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Digitale Kommunikation

Book Description

Das Internet hat die Kommunikation der Menschen im Alltag und Geschäftsleben grundlegend verändert. Die digitale Kommunikation in den sozialen und mobilen Netzwerken überlagert die traditionellen Kommunikationsformen und prägt eine neue soziale und betriebliche Wirklichkeit.

Wie aber funktioniert die digitale Kommunikation, welche Möglichkeiten und Grenzen einer programmierten Welt bietet sie? Um zum Beispiel verbindliche Transaktionen abzuschließen oder eine intelligente Suche zu ermöglichen, ist es notwendig, die syntaktische Form von Daten zu erfassen und ihren semantischen Gehalt zu erschließen. Die Theorien der Kommunikations- und Sprachwissenschaft in Kombination mit der Informatik und Wirtschaftsinformatik sollen dieses Wissen bereitstellen. Dazu behandelt das Buch Digitale Kommunikation die folgenden Themen:

  • Syntax, Semantik und Information
  • Algorithmen, Informationsmodelle, Rekursion, Funktionen, Church-Turing, Halteproblem
  • Sprache, Universalienstreit, Wittgenstein, Sprechakttheorie, Domänensprachen
  • Sicherheit und Datenschutz, Vertraulichkeit in betrieblichen Anwendungen,
  • Kommunikationswissenschaftliche Modelle
  • Shannons mathematisches Modell der Übertragungskanäle
  • Das Internet-Referenzmodell (OSI 7 Schichten und Internet 4 Schichten)
  • Kommunikationsprotokolle und Datenformate von E-Mail, Web und E-Commerce

Prof. Dr. Rüdiger Grimm war 2005-2015 Professor für IT-Risk-Management im Fachbereich Informatik der Universität Koblenz-Landau und ist seither in Ruhestand. Weiterhin nimmt er dort Lehr- und Projektaufgaben wahr und ist gleichzeitig wissenschaftlicher Berater und Ombudsmann im SIT – Fraunhofer Institut für Sichere Informationstechnik in Darmstadt. Seit 2010 ist R. Grimm Fellow der Gesellschaft für Informatik GI e.V.

2000-2005 war er Professor für Multimediale Anwendungssysteme an der Technischen Universität Ilmenau und Forschungsgruppenleiter im Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie. Davor hatte er in der GMD Darmstadt wissenschaftliche Aufgaben im Aufbau des Internet und insbesondere für seine Sicherheit im Rahmen des Deutschen Forschungsnetzes wahrgenommen und in der Universität Frankfurt Vorlesungen über IT Sicherheit gehalten.

PD Dr. Patrick Delfmann ist seit 2015 Vertretungsprofessor für Betriebliche Kommunikationssysteme im Fachbereich Informatik der Universität Koblenz-Landau. Er lehrt und forscht dort in den Bereichen Kommunikationssysteme, Geschäftsprozesse und Predictive Systems. Zuvor war er als PostDoc am European Research Center for Information Systems (ERCIS) der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster tätig. Neben seinen Haupttätigkeiten in Münster und Koblenz hat er zahlreiche Gastdozenturen, u. a. in Moskau, Wien und Osnabrück übernommen.

