GIV (Fach) / GIV Fragenkatalog Teil 1 (Lektion)

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• Betriebssystem Das Betriebssystem ist dafür verantwortlich, dass Anwendungen auf einem Rechner richtig ausgeführt werden. Das bedeutet, dass es diese auf der Festplatte findet, in den Hauptspeicher lädt und dann den Programmen Rechenleistung der CPU zuteilt.  
• Linux-Shell     Die Shell ist eine Anwendung ohne graphischer Oberfläche, die vom Betriebssystem zur Verfügung gestellt wird, in der Kommandos ausgeführt werden können.
• Terminal     Das Terminal dient dazu Benutzereingaben anzunehmen und die Ergebnisse der Kommandos, die von der Shell verarbeitet wurden, anzuzeigen.
• Dateisystem   Ein Dateisystem setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen: Namensraum, um Dateien zu benennen und eine Hierarchie zu erstellen Eine Schnittstelle für die Interaktion mit dem User (API) Eine Berechtigungsverwaltung Programmen, die logische Algorithmen umsetzten Der Namensraum eines Dateisystems bestimmt, welche Zeichen für Datei- und Verzeichnisnamen verwendet werden dürfen. Ein Dateisystem besteht aus Nutzdaten, die in den Dateien gespeichert sind und Metadaten, die diese genauer beschreiben. Die Metadaten enthalten die Dateisystemstruktur wie Superblock, Inodes und Verzeichnisse.
• Datenblock: Inode: Extent:   Datenblock: Ein Datenblock stellt die kleinste vom Betriebssystem in einem Zugriff les- oder schreibbare Einheit einer Festplatte dar. Inode: Der Inode verweist auf Datenblöcke in denen der Dateiinhalt gespeichert ist. Jede Datei hat genau einen mit ihr verknüpften Inode. Extent: Der Extent ist ein kontinuierlicher Speicherbereich, der aus mehreren aufeinanderfolgenden Datenblöcken besteht und verringert so die Dateifragmentierung.
• Finden freier Datenblöcke und Inodes in ext3 & ext4 (Linux-Dateisysteme)     Am Beginn einer Festplatte steht der Bootsektor, dahinter folgen die Gruppen. Diese beinhalten Superblocks, die Beschreibung der Gruppen, zwei Bitmaps für freie Datenblöcke und Inodes und die Datenblöcke und Inodes selbst. Über diese Bitmaps können freie Datenblöcke und Inodes gefunden werden. Eine 0 in der Bitkette steht für einen freien Inode oder Datenblock eine 1 für einen belegten.
• Journaling Filesystem     Beim Journaling Filesystem werden Änderungen an Dateien zuerst in ein sogenanntes Journal geschrieben, um bei einem etwaigen Absturz des Systems, während des Schreibzyklus, Dateiinkonsistenz zu verhindern. Wichtige Journaling Filesysteme sind: NTFS, ext4, HFS+
• Dateien & -eigenschaften   Eine Datei ist eine Sammlung von Datensätzen, die auf einer Festplatte oder einem anderen persistenten Medium gespeichert ist. Jede Datei erhält eine Endung, damit das Betriebssystem sie besser nach ihrer Verwendung unterscheiden kann. Dateieigenschaften: Dateiname Dateityp Besitzer Genutzte Größe Datum der Erstellung
• Verzeichnisse     Ein Verzeichnis ist ein Ordner, in dem Dateien nach Kategorien abgelegt werden können. Jedes Verzeichnis kann wiederum (Unter-)Verzeichnisse enthalten. Das Wurzelverzeichnis des Unix-Systems beginnt bei ‚/‘. Es wird Wurzel- oder root-Verzeichnis genannt.Das Wurzelverzeichnis unter Windows wird mit dem jeweiligen Laufwerksbuchstaben ‚C:\‘ angegeben. Das Home-Verzeichnis unter Linux für den Benutzer ubuntu lautet: /home/ubuntu Das Verzeichnis /proc enthält Systemdaten.
