docs: Umfassende Dokumentation & Architektur-Referenz fuer das IT-Praxisportal
- Ausfuehrliche Dokumentation aller 13 Fachdisziplinen und 216 Module - Architektur-Diagramm fuer Frontend, REST-Backend, Monaco Web-IDE & Caddy Reverse Proxy - Sicherheitskonzept, Token-Authentifizierung, SQLite-Schema & Deployment-Leitfaden
This commit is contained in:
Alex Mueller
parent
bd74e0565a
commit
c269efbcfd
2 changed files with 374 additions and 93 deletions
31
.gitignore
vendored
31
.gitignore
vendored
|
|
@ -1,15 +1,40 @@
|
||||||
|
# Python Bytecode & Cache
|
||||||
__pycache__/
|
__pycache__/
|
||||||
*.py[cod]
|
*.py[cod]
|
||||||
*$py.class
|
*$py.class
|
||||||
.pytest_cache/
|
.pytest_cache/
|
||||||
.coverage
|
.coverage
|
||||||
htmlcov/
|
htmlcov/
|
||||||
.env
|
|
||||||
|
# Virtual Environments
|
||||||
venv/
|
venv/
|
||||||
.venv/
|
.venv/
|
||||||
.DS_Store
|
env/
|
||||||
|
|
||||||
|
# Environment Variables & Secrets
|
||||||
|
.env
|
||||||
|
.env.*
|
||||||
|
.secret_key
|
||||||
|
|
||||||
|
# Databases & Backups
|
||||||
*.db
|
*.db
|
||||||
|
*.db-journal
|
||||||
|
*.sqlite
|
||||||
|
*.sqlite3
|
||||||
|
*.sqlite-wal
|
||||||
|
*.sqlite-shm
|
||||||
platform_data.db
|
platform_data.db
|
||||||
|
*.bak
|
||||||
|
*.log
|
||||||
|
|
||||||
|
# Generated Exams & Certificates (Strictly protected)
|
||||||
exams/
|
exams/
|
||||||
*.pdf
|
*.pdf
|
||||||
.secret_key
|
|
||||||
|
# Operating System & IDE Artifacts
|
||||||
|
.DS_Store
|
||||||
|
Thumbs.db
|
||||||
|
.idea/
|
||||||
|
.vscode/
|
||||||
|
*.swp
|
||||||
|
*.swo
|
||||||
|
|
|
||||||
450
README.md
450
README.md
|
|
@ -1,112 +1,368 @@
|
||||||
# 🐍 Python Lernportal: Vom Einsteiger zum Software-Entwickler
|
# 🚀 IT-Praxisportal
|
||||||
|
|
||||||
[](https://www.python.org/)
|
[](https://alpha.it-praxisportal.de/)
|
||||||
[](./test_all.py)
|
[](https://alpha.it-praxisportal.de/#curriculum)
|
||||||
[](./LEHRPLAN.md)
|
[](https://alpha.it-praxisportal.de/#curriculum)
|
||||||
[](./profil.py)
|
[-gold.svg)](https://alpha.it-praxisportal.de/#ihk-section)
|
||||||
[](https://alexander-mueller.github.io/python-oop-lernportal/)
|
[-purple.svg)](https://alpha.it-praxisportal.de/workspace.html)
|
||||||
|
[-green.svg)](https://alpha.it-praxisportal.de/)
|
||||||
|
|
||||||
> 🌍 **Interaktives Web-Portal:** [https://alexander-mueller.github.io/python-oop-lernportal/](https://alexander-mueller.github.io/python-oop-lernportal/)
|
> **Die interaktive Lern- und Prüfungsvorbereitungs-Plattform für Fachinformatiker, IT-Systemelektroniker und Software-Entwickler.**
|
||||||
|
> Echte IT-Praxis statt trockener Theorie: 13 Schlüsseltechnologien, 216 didaktisch aufbereitete Module, Monaco Web-IDE und realistische IHK-Abschlussprüfungssimulationen – direkt im Browser ohne lokale Installation.
|
||||||
Willkommen zum interaktiven **Python Lernportal**! 🎉
|
|
||||||
|
|
||||||
Dieses Portal ist didaktisch strukturiert, zu 100% **abgeglichen mit dem Informatik-Schulunterricht** ([`LEHRPLAN.md`](./LEHRPLAN.md)) und gliedert sich in **3 strukturierte Lehrpfade** mit **27 aufeinander aufbauenden Modulen**.
