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allgemein:digitalisierung

Was bedeutet Digitalisierung ?

Ein Bingo-Buzzword des Jahres ist Digitalisierung. Vor allem Politiker und Journalisten täuschen damit gerne Halbwissen vor, um die Wichtigkeit dieser Thematik zu unterstreichen, scheinen davon aber nicht mehr zu wissen als Helmut Kohl schon vor Jahrzehnten von seiner „Datenautobahn“.

Grundlegende Schichten

Was erfordert Digitalisierung denn eigentlich ?

  1. Erfassen von Messwerten und Einstellen anderer Werte (Sensoren und Aktoren)
  2. Kodieren solcher Werte in sehr klar definierten, standardisierten Datenformaten (Datenstukturen und Codecs)
  3. Sammeln, Übertragen und Synchronisieren dieser Daten in Datenbanken (Protokolle, Telemetrie)
  4. Verknüpfen und Verarbeiten von Daten aus den Datenbanken (Algorithmen, Anwendungen)
  5. Benutzerschnittstellen (Softwarenutzung, Konfiguration, Alarme, Statusberichte etc.)

Der momentan kritischste und oft noch unzureichende Teilbereich sind die Telemetrie und die dafür verwendeten Protokolle. Sie machen die Interoperabilität der vielen Bestandteile einer Vernetzung von Geräten in einem globalen „Internet“ erst aus.

Verbindungen müssen zuverlässig, sicher und über viele Verbindungsarten möglich sein, wegen der daraus entstehenden Komplexität werden Aufgaben in klar voneinander getrennten Schichten bzw. „Protokoll-Ebenen“ aufgeteilt, die das :de:OSI-Modell abstrakt definiert:

  1. Bitübertragungsschicht: realisiert ein Übertragungsmedium wie Kabel, Glasfaser, DSL- oder Vectoring- Anschluß, Bluetooth, WLAN oder Mobilfunk
  2. Sicherungsschicht: verpackt und transportiert zuverlässig (Prüfsummen) Frames genannte aber noch nicht Anwendungs-bezogene Datenpakete
  3. Vermittlungsschicht: stellt Verbindungen im Netz her (physikalisches Routing, Leitungsreservierung), z.B. durch Switches
  4. Transportschicht: unterhält Verbindungen auf logischer Ebene (Protokoll-basiertes Routing wie TCP, UDP etc.)
  5. Sitzungschicht: stellt für eine Anwendungssitzung eine stabile Verbindung her (Telefonanruf, App-Nutzung)
  6. Darstellungsschicht: Übertragung auf „logischer“ Ebene, also in für bestimmte Anwendungen relevanten Datenformaten wie HTML-Seiten, Bildformaten, Video-Codecs, VOIP-Paketen beim Mobilfunk, Fernsehprogramme oder Telemetriedaten von Fahrzeugen und Fluggeräten
  7. Anwendungsschicht: Anwendungen wie Browser, Mailprogramme, Messenger usw.

Man kann sich leicht vorstellen, dass der Anspruch, zukünftig fast alle mit dem „Internet“ vernetzen zu wollen recht kompliziert wird, wenn das alles zusammen passen soll. Von verschiedenen Umsetzungen des ISO-Modells hat sich aber letztlich der Internet-Protokollstapel (IP-Stack) durchgesetzt, aber für jede Schicht gibt es natürlich eine ständig wachsende Zahl von Implementierungen.

Stabiler Bezugspunkt sind beim „Internet“ besonders Schicht 3 (Internetprotokoll IP) und eine Reihe populärer Protokolle - wie vor allem TCP und UDP - auf Schicht 4.

Auf Schicht 2 ist das LAN-Protokoll Ethernet Grundlage der meisten Verbindungsarten - auch bei Funkprotokollen wie dem WLAN oder DSL-Festnetz. Die darunter liegende physikalische Schicht 1 kann nun sehr unterschiedlich funktionieren, aber der IP-Stack stellt eine zuverlässige Kommunikation bis Schicht 4 für alle mit dem IP-Stack aufgebauten Kommunikationsverbindungen her.

Ab Schicht 5 (Sitzungsschicht) wird es sehr individuell. Für einen Web-Browser (Schicht 7) braucht es etwa auf Schicht 6 zumindest Zeichensatzformate und eine Umsetzung für ein HTML- oder XHTML- Dokumentenformat - sonst kann er keine Seite anzeigen. Auf Schicht 5 muss er das auf TCP (Schicht 4) basierende HTTP- Protokoll umsetzen. Natürlich reicht das heute für Browser wie Chrome längst nicht mehr aus.

Das Internet und die Berkeley Software Distribution

Es gab einmal ein Betriebssystem namens UNIX von AT&T. Dessen Quelltexte waren ursprünglich frei verfügbar und es kostete auch keine Lizenzgebühren es zu nutzen. Deshalb war es besonders in Universitäten weit verbreitet und auf seiner Basis entstand viel ebenfalls freie Software. Als AT&T Unix dann proprietär machte, fühlten sich die Unis betrogen und 1977 entstand an der Uni Berkeley in Kalifornien eine weiterhin freie „unixoide“ Berkeley Software Distribution (BSD). Weitere freie unixoide Betriebssysteme wie Minix oder Linux entstanden aus dem gleichen Grund erst später und übernahmen vieles von der BSD.

