Content from Vorbesprechung

Zuletzt aktualisiert am 2025-09-16 | Diese Seite bearbeiten

Übersicht

Fragen

  • Was ist Datenmanagement?
  • Was ist digitale Selbstbestimmtheit?
  • Warum ist eine selbst gehostete Datenmanagementlösung gut?

Ziele

  • Thematische Einleitung
  • Vorstellung der Ziele und Inhalte des Kurses
  • Voraussetzungen, die Sie mitbringen sollten
  • Informationen zum Ablauf des Kurses

Thematische Einleitung

Datenmanagement im wissenschaftlichen Kontext

Der Begriff des Forschungsdatenmanagements (FDM) umschreibt den Umgang mit Forschungsdaten (z.B. Messdaten, Bilder, Artikel, Interviewdaten u.v.m.) innerhalb von Forschungsprojekten. Dabei beginnt FDM bei der Planung von Projekten, legt Standards für das Erstellen, Analysieren und Publizieren fest und sorgt durch strukturierte Archivierung für eine nachhaltige Speicherung und die Möglichkeit der Nachnutzung der Forschungsdaten.

Mehr zum Thema FDM finden Sie z.B. hier, hier oder im Kurs FDM Basics

Um während der aktiven Forschungsarbeit seine Daten strukturiert und zugänglich speichern zu können und mit anderen Projektteilnehmenden kollaborieren zu können, sind online Dateispeicherung und online Dateibearbeitung essentiell.

Häufig werden hierfür die Angebote großer Tech-Konzerne aus dem Ausland genutzt. Es gibt aber auch die Möglichkeit solche Lösungen selbst zu betreiben. Dadurch ist der Datenschutz gewährleistet, da keine Daten außerhalb der EU gespeichert werden. Außerdem ist man unabhängig von den vermeintlich günstigen Angeboten der Tech-Konzerne.

Die Probleme, die eine solche Abhängigkeit auch im privaten Alltag herbeiführen, erfahren Sie in der folgenden Aufgabe.

Aufgabe

Aufgabe 1: Mark und sein Sohn

In diesem Fall ist einiges schief gelaufen. Wir werden darüber in der ersten Präsenzsitzung diskutieren.

Auf jeden Fall hat Mark jedoch seine informationelle Selbstbestimmung aufgegeben.

Informationelle Selbstbestimmtheit

Unter dem Begriff informationelle Selbstbestimmtheit wird verstanden, dass Personen selbst über ihre Daten bestimmen können. Das Bundesverfassungsgericht hat dazu bereits 1983 geurteilt:

“Das Grundrecht gewährleistet insoweit die Befugnis des Einzelnen, grundsätzlich selbst über die Preisgabe und Verwendung seiner persönlichen Daten zu bestimmen.”

Aber wie können wir selbst über die Preisgabe unserer Daten bestimmen?

Digitale Mündigkeit

Um selbst über seine Daten zu bestimmen, sollte man die Daten und deren Zustandenkommen verstehen. D.h. angewendete Technik sollte verstanden und hinterfragt werden. Stimmt etwas nicht, sollte Kritik geübt werden oder ggf. nach Alternativen gesucht werden. Fragen Sie sich beim Einsatz digitaler Tools immer:

  • Welche Daten gibt es?

  • Wann entstehen welche Daten?

  • Wer hat Zugriff auf diese Daten?

  • Welche Daten möchte ich wem preis geben und welche behalte ich für mich?

Aufgabe

Wie digital mündig sind Sie?

Lesen Sie den folgenden Artikel von Digitalcourage

Welche der im Artikel genannten Punkte setzen Sie bereits um? In welchen Bereichen können Sie noch “mündiger” werden?

Nutzen Sie ein kostenloses E-Mailpostfach? Speichern Sie Daten in verdächtig günstigen Onlinespeichern? Wie abhängig sind Sie von Big Tech (Apple, Google, Amazon, Microsoft)?

Mehr zum Thema digitale Mündigkeit findet sich auch bei Simon 2024 1

Referenz

Digitale Selbstbestimmtheit

Zu einem selbstbestimmten Leben gehört auch eine digitale Selbstbestimmtheit.

