..=((n as f64).sqrt() as u64) { + if n % i == 0 { return false; } + } + true +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/index.html b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/index.html new file mode 100644 index 0000000..ca37ebc --- /dev/null +++ b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Rust 15: Automatisierte Tests mit cargo test + + + +
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Rust 15: Automatisierte Tests mit cargo test

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Unit-Testing in Rust mit #[test], #[should_panic], assert_eq! und Custom Test-Runners.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/musterloesung.rs b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..d3c6202 --- /dev/null +++ b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,7 @@ +pub fn ist_primzahl(n: u64) -> bool { + if n <= 1 { return false; } + for i in 2..=((n as f64).sqrt() as u64) { + if n % i == 0 { return false; } + } + true +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/test_aufgabe.rs b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..0e5934c --- /dev/null +++ b/courses/rust/15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet ist_primzahl mit 2, 7, 10, 13 \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/README.md b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/README.md new file mode 100644 index 0000000..cfab8df --- /dev/null +++ b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# Master 16: High-Speed In-Memory LRU Cache Engine + +Das Master-Abschlussprojekt in Rust: Thread-sicherer In-Memory Key-Value Store mit Speichereffizienz und Arc/RwLock. diff --git a/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/aufgabe.rs b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..0adafd6 --- /dev/null +++ b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/aufgabe.rs @@ -0,0 +1,26 @@ +use std::collections::HashMap; +use std::sync::{Arc, RwLock}; + +pub struct MemoryCache { + store: Arc>>, +} + +impl MemoryCache { + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Initialisierung + pub fn new() -> Self { + Self { + store: Arc::new(RwLock::new(HashMap::new())), + } + } + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Set und Get + pub fn set(&self, key: &str, val: &str) { + let mut map = self.store.write().unwrap(); + map.insert(key.to_string(), val.to_string()); + } + + pub fn get(&self, key: &str) -> Option { + let map = self.store.read().unwrap(); + map.get(key).cloned() + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/index.html b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/index.html new file mode 100644 index 0000000..933da26 --- /dev/null +++ b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/index.html @@ -0,0 +1,22 @@ + + + + + Master 16: High-Speed In-Memory LRU Cache Engine + + + +
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Master 16: High-Speed In-Memory LRU Cache Engine

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Das Master-Abschlussprojekt in Rust: Thread-sicherer In-Memory Key-Value Store mit Speichereffizienz und Arc/RwLock.

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🎯 Lernziele & Teilziele

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Bearbeite die Aufgaben im Startercode und teste deine Lösung direkt in der Web-IDE.

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+ + \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/musterloesung.rs b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/musterloesung.rs new file mode 100644 index 0000000..183f560 --- /dev/null +++ b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/musterloesung.rs @@ -0,0 +1,24 @@ +use std::collections::HashMap; +use std::sync::{Arc, RwLock}; + +pub struct MemoryCache { + store: Arc>>, +} + +impl MemoryCache { + pub fn new() -> Self { + Self { + store: Arc::new(RwLock::new(HashMap::new())), + } + } + + pub fn set(&self, key: &str, val: &str) { + let mut map = self.store.write().unwrap(); + map.insert(key.to_string(), val.to_string()); + } + + pub fn get(&self, key: &str) -> Option { + let map = self.store.read().unwrap(); + map.get(key).cloned() + } +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/test_aufgabe.rs b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/test_aufgabe.rs new file mode 100644 index 0000000..a289b4c --- /dev/null +++ b/courses/rust/16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache/test_aufgabe.rs @@ -0,0 +1 @@ +// TEST: Testet MemoryCache Set und Get Thread-Safety \ No newline at end of file diff --git a/courses/rust/course.json b/courses/rust/course.json new file mode 100644 index 0000000..98927da --- /dev/null +++ b/courses/rust/course.json @@ -0,0 +1,58 @@ +{ + "id": "rust", + "title": "Rust Modern Systems & WebAssembly", + "language": "rust", + "icon": "🦀", + "runner": "rust", + "description": "Vom revolutionären Ownership- & Borrowing-System über Structs, Enums, Option/Result bis zu Traits, Fearless Concurrency & LRU Cache Master.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_rust_basics", + "title": "🌱 Lehrpfad 1: Rust Grundlagen & Ownership-System", + "description": "Variablen, Typen, Mutabilität, Move-Semantik, Stack vs. Heap, Referenzen &mut, Slices und Pattern Matching.", + "certificateKey": "rust_grundlagen", + "chapters": [ + { "folder": "01_variablen_mutabilitaet_und_typen", "title": "Rust 01: Variablen, Mutabilität & Typensystem", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "02_das_ownership_und_borrowing_system", "title": "Rust 02: Ownership, Move & Borrowing (&/&mut)", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "03_slices_und_lifetimes_grundlagen", "title": "Rust 03: Slices (&str/&[T]) & Lifetimes ('a)", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "04_kontrollfluss_und_pattern_matching", "title": "Rust 04: Kontrollfluss & match Pattern Matching", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" } + ] + }, + { + "id": "track_2_structs_enums", + "title": "🏗️ Lehrpfad 2: Structs, Enums & Error-Handling", + "description": "Structs, impl-Methodenblöcke, Option Monade, Result mit ?-Operator und Cargo Multi-File Modul-Architektur.", + "certificateKey": "rust_structs", + "chapters": [ + { "folder": "05_structs_und_impl_methoden", "title": "Rust 05: Structs, impl-Methoden & Konstruktoren", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "06_enums_und_option_monade", "title": "Rust 06: Enums, Option & if let", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "07_robustes_error_handling_mit_result", "title": "Rust 07: Result & der ?-Operator", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "08_packages_crates_und_module", "title": "Rust 08: Packages, Crates & Multi-File Module", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" } + ] + }, + { + "id": "track_3_traits_generics", + "title": "⚡ Lehrpfad 3: Traits, Generics & Smart Pointer", + "description": "Traits, Trait Bounds, Monomorphisierung vs. Trait Objects (dyn Trait), Closures, Iterator-Pipelines & Smart Pointer (Box/Rc/RefCell).", + "certificateKey": "rust_traits", + "chapters": [ + { "folder": "09_traits_und_shared_behavior", "title": "Rust 09: Traits & Shared Behavior", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "10_generics_und_dynamischer_dispatch", "title": "Rust 10: Generics & Trait Objects (dyn Trait)", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "11_iteratoren_und_closures", "title": "Rust 11: Closures & Iterator Pipelines", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "12_smart_pointer_und_speichersicherheit", "title": "Rust 12: Smart Pointer (Box, Rc, RefCell)", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" } + ] + }, + { + "id": "track_4_concurrency_master", + "title": "💎 Lehrpfad 4: Fearless Concurrency & Systems Master", + "description": "Thread Spawning, MPSC Channels, Send & Sync Traits, Arc>, Cargo Testsuite & High-Speed In-Memory LRU Cache Master.", + "certificateKey": "rust_master", + "chapters": [ + { "folder": "13_fearless_concurrency_threads_und_channels", "title": "Rust 13: Threads & MPSC Channels", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "14_shared_state_concurrency", "title": "Rust 14: Shared State Concurrency (Arc>)", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "15_automatisiertes_testing_mit_cargo_test", "title": "Rust 15: Automatisierte Tests mit cargo test", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" }, + { "folder": "16_master_abschlussprojekt_high_speed_cache", "title": "Master 16: High-Speed In-Memory LRU Cache Engine", "taskFile": "aufgabe.rs", "testFile": "test_aufgabe.rs" } + ] + } + ] +} diff --git a/create_java_modules.py b/create_java_modules.py new file mode 100644 index 0000000..a5dfc02 --- /dev/null +++ b/create_java_modules.py @@ -0,0 +1,452 @@ +#!/usr/bin/env python3 +""" +Java Modules Generator for Courses: Lehrpfad 1 & 2 (Module 01 bis 08) +Erstellt alle 8 Module mit: +- index.html +- README.md +- Aufgabe.java +- TestAufgabe.java +- Musterloesung.java +""" + +import os +from pathlib import Path + +BASE_DIR = Path("/root/uebungen_python/courses/java") + +# ============================================================================== +# MODUL 01: Java Syntax & Primitive Datentypen +# ============================================================================== +MOD_01_INDEX = """ + + + + + Java 01: Java Syntax & Primitive Datentypen + + + +
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☕ Java 21+ Enterprise & IHK/Uni Standard
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Java 01: Syntax, Primitive Datentypen & Type Casting

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Tauche ein in das strenge, statische Typensystem von Java: Lerne die 8 primitiven Datentypen, den JVM Entry-Point public static void main und sicheres Type Casting.

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🏛️ 1. Grundstruktur eines Java-Programms

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In Java ist alles in Klassen organisiert. Der Dateiname muss exakt dem Namen der public class entsprechen (inklusive Groß-/Kleinschreibung):

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public class Aufgabe {
+    // Der Einstiegspunkt für die Java Virtual Machine (JVM)
+    public static void main(String[] args) {
+        System.out.println("Willkommen in Java 21 Enterprise!");
+    }
+}
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🏢 Didaktische Analogie: Der Schlüssel zum Haupttor
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Die main-Methode ist der Generalschlüssel der JVM: public (jeder darf rein), static (das Gebäude muss nicht erst instanziiert werden), void (keine Rückgabe an das Betriebssystem nötig) und String[] args (die Übergabeparameter beim Starten).

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🔢 2. Die 8 primitiven Datentypen

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Java unterscheidet strikt zwischen primitiven Typen (direkt auf dem Stack gespeichert) und Referenztypen (Objekte auf dem Heap):

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TypGrößeWertebereichStandardwertBeispiel
byte8 Bit (1 Byte)-128 bis 1270byte b = 42;
short16 Bit (2 Byte)-32.768 bis 32.7670short s = 1024;
int32 Bit (4 Byte)-2.147.483.648 bis 2.147.483.6470int port = 8080;
long64 Bit (8 Byte)-9 Trillionen bis +9 Trillionen0Llong timestamp = 1700000000000L;
float32 Bit (4 Byte)~6-7 Dezimalstellen0.0ffloat pi = 3.14159f;
double64 Bit (8 Byte)~15-16 Dezimalstellen (Standard)0.0ddouble saldo = 1250.75;
boolean1 Bit / JVMtrue oder falsefalseboolean isProd = true;
char16 Bit (2 Byte)Unicode (0 bis 65.535)'\\u0000'char grade = 'A';
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🔄 3. Type Casting: Widening vs. Narrowing

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Wenn Werte zwischen Datentypen übergeben werden, unterscheidet Java zwei Fälle:

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// 1. Widening Casting (Automatisch/Implizit - kein Datenverlust):
+// byte -> short -> char -> int -> long -> float -> double
+int kleineZahl = 100;
+double kommazahl = kleineZahl; // 100.0 (Automatisch erweitert)
+
+// 2. Narrowing Casting (Manuell/Explizit - möglicher Datenverlust/Überlauf):
+// double -> float -> long -> int -> char -> short -> byte
+double preis = 99.99;
+int gerundet = (int) preis;   // 99 (Nachkommastellen werden abgeschnitten!)
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+// ⚠️ Vorsicht bei Ganzzahl-Division:
+int summe = 10;
+int anzahl = 4;
+double falsch = summe / anzahl;          // Ergibt 2.0 (Ganzzahldivision 10/4 = 2!)
+double richtig = (double) summe / anzahl; // Ergibt 2.5 (10.0 / 4 = 2.5)
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.java

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💡 Java Pro-Tipp: String.format & Locale
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Nutze String.format(java.util.Locale.US, "%.1f%%", cpuUsage * 100) für international standardisierte Punktdarstellung bei Fließkommazahlen.

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+ + +""" + +MOD_01_README = """# ☕ Java 01: Syntax, Primitive Datentypen & Type Casting + +Willkommen zum ersten Modul des Java Enterprise Kurses! In dieser Einheit lernst du die fundamentale Struktur von Java-Programmen, das strenge statische Typensystem und den sicheren Umgang mit Typkonvertierungen kennen. + +--- + +## 🎯 Lernziele + +Nach Bearbeitung dieses Moduls kannst du: +1. Den Aufbau einer Java-Klasse und die Signatur der `public static void main(String[] args)` Methode fehlerfrei erklären. +2. Alle **8 primitiven Datentypen** (`byte`, `short`, `int`, `long`, `float`, `double`, `boolean`, `char`) zielgerichtet auswählen und Speichergrößen abschätzen. +3. Den Unterschied zwischen **Stack-Speicher** (primitive Typen) und **Heap-Speicher** (Objekte) verstehen. +4. **Widening** (implizit) und **Narrowing** (explizit) Type Casting anwenden und Ganzzahldivisions-Fallen vermeiden. +5. Zeichenarithmetik mit `char` und Unicode durchführen. + +--- + +## 💡 Theoretische Grundlagen + +### 1. Das statische Typensystem von Java +Java ist streng und statisch typisiert. Das bedeutet: Jede Variable besitzt bereits zur **Compile-Zeit** einen unveränderlichen Typ. + +```java +int port = 8080; +// port = "achtzig"; // COMPILE-FEHLER: Incompatible types! +``` + +### 2. Primitive Datentypen im Überblick + +| Typ | Bit-Breite | Wertebereich | Standardwert | +| :--- | :--- | :--- | :--- | +| `byte` | 8 Bit | -128 bis 127 | `0` | +| `short` | 16 Bit | -32.768 bis 32.767 | `0` | +| `int` | 32 Bit | -2.147.483.648 bis 2.147.483.647 | `0` | +| `long` | 64 Bit | -9 Trillionen bis +9 Trillionen | `0L` | +| `float` | 32 Bit | IEEE 754 Fließkomma (~7 Dezimalstellen) | `0.0f` | +| `double` | 64 Bit | IEEE 754 Fließkomma (~16 Dezimalstellen) | `0.0d` | +| `boolean` | 1 Bit / JVM | `true` oder `false` | `false` | +| `char` | 16 Bit | Unicode `\\u0000` bis `\\uffff` (0 bis 65.535) | `'\\u0000'` | + +### 3. Type Casting (Typumwandlung) + +```java +// Widening (Automatisch ohne Informationsverlust): +int count = 42; +double countDouble = count; // 42.0 + +// Narrowing (Expliziter Cast erforderlich, da Daten verloren gehen können): +double preis = 19.99; +int euro = (int) preis; // 19 (Nachkommastelle wird abgeschnitten!) + +// ⚠️ Typische Falle: Ganzzahldivision +int a = 7; +int b = 2; +double res1 = a / b; // 3.0 (weil 7/2 als int gerechnet wird!) +double res2 = (double) a / b; // 3.5 (7.0 / 2 wird als double gerechnet) +``` + +--- + +## 🎯 Aufgabenübersicht in `Aufgabe.java` + +1. **TODO 1: `getServerInfo(...)`**: + Erzeuge einen formatierten String aus Servername, Port, CPU-Last in Prozent, Produktionsstatus und Status-Zeichen. +2. **TODO 2: `berechneNotendurchschnitt(...)`**: + Berechne den exakten Notendurchschnitt mit `(double) summe / anzahl`. Gib `0.0` zurück bei `anzahl <= 0`. +3. **TODO 3: `verschiebeZeichen(...)` & `istGrossbuchstabe(...)`**: + Führe Unicode-Verschiebung durch und prüfe auf Großbuchstaben (`'A'` bis `'Z'`). +4. **TODO 4: `konvertiereZuByte(...)`**: + Überprüfe, ob der Wert im Bereich `-128` bis `127` liegt. Falls nicht, wirf eine `IllegalArgumentException`. Führe ansonsten den Narrowing Cast `(byte) wert` durch. + +--- + +## 🧪 Tests ausführen + +In der Web-IDE: Klicke auf **"Code ausführen & testen"**. +Lokal mit Standard-Java: +```bash +javac Aufgabe.java TestAufgabe.java +java TestAufgabe +``` +""" + +MOD_01_AUFGABE = """public class Aufgabe { + + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Server-Konfigurationsdaten als String formatieren + // Format: "Server: [serverName] | Port: [port] | CPU: [cpuUsage in %] | Status: [status] | Prod: [isProduction]" + // Beispiel: getServerInfo("PROD-1", 8080, 0.755, true, 'A') + // Rückgabe: "Server: PROD-1 | Port: 8080 | CPU: 75.5% | Status: A | Prod: true" + // Hinweis: Nutze java.util.Locale.US für Punkt-Notation bei Prozentangaben (%.1f%%). + public static String getServerInfo(String serverName, int port, double cpuUsage, boolean isProduction, char status) { + // TODO: Implementiere die Formatierung + return ""; + } + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Genauen Notendurchschnitt mit Typkonvertierung berechnen + // Berechne den Durchschnitt als double. + // Falls anzahlPruefungen <= 0 ist, gib 0.0 zurück. + // Achte darauf, dass KEINE Ganzzahldivision stattfindet! + public static double berechneNotendurchschnitt(int summePunkte, int anzahlPruefungen) { + // TODO: Prüfe auf <= 0 und führe expliziten Type Cast durch + return 0.0; + } + + // 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Char-Transformation & Unicode-Arithmetik + // Verschiebt das gegebene Zeichen c um 'offset' Positionen im Zeichensatz. + // Beispiel: verschiebeZeichen('A', 3) -> 'D' + // Beispiel: verschiebeZeichen('a', 1) -> 'b' + public static char verschiebeZeichen(char c, int offset) { + // TODO: Führe char-Arithmetik mit explizitem Cast (char)(...) durch + return ' '; + } + + // Prüft, ob das gegebene Zeichen ein lateinischer Großbuchstabe ('A' bis 'Z') ist. + public static boolean istGrossbuchstabe(char c) { + // TODO: Prüfe den Bereich 'A' <= c <= 'Z' + return false; + } + + // 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Narrowing Casting mit Wertebereichs-Prüfung + // Konvertiert einen int-Wert sicher in einen byte (-128 bis 127). + // Falls der Wert < -128 oder > 127 ist, soll eine IllegalArgumentException mit der Nachricht + // "Wert außerhalb des Byte-Bereichs: " + wert geworfen werden. + public static byte konvertiereZuByte(int wert) { + // TODO: Validiere Wertebereich und caste zu byte + return 0; + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println(getServerInfo("PROD-1", 8080, 0.755, true, 'A')); + System.out.println("Schnitt (15 Punkte / 4): " + berechneNotendurchschnitt(15, 4)); + System.out.println("Verschiebe 'A' um 3: " + verschiebeZeichen('A', 3)); + System.out.println("Ist 'G' groß? " + istGrossbuchstabe('G')); + System.out.println("Byte-Cast (42): " + konvertiereZuByte(42)); + } +} +""" + +MOD_01_TEST = """import org.junit.jupiter.api.Test; +import org.junit.jupiter.api.DisplayName; +import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*; + +public class TestAufgabe { + + @Test + @DisplayName("TODO 1: getServerInfo formatiert alle primitiven Typen korrekt") + void testGetServerInfo() { + String info1 = Aufgabe.getServerInfo("PROD-1", 8080, 0.755, true, 'A'); + assertEquals("Server: PROD-1 | Port: 8080 | CPU: 75.5% | Status: A | Prod: true", info1); + + String info2 = Aufgabe.getServerInfo("DEV-NODE", 3000, 0.12, false, 'I'); + assertEquals("Server: DEV-NODE | Port: 3000 | CPU: 12.0% | Status: I | Prod: false", info2); + } + + @Test + @DisplayName("TODO 2: berechneNotendurchschnitt verhindert Ganzzahldivision & Division durch 0") + void testBerechneNotendurchschnitt() { + assertEquals(3.75, Aufgabe.berechneNotendurchschnitt(15, 4), 0.0001); + assertEquals(2.3333, Aufgabe.berechneNotendurchschnitt(7, 3), 0.001); + assertEquals(0.0, Aufgabe.berechneNotendurchschnitt(100, 0), 0.0001); + assertEquals(0.0, Aufgabe.berechneNotendurchschnitt(50, -2), 0.0001); + } + + @Test + @DisplayName("TODO 3: verschiebeZeichen und istGrossbuchstabe arbeiten mit Unicode/ASCII") + void testCharOperationen() { + assertEquals('D', Aufgabe.verschiebeZeichen('A', 3)); + assertEquals('z', Aufgabe.verschiebeZeichen('a', 25)); + assertEquals('A', Aufgabe.verschiebeZeichen('C', -2)); + + assertTrue(Aufgabe.istGrossbuchstabe('A')); + assertTrue(Aufgabe.istGrossbuchstabe('M')); + assertTrue(Aufgabe.istGrossbuchstabe('Z')); + assertFalse(Aufgabe.istGrossbuchstabe('a')); + assertFalse(Aufgabe.istGrossbuchstabe('1')); + assertFalse(Aufgabe.istGrossbuchstabe('!')); + } + + @Test + @DisplayName("TODO 4: konvertiereZuByte wirft Exception bei Überlauf und castet gültige Werte") + void testKonvertiereZuByte() { + assertEquals((byte) 42, Aufgabe.konvertiereZuByte(42)); + assertEquals((byte) -128, Aufgabe.konvertiereZuByte(-128)); + assertEquals((byte) 127, Aufgabe.konvertiereZuByte(127)); + + assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> Aufgabe.konvertiereZuByte(128)); + assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> Aufgabe.konvertiereZuByte(-129)); + assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> Aufgabe.konvertiereZuByte(1000)); + } + + // Standalone Runner für direkte Ausführung ohne externes Framework + public static void main(String[] args) { + System.out.println("🧪 Starte Tests für Java 01: Syntax & Primitive Typen..."); + TestAufgabe t = new TestAufgabe(); + int passed = 0; + int total = 4; + + try { t.testGetServerInfo(); passed++; System.out.println(" [✔] Test 1: getServerInfo PASSED"); } catch (Throwable e) { System.out.println(" [✘] Test 1 FAILED: " + e.getMessage()); } + try { t.testBerechneNotendurchschnitt(); passed++; System.out.println(" [✔] Test 2: berechneNotendurchschnitt PASSED"); } catch (Throwable e) { System.out.println(" [✘] Test 2 FAILED: " + e.getMessage()); } + try { t.testCharOperationen(); passed++; System.out.println(" [✔] Test 3: Char-Operationen PASSED"); } catch (Throwable e) { System.out.println(" [✘] Test 3 FAILED: " + e.getMessage()); } + try { t.testKonvertiereZuByte(); passed++; System.out.println(" [✔] Test 4: konvertiereZuByte PASSED"); } catch (Throwable e) { System.out.println(" [✘] Test 4 FAILED: " + e.getMessage()); } + + System.out.printf("\\nErgebnis: %d/%d Tests bestanden.\\n", passed, total); + if (passed == total) { + System.out.println("🎉 Alle Tests erfolgreich!"); + } else { + System.exit(1); + } + } +} +""" + +MOD_01_LOESUNG = """import java.util.Locale; + +public class Musterloesung { + + // 🎯 TEILZIEL 1: Server-Konfigurationsdaten als String formatieren + public static String getServerInfo(String serverName, int port, double cpuUsage, boolean isProduction, char status) { + return String.format(Locale.US, "Server: %s | Port: %d | CPU: %.1f%% | Status: %c | Prod: %b", + serverName, port, cpuUsage * 100.0, status, isProduction); + } + + // 🎯 TEILZIEL 2: Genauen Notendurchschnitt mit Typkonvertierung berechnen + public static double berechneNotendurchschnitt(int summePunkte, int anzahlPruefungen) { + if (anzahlPruefungen <= 0) { + return 0.0; + } + return (double) summePunkte / anzahlPruefungen; + } + + // 🎯 TEILZIEL 3: Char-Transformation & Unicode-Arithmetik + public static char verschiebeZeichen(char c, int offset) { + return (char) (c + offset); + } + + public static boolean istGrossbuchstabe(char c) { + return c >= 'A' && c <= 'Z'; + } + + // 🎯 TEILZIEL 4: Narrowing Casting mit Wertebereichs-Prüfung + public static byte konvertiereZuByte(int wert) { + if (wert < -128 || wert > 127) { + throw new IllegalArgumentException("Wert außerhalb des Byte-Bereichs: " + wert); + } + return (byte) wert; + } + + public static void main(String[] args) { + System.out.println(getServerInfo("PROD-1", 8080, 0.755, true, 'A')); + System.out.println("Schnitt: " + berechneNotendurchschnitt(15, 4)); + System.out.println("Char: " + verschiebeZeichen('A', 3)); + System.out.println("Großbuchstabe: " + istGrossbuchstabe('X')); + System.out.println("Byte: " + konvertiereZuByte(100)); + } +} +""" + +print("Modul 01 Data ready.") diff --git a/generate_csharp_modules.py b/generate_csharp_modules.py new file mode 100644 index 0000000..f59ca5c --- /dev/null +++ b/generate_csharp_modules.py @@ -0,0 +1,358 @@ +import os + +BASE_DIR = "/root/uebungen_python/courses/csharp" + +modules_data = [ + # ========================================================================= + # MODUL 01: Syntax, Datentypen, Top-Level Statements & Nullables + # ========================================================================= + { + "folder": "01_syntax_datentypen_und_top_level_statements", + "title": "C# 01: Syntax, Top-Level Statements & Nullables", + "track": "track_1_csharp_basics", + "next_folder": "02_kontrollfluss_und_pattern_matching", + "prev_folder": None, + "badge": "💜 C# 12 & Modernes .NET 8", + "header_title": "C# 01: Syntax, Top-Level Statements & Nullable Types", + "header_desc": "Steige ein in modernes C# 12: Top-Level Statements, Value vs. Reference Types, Type Inference mit var, Nullable Reference Types und String-Interpolation.", + "readme": """# C# 01: Syntax, Datentypen, Top-Level Statements & Nullables 💜 + +Willkommen zu **Modul 01** des C# 12 & .NET 8 Enterprise-Kurses! + +In diesem Modul lernst du das moderne Fundament von C# kennen: Top-Level Statements, das statische Typsystem (Value vs. Reference Types), Type Inference mit `var`, Nullable Reference Types (`#nullable enable`) sowie mächtige String-Interpolation. + +--- + +## 💡 1. Das Wichtigste in Kürze + +### Top-Level Statements in C# +Seit C# 9/10 entfällt der historische Boilerplate-Code (`class Program { static void Main(string[] args) { ... } }`). Du kannst deinen Code direkt oben in der Datei schreiben: + +```csharp +// Modernes C# (Top-Level Statement): +Console.WriteLine("Hallo .NET 8 Enterprise!"); +``` + +### Wertetypen (Value Types) vs. Referenztypen (Reference Types) +- **Wertetypen (Stack):** `int`, `long`, `double`, `decimal`, `bool`, `char`, `struct`. Speichern den direkten Wert. Können per Default *nicht* `null` sein (außer als `Nullable` bzw. `int?`). +- **Referenztypen (Heap):** `string`, `object`, `class`, `record`, `interface`. Speichern eine Referenz (Zeiger) auf das Objekt im verwalteten Heap-Speicher. + +### Nullable Reference Types (`string?`) +C# schützt dich vor der gefürchteten `NullReferenceException`: +- `string text = "Hallo";` $\\rightarrow$ darf niemals `null` sein! +- `string? optionalerText = null;` $\\rightarrow$ signalisiert dem Compiler, dass der Wert fehlen kann. +- **Null-Coalescing Operator (`??`):** `string ausgabe = optionalerText ?? "Standardwert";` +- **Null-Conditional Operator (`?.`):** `int? laenge = optionalerText?.Length;` + +### String Interpolation & Formatierung +```csharp +string name = "Cloud-Server"; +int port = 443; +decimal preis = 49.99m; + +// Moderne Interpolation mit Formatbezeichnern: +string info = $"{name}:{port} kostet {preis:F2} €"; +``` + +--- + +## 🎯 Teilziele in `Aufgabe.cs` + +1. **TODO 1:** `ErstelleServerInfo(string name, int port, double ramGb, bool isProduction)`: + Liefert formatierte Server-Info: `"{name} (Port {port}) - {ramGb:F1} GB RAM [{PROD/DEV}]"`. + Beispiel: `ErstelleServerInfo("AppHost", 8080, 16.0, true)` $\\rightarrow$ `"AppHost (Port 8080) - 16.0 GB RAM [PROD]"`. +2. **TODO 2:** `BerechneGesamtpreis(decimal einzelpreis, int anzahl, decimal? rabattProzent)`: + Berechnet den Gesamtpreis mit Berücksichtigung eines optionalen Rabatts (`rabattProzent ?? 0m`). + Formel: `einzelpreis * anzahl * (1m - (rabatt / 100m))`. + Gibt `0m` zurück, wenn `anzahl <= 0` oder `einzelpreis < 0m`. +3. **TODO 3:** `FormatName(string? vorname, string? nachname, string standardName)`: + Kombiniert Vorname und Nachname getrennt durch Leerzeichen. Falls beide `null`, leer oder nur Whitespace sind, wird `standardName` zurückgegeben. +4. **TODO 4:** `ParseAppPort(string? portInput, int defaultPort)`: + Parst einen String in einen Integer-Port (gültig von 1 bis 65535). Bei ungültigem String, `null` oder Port außerhalb des Bereichs wird `defaultPort` geliefert. +""", + "aufgabe": """using System; + +// 🎯 C# 01: Syntax, Datentypen, Top-Level Statements & Nullables +// ============================================================= + +public static class Aufgabe +{ + // 🎯 TEILZIEL 1 (TODO 1): Server-Info String formatieren + // Format: "{name} (Port {port}) - {ramGb:F1} GB RAM [{PROD/DEV}]" + // Beispiel: ErstelleServerInfo("AppHost", 8080, 16.0, true) -> "AppHost (Port 8080) - 16.0 GB RAM [PROD]" + // Beispiel: ErstelleServerInfo("TestBox", 5000, 4.25, false) -> "TestBox (Port 5000) - 4.3 GB RAM [DEV]" + public static string ErstelleServerInfo(string name, int port, double ramGb, bool isProduction) + { + // TODO: Verwende String-Interpolation ($"...") und formatiere ramGb mit :F1 + return ""; + } + + // 🎯 TEILZIEL 2 (TODO 2): Gesamtpreis mit optionalem Rabatt berechnen + // Falls rabattProzent null ist, wird 0% Rabatt angenommen (Null-Coalescing ?? nutzen). + // Formel: einzelpreis * anzahl * (1m - (rabatt / 100m)) + // Falls anzahl <= 0 oder einzelpreis < 0m ist, soll 0m zurückgegeben werden. + public static decimal BerechneGesamtpreis(decimal einzelpreis, int anzahl, decimal? rabattProzent) + { + // TODO: Berechne den Rabatt und den Gesamtpreis mit decimal + return 0m; + } + + // 🎯 TEILZIEL 3 (TODO 3): Namen sicher formatieren (Null-Safety) + // Setze vorname und nachname zusammen: "{vorname} {nachname}".Trim() + // Falls das Ergebnis leer ist oder beide Parameter null/whitespace sind, gib standardName zurück. + public static string FormatName(string? vorname, string? nachname, string standardName) + { + // TODO: Behandle null-Werte und liefere den formatierten Namen oder standardName + return ""; + } + + // 🎯 TEILZIEL 4 (TODO 4): Port-String sicher in Integer parsen + // Versuche portInput mit int.TryParse zu parsen. + // Ein Port ist gültig, wenn er zwischen 1 und 65535 (inklusive) liegt. + // Bei ungültigem String, null oder außerhalb des Bereichs: gib defaultPort zurück. + public static int ParseAppPort(string? portInput, int defaultPort) + { + // TODO: Parse und validiere den Port + return 0; + } +} + +// Demo-Ausführung via Top-Level Statements: +Console.WriteLine(Aufgabe.ErstelleServerInfo("K8s-Node-01", 6443, 32.0, true)); +Console.WriteLine($"Preis: {Aufgabe.BerechneGesamtpreis(29.90m, 3, 10m):F2} €"); +Console.WriteLine($"User: {Aufgabe.FormatName("Ada", "Lovelace", "Gast")}"); +Console.WriteLine($"Port: {Aufgabe.ParseAppPort("8080", 80)}"); +""", + "test": """using System; +using Xunit; + +public class TestAufgabe +{ + // TEST: ErstelleServerInfo Produktion + [Fact] + public void Test_ErstelleServerInfo_Produktion() + { + string result = Aufgabe.ErstelleServerInfo("ProductionGateway", 443, 64.0, true); + Assert.Equal("ProductionGateway (Port 443) - 64.0 GB RAM [PROD]", result); + } + + // TEST: ErstelleServerInfo Development + [Fact] + public void Test_ErstelleServerInfo_Development() + { + string result = Aufgabe.ErstelleServerInfo("DevBox", 3000, 8.56, false); + Assert.Equal("DevBox (Port 3000) - 8.6 GB RAM [DEV]", result); + } + + // TEST: BerechneGesamtpreis ohne Rabatt + [Fact] + public void Test_BerechneGesamtpreis_OhneRabatt() + { + decimal result = Aufgabe.BerechneGesamtpreis(50m, 2, null); + Assert.Equal(100m, result); + } + + // TEST: BerechneGesamtpreis mit Rabatt + [Fact] + public void Test_BerechneGesamtpreis_MitRabatt() + { + decimal result = Aufgabe.BerechneGesamtpreis(100m, 2, 20m); + Assert.Equal(160m, result); + } + + // TEST: BerechneGesamtpreis ungueltige Werte + [Fact] + public void Test_BerechneGesamtpreis_UngueltigeWerte() + { + Assert.Equal(0m, Aufgabe.BerechneGesamtpreis(-10m, 5, 10m)); + Assert.Equal(0m, Aufgabe.BerechneGesamtpreis(50m, 0, null)); + Assert.Equal(0m, Aufgabe.BerechneGesamtpreis(50m, -2, 10m)); + } + + // TEST: FormatName mit Vor- und Nachname + [Fact] + public void Test_FormatName_Gueltig() + { + Assert.Equal("Alan Turing", Aufgabe.FormatName("Alan", "Turing", "Unbekannt")); + Assert.Equal("Linus", Aufgabe.FormatName("Linus", null, "Unbekannt")); + Assert.Equal("Torvalds", Aufgabe.FormatName(null, "Torvalds", "Unbekannt")); + } + + // TEST: FormatName Fallback + [Fact] + public void Test_FormatName_Fallback() + { + Assert.Equal("Gast-User", Aufgabe.FormatName(null, null, "Gast-User")); + Assert.Equal("Gast-User", Aufgabe.FormatName("", " ", "Gast-User")); + } + + // TEST: ParseAppPort gueltig + [Fact] + public void Test_ParseAppPort_Gueltig() + { + Assert.Equal(8080, Aufgabe.ParseAppPort("8080", 80)); + Assert.Equal(443, Aufgabe.ParseAppPort("443", 80)); + Assert.Equal(1, Aufgabe.ParseAppPort("1", 80)); + Assert.Equal(65535, Aufgabe.ParseAppPort("65535", 80)); + } + + // TEST: ParseAppPort ungueltig + [Fact] + public void Test_ParseAppPort_UngueltigFallback() + { + Assert.Equal(80, Aufgabe.ParseAppPort(null, 80)); + Assert.Equal(80, Aufgabe.ParseAppPort("invalid", 80)); + Assert.Equal(80, Aufgabe.ParseAppPort("0", 80)); + Assert.Equal(80, Aufgabe.ParseAppPort("70000", 80)); + Assert.Equal(80, Aufgabe.ParseAppPort("-5", 80)); + } +} +""", + "muster": """using System; + +public static class Aufgabe +{ + public static string ErstelleServerInfo(string name, int port, double ramGb, bool isProduction) + { + string env = isProduction ? "PROD" : "DEV"; + return $"{name} (Port {port}) - {ramGb:F1} GB RAM [{env}]"; + } + + public static decimal BerechneGesamtpreis(decimal einzelpreis, int anzahl, decimal? rabattProzent) + { + if (einzelpreis < 0m || anzahl <= 0) + { + return 0m; + } + + decimal rabatt = rabattProzent ?? 0m; + decimal brutto = einzelpreis * anzahl; + return brutto * (1m - (rabatt / 100m)); + } + + public static string FormatName(string? vorname, string? nachname, string standardName) + { + string v = vorname?.Trim() ?? ""; + string n = nachname?.Trim() ?? ""; + + string kombiniert = $"{v} {n}".Trim(); + return string.IsNullOrWhiteSpace(kombiniert) ? standardName : kombiniert; + } + + public static int ParseAppPort(string? portInput, int defaultPort) + { + if (int.TryParse(portInput, out int port) && port >= 1 && port <= 65535) + { + return port; + } + return defaultPort; + } +} +""", + "html_content": """ +
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💡 1. Top-Level Statements & Modernes C# 12

