Software- und Hardwarekonzepte. Lehrveranstaltung im SS 2015 Dipl.-Kfm. Claus Häberle

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1 Software- und Hardwarekonzepte Lehrveranstaltung im SS 2015 Dipl.-Kfm. Claus Häberle Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015

2 Herzlich willkommen! Folien auf der Lehrbeauftragtenseite! 8 Termine jeweils am Montag 8:30 10:00 Uhr Terminhinweise auf Homepage Prof. Dr. Kalmring beachten! Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 2

3 Grundlagen der Veranstaltung Lemke, Claudia; Brenner, Walter: Einführung in die Wirtschaftsinformatik (Band 1: Verstehen des digitalen Zeitalters). 1. Aufl., Springer Gabler (2015) Alpar, Paul et. al.: Anwendungsorientierte Wirtschaftsinformatik. 7. Aufl., Springer Vieweg (2014) aktuelle Themen der Vorlesung Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 3

4 Zentrale Fragen und Inhalte Warum Wirtschaftsinformatik? Warum Informations- und Kommunikationssysteme (IKS)? Wie sind Informations- und Kommunikationssysteme aufgebaut? Software und Hardware und Netzwerke Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 4

5 Zentrale Begriffe: Digitalisierung Elektronifizierung von Informationen Informationen sind die in einen sachlichen Kontext gesetzten Daten Informationen werden in Form von Daten Erzeugt gespeichert Verarbeitet Präsentiert genutzt Wissen ist interpretierte und bewertete Information Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 5

6 Zentrale Begriffe: Digitalisierung digitale Wertschöpfung von Informationen Strukturen und Abläufe zur Erzeugung und Verwendung von Daten, die ebenfalls digital vorliegen Daten unstrukturiert (Nachrichten, Texte, Kurznachrichten, Kommentare usw.) strukturiert (Rechnungsbeträge, Artikelnummern, Lieferantenrechnungen werden in Informationssystemen bearbeitet standardisierte Übertragung / automatische Bearbeitung zeitgleich erfolgt ein Abgleich mit anderen Systemen (z.b. dem Lagerbestand) Digitalisierung kann durch die Vernetzung sehr gut ausgeschöpft werden Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 6

7 im technologischen Sinn Zentrale Begriffe: Vernetzung Verbindung von Informationen und Daten durch die Nutzung von Datenübertragungstechnologien über physikalische Netzwerke Kabelnetz, Mobilfunknetz, Lokale Netze Das Internet ist das stationäre und mobile Kommunikationsmedium des digitalen Zeitalters im sozialen Sinn Verbindung von Informationen und Daten Social Media, Facebook, Pinterest, Xing usw. im wirtschaftlichen Sinn Verbindung von Informationen und Daten neue Möglichkeiten für Kommunikation, Zusammenarbeit, neue Geschäftsmodelle Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 7

8 Zentrale Begriffe: Mobilität Mobilität Auflösung von Zeit und Raum als Determinaten zur Erstellung und Nutzung von Informationen technologische Voraussetzung Verfügbarkeit mobiler Funknetze Vorhandensein mobiler Endgeräte Vorhandensein mobiler Softwarekomponenten Beispiele Onlinekurse Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 8

9 Zentrale Begriffe: Miniaturisierung Verkleinerung hardwaretechnischer Komponenten Smartphone Tablet Wichtig sinnvolle Apps intuitive Benutzeroberfläche und Eingabeformen inkl. weltweite Verfügbarkeit von Funknetzen Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 9

10 Basisinnovation des digitalen Zeitalters 1941: Erfindung des Computers durch Conrad Zuse seit 1950 größerer Einsatz von Computern dann preiswerter und allgemeiner Zugang zu Computern zunehmende Vernetzung Internet seit 1969 Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 10

11 Evolutionsstufen des digitalen Zeitalters Quelle: Lemke, C.; Brenner, W.: Einführung in die Wirtschaftsinformatik (2015) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 11

12 Zahlen & Fakten Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 12 Quelle: Lemke, C.; Brenner, W.: Einführung in die Wirtschaftsinformatik (2015)

13 Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 13 Quelle: Lemke, C.; Brenner, W.: Einführung in die Wirtschaftsinformatik (2015)

14 Internet der Dinge und Industrie 4.0 Quelle: Lemke, C.; Brenner, W.: Einführung in die Wirtschaftsinformatik (2015) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 14

15 Internet der Dinge Quelle: Lemke, C.; Brenner, W.: Einführung in die Wirtschaftsinformatik (2015) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 15

16 Infrastruktur der Informations- und Kommunikationssysteme (IKS) alle physikalischen, virtuellen und institutionellen Geräte, Einrichtungen und Dienste Rechner zur Verarbeitung und Speicherung von elektronischen Vorgängen und Daten Netzwerke Systemsoftware (exkl. Anwendungssoftware) Methoden und Konzepte zum Management (auch personelle und aufbauorganisatorische Komponenten) unternehmenseigene Investitionen vs. Cloud-Nutzung Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 16