Deshalb:

  • eingesetzte Technik verstehen

  • Open-Source statt Closed Source

  • Community statt Großkonzern

Noch mehr zu digitaler Selbstbestimmtheit und Selbstverteidigung

Noch mehr Informationen zum Thema finden Sie bei Interesse unter anderem bei den folgenden Quellen:

Ziele und Inhalte des Kurses

Allgemeine Ziele

  • Einstieg die Linux-(Server)-Welt

  • Weniger Angst vor Technik (und Fehlern)

  • Einstieg in die Systemadministration

  • Einrichten einer selbst betriebenen Webanwendung zur Dateiverwaltung (“Cloud”) mittels Docker

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Betriebssystem: Installation und grundlegende Verwaltung:

Wir beginnen ganz am Anfang mit der Installation und dem Kennenlernen des Linux-Betriebssystems. Wir nutzen dazu das Betriebssystem Ubuntu in der Servervariante, welches wiederum auf dem Debian-Betriebssystem aufbaut.

  • Sicherheit: Backup, Firewall, Fern-Zugriff:

Vor der Installation der eigentlichen Cloud-Software muss der Server eingerichtet werden. Dazu zählen z.B. Funktionen zum Fernzugriff (SSH), verschiedene Techniken zum Absichern des Servers (Firewall, Benutzer und Zugriffsrechte) aber auch das Thema Backup.

Drei Screenshot von Kommandozeilen. Der erste zeigt einen Befehl zum herstellen einer SSH-Verbindung, der zweite den rsync-Befehl zum erstellen von Backups und der dritte den Befehl zur erlauben von SSH-Verbindungen in der Firewall.
Wir werden die meiste Zeit mit der Kommandozeile arbeiten (hier am Beispiel von SSH (Fernzugriff), Rsync (Dateisynchronisation) und ufw (Firewall)
  • Docker und Webserver

Im zweiten Teil des Kurses liegt der Fokus auf Webservern, mit welchen Webanwendungen verfügbar gemacht werden und Docker, mit welchem Software unabhängig vom Betriebssystem installiert und konfiguriert werden kann. Als Webserver werden wir mit Apache2 und NGINX arbeiten und lernen, wie wir TLS-Zertifiakte zur Sicherung der Webanwendung erhalten.

  • Nextcloud und mehr Services

Im dritten Teil des Kurses werden die zuvor erlernten Grundlagen angewendet, um mit Docker die Kollaborationsplattform Nextcloud und andere spannende Webanwendungen zu installieren und zu konfigurieren.

Voraussetzungen

Allgemeine Voraussetzungen

  • Sie sollten sicher mit Ihrem PC (Windows oder Linux) oder Ihrem Mac umgehen können

  • Sie sollten keine Angst vor Technik und der Kommandozeile haben

  • Sie benötigen ein Notebook oder Tablett mit Tastatur (keine Touch-Geräte).

  • Zugriff mit Ihrem Gerät auf das Eduroam- und das VPN-Netzwerk der Universität Tübingen

Technische Voraussetzungen

Allen Teilnehmenden wird ein virtueller Server im Rechenzentrum der Universität zur Verfügung gestellt. Sie benötigen keinen eigenen Server. Sollten Sie die im Kurs erlangten Kenntnisse später auf eigener Hardware umsetzen wollen, eignen sich Einplatinen-Computer (System-on-Chip, kurz SoC) wie ein Raspberry Pi 5.

Organisatorisches

Wöchentlicher Ablauf:

Die Wochen laufen i.d.R. wie folgt ab:

  1. Sie arbeiten das Selbstlernmaterial auf Github durch

  2. Sie absolvieren auf ILIAS den Test zum Selbstlernmaterial

  3. Sie setzen die Arbeitsschritte selbstständig auf Ihrem Server um. Dazu können Sie (online oder in Präsenz) zum Übungstermin kommen.

Gruppenarbeit

Um die praktische Umsetzung des Projekts zu erleichtern, werden im Kurs Gruppen gebildet. Nutzen Sie diese Gruppen, um Fragen zu klären, das praktische Vorgehen gemeinsam zu planen und bei Problemen gemeinsam nach Lösungen zu suchen.

Leistungsnachweis

  • Bei erbrachter Leistung erhalten Sie für diesen Kurs 3 ECTS-Punkte

  • Der Kurs ist anrechenbar für das Zertifikat Data Literacy im Wahlbereich praktische Anwendungen

  • Die erforderlichen Leistungen sind:

    • wöchentliche Bearbeitung der Lernmaterialien

    • wöchentlicher Test auf ILIAS

    • selbstständige Konfiguration eines Cloud-Servers

    • Verfassen eines Abschlussberichts (ca. 3-4 Seiten)

  • Der Workload beträgt entsprechend 3 ECTS ca. 90 Stunden im Semester. Davon entfallen ca. 21 Stunden auf die Übungen, 9 Stunden auf den Abschlussbericht und 60 Stunden auf die Vor- und Nachbereitung der Sitzungen inkl. den Tests D.h. pro Woche müssen Sie während der Vorlesungszeit durchschnittlich ca. 4,3 Stunden Arbeitszeit zusätzlich zu den Übungssitzungen einplanen.