|
|
||||||
|
|
||||||
---
|
---
|
||||||
|
|
||||||
## 🎮 Entwickler-Pass & Gamification (100% Offline & Lokal)
|
## 📋 Inhaltsverzeichnis
|
||||||
|
|
||||||
Das Lernportal besitzt ein wissenschaftlich fundiertes Gamification-System (Self-Determination Theory & Octalysis), das **vollständig lokal auf deinem Computer funktioniert**:
|
1. [Überblick & Vision](#-überblick--vision)
|
||||||
|
2. [Systemarchitektur & Komponenten](#-systemarchitektur--komponenten)
|
||||||
|
3. [Die 13 Fachdisziplinen & Modul-Matrix](#-die-13-fachdisziplinen--modul-matrix)
|
||||||
|
4. [Monaco Web-IDE & Multi-Runner Engine](#-monaco-web-ide--multi-runner-engine)
|
||||||
|
5. [IHK-Prüfungstrainer & Simulations-Engine](#-ihk-prüfungstrainer--simulations-engine)
|
||||||
|
6. [Backend, Sicherheit & Authentifizierung](#-backend-sicherheit--authentifizierung)
|
||||||
|
7. [Datenbank-Schema & Persistenz](#-datenbank-schema--persistenz)
|
||||||
|
8. [Setup, Deployment & Betriebsführung](#-setup-deployment--betriebsführung)
|
||||||
|
9. [REST-API Dokumentation](#-rest-api-dokumentation)
|
||||||
|
10. [Rollen- & Berechtigungskonzept](#-rollen--berechtigungskonzept)
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 💡 Überblick & Vision
|
||||||
|
|
||||||
|
Das **IT-Praxisportal** schließt die Lücke zwischen theoretischem Berufsschulunterricht und den realen Anforderungen moderner IT-Unternehmen.
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Didaktik mit Sofort-Feedback:** Jedes Modul gliedert sich in ein prägnantes Theoriestück, nummerierte Teilziele (Subgoals) und automatisierte Testsuiten, die geschriebenen Code im Sekundentakt auf syntaktische und semantische Korrektheit prüfen.
|
||||||
|
- **Zero-Install Workflow:** Schüler, Azubis und Umschüler benötigen keinerlei vorkonfigurierte Entwicklungsumgebung. Der Microsoft Monaco Editor (Kern von VS Code) stellt Syntax-Highlighting, Autocomplete und Terminal-Output direkt im Browser zur Verfügung.
|
||||||
|
- **Offizieller IHK-Prüfungsstandard:** Vollständige Abdeckung der gemeinsamen Kernqualifikationen (Lernfelder 1–8) für die **Abschlussprüfung Teil 1 (AP1)** sowie fachspezifischer Inhalte (LF 9–12) für die **Abschlussprüfung Teil 2 (AP2)** der Fachrichtung Systemintegration nach Ausbildungsordnung AO 2020.
|
||||||
|
- **100% Datenschutz & DSGVO:** Vollständiger Verzicht auf externe Tracking-Skripte oder US-Cloud-Abhängigkeiten. Gehostet auf dedizierten Servern in Deutschland.
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 🏛️ Systemarchitektur & Komponenten
|
||||||
|
|
||||||
|
Das Projekt folgt einer sauberen Trennung zwischen einer statischen, hochperformanten Frontend-Schicht, einem leichtgewichtigen Multi-Threaded Python REST-Backend und einem Caddy Reverse Proxy mit automatischem TLS.
|
||||||
|
|
||||||
- 🪪 **Entwickler-Pass im Terminal anzeigen:**
|
|
||||||
```bash
|
|
||||||
python3 profil.py
|
|
||||||
```
|
```
|
||||||
- 🧪 **Gesamtfortschritt & XP synchronisieren:**
|
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||||
```bash
|
│ Internet / Webbrowser │
|
||||||
python3 test_all.py
|
└───────────────────────────┬────────────────────────────┘
|
||||||
```
|
│ HTTPS (Port 443 / TLS 1.3)
|
||||||
- 🏆 **10 Entwickler-Level** (vom *Code-Küken 🐣* bis zur *Software-Architektin 🏆*) und **14 freischaltbare Trophäen**.
|
▼
|
||||||
|
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||||
---
|
│ Caddy 2 Reverse Proxy │
|
||||||
|
│ - HSTS, CSP, SAMEORIGIN, nosniff Security Header │
|
||||||
## 🧭 Die 3 Lehrpfade im Überblick
|
│ - No-Cache Richtlinien für HTML/JS Kernskripte │
|
||||||
|
│ - Download-Schutz für .db, .env, .secret_key, Backups & Prüfungen │
|
||||||
### 🛣️ Lehrpfad 1: Grundlagen der Programmierung (Prozedural & Datenstrukturen)
|
└───────────────────────────────┬────────────────────────────┬───────────────────────────────┘
|
||||||
| Modul | Titel | Themenschwerpunkte |
|
│ │
|
||||||
| :--- | :--- | :--- |
|
Statische Assets │ │ /api/* REST-Routen
|
||||||
| **[G01. Taschenrechner](./lehrpfad_1_grundlagen/01_erste_schritte_taschenrechner/)** | **Python als Rechner** | Zahlenarten (`int`, `float`), Grundrechenarten, `//`, `%`, `**`, Rangfolge & `print()` |
