Unterrichtsmaterial

1.1.1. Algorithmus

1.1.2. Schleifen

1.1.3. If-Abfragen

1.1.4. Funktionen

1.2.1. IP-Adresse (Internet Protocol Address)

1.2.2. MAC-Adresse (Media Access Control Address)

1.2.3. MAC- und IP-Adressen Cheatsheet

1.2.4. Binärsystem (Zweiersystem/Dualsystem)

1.2.5. Hexadezimalsystem (Sechzehnersystem)

1.2.6. Zahlensysteme Cheatsheet

1.2.7. LAN (Local Area Network)

1.2.8. WAN (Wide Area Network)

1.2.9. Hub (Netzwerk-Verteiler)

1.2.10. Switch (Netzwerk-Schalter)

1.2.11. Router

1.2.12. Heimrouter

1.2.13. DNS

1.2.14. Protokolle (Netzwerkprotokolle)

1. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
   
   • Protokoll zur automatischen Vergabe von IP-Adressen und Netzwekkonfigurationen
   • Weist Geräten im Netzwerk automatisch Netzwerkeinstellungen zu
   • Vereinfacht die Netzwerkverwaltung erheblich
   • Funktioniert nach dem Client-Server-Modell
2. Telnet (Telecommunication Network)
   
   • Protokoll für Fernzugriff auf andere Computer
   • Ermöglicht Bedienung eines entfernten Rechners
   • Überträgt Daten unverschlüsselt (unsicher)
   • Heute meist durch SSH ersetzt
3. SSH (Secure Shell)
   
   • Verschlüsseltes Protokoll für sichere Fernverbindungen
   • Ermöglicht sicheren Zugriff auf entfernte Computer
   • Schützt Passwörter und Daten durch Verschlüsselung
   • Sicherer als Telnet
4. SFTP/FTP (File Transfer Protocol)
   
   • Protokoll zur Übertragung von Dateien
   • Regelt den Datenaustausch zwischen Computern im Netzwerk
   • Ermöglicht Upload und Download von Dateien
   • Standard für Dateiübertragungen
5. HTTP/HTTPS (Hyper Text Transfer Protocoll)
   
   • Protokoll zur Übertragung von Hypertext / Websites
   • HTTP wird i.d.R. nicht mehr benutzt und ist durch HTTPS (secure) ersetzt.
6. ICMP (Internet Control Message Protocol)
   
   • Protokoll zum Austausch von Informations- und Fehlermeldunge
   • Wird für Netzwerkdiagnose verwendet (z.B. Ping-Befehl)
   • Meldet Probleme im Netzwerk
7. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
   
   • Protokoll für den Versand von E-Mails
   • Sorgt dafür, dass E-Mails zugestellt werden
   • Überträgt Nachrichten zwischen E-Mail-Servern
   • Postausgangsserver des E-Mail-Kontos
8. IMAP/POP3
   
   • Protokoll für den Empfang von E-Mails
   • Sorgt dafür, dass E-Mails ankommen und im richtigen Ordner landen

3.1.1. Authentizität

3.1.2. Integrität

3.1.3. Vertraulichkeit

3.1.4. PKI (Public Key Infrastructure)

1. CA (Certificate Authority)
   
   • Zertifizierungsstelle zur Ausstellung digitaler Zertifikate
2. RA (Root Authority)
   
   • Registrierungsstelle zur Identitätsprüfung in einer PKI

3.1.5. Web of Trust

3.2.1. Klartext

3.2.2. Geheimtext

3.2.3. Asymmetrisches Verfahren

3.2.4. Symmetrisches Verfahren

3.2.5. Schlüsseltauschproblem

1. Diffie-Hellman Verfahren
   

   Protokoll zum sicheren Schlüsselaustausch

3.2.6. RSA Verfahren

3.2.7. Monoalphabetische Verfahren

3.2.8. Polyalphabetische Verfahren

3.2.9. Kerckhoff’s Prinzip

3.3.1. Rekursive Funktionen

def fib(n):
    if n in [0,1]:
        return 1
    else:
        return fib(n - 1) + fib(n - 2)

fib 0 = 0
fib 1 = 1
fib n = fib (n - 1) + fib (n - 2)

3.4.1. Link für Infos und Übungen:

3.4.2. Mit Listen arbeiten

l = [1, 3..10]

l      -- [1,3,5,7,9]
tail l -- [3,5,7,9]
head l -- 1
init l -- [1,3,5,7]
take 2 l -- [1,3]
drop 2 l --[5,7,9]

3.4.3. Implementation von Caesar

import Data.Char (isLower, isUpper, ord, chr)

shift :: Int -> Char -> Char
shift n c
| isLower c = chr $ (ord c - ord 'a' + n) `mod` 26 + ord 'a'
| isUpper c = chr $ (ord c - ord 'A' + n) `mod` 26 + ord 'A'
| otherwise = c

caesarRec :: Int -> String -> String
caesarRec _ []          = []
caesarRec n (c:cs)      = shift n c : caesarRec n cs