Mehr Informationen folgen in der ersten Präsenzsitzung.

Hauptpunkte
  • Die eigene Cloud schützt die Privatsphäre und reduziert die Abhängigkeit von großen Monopolisten
  • Der Kurs begleitet Sie vom Linux Betriebssystem über die Grundkonfiguration des Servers bis hin zur Installation und Konfiguration des eigenen Cloudservers im Docker Container
  • Sie müssen jede Woche Selbstlernmaterial durcharbeiten, auf ILIAS einen Test durchführen und die praktischen Aufgaben absolvieren
  • Am Ende des Kurses müssen Sie noch einen Abschlussbericht verfassen
  • Für den Kurs erhalten Sie 3 ECTS-Punkte

  1. L. Simon, Digitale Mündigkeit - Wie wir mit einer neuen Haltung die Welt retten können, (Bielefeld 2024)↩︎

Content from Betriebssystem und Linuxgrundlagen

Zuletzt aktualisiert am 2025-09-16 | Diese Seite bearbeiten

Übersicht

Fragen

  • Wie wähle ich die richtige Hard- und Software aus?

  • Wie installiere ich ein Linux-Betriebssystems?

  • Wie bediene ich ein Linux-Betriebssystem?

Ziele

  • Begriffsklärung
  • Betriebssystem installieren
  • Grundlagen mit der Linux-Kommandozeile

Die Hard- und Software

Hardware

Zu Beginn der meisten IT-Projekte steht die Frage, wo diese Projekte umgesetzt werden sollen. Dabei gibt es heutzutage unterschiedliche Möglichkeiten. Abgesehen von Tests auf lokalen Endgeräten wie PC oder Notebook, werden für viele Projekte spezialisierte Geräte genutzt. Vor allem für Firmen, Rechenzentren und andere Hochleistungsszenarien werden Computer mit spezialisierter Hardware (Prozessoren, Festplatten, Arbeitsspeicher oder RAID-Controller) eingesetzt, die für diese anspruchsvollen Aufgaben geeignet ist und häufig nicht mit Endanwender-Hardware vergleichbar ist.

Neben eigener Hardware besteht heute auch die Möglichkeit, seine Projekte auf fremder Hardware umzusetzen. Diese fremde Hardware befindet sich in einem entfernten Rechenzentrum (“der Cloud”) und ist über das Internet erreich- und steuerbar. Häufig wird die Hardware dabei virtualisiert, d.h. dass z.B. die Leistung eines echten Prozessors mithilfe von Software für mehrere virtuelle Computer zur Verfügung gestellt wird.

Für dezentrale Projekte können sogenannte Embedded Devices genutzt werden. Hierbei handelt es sich häufig um Spezialanfertigungen für genau einen Einsatzzweck, z.B. als Kassensystem oder Waage im Supermarkt oder als Informationsdisplay im öffentlichen Raum. Für diese Geräte werden auch spezielle Betriebssysteme und Software eingesetzt.

Für kleinere Projekte wie Heimanwender können normale PCs genutzt werden. Passender für Projekte mit wenig Leistungsanspruch (und im Heimanwenderbereich ist das i.d.R. der Fall) sind Mini-PCs, bei denen sämtliche oder die meisten Bauteile (Prozessor, Arbeitsspeicher, Datenspeicher und externe Schnittstellen wie Netzwerk und USB) auf einer Platine verbaut sind. Diese sogenannten Systems-on-a-Chip (SoC) haben den Vorteil, dass sie besonders energiesparsam sind, wenig Platz benötigen, keinen oder kaum Lärm verursachen und im Vergleich mit herkömmlichen PCs oder gar professionellen Servern deutlich günstiger sind.

Server vs. Client

Bezogen auf ihre Funktion innerhalb eines Computernetzwerks werden Geräte unterschiedlich bezeichnet:

  1. Client

Klassisches Endgerät wie PC, Notebook oder Smartphone. Hat keine zentralen Aufgaben. Ist ein Client-Gerät ausgefallen, ist das Netzwerk nicht betroffen.

  1. Server

Übernimmt als Kommunikationsknotenpunkt zentrale Aufgaben im Netzwerk. Je nach Leistungsbedarf werden spezialisierte Hochleistungshardware, normale PCs oder SoCs genutzt. Fällt ein Server aus, fehlt damit i.d.R. eine zentrale Funktion im Netzwerk. Je nachdem welche Aufgaben der Server hat, kann dies zum vollständigen versagen des Netzwerks führen oder nur zum Ausfall eines Dienstes (z.B. einer Website).