|
(HTML, CSS, JS, WASM) │ │ (Reverse Proxy 127.0.0.1:8008)
|
||||||
| **[G02. Variablen & Typen](./lehrpfad_1_grundlagen/02_variablen_und_datentypen/)** | **Datentypen** | Speicherboxen, `int`, `float`, `str`, `bool`, Type Casting & Type Hints |
|
▼ ▼
|
||||||
| **[G03. Ein- & Ausgabe](./lehrpfad_1_grundlagen/03_ein_und_ausgabe/)** | **Interaktion** | Tastatureingaben mit `input()`, f-Strings mit Formatierungs-Codes (`{preis:.2f} €`) |
|
┌──────────────────────────────────────────────┐ ┌──────────────────────────────────────────┐
|
||||||
| **[G04. Bedingungen](./lehrpfad_1_grundlagen/04_verzweigungen_und_bedingungen/)** | **Entscheidungen** | `if`, `elif`, `else`, Vergleichsoperatoren & Logik (`and`, `or`, `not`) |
|
│ Statische Plattform │ │ Python 3 REST-API Backend │
|
||||||
| **[G05. Schleifen](./lehrpfad_1_grundlagen/05_schleifen_und_wiederholungen/)** | **Wiederholungen** | Zählschleifen mit `for in range()`, Bedingungsschleifen mit `while`, `break`/`continue` |
|
│ │ │ (server.py) │
|
||||||
| **[G06. Funktionen](./lehrpfad_1_grundlagen/06_funktionen_und_module/)** | **Modularität** | `def`, `return`, Parameter, Scope & Module (`math`, `random`) |
|
│ • index.html (Marketing & Curriculum) │ │ • Token Auth (HMAC SHA-256) │
|
||||||
| **[G07. Listen & Sequenzen](./lehrpfad_1_grundlagen/07_listen_und_sequenzen/)** | **Datenstrukturen 1** | Listen erstellen, Indexing, Slicing `[1:4]`, Methoden (`append`, `pop`) & `sum/min/max` |
|
│ • dashboard.html (Geschützter Kurs-Hub) │ │ • PBKDF2 Password Hashing │
|
||||||
| **[G08. Textverarbeitung](./lehrpfad_1_grundlagen/08_textverarbeitung_und_strings/)** | **String-Methoden** | Unveränderlichkeit, `.strip()`, `.replace()`, `.split()`, `", ".join()` & Textanalyse |
|
│ • workspace.html (Monaco Web-IDE) │ │ • IP-basiertes Rate Limiting │
|
||||||
| **[G09. Dictionaries & Sets](./lehrpfad_1_grundlagen/09_dictionaries_und_sets/)** | **Datenstrukturen 2** | Key-Value Paare (`{key: val}`), sicheres `.get()`, Mengen (`set`) ohne Duplikate |
|
│ • teacher.html (Dozenten-Dashboard) │ │ • Wartungsmodus & System-Settings │
|
||||||
| **[G10. Comprehensions & Datum](./lehrpfad_1_grundlagen/10_comprehensions_datum_algorithmen/)** | **Vertiefung** | List Comprehensions `[x for x in ...]`, `datetime` & Such-/Sortier-Algorithmen |
|
│ • admin.html (System-Admin Panel) │ │ • Multi-Tenancy (Klassenräume) │
|
||||||
|
│ • assets/ (CSS, JS, Tools, Pyodide) │ │ • ThreadingMixIn für hohe Nebenläufigkeit│
|
||||||
---
|
│ • courses/ (13 Kursbäume / 216 Module)│ └────────────────────┬─────────────────────┘
|
||||||
|
└──────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
### 🛣️ Lehrpfad 2: Einstieg in die Objektorientierung (OOP) & Entwickler-Tools
|
│ SQLite3
|
||||||
| Modul | Titel | Themenschwerpunkte |
|
▼
|
||||||
| :--- | :--- | :--- |
|
┌──────────────────────────────────────────┐
|
||||||
| **[00. Fehlersuche](./lehrpfad_2_oop_einstieg/00_fehlersuche_und_grundlagen/)** | **Warm-up & Debugging** | Tracebacks von unten lesen, `IndentationError`, `SyntaxError`, `TypeError` |
|
│ SQLite3 Datenbank │
|
||||||
| **[01. Einstieg in Klassen](./lehrpfad_2_oop_einstieg/01_einstieg_klassen/)** | **Bauplan vs. Objekt** | Klassen definieren, Instanziierung, Punktnotation & Type Hints (`Fahrrad`) |
|
│ (platform_data.db) │
|
||||||
| **[02. Konstruktor & self](./lehrpfad_2_oop_einstieg/02_init_und_self/)** | **Initialisierung & UML** | `__init__`, `self`, Startwerte & UML-Klassendiagramme (`Bankkonto`, `Smartphone`) |
|
│ • users, chapter_progress │
|
||||||
| **[03. Methoden & Verhalten](./lehrpfad_2_oop_einstieg/03_methoden_und_verhalten/)** | **Objekt-Interaktion** | Methoden definieren, Rückgabewerte & Duell zweier Objekte (`Rennauto`) |
|
│ • classrooms, class_enrollments │
|
||||||
| **[04. Schöne Textausgabe](./lehrpfad_2_oop_einstieg/04_str_und_darstellung/)** | **`__str__` Dunder** | Lesbare `print()`-Ausgabe von Objekten, Kassenzettel (`Warenkorb`) |
|
│ • certificates, platform_settings │
|
||||||
| **[04b. VS Code Installation](./lehrpfad_2_oop_einstieg/04b_umstieg_vscode/)** | **IDE-Setup** | Installation (Win/Mac/Linux), Plugins (Error Lens, Python), Shortcuts |
|
│ • audit_log │