Table of Contents

  1. Cover
  2. Titelseite
  3. Impressum
  4. Inhalt
  5. 1 Einführung
    1. 1.1 Die Fragestellung der digitalen Kommunikation
    2. 1.2 Die semiotischen Ebenen Syntax, Semantik und Pragmatik
      1. 1.2.1 Die semiotischen Ebenen
      2. 1.2.2 Syntax
      3. 1.2.3 Semantik
      4. 1.2.4 Pragmatik
      5. 1.2.5 Syntax und Semantik in der Informatik
      6. 1.2.6 Syntax und Semantik in der betrieblichen Kommunikation
    3. 1.3 Information
      1. 1.3.1 Natürliche Sprache
      2. 1.3.2 Information und Unsicherheit
      3. 1.3.3 Information, Objekte und Empfänger
      4. 1.3.4 Information, Unterhaltung und Kommentar
      5. 1.3.5 Informationssystem
    4. 1.4 Zusammenfassung
    5. 1.5 Lektüre zur Vertiefung
    6. 1.6 Übungsaufgaben
  6. 2 Algorithmen
    1. 2.1 Gegenstand
    2. 2.2 Planvolles Handeln
      1. 2.2.1 Ziel und Arbeitsschritte
      2. 2.2.2 Beispiele
      3. 2.2.3 Anforderungen
      4. 2.2.4 Terminierung
      5. 2.2.5 Eindeutigkeit
    3. 2.3 Mathematische Algorithmen
    4. 2.4 Algorithmen in der Informatik
      1. 2.4.1 Begriff
      2. 2.4.2 Grundbausteine
      3. 2.4.3 Rekursion
    5. 2.5 Formalisierung von Algorithmen
      1. 2.5.1 Funktionen
      2. 2.5.2 Algorithmenparadigmen
      3. 2.5.3 Die Church-Turing-These
    6. 2.6 Funktionale Algorithmen
      1. 2.6.1 Syntax und Semantik
      2. 2.6.2 Alphabet
      3. 2.6.3 Beschreibung funktionaler Algorithmen durch Terme
      4. 2.6.4 Verhältnis von Algorithmen zu Funktionen
    7. 2.7 Die Unentscheidbarkeit des Halteproblems
      1. 2.7.1 Terminierung
      2. 2.7.2 Das Halteproblem
    8. 2.8 Algorithmen in der betrieblichen Praxis
    9. 2.9 Zusammenfassung
    10. 2.10 Lektüre zur Vertiefung
    11. 2.11 Übungsaufgaben
  7. 3 Sprache
    1. 3.1 Die Fragestellung
    2. 3.2 Wie funktioniert Sprache?
    3. 3.3 Sprache als Abbild der Wirklichkeit
      1. 3.3.1 Universalia, Sprechen und Verstehen
      2. 3.3.2 Wittgensteins ideale Sprache im Tractatus
      3. 3.3.3 Domänensprachen
    4. 3.4 Unvollständigkeit in der Mathematik und Informatik
      1. 3.4.1 Axiomensystem
      2. 3.4.2 Mengenlehre und russellsches Paradoxon
      3. 3.4.3 Rekursionen und „endlos geflochtene Bänder“
      4. 3.4.4 Gödels Unvollständigkeitssatz
      5. 3.4.5 Funktionale Algorithmen in der Informatik
    5. 3.5 Sprache als Kommunikationsmittel
      1. 3.5.1 Wittgensteins Sprachspiele
      2. 3.5.2 Der Kooperationsmechanismus von Grice
      3. 3.5.3 Der „Hintergrund“ bei Searle
      4. 3.5.4 Hintergrund, Absicht und Unschärfe
    6. 3.6 Sprechakttheorie
      1. 3.6.1 Grundbegriffe
      2. 3.6.2 Illokutionärer Akt, illokutionäre Kraft, propositionaler Inhalt
      3. 3.6.3 Perlokutionärer Akt, perlokutionäre Wirkung
      4. 3.6.4 Indirekter Sprechakt und Konversation
      5. 3.6.5 Illokutionärer Zweck (point), Wort-Welt-Relation
      6. 3.6.6 Die anderen Komponenten der illokutionären Kraft
      7. 3.6.7 Verbindlichkeit
      8. 3.6.8 Vertraulichkeit
    7. 3.7 Konzeptmodellierung – das Sprachmodell des Semantic Web
      1. 3.7.1 Konzeptmodellierung
      2. 3.7.2 Semantische Strukturierung mit Elementarsätzen und Begriffsklassen
      3. 3.7.3 Das Sprachmodell RDF – Resource Description Framework
      4. 3.7.4 Die funktionalen Schichten des Semantic Web