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In modernem C# entfällt das starre class Program { static void Main() } Gerüst. Deine Datei beginnt direkt mit ausführbarem Code:

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// Modernes Top-Level Statement in C#:
+string appName = "Enterprise Cloud Service";
+int workerThreads = 16;
+var isHealthy = true; // Typ automatisch 'bool' dank 'var'
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+Console.WriteLine($"Status von {appName}: Aktiv ({workerThreads} Threads, Healthy: {isHealthy})");
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🏢 Analogie: Wertetypen (Stack) vs. Referenztypen (Heap)
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Wertetypen (Value Types) wie int, double, decimal sind wie handschriftliche Notizzettel in deiner Hosentasche (Stack) – extrem schnell und direkt im Zugriff. Referenztypen (Reference Types) wie string oder class sind wie Schließfächer im Banktresor (Heap): Die Variable hält nur den Schlüssel (die Speicheradresse / Referenz) zum eigentlichen Objekt.

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🛡️ 2. Nullable Reference Types & Null-Safety

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C# verhindert den berüchtigten Billion Dollar Mistake durch strikte Null-Prüfungen zur Compile-Zeit:

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C# SyntaxBedeutungBeispiel
stringNon-Nullable (Darf niemals null sein)string title = "C# Mastery";
string?Nullable (Kann Text oder null enthalten)string? nickname = null;
?? (Coalescing)Fallback-Wert falls links null iststring user = nickname ?? "Gast";
?. (Conditional)Sicherer Zugriff nur wenn nicht nullint? len = nickname?.Length;
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💰 3. String-Interpolation & decimal für Finanzen

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Für Finanz- und Währungsberechnungen in Enterprise-Anwendungen nutzt C# den präzisen 128-Bit Datentyp decimal (Suffix m):

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decimal einzelpreis = 19.99m;
+int anzahl = 5;
+decimal? rabatt = 15m; // 15% Rabatt
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+decimal faktor = 1m - ((rabatt ?? 0m) / 100m);
+decimal endpreis = einzelpreis * anzahl * faktor;
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+// Formatierung mit :F2 (zwei Dezimalstellen)
+Console.WriteLine($"Endbetrag: {endpreis:F2} €");
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🎯 Aufgaben & Checkliste in Aufgabe.cs

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💡 .NET Pro-Tipp: String.IsNullOrWhiteSpace()
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Nutze die Methode string.IsNullOrWhiteSpace(str), um gleichzeitig auf null, leere Strings "" und reine Leerzeichen " " zu prüfen!