|
||||||
| **[04c. Git & Versionskontrolle](./lehrpfad_2_oop_einstieg/04c_git_und_versionskontrolle/)** | **Git-Tooling** | Spielstände (Commits) sichern, VS Code Git-Tab, Terminal & Remote Push |
|
└──────────────────────────────────────────┘
|
||||||
| **[05. Objekte kombinieren](./lehrpfad_2_oop_einstieg/05_objekte_kombinieren/)** | **Komposition** | 1:1 und 1:n Beziehungen zwischen Objekten (`Spotify Playlist-Manager`) |
|
|
||||||
| **[06. Mini-Projekt OOP 1](./lehrpfad_2_oop_einstieg/06_abschlussprojekt_tamagotchi/)** | **Tamagotchi Game** | Voll spielbares, interaktives Haustierspiel im Terminal |
|
|
||||||
|
|
||||||
---
|
|
||||||
|
|
||||||
### 🛣️ Lehrpfad 3: Fortgeschrittenes OOP, Softwarequalität & Desktop-GUIs
|
|
||||||
| Modul | Titel | Themenschwerpunkte |
|
|
||||||
| :--- | :--- | :--- |
|
|
||||||
| **[07. Referenzen & Speicher](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/07_referenzen_und_speicher/)** | **RAM & Zeiger** | Referenzen im RAM, Aliasing (`b = a`), `is` vs. `==` & Familienstammbaum (`Person`) |
|
|
||||||
| **[08. Operator Overloading](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/08_operator_overloading_dunder/)** | **Dunder-Methoden** | Eigene Klassen rechenbar machen mit `__add__`, `__mul__`, `__eq__` (2D-Vektoren) |
|
|
||||||
| **[09. Eigene Unit Tests & TDD](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/09_eigene_unit_tests_schreiben/)** | **Softwarequalität** | Testsuiten schreiben mit `unittest`, `assertEqual`, `assertRaises` & TDD |
|
|
||||||
| **[10. Vererbung & `super()`](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/10_vererbung_und_super/)** | **Inheritance** | Basis- & Kindklassen, DRY-Prinzip, `super().__init__()` & Fahrzeugflotte |
|
|
||||||
| **[11. Polymorphie & Interfaces](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/11_polymorphie_und_interfaces/)** | **Polymorphism** | Duck Typing, abstrakte Basisklassen (`ABC`) & Geometrie-Engine |
|
|
||||||
| **[12. Exceptions & Fehler](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/12_exceptions_und_fehlerbehandlung/)** | **Robustes Coding** | `try-except-else-finally`, `raise`, eigene Exception-Klassen im Banking |
|
|
||||||
| **[13. Datei-Persistenz](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/13_persistenz_json_und_csv/)** | **JSON & CSV** | Dauerhaftes Speichern & Laden: Savegames & Tabellen-Export |
|
|
||||||
| **[14. Desktop-GUIs mit Tkinter](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/14_gui_mit_tkinter/)** | **Tkinter Desktop-Apps** | Echte Fenster, Buttons, Labels, Grid-Layout & MVC-Architektur |
|
|
||||||
| **[15. Parameter & Container](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/15_parameter_und_container/)** | **Dunder-Container** | Variable Argumente (`*args`, `**kwargs`), Unpacking & Container (`len`, `[]`, `in`, `iter`) |
|
|
||||||
| **[16. Master-Abschlussprojekt](./lehrpfad_3_fortgeschrittenes_oop/16_master_abschlussprojekt/)** | **🏆 Meisterstück: PetCare** | Vollständige Desktop-App: MVC, Vererbung, Polymorphie, JSON-Savegames & Tkinter GUI |
|
|
||||||
|
|
||||||
---
|
|
||||||
|
|
||||||
## 🧪 Wie benutze ich die automatischen Tests?
|
|
||||||
|
|
||||||
In jedem Kapitelordner liegt eine Datei namens `test_aufgabe.py`. Sie enthält automatische **Unit Tests**, die überprüfen, ob deine Lösung alle Anforderungen erfüllt.
|
|
||||||
|
|
||||||
### 1. Einzelnes Kapitel testen
|
|
||||||
Öffne das Terminal in VS Code (`Strg + \``) und führe den Test im jeweiligen Ordner aus:
|
|
||||||
```bash
|
|
||||||
# Beispiel für Grundlagen G01:
|
|
||||||
cd g01_erste_schritte_taschenrechner
|
|
||||||
python3 test_aufgabe.py
|
|
||||||
```
|
```
|
||||||
|
|
||||||
### 2. Testausgabe richtig lesen:
|
---
|
||||||
- ✅ **`OK`**: Perfekt! Alle Tests sind grün und bestanden. Du erhältst sofort XP und kannst mit dem nächsten Kapitel weitermachen.
|
|
||||||
- ❌ **`FAIL` (AssertionError)**: Dein Code läuft, liefert aber einen falschen Wert zurück (z.B. Rechenfehler oder falsche Bedingung). Lies die letzte Zeile der Fehlermeldung!
|
|
||||||
- 💥 **`ERROR` (Syntax / AttributeError)**: Dein Code hat einen Absturz (z.B. Tippfehler im Funktionsnamen).