3.5.1. Links/Hilfe/Allgemein

3.5.2. UML Diagramme

3.5.3. Code Snippets für UML-Übungen

class Restaurant:
    def __init__(self, restaurant_name, cuisine_type):
        self.restaurant_name = restaurant_name
        self.cuisine_type = cuisine_type
    def describe_restaurant(self):
        print(f"Restaurant Name: {self.restaurant_name.title()}\nArt der Cuisine: {self.cuisine_type.title()}")
    def open_restaurant(self):
        print("Das Restaurant hat jetzt auf!")
class IceCreamStand(Restaurant):
    def __init__(self, restaurant_name, cuisine_type):
        super().__init__(restaurant_name, cuisine_type)
        self.flavour = ['vanilla', 'strawberry', 'chocolate']
    def describe_flavour(self):
        print("These flavors are available!")
        for flavour in self.flavour:
            print(flavour.title())

class User:
    def __init__(self, first_name, last_name, date_of_birth, username, login_attempts = 0):
        self.first_name = first_name
        self.last_name = last_name
        self.date_of_birth = date_of_birth
        self.username = username
        self.login_attempts = login_attempts
     
    def describe_user(self):
        print(
            f"First Name: {self.first_name.title()}\n"
            f"Last Name: {self.last_name.title()}\n"
            f"Date of Birth: {self.date_of_birth.title()}\n"
            f"Username: {self.username}"
        )
     
    def greet_user(self):
        print(
            f"Hallo {self.first_name.title()} {self.last_name.title()}. "
            "Herzlich Willkommen!"
        )
     
    def increment_login_attempts(self):
        self.login_attempts += 1
     
    def reset_login_attempts(self):
        self.login_attempts = 0
     
class Admin(User):
    def __init__(self, first_name, last_name, date_of_birth, username, login_attempts = 0):
        super().__init__(first_name, last_name, date_of_birth, username, login_attempts = 0)
        self.privileges = Privileges(['can add post', 'can delete post', 'can ban user'])
        
     
class Privileges():
    def __init__(self, privileges):
        self.privileges = privileges
    def show_privileges(self):
        for privilege in self.privileges:
            print(privilege)

3.6.1. Users erstellen

1. Aufgabe
   

   Du hast die Aufgabe bekommen, für IServ ein Login-System zu implementieren. Es gibt viele Benutzer, die sich einloggen wollen, und sie sollten unterschiedliche Rechte haben. Insgesamt gibt es drei Gruppen: Administrator, Lehrer und SuS. Der Auftraggeber will, dass die drei Gruppen von einem Hauptobjekt class User erben. Jeder User sollte Felder für Vorname, Nachname, Geburtsdatum, Benutzername und E-Mail-Adresse haben. Die Lehrer sollten zusätzlich noch Felder für Telefonnummer und Adresse haben. Bei der Admin-Gruppe sollte es auch noch eine Variable is_admin = True geben. Die Benutzernamen werden automatisch durch das Muster <vorname>.<nachname> erstellt, und die E-Mail-Adressen sollten durch das Muster <benutzername>@gymhum.de automatisch erstellt werden.

   • Erstelle ein grafisches Diagramm dafür, wie das Programm und die Objekte funktionieren sollen.
   • Implementiere das Programm in Python.

3.6.2. Ackermannfunktion

1. Aufgabe
   

   Angenommen, dass eine Funktion namens ack so definiert ist, rechne ack 1 10, ack 2 4 und ack 3 3.

   ack :: Integer -> Integer -> Integer
   ack 0 n = n + 1
   ack m 0 = ack (m - 1) 1
   ack m n = ack (m - 1) (ack m (n - 1))
   

   Implementiere diese Funktion in Python.

3.6.3. Pascalschs Dreieck

1. Aufgabe
   

   Das folgende Zahlenmuster wird Pascalsches Dreieck genannt.

           1
         1   1
       1   2   1
     1   3   3   1
   1   4   6   4   1
          ...
   

   Die Zahlen am Rand des Dreiecks sind alle 1, und jede Zahl im Inneren des Dreiecks ist die Summe der beiden Zahlen darüber.

   • Schreibe eine Prozedur in Haskell, die die Elemente des Pascalschen Dreiecks mittels eines rekursiven Prozesses berechnet.
   • Schreibe deinen Algorithmus in Python um.
2. Lösung
   

   pascal :: Int -> Int -> Int
   pascal row col
     | col < 0 || col > row = 0
     | col == 0 || col == row = 1
     | otherwise = pascal (row - 1) (col - 1) + pascal (row - 1) col
   

3.6.4. Diffie-Hellman Schlüsselaustausch

1. Aufgabe
   
   1. Teil 1: Haskell
      

      Schreibe eine Funktion diffieHellman, die die Parameter p, g, a und b entgegennimmt und K1 und K2 berechnet.

   2. Teil 2: Python
      

      Implementiere dasselbe Verfahren in Python.

   3. Beispielwerte
      
      • Primzahl: p = 23
      • Basis: g = 5
      • Alice privat: a = 6
      • Bob privat: b = 15

3.6.5. Haskell Sammlung an Lektüre