Verschiedene Speicherorte

Hintergrund für den Lehrer: 04_run_hintergrund_cloud.odt

Begleitende Präsentation: 02_run_dateispeicherung.odp

Als Aufhänger wird hier die Frage verwendet, wie man große Datenmengen an andere Personen weitergeben kann. Die Schüler werden vor die Frage gestellt, wie sie eine 1 GB große Videodatei, die sie z.B. auf dem Handy oder einem USB-Stick dabei haben, an einen Freund schicken wollen. Dabei wird zwischen drei Situationen unterschieden: Der Freund befindet sich gerade auch im Computerraum; der Freund ist auch Schüler der Schule, kann aber nicht direkt getroffen werden; der Freund befindet sich im Ausland. Um im letzteren Fall Lösungen der Art „per Post oder Kurier schicken“ auszuschließen, wird die Zusatzbedingung gestellt, dass die Datei bis zum Abend beim Empfänger sein soll.

Bei kleinen Dateien (< 20 MB) ist es meist möglich, E-Mail oder Messenger-Dienste als Medium zu verwenden. Bei größeren Dateianhängen blockiert der Anbieter (von Sender oder Empfänger) allerdings den Versand. Die Datei im vorgestellten Szenario ist allerdings bei weitem zu groß, also sind andere Wege notwendig, die jeweils verschiedene Vor- und Nachteile haben.

Wenn der Empfänger sich im gleichen Raum befindet, kann die Datei „direkt“ kopiert werden. Entweder verwendet man einen Computer, um die Datei von USB-Stick zu USB-Stick zu kopieren oder man verschickt sie per Bluetooth-Verbindung über das Handy. Vorteile sind die hohe Geschwindigkeit (USB je nach Version zwischen 20 und 100 MB/s, Bluetooth in der neuesten Version bis zu 12 MB/s) und dass kein Dritter Zugriff auf die Daten hat.

Um eine Datei an einen Mitschüler zu schicken, den man nicht direkt treffen kann, kann man sie auf ein Tausch-Laufwerk im Schulnetz kopieren und dem Freund den Dateipfad (z.B. per Mail oder Messenger) mitteilen. Dort kann dieser sie dann später auf sein Gerät kopieren. Dieses Vorgehen ist immer noch sehr schnell (Schulnetz zwischen 10 und 100 MB/s je nach Ausstattung). Der Nachteil ist, dass unter Umständen jeder Schüler und Lehrer der Schule die Datei ebenfalls abrufen kann.

Wenn beides nicht möglich ist, kommt ein Cloudspeicher zum Einsatz. Hier muss vermutlich erst allen Schülern erklärt werden, was ein Cloudspeicher überhaupt ist. Es bietet sich an, bei einem verbreiteten Anbieter zu demonstrieren, wie eine Datei hoch- und heruntergeladen sowie geteilt wird. Die Lösung für das Szenario ist also, die Datei beim Cloudspeicher der Wahl hochzuladen und die Datei mit dem Freund zu teilen. Der Vorteil des Cloudspeichers ist die weltweite Erreichbarkeit. Nachteile sind die (zusätzliche) Abhängigkeit von einem funktionierenden Internetzugang, die niedrige Geschwindigkeit (der Flaschenhals¹ ist hier der Internetzugang z.B. über DSL) und der mögliche Zugriff auf die Daten durch Dritte (Hacker oder Anbieter des Clouddienstes).

Es sollte dann besprochen werden, wo sich die Dateien eigentlich physisch befinden. Den Schülern muss klargestellt werden, dass Dateien sich grundsätzlich auf Datenträgern wie z.B. Festplatten befinden. Die Frage ist nur, wo sich jeweils die Festplatte befindet. Bei einer lokalen Speicherung befinden sich die Dateien auf der Festplatte, die direkt im Computer am Arbeitsplatz eingebaut ist – es bietet sich an, eine als Anschauungsobjekt mitzubringen. Eine Speicherung im Netzwerk bedeutet, dass die Dateien auf der Festplatte im Schulserver liegen. Hier bietet es sich – sofern möglich und praktikabel – an, den Schulserver mit der Klasse anzuschauen. Die Schüler sind oft erstaunt, dass der Server relativ unspektakulär aussieht. Wichtig ist aber, zu zeigen, dass auch der Server kein abstraktes Gebilde, sondern ein konkreter Computer in einem Zimmer ist.

Hinweis zur Präsentation: Auf Folie 3 wird die Struktur des Schulnetzes mit Windows-Clients skizziert. Hier gibt es für die Clients jeweils eine lokale Festplatte (C:). Dazu kommt das Laufwerk H:, das den „Eigenen Dateien“ („Home“) entspricht, auf die nur der Nutzer selbst Zugriff hat, sowie ein Laufwerk T: („Tausch“), auf das unter Umständen alle Nutzer des Schulnetzes Zugriff haben. Es gibt Netzwerkinstallationen, bei denen es ein solches Laufwerk nicht gibt, stattdessen gibt es z.B. Klassen-Tauschordner und Projekt-Tauschordner. Die Lehrkraft muss die Präsentation den örtlichen Gegebenheiten anpassen.