Für BSD entstand die wichtigste freie Implementierung des IP-Stacks, etwa in Form der Berkeley Sockets für Schicht 3 und 4 und eine große Menge von Hilfsprogrammen, welche den für Betriebssysteme festgelegten Portable_Operating_System_Interface (POSIX) Standard ergänzten, womit diese Tools quasi zur Werkzeugkiste des Internet wurden. Gut für die Teilhabe am Internet geeignete Betriebssysteme sollten also möglichst POSIX-konform sein. OS-X bzw. MacOS basiert letztlich auf dem BSD-Fork FreeBSD und schlägt sich da recht gut. Microsoft baute in Windows NT eine halbherzige POSIX-Teilimplementierung ein, musste aber in Windows 10 das Windows Subsystem for Linux (WSL) basierend auf Ubuntu einbauen, damit Cloud-Softwareentwickler sinnvoll in der Cloud arbeiten konnten. Microsoft schafft es aber - im Gegensatz zu ChromiumOS / ChromeOS und OS-X - bis heute nicht - auch Linux-Software mit grafischer Bedienoberfläche nutzbar zu machen.

Monopolisten wie Apple und Microsoft tun sich natürlich Profit-bedingt schwer mit freier und offener Software und bevorzugen lieber brachiale Methoden der Kundenbindung wie Hardware-Bundling. Gleich Drogenhändlern „erweitern“ sie offene Standards und Protokolle mit meist gar nicht oder unvollständig dokumentierten „Verbesserungen“, um Kunden von ihren Produkten abhängig zu machen. Gerne passiert das auch unter dem Vorwand „Sicherheit“ mittlerweile mit digitalen Zertifikaten. Bei Apple gilt das schon für Ersatz- und Zubehörteile, die ohne den Segen von Apple oder eines seiner Servicezentren gar nicht mehr eingebaut werden können. Ansonsten herrscht nur „Security by Obscurity“ und eine gewaltige Geheimniskrämerei. Software kann nur noch vom Shop des Herstellers bezogen werden und nur solange genutzt werden, bis ein Zertifikat oder Dienst ausläuft - das gilt natürlich auch für Sicherheits-Updates. Für Windows 10 ist nach Oktober 2025 Ende Gelände und viele Geräte sind mangels Sicherheitsupdates für das Internet nicht mehr zu gebrauchen und werden wohl Elektroschrott.

Das bald erscheinende Windows 11 setzt ein Trusted Platform Module (TPM) voraus, das sogar vielen heute noch verkauften Rechnern und noch mehr Bestandsrechnern fehlt und zu noch mehr Elektroschrott und hohen Kosten für Neuanschaffung führt. War früher immer größere Bloatware Grund für neue Hardware-Beschaffung ist es nun die fehlende Sicherheit oder die Abschaltung von Diensten.

Ist Google denn besser ?

Ganz klar ist Google ebenfalls ein Monopolist, der mit Android und ChromeOS Käufer von Smartphones oder Chromebooks ebenfalls bindet. Auch wurden schon öfter gern genutzte Dienste einfach abgeschaltet, weil sie nicht mehr in Alphabet's oder Google's Geschäftsmodell passten.

Aber Google setzt zumindest eher auf Quelloffenheit seiner wichtigsten Produkte. Quellcode-GIT-Repositories finden sich etwa bei Google selbst https://chromium.googlesource.com/ und auf GitHub. Das Ganze ist auch sehr gut und ausführlich dokumentiert Das führt zu einer Menge „Forks“, also von anderen Nutzern oder Institutionen betriebenen Portierungen und Weiterentwicklungen. So ist Microsoft's neuer Browser Edge ja auch nur ein Chromium Fork - und für Linux gibt es da viele weitere Ports auf allerlei Geräte bis hin zu „Bastelrechnern“ wie dem Raspberry PI.

Auch eine offene Version von ChromeOS ist als ChromiumOS - Quelle verfügbar und hat bereits einige Forks.

Während ChromeOS nur auf Chromebooks funktioniert, macht CloudReady viele alte Rechner, die schon lange keine Sicherheitsupdates und aktuelle Browser bekommen haben wieder flott. Das können „ehemalige“ MacBooks oder Window-Notebooks sein, 2GB Hauptspeicher und 32GB Festspeicher reichen aus, ab 4GB geht auch Linux. Lediglich auf Android Apps muss man verzichten.

Die Offenlegung von ChromeOS führt auch zu einer breiteren Unterstützung von Plattformen. So gibt es auch einen speziellen Fork für den vielseitigen Bastelcomputer Raspberry PI, der sich CyberryPi nennt und aufzeigt, wie sehr offene Betriebssysteme auch leistungsmäßig skalierbar sind.

Eine ins chinesische übertragener Fork von ChromeOS ist FydeOS. Das ist für Europäer sicherlich nicht sehr interessant, aber die US-amerikanische Embargo-Politik macht quelloffene und freie Software sehr interessant für chinesische Hersteller. So ist Huawei mit HarmonyOS ja bereits auf eine eigene Linux Distribution ausgewichen und da ein Großteil unserer Hardware aus China kommt, ist es nur eine Frage der Zeit, bis mehr chinesische Hardware auch mit chinesischer Software ausgebreitet wird - auch weil freie Software keine Lizenzkosten verursacht und auch Patente umgeht.

Fazit

Bis heute ist eine zu geringe Interoperabilität eines der Hauptprobleme der Digitalisierung. Ursache ist zu wenig Offenlegung und Verwässern oder Nichtbeachten von Standards und freier Software. Google hat das erkannt und daraus gelernt und macht dennoch genug Profit. Viele andere große Firmen sind aufgrund mangelhafter Interoperabilität und Geheimniskrämerei schon zugrunde gegangen und werden die fortschreitende Digitalisierung nicht überleben. Und das gilt eben nicht mehr nur für IT-Firmen.

allgemein/digitalisierung.txt · Zuletzt geändert: 2021/10/18 09:40 von klaus