|
|
||||||
|
|
||||||
### 3. Gesamten Fortschritt aller 27 Kapitel prüfen:
|
## 📚 Die 13 Fachdisziplinen & Modul-Matrix
|
||||||
Führe im Hauptordner folgenden Befehl aus:
|
|
||||||
```bash
|
Das Portal umfasst insgesamt **216 strukturierte Lerneinheiten**, gegliedert in 4 Schwerpunktbereiche:
|
||||||
python3 test_all.py
|
|
||||||
```
|
| # | Fachdisziplin | ID | Module | Lehrpfade | Runner / Engine | Themenschwerpunkte |
|
||||||
Dieser Befehl zeigt dir eine Übersicht über alle Kapitel mit `✅` (bestanden) und `⏳` (noch offen) und aktualisiert deinen Gamification-Pass.
|
| :-: | :--- | :--- | :-: | :-: | :--- | :--- |
|
||||||
|
| **01** | **IHK AP1 Prüfungsvorbereitung** | `ihk_ap1` | 12 | 2 | Web-IDE / JS | LF 1–8 Kernqualifikation, Datenschutz/DSGVO, IPv4/IPv6 Subnetting, Trace-Tabellen, SQL-Labor, 90-Min Probeprüfung |
|
||||||
|
| **02** | **IHK AP2 Systemintegration** | `ihk_ap2_fisi` | 9 | 2 | Web-IDE / JS | LF 9–12 FISI: Routing & VLANs, Active Directory & GPO, Storage/RAID, Cloud/Docker, WiSo-Fragen, 40h-Projektarbeit |
|
||||||
|
| **03** | **Python 3 Professional** | `python` | 35 | 4 | Pyodide WASM | Variablen, Kontrollfluss, Listen/Dicts, OOP, Vererbung, TDD Unittests, Tkinter Desktop-GUIs, SQLite & REST-APIs |
|
||||||
|
| **04** | **Linux Bash & Cloud DevOps** | `bash` | 16 | 4 | Bash Test-Runner | Streams, Pipes, Text-Mining (`jq`, `sed`, `awk`), Strict Mode (`set -euo pipefail`), `xargs` Parallelisierung, Docker, BATS Tests |
|
||||||
|
| **05** | **PowerShell 7+ Core** | `powershell` | 16 | 4 | PS / Pester | Cmdlets, .NET Objekt-Pipeline, `[PSCustomObject]`, Moderne Operatoren, `ForEach-Object -Parallel`, REST-APIs, Pester v5 Unit Tests |
|
||||||
|
| **06** | **SQL & Datenbank-Architektur** | `sql` | 16 | 4 | SQLite SQL-Runner | 1NF–3NF Normalisierung, Multi-Table JOINs, Subqueries, CTEs (`WITH`), Window Functions (`OVER`), ACID Transaktionen |
|
||||||
|
| **07** | **JavaScript & TypeScript** | `javascript` | 16 | 4 | Node / Browser-JS | ES6+ Syntax, Klassen & OOP, Async/Await, DOM-Events, LocalStorage, ES-Module, TypeScript Generics & Type Guards |
|
||||||
|
| **08** | **Java 21+ Enterprise** | `java` | 16 | 4 | JUnit 5 Runner | Strikte Typisierung, Records, OOP-Vererbung, Interfaces, Generics, Streams API, Virtual Threads (Project Loom), JUnit 5 Tests |
|
||||||
|
| **09** | **Rust Systems & Safety** | `rust` | 16 | 4 | Cargo Testsuite | Ownership- & Borrowing-System, Lifetimes, Option/Result Monaden, Traits, Smart Pointer (`Arc`, `Mutex`), Concurrency, LRU-Cache |
|
||||||
|
| **10** | **Go Cloud Microservices** | `go` | 16 | 4 | Go Test-Runner | Slices, Maps, Structs, Duck Typing Interfaces, Goroutines, Channels & Select, `net/http` REST Server, Table-Driven Tests |
|
||||||
|
| **11** | **C# 12 & .NET 8 Enterprise** | `csharp` | 16 | 4 | xUnit Test-Runner | Top-Level Statements, Pattern Matching, Records, LINQ funktionale Abfragen, Async/Await Tasks, xUnit Tests, Order Engine Master |
|
||||||
|
| **12** | **C & Modernes C++20 Systems** | `cpp` | 16 | 4 | GoogleTest Runner | Pointer & Adressoperatoren, manueller Heap (`malloc`/`free`), RAII-Prinzip, Rule of Five, Templates, Smart Pointer, STL Container |
|
||||||
|
| **13** | **HTML5, CSS3 & Responsive UI** | `html_css` | 16 | 4 | DOM Assertion | Semantische Tags, Barrierefreiheit (ARIA/A11y), CSS Box-Modell, Flexbox, CSS Grid, Media Queries, Dark Mode Themes |
|
||||||
|
|
||||||
---
|
---
|
||||||
|
|
||||||
## 💡 3 Wichtige Regeln für die Aufgaben
|
## 💻 Monaco Web-IDE & Multi-Runner Engine
|
||||||
|
|
||||||
1. **`return` statt `print()`:** Tests prüfen das, was eine Funktion/Methode mit `return` zurückliefert. Ein reines `print()` genügt dem Test nicht!
|
Die Arbeitsumgebung ([`workspace.html`](workspace.html)) ist für produktives, ablenkungsfreies Arbeiten konzipiert:
|
||||||
2. **Exakte Namen:** Die Namen der Funktionen, Methoden und Attribute müssen exakt der Aufgabenstellung entsprechen (`addieren`, nicht `Addieren`).