Die Speicherung in einer Cloud ist da etwas komplizierter. Die riesigen Datenmengen, die ein Cloudanbieter verwaltet, können nicht auf einem einzelnen Computer gespeichert werden. Stattdessen betreibt er eine oder mehrere Serverfarmen, also Gebäude, in denen hunderte oder tausende Server betrieben werden. Wo genau die Daten dann tatsächlich liegen, ist für den Endbenutzer nicht nachvollziehbar. Diese „Unfassbarkeit“ ist der Hintergrund des Begriffs „Cloud“. Es reicht, wenn die Schüler erkannt haben, dass ihre Daten irgendwo auf einem Server liegen, der unter Kontrolle des Cloudanbieters liegt. Wer sonst noch Zugriff auf die Daten hat, ist offen². Man geht davon aus, dass die Daten vertraulich behandelt werden und vor Fremdzugriff gesichert sind, kann es aber nicht mit Sicherheit wissen.

Wenn die Schüler sehen, welchen Aufwand ein Cloudanbieter betreiben muss (Anschaffung, Betrieb und Wartung von hunderten Servern), ist ihnen leicht klarzumachen, dass dies mit immensen Kosten verbunden ist. Diese Kosten müssen wieder eingenommen werden – die Frage ist, wie? Den Schülern muss klargemacht werden, dass kein Angebot im Internet tatsächlich kostenlos ist. Es gibt immer jemanden, der dafür bezahlt und der hat knallharte geschäftliche Interessen. Wie offen diese gezeigt werden, ist unterschiedlich. Google bietet beispielsweise die Möglichkeit unter http://myactivity.google.com die gespeicherten Daten zu einem Google-Account einzusehen. Da bei der Nutzung eines Android-Smartphones ein Google-Account notwendig ist, sollten die meisten Schüler einen Account besitzen. Hat der Nutzer in den Datenschutzeinstellungen das Sammeln der Daten nicht explizit verboten, können hier Standortdaten, Youtube-Aufrufe uvm. des Nutzer über mehrere Jahre hinweg eingesehen werden.

Danach sollte die Problematik der Datensicherheit angesprochen werden: Wer kümmert sich darum, dass die Daten nicht verloren gehen? Beim Computer zuhause ist der Nutzer selbst dafür verantwortlich, ein Backup durchzuführen. Das Schulnetz wird von einem Administrator betreut, der (hoffentlich) ebenfalls ein regelmäßiges Backup durchführt. Bei Cloudspeichern wird vom Anbieter für ein Backup gesorgt, indem z.B. die Daten zwischen den einzelnen Serverfarmen hin und her kopiert werden. Hier stellt sich aber das Problem, dass für den Zugriff auf Clouddaten nicht nur der eigene Computer funktionieren muss, sondern dass auch der Internetzugang nutzbar sein muss und die Verbindung zum Cloudspeicher nicht getrennt sein darf. Was im Falle einer Insolvenz des Cloudanbieters mit den Daten passiert, ist zudem völlig unklar.

Zusammenfassend sollte den Schülern eingeschärft werden, dass (unverschlüsselte) sensible Daten nichts in der Cloud zu suchen haben und dass von wichtigen Daten immer eine Kopie im eigenen Computer existieren sollte.

Um die Inhalte zu festigen, kann das Quizspiel (Quiz.jar) verwendet werden. Für die Ausführung des Programms ist Java 8 erforderlich. Das Programm kann den Schülern im Tauschlaufwerk bereit gestellt werden und von den SchülerInnen dort gestartet werden.

Sobald das Programm gestartet wurde, wählen die Schüler die Spieleranzahl (2-4). Die Schüler können der Reihe nach eine Frage aussuchen. Beantwortet der Spieler die Frage richtig, bekommt er die Punkte. Ist sie falsch, darf der nächste Spieler die Frage beantworten. Sie wird so lange weitergegeben, bis sie richtig beantwortet wurde. Unabhängig davon, wer die Frage richtig beantwortet hat, sucht danach der nächste Schüler eine Frage aus und darf sie als erster beantworten.

Die Fragen ergeben sich überwiegend aus den in der Präsentation angesprochenen Aspekten. Sie gehen aber auch darüber hinaus (z.B. historische Fragen, Anzahl Hosts im Internet). Dort dürfen die Schüler raten. Wenn Sie als Lehrer die Fragen auch verändern möchten, können Sie die Datei questions.xml bearbeiten, die alle Fragen enthält.

¹ Als „Flaschenhals“ bezeichnet man in der Informatik aber auch der Logistik das langsamste Glied einer Kette von aufeinanderfolgenden Verarbeitungsschritten. Zum Beispiel wird auch eine schnelle Festplatte ausgebremst, wenn sie über eine langsame Schnittstelle ausgelesen wird – das System kann nicht schneller arbeiten als der langsamste Teilnehmer. Die Metapher kommt daher, dass beim Ausleeren einer Flasche der Durchmesser der schmalsten Stelle (der Hals) maßgeblich für die Geschwindigkeit ist.

² Die Übertragung zum Cloudspeicher ist üblicherweise unproblematisch, da sie HTTPS-verschlüsselt sind. Fraglich ist nur, was mit den Daten passiert, wenn sie unverschlüsselt auf dem Server liegen.

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