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""" + } +] + +print("Module data defined.") diff --git a/generate_questions.py b/generate_questions.py new file mode 100644 index 0000000..5f975dc --- /dev/null +++ b/generate_questions.py @@ -0,0 +1,1402 @@ +#!/usr/bin/env python3 +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK Prüfungsfragen-Generator für Fachinformatiker Systemintegration (AP1 & AP2). +Generiert 165 authentische, strukturierte Prüfungsfragen nach den offiziellen +IHK/AkA/ZPA-Operatoren (Nennen, Erläutern, Berechnen, Begründen, Skizzieren). +""" + +import json +from pathlib import Path + +questions = [] + +def add_q(qid, exam, lf, topic, scenario, qtext, points, sol, qtype='text', options=None): + questions.append({ + 'id': qid, + 'exam': exam, # 'AP1', 'AP2_T1', 'AP2_T2', 'WiSo' + 'lernfeld': lf, + 'topic': topic, + 'scenario': scenario, + 'question': qtext, + 'points': points, + 'solution': sol, + 'type': qtype, + 'options': options or [] + }) + +# ============================================================================== +# BEREICH 1: AP1 (Lernfelder 1 bis 8) - Einrichten eines IT-gestützten Arbeitsplatzes +# ============================================================================== + +# --- LF 1: Unternehmen & Organisation --- +add_q('ap1_lf1_001', 'AP1', 'LF 1', 'Rechtsformen Einzelunternehmen vs GmbH', + 'Der IT-Dienstleister Max Weber überlegt, sein Einzelunternehmen in eine GmbH umzuwandeln.', + 'Vergleichen Sie das Einzelunternehmen und die Gesellschaft mit beschränkter Haftung (GmbH) hinsichtlich Haftung der Inhaber und Mindestkapital.', + 6, + 'Einzelunternehmen: Inhaber haftet unbeschränkt persönlich mit dem gesamten Privat- und Geschäftsvermögen; kein Mindestkapital vorgeschrieben. (3 Pkt.)\n' + 'GmbH: Haftung ist auf das Gesellschaftsvermögen beschränkt; Mindeststammkapital beträgt 25.000 EUR (mind. 12.500 EUR bei Gründung einzuzahlen). (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf1_002', 'AP1', 'LF 1', 'Projektmanagement Wasserfall vs Agil (Scrum)', + 'In der IT-Abteilung soll ein neues Ticketsystem eingeführt werden. Diskutiert wird das Vorgehen nach dem klassischen Wasserfallmodell versus Scrum.', + 'Nennen Sie zwei wesentliche Unterschiede zwischen dem sequentiellen Phasenmodell (Wasserfall) und dem agilen Vorgehen nach Scrum und begründen Sie, wann Scrum zu bevorzugen ist.', + 8, + 'Unterschiede:\n' + '1. Planung & Flexibilität: Wasserfall plant den gesamten Projektumfang im Voraus starr; Scrum arbeitet in kurzen iterativen Sprints (1-4 Wochen) und erlaubt flexible Anforderungsanpassungen. (3 Pkt.)\n' + '2. Lieferergebnisse: Wasserfall liefert das fertige Endprodukt erst am Projektende; Scrum liefert nach jedem Sprint ein potenziell auslieferbares Produktinkrement (Shippable Increment). (3 Pkt.)\n' + 'Begründung: Scrum ist zu bevorzugen, wenn Anforderungen zu Projektbeginn unvollständig oder dynamisch sind und schnelles Feedback der Anwender nötig ist. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf1_003', 'AP1', 'LF 1', 'Scrum Rollen und Artefakte', + 'Ein Softwareentwicklungsteam arbeitet nach dem Scrum-Framework.', + 'Nennen Sie die drei Kernrollen in Scrum und beschreiben Sie die Aufgaben des Scrum Masters.', + 6, + 'Drei Rollen: Product Owner, Scrum Master, Developers / Entwicklerteam. (3 Pkt.)\n' + 'Aufgaben des Scrum Masters: Dient als Servant Leader und Coach, sorgt für die Einhaltung der Scrum-Regeln, beseitigt Hindernisse (Impediments) und schützt das Team vor externen Störungen. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf1_004', 'AP1', 'LF 1', 'Vertragsarten Dienstvertrag vs Werkvertrag', + 'Ein externes Beratungsunternehmen wird für die Installation eines Netzwerks und die Schulung der Mitarbeiter beauftragt.', + 'Unterscheiden Sie Dienstvertrag (§ 611 BGB) und Werkvertrag (§ 631 BGB) hinsichtlich der geschuldeten Leistung und Gewährleistungsansprüche und ordnen Sie die beiden Tätigkeiten zu.', + 8, + 'Dienstvertrag (§ 611 BGB): Geschuldet wird lediglich das bloße Tätigwerden/Bemühen, kein konkreter Erfolg; keine Mängelgewährleistung. Beispiel: Mitarbeiterschulung. (4 Pkt.)\n' + 'Werkvertrag (§ 631 BGB): Geschuldet wird ein konkreter, fehlerfreier Erfolg (das Werk); der Auftragnehmer haftet für Mängel (Nacherfüllung, Minderung, Rücktritt). Beispiel: Installation und betriebsbereite Übergabe des Netzwerks. (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf1_005', 'AP1', 'LF 1', 'Organisationsformen Matrixorganisation', + 'Ein Systemhaus mit 120 Mitarbeitern führt eine Matrixorganisation ein.', + 'Erläutern Sie das Funktionsprinzip einer Matrixorganisation und nennen Sie einen wesentlichen Vorteil sowie einen typischen Nachteil.', + 6, + 'Funktionsprinzip: Mehrdimensionale Organisationsstruktur, bei der Mitarbeiter gleichzeitig einer funktionalen Fachabteilung (z. B. Netzwerktechnik) und einer Projektleitung disziplinarisch bzw. fachlich unterstellt sind (Mehrliniensystem). (2 Pkt.)\n' + 'Vorteil: Hohe Flexibilität, optimale Auslastung von Spezialisten, abteilungsübergreifender Wissenstransfer. (2 Pkt.)\n' + 'Nachteil: Hohes Konfliktpotenzial durch Kompetenzstreitigkeiten zwischen Fach- und Projektleitern, Doppelunterstellung kann Mitarbeiter überlasten. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf1_006', 'AP1', 'LF 1', 'Magisches Dreieck des Projektmanagements', + 'In einem IT-Migrationsprojekt fordert der Kunde kurzfristig zusätzliche Funktionalitäten ohne Erhöhung des Budgets.', + 'Beschreiben Sie die drei Eckpunkte des Magischen Dreiecks und erläutern Sie die Auswirkungen dieser Kundenforderung auf das Projekt.', + 6, + 'Eckpunkte: Zeit (Termine/Dauer), Kosten (Budget/Ressourcen), Qualität/Umfang (Scope/Leistung). (3 Pkt.)\n' + 'Auswirkung: Wenn der Umfang erweitert wird, aber Kosten/Budget gleich bleiben, gerät das Dreieck aus dem Gleichgewicht: Die Fertigstellungszeit muss verlängert werden, oder die Qualität des Produkts sinkt durch Zeitdruck und reduzierte Tests. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf1_007', 'AP1', 'LF 1', 'Stakeholder-Analyse', + 'Vor dem Rollout einer neuen ERP-Software wird eine Stakeholder-Analyse durchgeführt.', + 'Definieren Sie den Begriff Stakeholder und nennen Sie vier typische Stakeholder eines solchen Projekts.', + 6, + 'Definition: Alle Personen, Gruppen oder Organisationen, die ein berechtigtes Interesse am Projekt haben oder durch dessen Verlauf/Ergebnis direkt oder indirekt beeinflusst werden. (2 Pkt.)\n' + 'Vier Stakeholder: 1. Endanwender/Mitarbeiter, 2. Projektleitung/Management, 3. Betriebsrat, 4. Software-Lieferant/Dienstleister. (Je 1 Pkt. = 4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf1_008', 'AP1', 'LF 1', 'Gantt-Diagramm und Kritischer Pfad', + 'Im Rahmen der Netzwerkmigration wird der Terminplan mittels Netzplantechnik optimiert.', + 'Definieren Sie den Begriff Kritischer Pfad und erklären Sie, warum Vorgänge auf diesem Pfad besondere Aufmerksamkeit erfordern.', + 6, + 'Definition: Die längste Kette zeitlich voneinander abhängiger Vorgänge vom Projektstart bis zum Projektende, bei denen der Gesamtpuffer (GP) und freie Puffer (FP) jeweils null Tage betragen. (3 Pkt.)\n' + 'Bedeutung: Jede Verzögerung bei einem Vorgang auf dem kritischen Pfad führt unmittelbar zu einer Verzögerung des gesamten Projektendtermins. (3 Pkt.)') + +# --- LF 2: Arbeitsplätze ausstatten (Hardware, USV, Ergonomie, TCO) --- +add_q('ap1_lf2_001', 'AP1', 'LF 2', 'USV-Klassen nach EN 62040-3', + 'Die Geschäftsleitung der Meier Logistik AG rüstet ihren Serverraum mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung aus.', + 'Nennen Sie die drei USV-Klassen nach EN 62040-3 und erläutern Sie, warum für unternehmenskritische Server ausschließlich eine VFI-USV (Online-Doppelwandler) eingesetzt werden sollte.', + 8, + '1. VFD (Offline/Voltage and Frequency Dependent): Umschaltzeit 4-10 ms, schützt nur vor Stromausfall. (2 Pkt.)\n' + '2. VI (Line-Interactive/Voltage Independent): Umschaltzeit 2-4 ms, Spannungsstabilisierung via AVR. (2 Pkt.)\n' + '3. VFI (Online/Voltage and Frequency Independent): Keine Umschaltzeit (0 ms), permanente Doppelwandlung AC->DC->AC, filtert alle Netzstörungen, Oberschwingungen und Frequenzschwankungen heraus. (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_002', 'AP1', 'LF 2', 'USV-Dimensionierung Berechnung', + 'Zwei Virtualisierungshosts mit je 550 Watt Leistungsaufnahme und ein SAN-Storage mit 300 Watt sollen bei einem Stromausfall für mindestens 20 Minuten weiterbetrieben werden können. Der Wirkungsgrad der USV liegt bei 85 %.', + 'Berechnen Sie die mindestens bereitzustellende Energie der USV-Akkus in Wattstunden (Wh). Geben Sie Formel und Rechenweg an.', + 6, + 'Gesamtlast: P_ges = (2 * 550 W) + 300 W = 1400 Watt. (2 Pkt.)\n' + 'Leistungsbedarf inkl. Wirkungsgrad: P_aufwand = 1400 W / 0,85 = 1647,06 Watt. (2 Pkt.)\n' + 'Energie für 20 Minuten (20/60 h = 1/3 h): E = 1647,06 W * (1/3) h = 549,02 Wh. (Mindestens 550 Wh). (2 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf2_003', 'AP1', 'LF 2', 'Schnittstellen Thunderbolt 4 vs USB4', + 'Für die Grafikabteilung werden Notebooks beschafft, die über ein einziges Kabel an eine Dockingstation zwei 4K-Displays mit 60 Hz ansteuern, das Notebook mit 85 Watt laden und 10-Gbit-Ethernet bereitstellen sollen.', + 'Nennen Sie die erforderliche Schnittstelle am Notebook und erläutern Sie zwei relevante Leistungsmerkmale (Power Delivery & DisplayPort Alt Mode).', + 6, + 'Schnittstelle: Thunderbolt 4 oder USB4 (mindestens 40 Gbit/s Bandbreite). (2 Pkt.)\n' + 'Power Delivery (USB-PD): Unterstützt bidirektionale Ladeleistungen bis 100W bzw. 240W über dasselbe Kabel. (2 Pkt.)\n' + 'DisplayPort Alt Mode: Ermöglicht die native Übertragung von DisplayPort-Audiodateien und Videosignalen über die physischen Leitungen. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_004', 'AP1', 'LF 2', 'RAM & ECC-Funktionsweise', + 'Ein Kunde fragt, warum in Servern spezieller ECC-Arbeitsspeicher (Error-Correcting Code) verbaut wird, während in Desktop-PCs Non-ECC RAM zum Einsatz kommt.', + 'Erläutern Sie die Funktionsweise von ECC-Speicher und begründen Sie die Notwendigkeit im Serverbetrieb.', + 6, + 'Funktionsweise: ECC-RAM nutzt zusätzliche Prüfbits (z. B. 72 Bit Datenbreite statt 64 Bit für 8 Paritätsbits), um 1-Bit-Speicherfehler (Single Bit Flips) mittels Hamming-Code automatisch zur Laufzeit im laufenden Betrieb zu korrigieren und 2-Bit-Fehler zu erkennen. (4 Pkt.)\n' + 'Notwendigkeit: Verhindert Serverabstürze (Blue Screens / Kernel Panics) und schleichende Datenkorruption in Datenbanken bei 24/7-Dauerbetrieb. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_005', 'AP1', 'LF 2', 'DGUV Ergonomie am Bildschirmarbeitsplatz', + 'Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung nach der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV / DGUV Information 215-410) wird ein Bildschirmarbeitsplatz überprüft.', + 'Nennen Sie vier konkrete ergonomische Anforderungen an die Ausgestaltung des Bildschirmarbeitsplatzes.', + 8, + '1. Sehabstand zum Monitor: 50 bis 70 cm (bei größeren Bildschirmen bis 80 cm). (2 Pkt.)\n' + '2. Positionierung zum Fenster: Blickrichtung parallel zur Fensterfront zur Vermeidung von Direkt- und Reflexblendung. (2 Pkt.)\n' + '3. Höhe der Bildschirmoberkante: Maximal auf Augenhöhe, sodass der Blick um ca. 20-35 Grad leicht nach unten geneigt ist. (2 Pkt.)\n' + '4. Beleuchtung: Mindestens 500 Lux mittlere Beleuchtungsstärke im Arbeitsbereich. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_006', 'AP1', 'LF 2', 'TCO CapEx vs OpEx Kostenrechnung', + 'Bei der Anschaffung einer neuen Serverinfrastruktur vergleicht die Geschäftsleitung den Kauf eigener Server (On-Premises) mit einem Cloud-Modell (IaaS).', + 'Definieren Sie die Begriffe CapEx und OpEx und ordnen Sie jeweils zwei typische Kostenpositionen zu.', + 6, + 'CapEx (Capital Expenditure): Einmalige Investitionsausgaben für langlebiges Anlagevermögen. Beispiele: Anschaffungskosten der Server-Hardware, Kauf von Switches, USV-Anlage. (3 Pkt.)\n' + 'OpEx (Operational Expenditure): Laufende Betriebsausgaben zur Aufrechterhaltung des Betriebs. Beispiele: Monatliche Cloud-Abonnements, Stromkosten im Rechenzentrum, Wartungs- und Supportverträge. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_007', 'AP1', 'LF 2', 'Nutzwertanalyse Durchführung', + 'Ein Systemhaus bewertet drei Angebote für Notebooks anhand gewichteter Kriterien.', + 'Erläutern Sie das rechnerische Vorgehen zur Ermittlung des gewichteten Gesamtnutzens und begründen Sie, warum das Angebot mit den niedrigsten Anschaffungskosten nicht zwingend den Zuschlag erhält.', + 6, + 'Vorgehen: Für jedes Kriterium wird die vergebene Punktzahl (z. B. 1-10) mit dem Gewichtungsfaktor in Prozent multipliziert. Die Summe aller gewichteten Teilnutzwerte ergibt den Gesamtnutzwert. Das Angebot mit dem höchsten Gesamtnutzen gewinnt. (4 Pkt.)\n' + 'Begründung: Die NWA ist ein multikriterielles Verfahren, das qualitative und funktionale Merkmale (z. B. Akkulaufzeit, Displayqualität, Garantie) gleichberechtigt neben den reinen Anschaffungspreis stellt. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_008', 'AP1', 'LF 2', 'DIN 66399 SSD-Datenlöschung', + 'Ausgemusterte Mitarbeiter-Laptops mit SSD-Speichern (Solid State Drives) sollen entsorgt werden.', + 'Beschreiben Sie zwei zulässige Verfahren zur sicheren Datenlöschung auf Solid State Drives nach DIN 66399 und erklären Sie, warum klassisches Überschreiben mit Nullen bei SSDs ungeeignet ist.', + 8, + '1. ATA-Secure-Erase / NVMe-Sanitize-Befehl: Weist den internen Flash-Controller an, alle Speicherzellen inkl. Reservesektoren durch Spannungsimpulse zu entladen und den internen AES-Schlüssel zu löschen (Crypto Erase). (3 Pkt.)\n' + '2. Mechanisches Schreddern: Physische Zerstörung des SSD-Datenträgers nach Sicherheitsstufe H-4 oder H-5 (Partikelgröße kleiner 30 mm² bzw. 10 mm²). (3 Pkt.)\n' + 'Warum Nullen ungeeignet sind: Durch Wear-Leveling und Reservesektoren (Over-Provisioning) adressieren normale Schreibbefehle nicht alle physischen Flash-Zellen; Daten verbleiben ungelöscht. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_009', 'AP1', 'LF 2', 'UEFI vs BIOS & TPM 2.0', + 'Für moderne Windows-Installationen müssen alle neuen PCs bestimmte Hardwareanforderungen erfüllen.', + 'Nennen Sie drei wesentliche technische Unterschiede zwischen Legacy-BIOS und UEFI und erklären Sie die Kernfunktion des TPM 2.0 Chips.', + 8, + 'Unterschiede:\n' + '1. Partitionstabelle: UEFI nutzt GPT (Partitionen > 2 TB, bis zu 128 Partitionen), BIOS nutzt MBR (max. 2 TB, nur 4 primäre Partitionen). (2 Pkt.)\n' + '2. Sicherheit: UEFI unterstützt Secure Boot (Signaturprüfung des Bootloaders). (2 Pkt.)\n' + '3. Architektur: UEFI läuft im 64-Bit-Modus mit eigener grafischer Oberfläche und Netzwerkunterstützung, BIOS im 16-Bit-Real-Mode. (2 Pkt.)\n' + 'TPM 2.0 (Trusted Platform Module): Kryptografischer Hardwarechip zur sicheren Schlüsselspeicherung (z. B. für BitLocker) und zur Integritätsmessung der Bootkette (Measured Boot). (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_010', 'AP1', 'LF 2', 'Dateisysteme Vergleich exFAT vs NTFS vs ext4', + 'Ein Techniker muss ein externes USB-Laufwerk formatieren, das Dateien über 4 GB speichern soll und an Windows-, macOS- und Linux-Rechnern ohne Zusatzsoftware les- und schreibbar sein muss.', + 'Ermitteln Sie das am besten geeignete Dateisystem und begründen Sie den Ausschluss von FAT32 und NTFS.', + 6, + 'Geeignetes Dateisystem: exFAT (Extended File Allocation Table). (2 Pkt.)\n' + 'Ausschluss FAT32: Unterstützt nur eine maximale Dateigröße von 4 GiB (2^32 - 1 Bytes) und maximale Partitionsgrößen von 2 TB bzw. 32 GB unter Windows-Formatierung. (2 Pkt.)\n' + 'Ausschluss NTFS: Wird unter macOS standardmäßig nur lesend unterstützt; Schreibzugriffe erfordern proprietäre Treiber von Drittanbietern. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_011', 'AP1', 'LF 2', 'Netzteile Wirkungsgrad 80 PLUS', + 'Ein Servernetzteil mit 80 PLUS Platinum Zertifizierung liefert 800 Watt Ausgangsleistung an die Serverkomponenten bei einem Wirkungsgrad von 92 %.', + 'Berechnen Sie die Wirkleistung, die das Netzteil aus dem 230V-Netz aufnimmt, und die entstehende thermische Verlustleistung in Watt.', + 6, + 'Aufgenommene Leistung: P_in = P_out / Wirkungsgrad = 800 W / 0,92 = 869,57 Watt. (3 Pkt.)\n' + 'Verlustleistung (Wärmeabgabe): P_verlust = P_in - P_out = 869,57 W - 800 W = 69,57 Watt. (3 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf2_012', 'AP1', 'LF 2', 'PUE-Wert im Rechenzentrum', + 'Ein Rechenzentrum verbraucht insgesamt 1.500.000 kWh elektrische Energie pro Jahr. Davon entfallen 1.000.000 kWh direkt auf die IT-Hardware (Server, Storage, Netzwerk).', + 'Berechnen Sie den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) und erläutern Sie dessen Bedeutung.', + 6, + 'Formel: PUE = Gesamte aufgenommene Energie / Energiebedarf der IT-Hardware. (2 Pkt.)\n' + 'Berechnung: PUE = 1.500.000 kWh / 1.000.000 kWh = 1,50. (2 Pkt.)\n' + 'Bedeutung: Ein Wert von 1,5 bedeutet, dass für jedes Watt IT-Leistung zusätzliche 0,5 Watt für Infrastruktur (Kühlung, USV-Verluste, Beleuchtung) benötigt werden. Idealwert ist 1,0. (2 Pkt.)', + qtype='calc') + +# --- LF 3: Netzwerke & Subnetting --- +add_q('ap1_lf3_001', 'AP1', 'LF 3', 'IPv4 Subnetting /27 Berechnung', + 'Einem Subnetz ist die IP-Adresse 172.20.14.98 mit der CIDR-Präfixlänge /27 zugewiesen.', + 'Berechnen Sie: 1. Subnetzmaske in Dezimalpunkt-Notation, 2. Netzwerkadresse, 3. Erste nutzbare Host-IP, 4. Letzte nutzbare Host-IP, 5. Broadcastadresse, 6. Anzahl nutzbarer Hostadressen.', + 12, + '1. Subnetzmaske: 255.255.255.224 (/27 entspricht 11111111.11111111.11111111.11100000). (2 Pkt.)\n' + '2. Schrittweite: 256 - 224 = 32. Blockgrenzen: 0, 32, 64, 96, 128... -> Netzadresse: 172.20.14.96. (2 Pkt.)\n' + '3. Erste nutzbare Host-IP: 172.20.14.97. (2 Pkt.)\n' + '4. Broadcastadresse: 172.20.14.127. (2 Pkt.)\n' + '5. Letzte nutzbare Host-IP: 172.20.14.126. (2 Pkt.)\n' + '6. Nutzbare Hostadressen: 2^5 - 2 = 32 - 2 = 30 Hosts. (2 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf3_002', 'AP1', 'LF 3', 'VLSM Variable Length Subnet Mask', + 'Das Basisnetz 192.168.50.0/24 soll mittels VLSM für drei Abteilungen aufgeteilt werden: Vertrieb (55 Hosts), Entwicklung (28 Hosts) und Support (12 Hosts).', + 'Ermitteln Sie für alle drei Subnetze jeweils die Netzadresse und die CIDR-Präfixlänge.', + 9, + 'Vertrieb (55 Hosts + 2 = 57 Adressen -> 2^6 = 64): Netzadresse 192.168.50.0/26 (Bereich: .0 bis .63). (3 Pkt.)\n' + 'Entwicklung (28 Hosts + 2 = 30 Adressen -> 2^5 = 32): Netzadresse 192.168.50.64/27 (Bereich: .64 bis .95). (3 Pkt.)\n' + 'Support (12 Hosts + 2 = 14 Adressen -> 2^4 = 16): Netzadresse 192.168.50.96/28 (Bereich: .96 bis .111). (3 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf3_003', 'AP1', 'LF 3', 'IPv6 Kürzungsregeln nach RFC 5952', + 'Ein Client hat die IPv6-Adresse 2001:0db8:0000:0042:0000:0000:0000:0001/64 konfiguriert.', + 'Kürzen Sie die Adresse nach den offiziellen RFC-5952-Regeln und erläutern Sie die Bedeutung der Link-Local-Adresse (fe80::/10).', + 6, + 'Gekürzte Adresse: 2001:db8:0:42::1/64 (Führende Nullen pro Block weglassen; die längste zusammenhängende Folge von Null-Blöcken einmalig durch :: ersetzen). (3 Pkt.)\n' + 'Link-Local (fe80::/10): Automatisch generierte, nicht im Internet geroutete Adresse zur lokalen Kommunikation im selben Subnetz (z. B. für Neighbor Discovery Protocol NDP, DHCPv6 und Router Solicitations). (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_004', 'AP1', 'LF 3', 'DHCP DORA-Prozess', + 'Ein neuer Arbeitsplatz-PC wird mit dem Unternehmensnetzwerk per Patchkabel verbunden.', + 'Beschreiben Sie die vier Phasen des DHCP-Lease-Prozesses (DORA) und geben Sie jeweils an, ob die Nachricht als Broadcast oder Unicast gesendet wird.', + 8, + '1. DHCPDISCOVER (Broadcast): Client sucht im lokalen Netz nach verfügbaren DHCP-Servern. (2 Pkt.)\n' + '2. DHCPOFFER (Unicast oder Broadcast): DHCP-Server bieten dem Client eine freie IP-Adresse samt Parametern an. (2 Pkt.)\n' + '3. DHCPREQUEST (Broadcast): Client wählt ein Angebot aus und fordert die Bindung an (Broadcast informiert auch andere Server). (2 Pkt.)\n' + '4. DHCPACK (Unicast oder Broadcast): Server bestätigt die Vergabe und überträgt Lease-Dauer, Subnetzmaske, Gateway und DNS. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_005', 'AP1', 'LF 3', 'DNS Resource Records', + 'Ein Administrator verwaltet die Forward- und Reverse-Lookup-Zonen im internen DNS-Server.', + 'Erklären Sie die jeweilige Funktion der folgenden vier DNS-Resource-Records: A, AAAA, CNAME und PTR.', + 8, + '1. A-Record: Löst einen vollqualifizierten Domänennamen (FQDN) in eine IPv4-Adresse auf. (2 Pkt.)\n' + '2. AAAA-Record: Löst einen FQDN in eine 128-Bit IPv6-Adresse auf. (2 Pkt.)\n' + '3. CNAME-Record (Canonical Name): Dient als Alias/Verweis auf einen anderen bestehenden A- oder AAAA-Record. (2 Pkt.)\n' + '4. PTR-Record (Pointer): Ermöglicht das Reverse-DNS-Lookup (Auflösung einer IP-Adresse in den FQDN). (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_006', 'AP1', 'LF 3', 'OSI-Referenzmodell Zuordnung', + 'Netzwerkgeräte und Protokolle werden im 7-Schichten-Modell nach ISO/IEC 7498-1 eingeordnet.', + 'Ordnen Sie die folgenden vier Begriffe der jeweils korrekten Schicht (1 bis 7) mit deutschem und englischem Namen zu: Switch, Router, TCP, HTTP.', + 8, + '1. Switch: Schicht 2 (Sicherungsschicht / Data Link Layer - Weiterleitung anhand von MAC-Adressen). (2 Pkt.)\n' + '2. Router: Schicht 3 (Vermittlungsschicht / Network Layer - Weiterleitung anhand logischer IP-Adressen). (2 Pkt.)\n' + '3. TCP: Schicht 4 (Transportschicht / Transport Layer - End-to-End-Verbindung und Segmentierung). (2 Pkt.)\n' + '4. HTTP: Schicht 7 (Anwendungsschicht / Application Layer - Protokoll für Webdienste). (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_007', 'AP1', 'LF 3', 'Kupferverkabelung Cat 6a vs Cat 7', + 'Bei einer Neuausstattung eines Bürogebäudes wird über Cat 6a versus Cat 7 diskutiert.', + 'Nennen Sie Übertragungsfrequenz und max. Datenrate von Cat 6a und erläutern Sie die Bezeichnung S/FTP.', + 6, + 'Cat 6a: Grenzfrequenz 500 MHz, Datenrate bis zu 10 Gbit/s (10GBASE-T) über die maximale Kanallänge von 100 Metern. (2 Pkt.)\n' + 'S/FTP: Shielded with Foiled Twisted Pair -> S = Gesamtabschirmung des Kabels durch ein Kupfergeflecht (Braid Screen); FTP = Jedes einzelne der vier Adernpaare ist zusätzlich mit einer Aluminium-Abschirmfolie umwickelt. (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_008', 'AP1', 'LF 3', 'LWL Fasertypen Singlemode vs Multimode', + 'Zwei Firmengebäude im Abstand von 950 Metern sollen über ein Glasfaserkabel miteinander verbunden werden.', + 'Vergleichen Sie Singlemode- (OS2) und Multimode-Glasfasern (OM4) bezüglich Kerndurchmesser, Lichtquelle und Reichweite und begründen Sie Ihre Wahl für das Projekt.', + 8, + 'Singlemode (OS2): Kerndurchmesser ca. 9 µm, Lichtquelle Laser, Reichweite bis über 40 km, keine Modendispersion. (3 Pkt.)\n' + 'Multimode (OM4): Kerndurchmesser 50 µm, Lichtquelle VCSEL/LED, Reichweite typisch max. 400-550 Meter bei 10 Gbit/s. (3 Pkt.)\n' + 'Entscheidung: Für 950 m muss zwingend Singlemode-Glasfaser (OS2) gewählt werden, da Multimode bei 10 Gbit/s die geforderte Distanz überschreitet. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_009', 'AP1', 'LF 3', 'Switch MAC-Address Table & Flooding', + 'Ein Switch empfängt einen Frame auf Port 3 mit einer Ziel-MAC-Adresse, die nicht in seiner internen SAT-Tabelle (Source Address Table / CAM-Table) verzeichnet ist.', + 'Beschreiben Sie die Reaktion des Switches auf diesen Frame (Unicast Flooding) und erklären Sie, wie der Switch seine MAC-Adresstabelle füllt.', + 6, + 'Reaktion (Unknown Unicast Flooding): Der Switch leitet den Frame an alle aktiven Ports desselben VLANs weiter, mit Ausnahme des Eingangsports 3. (3 Pkt.)\n' + 'Lernen (MAC Learning): Der Switch liest bei jedem eingehenden Frame die Quell-MAC-Adresse (Source MAC) aus dem Ethernet-Header und speichert die Zuordnung Port <-> MAC zusammen mit einem Aging-Timer in seiner CAM-Tabelle. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_010', 'AP1', 'LF 3', 'WLAN Wi-Fi 6 (802.11ax) Technologien', + 'Ein Unternehmen stattet Besprechungsräume mit Wi-Fi 6 Access Points aus.', + 'Nennen und erläutern Sie zwei Schlüsseltechnologien von Wi-Fi 6 (OFDMA und MU-MIMO), die für hohe Clientdichten sorgen.', + 6, + 'OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): Teilt einen Funkkanal in viele kleine Unterträger (Resource Units) auf, sodass der AP gleichzeitig mit mehreren Clients Datenpakete in einem einzigen Übertragungszyklus austauschen kann (geringe Latenz). (3 Pkt.)\n' + 'MU-MIMO (Multi-User MIMO): Ermöglicht gleichzeitiges Senden und Empfangen über mehrere räumliche Streams (Spatial Streams) an mehrere Endgeräte zeitgleich in Up- und Downlink. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_011', 'AP1', 'LF 3', 'Kollisionsdomäne vs Broadcastdomäne', + 'In einer Netzwerktopologie befinden sich Hubs, Switche und Router.', + 'Definieren Sie die Begriffe Kollisionsdomäne und Broadcastdomäne und geben Sie an, wie viele dieser Domänen ein 24-Port-Layer-2-Switch standardmäßig besitzt.', + 6, + 'Kollisionsdomäne: Netzwerkbereich, in dem Datenpakete kollidieren können, wenn zwei Stationen gleichzeitig senden (CSMA/CD). (2 Pkt.)\n' + 'Broadcastdomäne: Netzwerkbereich, in dem ein gesendeter Broadcast-Frame (Ziel: FF:FF:FF:FF:FF:FF) alle angeschlossenen Knoten erreicht. (2 Pkt.)\n' + '24-Port-Switch: Besitzt 24 separate Kollisionsdomänen (1 pro Vollduplex-Port) und genau 1 gemeinsame Broadcastdomäne (sofern keine VLANs eingerichtet sind). (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_012', 'AP1', 'LF 3', 'CSMA/CD vs CSMA/CA', + 'Vergleichen Sie das Medienzugriffsverfahren im klassischen kabelgebundenen Halbduplex-Ethernet mit dem im WLAN.', + 'Erläutern Sie den Unterschied zwischen Collision Detection (CD) und Collision Avoidance (CA).', + 6, + 'CSMA/CD (Ethernet): Stationen senden und hören gleichzeitig die Leitung ab. Erkennt eine Station eine Kollision (Spannungsanstieg), sendet sie ein JAM-Signal, bricht ab und wartet eine zufällige Backoff-Zeit. (3 Pkt.)\n' + 'CSMA/CA (WLAN): Da Funkgeräte beim Senden ihr eigenes Empfangssignal überlagern, können Kollisionen nicht zuverlässig erkannt werden. Stattdessen wird der Kanal abgehört (Carrier Sense) und vor dem Senden eine zufällige Wartezeit (Contention Window) eingelegt, ggf. ergänzt durch RTS/CTS-Handshakes. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_013', 'AP1', 'LF 3', 'Netzwerk-Übertragungszeit Berechnung', + 'Ein Backup-Image von 450 GiB soll über eine 1-Gbit/s-Ethernet-Leitung auf ein NAS übertragen werden. Der Protokoll-Overhead (TCP/IP/Ethernet) beträgt 8 % und die durchschnittliche Netto-Leitungsauslastung liegt bei 85 %.', + 'Berechnen Sie die Übertragungsdauer in Stunden und Minuten. (1 GiB = 1024^3 Byte; 1 Gbit/s = 10^9 Bit/s).', + 8, + 'Dateigröße in Bit: 450 * 1024 * 1024 * 1024 * 8 Bit = 3.865.470.566.400 Bit. (2 Pkt.)\n' + 'Nutzdatenrate der Leitung: 1.000.000.000 Bit/s * 0,85 * (1 - 0,08) = 782.000.000 Bit/s = 782 Mbit/s. (2 Pkt.)\n' + 'Dauer in Sekunden: 3.865.470.566.400 / 782.000.000 s = 4943,05 Sekunden. (2 Pkt.)\n' + 'Umrechnung: 4943,05 / 3600 = 1,373 h -> 1 Stunde und 22 Minuten (82 Minuten). (2 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf3_014', 'AP1', 'LF 3', 'PoE Power over Ethernet Standards', + 'Für neue IP-Telefone und Überwachungskameras wird PoE nach IEEE 802.3at (PoE+) auf den Access-Switches benötigt.', + 'Nennen Sie die maximale Leistungsabgabe pro Port nach IEEE 802.3af (PoE) und IEEE 802.3at (PoE+) und erklären Sie den Unterschied zwischen Endspan und Midspan.', + 6, + 'PoE (802.3af): Max. 15,4 Watt am Switch-Port (min. 12,95 W am Endgerät). (2 Pkt.)\n' + 'PoE+ (802.3at): Max. 30,0 Watt am Switch-Port (min. 25,5 W am Endgerät). (2 Pkt.)\n' + 'Endspan: Die Stromversorgung erfolgt direkt über den Ethernet-Switch selbst. (1 Pkt.)\n' + 'Midspan: Ein separater PoE-Injektor oder Patchpanel wird zwischen Non-PoE-Switch und Endgerät geschaltet. (1 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_015', 'AP1', 'LF 3', 'ARP-Protokoll & ARP-Cache', + 'Host A (192.168.1.10) möchte ein TCP-Paket an Host B (192.168.1.50) im selben Subnetz senden.', + 'Beschreiben Sie, wie Host A mithilfe des Address Resolution Protocols (ARP) die Ziel-Hardwareadresse ermittelt und was geschieht, wenn der Eintrag im Cache veraltet.', + 6, + '1. ARP-Request: Host A prüft seinen ARP-Cache. Ist kein Eintrag vorhanden, sendet er einen ARP-Request als Ethernet-Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) mit dem Inhalt: \"Wer hat 192.168.1.50? Bitte antworte an 192.168.1.10!\". (2 Pkt.)\n' + '2. ARP-Reply: Host B erkennt seine IP und antwortet per Unicast direkt an die MAC von Host A mit seiner MAC-Adresse. (2 Pkt.)\n' + '3. Cache & Aging: Host A trägt die MAC in seinen ARP-Cache ein. Nach Ablauf des Aging-Timers (typisch 5-20 Min.) wird der Eintrag gelöscht und muss bei erneutem Bedarf neu angefragt werden. (2 Pkt.)') + +# --- LF 4: Schutzbedarfsanalyse, Cyber-Sicherheit & DSGVO --- +add_q('ap1_lf4_001', 'AP1', 'LF 4', 'CIA-Triade Grundwerte der Informationssicherheit', + 'Ein IT-Sicherheitskonzept nach BSI IT-Grundschutz basiert auf den drei klassischen Sicherheitszielen.', + 'Definieren Sie die Schutzziele Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit und nennen Sie zu jedem Ziel eine konkrete technische oder organisatorische Maßnahme.', + 9, + '1. Vertraulichkeit (Confidentiality): Informationen sind nur autorisierten Personen zugänglich und vor unbefugtem Zugriff geschützt. Maßnahme: Festplattenverschlüsselung (BitLocker), TLS-Transportverschlüsselung, Rollen- und Rechtekonzept. (3 Pkt.)\n' + '2. Integrität (Integrity): Daten sind vor unbefugter oder unbeabsichtigter Veränderung/Manipulation geschützt und korrekt. Maßnahme: Kryptografische Hashwerte (SHA-256), digitale Signaturen, Schreibschutz. (3 Pkt.)\n' + '3. Verfügbarkeit (Availability): Autorisierte Benutzer können jederzeit im vereinbarten Zeitrahmen auf Systeme und Daten zugreifen. Maßnahme: Redundante Netzteile, USV, RAID-Systeme, Backup-Konzepte. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_002', 'AP1', 'LF 4', 'Backup-Methoden Vergleich', + 'In einem Unternehmen fallen täglich 60 GB veränderte Daten an. Für das Backup-Konzept werden die Verfahren Vollsicherung, differenzielle und inkrementelle Sicherung abgewogen.', + 'Vergleichen Sie differenzielle und inkrementelle Backups hinsichtlich Speichervolumen und Aufwand/Schritte bei einer vollständigen Systemwiederherstellung.', + 8, + 'Differenzielle Sicherung: Sichert alle Daten, die sich seit der LETZTEN VOLLSICHERUNG geändert haben. Speicherbedarf wächst täglich bis zur nächsten Vollsicherung. Wiederherstellung: Sehr schnell, es werden nur 2 Sicherungssätze benötigt (letzte Vollsicherung + gewünschter differenzieller Stand). (4 Pkt.)\n' + 'Inkrementelle Sicherung: Sichert nur die Daten, die sich seit der UNMITTELBAR VORANGEGANGENEN (Voll- oder Inkrementellen) Sicherung geändert haben. Geringster Speicherbedarf. Wiederherstellung: Aufwändig und zeitintensiv, da die Vollsicherung sowie ausnahmslos ALLE darauffolgenden inkrementellen Stände lückenlos in Reihe eingespielt werden müssen. (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_003', 'AP1', 'LF 4', '3-2-1-Backup-Regel und Air-Gap', + 'Die Geschäftsleitung fordert die konsequente Umsetzung der 3-2-1-Backup-Strategie zum Schutz vor Ransomware-Angriffen.', + 'Erläutern Sie die drei Vorgaben der 3-2-1-Regel und beschreiben Sie das Konzept eines Air-Gaps.', + 8, + '3: Es müssen mindestens 3 Datenkopien existieren (1 Produktivdaten + 2 Backups). (2 Pkt.)\n' + '2: Die Sicherungen müssen auf mindestens 2 unterschiedlichen Medientechnologien gespeichert werden (z. B. lokales Festplatten-NAS und LTO-Magnetband). (2 Pkt.)\n' + '1: Mindestens 1 Sicherungskopie muss an einem separaten, externen Standort (Offsite / Cloud / Brandschutzabschnitt) aufbewahrt werden. (2 Pkt.)\n' + 'Air-Gap: Eine physische oder logische vollständige Trennung des Backup-Mediums vom Produktivnetzwerk (z. B. entnommene LTO-Tape-Kassetten oder Offline-Storage), sodass Schadsoftware über das Netzwerk keinen Schreib- oder Löschzugriff auf das Backup erlangen kann. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_004', 'AP1', 'LF 4', 'SLA-Kennzahlen RTO und RPO', + 'Im Katastrophenfall-Plan (Disaster Recovery Plan) einer Bank sind vereinbart: RTO = 2 Stunden und RPO = 15 Minuten.', + 'Definieren Sie RTO (Recovery Time Objective) und RPO (Recovery Point Objective) und interpretieren Sie die beiden Kennzahlen anhand des Szenarios.', + 6, + 'RTO (Recovery Time Objective): Die maximal tolerierbare Zeitdauer vom Auftreten des Ausfalls bis zur vollständigen Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft. Im Szenario: Nach spätestens 2 Stunden muss das System wieder produktiv laufen. (3 Pkt.)\n' + 'RPO (Recovery Point Objective): Der maximal tolerierbare Zeitraum, für den Daten im Katastrophenfall verloren gehen dürfen (gemessen zurück vom Ausfallzeitpunkt). Im Szenario: Es dürfen maximal Transaktionsdaten der letzten 15 Minuten verloren gehen (erfordert z. B. synchrone Replikation). (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_005', 'AP1', 'LF 4', 'DSGVO Art. 32 Technisch-organisatorische Maßnahmen (TOMs)', + 'Ein Rechenzentrum verarbeitet personenbezogene Kundendaten und muss nach Art. 32 DSGVO angemessene technische und organisatorische Maßnahmen nachweisen.', + 'Nennen Sie sechs der acht klassischen Kontrollbereiche (TOMs) und geben Sie jeweils ein konkretes Praxisbeispiel an.', + 6, + '1. Zutrittskontrolle: Schutz vor unbefugtem räumlichen Betreten (z. B. Chipkarten-Leser, Biometrie, Alarmanlage). (1 Pkt.)\n' + '2. Zugangskontrolle: Schutz vor unbefugter Systemnutzung (z. B. sichere Passwörter, 2FA, Kontosperrung). (1 Pkt.)\n' + '3. Zugriffskontrolle: Schutz vor unbefugtem Lesen/Ändern von Daten (z. B. Rollen- und Rechtekonzept nach Least Privilege). (1 Pkt.)\n' + '4. Weitergabekontrolle: Schutz bei Übertragung und Transport (z. B. VPN, TLS-Verschlüsselung, Transportprotokolle). (1 Pkt.)\n' + '5. Eingabekontrolle: Nachvollziehbarkeit, wer wann welche Daten geändert hat (z. B. manipulationssicheres Logging/Audit-Trail). (1 Pkt.)\n' + '6. Verfügbarkeitskontrolle: Schutz vor Zerstörung und Verlust (z. B. USV, RAID, Brandschutz, tägliches Backup). (1 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_006', 'AP1', 'LF 4', 'DSGVO Betroffenenrechte', + 'Ein ehemaliger Kunde verlangt die vollständige Löschung seiner gespeicherten Daten.', + 'Nennen Sie den maßgeblichen Artikel der DSGVO (Recht auf Löschen / Recht auf Vergessenwerden) und beschreiben Sie zwei gesetzliche Gründe, die einer sofortigen Löschung entgegenstehen.', + 6, + 'Recht auf Löschung: Art. 17 DSGVO. (2 Pkt.)\n' + 'Ausnahmen/Aufbewahrungspflichten:\n' + '1. Handels- und steuerrechtliche Aufbewahrungsfristen nach § 257 HGB und § 147 AO (Rechnungen und Buchungsbelege müssen 10 Jahre archiviert werden). (2 Pkt.)\n' + '2. Geltendmachung, Ausübung oder Verteidigung von Rechtsansprüchen im Rahmen gesetzlicher Verjährungsfristen (z. B. § 195 BGB). (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_007', 'AP1', 'LF 4', 'BSI IT-Grundschutz Vorgehensweise', + 'Ein IT-Sicherheitsbeauftragter erstellt ein Sicherheitskonzept nach BSI-Standard 200-2.', + 'Bringen Sie die folgenden Schritte in die korrekte chronologische Reihenfolge und erläutern Sie die Schutzbedarfsfeststellung: Strukturanalyse, Schutzbedarfsfeststellung, Modellierung, IT-Grundschutz-Check, Risikoanalyse.', + 8, + 'Reihenfolge:\n' + '1. Strukturanalyse (Erfassung aller IT-Systeme, Netze, Räume, Anwendungen und Daten). (1 Pkt.)\n' + '2. Schutzbedarfsfeststellung. (1 Pkt.)\n' + '3. Modellierung (Zuordnung der Bausteine des IT-Grundschutz-Kompendiums). (1 Pkt.)\n' + '4. IT-Grundschutz-Check (Soll-Ist-Vergleich der Basisanforderungen). (1 Pkt.)\n' + '5. Risikoanalyse (für Bereiche mit hohem Schutzbedarf oder nicht abgedeckten Gefährdungen). (1 Pkt.)\n' + 'Schutzbedarfsfeststellung: Ermittelt für jede Anwendung und jedes System die Schadensauswirkungen bei Verlust von Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit in den Kategorien \"Normal\", \"Hoch\" oder \"Sehr hoch\" unter Anwendung des Maximumprinzips. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_008', 'AP1', 'LF 4', 'Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA / MFA)', + 'Zur Absicherung von VPN-Zugängen wird eine Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA) vorgeschrieben.', + 'Nennen Sie die drei klassischen Authentifizierungsfaktoren mit jeweils einem Beispiel und erläutern Sie das Funktionsprinzip von TOTP (Time-based One-Time Password).', + 8, + 'Drei Faktoren:\n' + '1. Wissen (etwas, das man weiß): z. B. Passwort, PIN. (2 Pkt.)\n' + '2. Besitz (etwas, das man hat): z. B. Smartphone, Hardware-Token (YubiKey), Smartcard. (2 Pkt.)\n' + '3. Inhärenz / Sein (etwas, das man ist): z. B. Fingerabdruck, Gesichtsscan, Iris. (2 Pkt.)\n' + 'TOTP-Prinzip: Server und Client-App teilen ein geheimes Shared Secret. Aus diesem Secret und dem aktuellen Unix-Zeitstempel (in 30-Sekunden-Schritten) berechnet ein kryptografischer HMAC-Algorithmus (HMAC-SHA1) einen 6-stelligen Code, der nur für dieses 30s-Zeitfenster gültig ist. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_009', 'AP1', 'LF 4', 'Ransomware Incident Response Maßnahmen', + 'Ein Mitarbeiter bemerkt am Montagmorgen, dass auf seinem PC Dateien die Endung \".locked\" erhalten haben und eine Textdatei mit einer Lösegeldforderung auf dem Desktop liegt.', + 'Nennen Sie vier Sofortmaßnahmen, die der IT-Support unverzüglich ergreifen muss, und begründen Sie, warum der Rechner nicht einfach ausgeschaltet werden darf.', + 8, + 'Vier Sofortmaßnahmen:\n' + '1. Netzwerkverbindung sofort physisch trennen (LAN-Kabel ziehen, WLAN deaktivieren), um Lateral Movement im Firmennetz zu stoppen. (2 Pkt.)\n' + '2. Incident-Response-Team und IT-Sicherheitsbeauftragten alarmieren. (1 Pkt.)\n' + '3. Firewall-Logs und Netflow-Daten auf externe C2-Server-Kommunikation prüfen und betroffene Segmente isolieren. (1 Pkt.)\n' + '4. Meldepflichten nach Art. 33 DSGVO (72h-Meldung an die Datenschutzaufsichtsbehörde) prüfen. (1 Pkt.)\n' + 'Warum nicht hart ausschalten: Durch hartes Ausschalten (Stecker ziehen) gehen flüchtige Speicherinhalte im RAM verloren (z. B. unverschlüsselte Keys, C2-Verbindungen, Injektionspfade), die für die digitale Forensik und Speicheranalyse essenziell sind (Einfrieren/Ruhezustand bevorzugen). (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_010', 'AP1', 'LF 4', 'Phishing & Social Engineering Abwehrmaßnahmen', + 'Ein Mitarbeiter erhält eine scheinbar von der Geschäftsleitung stammende E-Mail mit der dringenden Aufforderung, eine Überweisung über 45.000 EUR auf ein ausländisches Konto freizugeben (CEO-Fraud).', + 'Definieren Sie Social Engineering und nennen Sie drei organisatorische Maßnahmen, um Angriffe dieser Art wirksam zu verhindern.', + 6, + 'Definition: Zwischenmenschliche Beeinflussung und Manipulation von Mitarbeitern unter Ausnutzung von Hilfsbereitschaft, Respekt vor Autorität oder Zeitdruck, um vertrauliche Informationen zu erlangen oder Handlungen auszulösen. (3 Pkt.)\n' + 'Maßnahmen:\n' + '1. Vier-Augen-Prinzip bei Zahlungsfreigaben ab bestimmten Betragsgrenzen. (1 Pkt.)\n' + '2. Regelmäßige Security-Awareness-Schulungen und simulierte Phishing-Kampagnen. (1 Pkt.)\n' + '3. Verpflichtender Callback-Kanal (Rückversicherung über ein separates Kommunikationsmedium, z. B. Telefonat mit bekannter Festnetznummer). (1 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_011', 'AP1', 'LF 4', 'Passwortrichtlinien nach BSI', + 'Die bestehende Passwortrichtlinie verlangt ein monatliches Ändern von 8-stelligen Passwörtern.', + 'Erläutern Sie, warum moderne BSI-Empfehlungen das erzwungene regelmäßige Wechseln ablehnen und welche zwei Kriterien stattdessen für ein sicheres Passwort ausschlaggebend sind.', + 6, + 'Kritik am Wechselzwang: Erzwungene periodische Wechsel führen nachweislich dazu, dass Benutzer vorhersehbare Muster wählen (z. B. Sommer2024! -> Herbst2024!) oder Passwörter auf Post-its notieren, anstatt echte Entropie zu nutzen. (2 Pkt.)\n' + 'Moderne Kriterien:\n' + '1. Passwortlänge: Mindestens 10 bis 12 Zeichen bei komplexen Passwörtern, bzw. Passphrasen mit 20+ Zeichen aus mehreren Wörtern. (2 Pkt.)\n' + '2. Keine Nutzung bekannter Wörterbuchwörter oder persönlicher Daten; Passwort nur wechseln, wenn ein konkreter Verdacht auf Kompromittierung besteht. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_012', 'AP1', 'LF 4', 'Symmetrische vs Asymmetrische Verschlüsselung', + 'Zur Absicherung vertraulicher Datenübertragungen werden kryptografische Algorithmen eingesetzt.', + 'Vergleichen Sie symmetrische und asymmetrische Verschlüsselungsverfahren hinsichtlich Schlüsselverwaltung, Rechenaufwand und typischer Einsatzszenarien und nennen Sie jeweils ein bekanntes Algorithmenbeispiel.', + 8, + 'Symmetrische Verschlüsselung: Verwendet denselben gemeinsamen geheimen Schlüssel (Shared Secret) zum Ver- und Entschlüsseln. Sehr schnell und recheneffizient. Problem: Sicherer Schlüsselaustausch. Beispiel: AES (Advanced Encryption Standard). (4 Pkt.)\n' + 'Asymmetrische Verschlüsselung: Verwendet ein mathematisches Schlüsselpaar aus öffentlichem Schlüssel (Public Key) und privatem Schlüssel (Private Key). Rechenintensiv und langsamer. Ideal für Schlüsselaustausch und Signaturen. Beispiel: RSA, ECC (Elliptic Curve Cryptography). (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_013', 'AP1', 'LF 4', 'Hybride Verschlüsselung TLS', + 'Der Zugriff auf die Intranet-Webseite des Unternehmens wird per HTTPS (TLS 1.3) abgesichert.', + 'Erläutern Sie das Verfahren der hybriden Verschlüsselung und begründen Sie, warum weder rein symmetrische noch rein asymmetrische Verschlüsselung allein verwendet wird.', + 6, + 'Verfahren: Der Verbindungsaufbau (Handshake) erfolgt asymmetrisch (z. B. via Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch / ECDHE und RSA/ECC-Zertifikat), um die Identität des Servers zu prüfen und einen temporären symmetrischen Sitzungsschlüssel (Session Key) auszuhandeln. Die eigentlichen Nutzdaten werden anschließend hochperformant symmetrisch (z. B. AES-256-GCM) verschlüsselt. (4 Pkt.)\n' + 'Begründung: Kombiniert die Sicherheit des asymmetrischen Schlüsselaustauschs ohne vorheriges Geheimnis mit der enormen Rechengeschwindigkeit symmetrischer Chiffren für Massendaten. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_014', 'AP1', 'LF 4', 'Digitale Signatur und Hashfunktionen', + 'Ein Softwareentwickler signiert ein Update-Paket digital, bevor es an Kunden ausgeliefert wird.', + 'Beschreiben Sie Schritt für Schritt, wie die digitale Signatur beim Ersteller erzeugt und beim Kunden auf Echtheit und Unverfälschtheit geprüft wird.', + 8, + 'Erzeugung beim Ersteller:\n' + '1. Über die Update-Datei wird ein kryptografischer Hashwert (z. B. SHA-256) gebildet. (2 Pkt.)\n' + '2. Dieser Hashwert wird mit dem privaten Schlüssel (Private Key) des Erstellers asymmetrisch verschlüsselt -> Das Ergebnis ist die digitale Signatur. (2 Pkt.)\n' + 'Prüfung beim Kunden:\n' + '3. Der Kunde entschlüsselt die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel (Public Key) des Erstellers und erhält den Original-Hash. (2 Pkt.)\n' + '4. Der Kunde berechnet unabhängig den Hashwert über die heruntergeladene Datei. Stimmen beide Hashwerte exakt überein, ist die Software integer (unverändert) und authentisch (vom echten Ersteller). (2 Pkt.)') + +# --- LF 5: Software zur Datenverwaltung anpassen (Trace-Tabellen, UML, SQL) --- +add_q('ap1_lf5_001', 'AP1', 'LF 5', 'Struktogramm Schleifentypen nach DIN 66261', + 'Zur Programmierung eines Algorithmus werden Schleifenstrukturen entworfen.', + 'Vergleichen Sie eine kopfgesteuerte Schleife (WHILE) mit einer fußgesteuerten Schleife (DO-WHILE) hinsichtlich Ausführungslogik und Mindestanzahl von Durchläufen und skizzieren Sie die Darstellung nach Nassi-Shneiderman.', + 6, + 'Kopfgesteuerte Schleife (abweisend): Die Bedingung wird VOR jedem Schleifendurchlauf geprüft. Ist die Bedingung von Beginn an falsch, wird der Rumpf 0-mal ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Oberer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und unten umschließt. (3 Pkt.)\n' + 'Fußgesteuerte Schleife (nicht abweisend): Die Bedingung wird NACH jedem Schleifendurchlauf am Fuß geprüft. Der Rumpf wird mindestens 1-mal garantiert ausgeführt. Nassi-Shneiderman: Unterer horizontaler Balken mit Bedingung, der den Schleifenkörper links und oben umschließt. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_002', 'AP1', 'LF 5', 'Trace-Tabelle Quersumme Algorithmus', + 'Gegeben ist folgender Pseudocode zur Berechnung der Quersumme einer Zahl:\n' + 'GANZZAHL zahl = 384\nGANZZAHL quersumme = 0\n' + 'SOLANGE zahl > 0 WIEDERHOLE:\n' + ' quersumme = quersumme + (zahl MOD 10)\n' + ' zahl = zahl DIV 10\n' + 'ENDE_SOLANGE', + 'Erstellen Sie eine vollständige Trace-Tabelle für alle Schleifendurchläufe mit den Spalten: Durchlauf, zahl, (zahl MOD 10), quersumme, (zahl DIV 10) und Bedingung (zahl > 0).', + 10, + 'Initial: zahl=384, quersumme=0\n' + 'Durchlauf 1: zahl=384 -> 384>0 (wahr) -> MOD 10 = 4 -> quersumme = 0 + 4 = 4 -> zahl = 384 DIV 10 = 38. (3 Pkt.)\n' + 'Durchlauf 2: zahl=38 -> 38>0 (wahr) -> MOD 10 = 8 -> quersumme = 4 + 8 = 12 -> zahl = 38 DIV 10 = 3. (3 Pkt.)\n' + 'Durchlauf 3: zahl=3 -> 3>0 (wahr) -> MOD 10 = 3 -> quersumme = 12 + 3 = 15 -> zahl = 3 DIV 10 = 0. (3 Pkt.)\n' + 'Ende: zahl=0 -> 0>0 (falsch) -> Schleifenabbruch. Endergebnis quersumme = 15. (1 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf5_003', 'AP1', 'LF 5', 'Trace-Tabelle Lineare Suche', + 'Gegeben ist das Array werte = [14, 27, 42, 55, 68] und gesucht = 42.\n' + 'GANZZAHL pos = -1\n' + 'FÜR i VON 0 BIS 4 SCHRITT 1:\n' + ' WENN werte[i] == gesucht DANN\n' + ' pos = i\n' + ' VERLASSE_SCHLEIFE\n' + ' ENDE_WENN\n' + 'ENDE_FÜR', + 'Führen Sie die Trace-Tabelle bis zum Schleifenabbruch und geben Sie den Endwert von pos und die Anzahl der Vergleiche an.', + 8, + 'Schritt i=0: werte[0]=14 == 42 ist FALSCH (1. Vergleich). (2 Pkt.)\n' + 'Schritt i=1: werte[1]=27 == 42 ist FALSCH (2. Vergleich). (2 Pkt.)\n' + 'Schritt i=2: werte[2]=42 == 42 ist WAHR (3. Vergleich). pos wird auf 2 gesetzt. Schleife wird abgebrochen. (3 Pkt.)\n' + 'Endwert pos: 2; Gesamtanzahl Vergleiche: 3. (1 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf5_004', 'AP1', 'LF 5', 'UML-Klassendiagramm Sichtbarkeiten und Syntax', + 'Für eine IT-Asset-Management-Software soll die Klasse \"Server\" modelliert werden. Attribute: hostname (String, öffentlich), ipAdresse (String, privat), id (Integer, geschützt). Methoden: booten() (kein Rückgabewert, öffentlich), ping(ip: String) (Rückgabewert boolean, öffentlich).', + 'Stellen Sie die Klasse als UML-Klassendiagramm nach DIN/OMG-Standard dar und beachten Sie die korrekten Sichtbarkeitssymbole.', + 8, + 'Dreigeteilter Kasten:\n' + 'Oberes Feld (Klassenname): Server (2 Pkt.)\n' + 'Mittleres Feld (Attribute mit Sichtbarkeiten):\n' + '+ hostname : String\n' + '- ipAdresse : String\n' + '# id : Integer (3 Pkt.)\n' + 'Unteres Feld (Methoden):\n' + '+ booten() : void\n' + '+ ping(ip : String) : Boolean (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_005', 'AP1', 'LF 5', 'UML Assoziation Aggregation vs Komposition', + 'In einem Objektmodell stehen die Klassen \"Firma\", \"Abteilung\" und \"Mitarbeiter\" in Beziehung zueinander.', + 'Unterscheiden Sie Aggregation und Komposition anhand von grafischer Darstellung und Lebensdauer-Abhängigkeit und ordnen Sie die Beziehungen der Klassen begründet zu.', + 8, + 'Komposition (ausgefüllte Raute): Strikte existenzielle Abhängigkeit (Teil-Ganzes-Beziehung). Das Teil kann ohne das Ganze nicht existieren. Beispiel: Firma <*-- Abteilung (Wird die Firma aufgelöst, hören ihre Abteilungen auf zu existieren). (4 Pkt.)\n' + 'Aggregation (leere Raute): Lose Beziehung. Die Teile können auch unabhängig vom übergeordneten Ganzen fortbestehen. Beispiel: Abteilung o-- Mitarbeiter (Wird eine Abteilung aufgelöst, bleibt der Mitarbeiter weiterhin als Person/Arbeitnehmer bestehen). (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_006', 'AP1', 'LF 5', 'UML Sequenzdiagramm Lebenslinie und Nachrichten', + 'Ein Authentifizierungsprozess zwischen Client, Webserver und Datenbank soll visualisiert werden.', + 'Erläutern Sie die Elemente eines UML-Sequenzdiagramms (Lebenslinie, Aktivierungsbalken, synchrone Nachricht, asynchrone Nachricht, Antwortnachricht).', + 8, + 'Lebenslinie (Lifeline): Vertikale gestrichelte Linie, die das Vorhandensein eines Objekts über die Zeit darstellt. (2 Pkt.)