• Absolute & relative Pfadangaben   Absolute Pfadangaben Windows Linux C:/Programme /home/ubuntu Relative Pfadangaben Windows Linux ../Programme ../ubuntu
• Anzeige
• Pipe   Die Pipe „|“ ist eine temporär verfügbare Datei die nur einmal beschrieben und einmal gelesen werden kann. Bei folgendem Kommando: find test –name ‘*‘ | grep o → wird die Ausgabe des find Kommandos in eine Datei gespeichert und an grep übergeben. Ohne pipe werden die einzelnen Suchergebnisse jeweils dem grep Kommand übergeben: find test –name ‘*‘ -exec grep o { }
• Dateirechte Es gibt 3 Blöcke zur Anzeige der Dateirechte, User, Group und Others. Jeder Block besteht aus 3 Stellen, r – read, w – write und x – execute. Vor den drei Blöcken ist noch ein weiteres Zeichen vorangestellt: d   = es handelt sich um ein Verzeichnis-    = es handelt sich um eine normale Datei oder einen Hardlinkl    = es handelt sich um einen Softlinkb   = es handelt sich um ein Blockdevisec   = es handelt sich um ein Characterdevice Set-User-Id Bit: Das Set-User-Id Bit bewirkt, dass jeder eine bestimmte Datei mit Root-Rechten ausführen kann. z.B. –rwsr-xr-x (Sonderrecht: 4755)Dies wird unter Linux bei der Passwortrücksetzung /etc/passwd bzw. usr/bin/passwd eingesetzt Set-Group-Id Bit Das Set-Group-Id Bit sorgt dafür, dass eine Datei mit Rechten der Gruppe ausgeführt wird. z.B. –rwxr-sr-x Sticky Bit Das Sticky Bit wird unter Linux für Dateien ignoriert. Bei Verzeichnissen bewirkt es, dass das Verzeichnis nur vom Besitzer umbenannt / gelöscht werden darf. Für das Verzeichnis /tmp wird dies eingesetzt. z.B. drwxrwxrwt Linuxberechtigungen als Oktalnotation Jeder Block wird als Zahl repräsentiert 4 für Lesen 2 für Schreiben 1 für Ausführen rwx = 4 + 2 + 1 = 7
• Programme     Ein Programm ist eine Folge von Regeln der jeweiligen Programmiersprache genügenden Anweisungen, die auf einem Computer ausgeführt werden können, um damit eine bestimmte Funktionalität zur Verfügung zu stellen.
• Prozess - Teile Die 3 wesentlichen Teile aus denen ein Prozess besteht sind: ein ausführbares Programm Daten, die das Programm benötigt Einen Ausführungskontext des Programms
• Beendigung eines Prozesses:   Gründe für die Beendigung eines Prozesses: Normale Beendigung: Prozess gibt bekannt, dass er fertig ist Überschreitung des Zeitlimits: Prozess lief länger als festgelegtes Zeitlimit Nicht genügend Speicher: Prozess benötigt mehr Speicher als das Betriebssystem zur Verfügung stellen kann Verletzung von Begrenzungen: Prozess versucht in Speicherbereiche zu schreiben, die er nicht beschreiben darf Arithmetische Fehler: z.B. Division durch Null
• Prozesse: terminiert, blockiert, suspendiert, PID, PPID   Ein Prozess gilt dann als terminiert, wenn er aus der Bereit-Warteschlange aussortiert wurde, entweder weil er gestoppt hat, oder weil er abgebrochen wurde. Blockierte Prozesse werden in einer gesonderten Blockiert-Warteschlange abgelegt. Die Reihung folgt ohne besondere Anordnung. Prozesse, die auf die Festplatte ausgelagert wurden nennt man suspendiert. Jeder Prozess hat eine ProzessID (PID). Viele Prozesse starten andere Prozesse, sogenannte Kindprozesse. Die Parent Prozesse haben natürlich auch eine eindeutige Id (PPID).
• Umgebungsvariablen konfigurierbare Variablen in Betriebssystemen, enthalten oft Pfade zu Programmen oder Daten sowie Einstellungen, die von mehreren Programmen verwendet werden können. Mit export können lokale Umgebungsvariablen global sichtbar gemacht werden. Dieses Kommando muss man in der Datei .bashrc hinterlegen, damit es bei jedem Neustart der Shell ausgeführt wird. $PATH In $PATH ist hinterlegt, in welchen Pfaden das System nachschaut, um ausführbare Kommandos zu finden $HOME enthält das Homeverzeichnis des aktuellen Benutzers $USER enthält den aktuellen User $PWD enthält den aktuellen Pfad $SHELL enthält die aktuelle Shell $PS1 enthält wie der aktuelle Prompt aussehen soll (z.B. spider@spider:~>)  
• Runlevels allgemein Im Verzeichnis /etc/init.d/ werden die Skripten für den Start von Diensten mit Init-5 gespeichert. Der init-Prozess (von initiieren) ist bei unixartigen Betriebssystemen der erste Prozess eines Systems Im Verzeichnis /etc/init.d/rc*.d liegen die Verweise, welche Skripten auf welchem Runlevel ausgeführt werden (für * den jeweiligen Runlevel 0-6 einsetzen). Das S am Beginn eines Linknamens bedeutet Startscript (s für start). Das K am Beginn eines Linknamens bedeutet Stopscript (k für kill). Die danach folgende fortlaufende Nummer legt die Reihenfolge der Prozesse fest.  
