Digitale Kommunikation (eBook)

Dr. sc. nat. Christoph Meinel (1954) ist Direktor und Geschäftsführer des Hasso-Plattner-Instituts für Softwaresystemtechnik GmbH (HPI) und ordentlicher Professor (C4) für Internet-Technologien und Systeme. Er hat Mathematik und Informatik an der Humboldt-Universität in Berlin studiert, dort 1981 promoviert und sich 1988 an der Akademie der Wissenschaften in Berlin habilitiert. Er wurde 1992 zum ordentlichen Professor (C4) für Informatik an die Univ. Trier berufen und hat dort in den Jahren 1998 – 2002 neben seinem Lehrstuhl das von der Fraunhofer-Gesellschaft betreute Institut für Telematik e.V. geleitet. Seit 2004 ist er Direktor und Geschäftsführer des HPIs und hat einen Lehrstuhl (C4) für Internet-Technologien und Systeme an der Universität Potsdam. Neben seiner Lehrtätigkeit in Potsdam ist er Gastprofessor an der Univ. Luxembourg (Luxembourg) und an der TU Peking (China) und als Programmdirektor des HPI-Stanford Forschungsprogramms zum Design Thinking Research tätig. Christoph Meinel ist Autor bzw. Co-Autor von 7 Büchern, Inhaber internationaler Patente und hat mehr als 300 wissenschaftliche Publikationen veröffentlicht. Seine aktuellen Forschungsinteressen liegen in den Bereichen IT-Sicherheit, Teleteaching – Semantic/Social Web und e-Health. Er war wissenschaftlich aktiv auch auf dem Gebiet der Komplexitätstheorie und hat (BDD-basierte) Datenstrukturen und effiziente Algorithmen untersucht und entworfen. Zusammen mit Hasso Plattner war Christoph Meinel 2006 Gastgeber des 1. Nationalen IT-Gipfels der deutschen Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel. Er ist Chairman des 2007 gegründeten deutschen IPv6-Rats, Herausgeber von „ECCC - Electronic Colloquiums on Computational Complexity", des „IT-Gipfelblog" und des „tele-TASK"-Archivs. 1996 – 2007 gehörte dem Direktorium des IBFI Schloss Dagstuhl an und war Sprecher der GI-Fachgruppe „Komplexität". Er hat in einer großen Zahl internationaler Programm-Komitees mitgewirkt, diverse Konferenzen und Symposien veranstaltet und ist in wissenschaftlichen Aufsichtsräten aktiv.Dr. Harald Sack ist Gastwissenschaftler am Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik (HPI) an der Universität Potsdam. Nach einem Informatikstudium an der Universität der Bundeswehr in München arbeitete er von 1990 - 1997 als Anwendungsentwickler und Projektleiter in der Bundeswehr. 1997 ging er als assoziiertes Mitglied des Graduiertenkollegs "Mathematische Optimierung" an die Universität Trier und promovierte 2002 mit einer Arbeit zur formalen Verifikation zum Dr. rer. nat. 2002 - 2008 arbeitete er als wissenschaftlicher Assistent am Institut für Informatik an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena und ist seit 2007 Gastdozent am HPI in Potsdam. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in den Gebieten Multimedia Retrieval, Semantic Web, Wissensrepräsentationen und Semantic enabled Retrieval. Seit 2008 ist er kommissarischer Sprecher der Fachgruppe 'Multimedia- und Hypermediasysteme' der Gesellschaft für Informatik und Mitglied des Deutschen IPv6 Rates.   

