Lectures

Grundlagen der Angewandten Informatik (Vorlesung mit Übung)

Die Vorlesung ist Teil des Moduls Grundlagen der Informationsverarbeitung. Dieses besteht aus den beiden Vorlesungen "Grundlagen der Angewandten Informatik" und "Grundlagen der Technischen Informatik", die in einer Prüfung gemeinsam geprüft werden.

Die Vorlesung "Grundlagen der Angewandten Informatik" befähigt die Hörer, grundlegende Fragestellungen der Informationstechnik algorithmisch formulieren und aus stochastischer Sicht zu bewerten.

Entsprechend werden folgende Themen behandelt:

• Datenstrukturen
• Algorithmen
• Stochastik

Inhaltliche Voraussetzungen für diese Vorlesung sind Grundkenntnisse der Objektorientierten Programmierung (Java, C++).

Grundlagen der Technischen Informatik (Vorlesung mit Übung)

Die Vorlesung ist Teil des Moduls Grundlagen der Informationsverarbeitung.

Kommunikationsnetze I (Vorlesung mit Übung)

Das Modul "Kommunikationsnetze I" behandelt die grundlegenden Architekturprinzipien von Kommunikationsnetzen anhand von Beispielen aus den Bereichen der Mobilfunknetze, Local Area Networks, Automatisierungs- und Fahrzeugnetze und des Internet. Die Hörer erwerben tiefgehende Kenntnisse bzgl. des Aufbaus und der Funktion ausgewählter Systeme, Protokolle und Dienste. Diese werden formal beschrieben und mathematisch bewertet.

Entsprechend hat das Modul folgende Inhalte:

• Grundprinzipien von Kommunikationsnetzen und -protokollen:
  • Übertragung und Multiplextechniken
  • Fehlersicherung
  • Medienzugriff
  • Vermittlung und Routing
  • Transportprotokolle
• Spezifikation von Protokollen in Kommunikationsnetzen mittels der Specification and Description Language (SDL)
• Bewertung der Leistungsfähigkeit von Protokollen in Kommunikationsnetze
• Ausgewählte Anwendungen und Dienste in Automatisierungs- / Fahrzeugnetzen und im Interne

Inhaltliche Voraussetzung sind Kenntnisse, wie sie beispielsweise im BSc-Modul "Grundlagen der  Informationsverarbeitung" vermittelt werden.

Technische Informatik (Vorlesung mit Übung)

Angestrebte Lernergebnisse: Die Hörer können Schaltungen auf der Register-Transfer-Ebene entwerfen, Mikroprogrammierung anwenden, kennt Konzepte und Mechanismen von Betriebssystemen und versteht den Aufbau von Rechnersystemen einschließlich der Ein- und Ausgabemechanismen.

Inhalt

• Einfache Einadressmaschine
• Elemente und Mechanismen der Register-Transfer-Ebene
• Prozessorbaugruppen und Mikroprogrammierung
• Grundkonzepte von CISC-Prozessoren
• Aufbau von Rechnersystemen einschl. Ein-/Ausgabe
• Grundkonzepte und Mechanismen von Betriebssystemen

(Empfohlene) Voraussetzungen: Kenntnisse, wie sie in den Modulen Grundlagen der Programmierung sowie Grundlagen der Informationsverarbeitung vermittelt werden.

Communication Networks Architecture and Design (Lecture with Exercises)

This module provides a deep understanding of architectures and mechanisms of high-performance communication networks and methods for their analysis and design regarding quality of service and availability.

Course content

• Architectures of multi-layer wide-area networks (transport networks and Internet
• Mechanisms for assuring quality of service and availability
• Analysis and design methods for high-performance networks (traffic theory, performance simulation, graph theory, optimization

Students should have a bachelor's degree in electrical engineering or computer science; knowledge about communication networks and protocols and their performance from, i.e., "Kommunikationsnetze I"; basic knowledge about statistics and graph theory;

Rechnerarchitektur und Rechnerorganisation (Vorlesung mit Übung)

Entwurf Digitaler Systeme (Vorlesung mit Übung)

Willkommen zu "Entwurf Digitaler Systeme"!

In dieser Vorlesung geht es um VHDL. Die Vorlesung soll den Teilnehmer und die Teilnehmerin in die Lage versetzen, digitale Systeme zu entwerfen, zu simulieren und zu realisieren. Dies umfasst den systematischen Entwurf anwendungsspezifischer Bauelemente, ihre Realisierung mit Hilfe programmierbarer Logikbausteine (FPGAs) und den praktischen Aufbau digitaler Schaltungen.

