Gilbert Brands Livres

This textbook covers the content of a general introductory lecture in computer science held at a German University. The basic stuff for most special courses - circuit technology, programming, operating system, networking, security, and more - is presented along with some further background information not necessarily covered by other lectures, but helping to understand relationships and reasons why certain techniques are done in just that way. The learning process is supported by numerous exercises. 2nd edition with minor changes and clarifications. A forum is now available on http://www.gilbertbrands.de/smf/ . Though the primary language of this site is German, feel free to post your comments in English.Dieses Lehrbuch deckt den Inhalt einer allgemeinen Einführungsveranstaltung in die Informatik ab. Die grundlegenden Dinge für die meisten spezielle Kurse - Schaltungstechnik, Programmierung, Betriebssysteme, Netzwerke, Sicherheit und vieles mehr - werden zusammen mit einigen weiteren Hintergrundinformationen, die nicht unbedingt von anderen Vorlesungen abgedeckt werden, sondern dazu beitragen sollen, Beziehungen und Hintergründe, warum bestimmte Techniken in einer bestimmten Weise ausgeführt sind, verständlich dargestellt. Der Lernprozess wird durch zahlreiche Übungen unterstützt.Zweite Auflage mit kleinen Änderungen. Ein Forum ist unter http://www.gilbertbrands.de/smf/ für Fragen, Kommentare und Anregungen verfügbar.

Ausgehend von der Theorie und den Protokollen der Quantenkryptografie werden anhand der derzeitigen technischen Möglichkeiten die erreichbaren Servicequalitäten vorgestellt. In einer ausgiebigen Diskussion wird die erreichbare Sicherheit herausgearbeitet, wobei bislang wenig beachtete Gesichtspunkte der Kryptoanalyse einfließen. Im gleichen Stil werden die Möglichkeiten des Quantencomputing untersucht, wobei eine ausführliche Lehreinheit über den Entwurf von Quantenalgorithmen und deren Versuchsimplementation auf klassischen Rechnern enthalten ist. Die Skalierbarkeit von Quantencomputern wird kritisch untersucht. Als Bindeglied zwischen beiden Disziplinen wird die Teleportation vorgestellt, mit deren Hilfe man bestimmte Beschränkungen zu überwinden hofft. Umfangreiche praxisnahe Aufgaben erlauben ein sicheres Vertiefen und kritisches Bewerten der Techniken sowie die theoretische Simulation von Ideen. Fazit: der Einsatz von Quantenmethoden erfordert höhere Qualifikationen der Betreiber als heutige Methoden und ist kritischer zu betrachten, als dies bislang vermittelt wird.

Der Autor vermittelt praxisbezogene Programmiertechniken in C++, die zu korrektem und wiederverwendbarem Code führen und typische Fehler vermeiden. Die Kapitel behandeln sowohl Grundlagen als auch fortgeschrittene Themen der Programmierung, mit denen Programmierer in der Praxis konfrontiert werden. Dabei steht die algorithmisch-mathematische Herangehensweise im Vordergrund. Der Leser wird schrittweise durch praktische Aufgaben an die Problemstellungen herangeführt. Besondere Aufmerksamkeit gilt fortgeschrittener Programmiertechnik mit Templates sowie der genauen Untersuchung der Berechnungsgenauigkeit, um die Bedeutung mathematischer Konzepte zu verdeutlichen und Wissenslücken zu schließen. Das Werk basiert auf 17 Jahren praktischer Erfahrung in der Entwicklung und dem Einsatz von Prozessleitsystemen sowie 8 Jahren Lehre in Programmierung und Netzwerksicherheit. Die Themen umfassen unter anderem Wiederverwendbarkeit von Code, Bibliotheksmodule, Schleifen- und Sprungbefehle, Zeigerbereiche, Standard-Template-Library (STL), Container-Klassen, Algorithmen, Datenkompression und Bildverarbeitung. Auch spezifische Herausforderungen wie Laufzeitproblematik und Koordination von Abläufen werden behandelt.

Moderne Datensicherheitsalgorithmen sind mathematisch meist recht einfach, jedoch ohne Hilfe eines Rechners nicht anwendbar. Der Autor stellt dem mathematischen Gedankengang jeweils experimentelle Daten zur Seite und entwickelt teilweise auch mathematische Modelle aus dem experimentellen Fortschritt. Beides, Mathematik und Rechnertechnik, müssen sich an teilweise recht komplexen praktischen Sicherheitsanforderungen für den Einsatz orientieren, wie im Kapitel über Sicherheitsprotokolle gezeigt wird. Der spielerische Umgang mit auch komplexeren Themen der Zahlentheorie soll dem mit Programmiertechniken vertrauten Leser zu eigenen Experimenten animieren und ein Verständnis für Sicherheitstechniken fördern, das nicht mehr von Versprechungen anderer abhängt. Eine umfangreiche Softwarebibliothek (über das Internet ladbar) unterstützt das Anliegen.