Software

Unter Software kann all das verstanden werden, was nicht angefasst werden kann. Also sämtlicher Programmcode, der auf einem Computer installiert ist. Dazu gehört sowohl das Betriebssystem, die Boot-Umgebung (welche das Betriebssystem lädt) aber auch alle anderen Programme wie Treiber, eine Firewall, ein Office-Programm oder ein Webserver-Programm.

Möchte man ein bestimmtes IT-Projekt umsetzen und hat die Hardware besorgt, gilt es auch die richtige Software auszuwählen. Hierbei ist zu beachten, dass Hard- und Software miteinander kompatibel sein müssen. Z.B. unterstützt nicht jedes Betriebssystem jede Art von Prozessor (siehe auch diesen Wikipedia-Artikel).

Abhängig von den Programmen, die man nutzen möchte, kann das passende Betriebssystem gewählt werden. Für viele Serveranwendungen, wie die in diesem Kurs genutzte Software Nextcloud, werden Linux-Betriebssysteme empfohlen. In vielen Fällen werden für die Funktion des Hauptprogramms (in unserem Fall Nextcloud) weitere Programme benötigt. Das sind häufig ein Datenbankmanagementsystem wie Mysql oder MariaDB, die Skriptsprache PHP, und ein Webserver wie Apache2. In dieser Kombination spricht man auch von einem LAMP-Stack (Linux, Apache, Mysql/MariaDB und PHP).

Die genauen Anforderungen an die Hard- und Software sind häufig den Handbüchern der Programme zu entnehmen. Allerdings hängt die richtige Wahl auch von der Intensivität der Nutzung, persönlichen Vorlieben oder Vorgaben innerhalb einer Organisation ab.

Aufgabe

System requirements

Szenario: Sie wollen für eine kleine Forschungsgruppe (ca. 10 Personen) eine Datenmanagement-Lösung betreiben und als Serversoftware Nextcloud installieren.

Welche Hardware wählen Sie dafür? Schauen Sie sich dafür die System requirements von Nextcloud an und wählen Sie aus einer der folgenden Hardware-Optionen:

  1. Raspberry Pi 4 mit 8GB RAM für ca. 100€ und einer externen 2 TB USB-HDD-Festplatte

  2. Raspberry Pi 5 mit 8GB RAM für ca. 110€ und einer 2 TB SSD-Festplatte

  3. Odroid H4 Ultra mit einer 2 TB SSD-Festplatte

  4. Einen Tower Server Intel RI1104-SMXEH Serie

Die genauen Hardwareanforderungen sind (v.a. am Anfang des Projekts und ohne Vorkenntnisse) schwer abzuschätzen. Geeignete Lösungen können aber die Nummern 2. und 3. sein. Die Nummer 4 wäre überdimensioniert und mit der Nummer 1. kommt das System an seine Grenzen. Auch der Raspberry Pi 5 ist für 10 Personen vermutlich zu schwach. Das hängt aber stark von der Art und der Intensivität der Nutzung ab.

Installation des Betriebssystems

Um ein Betriebssystem neu zu installieren, muss beim Starten des PCs/Servers (egal ob virtualisiert oder als physisches Gerät) ein bootbares Medium mit den Installationsdateien angeschlossen und beim Startvorgang ausgewählt werden.

In diesem Kurs wird mit virtuellen Servern gearbeitet, die mit der Virtualisierungsplattform Proxmox betrieben werden. Beim Start Ihres Servers ist bereits ein Installationsmedium eingebunden und als Startmedium hinterlegt.

Loggen Sie sich in der Proxmox-Webconsole ein und wählen Sie Ihren Server im rechten Menü aus. Gehen Sie nun im vertikalen Menü der virtuellen Maschine in den Bereich Console und klicken Sie im Konsolen-Fenster auf starten. Die virtuelle Maschine startet und der Ubuntu-Installationsassistent leitet durch die Installation des Servers.

Linux Grundlagen

  • Dateisystem

  • Kommandozeile

  • Arbeit mit Dateien

Hauptpunkte
  • Für viele Heimanwender und Kleinprojekte reichen Mini-PCs (SoC) aus.
  • Für große Projekte wird spezialisierte Serverhardware benötigt
  • In diesem Kurs wird auf einem virtuellen Server mit Linux-Betriebssystem die Cloud-Software Nextcloud als Docker-Container installiert.