17 Struktur der Kern-Infrastruktur alle physikalischen, virtuellen und institutionellen Geräte, Einrichtungen und Dienste Rechner zur Verarbeitung und Speicherung von elektronischen Vorgängen und Daten Netzwerke Systemsoftware Methoden und Konzepte zum Management (auch personelle und aufbauorganisatorische Komponenten) unternehmenseigene Investitionen vs. Cloud-Nutzung Quelle: Lemke, C.; Brenner, W.: Einführung in die Wirtschaftsinformatik (2015) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 17

18 Kern-Infrastruktur: Hardware 1941: Konrad Zuse, Z3 (erster Computer) Rechenmaschine frei programmierbar Logik der Binär-Zahlen Zentraleinheit, Ein- und Ausgabeeinheiten, Speichereinheiten Von-Neumann-Architektur Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe-Prinzip (EVA-Prinzip) 1950: Entwicklung von Großrechnern 1971: Entwicklung von Mikroprozessoren von Intel 1976: Erster fertig konfigurierter, Personal Computer von Steve Jobs und Steve Wozniak (Apple) 1981: IBM-PCs mit Software von Microsoft Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 18

19 IS am Arbeitsplatz Verarbeitungsfunktionalität am Arbeitsplatz Unabhängiges Arbeiten von anderer IS Typischerweise PC Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 19

20 Aufbau eines zentralen IS Terminal Terminal Großrechner Terminal Terminal Terminal Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 20

21 Client-Server-Architektur Arbeitsstation Arbeitsstation Arbeitsstation Datenbank Server IBM AS/400 Ethernet Laptop computer Drucker Server Mac II Arbeitsstation Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 21

22 Client-Server-Architektur Eine Client-Server-Architektur besteht aus spezialisierten Systemkomponenten (Clients und Server), welche sich eine Aufgabenbearbeitung teilen. Die Client- Server-Architektur erlaubt es dabei von einem Anwendungsprogramm (Client) aus, die Dienste eines anderen Anwendungsprogramms (Server) zu nutzen. Zuvor dominierten Host-Terminal-Systeme, bei denen ein Großrechner (Mainframe) eine Reihe von Terminals bedient. Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 22

23 Merkmale einer Client-Server-Architektur Die Dienste der Server stehen unterschiedlichen Anwendungsprogrammen (Clients) zur Verfügung. Es liegt keine feste Zuordnung vor, d.h. auch Server können als Clients die Dienste eines anderen Servers beanspruchen. Clients und Server können auf unterschiedlichen Geräten verteilt sein oder aber nur auf einem Gerät. Client-Server-Architekturen benötigen leistungsfähige Kommunikationsdienste. Durch definierte und standardisierte Schnittstellen kann ein hohes Maß an Mehrfachnutzung und Flexibilität erreicht werden. Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 23

24 Beispiele für Serverdienste Datenbank-Server Druck-Server File-Server (Datei-Server) Rechen-Server Kommunikations-Server WWW-Server Mail-Server Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 24

25 Datenspeicher-Hardware Storage -> Data Storage Center (Rechenzentrum) Primärspeichermedien vs. Sekundärspeichermedien magnetisch optisch elektronisch Formfaktor: z.b. 3,5 vs 2,5 -Festplatten Speicherkapazität: Megabyte bzw. Gigabyte Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 25

26 Grundformen von Client-Server-Architekturen (Gartner Group) Quelle: Alpar, P. et. al.: Anwendungsorientierte Wirtschaftsinformatik (2014) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 26

27 Kern-Infrastruktur: Netzwerke sind verteilte Systeme, die miteinander verbunden sind bieten unterschiedliche Formen von rechnergestützter Kommunikation Austausch strukturierter Daten verteilte Abwicklung von Prozessen und Abläufen Klassifizierung physikalische Kriterien strukturelle Kriterien geografische Kriterien organisatorische Kriterien (öffentliches vs. privates Netzwerk) Leistungskriterien (Bandbreite) Funktionskriterien (Verwendungszweck) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 27

28 Physikalische Übertragungsmedien Leitergebunden verdrillte Leitungen Thinwire und Backbone Lichtwellenleiter Leiterungebunden WLAN, Bluetooth Erdrichtfunk Satellitenfunk Infrarotlicht Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 28

29 Bewertungskriterien für die Leistungsfähigkeit eines Leitungssystems Datendurchsatz: Der Datendurchsatz eines Rechnernetzes wird in Bit pro Sekunde (Bit/s) angegeben. Bit-Fehlerwahrscheinlichkeit: Eine Bit-Fehlerwahrscheinlichkeit von z. B bedeutet, dass 1 Bit von übertragenen Bits fehlerhaft ist. Störanfälligkeit abhängig von den mediumspezifischen Charakteristika die mit dem Medium überbrückbaren Entfernungen Sicherheit (Abhörmöglichkeiten) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 29

