Dieses Handbuch vermittelt alle Grundlagen der Informationstechnik, die angehende Fachinformatiker in ihrer Ausbildung benötigen: Computerhardware, Betriebssysteme, Netzwerktechnik, -protokolle und -anwendungen sowie Grundlagen der Programmierung, Datenbanken und Multimedia. Mit vielen Prüfungsfragen und Praxisübungen. Aus dem Inhalt: Überblick IT-Ausbildung Mathematische und technische Grundlagen Hardware und Betriebssysteme Datenbanken Windows, Linux, macOS Grundlagen und Praxis Netzwerktechnik und Netzwerkpraxis IT-Sicherheit Datenanalyse, Machine Learning, Künstliche Intelligenz (KI) Programmierung in Java, Python, JavaScript und PHP Software-Engineering Algorithmen und Datenstrukturen Prozessanalyse Internet- und Webtechnologien Die Fachpresse zur Vorauflage: c't: »Das riesige bis unüberschaubare Themenspektrum versteht Kersken gut transparent zu machen. Mit seinen verständlich und eingängig präsentierten umfassenden Informatik-Inhalten spricht sein Buch nicht nur Auszubildende an.«

Inhalt

Materialien zum Buch ... 17
Vorwort ... 19
1. Einführung ... 27

1.1 ... Informationstechnik, Informatik und EDV ... 27
1.2 ... Die Geschichte der Rechenmaschinen und Computer ... 38
1.3 ... Digitale Speicherung und Verarbeitung von Informationen ... 58
1.4 ... Übungsaufgaben ... 62

2. Mathematische Grundlagen ... 67

2.1 ... Einführung in die Logik ... 67
2.2 ... Mengenlehre und diskrete Mathematik ... 81
2.3 ... Mathematische Verfahren im Alltag ... 97
2.4 ... Grundlagen der Stochastik ... 101
2.5 ... Grundlagen der linearen Algebra ... 109
2.6 ... Grundlagen der Analysis ... 123
2.7 ... Informationsspeicherung im Computer ... 128
2.8 ... Übungsaufgaben ... 139

3. Technische und theoretische Grundlagen ... 147

3.1 ... Elektronische Grundlagen ... 147
3.2 ... Automatentheorien und -simulationen ... 156
3.3 ... Übungsaufgaben ... 175

4. Hardware ... 179

4.1 ... Grundlagen ... 179
4.2 ... Die Zentraleinheit ... 183
4.3 ... Die Peripherie ... 212
4.4 ... Übungsaufgaben ... 236

5. Netzwerkgrundlagen ... 243

5.1 ... Einführung ... 243
5.2 ... Funktionsebenen von Netzwerken ... 251
5.3 ... Klassifizierung von Netzwerken ... 260
5.4 ... Netzwerkkarten, Netzwerkkabel und Netzzugangsverfahren ... 269
5.5 ... Datenfernübertragung ... 280
5.6 ... Die TCP/IP-Protokollfamilie ... 284
5.7 ... Übungsaufgaben ... 336

6. Betriebssysteme ... 349

6.1 ... Entwicklung der Betriebssysteme ... 350
6.2 ... Aufgaben und Konzepte ... 358
6.3 ... Windows ... 380
6.4 ... Linux und Unix ... 402
6.5 ... Übungsaufgaben ... 433

7. Grundlagen der Programmierung ... 443

7.1 ... Python ... 445
7.2 ... Java ... 533
7.3 ... Übungsaufgaben ... 583

8. Algorithmen und Datenstrukturen ... 587

8.1 ... Algorithmen erarbeiten und implementieren ... 588
8.2 ... Datensammlungen sortieren ... 595
8.3 ... Nach Daten suchen ... 602
8.4 ... Bäume und Graphen ... 623
8.5 ... Bedingungserfüllungsprobleme ... 646
8.6 ... Übungsaufgaben ... 657

9. Weitere Konzepte der Programmierung ... 659

9.1 ... Reguläre Ausdrücke ... 659
9.2 ... Systemnahe Programmierung ... 677
9.3 ... Einführung in die Netzwerkprogrammierung ... 685
9.4 ... Externe Module und Abhängigkeiten ... 694
9.5 ... Übungsaufgaben ... 704

10. Datenanalyse, Machine Learning, künstliche Intelligenz ... 707

10.1 ... Einführung ... 708
10.2 ... Daten auswählen, aufbereiten und analysieren ... 715
10.3 ... Konkrete Machine-Learning-Verfahren ... 739
10.4 ... Künstliche neuronale Netzwerke ... 758
10.5 ... Übungsaufgaben ... 777

11. Software-Engineering ... 779

11.1 ... Überblick ... 780
11.2 ... Werkzeuge ... 797
11.3 ... Übungsaufgaben ... 831

12. Geschäftsprozessanalyse ... 835

12.1 ... Überblick ... 835
12.2 ... Prozesse modellieren mit BPMN ... 841
12.3 ... Mit einem ERP- und CRM-System arbeiten ... 851
12.4 ... Übungsaufgaben ... 858

13. Datenbanken ... 859

13.1 ... Die verschiedenen Datenbanktypen ... 860
13.2 ... Mit relationalen Datenbanken arbeiten ... 873
13.3 ... Mit NoSQL-Datenbanken arbeiten ... 887
13.4 ... Grundlagen der Datenbankprogrammierung ... 891
13.5 ... Übungsaufgaben ... 896

14. Server für Webanwendungen ... 901

14.1 ... HTTP im Überblick ... 901
14.2 ... Der Webserver Apache 2 ... 914
14.3 ... Übungsaufgaben ... 937

15. Weitere Internet-Serverdienste ... 941

15.1 ... Namens- und Verzeichnisdienste ... 941
15.2 ... Die »Meta-Server« inetd und xinetd ... 956
15.3 ... Übungsaufgaben ... 960

16. Virtualisierung, Container und Cloud Computing ... 963

16.1 ... Virtualisierung ... 963
16.2 ... Container-Infrastrukturen ... 969
16.3 ... Cloud Computing ... 975
16.4 ... Übungsaufgaben ... 977

17. Datei- und Datenformate ... 979

17.1 ... Textdateien und Zeichensätze ... 979
17.2 ... Textbasierte Dateiformate ... 988
17.3 ... Binäre Dateiformate ... 1014
17.4 ... Übungsaufgaben ... 1026

18. Webseitenerstellung mit HTML und CSS ... 1031

18.1 ... HTML und XHTML ... 1032
18.2 ... Cascading Style Sheets (CSS) ... 1067
18.3 ... Webseiten-Layout und -Design ... 1081
18.4 ... Übungsaufgaben ... 1091

19. Webserveranwendungen ... 1099

19.1 ... PHP ... 1099
19.2 ... Eine REST-API implementieren ... 1166
19.3 ... Übungsaufgaben ... 1195

20. JavaScript und Ajax ... 1199

20.1 ... Grundlagen ... 1200
20.2 ... Das Document Object Model (DOM) ... 1240
20.3 ... Ajax und die Fetch API ... 1253
20.4 ... Die JavaScript-Bibliothek React.js ... 1264
20.5 ... Übungsaufgaben ... 1286

21. Sicherheit ... 1289

21.1 ... Endgeräte schützen ... 1290
21.2 ... Netzwerk- und Serversicherheit ... 1303
21.3 ... Übungsaufgaben ... 1317

Anhang ... 1321

A ... Glossar ... 1323
B ... Zweisprachige Wortliste ... 1337
C ... Kommentiertes Literatur- und Linkverzeichnis ... 1349

Index ... 1363