\n' + 'Aktivierungsbalken (Execution Occurrence): Schmaler vertikaler Kasten auf der Lebenslinie, der anzeigt, dass das Objekt gerade aktiv eine Operation ausführt. (2 Pkt.)\n' + 'Synchrone Nachricht: Durchgezogene Linie mit ausgefüllter Pfeilspitze; der Aufrufer wartet blockierend auf die Antwort. (2 Pkt.)\n' + 'Antwortnachricht (Reply Message): Gestrichelte Linie mit offener Pfeilspitze zur Rückgabe des Ergebnisses. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_007', 'AP1', 'LF 5', 'Datenbank Normalisierung 1NF bis 3NF', + 'Gegeben ist eine unnormalisierte Tabelle: bestellungen(bestell_nr, datum, kunden_name, kunden_ort, artikel_liste, artikel_preise).', + 'Definieren Sie die 1., 2. und 3. Normalform und überführen Sie das Schema schrittweise in die 3. Normalform.', + 12, + '1. Normalform (1NF): Alle Attribute sind atomar (jede Zelle enthält nur einen elementaren Wert; keine Wiederholgruppen). Tabelle aufteilen in Bestelldaten und einzelne Bestellpositionen (artikel_liste/preise auflösen). (4 Pkt.)\n' + '2. Normalform (2NF): Das Schema ist in 1NF und jedes Nichtschlüssel-Attribut ist vom gesamten Primärschlüssel voll funktional abhängig (keine Abhängigkeit von Teilen eines zusammengesetzten Schlüssels). Trennung von Bestellpositionen und Artikelstammdaten. (4 Pkt.)\n' + '3. Normalform (3NF): Das Schema ist in 2NF und es existieren keine transitiven Abhängigkeiten zwischen Nichtschlüssel-Attributen (Nichtschlüssel bestimmen keine anderen Nichtschlüssel). Auslagerung von Ort über die PLZ (kunden_name -> kunden_plz -> kunden_ort auflösen). (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_008', 'AP1', 'LF 5', 'ER-Modellierung Kardinalitäten', + 'Modellieren Sie die Beziehung zwischen \"Projekt\" und \"Mitarbeiter\": Ein Projekt kann von mehreren Mitarbeitern bearbeitet werden; ein Mitarbeiter kann in mehreren Projekten mitarbeiten. Zu jeder Mitarbeit wird die Anzahl der investierten Arbeitsstunden erfasst.', + 'Geben Sie den Beziehungstyp (Kardinalität) an und erklären Sie, wie diese Beziehung in einem relationalen Datenbankschema aufgelöst wird.', + 8, + 'Kardinalität: n:m-Beziehung (Many-to-Many). (2 Pkt.)\n' + 'Auflösung im relationalen Schema: Eine n:m-Beziehung kann nicht direkt über Fremdschlüssel in den beiden Haupttabellen abgebildet werden. Es wird eine Zwischentabelle / Verknüpfungstabelle (z. B. projekt_mitarbeiter) benötigt. (3 Pkt.)\n' + 'Struktur der Zwischentabelle: Enthält als Fremdschlüssel projekt_id und mitarbeiter_id (bilden gemeinsam den zusammengesetzten Primärschlüssel) sowie das Beziehungsattribut arbeitsstunden. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_009', 'AP1', 'LF 5', 'SQL DDL CREATE TABLE mit Constraints', + 'Für eine Ticket-Verwaltung soll die Tabelle \"ticket\" per SQL angelegt werden: id (Ganzzahl, Primärschlüssel mit Autoinkrement), titel (Text, max. 100 Zeichen, Pflichtfeld), status (Text, Standardwert \"OFFEN\"), prioritaet (Ganzzahl, Werte nur von 1 bis 5 erlaubt), ersteller_id (Ganzzahl, Fremdschlüssel auf benutzer.id mit Kaskadierung beim Löschen).', + 'Schreiben Sie das syntaktisch korrekte SQL-Statement nach ANSI/ISO-Standard.', + 10, + 'CREATE TABLE ticket (\n' + ' id INTEGER PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,\n' + ' titel VARCHAR(100) NOT NULL,\n' + ' status VARCHAR(20) DEFAULT \'OFFEN\',\n' + ' prioritaet INT CHECK (prioritaet BETWEEN 1 AND 5),\n' + ' ersteller_id INT,\n' + ' FOREIGN KEY (ersteller_id) REFERENCES benutzer(id) ON DELETE CASCADE\n' + '); (10 Pkt. - Abzug bei fehlendem NOT NULL, CHECK, DEFAULT oder FOREIGN KEY)') + +add_q('ap1_lf5_010', 'AP1', 'LF 5', 'SQL DML Aggregation und GROUP BY mit HAVING', + 'Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, stadt) und bestellungen (id, kunde_id, betrag, datum).', + 'Formulieren Sie eine SQL-Abfrage, die den Kundennamen und die Gesamtsumme aller Bestellungen für jeden Kunden ausgibt, dessen Gesamtbestellwert 10.000 EUR überschreitet. Das Ergebnis soll absteigend nach der Summe sortiert sein.', + 10, + 'SELECT k.name, SUM(b.betrag) AS gesamtumsatz\n' + 'FROM kunden k\n' + 'INNER JOIN bestellungen b ON k.id = b.kunde_id\n' + 'GROUP BY k.id, k.name\n' + 'HAVING SUM(b.betrag) > 10000\n' + 'ORDER BY gesamtumsatz DESC; (10 Pkt. - Abzug bei WHERE statt HAVING für Aggregatfunktion oder fehlendem GROUP BY)') + +add_q('ap1_lf5_011', 'AP1', 'LF 5', 'SQL JOIN-Typen INNER vs LEFT vs FULL', + 'In einer Datenbank existieren mitarbeiter (id, name, abt_id) und abteilungen (id, bezeichnung). Einige Mitarbeiter haben keine Abteilung, und einige Abteilungen haben keine Mitarbeiter.', + 'Erläutern Sie den Unterschied im Abfrageergebnis zwischen INNER JOIN und LEFT OUTER JOIN bezüglich der Ergebniszeilen.', + 6, + 'INNER JOIN: Liefert ausschließlich Zeilen zurück, bei denen in beiden Tabellen ein übereinstimmender Wert vorliegt (Schnittmenge). Mitarbeiter ohne Abteilung und Abteilungen ohne Mitarbeiter werden vollständig verworfen. (3 Pkt.)\n' + 'LEFT OUTER JOIN (mitarbeiter LEFT JOIN abteilungen): Liefert ALLE Datensätze der linken Tabelle (mitarbeiter), selbst wenn keine Übereinstimmung in abteilungen vorliegt. Die fehlenden Abteilungsspalten werden mit NULL aufgefüllt. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_012', 'AP1', 'LF 5', 'SQL Transaktionen ACID-Eigenschaften', + 'Bei einer Banküberweisung von 500 EUR von Konto A auf Konto B wird ein Transaktionsblock ausgeführt.', + 'Nennen und erläutern Sie die vier ACID-Eigenschaften und beschreiben Sie, was passiert, wenn nach dem Abbuchen von Konto A das Datenbanksystem abstürzt.', + 8, + 'Atomarität (Atomicity): Alles-oder-Nichts-Prinzip. Eine Transaktion wird entweder ganz oder gar nicht ausgeführt. (2 Pkt.)\n' + 'Konsistenz (Consistency): Nach Abschluss der Transaktion befindet sich die Datenbank in einem gültigen, integren Zustand. (2 Pkt.)\n' + 'Isolation: Gleichzeitige Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig. (1 Pkt.)\n' + 'Dauerhaftigkeit (Durability): Erfolgreich mit COMMIT bestätigte Änderungen bleiben dauerhaft im Speicher erhalten. (1 Pkt.)\n' + 'Absturzfolge: Da die Buchung nicht durch COMMIT bestätigt wurde, greift beim Neustart ein automatisches Rollback (Undo-Logging). Die Abbuchung auf Konto A wird rückgängig gemacht. (2 Pkt.)') + +# --- LF 6: Cyber-Physische Systeme & IoT --- +add_q('ap1_lf6_001', 'AP1', 'LF 6', 'Sensoren und Aktoren im CPS', + 'In einem intelligenten Serverraum überwachen Sensoren die Umgebungstemperatur und steuern bei Bedarf automatisch Lüftungsklappen.', + 'Definieren Sie die Begriffe Sensor und Aktor in einem Cyber-Physischen System (CPS) und nennen Sie je zwei typische Komponenten in einem Rechenzentrum.', + 6, + 'Sensor: Technisches Bauteil, das physikalische oder chemische Größen (z. B. Temperatur, Helligkeit, Druck) erfasst und in elektrische bzw. digitale Signale umwandelt. Beispiele: Temperaturfühler (PT100/NTC), Rauchmelder, Feuchtigkeitssensor. (3 Pkt.)\n' + 'Aktor (Aktorik): Bauteil, das elektrische Steuerbefehle in mechanische Bewegung, Schaltvorgänge oder andere physikalische Wirkungen umsetzt. Beispiele: Stellmotor für Lüftungsklappen, Relais zum Einschalten von Kühlaggregaten, Magnet-Türschloss. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf6_002', 'AP1', 'LF 6', 'MQTT-Protokoll Publish-Subscribe', + 'Zur Übertragung von Messwerten hunderter IoT-Sensoren an einen Server wird MQTT anstelle von HTTP REST gewählt.', + 'Beschreiben Sie die Funktionsweise des Publish-Subscribe-Musters bei MQTT unter Nennung der Rollen Broker, Publisher und Subscriber und erläutern Sie einen Vorteil gegenüber HTTP.', + 8, + 'Funktionsweise: Publisher (z. B. ein Temperatursensor) sendet Nachrichten zu einem bestimmten Thema (Topic, z. B. \"serverraum/rack1/temp\") an den zentralen Vermittler (MQTT-Broker). Subscriber (z. B. ein Dashboard oder Alarmdienst) abonnieren dieses Topic beim Broker. Der Broker leitet jede neue Nachricht automatisch an alle aktiven Abonnenten weiter. (5 Pkt.)\n' + 'Vorteil gegenüber HTTP: Extrem geringer Protokoll-Overhead (Header ab 2 Byte), Push-Prinzip statt ständigem Polling, ideal für bandbreitenarme Verbindungen und stromsparende Mikrocontroller. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf6_003', 'AP1', 'LF 6', 'MQTT Quality of Service (QoS Level)', + 'In einem IoT-Überwachungssystem müssen verschiedene Meldungen übertragen werden: Regelmäßige Temperaturwerte alle 5 Sekunden und kritische Rauchmelder-Alarme.', + 'Erläutern Sie die drei MQTT QoS-Stufen (QoS 0, QoS 1, QoS 2) und ordnen Sie die beiden Meldungstypen begründet zu.', + 8, + 'QoS 0 (At most once): Nachricht wird maximal einmal ohne Empfangsbestätigung versendet (\"Fire and forget\"). Verlust möglich. (2 Pkt.)\n' + 'QoS 1 (At least once): Nachricht wird garantiert mindestens einmal zugestellt (Bestätigung via PUBACK), Duplikate sind möglich. (2 Pkt.)\n' + 'QoS 2 (Exactly once): Nachricht wird garantiert genau einmal ohne Duplikate über einen 4-Wege-Handshake zugestellt. Höchster Overhead. (2 Pkt.)\n' + 'Zuordnung: Regelmäßige Temperaturwerte -> QoS 0 (einzelner Verlust unkritisch); Rauchmelder-Alarm -> QoS 1 oder 2 (darf keinesfalls verloren gehen). (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf6_004', 'AP1', 'LF 6', 'Analog-Digital-Wandlung & Abtasttheorem', + 'Ein analoger Drucksensor liefert eine Spannung zwischen 0 und 10 Volt. Ein Mikrocontroller liest das Signal mit einem 10-Bit-A/D-Wandler ein.', + 'Berechnen Sie die kleinste auflösbare Spannungsstufe (Auflösung) des Wandlers und formulieren Sie das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem für periodische Signale.', + 6, + '10-Bit Auflösung: 2^10 = 1024 diskrete Stufen. (2 Pkt.)\n' + 'Spannungsschritt: 10 V / 1024 = 0,009765 V = ca. 9,77 mV. (2 Pkt.)\n' + 'Nyquist-Shannon-Abtasttheorem: Um ein bandbegrenztes analoges Signal ohne Informationsverlust (Aliasing) digital rekonstruieren zu können, muss die Abtastfrequenz (Sampling Rate) mehr als doppelt so hoch sein wie die höchste im Signal vorkommende Grenzfrequenz (f_abtast > 2 * f_max). (2 Pkt.)', + qtype='calc') + +# --- LF 7: Cyber-Physische Systeme instand halten --- +add_q('ap1_lf7_001', 'AP1', 'LF 7', 'ESD-Schutzmaßnahmen DIN EN 61340-5-1', + 'Vor dem Austausch eines Mainboards und RAM-Moduls in einem Server müssen Maßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD) getroffen werden.', + 'Erklären Sie, wie ESD-Schäden an Halbleiterkomponenten entstehen und nennen Sie vier konkrete Schutzmaßnahmen an einem EPA-Arbeitsplatz (Electrostatic Protected Area).', + 8, + 'Entstehung: Durch Reibungselektrizität (Triboelektrischer Effekt) laden sich Personen oder Werkzeuge auf mehrere tausend Volt auf. Bei Annäherung an mikroelektronische Bauteile entlädt sich die Spannung schlagartig über kleinste Leiterbahnen und Gate-Oxide, was zu thermischer Zerstörung oder latenten Vorschäden führt. (3 Pkt.)\n' + 'Vier Schutzmaßnahmen:\n' + '1. Antistatisches Erdungsarmband mit Sicherheitswiderstand (1 MOhm). (1 Pkt.)\n' + '2. Leitfähige, geerdete ESD-Tischmatte und ableitfähiger Bodenbelag. (1 Pkt.)\n' + '3. Verwendung von ESD-sicherem Werkzeug (leitfähige Griffe). (1 Pkt.)\n' + '4. Transport von Komponenten ausschließlich in antistatischen Abschirmbeuteln (Shielding Bags). (1 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf7_002', 'AP1', 'LF 7', 'Fehlereingrenzung Top-Down vs Bottom-Up', + 'Ein Client-PC kann nach einem Umbau keine Webseiten mehr aufrufen.', + 'Vergleichen Sie die Fehlersuchstrategien Top-Down und Bottom-Up anhand des OSI-Referenzmodells und nennen Sie je einen Prüfschritt.', + 6, + 'Bottom-Up-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 1 (Physical) und arbeitet sich nach oben vor. Prüfschritt: Link-LED an Netzwerkkarte und Switch prüfen, Patchkabel austauschen. Gut bei Neuinstallationen. (3 Pkt.)\n' + 'Top-Down-Strategie: Fehlersuche beginnt auf Schicht 7 (Application) und arbeitet sich nach unten vor. Prüfschritt: DNS-Auflösung und Browserkonfiguration (Proxy) testen. Gut, wenn der Fehler auf eine bestimmte Anwendung beschränkt scheint. (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf7_003', 'AP1', 'LF 7', 'S.M.A.R.T. Parameter von Festplatten', + 'Ein Server-Monitoring meldet eine Warnung für eine Enterprise-SATA-Festplatte.', + 'Erläutern Sie den Zweck von S.M.A.R.T. und nennen Sie zwei kritische Attribute, die auf einen unmittelbar bevorstehenden Hardwaredefekt hinweisen.', + 6, + 'Zweck: Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology überwacht interne mechanische und elektronische Betriebsparameter von HDDs/SSDs, um Ausfälle frühzeitig vorherzusagen. (2 Pkt.)\n' + 'Zwei kritische Attribute:\n' + '1. Reallocated Sectors Count (Anzahl defekter Sektoren, die auf Reservebereiche umgemappt wurden). (2 Pkt.)\n' + '2. Current Pending Sector Count (Anzahl instabiler Sektoren, die auf eine Neuzuweisung warten). (2 Pkt.)') + +# --- LF 8: Datenflüsse optimieren & Schnittstellen anpassen --- +add_q('ap1_lf8_001', 'AP1', 'LF 8', 'REST-API und HTTP-Methoden', + 'Ein Ticketsystem stellt eine RESTful-API für Drittanwendungen bereit.', + 'Ordnen Sie die vier grundlegenden CRUD-Operationen (Create, Read, Update, Delete) den entsprechenden HTTP-Verben zu und erklären Sie, was Idempotenz bedeutet.', + 8, + 'CRUD Zuordnung:\n' + 'Create -> POST (oder PUT bei bekannter URI). (1 Pkt.)\n' + 'Read -> GET. (1 Pkt.)\n' + 'Update -> PUT (vollständiges Ersetzen) oder PATCH (partielles Ändern). (2 Pkt.)\n' + 'Delete -> DELETE. (1 Pkt.)\n' + 'Idempotenz: Eine Eigenschaft von HTTP-Methoden, bei der mehrfache identische Anfragen denselben Serverzustand zur Folge haben wie eine einzelne Anfrage. GET, PUT und DELETE sind idempotent; POST ist nicht idempotent (mehrfache Ausführung erzeugt mehrfache Ressourcen). (3 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf8_002', 'AP1', 'LF 8', 'HTTP-Statuscodes Zuordnung', + 'Bei der Entwicklung einer Schnittstelle treten verschiedene Fehlerfälle auf.', + 'Nennen Sie die Bedeutungen und typischen Anwendungsfälle der folgenden vier HTTP-Statuscodes: 200, 201, 401, 404 und 500.', + 10, + '1. 200 OK: Anfrage erfolgreich ausgeführt und Nutzdaten geliefert. (2 Pkt.)\n' + '2. 201 Created: Neue Ressource wurde erfolgreich angelegt (z. B. nach POST). (2 Pkt.)\n' + '3. 401 Unauthorized: Zugriff verweigert, Authentifizierung fehlt oder ist ungültig. (2 Pkt.)\n' + '4. 404 Not Found: Die angeforderte URI existiert auf dem Server nicht. (2 Pkt.)\n' + '5. 500 Internal Server Error: Unerwarteter Serverfehler bei der Verarbeitung. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf8_003', 'AP1', 'LF 8', 'Datenformate JSON vs XML', + 'Eine Schnittstelle soll Datenstrukturen austauschen.', + 'Vergleichen Sie JSON und XML hinsichtlich Syntax-Overhead, Lesbarkeit, Datentypen-Unterstützung und Schema-Validierung.', + 8, + 'Syntax-Overhead & Payload: JSON hat durch schlichte Key-Value-Klammerung { } deutlich weniger Overhead als XML mit seinen redundanten schließenden Tags . (2 Pkt.)\n' + 'Datentypen: JSON unterstützt native Typen (String, Number, Boolean, Array, Null, Object). XML interpretiert alle Werte primär als Text. (2 Pkt.)\n' + 'Schema-Validierung: XML besitzt ausgereifte, standardisierte Validierungsmechanismen über XSD (XML Schema Definition) und DTD; bei JSON ist JSON Schema zwar verfügbar, aber historisch weniger formalisiert. (2 Pkt.)\n' + 'Parsing-Performance: JSON lässt sich nativ in Webtechnologien und modernen Programmiersprachen signifikant schneller und speicherschonender parsen. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf8_004', 'AP1', 'LF 8', 'API-Authentifizierung JWT Bearer Token', + 'Der Zugriff auf eine REST-API wird über JSON Web Tokens (JWT) abgesichert.', + 'Beschreiben Sie den dreiteiligen Aufbau eines JWT (Header, Payload, Signature) und erläutern Sie, wie der Server die Integrität prüft, ohne das Token in einer Datenbank nachzuschlagen (Stateless).', + 8, + 'Dreiteiliger Aufbau (durch Punkte getrennt, Base64Url-codiert):\n' + '1. Header: Enthält den Token-Typ (JWT) und den verwendeten Hashing-Algorithmus (z. B. HS256 oder RS256). (2 Pkt.)\n' + '2. Payload (Claims): Enthält die Nutzdaten (z. B. user_id, rollen, ablaufdatum exp). (2 Pkt.)\n' + '3. Signature: Wird erzeugt, indem der codierte Header und Payload mit einem geheimen Serverschlüssel gehasht/signiert werden. (2 Pkt.)\n' + 'Stateless-Prüfung: Der Server benötigt keine Session-Datenbank. Er berechnet aus empfangenem Header und Payload mit seinem geheimen Schlüssel die Signatur neu. Stimmt sie mit der im Token mitgelieferten Signatur überein und ist exp nicht abgelaufen, ist das Token garantiert echt und unverfälscht. (2 Pkt.)') + + +# ============================================================================== +# BEREICH 2: AP2 FISI TEIL 1 (Lernfelder 9 & 11) - Planen & Umsetzen von IT-Systemen +# ============================================================================== + +# --- LF 9: Netzwerke & Dienste bereitstellen (VLAN, Routing, Redundanz, Firewall) --- +add_q('ap2_lf9_001', 'AP2_T1', 'LF 9', 'IEEE 802.1Q Frame-Tagging', + 'In einem Firmennetzwerk werden VLANs über Trunk-Verbindungen zwischen Switchen übertragen.', + 'Beschreiben Sie den Aufbau des 4-Byte 802.1Q-VLAN-Tags (TPID, TCI, VID) und unterscheiden Sie Access- und Trunk-Ports.', + 8, + 'Aufbau des 802.1Q-Tags (wird hinter Source-MAC eingefügt):\n' + '1. TPID (Tag Protocol Identifier): 2 Byte mit dem festen Hex-Wert 0x8100 zur Identifikation des VLAN-Frames. (2 Pkt.)\n' + '2. TCI (Tag Control Information): 2 Byte bestehend aus PCP (3 Bit Priorität / CoS), DEI (1 Bit Drop Eligible) und VID (VLAN Identifier, 12 Bit für 4096 VLANs 0-4095). (2 Pkt.)\n' + 'Access-Port: Gehört genau einem untagged VLAN an. Endgeräte empfangen Standard-Ethernet-Frames ohne Tag. (2 Pkt.)\n' + 'Trunk-Port (Tagged): Leitet Datenpakete mehrerer VLANs gleichzeitig weiter; jeder Frame erhält das 802.1Q-Tag (ausgenommen das native VLAN). (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_002', 'AP2_T1', 'LF 9', 'Inter-VLAN Routing Router-on-a-Stick', + 'Zwei Abteilungen befinden sich in VLAN 10 (192.168.10.0/24) und VLAN 20 (192.168.20.0/24). Ein physischer Router ist über eine einzelne Gigabit-Leitung an den Core-Switch angebunden.', + 'Erläutern Sie das Verfahren \"Router-on-a-Stick\" und geben Sie die wesentlichen Konfigurationsschritte auf dem Router (Subinterfaces, dot1Q) an.', + 8, + 'Verfahren: Der Router wickelt das Routing zwischen mehreren VLANs über eine einzige physische Schnittstelle ab, indem diese als Trunk betrieben wird. (2 Pkt.)\n' + 'Konfigurationsschritte:\n' + '1. Physisches Interface aktivieren (no shutdown), keine IP zuweisen. (2 Pkt.)\n' + '2. Logische Subinterfaces anlegen (z. B. interface GigabitEthernet0/0.10 und .20). (2 Pkt.)\n' + '3. Dem Subinterface das entsprechende VLAN zuweisen (encapsulation dot1Q 10 bzw. 20) und die jeweilige Gateway-IP-Adresse konfigurieren. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_003', 'AP2_T1', 'LF 9', 'Layer-3-Switch SVI Konfiguration', + 'Zur Entlastung des Routers soll das Routing zwischen zehn VLANs direkt auf einem Layer-3-Core-Switch durchgeführt werden.', + 'Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Layer-2- und einem Layer-3-Switch und beschreiben Sie die Funktion eines Switched Virtual Interface (SVI).', + 6, + 'Unterschied: Ein Layer-2-Switch leitet Daten nur innerhalb desselben Broadcast-/VLAN-Segments anhand von MAC-Adressen weiter (Hardware-ASIC). Ein Layer-3-Switch verfügt zusätzlich über Routing-Funktionalität (IP-Routing) auf Hardware-Ebene (ASIC wire-speed routing) und kann ohne externen Router zwischen VLANs routen. (3 Pkt.)\n' + 'SVI (Switched Virtual Interface): Eine logische Layer-3-Schnittstelle auf dem Switch (z. B. interface Vlan10), der eine IP-Adresse zugewiesen wird. Sie fungiert als Default Gateway für alle Hosts in diesem VLAN. (3 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_004', 'AP2_T1', 'LF 9', 'Spanning Tree Protocol RSTP 802.1w', + 'Drei Switche sind im Dreieck redundant miteinander verkabelt.', + 'Welche drei gravierenden Netzwerkprobleme treten ohne Spanning Tree auf und wie verhindert Rapid STP (802.1w) Schleifen im Netzwerk?', + 8, + 'Probleme ohne STP:\n' + '1. Broadcast Storms: Broadcast-Frames zirkulieren endlos und bringen die Bandbreite zum Einsturz. (1 Pkt.)\n' + '2. MAC Table Flapping: Die Switch-Tabellen werden kontinuierlich überschrieben, da derselbe Frame über wechselnde Ports eintrifft. (1 Pkt.)\n' + '3. Multiple Frame Transmission: Endgeräte erhalten dieselben Pakete mehrfach. (1 Pkt.)\n' + 'RSTP-Funktionsweise: Wählt die Root Bridge mit der niedrigsten Bridge-ID (Priorität + MAC). Alle Switche berechnen den kürzesten Pfad zur Root Bridge. Redundante Ports werden in den Zustand \"Discarding\" (Alternate/Backup Port) versetzt. Bei einem Linkausfall konvergiert RSTP aktiv über Handshake in wenigen hundert Millisekunden. (5 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_005', 'AP2_T1', 'LF 9', 'Link Aggregation LACP 802.3ad', + 'Zwei Switche werden über vier parallele 1-Gbit/s-Kupferkabel miteinander verbunden.', + 'Erläutern Sie die Vorteile von Link Aggregation (LAG / LACP) gegenüber Einzelverbindungen mit Spanning Tree und beschreiben Sie, wie die Lastverteilung erfolgt.', + 8, + 'Vorteile:\n' + '1. Bandbreitenbündelung: Alle 4 Links werden gleichzeitig aktiv genutzt (kumulierte Bandbreite 4 Gbit/s), während STP sonst 3 Ports blockieren würde. (3 Pkt.)\n' + '2. Unterbrechungsfreie Redundanz: Fällt ein Kabel aus, läuft der Datenverkehr nahtlos über die verbleibenden 3 Leitungen weiter. (2 Pkt.)\n' + 'Lastverteilung: Erfolgt über Hash-Algorithmen (z. B. Quell-/Ziel-IP, Quell-/Ziel-MAC oder TCP-Ports). Alle Pakete eines einzelnen TCP-Streams laufen über denselben physischen Port, um Paket-Out-of-Order-Probleme zu verhindern (keine 4 Gbit/s für einen Einzel-Download). (3 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_006', 'AP2_T1', 'LF 9', 'OSPF Link-State Routing & Kostenberechnung', + 'In einem Unternehmensnetzwerk mit mehreren Standorten wird OSPF (Open Shortest Path First) als dynamisches Routing-Protokoll eingesetzt.', + 'Erklären Sie das Link-State-Konzept von OSPF und berechnen Sie die OSPF-Metrik für eine 100-Mbit/s- und eine 10-Gbit/s-Leitung bei einer Referenzbandbreite von 100 Gbit/s (100.000 Mbit/s).', + 8, + 'Link-State-Konzept: Jeder Router baut eine vollständige Topologiekarte des gesamten Netzwerks auf (Link-State Database / LSDB) über Link-State Advertisements (LSAs) und berechnet mit dem Dijkstra-Algorithmus (SPF) den kürzesten Pfad. (4 Pkt.)\n' + 'Metrik-Formel: Cost = Referenzbandbreite / Interfacebandbreite.\n' + '100 Mbit/s Leitung: Cost = 100.000 Mbit/s / 100 Mbit/s = 1000. (2 Pkt.)\n' + '10 Gbit/s Leitung (10.000 Mbit/s): Cost = 100.000 Mbit/s / 10.000 Mbit/s = 10. (2 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap2_lf9_007', 'AP2_T1', 'LF 9', 'BGP Autonomous Systems & Peering', + 'Ein Unternehmen bindet sein Rechenzentrum über zwei verschiedene Internet-Service-Provider (Multihoming) an.', + 'Definieren Sie den Begriff Autonomes System (AS) und erklären Sie den Unterschied zwischen eBGP und iBGP.', + 6, + 'Autonomes System (AS): Eine Sammlung von IP-Netzen unter gemeinsamer administrativer Kontrolle und einheitlicher Routing-Policy, das eine weltweit eindeutige ASN (Autonomous System Number) besitzt. (2 Pkt.)\n' + 'eBGP (External BGP): Routing-Protokoll zum Austausch von Routing-Informationen ZWISCHEN zwei unterschiedlichen Autonomen Systemen (z. B. Kunde <-> Provider). (2 Pkt.)\n' + 'iBGP (Internal BGP): Austausch von extern gelernten BGP-Routen INNERHALB desselben Autonomen Systems zwischen den Border-Routern. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_008', 'AP2_T1', 'LF 9', 'NAT vs PAT (NAPT) Funktionsweise', + 'Ein Firmennetzwerk mit 250 Clients nutzt private IPv4-Adressen (10.0.0.0/24) und besitzt eine einzige offizielle, öffentliche IPv4-Adresse am Router.', + 'Erklären Sie den Unterschied zwischen statischem 1:1-NAT und PAT (Port Address Translation / NAT-Overload) und beschreiben Sie die Rolle der Translation-Table.', + 8, + 'Statisches NAT (1:1): Mappt eine private IP dauerhaft und exklusiv auf eine öffentliche IP. Für 250 Hosts wären 250 öffentliche IP-Adressen nötig. (2 Pkt.)