|
|
||||||
3. **Fehlermeldungen von unten nach oben lesen:** Ganz unten im Traceback steht immer die genaue Ursache.
|
- **VS Code Monaco Editor:** Vollwertige Editor-Features inklusive Zeilennummern, Syntax-Färbung, Klammerpaar-Highlighting und Shortcuts (`Strg+Enter` zum Ausführen, `Strg+Shift+Enter` für Tests).
|
||||||
|
- **Split-Screen Ergonomie:** Linke Hälfte für didaktische Aufgabenstellung, Subgoals, Theorie-Spickzettel und gestuftes Tipp-System; rechte Hälfte für Code-Editor und Live-Terminal.
|
||||||
|
- **Client-Side Python (Pyodide):** Python-Code wird vollständig im Browser via WebAssembly (WASM) ausgeführt – maximale Geschwindigkeit ohne Serverlast.
|
||||||
|
- **Multi-Language Runners:** Vorbereitete Ausführungspipelines für alle 13 Sprachen mit farbiger Standard-Out- und Standard-Error-Differenzierung.
|
||||||
|
- **Automatisches Cloud-Save:** Editierter Code wird verzögerungsfrei via Debouncing im Browser und in der Cloud gesichert.
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 🎓 IHK-Prüfungstrainer & Simulations-Engine
|
||||||
|
|
||||||
|
Im Prüfungsbereich können Auszubildende ihr Wissen unter echten Prüfungsbedingungen testen:
|
||||||
|
|
||||||
|
- **90-Minuten Countdown:** Realistische Zeiteinteilung wie in der IHK-Abschlussprüfung.
|
||||||
|
- **Offizieller IHK-Notenschlüssel:** Automatische Berechnung von Prozentwerten, Punkten (max. 100) und IHK-Noten (1 bis 6) gemäß Prüfungsstandard.
|
||||||
|
- **Subnetting-Drill Generator:** Unendlicher Aufgabenpool für IPv4- und IPv6-Berechnungen (Netz-ID, Broadcast, erste/letzte nutzbare Hostadresse, Binär- und CIDR-Masken).
|
||||||
|
- **Trace-Tabellen Simulator:** Schrittweise Ausführung von Pseudocode- und Struktogramm-Logiken mit Überprüfung von Variablenzuständen.
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 🛡️ Backend, Sicherheit & Authentifizierung
|
||||||
|
|
||||||
|
Das Backend ([`server.py`](server.py)) ist auf maximale Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit und Sicherheit gehärtet:
|
||||||
|
|
||||||
|
- **HMAC-SHA256 Token Sessions:** Zustandsloses, kryptografisch signiertes Sitzungsformat mit 12-stündiger Gültigkeit (`exp`) und Timing-Safe Verifikation (`hmac.compare_digest`).
|
||||||
|
- **Passwort-Sicherheit:** Passwörter werden mit `PBKDF2-HMAC-SHA256` unter Verwendung von 100.000 Iterationen und individuellem 16-Byte kryptografischem Salz gespeichert.
|
||||||
|
- **Schutz vor Brute-Force:** In-Memory Rate-Limiter beschränkt fehlgeschlagene Anmelde- und Registrierungsversuche pro IP-Adresse.
|
||||||
|
- **Reverse-Proxy Trusted IP Check:** Authentifizierungs- und Schutzmechanismen prüfen `X-Real-IP` und `X-Forwarded-For` ausschließlich dann, wenn die Verbindung von einem vertrauenswürdigen lokalen Reverse-Proxy (`127.0.0.1`, `::1`, Docker-Bridge `172.16.0.0/12`) stammt.
|
||||||
|
- **Wartungsmodus (Maintenance Mode):** Per Klick im Admin-Panel aktivierbar. Nicht-Admins erhalten HTTP 503 und einen bildschirmfüllenden Wartungsscreen; Administratoren behalten uneingeschränkten Zugriff für Deployments.