• Shellscript     Die erste Zeile des Shellscripts #!/bin/bash? legt fest, dass das Script immer in einer Bash-Shell (bin/bash) gestartet werden soll. In der Shellscript-Variable $0 steht der Name des aufgerufenen Shellscripts.In der Shellscript-Variable $1 steht der erste Übergabe-Parameter für das Skript
• OSI-Schichtenmodell     Schicht 3 Vermittlungsschicht – hier findet routing statt Schicht 2 Sicherungsschicht – hier findet switching statt Ein einfacheres Schichtenmodell ist das TCP/IP-Modell.
• Protokolle Protokollstack Protokolle sind sie Sprache, in der Rechner sich untereinander verständigen. Protokollstack – Zusammenspiel der Protokolle HTTP = Hyper Text Transfer Protocol ist stateless, das heißt es merkt sich keine Zustandsinformationen über mehrere Aufgaben hinweg TCP = Transmission Control Protocol ist für die Kontrolle zuständig, ob Pakete angekommen sind und bringt diese in die richtige Reihenfolge. UDP = User Datagramm Protocol; hier werden Daten verschickt ohne Kontrolle, ob sie vollständig ankommen. Es baut keine Verbindung auf – Daten werden einfach verschickt.
• Internet   Das Internet bezeichnet die Infrastruktur, wie Kabel, Router, Switches, usw. über die Datenpakete verschickt werden.
• WWW     Das WWW bietet den Dienst http, also das Ausliefern von Webseiten, an. Neben dem WWW gibt es noch weitere Dienste wie FTP und Mail, die ebenfalls das Internet zur Zustellung ihrer Daten nutzen.
• URI & URL     URI (Uniform Resource Identifier) bezeichnen eine Ressource eindeutig.URL (Uniform Resource Locator) tun dies aufgrund von Lokation der Ressource. Beide Begriffe werden oft synonym verwendet. Im WWW sind nur URLs von Bedeutung. Aufbau einer URL: <scheme>:<scheme-specific-part>
• Verbindungsaufbau bei TCP   SYNchronisation, ACKnowlege, FINal 1. Client schickt Paket an Server (SYN-Flag): will reden 2. Server schickt Paket zurück (SYN & ACK-Flag): ok will/kann reden 3. Client schickt Paket an Server (ACk-Flag und Daten): ok ich sende
• Verbindungsabbau bei TCP   1. Client schickt Paket an Server (FIN-Flag): möchte Verbindung abbauen 2. Server schickt Paket zurück (FIN- & ACK-Flag): ok, bauen wir sie ab 3. Client schickt Paket an Server (ACK-FLag): baue Verbindung ab
• Port   Wenn auf einem Rechner mehrere Dienste gleichzeitig laufen, muss der Rechner die Anfragen für die Dienste unterscheiden können. Dazu werden Diensten wie Webservern oder Mailservern Ports zugewiesen, um sie zu identifizieren. Im TCP wird im Header ein Ziel- und Quellport festgelegt.
• Firewalls     Schutzmaßnahme vor fremden und unberechtigten Verbindungsversuchen aus dem öffentlichen Internet ins lokale Netzwerk. Kommender und gehender Datenverkehr kann kontrolliert, protokolliert, gesperrt oder freigegeben werden. Positive Filterregeln: zuerst ist alles verboten → sichere Variante Negative Filterregeln: zuerst ist alles erlaubt → nicht sicher, da schnell etwas vergessen werden kann
• Runlevel 6 bedeutet Shutdown mit Reboot – Herunterfahren und Neustart
• Runlevel 1 Single User Mode mit Netzwerkfunktion
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• Runlevel S  werden direkt bei der Initialisierung des Rechners unmittelbar nach dem Startvorgang ausgeführt
• Runlevel 2 auf diesem Runlevel wird die graphische Oberfläche mitgestartet
• Prozess - Def. & Kontext Ein Prozess ist ein Programm in Ausführung. Der Prozesskontext ist ein komplexer Satz von Datenstrukturen, die das Betriebssystem mit den Informationen versorgt, die es benötigt, um Prozesse zu steuern. Wichtige Bestandteile sind: Benutzerebenenkontext (Prozesstext, Prozessdaten, ...), Registerkontext, Systemebenenkontext

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