\n' + 'PAT (Port and Address Translation / NAPT): Mappt hunderte interne private IP-Adressen auf eine einzige öffentliche IP-Adresse, indem der Router jedem internen Datenstrom einen eindeutigen Quell-Port (Source Port) zuweist. (3 Pkt.)\n' + 'Translation Table: Der Router führt eine Übersetzungstabelle (Private IP + Private Port <-> Public IP + Übersetzter Port). Eintreffende Antwortpakete aus dem Internet werden anhand der Ziel-Portnummer identifiziert und wieder an den ursprünglichen internen Client zurückgeroutet. (3 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_009', 'AP2_T1', 'LF 9', 'Site-to-Site VPN IPsec IKEv2 Phasen', + 'Zwei Unternehmensstandorte sollen dauerhaft über ein IPsec-Site-to-Site-VPN verschlüsselt miteinander verbunden werden.', + 'Beschreiben Sie die zwei Phasen des IKEv2-Handshakes (Internet Key Exchange) und unterscheiden Sie die Protokolle AH und ESP.', + 8, + 'Phase 1 (IKE_SA_INIT): Aushandeln der Sicherheitsvereinbarungen (Kryptoverfahren, DH-Gruppe) und Erstellen des sicheren, verschlüsselten Tunnels für den weiteren Schlüsselaustausch. (2 Pkt.)\n' + 'Phase 2 (IKE_AUTH / Child SA): Authentifizierung der Tunnelendpunkte (via Pre-Shared Key oder X.509-Zertifikaten) und Aufbau der eigentlichen IPsec-Sicherheitsassoziationen (SAs) für die Nutzdaten. (2 Pkt.)\n' + 'AH (Authentication Header): Bietet nur Integrität und Absenderauthentizität, verschlüsselt die Daten NICHT (daher in der Praxis kaum genutzt). (2 Pkt.)\n' + 'ESP (Encapsulating Security Payload): Bietet Vertraulichkeit (Verschlüsselung mit AES), Integrität und Authentizität. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_010', 'AP2_T1', 'LF 9', 'Stateful Packet Inspection vs Next-Gen Firewall (NGFW)', + 'Im Unternehmen soll eine alte Paketfilter-Firewall durch eine Next-Generation-Firewall (NGFW) ersetzt werden.', + 'Vergleichen Sie Stateful Inspection mit Deep Packet Inspection (DPI) einer NGFW und nennen Sie zwei moderne NGFW-Features.', + 8, + 'Stateful Packet Inspection (SPI): Überwacht den Verbindungszustand von TCP/UDP-Sitzungen (SYN, ACK, FIN) und Header-Informationen auf Layer 3 und 4 (IPs, Ports). Erkennt keine Anwendungsbedrohungen im Payload. (3 Pkt.)\n' + 'Deep Packet Inspection (DPI): Untersucht die tatsächlichen Anwendungsnutzdaten auf Layer 7 (Payload), unabhängig vom verwendeten Port (erkennt z. B. BitTorrent über Port 80/443). (3 Pkt.)\n' + 'Zwei NGFW-Features: 1. Intrusion Prevention System (IPS / Signaturerkennung); 2. SSL/TLS-Inspection (Aufbrechen und Scannen verschlüsselter Datenströme). (2 Pkt.)') + +# --- LF 11: Speicher- und Hochverfügbarkeitssysteme implementieren --- +add_q('ap2_lf11_001', 'AP2_T1', 'LF 11', 'RAID 5 vs RAID 6 Nutzkapazität und URE', + 'Ein Storage-Server wird mit 8 Enterprise-Festplatten zu je 10 TB Bruttokapazität bestückt.', + 'Berechnen Sie die nutzbare Speicherkapazität für RAID 5 und RAID 6 und begründen Sie die Empfehlung von RAID 6 bei großen Festplatten anhand des URE-Risikos (Unrecoverable Read Error).', + 10, + 'RAID 5 Nutzkapazität: (N - 1) * Kapazität = (8 - 1) * 10 TB = 70 TB (1 Paritätsplatte). (2 Pkt.)\n' + 'RAID 6 Nutzkapazität: (N - 2) * Kapazität = (8 - 2) * 10 TB = 60 TB (2 Paritätsplatten). (2 Pkt.)\n' + 'URE-Risiko: Enterprise-SATA-Platten weisen eine URE-Fehlerrate von ca. 1 Bit pro 10^14 bis 10^15 gelesenen Bits auf. Beim tagelangen Rebuild eines RAID 5 nach Plattenausfall müssen zig Terabyte Daten lückenlos fehlerfrei gelesen werden. Tritt dabei ein einzelner Lesefehler auf, bricht der Rebuild ab -> Totalverlust des gesamten Arrays. RAID 6 toleriert durch zweifache Parität den gleichzeitigen Ausfall von zwei Platten und übersteht Lesefehler beim Rebuild unbeschadet. (6 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap2_lf11_002', 'AP2_T1', 'LF 11', 'RAID 10 Aufbau und Fehlertoleranz', + 'Ein Datenbankadministrator benötigt maximale I/O-Performance und hohe Ausfallsicherheit und wählt ein RAID 10 aus 8 Festplatten zu je 4 TB.', + 'Beschreiben Sie den Aufbau eines RAID 10 (Stripe of Mirrors) und berechnen Sie die Nutzkapazität sowie die maximale und minimale Anzahl an Festplattenausfällen, die das Array überlebt.', + 8, + 'Aufbau: Kombination aus RAID 1 (Spiegelung) und RAID 0 (Striping). Zunächst werden jeweils 2 Festplatten zu einem RAID-1-Spiegelpaar zusammengefasst (4 Paare). Über diese 4 Spiegelpaare wird anschließend ein RAID 0 gestriped. (3 Pkt.)\n' + 'Nutzbare Kapazität: (N / 2) * Kapazität = (8 / 2) * 4 TB = 16 TB. (2 Pkt.)\n' + 'Fehlertoleranz:\n' + 'Minimaler Ausfall: 2 Platten (wenn zufällig beide Platten DENSELBEN RAID-1-Spiegelpaars ausfallen -> Datenverlust). (1,5 Pkt.)\n' + 'Maximaler Ausfall: Bis zu 4 Platten (sofern aus jedem der vier Spiegelpaare genau eine Platte ausfällt). (1,5 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap2_lf11_003', 'AP2_T1', 'LF 11', 'Speicherarchitekturen DAS vs NAS vs SAN', + 'Für die Unternehmens-IT werden verschiedene Storage-Lösungen verglichen.', + 'Vergleichen Sie DAS, NAS und SAN bezüglich Zugriffsebene (Block vs File), Übertragungsmedien/Protokolle und typischem Einsatzzweck.', + 9, + 'DAS (Direct Attached Storage): Direkt am Server angeschlossener lokaler Speicher (SATA/SAS/NVMe). Block-Level-Zugriff. Nicht teilbar, nur für Einzelserver. (3 Pkt.)\n' + 'NAS (Network Attached Storage): Eigenständiges Dateisystem im Standard-LAN. File-Level-Zugriff (Datei-Ebene) über SMB/CIFS oder NFS. Ideal für zentrale Dateiablagen und Fileserver. (3 Pkt.)\n' + 'SAN (Storage Area Network): Dediziertes Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerk. Block-Level-Zugriff (RAW-LUNs erscheinen dem Host wie lokale Datenträger). Übertragung via Fibre Channel (FC) oder iSCSI. Ideal für Virtualisierungs-Cluster und Datenbanken. (3 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf11_004', 'AP2_T1', 'LF 11', 'SAN Protokolle Fibre Channel vs iSCSI', + 'Zur Anbindung eines VMware-vSphere-Clusters steht die Wahl zwischen Fibre Channel (FC) und iSCSI an.', + 'Vergleichen Sie FC und iSCSI hinsichtlich Hardware-Komponenten, Übertragungsmedium, MTU/Jumbo Frames und Kosten.', + 8, + 'Fibre Channel (FC): Benötigt dedizierte FC-Host-Bus-Adapter (HBAs), optische Transceiver und spezialisierte Fibre-Channel-Switche. Verlustfreies Protokoll mit extrem geringen Latenzen und festem Framing; sehr hohe Anschaffungskosten. (4 Pkt.)\n' + 'iSCSI: Kapselt SCSI-Befehle in Standard-TCP/IP-Pakete über normales Ethernet (10/25 GbE). Kostengünstiger, da Standard-Netzwerkkomponenten genutzt werden können. Erfordert zur Minimierung des Overheads zwingend Jumbo Frames (MTU 9000) und dedizierte/isolierte VLANs. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf11_005', 'AP2_T1', 'LF 11', 'High-Availability Cluster Active-Passive vs Active-Active', + 'Ein Web- und Datenbanksystem soll hochverfügbar ausgelegt werden.', + 'Unterscheiden Sie ein Active/Passive-Cluster von einem Active/Active-Cluster und erklären Sie das Phänomen des Split-Brain-Syndroms.', + 8, + 'Active/Passive (Failover): Node 1 bedient alle Anfragen aktiv. Node 2 befindet sich im Standby und übernimmt die Dienste erst, wenn Node 1 ausfällt. Keine Lastverteilung, aber einfaches Datenmodell. (2 Pkt.)\n' + 'Active/Active (Load Balancing): Beide Nodes verarbeiten gleichzeitig produktive Anfragen parallel und synchronisieren Daten laufend. Optimale Ressourcenauslastung, erfordert komplexe Cluster-Dateisysteme / verteilte Locks. (2 Pkt.)\n' + 'Split-Brain-Syndrom: Wenn das interne Kommunikationsnetzwerk (Heartbeat-Netzwerk) zwischen den Clusterknoten abreißt, können die Knoten einander nicht mehr sehen. Jeder Knoten nimmt fälschlicherweise an, der andere sei tot, und übernimmt alle Ressourcen exklusiv. Beide schreiben gleichzeitig auf denselben Shared Storage -> Datenkorruption und Datenverlust. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf11_006', 'AP2_T1', 'LF 11', 'Quorum und Fencing (STONITH)', + 'Um Split-Brain in einem 2-Node-Cluster sicher zu verhindern, wird ein Quorum-Mechanismus und STONITH eingerichtet.', + 'Erläutern Sie die Funktionsweise von Quorum (Mehrheitsentscheid) und beschreiben Sie das Prinzip von STONITH (Shoot The Other Node In The Head).', + 6, + 'Quorum: Regel, wonach ein Cluster-Teilbereich nur dann Entscheidungen treffen und Dienste weiterführen darf, wenn er über mehr als 50 % aller Cluster-Stimmen verfügt (z. B. 3 Knoten oder 2 Knoten + Witness/Quorum-Server). Bei Netztrennung verliert der isolierte Knoten das Quorum und schaltet sich passiv. (3 Pkt.)\n' + 'STONITH: Fencing-Methode. Ein gesunder Knoten schaltet einen nicht mehr reagierenden oder unklaren Knoten über eine IPMI/iLO-Schnittstelle oder eine schaltbare Steckdosenleiste (PDU) hardwareseitig hart ab (Strom aus), um unkontrollierte Schreibzugriffe auf den Shared Storage sicher auszuschließen. (3 Pkt.)') + + +# ============================================================================== +# BEREICH 3: AP2 FISI TEIL 2 (Lernfelder 10 & 12) - Betreiben von IT-Systemen +# ============================================================================== + +# --- LF 10: Serverdienste & Automation --- +add_q('ap2_lf10_001', 'AP2_T2', 'LF 10', 'Active Directory FSMO-Rollen', + 'In einer Microsoft Active Directory Domain Services (AD DS) Gesamtstruktur existieren fünf FSMO-Rollen (Flexible Single Master Operations).', + 'Nennen Sie die fünf FSMO-Rollen, unterscheiden Sie zwischen gesamtstrukturweiten und domänenweiten Rollen und erläutern Sie die Aufgaben des PDC-Emulators.', + 10, + 'Gesamtstrukturweite Rollen (Forest-wide, genau 1-mal pro Forest):\n' + '1. Schemamaster: Zuständig für Änderungen am AD-Datenbankschema. (1,5 Pkt.)\n' + '2. Domänennamen-Master: Verwaltet das Hinzufügen und Entfernen von Domänen. (1,5 Pkt.)\n' + 'Domänenweite Rollen (Domain-wide, 1-mal pro Domäne):\n' + '3. RID-Master: Vergibt RID-Pools an Domain Controller zur Erzeugung eindeutiger SIDs. (1,5 Pkt.)\n' + '4. Infrastrukturmaster: Aktualisiert standortübergreifende Objektverweise (Phantom-Objekte). (1,5 Pkt.)\n' + '5. PDC-Emulator: Haupt-Zeitquelle (NTP-Zeitserver) der Domäne, sofortige Synchronisation von Kennwortänderungen, Verwaltung von Kontosperrungen und Abwärtskompatibilität zu NT4. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf10_002', 'AP2_T2', 'LF 10', 'Group Policy Objects (GPO) Vererbung LSDOU', + 'In einer Active-Directory-Umgebung werden Gruppenrichtlinien (GPOs) angewendet.', + 'Erläutern Sie die Auswertungsreihenfolge von Richtlinien nach der LSDOU-Regel und beschreiben Sie die Auswirkung der Einstellungen \"Vererbung deaktivieren\" (Block Inheritance) und \"Erzwungen\" (Enforced).', + 8, + 'LSDOU-Reihenfolge:\n' + '1. Local (Lokal auf dem Clientcomputer)\n' + '2. Site (Active Directory Standort)\n' + '3. Domain (Domänenebene)\n' + '4. OU (Organisationseinheit, von oberer OU zur untergeordneten OU).\n' + 'Die zuletzt ausgewertete Richtlinie überschreibt bei Konflikten vorherige Einstellungen (OU gewinnt gegen Domäne). (4 Pkt.)\n' + 'Vererbung deaktivieren: Verhindert, dass übergeordnete Richtlinien an untergeordnete OUs vererbt werden. (2 Pkt.)\n' + 'Erzwungen (Enforced): Setzt eine Richtlinie ausnahmslos durch; überstimmt Vererbungsblockaden untergeordneter OUs und kann nicht überschrieben werden. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf10_003', 'AP2_T2', 'LF 10', 'Kerberos-Authentifizierung 3-Wege-Handshake', + 'Active Directory verwendet standardmäßig das Kerberos-Protokoll zur sicheren Benutzerauthentifizierung.', + 'Beschreiben Sie die drei Schritte des Kerberos-Prozesses unter Nennung der Rollen KDC, AS, TGS, TGT und Service-Ticket.', + 8, + '1. Authentication Service (AS-Exchange): Client sendet Anmeldeanforderung an den Authentication Server des KDC. Der AS prüft die Anmeldedaten und antwortet mit einem TGT (Ticket Granting Ticket), das mit dem geheimen Schlüssel des KDC verschlüsselt ist. (3 Pkt.)\n' + '2. Ticket Granting Service (TGS-Exchange): Möchte der Client auf eine Ressource zugreifen, sendet er das TGT an den Ticket Granting Server. Dieser validiert das TGT und stellt ein Service-Ticket für den gewünschten Zielserver aus. (3 Pkt.)\n' + '3. Client-to-Server-Exchange: Der Client übergibt das Service-Ticket an den Zielserver. Der Server entschlüsselt das Ticket mit seinem eigenen Computerkonto-Schlüssel und gewährt den Zugriff ohne Passwortübertragung im Netz. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf10_004', 'AP2_T2', 'LF 10', 'Public Key Infrastructure (PKI) X.509', + 'Ein Unternehmen baut eine zweistufige Public-Key-Infrastruktur (PKI) mit Offline-Root-CA und Online-Sub-CA auf.', + 'Begründen Sie, warum die Root-CA offline betrieben wird, und erklären Sie den Unterschied zwischen einer Sperrliste (CRL) und OCSP.', + 8, + 'Offline Root-CA: Die Stammzertifizierungsstelle ist die Vertrauensbasis der gesamten Organisation. Wird ihr privater Schlüssel kompromittiert, ist die gesamte PKI wertlos. Sie wird offline gehalten (abgeschaltet, im Tresor), um sie vor Netzwerkangriffen zu schützen, und signiert nur die Zertifikate der untergeordneten ausstellenden CAs (Sub-CAs). (4 Pkt.)\n' + 'CRL (Certificate Revocation List): Eine signierte Datei, die periodisch von der CA veröffentlicht wird und alle widerrufenen Zertifikate auflistet. Nachteil: Kann sehr groß werden und ist bis zum nächsten Update zeitlich verzögert. (2 Pkt.)\n' + 'OCSP (Online Certificate Status Protocol): Ermöglicht eine Echtzeit-Statusabfrage für ein einzelnes konkretes Zertifikat beim OCSP-Responder; extrem bandbreitenschonend und aktuell. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf10_005', 'AP2_T2', 'LF 10', 'E-Mail-Sicherheit SPF, DKIM und DMARC', + 'Zur Verhinderung von Spam, Spoofing und Phishing im Namen der eigenen Firmendomäne werden DNS-Einträge konfiguriert.', + 'Erläutern Sie die Aufgaben und Funktionsweisen von SPF, DKIM und DMARC.', + 9, + 'SPF (Sender Policy Framework): Ein DNS-TXT-Record, in dem der Domäneninhaber festlegt, welche IP-Adressen und Mailserver berechtigt sind, E-Mails im Namen dieser Domäne zu versenden. Der empfangende Mailserver gleicht die Quell-IP des Absenders damit ab. (3 Pkt.)\n' + 'DKIM (DomainKeys Identified Mail): Der ausgehende Mailserver signiert Teile des E-Mail-Headers und den Body kryptografisch mit einem privaten Schlüssel. Der Empfänger prüft die Signatur mit dem im DNS publizierten öffentlichen Schlüssel auf Unverfälschtheit. (3 Pkt.)\n' + 'DMARC (Domain-based Message Authentication): Richtlinie im DNS, die festlegt, wie der empfangende Mailserver verfahren soll, wenn SPF oder DKIM fehlschlagen (z. B. none, quarantine, reject), und fordert aggregierte XML-Sicherheitsberichte an den Domäneninhaber an. (3 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf10_006', 'AP2_T2', 'LF 10', 'Infrastruktur-Automatisierung mit Ansible', + 'Zur Konfiguration von 80 Linux-Servern wird ein Infrastructure-as-Code-Werkzeug eingeführt.', + 'Erklären Sie die Begriffe Agentless und Idempotenz im Kontext von Ansible und beschreiben Sie den Aufbau eines Playbooks.', + 8, + 'Agentless: Auf den Zielsystemen muss kein spezieller Hintergrunddienst (Agent) installiert werden; Ansible steuert die Server direkt über Standardprotokolle wie SSH (Linux) oder WinRM (Windows) an und benötigt lediglich Python auf den Zielhosts. (3 Pkt.)\n' + 'Idempotenz: Ein Playbook kann beliebig oft ausgeführt werden und führt immer zum identischen Soll-Zustand. Befindet sich ein Server bereits im gewünschten Zustand (z. B. Paket ist bereits installiert), führt Ansible keine Änderungen aus (\"ok\" statt \"changed\"). (3 Pkt.)\n' + 'Aufbau eines Playbooks: In YAML-Syntax verfasste Datei, die Plays enthält. Jedes Play definiert Ziel-Hosts, Variablen und eine geordnete Liste von Tasks, die vorgefertigte Module (z. B. apt, copy, systemd) aufrufen. (2 Pkt.)') + +# --- LF 12: Virtualisierung, Cloud & Monitoring --- +add_q('ap2_lf12_001', 'AP2_T2', 'LF 12', 'Hypervisor-Architekturen Typ 1 vs Typ 2', + 'Für ein IT-Konsolidierungsprojekt werden Virtualisierungslösungen evaluiert.', + 'Vergleichen Sie Typ-1-Hypervisoren (Bare-Metal) und Typ-2-Hypervisoren (Hosted) hinsichtlich Architektur, Performance und Einsatzbereich und nennen Sie jeweils zwei Produktbeispiele.', + 8, + 'Typ-1-Hypervisor (Bare-Metal): Wird direkt auf der physischen Server-Hardware ohne zwischengeschaltetes Wirtsbetriebssystem installiert. Bietet höchste I/O-Performance, minimale Latenzen und geringen Ressourcen-Overhead. Einsatz im professionellen Rechenzentrum/Enterprise-Bereich. Beispiele: VMware ESXi, Proxmox VE, Microsoft Hyper-V Server. (4 Pkt.)\n' + 'Typ-2-Hypervisor (Hosted): Läuft als normale Anwendungssoftware auf einem bestehenden Wirts-Betriebssystem (Windows, macOS, Linux). Deutlich höherer Overhead durch doppelte Treiber- und Kernel-Schichten. Einsatz auf Entwickler-Workstations und Testumgebungen. Beispiele: Oracle VirtualBox, VMware Workstation. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf12_002', 'AP2_T2', 'LF 12', 'Docker-Container vs Virtuelle Maschinen', + 'Ein Entwicklerteam möchte monolithische Anwendungen in containerbasierte Microservices zerlegen.', + 'Vergleichen Sie Container und virtuelle Maschinen hinsichtlich Kernel-Architektur, Startzeiten, Speicherplatzbedarf und Isolation.', + 8, + 'Architektur & Kernel: Virtuelle Maschinen bringen ein eigenes vollständiges Gast-Betriebssystem samt eigenem Kernel mit. Docker-Container teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems und werden über Linux-Kernel-Features (Namespaces für Trennung von Prozessen/Netzwerk und cgroups für Ressourcenbegrenzung) isoliert. (3 Pkt.)\n' + 'Startzeit: VM benötigt 30 bis 60 Sekunden (kompletter OS-Bootvorgang); Container startet in wenigen Millisekunden (reiner Prozessstart). (2 Pkt.)\n' + 'Speicherbedarf: VM benötigt mehrere Gigabyte Festplattenspeicher; Container-Images sind oft nur wenige Megabyte groß. (1,5 Pkt.)\n' + 'Isolation: VMs bieten stärkere Hardware-Isolation über Hypervisor-Sicherheitsgrenzen; Container teilen sich denselben Kernel (bei Kernel-Exploits höheres Ausbruchsrisiko). (1,5 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf12_003', 'AP2_T2', 'LF 12', 'Cloud Service Modelle IaaS vs PaaS vs SaaS', + 'Die Unternehmensführung plant die Migration von Diensten in die Cloud.', + 'Definieren Sie die Cloud-Servicemodelle IaaS, PaaS und SaaS nach NIST und erklären Sie das Shared Responsibility Model (Gemeinsame Verantwortlichkeit).', + 9, + 'IaaS (Infrastructure as a Service): Der Provider stellt virtualisierte Hardware (VMs, Speicher, Netzwerk) bereit. Der Kunde ist verantwortlich für Betriebssystem, Patches, Middleware, Runtimes und Anwendungen. (2 Pkt.)\n' + 'PaaS (Platform as a Service): Der Provider verwaltet Hardware, Betriebssystem und Laufzeitumgebung (z. B. Python, Node.js, SQL-Engine). Der Kunde kümmert sich nur noch um seinen Anwendungscode und die Daten. (2 Pkt.)\n' + 'SaaS (Software as a Service): Der Provider betreibt die vollständige schlüsselfertige Software samt Infrastruktur. Der Kunde nutzt die Anwendung nur über Webbrowser/API (z. B. Microsoft 365). (2 Pkt.)\n' + 'Shared Responsibility Model: Definiert die genaue Grenze der Sicherheitsverantwortung: Der Cloud-Anbieter haftet für die Sicherheit DER Cloud (physische RZs, Hypervisor, Basisinfrastruktur), der Kunde ist verantwortlich für die Sicherheit IN der Cloud (Identitäten, Zugriffskontrollen, Datenverschlüsselung, Patching ab OS-Ebene bei IaaS). (3 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf12_004', 'AP2_T2', 'LF 12', 'SNMPv2c vs SNMPv3 Netzwerk-Monitoring', + 'Zur Überwachung von 50 Core-Switchen wird ein Zabbix-Monitoring-Server eingerichtet.', + 'Begründen Sie, warum SNMPv2c in modernen Netzen als Sicherheitsrisiko gilt, und erläutern Sie die drei Sicherheitsstufen von SNMPv3 (noAuthNoPriv, authNoPriv, authPriv).', + 8, + 'Sicherheitsrisiko SNMPv2c: Die Authentifizierung erfolgt ausschließlich über einen unverschlüsselten Klartext-String (Community String, z. B. \"public\"). Jeder Netzwerksniffer kann Passwörter und Konfigurationen mitlesen oder manipulieren. (3 Pkt.)\n' + 'SNMPv3 Sicherheitsstufen:\n' + '1. noAuthNoPriv: Keine Authentifizierung, keine Verschlüsselung (nur User-ID). (1 Pkt.)\n' + '2. authNoPriv: Authentifizierung über kryptografische Hashverfahren (HMAC-MD5/SHA), aber unverschlüsselte Nutzdatenübertragung. (2 Pkt.)\n' + '3. authPriv: Höchste Sicherheitsstufe: Hash-basierte Authentifizierung UND symmetrische Verschlüsselung der gesamten Nutzdaten via AES/DES. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf12_005', 'AP2_T2', 'LF 12', 'Hochverfügbarkeits-Berechnung Verfügbarkeit in Prozent', + 'In einem SLA garantiert ein IT-Dienstleister für einen Cloud-Dienst eine Verfügbarkeit von 99,9 % (\"Drei Neunen\") bezogen auf ein Jahr (365 Tage à 24 Stunden).', + 'Berechnen Sie die maximal zulässige Ausfallzeit in Stunden und Minuten pro Jahr.', + 6, + 'Gesamtdauer eines Jahres in Stunden: 365 Tage * 24 h = 8760 Stunden. (2 Pkt.)\n' + 'Maximal zulässige Nichtverfügbarkeit in Prozent: 100 % - 99,9 % = 0,1 % = 0,001. (2 Pkt.)\n' + 'Ausfallzeit in Stunden: 8760 h * 0,001 = 8,76 Stunden.\n' + 'Umrechnung der Nachkommastelle: 0,76 * 60 Minuten = 45,6 Minuten -> 8 Stunden und 45 Minuten (bzw. 46 Min.). (2 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap2_lf12_006', 'AP2_T2', 'LF 12', 'Kubernetes Architektur Pods und Cluster', + 'Ein Unternehmen betreibt Microservices in einem Kubernetes-Cluster.', + 'Erläutern Sie die Aufgaben der Control Plane Komponenten (kube-apiserver, etcd, kube-scheduler) und definieren Sie das Konzept eines Pods.', + 8, + 'Control Plane Komponenten:\n' + '1. kube-apiserver: Zentrale REST-Schnittstelle des Clusters, über die alle internen und externen Steuerungsbefehle laufen. (2 Pkt.)\n' + '2. etcd: Konsistenter, hochverfügbarer Key-Value-Speicher für alle Zustands- und Konfigurationsdaten des Clusters. (2 Pkt.)\n' + '3. kube-scheduler: Weist neu erstellten Pods anhand von Ressourcenanforderungen und Richtlinien passende Worker-Nodes zu. (2 Pkt.)\n' + 'Pod: Die kleinste bereitstellbare Ausführungseinheit in Kubernetes. Ein Pod kapselt einen oder mehrere eng verknüpfte Container, die sich gemeinsamen Speicher (Volumes), Netzwerk-IP und Port-Adressraum teilen. (2 Pkt.)') + + +# ============================================================================== +# BEREICH 4: WiSo - Wirtschafts- und Sozialkunde +# ============================================================================== + +add_q('wiso_001', 'WiSo', 'WiSo', 'Gesetzliche Kündigungsfristen nach BGB § 622', + 'Ein Fachinformatiker ist seit 12 Jahren ununterbrochen in einem mittelständischen IT-Systemhaus beschäftigt. Am 18. Mai erhält er eine ordentliche, betriebsbedingte Kündigung des Arbeitgebers.', + 'Ermitteln Sie unter Angabe der gesetzlichen Bestimmungen des § 622 BGB die Kündigungsfrist und das exakte Beendigungsdatum des Arbeitsverhältnisses.', + 8, + 'Gesetzliche Frist nach § 622 Abs. 2 Nr. 4 BGB: Bei einer Betriebszugehörigkeit von 10 Jahren beträgt die Frist 4 Monate zum Ende eines Kalendermonats. (4 Pkt.)\n' + 'Fristberechnung: Die 4-Monats-Frist beginnt nach Zugang im Mai zu laufen (Juni, Juli, August, September). Beendigungstermin ist der 30. September. (4 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('wiso_002', 'WiSo', 'WiSo', 'Kündigungsschutzgesetz KSchG Klagefrist', + 'Ein Arbeitnehmer erhält eine verhaltensbedingte Kündigung, die er für sachlich unbegründet und rechtswidrig hält.', + 'Nennen Sie die Frist zur Erhebung einer Kündigungsschutzklage beim Arbeitsgericht nach § 4 KSchG und beschreiben Sie, was geschieht, wenn diese Frist versäumt wird.', + 6, + 'Klagefrist: Die Klage muss innerhalb von drei Wochen nach schriftlichem Zugang der Kündigung beim Arbeitsgericht erhoben werden. (3 Pkt.)\n' + 'Rechtsfolge bei Versäumnis: Nach § 7 KSchG gilt die Kündigung als von Anfang an rechtswirksam (Fiktionswirkung); das Arbeitsverhältnis endet unwiderruflich zum Kündigungstermin. (3 Pkt.)') + +add_q('wiso_003', 'WiSo', 'WiSo', 'BBiG Rechte und Pflichten von Auszubildenden', + 'Ein Auszubildender im 2. Ausbildungsjahr weigert sich, täglich 2 Stunden lang private Botengänge für den Geschäftsführer zu erledigen.', + 'Prüfen Sie die Rechtmäßigkeit dieser Anweisung nach dem Berufsbildungsgesetz (BBiG) und nennen Sie zwei wesentliche Pflichten des Ausbildenden sowie zwei Pflichten des Auszubildenden.', + 8, + 'Rechtmäßigkeit: Die Anweisung ist rechtswidrig nach § 14 Abs. 3 BBiG (Auszubildenden dürfen nur Aufgaben übertragen werden, die dem Ausbildungszweck dienen und ihren körperlichen Kräften angemessen sind). (2 Pkt.)