30 Netztopologien Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 30

31 Netzwerkarchitekturen Architekturen von Netzwerken lassen sich aufgrund der zu überbrückenden Entfernungen wie folgt differenzieren: Personal Area Network (PAN): Meist in einem Raum über z.b. Bluetooth realisiert Local Area Network (LAN): Meist im Gebäude oder Grundstücksbereich einer Unternehmung Wide Area Network (WAN): Weitverkehrsnetze, teilweise auch länderübergreifend Global Area Network (GAN): Global Weitverkehrsnetze (z.b. Internet) Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 31

32 Lokale Netze Die wesentlichen Merkmale eines lokalen Netzes sind: kurze Reichweite, einige 100 m bis zu wenigen km bei Verwendung von Kupferkabeln, meist als Koaxial-Kabel und bis zu 10 km bei der Verwendung von Glasfasern hohe Bandbreite 100 GBit/s niedrige Fehlerrate Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 32

33 InterNet = Interconnected Networks? GÉANT LAN CIX DFN LAN Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 33

34 Beispiel Level(3) Protokoll Host 2nd-Level Domain 1st-Level Domain Datei Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 34

35 HTML (vereinfacht) <html> <head> <title>homepage der FH-Düsseldorf</title> </head> <body> <h1>willkomen auf der Homepage!</h1> <p>hier finden Sie alle Informationen...</p> </body> </html> Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 35

36 http - hypertext transfer protocol Web-Server Web-Server HTTP Web-Server W eb-browser Web-Client Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 36

37 OSI-Modell & Protokollbeispiele Quelle: Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 37

38 Schichten des ISO-OSI-Referenzmodells Physikalische Schicht: Bereitstellung von Einrichtungen für die physikalische Ankopplung von Systemen an die Datenübertragungseinrichtungen Sicherungsschicht: Sicherung der Datenübertragung auf den einzelnen Übertragungsabschnitten Netzschicht: Bereitstellung von Netzverbindungen für den Informationstransfer Transportschicht: Verbindungen zwischen Endsystemen Sitzungsschicht: Festlegung von Einzelheiten der Kommunikation zwischen den Partnern Darstellungsschicht: Darstellung auszutauschender bzw. ausgetauschter Daten in einer gemeinsamen Sprache. Anwendungsschicht: Vereinbarungen über die zulässigen Anwendungen zwischen den Partnern Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 38

39 Vorteile durch Vernetzung? Datenverbund > Zugriff auf im Netz gespeicherte Daten > z.b. über File-Server Betriebsmittelverbund > Nutzung der Hard- und Software durch alle angeschlossenen Rechner > z.b. über Druckerserver Lastverbund > Verteilung der benötigten Rechenleistung auf angeschlossene Rechner Kommunikationsverbund > Kommunikation über z.b. Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 39

40 Bewertungskriterien Netzwerke (I) Welche Anwendungen/Dienste werden über das Netz zur Verfügung gestellt? Art der Kommunikation Prozess zu Prozess Benutzer-Kommunikation (z. B. elektronische Post) Dateizugriffe Dateiübertragung Dateizugriff Lastausgleich remote execution gemeinsame Geräte Drucker-Server Datenbank-Server Art des Rechnerverbundes Welche Entfernungen sind zu überwinden? Verbindungsstruktur (Topologie) einfach oder komplex? Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 40

41 Bewertungskriterien Netzwerke (II) Leistungsaspekt Übertragungsrate Antwort-Zeitverhalten Fehlerraten (Vertraulichkeit, Verfügbarkeit, Integrität) Werkzeuge für das Netzwerkmanagement Normungsstand Kosten der Realisierung Entwicklung Beschaffung Aufwand für Netzwartung und management Schulung bautechnische Randbedingungen Koexistenzen mit bestehenden Lösungen Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 41

42 Ein Beispiel Ein Unternehmen will Internettechnologien im Rahmen des E- Business nutzen Welche Geschäftsprozesse? Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 42

43 XML (vereinfacht) <xml> <kreditkarte> visa </kreditkarte> <nummer> </nummer> <betrag> </betrag> </xml> Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 43

44 Web Services Ein Web Service ist ein durch eine URI eindeutig identifiziertes Anwendungsprogramm, dessen Schnittstelle durch XML-Dokumente definiert, beschrieben und gefunden werden kann. Ein Web Service unterstützt mittels XML-basierter Nachrichten die direkte Interaktion mit anderen Anwendungen. Die XML-Nachrichten werden über Internetprotokolle miteinander ausgetauscht. Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 44

45 Prinzip der Web Services Publizieren Finden Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 45

46 3 Standards zur Umsetzung SOAP (Simple Object Access Protocol) WSDL (Web Service Description Language) UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) Sicherheitsstandards in Planung Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 46

47 Web Service-Architektur Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 47

48 SOA Service-Oriented Architecture (SOA) Anwendung aus miteinander kommunizierenden Web Services Ziel: Mehr Flexibilität und geringere Kosten Dipl.-Kfm. Claus Häberle SS 2015 # 48