    8. 3.8 Zusammenfassung
    9. 3.9 Lektüre zur Vertiefung
    10. 3.10 Übungsaufgaben
  8. 4 Kommunikationswissenschaftliche Modelle
    1. 4.1 Geschichte der Kommunikationswissenschaft
    2. 4.2 Massenkommunikation und Individualkommunikation
    3. 4.3 Gegenstand der Kommunikationswissenschaft
    4. 4.4 Modellbildung
    5. 4.5 Kommunikation und das grundlegende Kommunikator-Rezipient-Modell
    6. 4.6 Arten von Kommunikation
    7. 4.7 Merkmale von Humankommunikation
    8. 4.8 Medium, Kanal und Botschaft
    9. 4.9 Kommunikationsmodelle
      1. 4.9.1 Das Kommunikationsmodell technischer Übertragungskanäle nach Shannon und Weaver (1949)
      2. 4.9.2 Das bidirektionale Kommunikationsmodell mit Interpretation und soziokultureller Einbettung von Prakke (1968)
      3. 4.9.3 Das reflexive Kommunikationsmodell von Merten (1977)
      4. 4.9.4 Die Lasswell-Formel der Massenkommunikation (1961)
      5. 4.9.5 Das Beschreibungsmodell des strukturellen Wandels von Kommunikation nach Vowe et al. (2014)
      6. 4.9.6 Das Rückkopplungsmodell der Massenkommunikation nach Westley und McLean (1957)
      7. 4.9.7 Kooperationskettenmodelle des Supply Chain Management
    10. 4.10 Transfer, Konstruktion und Handlung
    11. 4.11 Zusammenfassung
    12. 4.12 Lektüre zur Vertiefung
    13. 4.13 Übungsaufgaben
  9. 5 Das mathematische Modell der technischen Kommunikation von Shannon
    1. 5.1 Gegenstand
    2. 5.2 Das Grundmodell und die Grundbegriffe
    3. 5.3 Zusammenhang zwischen analogen und diskreten Signalen (Fourier und Nyquist)
      1. 5.3.1 Fourier
      2. 5.3.2 Nyquist und Shannon
    4. 5.4 Der diskrete Kanal ohne Störung
      1. 5.4.1 Kanalkapazität
      2. 5.4.2 Wahrscheinlichkeitssteuerung des Übertragungsprozesses
      3. 5.4.3 Effektive Kodierung
      4. 5.4.4 Wahlmöglichkeit, Unsicherheit und Entropie
      5. 5.4.5 Entropie einer Informationsquelle
      6. 5.4.6 Effizienz der Kodierung und Hauptsatz
    5. 5.5 Der diskrete Kanal mit Störung
      1. 5.5.1 Störung, Korrektur und Übertragungsrate
      2. 5.5.2 Effizienz der Kodierung und Hauptsatz
      3. 5.5.3 Interpretation des Hauptsatzes
    6. 5.6 Analoge Informationsquellen mit Störung
    7. 5.7 Zusammenfassung
    8. 5.8 Lektüre zur Vertiefung
    9. 5.9 Übungsaufgaben
  10. 6 Referenzmodell des Internets
    1. 6.1 Gegenstand
    2. 6.2 Funktionsschichten
      1. 6.2.1 Komplexität der Kommunikationsfunktionen
      2. 6.2.2 Historie
      3. 6.2.3 Bausteine einer Schicht
      4. 6.2.4 Verbindungsorientierte und verbindungslose Netzdienste
      5. 6.2.5 Dienstprimitive
    3. 6.3 Die sieben Schichten des OSI-Referenzmodells
    4. 6.4 Das Internet-TCP/IP-Referenzmodell
      1. 6.4.1 Die vier Schichten des Internet-TCP/IP-Referenzmodells
      2. 6.4.2 Vergleich zwischen OSI und Internet
    5. 6.5 Zusammenfassung
    6. 6.6 Lektüre zur Vertiefung
    7. 6.7 Übungsaufgaben
  11. 7 Datenformate im Internet
    1. 7.1 Der Gegenstand
    2. 7.2 Logische Struktur, Rohdaten und Präsentation von Daten
    3. 7.3 Kodierung
    4. 7.4 Der ASCII-Zeichensatz
      1. 7.4.1 Historie
      2. 7.4.2 Struktur, Rohdaten, Präsentation und Kodierung
      3. 7.4.3 Die ASCII-Zeichencodes
    5. 7.5 E-Mail-Format nach RFC 822
    6. 7.6 MIME – Multimedia im Internet