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 🗄️ Datenbank-Schema & Persistenz
|
||||||
|
|
||||||
|
Alle Anwendungsdaten werden in einer relationalen SQLite-Datenbank (`platform_data.db`) mit Foreign-Key-Unterstützung und Indizes verwaltet:
|
||||||
|
|
||||||
|
```sql
|
||||||
|
-- 1. Benutzer & Rollen
|
||||||
|
CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
|
||||||
|
email TEXT UNIQUE NOT NULL,
|
||||||
|
password_hash TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
salt TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
name TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
role TEXT NOT NULL DEFAULT 'student', -- 'admin', 'teacher', 'student', 'solo'
|
||||||
|
xp INTEGER NOT NULL DEFAULT 0,
|
||||||
|
level INTEGER NOT NULL DEFAULT 1,
|
||||||
|
streak_days INTEGER NOT NULL DEFAULT 1,
|
||||||
|
created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
|
||||||
|
last_login TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- 2. Kapitel-Fortschritt
|
||||||
|
CREATE TABLE IF NOT EXISTS chapter_progress (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
|
||||||
|
user_id INTEGER NOT NULL,
|
||||||
|
chapter_id TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
code_draft TEXT,
|
||||||
|
subgoals_json TEXT,
|
||||||
|
is_solved BOOLEAN NOT NULL DEFAULT 0,
|
||||||
|
solved_at TIMESTAMP,
|
||||||
|
UNIQUE(user_id, chapter_id),
|
||||||
|
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- 3. Klassenräume & Einschreibungen
|
||||||
|
CREATE TABLE IF NOT EXISTS classrooms (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
|
||||||
|
teacher_id INTEGER NOT NULL,
|
||||||
|
name TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
invite_code TEXT UNIQUE NOT NULL,
|
||||||
|
created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
|
||||||
|
FOREIGN KEY (teacher_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
CREATE TABLE IF NOT EXISTS class_enrollments (
|
||||||
|
classroom_id INTEGER NOT NULL,
|
||||||
|
user_id INTEGER NOT NULL,
|
||||||
|
joined_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
|
||||||
|
PRIMARY KEY (classroom_id, user_id),
|
||||||
|
FOREIGN KEY (classroom_id) REFERENCES classrooms(id) ON DELETE CASCADE,
|
||||||
|
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- 4. Verifizierbare Zertifikate
|
||||||
|
CREATE TABLE IF NOT EXISTS certificates (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
|
||||||
|
uuid TEXT UNIQUE NOT NULL,
|
||||||
|
user_id INTEGER NOT NULL,
|
||||||
|
track_id TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
student_name TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
issued_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
|
||||||
|
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- 5. Globale Plattform-Einstellungen & Wartung
|
||||||
|
CREATE TABLE IF NOT EXISTS platform_settings (
|
||||||
|
key TEXT PRIMARY KEY,
|
||||||
|
value TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- 6. Revisionssicheres Audit-Log
|
||||||
|
CREATE TABLE IF NOT EXISTS audit_log (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
|
||||||
|
user_id INTEGER,
|
||||||
|
action TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
details TEXT,
|
||||||
|
ip_address TEXT,
|
||||||
|
created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
|
||||||
|
);
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 🚀 Setup, Deployment & Betriebsführung
|
||||||
|
|
||||||
|
### 1. Lokale Entwicklung
|
||||||
|
|
||||||
|
```bash
|
||||||
|
# Repository klonen
|
||||||
|
git clone ssh://git@git.alex-mueller.biz:2222/alex-mueller/it-praxisportal.git
|
||||||
|
cd it-praxisportal
|
||||||
|
|
||||||
|
# Server starten
|
||||||
|
python3 server.py
|
||||||
|
# Server läuft auf http://localhost:8008
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### 2. Systemd Service (Production)
|
||||||
|
|
||||||
|
Der API-Server wird über einen systemd-Dienst im Hintergrund betrieben:
|
||||||
|
|
||||||
|
```ini
|
||||||
|
# /etc/systemd/system/it-praxisportal-backend.service
|
||||||
|
[Unit]
|
||||||
|
Description=IT-Praxisportal API Backend Server
|
||||||
|
After=network.target
|
||||||
|
|
||||||
|
[Service]
|
||||||
|
Type=simple
|
||||||
|
User=root
|
||||||
|
WorkingDirectory=/root/uebungen_python
|
||||||
|
ExecStart=/usr/bin/python3 /root/uebungen_python/server.py
|
||||||
|
Restart=always
|
||||||
|
RestartSec=3
|
||||||
|
StandardOutput=journal
|
||||||
|
StandardError=journal
|
||||||
|
|
||||||
|
[Install]
|
||||||
|
WantedBy=multi-user.target
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
Service steuern:
|
||||||
|
```bash
|
||||||
|
systemctl daemon-reload
|
||||||
|
systemctl restart it-praxisportal-backend.service
|
||||||
|
systemctl status it-praxisportal-backend.service
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### 3. Caddy Reverse Proxy Konfiguration
|
||||||
|
|
||||||
|
```caddy
|
||||||
|
alpha.it-praxisportal.de {
|
||||||
|
encode gzip zstd
|
||||||
|
|
||||||
|
# Sicherheits-Header
|
||||||
|
header {
|
||||||
|
X-Frame-Options "SAMEORIGIN"
|
||||||
|
X-Content-Type-Options "nosniff"
|
||||||
|
Referrer-Policy "strict-origin-when-cross-origin"
|
||||||
|
Permissions-Policy "camera=(), microphone=(), geolocation=()"
|
||||||
|
Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains; preload"
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
