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Von Informationen zu Daten

Warum Inhalte in Daten umgewandelt und zerlegt werden müssen

Von Informationen zu Daten

Einführung

In dieser Lektion lernen Sie, wie aus "Inhalten" (z.B. einer Webseite, einem Video, einer Nachricht) transportierbare Daten werden - und warum dieser Schritt notwendig ist.

Das Problem: Inhalte sind nicht transportierbar

Stellen Sie sich vor, Sie möchten eine Webseite abrufen:

Sie: "Ich möchte www.example.com sehen"
Server: "Hier ist die Webseite mit Text, Bildern, Videos..."

Problem:

  • Die Webseite ist groß (z.B. 5 MB)
  • Sie besteht aus verschiedenen Teilen (HTML, Bilder, CSS, JavaScript)
  • Mehrere Benutzer wollen gleichzeitig verschiedene Daten übertragen

Frage: Wie überträgt man das alles gleichzeitig über ein gemeinsames Kabel?

Lösung 1: Umwandlung in Daten

Was sind Daten?

Daten sind die technische Repräsentation von Informationen:

  • Text wird zu Bytes (z.B. "A" = 0x41)
  • Bilder werden zu Pixelwerten
  • Videos werden zu Frames

Wichtig: Daten sind neutral - sie sind einfach Zahlen (0 und 1).

Beispiel: Von Text zu Daten

Information: "Hallo"
↓
Daten: 48 61 6C 6C 6F (hexadezimal)
↓
Bits: 01001000 01100001 01101100 01101100 01101111

Warum wichtig?

  • Computer arbeiten nur mit Zahlen
  • Zahlen können übertragen werden
  • Übertragung ist unabhängig vom Inhalt

Lösung 2: Zerlegung in kleine Einheiten

Das Problem großer Datenmengen

Stellen Sie sich eine Autobahn vor:

Szenario A - Ohne Zerlegung:

LKW 1: 5 MB Webseite von Benutzer A (blockiert die Straße)
Auto 2: 50 KB E-Mail von Benutzer B (muss warten)
Auto 3: 100 KB Nachricht von Benutzer C (muss warten)

Problem:

  • Benutzer B und C müssen sehr lange warten
  • Keine parallele Nutzung möglich
  • Bei Fehler muss alles neu übertragen werden

Szenario B - Mit Zerlegung:

Zeitpunkt 1: Paket aus Webseite (Benutzer A) - 1500 Bytes
Zeitpunkt 2: Paket aus E-Mail (Benutzer B) - 1500 Bytes
Zeitpunkt 3: Paket aus Nachricht (Benutzer C) - 1500 Bytes
Zeitpunkt 4: Paket aus Webseite (Benutzer A) - 1500 Bytes
...

Vorteil:

  • Alle Benutzer teilen sich die Leitung
  • Schnelle Antwortzeiten für alle
  • Bei Fehler muss nur ein kleines Paket neu gesendet werden

Warum große Daten zerlegt werden MÜSSEN

Grund 1: Fairness

  • Jeder bekommt regelmäßig die Möglichkeit zu senden
  • Keine Monopolisierung durch große Übertragungen

Grund 2: Fehlertoleranz

  • Verlust eines kleinen Pakets ist verschmerzbar
  • Nur das verlorene Paket muss wiederholt werden

Grund 3: Routing

  • Kleine Pakete können verschiedene Wege nehmen
  • Lastverteilung und Redundanz möglich

Grund 4: Hardware-Limitierungen

  • Switches und Router haben begrenzten Speicher
  • Große Datenpakete würden den Speicher blockieren

Reihenfolge und Wiederzusammenbau

Das Problem der Reihenfolge

Wenn Daten in Pakete zerlegt werden, müssen sie beim Empfänger richtig zusammengebaut werden.

Beispiel:

Original: "Hallo Welt"
↓ Zerlegung
Paket 1: "Hallo"
Paket 2: " Welt"
↓ Übertragung (kann in falscher Reihenfolge ankommen)
Empfang: Paket 2 kommt zuerst, dann Paket 1
↓ Ohne Nummerierung
Ergebnis: " WeltHallo" ❌

Lösung: Nummerierung

Jedes Paket erhält eine Nummer:

Paket 1/2: "Hallo"
Paket 2/2: " Welt"

Beim Empfänger:

  1. Paket 2 kommt an → wird gepuffert
  2. Paket 1 kommt an → wird an richtige Stelle gesetzt
  3. Reihenfolge geprüft: 1, 2 → ✅
  4. Zusammenbau: "Hallo Welt"

Wie funktioniert Nummerierung in der Praxis?

TCP (Transmission Control Protocol) verwendet Sequence Numbers:

Byte 1-1000:   SEQ = 1
Byte 1001-2000: SEQ = 1001
Byte 2001-3000: SEQ = 2001

Empfänger bestätigt:

"Ich habe bis Byte 2000 erhalten"
→ Sender weiß: Alles bis 2000 ist angekommen

Praktisches Beispiel: Webseite laden

Schritt für Schritt

1. Browser fordert Webseite an:

"GET /index.html HTTP/1.1"

2. Server antwortet mit Webseite (z.B. 50 KB):

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>...</head>
<body>...</body>
</html>

3. Daten werden zerlegt (z.B. in 34 Pakete à 1500 Bytes):

Paket 1:  Bytes 1-1500     (SEQ 1)
Paket 2:  Bytes 1501-3000  (SEQ 1501)
Paket 3:  Bytes 3001-4500  (SEQ 3001)
...
Paket 34: Bytes 49501-51200 (SEQ 49501)

4. Pakete werden einzeln übertragen

  • Können verschiedene Wege nehmen
  • Können in beliebiger Reihenfolge ankommen
  • Können verloren gehen (werden dann wiederholt)

5. Browser baut Webseite zusammen:

Alle 34 Pakete in richtiger Reihenfolge
→ Vollständige HTML-Datei
→ Wird im Browser angezeigt

Zusammenfassung

Kernkonzepte

1. Informationen werden in Daten umgewandelt

  • Computer arbeiten mit Zahlen (Bits und Bytes)
  • Übertragung ist inhaltsunabhängig

2. Große Daten werden zerlegt

  • In kleine, handliche Pakete (typisch 1500 Bytes)
  • Ermöglicht Fairness, Fehlertoleranz, Routing

3. Reihenfolge wird gewährleistet

  • Durch Nummerierung (Sequence Numbers)
  • Empfänger baut Daten in richtiger Reihenfolge zusammen

4. Wiederzusammenbau beim Empfänger

  • Pakete werden sortiert
  • Vollständigkeit wird geprüft
  • Fehlende Pakete werden nachgefordert

Warum das wichtig ist

Ohne Zerlegung:

  • ❌ Keine parallele Nutzung
  • ❌ Lange Wartezeiten
  • ❌ Fehler betreffen große Datenmengen

Mit Zerlegung:

  • ✅ Faire Aufteilung der Bandbreite
  • ✅ Schnelle Antwortzeiten
  • ✅ Nur kleine Teile müssen wiederholt werden
  • ✅ Verschiedene Wege möglich (Load Balancing)

Ausblick

In der nächsten Lektion lernen Sie:

  • Wie Pakete verpackt werden (Kapselung)
  • Warum es mehrere Ebenen der Verpackung gibt
  • Wie verschiedene Protokolle zusammenarbeiten

Wichtig: Verstehen Sie dieses Konzept gut - es ist die Grundlage für alles Weitere!

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