      1. 7.6.1 Historie
      2. 7.6.2 Struktur, Rohdaten, Präsentation und Kodierung
      3. 7.6.3 Base-64-Kodierung
      4. 7.6.4 Das MIME-Format
      5. 7.6.5 Beispiele
    7. 7.7 ASN.1
    8. 7.8 XML
      1. 7.8.1 Historie
      2. 7.8.2 Struktur, Rohdaten, Präsentation und Kodierung
      3. 7.8.3 Wohlgeformte Tag-Darstellung von XML-Dokumenten
      4. 7.8.4 Dokumenttypdefinitionen
      5. 7.8.5 Schemadefinitionen
      6. 7.8.6 Transformationen und Präsentationen mit XSLT
      7. 7.8.7 Verarbeitung von XML-Dokumenten
      8. 7.8.8 Beispiel Überweisungsformular
      9. 7.8.9 Beispiel Steuerung unternehmensübergreifender Geschäftsprozesse
    9. 7.9 HTML
      1. 7.9.1 Gegenstand und Historie
      2. 7.9.2 Logische Struktur, Rohdaten, Präsentation und Kodierung
      3. 7.9.3 Cascading Style Sheets
      4. 7.9.4 Die Hyperlinks in das World Wide Web
      5. 7.9.5 HTML-Formulare
      6. 7.9.6 Beispiel: ein unausgefülltes Banküberweisungsformular
    10. 7.10 Die Datenformate des Semantic Web
      1. 7.10.1 Gegenstand und Historie
      2. 7.10.2 Logische Struktur, Rohdaten und Präsentation
      3. 7.10.3 Kodierung: Serialisierung von RDF-Statements
    11. 7.11 Datenmodellierung
    12. 7.12 Zusammenfassung
    13. 7.13 Lektüre zur Vertiefung
    14. 7.14 Übungsaufgaben
  12. 8 Protokolle
    1. 8.1 Der Gegenstand
    2. 8.2 Begriffsbildung
      1. 8.2.1 Gesellschaftliches Protokoll
      2. 8.2.2 Digitales Protokoll
    3. 8.3 Protokollspezifikationen
      1. 8.3.1 Aufgabe und Ziel
      2. 8.3.2 Sequenzdiagramm
      3. 8.3.3 Formale Sprachen und endliche Zustandsautomaten
      4. 8.3.4 Petri-Netze
    4. 8.4 Beispiel 1: eingleisige Tunnelstrecke
    5. 8.5 Beispiel 2: gesicherter Datenversand der Verbindungsschicht
      1. 8.5.1 Verbindungsprotokolle
      2. 8.5.2 Basisprotokoll „BP“
      3. 8.5.3 Basisprotokoll mit Stop-and-Wait-Bestätigung „SW“
      4. 8.5.4 Stop-and-Wait mit einfachem Timeout des Senders “SW+TO”
      5. 8.5.5 Alternating-Bit-Protokoll „AB“
      6. 8.5.6 Sliding Windows für Fluss- und Fehlerkontrolle
    6. 8.6 Beispiel 3: SMTP für E-Mail im Internet
      1. 8.6.1 Modell der Simple Mail für das Internet
      2. 8.6.2 Datenformat der Simple Mail für das Internet nach RFC 822
      3. 8.6.3 SMTP – Simple Mail Transfer Protocol nach RFC 821
      4. 8.6.4 Zustandsautomaten für das SMTP-Protokoll
    7. 8.7 Beispiel 4: HTTP für das World Wide Web
      1. 8.7.1 Modell des Übertragungsprotokolls im Web
      2. 8.7.2 Die Protokolldatenelemente request und response
      3. 8.7.3 Der Uniform Resource Identifier URI
      4. 8.7.4 Protokollzustände
    8. 8.8 Beispiel 5: SOAP
      1. 8.8.1 Aufbau einer SOAP-Nachricht
      2. 8.8.2 Syntax einer SOAP-Nachricht
      3. 8.8.3 Das Protokoll
      4. 8.8.4 SOAP-Anwendungsbeispiel: Steuerung unternehmensübergreifender Geschäftsprozesse
    9. 8.9 Beispiel 6: Angebot–Gegenangebot im E-Commerce
      1. 8.9.1 Drei-Schritte-Basisprotokoll für vertragsbasiertes E-Commerce
      2. 8.9.2 Kooperation, Signatur und Terminierung
      3. 8.9.3 Formale Darstellungen
    10. 8.10 Zusammenfassung
    11. 8.11 Lektüre zur Vertiefung
    12. 8.12 Übungsaufgaben
  13. Nachwort
  14. Abkürzungsverzeichnis
  15. Literaturverzeichnis
  16. Stichwortverzeichnis