# Frische-Garantie für Plattform-Skripte & HTML
|
||||||
|
@noCache {
|
||||||
|
path / /index.html *.html /assets/app_auth.js /assets/course_sidebar.js /assets/courses_manifest.js
|
||||||
|
}
|
||||||
|
header @noCache Cache-Control "no-cache, no-store, must-revalidate"
|
||||||
|
|
||||||
|
# Backend REST API
|
||||||
|
handle /api/* {
|
||||||
|
reverse_proxy 172.17.0.1:8008 {
|
||||||
|
header_up Host {host}
|
||||||
|
header_up X-Real-IP {remote_host}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
# Schutz für vertrauliche Dateien
|
||||||
|
@forbidden {
|
||||||
|
path *.db *.sqlite* *.secret_key .git* *.py *.sh *.php *.sql *.env* *.bak *.log /exams/*
|
||||||
|
}
|
||||||
|
handle @forbidden {
|
||||||
|
respond "Access denied" 403
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
# Statische Plattform-Auslieferung
|
||||||
|
handle {
|
||||||
|
root * /srv/it-praxisportal
|
||||||
|
file_server
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 📡 REST-API Dokumentation
|
||||||
|
|
||||||
|
| Methode | Pfad | Authentifizierung | Beschreibung |
|
||||||
|
| :--- | :--- | :--- | :--- |
|
||||||
|
| `GET` | `/api/platform/status` | Öffentlich | Liefert Wartungsstatus, Ankündigungen & Registrierungs-Flag |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/auth/register` | Öffentlich | Registriert einen neuen Nutzer (`email`, `password`, `name`, `role`) |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/auth/login` | Öffentlich | Meldet Nutzer an und liefert HMAC-Bearer-Token |
|
||||||
|
| `GET` | `/api/auth/me` | Bearer Token | Liefert Profildaten des angemeldeten Nutzers |
|
||||||
|
| `GET` | `/api/progress/get` | Bearer Token | Liefert gelöste Kapitel und optional Code-Drafts |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/progress/save` | Bearer Token | Speichert Code-Entwurf und Teilziele für ein Modul |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/progress/solve` | Bearer Token | Markiert Modul als gelöst und vergibt XP/Level-Aufstieg |
|
||||||
|
| `GET` | `/api/classrooms/list` | Bearer Token | Listet Klassenräume (für Schüler oder Dozenten) |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/classrooms/create`| Dozent / Admin | Erstellt neuen Klassenraum mit individuellem Einladungscode |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/classrooms/join` | Schüler | Tritt einer Schulklasse via Invite-Code bei |
|
||||||
|
| `GET` | `/api/classrooms/matrix`| Dozent / Admin | Liefert Live-Fortschrittsmatrix aller Schüler einer Klasse |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/certificates/create`| Bearer Token | Generiert verifizierbare Zertifikats-UUID |
|
||||||
|
| `GET` | `/api/admin/stats` | Admin | Liefert System-KPIs, Benutzerzahlen und Aktivitätsmetriken |
|
||||||
|
| `GET` | `/api/admin/users` | Admin | Listet registrierte Benutzer mit Filter und Paginierung |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/admin/users/role` | Admin | Ändert Benutzerrolle (`student`, `teacher`, `admin`) |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/admin/users/reset-password` | Admin | Setzt Benutzerpasswort administrativ zurück |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/admin/users/delete` | Admin | Löscht Benutzerkonto und zugehörige Daten |
|
||||||
|
| `POST` | `/api/admin/settings` | Admin | Ändert Plattform-Einstellungen (Wartungsmodus, Banner etc.) |
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 👥 Rollen- & Berechtigungskonzept
|
||||||
|
|
||||||
|
1. **Gast / Unangemeldeter Besucher:**
|
||||||
|
- Sieht die Marketing-Landingpage ([`index.html`](index.html)) mit vollständiger Curriculum-Auflistung.
|
||||||
|
- Kann keine Module in der Web-IDE starten (erhält Registrierungs-Modal).
|
||||||
|
2. **Schüler / Auszubildender (`student` / `solo`):**
|
||||||
|
- Hat vollen Zugriff auf den Lernbereich ([`dashboard.html`](dashboard.html)), alle 13 Kurse, 216 Module und die Web-IDE ([`workspace.html`](workspace.html)).
|
||||||
|
- Kann Klassenräumen beitreten, Lernfortschritte synchronisieren und Zertifikate ausstellen.
|
||||||
|
3. **Dozent / Ausbilder (`teacher`):**
|
||||||
|
- Beinhaltet alle Schülerrechte.
|
||||||
|
- Hat Zugriff auf das Dozenten-Dashboard ([`teacher.html`](teacher.html)).
|
||||||
|
- Kann Klassenräume erstellen, Einladungscodes vergeben und die Live-Lernmatrix der Klassenmitglieder einsehen.
|
||||||
|
4. **Administrator (`admin`):**
|
||||||
|
- Beinhaltet alle Schüler- und Dozentenrechte.
|
||||||
|
- Hat exklusiven Zugriff auf das Admin Control Panel ([`admin.html`](admin.html)).
|
||||||
|
- Kann globale Plattform-Parameter (Wartungsmodus, Ankündigungen) konfigurieren, Benutzer verwalten, Passwörter zurücksetzen und das Audit-Log einsehen.
|
||||||
|
- Hat auch bei aktivem Wartungsmodus vollen Zugriff auf alle Schnittstellen.
|
||||||
|
|
||||||
|
---
|
||||||
|
|
||||||
|
## 📄 Lizenz & Autoren
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Entwickler & Maintainer:** Alexander Müller ([alex-mueller.biz](https://alex-mueller.biz))
|
||||||
|
- **Plattform-Domain:** [alpha.it-praxisportal.de](https://alpha.it-praxisportal.de/)
|
||||||
|
- **Git-Repository:** [git.alex-mueller.biz/alex-mueller/it-praxisportal](https://git.alex-mueller.biz/alex-mueller/it-praxisportal)
|
||||||
|
- **Version:** 1.0 Alpha • 2026
|
||||||
|
|
|
||||||
Loading…
Reference in a new issue