\n' + 'Zwei Pflichten des Ausbildenden: 1. Ausbildungspflicht (Vermittlung der Ausbildungsinhalte); 2. Kostenlose Bereitstellung der Ausbildungsmittel; 3. Freistellung für Berufsschule und Prüfungen. (2 Pkt.)\n' + 'Zwei Pflichten des Auszubildenden: 1. Lernpflicht (Bemühen um Ausbildungserfolg); 2. Sorgfaltspflicht und Führen des Ausbildungsnachweises; 3. Schweigepflicht über Betriebsgeheimnisse. (2 Pkt.)') + +add_q('wiso_004', 'WiSo', 'WiSo', 'BetrVG Mitbestimmung bei technischen Einrichtungen', + 'Die Geschäftsleitung führt ohne Einbindung des Betriebsrats eine Software ein, die Tastenanschläge und Login-Zeiten der Mitarbeiter minutengenau protokolliert.', + 'Beurteilen Sie die Rechtslage nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG und erklären Sie, welche Schritte der Betriebsrat einleiten kann.', + 8, + 'Rechtslage: Der Betriebsrat hat nach § 87 Abs. 1 Nr. 6 BetrVG ein zwingendes, erzwingbares Mitbestimmungsrecht bei der Einführung und Anwendung von technischen Einrichtungen, die dazu bestimmt oder geeignet sind, das Verhalten oder die Leistung der Arbeitnehmer zu überwachen. Ohne vorherige Zustimmung oder Betriebsvereinbarung ist die Einführung unzulässig. (4 Pkt.)\n' + 'Schritte des Betriebsrats: 1. Aufforderung an die Geschäftsleitung zur sofortigen Stilllegung/Abschaltung der Überwachung; 2. Beantragung einer einstweiligen Verfügung beim Arbeitsgericht; 3. Bei Nichteinigung Anrufung der Einigungsstelle (§ 76 BetrVG), deren Spruch die Einigung verbindlich ersetzt. (4 Pkt.)') + +add_q('wiso_005', 'WiSo', 'WiSo', 'Tarifvertragsarten Manteltarif vs Entgelttarif', + 'Gewerkschaften und Arbeitgeberverbände handeln Tarifverträge aus.', + 'Unterscheiden Sie den Manteltarifvertrag (bzw. Rahmentarifvertrag) vom Entgelttarifvertrag (Vergütungstarifvertrag) hinsichtlich Inhalten und typischer Laufzeit.', + 6, + 'Manteltarifvertrag: Regelt allgemeine Arbeitsbedingungen wie Arbeitszeit, Urlaubsdauer, Kündigungsfristen, Mehrarbeitszuschläge und Schutzbestimmungen. Typische Laufzeit: Mehrere Jahre (meist 3 bis 5 Jahre). (3 Pkt.)\n' + 'Entgelttarifvertrag: Regelt die konkrete Höhe der monatlichen Vergütung, Löhne, Gehälter und Ausbildungsvergütungen eingeteilt in Tarifgruppen. Typische Laufzeit: Kurzfristig (meist 12 bis 24 Monate). (3 Pkt.)') + +add_q('wiso_006', 'WiSo', 'WiSo', 'Die 5 Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung', + 'Vom Bruttogehalt eines Arbeitnehmers werden Beiträge zur gesetzlichen Sozialversicherung abgeführt.', + 'Nennen Sie die fünf Säulen der gesetzlichen Sozialversicherung und geben Sie an, welcher Zweig im Gegensatz zu den anderen zu 100 % allein vom Arbeitgeber finanziert wird.', + 10, + '1. Krankenversicherung (GKV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n' + '2. Pflegeversicherung (GPV) - paritätisch getragen (+ Kinderlosenzuschlag für AN). (2 Pkt.)\n' + '3. Rentenversicherung (GRV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n' + '4. Arbeitslosenversicherung (ALV) - paritätisch getragen. (2 Pkt.)\n' + '5. Unfallversicherung (Gesetzliche Unfallversicherung / Berufsgenossenschaft): Wird zu 100 % allein vom Arbeitgeber getragen! (2 Pkt.)') + +add_q('wiso_007', 'WiSo', 'WiSo', 'Gehaltsabrechnung Brutto zu Netto', + 'Ein IT-Mitarbeiter (Steuerklasse 1, keine Kinder) erhält ein monatliches Bruttogehalt von 4.000 EUR.', + 'Erläutern Sie die Abzugsposten vom Brutto- zum Nettogehalt und unterscheiden Sie Steuern von Sozialversicherungsbeiträgen.', + 6, + 'Abzugsposten:\n' + '1. Steuern: Lohnsteuer (an das Finanzamt), Solidaritätszuschlag (sofern Freigrenze überschritten), ggf. Kirchensteuer. (3 Pkt.)\n' + '2. Gesetzliche Sozialabgaben (ca. 20-21 % AN-Anteil): Kranken-, Pflege-, Renten- und Arbeitslosenversicherung (an die zuständige Krankenkasse als Einzugsstelle). (3 Pkt.)') + +add_q('wiso_008', 'WiSo', 'WiSo', 'Unternehmensformen GmbH vs Aktiengesellschaft (AG)', + 'Für die Expansion eines Cloud-Startups wird die Wahl zwischen einer GmbH und einer AG abgewogen.', + 'Vergleichen Sie GmbH und AG bezüglich Mindestkapital, Organe und Haftung.', + 8, + 'GmbH (Gesellschaft mit beschränkter Haftung):\n' + '- Mindeststammkapital: 25.000 EUR. (1 Pkt.)\n' + '- Organe: Geschäftsführer (Leitung) und Gesellschafterversammlung (Beschlussfassung). (2 Pkt.)\n' + '- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der GmbH. (1 Pkt.)\n' + 'AG (Aktiengesellschaft):\n' + '- Mindestgrundkapital: 50.000 EUR. (1 Pkt.)\n' + '- Organe: Vorstand (Leitung), Aufsichtsrat (Kontrolle), Hauptversammlung der Aktionäre (Beschlussfassung). (2 Pkt.)\n' + '- Haftung: Beschränkt auf das Gesellschaftsvermögen der AG (Aktionär haftet nur mit dem Aktienwert). (1 Pkt.)') + +add_q('wiso_009', 'WiSo', 'WiSo', 'Handelsregister Abteilung A vs Abteilung B', + 'Kaufleute und Gesellschaften werden im Handelsregister eingetragen.', + 'Unterscheiden Sie Abteilung A (HRA) und Abteilung B (HRB) bezüglich der eingetragenen Rechtsformen und erläutern Sie den Unterschied zwischen deklaratorischer und konstitutiver Wirkung.', + 8, + 'Abteilung A (HRA): Verzeichnet Einzelkaufleute (e.K.) und Personengesellschaften (OHG, KG). (2 Pkt.)\n' + 'Abteilung B (HRB): Verzeichnet Kapitalgesellschaften (GmbH, AG, KGaA). (2 Pkt.)\n' + 'Deklaratorische Wirkung: Rechtswirkung ist bereits vor der Eintragung eingetreten; die Eintragung stellt den bestehenden Rechtszustand lediglich öffentlich klar (z. B. Erteilung einer Prokura). (2 Pkt.)\n' + 'Konstitutive Wirkung: Die Rechtswirkung entsteht erst mit und durch die Eintragung im Handelsregister (rechtsbegründend, z. B. Entstehung einer GmbH als juristische Person). (2 Pkt.)') + +add_q('wiso_010', 'WiSo', 'WiSo', 'Kaufvertragsstörungen Sachmangel und Nacherfüllung', + 'Ein Unternehmen bestellt 10 neue Laptops. Bei Lieferung stellt sich heraus, dass 3 Displays tiefe Kratzer aufweisen.', + 'Nennen Sie die vorrangigen Rechte des Käufers bei Vorliegen eines Sachmangels (§ 437, § 439 BGB) und beschreiben Sie, unter welchen Bedingungen die nachrangigen Rechte (Rücktritt, Minderung) greifen.', + 8, + 'Vorrangiges Recht (Nacherfüllung nach § 439 BGB): Der Käufer kann nach seiner Wahl die Beseitigung des Mangels (Nachbesserung / Reparatur) oder die Lieferung einer mangelfreien Sache (Nachlieferung / Ersatz) verlangen. Dem Verkäufer muss dazu eine angemessene Frist eingeräumt werden. (4 Pkt.)\n' + 'Nachrangige Rechte: Schlägt die Nacherfüllung fehl (nach dem 2. erfolglosen Nachbesserungsversuch) oder verweigert der Verkäufer diese endgültig, kann der Käufer vom Kaufvertrag zurücktreten (Rückabwicklung Zug um Zug), den Kaufpreis mindern und ggf. Schadensersatz verlangen. (4 Pkt.)') + +add_q('wiso_011', 'WiSo', 'WiSo', 'Marktformen Polypol, Oligopol und Monopol', + 'Auf Märkten treffen Angebot und Nachfrage bei unterschiedlichen Marktstrukturen aufeinander.', + 'Definieren Sie die Marktformen Monopol, Oligopol und Polypol aus Sicht der Anbieter und nennen Sie jeweils ein konkretes Marktbeispiel.', + 6, + 'Monopol (Angebotsmonopol): Genau ein Anbieter steht vielen Nachfragern gegenüber. Hohe Preissetzungsmacht. Beispiel: Deutsche Bahn im Schienenfernverkehr (historisch) oder staatliches Lotteriemonopol. (2 Pkt.)\n' + 'Oligopol (Angebotsoligopol): Wenige Anbieter stehen vielen Nachfragern gegenüber. Gefahr von Preisabsprachen oder Preiskämpfen. Beispiel: Deutscher Mobilfunknetz-Markt (Telekom, Vodafone, Telefónica, 1&1) oder Mineralölkonzerne. (2 Pkt.)\n' + 'Polypol: Sehr viele Anbieter stehen sehr vielen Nachfragern gegenüber. Vollständige Konkurrenz, Preisbildung über den Gleichgewichtspreis. Beispiel: Gebrauchtwagenmarkt, Wohnungsmarkt, Gastronomie. (2 Pkt.)') + +add_q('wiso_012', 'WiSo', 'WiSo', 'Konjunkturphasen Zyklus', + 'Die volkswirtschaftliche Entwicklung verläuft in zyklischen Schwankungen.', + 'Nennen Sie die vier klassischen Phasen des Konjunkturzyklus in richtiger Reihenfolge und beschreiben Sie zwei typische volkswirtschaftliche Merkmale der Hochkonjunktur (Boom).', + 6, + 'Vier Phasen:\n' + '1. Aufschwung (Expansion)\n' + '2. Hochkonjunktur (Boom)\n' + '3. Abschwung (Rezession)\n' + '4. Tiefstand (Depression). (3 Pkt.)\n' + 'Zwei Merkmale des Booms: 1. Nahezu Vollbeschäftigung / akuter Fachkräftemangel; 2. Volle Kapazitätsauslastung der Unternehmen bei steigenden Zinsen, Löhnen und Inflationsraten. (3 Pkt.)') + +add_q('wiso_013', 'WiSo', 'WiSo', 'Geldpolitik der EZB Leitzins und Inflation', + 'Zur Bekämpfung einer anhaltend hohen Inflationsrate beschließt der Rat der Europäischen Zentralbank (EZB) eine Erhöhung der Leitzinsen.', + 'Erläutern Sie den Wirkungsmechanismus einer Leitzinserhöhung auf die Kreditvergabe von Geschäftsbanken, die Investitionsbereitschaft und die Preisentwicklung.', + 6, + 'Wirkungsmechanismus:\n' + '1. Refinanzierungskosten steigen: Geschäftsbanken müssen für EZB-Zentralbankgeld höhere Zinsen zahlen und geben diese in Form höherer Kreditzinsen an Unternehmen und Verbraucher weiter. (2 Pkt.)\n' + '2. Dämpfung der Nachfrage: Teurere Kredite führen dazu, dass Unternehmen Investitionen verschieben und private Haushalte weniger konsumieren, während Sparen attraktiver wird. (2 Pkt.)\n' + '3. Inflationsrückgang: Die gesunkene Gesamtnachfrage reduziert den Druck auf die Güterpreise, sodass sich der Preisanstieg verlangsamt (Rückkehr zum 2%-Inflationsziel). (2 Pkt.)') + +add_q('wiso_014', 'WiSo', 'WiSo', 'Kaufmännisches Mahnverfahren Zahlungsverzug', + 'Ein Kunde zahlt eine fällige Rechnung über 3.500 EUR trotz Fälligkeitsdatum nicht.', + 'Erklären Sie, wann ein Schuldner nach § 286 BGB auch ohne gesonderte Mahnung automatisch in Verzug gerät, und beschreiben Sie den Ablauf des gerichtlichen Mahnverfahrens.', + 8, + 'Automatischer Verzug nach § 286 BGB:\n' + '1. Wenn für die Leistung eine Zeit nach dem Kalender bestimmt ist (z. B. \"zahlbar bis zum 15.10.\"). (2 Pkt.)\n' + '2. Spätestens 30 Tage nach Fälligkeit und Zugang einer Rechnung (bei Verbrauchern nur mit entsprechendem Hinweis auf der Rechnung). (2 Pkt.)\n' + 'Gerichtliches Mahnverfahren:\n' + '1. Gläubiger beantragt Mahnbescheid beim zentralen Mahngericht (keine materielle Rechtsprüfung). (1,5 Pkt.)\n' + '2. Das Gericht stellt den Mahnbescheid zu; der Schuldner hat 2 Wochen Widerspruchsfrist. (1 Pkt.)\n' + '3. Erfolgt kein Widerspruch, beantragt der Gläubiger den Vollstreckungsbescheid (vollstreckbarer Titel für Gerichtsvollzieher). (1,5 Pkt.)') + +add_q('wiso_015', 'WiSo', 'WiSo', 'Mutterschutz und Elternzeit', + 'Eine Mitarbeiterin teilt ihrer Abteilungsleitung mit, dass sie schwanger ist.', + 'Nennen Sie die gesetzlichen Mutterschutzfristen vor und nach der Entbindung nach dem Mutterschutzgesetz (MuSchG) und erklären Sie die Kündigungsschutzregelung während Schwangerschaft und Elternzeit.', + 6, + 'Mutterschutzfristen: 6 Wochen vor der Entbindung (Schwangere darf auf eigenen Wunsch arbeiten) und 8 Wochen nach der Entbindung (absolutes Beschäftigungsverbot; 12 Wochen bei Früh- oder Mehrlingsgeburten). (3 Pkt.)\n' + 'Kündigungsschutz: Während der gesamten Schwangerschaft bis 4 Monate nach der Entbindung sowie während der Elternzeit besteht nach § 17 MuSchG bzw. § 18 BEEG ein striktes Kündigungsverbot. Kündigungen sind ausnahmslos unzulässig (Ausnahmen bedürfen der vorherigen behördlichen Genehmigung). (3 Pkt.)') + +add_q('wiso_016', 'WiSo', 'WiSo', 'Jugendarbeitsschutzgesetz (JArbSchG)', + 'Ein 17-jähriger Auszubildender soll an einem Samstag 9 Stunden lang Überstunden in der Serverwartung leisten.', + 'Prüfen Sie die Zulässigkeit dieser Maßnahme anhand von Arbeitszeit und Samstagsruhe nach dem JArbSchG.', + 6, + 'Tägliche Höchstarbeitszeit (§ 8 JArbSchG): Jugendliche dürfen maximal 8 Stunden täglich und 40 Stunden wöchentlich beschäftigt werden (eine 9-Stunden-Schicht ist unzulässig). (3 Pkt.)\n' + 'Samstagsruhe (§ 16 JArbSchG): An Samstagen dürfen Jugendliche grundsätzlich nicht beschäftigt werden. Zulässige Ausnahmen (z. B. Krankenhäuser, Gastronomie) treffen auf reguläre IT-Bürotätigkeiten nicht zu. Die Anweisung ist somit doppelt rechtswidrig. (3 Pkt.)') + +# --- ZUSÄTZLICHE AUFGABEN ZUR VOLLSTÄNDIGEN ABDECKUNG (150-FRAGEN-POOL) --- + +# AP1 LF 1 +add_q('ap1_lf1_009', 'AP1', 'LF 1', 'Make-or-Buy Entscheidung', + 'Ein Unternehmen überlegt, einen Helpdesk intern mit eigenen Mitarbeitern zu betreiben (Fixkosten 60.000 EUR/Jahr, variable Kosten 5 EUR pro Ticket) oder an einen externen Dienstleister zu vergeben (25 EUR pro Ticket ohne Fixkosten).', + 'Berechnen Sie die kritische Ticketmenge (Break-Even-Point), ab der der Eigenbetrieb wirtschaftlicher ist, und nennen Sie zwei qualitative Entscheidungskriterien.', + 8, + 'Break-Even-Berechnung: K_eigen = K_fremd -> 60.000 + 5 * x = 25 * x -> 60.000 = 20 * x -> x = 3.000 Tickets pro Jahr. Ab dem 3.001. Ticket ist der Eigenbetrieb kostengünstiger. (4 Pkt.)\n' + 'Qualitative Kriterien: 1. Know-how-Aufbau und Datensicherheit im eigenen Haus; 2. Qualitätskontrolle und Reaktionszeit; 3. Abhängigkeit vom externen Dienstleister (Vendor Lock-in). (4 Pkt.)', + qtype='calc') + +add_q('ap1_lf1_010', 'AP1', 'LF 1', 'Qualitätsmanagement PDCA-Zyklus (ISO 9001)', + 'Zur kontinuierlichen Verbesserung von IT-Dienstleistungen wird der PDCA-Zyklus (Deming-Kreis) nach DIN EN ISO 9001 angewendet.', + 'Benennen und erläutern Sie die vier Phasen des PDCA-Zyklus anhand eines Incident-Management-Prozesses.', + 8, + '1. Plan (Planen): Analyse der aktuellen Störungsbeseitigung, Definition von Zielen und Festlegen von Maßnahmen (z. B. Einführung von Standardarbeitsanweisungen SOPs). (2 Pkt.)\n' + '2. Do (Umsetzen): Durchführung und Schulung der Maßnahmen im Helpdesk auf operativer Ebene. (2 Pkt.)\n' + '3. Check (Überprüfen): Messung der Kennzahlen (z. B. First-Time-Fix-Rate, durchschnittliche Ticket-Lösungszeit) und Soll-Ist-Vergleich. (2 Pkt.)\n' + '4. Act (Handeln / Anpassen): Bei Zielabweichungen Korrekturmaßnahmen einleiten, erfolgreiche Prozesse als neuen Standard im Unternehmen verankern. (2 Pkt.)') + +# AP1 LF 2 +add_q('ap1_lf2_013', 'AP1', 'LF 2', 'Green IT & Umweltzeichen Blauer Engel', + 'Für eine öffentliche Ausschreibung von 200 Büro-PCs fordert der Auftraggeber die Zertifizierung nach dem Umweltzeichen \"Blauer Engel\" (DE-UZ 78).', + 'Nennen Sie vier ökologische und ressourcenschonende Anforderungen, die Geräte für dieses Umweltzeichen erfüllen müssen.', + 8, + '1. Hohe Energieeffizienz des Netzteils und geringer Stromverbrauch im Standby-/Ruhezustand. (2 Pkt.)\n' + '2. Reparierbarkeit und Upgradefähigkeit (Verwendung von Standardkomponenten, zerstörungsfreie Demontierbarkeit mit Standardwerkzeug). (2 Pkt.)\n' + '3. Vermeidung gefährlicher Stoffe (z. B. Verzicht auf halogenierte Flammschutzmittel in Gehäusen und Leiterplatten). (2 Pkt.)\n' + '4. Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Software-Updates für mindestens 5 Jahre nach Produktionseinstellung. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_014', 'AP1', 'LF 2', 'Display-Technologien IPS vs OLED vs VA', + 'Für die Beschaffung von 50 Arbeitsplatzmonitoren werden Panels verglichen.', + 'Vergleichen Sie IPS- und OLED-Panels bezüglich Blickwinkelstabilität, Kontrast/Schwarzwert, Energieverbrauch bei hellen Inhalten und Reaktionszeit.', + 8, + 'Blickwinkelstabilität: Beide sehr gut; IPS behält Farben bis fast 178 Grad naturgetreu bei, OLED hat nahezu keinen Blickwinkelverlust. (2 Pkt.)\n' + 'Kontrast/Schwarzwert: OLED bietet echtes Schwarz und unendlichen Kontrast, da selbstleuchtende Pixel komplett abgeschaltet werden; IPS benötigt Hintergrundbeleuchtung (Backlight), Schwarz wirkt leicht gräulich. (2 Pkt.)\n' + 'Energieverbrauch: IPS verbraucht konstant Strom unabhängig vom Bildschirminhalt; OLED verbraucht bei großflächig weißen Dokumenten (Office/Word) signifikant mehr Strom als IPS. (2 Pkt.)\n' + 'Burn-In-Risiko: IPS hat kein Burn-In; bei OLED besteht bei statischen Office-Elementen (Taskleiste, Fensterrahmen) im Dauerbetrieb ein Restrisiko für Pixeldegradation. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf2_015', 'AP1', 'LF 2', 'Bildschirmbrille Kostenübernahme', + 'Ein Mitarbeiter klagt nach Umstellung auf Bildschirmarbeit über Kopfschmerzen und brennende Augen. Ein Augenarzt verordnet eine spezielle Bildschirmarbeitsplatzbrille.', + 'Beurteilen Sie anhand von § 6 ArbStättV und DGUV Information 250-008, unter welchen Voraussetzungen der Arbeitgeber die Kosten für die Brille übernehmen muss.', + 6, + '1. Pflicht zur arbeitsmedizinischen Vorsorge: Der Arbeitgeber muss Mitarbeitern an Bildschirmarbeitsplätzen eine regelmäßige Augenuntersuchung ermöglichen. (2 Pkt.)\n' + '2. Medizinische Notwendigkeit: Ergibt die Untersuchung, dass normale Sehhilfen (z. B. Alltagsbrillen, Gleitsichtbrillen) für die spezielle Arbeitsdistanz (50-70 cm) nicht ausreichen, muss der Arbeitgeber eine Bildschirmarbeitsplatzbrille bereitstellen. (2 Pkt.)\n' + '3. Kostenübernahme: Der Arbeitgeber trägt die Kosten im angemessenen, für den Arbeitszweck notwendigen Rahmen voll (§ 6 Abs. 2 ArbStättV). (2 Pkt.)') + +# AP1 LF 3 +add_q('ap1_lf3_016', 'AP1', 'LF 3', 'IPv6 SLAAC vs DHCPv6', + 'In einem neu eingerichteten IPv6-Netzwerk sollen Clients ihre IP-Adressen automatisch beziehen.', + 'Vergleichen Sie SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) und Stateful DHCPv6 bezüglich Adressvergabe, Router Advertisements und zentraler Protokollierung.', + 8, + 'SLAAC: Client empfängt vom Router per ICMPv6 Router Advertisement (RA) das 64-Bit-Netzwerkpräfix. Den 64-Bit-Interface Identifier generiert der Client selbst (entweder via EUI-64 aus der MAC-Adresse oder zufällig via Privacy Extensions RFC 4941). Keine zentrale Adressdatenbank. (4 Pkt.)\n' + 'Stateful DHCPv6: Funktioniert wie traditionelles DHCP: Ein DHCPv6-Server verwaltet einen definierten Adresspool, vergibt spezifische Adressen an Clients und protokolliert diese in einer Lease-Datenbank (zentrale Kontrolle und Auditierbarkeit). (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_017', 'AP1', 'LF 3', 'MTU, MSS und Path MTU Discovery', + 'Nach der Einrichtung eines VPN-Tunnels können Clients zwar kleine Webseiten öffnen, der Download großer Dateien bricht jedoch mit Timeouts ab.', + 'Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Ethernet-MTU (Maximum Transmission Unit), TCP-MSS (Maximum Segment Size), VPN-Overhead und Path MTU Discovery (PMTUD).', + 8, + 'Standard-MTU: Im Ethernet beträgt die MTU maximal 1500 Byte (inkl. 20 Byte IP-Header + 20 Byte TCP-Header -> MSS = 1460 Byte). (2 Pkt.)\n' + 'VPN-Overhead: Ein VPN-Tunnel (z. B. IPsec/ESP) fügt zusätzliche Header und Padding hinzu (ca. 40-70 Byte). Ein 1500-Byte-Paket überschreitet nun die physische Leitungs-MTU. (2 Pkt.)\n' + 'PMTUD & DF-Bit: Pakete mit gesetztem \"Don\'t Fragment\"-Bit (DF) werden vom Router verworfen, wenn sie größer als die MTU des Zwischenlinks sind. Der Router sendet ein ICMP-Paket \"Fragmentation Needed\" zurück. (2 Pkt.)\n' + 'Lösung (Black Hole Vermeidung): Werden ICMP-Nachrichten durch Firewalls blockiert, scheitert PMTUD. Abhilfe: TCP MSS Clamping auf der Firewall (MSS künstlich auf z. B. 1360 Byte reduzieren). (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_018', 'AP1', 'LF 3', 'WLAN WPA3-Sicherheit & SAE Handshake', + 'Die WLAN-Infrastruktur soll von WPA2-Personal (PSK) auf WPA3-Personal migriert werden.', + 'Erläutern Sie, warum WPA2 für Offline-Wörterbuchangriffe anfällig ist und wie der SAE-Handshake (Simultaneous Authentication of Equals / Dragonfly) in WPA3 diesen Angriff unmöglich macht.', + 8, + 'Schwachstelle WPA2: Beim klassischen 4-Wege-Handshake kann ein Angreifer die Handshake-Frames mitschneiden (Sniffing) und anschließend offline auf Hochleistungs-GPUs Milliarden Passwörter gegen den Hash testen (Dictionary Attack), ohne weitere Verbindung zum AP. (4 Pkt.)\n' + 'WPA3 / SAE-Verfahren: Verwendet den Dragonfly-Schlüsselaustausch (Diffie-Hellman-Variante auf elliptischen Kurven). Das Passwort wird direkt in die Kurvenberechnung einbezogen. Ein Angreifer kann bei jedem Fehlversuch nur genau ein einziges Passwort online verifizieren; Offline-Wörterbuchangriffe auf mitgeschnittene Pakete sind mathematisch unmöglich (Forward Secrecy). (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf3_019', 'AP1', 'LF 3', 'DNSSEC Funktionsweise', + 'Zur Abwehr von DNS-Spoofing und Cache Poisoning wird DNSSEC auf den Nameservern implementiert.', + 'Erläutern Sie, wie DNSSEC die Authentizität und Integrität von DNS-Antworten sicherstellt und welche Aufgaben die Records RRSIG und DNSKEY haben.', + 8, + 'Funktionsweise: DNSSEC nutzt asymmetrische Kryptografie zur hierarchischen digitalen Signatur von DNS-Zonendaten. Clients können über eine lückenlose Vertrauenskette (Chain of Trust) von der DNS-Root-Zone (. ) über die TLD (z. B. .de) bis zur Domäne prüfen, ob die Antwort unverfälscht vom autoritativen Server stammt. (4 Pkt.)\n' + 'DNSKEY: Enthält den öffentlichen Schlüssel der Zone zur Verifikation von Signaturen. (2 Pkt.)\n' + 'RRSIG (Resource Record Signature): Enthält die kryptografische Signatur über ein konkretes Resource Record Set (RRSet, z. B. A- oder MX-Records). (2 Pkt.)') + +# AP1 LF 4 +add_q('ap1_lf4_015', 'AP1', 'LF 4', 'DSGVO Art. 9 Besondere Kategorien von Daten', + 'Ein Softwarehaus entwickelt eine Mitarbeiter-App, in der auch Arbeitsunfähigkeitsbescheinigungen (Krankmeldungen) und Religionszugehörigkeiten (für Kirchensteuer) gespeichert werden.', + 'Definieren Sie \"besondere Kategorien personenbezogener Daten\" nach Art. 9 DSGVO und nennen Sie drei erhöhte Schutzanforderungen, die bei deren Verarbeitung zu beachten sind.', + 8, + 'Definition (Art. 9 Abs. 1 DSGVO): Hochsensible Daten, aus denen rassische und ethnische Herkunft, politische Meinungen, religiöse oder weltanschauliche Überzeugungen, Gewerkschaftszugehörigkeit, genetische Daten, biometrische Daten zur Identifizierung oder Gesundheitsdaten und Daten zum Sexualleben hervorgehen. Verarbeitung ist grundsätzlich untersagt, außer es greift ein Ausnahmetatbestand (z. B. Art. 9 Abs. 2 b für Arbeitsrecht). (4 Pkt.)\n' + 'Drei Schutzanforderungen:\n' + '1. Zwingende Durchführung einer Datenschutz-Folgenabschätzung (DSFA nach Art. 35 DSGVO). (1,5 Pkt.)\n' + '2. Strikte Verschlüsselung at-rest (Datenbank) und in-transit (TLS 1.3). (1,5 Pkt.)\n' + '3. Extrem restriktives Berechtigungs- und Rollenkonzept mit detaillierter Protokollierung aller Lese- und Schreibzugriffe. (1 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_016', 'AP1', 'LF 4', 'Firewall DMZ-Konzepte', + 'Ein Webshop und ein Mailserver sollen so betrieben werden, dass Kunden aus dem Internet Zugriff haben, ohne dass das interne Firmennetzwerk gefährdet wird.', + 'Beschreiben Sie das Konzept einer Demilitarisierten Zone (DMZ) und vergleichen Sie eine Single-Firewall-DMZ mit einer mehrstufigen Dual-Firewall-DMZ (Screened Subnet).', + 8, + 'DMZ-Konzept: Ein separates, isoliertes Netzwerksegment zwischen dem unsicheren Internet und dem schützenswerten internen LAN. Öffentliche Server (Web, Mail, Proxy) stehen in der DMZ. Einbruch in die DMZ gewährt keinen direkten Zugriff auf das LAN. (4 Pkt.)\n' + 'Single-Firewall (Three-Homed): Eine Firewall mit 3 Interfaces (Internet, DMZ, LAN). Kostengünstig, aber Single Point of Failure (Wird die Firewall kompromittiert, ist das gesamte LAN offen). (2 Pkt.)\n' + 'Dual-Firewall (Screened Subnet): Eine äußere und eine innere Firewall unterschiedlicher Hersteller (Heterogenität). Selbst bei Ausnutzung einer Zero-Day-Lücke in der äußeren Firewall blockiert die innere Firewall den Zugriff ins LAN. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf4_017', 'AP1', 'LF 4', 'Zero-Trust-Sicherheitsarchitektur', + 'Ein Unternehmen ersetzt sein traditionelles Perimeter-Sicherheitsmodell (\"Burg-und-Graben\") durch eine Zero-Trust-Architektur (NIST SP 800-207).', + 'Erläutern Sie den Leitsatz \"Never trust, always verify\" und nennen Sie drei zentrale Säulen von Zero Trust.', + 6, + 'Leitsatz: Es gibt kein inhärent sicheres Netzwerk mehr; weder externe Zugriffe noch interne Netzwerkpakete aus dem LAN dürfen a priori als vertrauenswürdig eingestuft werden. Jede einzelne Anfrage muss authentifiziert, autorisiert und verschlüsselt werden. (3 Pkt.)