Prolog 11
Digitale Güter 11
Digitale Kommunikation und ihre Grundlagen 18
Wegweiser durch die digitale Kommunikation 23
Glossar 25
Geschichtlicher Rückblick 28
Entwicklung der Schrift 28
Exkurs 1: Die Entwicklung der Sprache 30
Erste Kommunikationsnetzwerke 37
Die Entwicklung des Buchdrucks 43
Entstehung des Zeitungswesen 50
Telekommunikationssysteme und Elektrizität 53
Optische Telegrafie 53
Elektrische Telegrafie 56
Der Vormarsch der Individual-Telekommunikation 59
Telefon 59
Vom Phonograph zum Grammophon 61
Fotografie 63
Drahtlose Telekommunikation - Rundfunk und Fernsehen 66
Funktelegrafie 66
Rundfunk 68
Film und Kino 70
Fernsehen 72
Analoge und digitale Aufzeichnungsverfahren 75
Der Computer als universeller persönlicher Kommunikationsmanager 77
Die untrennbare Geschichte von Internet und WWW 84
Das ARPANET -- wie alles begann... 84
The Internet goes public 88
Das WWW revolutioniert das Internet 90
Web 2.0 und Semantic Web -- Die Zukunft des WWW 94
Glossar 97
Grundlagen der Kommunikation in Rechnernetzen 101
Grundbegriffe und -konzepte 101
Kommunikation und Datenübertragung 101
Klassifikationen von Kommunikationssystemen 106
Rechnernetze und Paketvermittlung 111
Klassische Punkt-zu-Punkt Verbindung 111
Leitungsvermittelte Netzwerke 113
Von der Leitungsvermittlung zur Paketvermittlung 114
Das Prinzip der Paketvermittlung 115
Vorteile der Paketvermittlung 117
Paketheader 119
Nachteile der Paketvermittlung 120
Verbindungslose und verbindungsorientierte Netzwerkdienste 121
Dienstparadigmen von Rechnernetzen 122
Fehlererkennung und Fehlerkorrektur 125
Exkurs 2: Fehlererkennende und fehlerkorrigierende Codes 126
Leistungskennziffern von Rechnernetzen 133
Benutzerbezogene Kenngrößen 134
Qualitative Leistungskriterien 134
Quality of Service 136
Exkurs 3: Verzögerung in paketvermittelten Netzwerken 136
Kommunikationsprotokolle 142
Protokollfamilien 144
Schichtenmodell 144
Exkurs 4: Das ISO/OSI-Schichtenmodell 149
Das Internet und das TCP/IP-Schichtenmodell 154
Protokollfunktionen 160
Glossar 163
Multimediale Daten und ihre Kodierung 169
Medienvielfalt und Multimedia - eine Formatfrage 169
Information und Kodierung 172
Information und Entropie 172
Redundanz -- Mehrwert oder Verschwendung? 174
Text - Datenformate und Komprimierung 176
Textkodierung 176
Exkurs 5: Der Unicode Standard 180
Textkomprimierung 185
Exkurs 6: Einfache Verfahren der Datenkomprimierung 185
Grafik - Datenformate und Komprimierung 190
Exkurs 7: Was ist Farbe? -- Farbe und Farbsysteme 193
Varianten der Lauflängenkodierung für Grafikdaten 199
LZW-Verfahren 200
GIF-Format 201
Exkurs 8: GIF -- Dateiaufbau 201
PNG-Format 207
JPEG-Format 208
Exkurs 9: JPEG -- Komprimierung und JPEG -- Dateiformat 210
Audio -- Datenformate und Komprimierung 221
Analog-Digital-Umwandlung 224
Unkomprimierte Audio-Datenformate 230
Audiokomprimierung 232
MPEG Audiokodierung 238
Exkurs 10: MPEG-1 Audiokodierung 241
Exkurs 11: MP3 -- Dateiaufbau 246
Weitere Audio-Komprimierungsverfahren 252
Streamingtechniken 255
Video und Animation - Datenformate und Komprimierung 256
Digitale Videokodierung 257
Komprimierung von Videosignalen 263
Bewegungskompensation und Bewegungsvorhersage 266
MPEG Komprimierung: Schüsselprobleme 268
MPEG Komprimierung: Prinzipielles Vorgehen 270
MPEG-2 Standard 277
Exkurs 12: MPEG -- Datenformat 282
MPEG-4 Standard 288
MPEG-7 Standard 295
MPEG-21 Standard 301
Exkurs 13: Andere Videodatenformate und -komprimierungsverfahren 303
Glossar 307
Digitale Sicherheit 314
Grundlagen der Sicherheit in Rechnernetzen 314
Sicherheitsziele 316
Kryptografische Grundbegriffe 320
Vertraulichkeit und Verschlüsselung 324
Symmetrische Verschlüsselungsverfahren 324
Exkurs 14: Einfache historische Verschlüsselungsverfahren 324
Exkurs 15: Data Encryption Standard (DES) und Advanced Encryption Standard (AES) 330
Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren 334
Exkurs 16: Das RSA Public-Key-Verfahren 336
Authentifikation 339
Digitale Signaturen 343
Datenintegrität und Authentizität 345
Message Digest 347
Exkurs 17: Kryptografische Hashfunktionen 348
Public Key Infrastrukturen und Zertifikate 354
Zertifizierungsstelle (CA) 355
Vertrauensmodelle 358
Glossar 360
Epilog 365
Personenregister 375
Abkürzungen und Akronyme 396
Bildnachweise 401
Literaturverzeichnis 402
Sachverzeichnis 411