Kapitel 0: Grundlagen der Digitaltechnik

1. Gatter und Flipflops
2. Kombinatorische Netzwerke
3. Sequenzielle Netzwerke
4. Register-Transfer-Ebene
5. Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)

Kapitel 1: Entwurfsprozess und Modularisierung

1. Entwurfsprozess
2. Modularisierung
3. Beispiel: Spiel "Senso"

Kapitel 2: VHDL Grundlagen

1. Einführung
2. Grundlegende Modellierungskonzepte
3. Beispiel: Synchroner Binärzähler

Kapitel 3: Sprachkonzepte von VHDL

1. Lexikalische Elemente
2. Typsystem
3. Sequenzielle Anweisungen
4. Beispiel: Automaten
5. Nebenläufige Anweisungen
6. Components und Strukturbeschreibungen

Kapitel 4: Beispiel: Ein einfacher Mikroprozessor

1. Motivation und Ansatz
2. Programmiermodell
3. Implementierung

Kapitel 5: Fortgeschrittene Sprachkonzepte mit VHDL

1. Prozeduren und Funktionen
2. Packages
3. Libraries
4. Signale
5. VHDL-2008
6. Nicht behandelte VHDL-Konstrukte

Kapitel 6: Designrichtlinien

1. Metastabilität
2. Kombinatorische Netzwerke
3. Sequenzielle Netzwerke

Es werden Grundkenntnisse über Digitaltechnik, wie sie beispielsweise in der Lehrveranstaltung "Grundlagen der Technischen Informatik" vermittelt werden, erwartet.

Stand 14. Oktober 2022. Änderungen vorbehalten.

Performance Modelling and Simulation (Lecture with Exercises)

Introduction to Modeling and Performance Analysis of Communication Traffic in Computer and Telecommunication Networks

1. Modeling

Communication traffic as stochastic point process; modeling of system and resource structure and system organisation

2. Random Variables

3. Communication Traffic as a Stochastic Process

4. Analysis of Markovian Queueing Systems

5. Analysis of Non-Markovian Queueing Systems

6. Simulation

Network Security (Lecture)

Objectives of the lecture

• understand security objectives as well as attacks on end systems and networks
• understand the consequences for network architectures, communication protocols and their implementations
• be able to perform risk analysis and apply the results to finding design decisions
• be able to select and apply cryptographic mechanisms
• know some available security solutions on different network layers and their properties
• know about the principles of secure design and programming
• understand the application of and methods used in modern security devices

Lecture outline

1.  Security objectives
2.  Vulnerabilities, attacks and attack vectors
3.  Risk analysis
4.  Cryptography basics
5.  Security mechanisms
6.  Security protocols
7.  Security frameworks
8.  Identity management
9.  Principles of secure design and programming
10.  Security assessment of protocols and architectures
11.  Security paradigms and architectures
12.  Anomaly detection
13.  Firewalls and advanced security devices

Mobile Network Architecture Evolution (Lecture)

Intended Learning Outcomes

Students understand advanced concepts of mobile communications systems including:

• Organization of the transmission medium / the radio resources (for 2G, 3G, 4G and 5G)
• Functions to protect transmission on the radio channel
• Protocol architectures and advanced protocol functions (for 4G and 5G)
• Network architectures and their evolution towards 5G
• Networking aspects for the support of mobility, quality of service and security

Content

Introduction: From 2G to 5G mobile communications systems

Part 1: Radio resource related functions

• Organizing the Transmission Medium (Duplexing / Multiplexing, Frequency / Time / Space / Code Division)
• Using the Radio Resources (Mapping and organization of Logical Channels, Transport Channels, and Physical Channels)
• Protecting the Radio Channel (Channel Coding, Radio Link Control, Hybrid ARQ, Ciphering and Source Coding)

Part 2: Network Architectures and Protocols

• Network Architectures (network functions and the evolution towards a 5G network architecture)
• The Protocols (Access Stratum / Non Access Stratum, Control Plane / User Plane, air interface / terrestrial interfaces).
• Examples (end-to-end scenarios for location management, session management, handover management and security management)

IT Service Management (Lecture)

The lecture introduces the fundamentals of IT Service Management focusing on the component view, the system view and the process view.

Objectives of the lecture

• understand the process orientation of any service delivery
• understand key concepts on service operation, service planning and service design

Content:

1. Introduction overview and terminology

2. Non-technical fundamentals of IT Service Management

3. Network Basics

• Redundant Infrastructure Planning
• Cabling
• Addressing

4. Service

• SLAs

5. Management Structure

• Information Model
• Communication Model
• Organizational Model
• Functional Model

6. Security

• Organizational Structure
• Security Objectives

7. Authentication, Autorization, Accounting

8. Identity & Identity Federation

9. ITIL

• Service Strategy
• Service Design
• Service Transition
• Service Operation

10. Business Models and Value Chains

11. Cloud Computing

• Process
• Legal aspects

Projektpraktikum Rechnerarchitektur