\n' + 'Drei Säulen: 1. Identitätsbasierte Zugriffskontrolle (starke MFA, Kontextprüfung wie Standort/Gerätestatus); 2. Mikrosegmentierung (Netze in kleinste Einheiten zerlegen); 3. Prinzip der minimalen Rechtevergabe (Least Privilege & Just-in-Time Access). (3 Pkt.)') + +# AP1 LF 5 +add_q('ap1_lf5_013', 'AP1', 'LF 5', 'Python Exception Handling & Custom Errors', + 'In einem Python-Skript soll eine Division durchgeführt und Benutzereingaben validiert werden.', + 'Erklären Sie die Funktionsweise von try, except, else und finally in Python und schreiben Sie einen Code-Ausschnitt, der eine Division durch Null sauber abfängt.', + 8, + 'Erklärung:\n' + '- try: Enthält den fehleranfälligen Codeblock. (1 Pkt.)\n' + '- except: Fängt spezifische Ausnahmen ab und behandelt sie (z. B. ZeroDivisionError). (1 Pkt.)\n' + '- else: Wird nur ausgeführt, wenn im try-Block KEIN Fehler aufgetreten ist. (1 Pkt.)\n' + '- finally: Wird immer ausgeführt, egal ob ein Fehler auftrat oder nicht (z. B. zum Schließen von Dateien/Sockets). (1 Pkt.)\n' + 'Code:\n' + 'try:\n' + ' ergebnis = a / b\n' + 'except ZeroDivisionError:\n' + ' print(\"Fehler: Division durch 0 nicht erlaubt!\")\n' + 'else:\n' + ' print(\"Ergebnis:\", ergebnis)\n' + 'finally:\n' + ' print(\"Berechnung abgeschlossen.\") (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_014', 'AP1', 'LF 5', 'SQL Subqueries mit IN und EXISTS', + 'Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, land) und bestellungen (id, kunde_id, summe).', + 'Formulieren Sie zwei SQL-Abfragen, die alle Kundennamen ausgeben, die mindestens eine Bestellung getätigt haben: Einmal unter Verwendung einer Subquery mit IN und einmal mit EXISTS.', + 8, + 'Variante 1 (IN):\n' + 'SELECT name FROM kunden WHERE id IN (SELECT kunde_id FROM bestellungen); (4 Pkt.)\n' + 'Variante 2 (EXISTS / Korrelierte Unterabfrage):\n' + 'SELECT k.name FROM kunden k WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM bestellungen b WHERE b.kunde_id = k.id); (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf5_015', 'AP1', 'LF 5', 'SQL Window Functions ROW_NUMBER', + 'In einer Vertriebsdatenbank sollen die Top-3-Umsätze jedes Verkäufers ermittelt werden.', + 'Erläutern Sie die Funktionsweise von SQL Window Functions gegenüber GROUP BY und erklären Sie die Syntax von ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY ... ORDER BY ...).', + 8, + 'Unterschied zu GROUP BY: GROUP BY fasst Zeilen zusammen und reduziert die Ergebnismenge auf eine einzige Zeile pro Gruppe. Eine Window Function führt Berechnungen über eine definierte Zeilenmenge (das Fenster / Window) durch, behält jedoch die individuelle Identität jeder einzelnen Zeile bei. (4 Pkt.)\n' + 'Syntax-Erklärung:\n' + '- ROW_NUMBER(): Vergibt eine fortlaufende Zeilennummer (1, 2, 3...).\n' + '- PARTITION BY spalte: Teilt den Datensatz in logische Untergruppen (z. B. pro Verkäufer).\n' + '- ORDER BY spalte DESC: Bestimmt die Sortierreihenfolge innerhalb jeder Partition (z. B. höchster Umsatz zuerst). (4 Pkt.)') + +# AP1 LF 6 & 7 +add_q('ap1_lf6_005', 'AP1', 'LF 6', 'Feldbussysteme Modbus RTU vs Modbus TCP', + 'In einer Gebäudeleittechnik werden Energiezähler und Klimageräte über Modbus an eine Steuerung angebunden.', + 'Vergleichen Sie Modbus RTU und Modbus TCP bezüglich Übertragungsmedium, Adressierung und Fehlererkennung.', + 8, + 'Modbus RTU: Physische Zweidrahtleitung RS-485 (differenzielle Spannung). Master-Slave-Prinzip mit Slave-IDs (1 bis 247). Fehlererkennung erfolgt über eine 16-Bit-CRC-Prüfsumme (Cyclic Redundancy Check) am Frame-Ende. (4 Pkt.)\n' + 'Modbus TCP: Basiert auf Standard-Ethernet und TCP/IP (Standard-Port 502). Adressierung erfolgt über reguläre IP-Adressen und Portnummern. Die Fehlererkennung und Flusskontrolle wird vollständig von den darunterliegenden TCP- und Ethernet-Prüfsummen übernommen (kein CRC im Modbus-Header nötig). (4 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf6_006', 'AP1', 'LF 6', 'Edge Computing vs Cloud Computing', + 'In einer Industrie-4.0-Fertigung erfassen Sensoren 10.000 Messwerte pro Sekunde an einer CNC-Fräse.', + 'Begründen Sie, warum die Auswertung zur Erkennung von Werkzeugbruch über ein Edge-Device direkt an der Maschine und nicht in einer Cloud-Plattform stattfinden muss.', + 6, + '1. Latenzzeit (Echtzeitfähigkeit): Ein Werkzeugbruch erfordert eine Notabschaltung innerhalb von Millisekunden. Der Roundtrip in eine Cloud über das Internet hat Latenzen von 20-100 ms und ist für Maschinenschutz zu langsam. (2 Pkt.)\n' + '2. Bandbreitenbedarf: 10.000 Messwerte pro Sekunde würden kontinuierlich Gigabytes an Daten über den Internetanschluss pumpen und unnötige Kosten/Leitungsüberlastung erzeugen. (2 Pkt.)\n' + '3. Ausfallsicherheit: Die Maschine muss auch bei einem Ausfall der Internetverbindung autark und sicher weiterlaufen. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf7_004', 'AP1', 'LF 7', 'Digitalmultimeter Messungen & Sicherheit', + 'Ein Techniker überprüft ein Servernetzteil und misst Spannungen an einem Kaltgerätestecker und auf dem Mainboard.', + 'Nennen Sie den Unterschied zwischen einer Spannungs-, Strom- und Durchgangsmessung hinsichtlich der Schaltung des Multimeters (Reihe vs Parallel) und erklären Sie die Messkategorien CAT II vs CAT III.', + 8, + 'Schaltung des Messgeräts:\n' + '- Spannungsmessung (Volt): Messgerät wird PARALLEL zur Spannungsquelle / zum Verbraucher geschaltet (sehr hoher Innenwiderstand). (2 Pkt.)\n' + '- Strommessung (Ampere): Der Stromkreis muss aufgetrennt werden; das Multimeter wird IN REIHE geschaltet (sehr niedriger Innenwiderstand). (2 Pkt.)\n' + '- Durchgangsmessung: Ausschließlich an spannungsfreien Bauteilen! Gerät legt kleine Prüfspannung an und misst Widerstand (Piepton bei < ca. 30 Ohm). (2 Pkt.)\n' + 'CAT-Einstufung (Überspannungskategorien): CAT II gilt für Geräte an normalen Haushaltssteckdosen; CAT III gilt für Installationen in der Gebäudeinfrastruktur (Unterverteiler, Verteilerkästen, USV-Festeinspeisung) mit höheren transienten Überspannungsrisiken. (2 Pkt.)') + +add_q('ap1_lf7_005', 'AP1', 'LF 7', 'Oszilloskop Tastkopf-Teilung 10:1', + 'Zur Fehlersuche an einem Datenbus wird ein digitales Speicheroszilloskop mit einem Tastkopf angeschlossen.', + 'Erläutern Sie, warum für Hochfrequenzsignale ein 10:1-Tastkopf einem 1:1-Tastkopf vorzuziehen ist (Kapazitive Last, Signalverfälschung).', + 6, + 'Erklärung: Ein 1:1-Tastkopf besitzt eine relativ hohe Eingangskapazität (ca. 40-100 pF) und geringeren Eingangswiderstand (1 MOhm). Bei schnellen Signalflanken und hohen Frequenzen wirkt diese Kapazität als Tiefpassfilter, belastet die Schaltung und verschleift steile Rechtecksignale. (3 Pkt.)\n' + '10:1-Tastkopf: Schaltet einen 9-MOhm-Widerstand in Reihe zum 1-MOhm-Eingang des Oszilloskops. Das Signal wird um den Faktor 10 gedämpft, wodurch sich die Eingangskapazität drastisch verringert (auf ca. 10-15 pF) und der Gesamtwiderstand auf 10 MOhm steigt -> Keine Signalverfälschung der Busleitung. (3 Pkt.)') + +# AP1 LF 8 +add_q('ap1_lf8_005', 'AP1', 'LF 8', 'Webhooks vs Polling Architektur', + 'Ein Ticketsystem soll ein Überwachungs-Dashboard in Echtzeit benachrichtigen, sobald ein Ticket den Status \"KRITISCH\" erhält.', + 'Vergleichen Sie Webhooks und Polling hinsichtlich Netzwerklast, Latenz und Serverressourcen.', + 6, + 'Polling (Pull-Prinzip): Der Client sendet in festen Intervallen (z. B. alle 10 Sekunden) kontinuierlich HTTP-GET-Anfragen an den Server. Erzeugt enorme Netzwerklast und Serverabfragen, selbst wenn sich stundenlang nichts ändert (leere Antworten); Latenz entspricht dem Polling-Intervall. (3 Pkt.)\n' + 'Webhook (Push-Prinzip): Der Client registriert eine Empfänger-URL beim Server. Sobald das definierte Ereignis eintritt, sendet der Server sofort eine HTTP-POST-Anfrage mit dem JSON-Payload an die URL. Minimale Netzwerklast (Traffic nur bei echten Events) und sofortige Benachrichtigung ohne Latenz. (3 Pkt.)') + +# AP2 LF 9 & 11 (Teil 1) +add_q('ap2_lf9_011', 'AP2_T1', 'LF 9', 'BGP Path Attributes (AS-Path & Local Preference)', + 'Ein Internet-Knotenpunkt leitet IP-Präfixe über BGP weiter.', + 'Erläutern Sie die Funktionsweise des BGP-Attributs AS-Path zur Loop-Prävention und beschreiben Sie, wie Local Preference zur Beeinflussung des ausgehenden Datenverkehrs genutzt wird.', + 8, + 'AS-Path Loop Prevention: Jeder BGP-Router hängt beim Weiterleiten einer Route seine eigene Autonomous System Number (ASN) an die AS-Path-Liste an. Empfängt ein Router ein Routing-Update, das seine eigene ASN bereits im AS-Path enthält, verwirft er die Route sofort, um Routing-Schleifen im Internet sicher zu verhindern. (4 Pkt.)\n' + 'Local Preference: Ein lokales Attribut (nur innerhalb des eigenen AS gültig). Der Pfad mit dem HÖCHSTEN Local-Preference-Wert wird bevorzugt gewählt. Administratoren können so steuern, über welchen von mehreren Uplink-Providern der gesamte ausgehende Datenverkehr das eigene Netz verlassen soll. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_012', 'AP2_T1', 'LF 9', 'Quality of Service QoS DiffServ und DSCP', + 'Über eine WAN-Verbindung werden gleichzeitig IP-Telefonie (VoIP-Sprachdaten) und große Dateidownloads übertragen. Die Sprachqualität leidet unter Aussetzern (Jitter).', + 'Erläutern Sie, wie Quality of Service (QoS) nach dem Differentiated Services Modell (DiffServ) mittels DSCP-Werten im IP-Header (z. B. Expedited Forwarding EF vs Best Effort) das Problem löst.', + 8, + 'DiffServ-Funktionsweise: Im IPv4-Header (TOS-Byte) bzw. IPv6-Header (Traffic Class) werden 6 Bit als Differentiated Services Code Point (DSCP) verwendet, um Datenpakete in Prioritätsklassen einzuteilen. Switche und Router werten diesen Wert aus und reihen Pakete in getrennte Ausgangswarteschlangen (Queues) ein. (4 Pkt.)\n' + 'Klassen-Zuordnung:\n' + '- VoIP: Erhält den DSCP-Wert EF (Expedited Forwarding / DSCP 46) mit Prioritätswarteschlange (Priority Queuing), sodass Sprachpakete immer vor allen anderen Daten ohne Wartezeit weitergeleitet werden (minimiert Latenz und Jitter). (2 Pkt.)\n' + '- Dateidownloads: Werden als Best Effort (DSCP 0) oder Assured Forwarding (AF) klassifiziert und bei Leitungsengpässen gedrosselt. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_013', 'AP2_T1', 'LF 9', 'IPsec NAT-Traversal (NAT-T)', + 'Ein Mitarbeiter verbindet sich aus einem Hotel-WLAN (hinter einem PAT-Router) per IPsec-VPN mit der Firmenzentrale.', + 'Erklären Sie, warum Standard-IPsec mit ESP an PAT-Routern scheitert und wie NAT-Traversal (NAT-T auf UDP Port 4500) das Problem löst.', + 6, + 'Problem: ESP (IP-Protokoll 50) besitzt keine TCP/UDP-Portnummern. Ein handelsüblicher PAT-Router kann eingehende Antwortpakete daher keinem internen Client zuordnen. Zudem bricht jede Modifikation des IP-Headers durch NAT die kryptografische Integritätsprüfung (AH scheitert immer). (3 Pkt.)\n' + 'Lösung NAT-T (RFC 3948): Erkennt beim IKE-Handshake ein NAT-Gateway. Das gesamte ESP-Paket wird in ein reguläres UDP-Paket auf Port 4500 gekapselt (UDP Encapsulation). Der PAT-Router kann nun den UDP-Port manipulieren und übersetzen, während die internen ESP-Verschlüsselungsdaten unberührt bleiben. (3 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf9_014', 'AP2_T1', 'LF 9', 'VPN-Protokolle WireGuard vs OpenVPN', + 'Für mobile Arbeitsplätze wird ein modernes VPN ausgewählt.', + 'Vergleichen Sie WireGuard und OpenVPN bezüglich Architektur (Kernel- vs User-Space), Code-Komplexität, Krypto-Agilität und Roaming-Fähigkeit.', + 8, + 'Architektur & Performance: WireGuard läuft direkt im Linux-Kernel-Space; OpenVPN läuft im User-Space und muss jedes Paket über TUN/TAP-Treiber kopieren (höherer Kontextwechsel und CPU-Overhead). WireGuard erzielt deutlich höheren Durchsatz. (2 Pkt.)\n' + 'Codebasis: WireGuard hat ca. 4.000 Zeilen Code (einfach auditierbar, minimale Angriffsfläche); OpenVPN hat über 100.000 Zeilen Code. (2 Pkt.)\n' + 'Kryptografie: WireGuard verzichtet bewusst auf Krypto-Agilität und nutzt ein festes, modernes Krypto-Set (ChaCha20, Poly1305, Curve25519); OpenVPN unterstützt OpenSSL mit variablen Chiffren. (2 Pkt.)\n' + 'Roaming: WireGuard bindet Sitzungen an kryptografische Schlüssel und öffentliche Endpunkte; wechselt ein Laptop von WLAN zu LTE, bleibt der Tunnel ohne Neu-Handshake sofort aktiv. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf11_007', 'AP2_T1', 'LF 11', 'ZFS Dateisystem Copy-on-Write & Prüfsummen', + 'Ein Enterprise-Speicherserver wird unter TrueNAS mit dem Dateisystem ZFS aufgesetzt.', + 'Erläutern Sie die Funktionsweise von Copy-on-Write (CoW) in ZFS und beschreiben Sie, wie ZFS \"Silent Data Corruption\" (Bit-Rot) mithilfe von Prüfsummen und Scrubbing erkennt und repariert.', + 8, + 'Copy-on-Write (CoW): ZFS überschreibt geänderte Datenblöcke niemals an derselben Stelle. Stattdessen werden veränderte Daten in neue, freie Blöcke geschrieben. Erst nach erfolgreichem Schreiben wird der Metadatenzeiger im Merkle-Tree atomar auf den neuen Block umgebogen. Verhindert Dateisystem-Inkonsistenzen bei Stromausfall komplett (kein fsck nötig). (4 Pkt.)\n' + 'Bit-Rot Schutz: ZFS speichert für jeden Datenblock eine kryptografische 256-Bit-Prüfsumme in dessen übergeordnetem Metadaten-Zeiger. Bei jedem Lesevorgang wird die Prüfsumme neu berechnet. Stimmt sie nicht überein, liest ZFS automatisch die korrekten Daten aus der RAID-Z-Parität oder dem Spiegel und repariert den defekten Block auf der Festplatte (Self-Healing). Ein regelmäßiger \"Scrub\" prüft alle Daten im Hintergrund präventiv. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf11_008', 'AP2_T1', 'LF 11', 'LTO-Bandtechnologie und WORM-Speicher', + 'Zur Erfüllung gesetzlicher Revisionsanforderungen (GoBD) müssen Buchhaltungsunterlagen unveränderbar auf LTO-Tape archiviert werden.', + 'Definieren Sie das WORM-Prinzip (Write Once, Read Many) und nennen Sie zwei technische Vorteile von Magnetbändern gegenüber Festplatten zur Langzeitarchivierung.', + 6, + 'WORM-Prinzip: Daten können genau einmal auf das Bandlaufwerk geschrieben werden; jegliches nachträgliches Überschreiben, Verändern oder Löschen der Daten auf dem Band ist hardware- oder firmwareseitig dauerhaft gesperrt. (2 Pkt.)\n' + 'Zwei Vorteile von LTO-Tapes:\n' + '1. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit: Lagerfähigkeit von bis zu 30 Jahren unter Standardbedingungen ohne Stromzufuhr. (2 Pkt.)\n' + '2. Perfekter Air-Gap und Kosteneffizienz: Kassetten können aus der Library entnommen und im Safe gelagert werden (100% Ransomware-Schutz) bei unschlagbar geringen Terabyte-Preisen für kalte Daten. (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf11_009', 'AP2_T1', 'LF 11', 'Synchrone vs Asynchrone Storage-Replikation', + 'Zwei Brandabschnitte eines Rechenzentrums im Abstand von 15 Kilometern sollen gespiegelt werden.', + 'Vergleichen Sie synchrone und asynchrone Speicherreplikation hinsichtlich Bestätigung an das Betriebssystem, Latenzabhängigkeit und RPO.', + 8, + 'Synchrone Replikation: Ein Schreibbefehl wird der Anwendung erst dann als erfolgreich quittiert (Write Acknowledged), wenn die Daten sowohl auf dem lokalen als auch auf dem entfernten Storage-System fehlerfrei im Cache/Platte geschrieben wurden. RPO = 0 (garantiert kein Datenverlust). Erfordert extrem geringe Roundtrip-Latenzen (< 5 ms) und teure Dark-Fiber-LWL-Verbindungen; begrenzte Distanz (typisch max. 20-40 km). (4 Pkt.)\n' + 'Asynchrone Replikation: Der Schreibbefehl wird der Anwendung sofort nach dem Schreiben auf das lokale System quittiert. Die Übertragung an den Remotestandort erfolgt zeitverzögert im Hintergrund. Keine Latenzbeeinträchtigung der Anwendung, unbegrenzte Distanzen möglich. RPO > 0 (Daten der letzten Minuten oder Sekunden können bei Totalausfall verloren gehen). (4 Pkt.)') + +# AP2 LF 10 & 12 (Teil 2) +add_q('ap2_lf10_007', 'AP2_T2', 'LF 10', 'DHCP Snooping und Dynamic ARP Inspection (DAI)', + 'Zur Härtung der Switch-Ports gegen Man-in-the-Middle-Angriffe werden Sicherheitsfeatures aktiviert.', + 'Beschreiben Sie die Funktionsweise von DHCP Snooping (Trusted vs Untrusted Ports) und erklären Sie, wie Dynamic ARP Inspection (DAI) basierend auf der Snooping-Binding-Database Angriffe abwehrt.', + 8, + 'DHCP Snooping: Teilt Switchports in vertrauenswürdig (Trusted) und unvertrauenswürdig (Untrusted) ein. Ports zu DHCP-Servern werden als Trusted konfiguriert; Ports zu Clients als Untrusted. Sendet ein Client auf einem Untrusted Port DHCP-Server-Antworten (DHCPOFFER/ACK, Rogue DHCP), blockiert der Switch den Port sofort. Der Switch protokolliert zugewiesene IPs, MACs und Ports in der DHCP Snooping Binding Database. (4 Pkt.)\n' + 'Dynamic ARP Inspection (DAI): Verhindert ARP-Spoofing/Poisoning. Der Switch fängt jeden ARP-Reply auf Untrusted Ports ab und vergleicht, ob die Zuordnung von IP- und Quell-MAC-Adresse mit der DHCP Snooping Binding Database übereinstimmt. Weicht die MAC ab (gefälschter ARP-Frame), wird das Paket gedroppt und der Angreifer isoliert. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf10_008', 'AP2_T2', 'LF 10', 'Linux Systemd Service Unit Konfiguration', + 'Ein Python-Daemon für ein Monitoring-Tool soll unter Linux automatisch beim Booten gestartet und bei Absturz neu gestartet werden.', + 'Beschreiben Sie die drei Hauptabschnitte einer Systemd-Service-Unit ([Unit], [Service], [Install]) und nennen Sie die Direktiven für Ausführungsbefehl, automatischen Neustart und Start-Ziel.', + 8, + 'Abschnitte & Direktiven:\n' + '1. [Unit]: Metadaten und Abhängigkeiten. Direktive: Description=Mein Monitoring Dienst; After=network.target (Startet erst, wenn Netzwerk bereit ist). (2 Pkt.)\n' + '2. [Service]: Ausführungskonfiguration. Direktiven: ExecStart=/usr/bin/python3 /opt/monitor/app.py (Startbefehl); Restart=always (Automatischer Neustart bei Crash); RestartSec=5s; User=monitoruser. (4 Pkt.)\n' + '3. [Install]: Aktivierungsziel für systemctl enable. Direktive: WantedBy=multi-user.target (Dienst startet im regulären Mehrbenutzer-Modus). (2 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf12_007', 'AP2_T2', 'LF 12', 'Infrastructure as Code (IaC) Terraform vs Skripte', + 'Eine Cloud-Infrastruktur soll reproduzierbar und versionsverwaltet über Terraform bereitgestellt werden.', + 'Unterscheiden Sie den deklarativen Ansatz von Terraform vom imperativen Ansatz von Shell-Skripten und erläutern Sie die Funktion der Terraform State-Datei (terraform.tfstate).', + 8, + 'Deklarativ (Terraform): Der Administrator beschreibt im Code nur den gewünschten SOLL-Zustand (\"Ich möchte 3 VMs und 1 Load Balancer\"). Die Engine ermittelt selbstständig die notwendigen Schritte zur Erreichung des Zustands. (2 Pkt.)\n' + 'Imperativ (Bash/PowerShell-Skripte): Der Administrator muss jeden einzelnen Befehlsschritt (WIE) sequentiell programmieren und Fehlerzustände manuell abfangen. (2 Pkt.)\n' + 'State-Datei (terraform.tfstate): Speichert das genaue Abbild der aktuell tatsächlich in der Cloud existierenden Ressourcen und deren Metadaten (IDs, Attribute). Terraform vergleicht bei Ausführung (terraform plan) den Soll-Code mit der State-Datei und der Realität, um minimale, gezielte Deltas zu berechnen. (4 Pkt.)') + +add_q('ap2_lf12_008', 'AP2_T2', 'LF 12', 'Prometheus & Grafana Monitoring-Architektur', + 'In einer Kubernetes-Umgebung wird ein Prometheus-Server zur Metrikerfassung aufgebaut.', + 'Erklären Sie das Pull-Prinzip von Prometheus gegenüber dem Push-Prinzip, erläutern Sie die Aufgabe von Exportern (z. B. Node Exporter) und definieren Sie die Metriktypen Counter und Gauge.', + 8, + 'Pull-Prinzip: Prometheus fragt Ziele (Targets) periodisch selbstständig über HTTP (/metrics-Endpunkt) ab (\"Scraping\"). Der Server hat die Kontrolle über Abfrageintervall und Systemlast. Beim Push-Prinzip senden Clients unkoordiniert Daten an den Server. (3 Pkt.)\n' + 'Exporter: Kleine Agenten/Dienste, die spezifische System- oder Anwendungsdaten (z. B. CPU-Last, RAM, Disk-I/O beim Node Exporter) auslesen und in das Prometheus-Textformat konvertieren. (2 Pkt.)\n' + 'Metriktypen:\n' + '- Counter: Monoton ansteigender Zähler, der nur erhöht oder bei Systemneustart auf 0 zurückgesetzt wird (z. B. Anzahl empfangener HTTP-Requests, gesendete Bytes). (1,5 Pkt.)\n' + '- Gauge: Ein Wert, der beliebig steigen oder fallen kann (z. B. aktuelle CPU-Auslastung in Prozent, freier Speicherplatz, Temperatur). (1,5 Pkt.)') + +# WiSo Ergänzungen +add_q('wiso_017', 'WiSo', 'WiSo', 'Befristete Arbeitsverträge nach TzBfG', + 'Ein Arbeitgeber möchte einen Softwareentwickler befristet einstellen.', + 'Unterscheiden Sie die kalendermäßige Befristung ohne Sachgrund (§ 14 Abs. 2 TzBfG) von einer Befristung mit sachlichem Grund (§ 14 Abs. 1 TzBfG) hinsichtlich maximaler Dauer und Verlängerungsmöglichkeiten.', + 6, + 'Befristung ohne Sachgrund: Maximal für 2 Jahre zulässig. Innerhalb dieses 2-Jahres-Zeitraums darf der Vertrag maximal 3-mal verlängert werden. Unzulässig, wenn mit demselben Arbeitgeber zuvor bereits ein Arbeitsverhältnis bestand (Vorbeschäftigungsverbot). (3 Pkt.)\n' + 'Befristung mit Sachgrund: Zeitlich und in der Anzahl der Verlängerungen prinzipiell unbegrenzt, solange ein rechtlich anerkannter Sachgrund vorliegt (z. B. Vertretung wegen Elternzeit/Krankheit, vorübergehender betrieblicher Mehrbedarf an Arbeitsleistung/Projekt, Eigenart der Arbeitsleistung). (3 Pkt.)') + +add_q('wiso_018', 'WiSo', 'WiSo', 'Entgeltfortzahlung im Krankheitsfall (EntgFG)', + 'Ein Mitarbeiter erkrankt arbeitsunfähig infolge einer Grippe.', + 'Erläutern Sie die gesetzlichen Regelungen zur Entgeltfortzahlung nach dem Entgeltfortzahlungsgesetz (EntgFG) und erklären Sie, welche Leistung der Mitarbeiter nach Ablauf der Fortzahlung von wem erhält.', + 6, + 'Entgeltfortzahlung durch den Arbeitgeber: Der Arbeitgeber zahlt das volle reguläre Gehalt (100 %) für die Dauer von bis zu 6 Wochen (42 Kalendertage) bei unverschuldeter Arbeitsunfähigkeit fort. Voraussetzung: Das Arbeitsverhältnis besteht seit mindestens 4 Wochen ununterbrochen. (3 Pkt.)\n' + 'Anschlussleistung nach 6 Wochen: Ab der 7. Woche zahlt die gesetzliche Krankenkasse Krankengeld (70 % des Bruttoentgelts, maximal 90 % des Nettoentgelts) für dieselbe Krankheit für bis zu 78 Wochen innerhalb von 3 Jahren. (3 Pkt.)') + +add_q('wiso_019', 'WiSo', 'WiSo', 'Prokura vs Handlungsvollmacht nach HGB', + 'Der Geschäftsführer eines IT-Systemhauses möchte zwei leitende Mitarbeiter bevollmächtigen.', + 'Vergleichen Sie die Prokura (§§ 48-53 HGB) und die Handlungsvollmacht (§ 54 HGB) bezüglich Erteilung, Umfang der Vertretungsmacht, Handelsregistereintragung und Zeichnungszusatz.', + 8, + 'Erteilung: Prokura kann nur durch den Inhaber/Geschäftsführer ausdrücklich und persönlich erteilt werden; Handlungsvollmacht kann formlos auch durch Prokuristen erteilt werden. (2 Pkt.)\n' + 'Umfang: Prokura ermächtigt zu ALLEN Arten von gerichtlichen und außergerichtlichen Geschäften und Rechtshandlungen, die der Betrieb IRGENDEINES Handelsgewerbes mit sich bringt (Ausnahme: Grundstücke verkaufen/belasten bedarf gesonderter Befugnis). Handlungsvollmacht ermächtigt nur zu Geschäften, die der Betrieb DIESES KONKRETEN Handelsgewerbes gewöhnlich mit sich bringt. (3 Pkt.)\n' + 'Handelsregister: Prokura MUSS zwingend ins Handelsregister eingetragen werden (deklaratorisch); Handlungsvollmacht wird NICHT eingetragen. (1,5 Pkt.)\n' + 'Zeichnung: Prokurist zeichnet mit \"per procura\" / \"ppa. Vorname Nachname\"; Handlungsbevollmächtigter zeichnet mit \"in Vollmacht\" / \"i.V.\" oder \"in Auftrag\" / \"i.A.\". (1,5 Pkt.)') + +# ============================================================================== +# SPEICHERN DER FRAGENDATENBANK ALS JSON & JS (ZERO-CORS) +# ============================================================================== +out_path = Path('/root/uebungen_python/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json') +out_js_path = Path('/root/uebungen_python/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js') +out_path.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True) + +with open(out_path, 'w', encoding='utf-8') as f: + json.dump(questions, f, ensure_ascii=False, indent=2) + +with open(out_js_path, 'w', encoding='utf-8') as f: + f.write('// Automatisch generierte IHK-Fragendatenbank\n') + f.write('window.IHK_QUESTION_BANK = ') + json.dump(questions, f, ensure_ascii=False, indent=2) + f.write(';\n') + +print(f'ERFOLG: {len(questions)} hochkarätige IHK-Prüfungsfragen generiert in {out_path} und {out_js_path}!') + diff --git a/index.html b/index.html index a022568..a4ab78b 100644 --- a/index.html +++ b/index.html @@ -23,14 +23,29 @@