Schlagwort: Informatik

Wissen(schaft)spodcasts 👍 👎

In früheren Beiträgen hatte ich bereits ein paar Podcast-Empfehlungen ausgesprochen und auf mein Feedreader-Projekt hingewiesen, welches ebenfalls einige Podcasts aus verschiedenen Themenbereichen bereithält.

Mit diesem Beitrag möchte ich darüber hinaus gerne auf Wissenschaftspodcasts hinweisen. Diese Seite wurde von einigen Podcastern aus dem Bereich der Wissenschafts- und Wissensvermittlung ins Leben gerufen. Zu den Gründern gehören u. a. auch Nicolas Wöhrl von methodisch inkorrekt und Markus Völter von omega tau – beides Podcasts, die ich schon seit sehr langer Zeit verfolge und auch hier bereits beworben habe.

Die von den genannten und weiteren Personen eröffnete Seite bietet nun eine Sammlung verschiedenster Podcasts aus den Bereichen Wissen und Wissenschaft. Das Themenspektrum ist breit abgedeckt und reicht von Archäologie, Geschichte und Technik über Astronomie, Forschung im Allgemeinen und Speziellen bis hin zu Mathematik und Naturwissenschaften. Ich gehe also davon aus, dass für (fast) alle meiner – sicherlich hauptsächlich technisch interessierten – Besucher etwas dabei sein dürfte. Ihr könnt darüber hinaus auch neue Vorschläge einreichen.

Da mir die Vermittlung von Wissen und das Gespräch über wissenschaftliche Erkenntnisse persönlich äußerst wichtige Angelegenheiten sind, würde ich mich sehr freuen, wenn ihr etwas Passendes findet und die Seite(n) weiterempfehlt. Der Vollständigkeit wegen möchte ich abschließend noch kurz darauf hinweisen, dass ich mit den genannten Seiten in keiner weiteren Verbindung außer als Zuhörer einiger Podcasts stehe.

Base64-Kodierung mit C# 👍 👎

Zur verlustfreien Speicherung und Übertragung von Binärdateien als Text kommt häufig die Base64-Kodierung zum Einsatz. C# unterstützt die (De-)Kodierung dieser Daten in ihrer üblichen Darstellungsform als Zeichenkette sehr komfortabel über die beiden Methoden Convert.ToBase64String und Convert.FromBase64String:
Base64-Konvertierung
01020304
byte[] input = Encoding.UTF8.GetBytes("Hällö!");   // [72, 195, 164, 108, 108, 195, 182, 33]
string base64 = Convert.ToBase64String(input); // "SMOkbGzDtiE="byte[] output = Convert.FromBase64String(base64); // [72, 195, 164, 108, 108, 195, 182, 33]
Die verbreitete Darstellung mit Zeilenumbrüchen nach jeweils 76 Zeichen wird durch die Option Base64FormattingOptions.InsertLineBreaks ermöglicht.

Spannender als mit einer einfachen Zeichenkette ist dieses Vorgehen natürlich bei komplexen Dateien, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit X.509-Zertifikaten auftreten. Praktisch ist dies, da die kodierte Zeichenkette nur noch aus lesbaren ASCII-Zeichen besteht und folglich keine Probleme mit Zeichensätzen zu erwarten sind. Darüber hinaus können derart kodierte Grafiken beispielsweise direkt in Webseiten eingebettet werden.

Offensichtlich sollte dieses Verfahren jedoch nicht zur "Verschlüsselung" sensibler Daten verwendet werden.

(De-)Kompression mit C# 👍 👎

Zwar ist Speicher heutzutage üblicherweise keine Mangelware mehr, dennoch kann sich die Komprimierung großer Datenmengen, beispielsweise zur Übertragung, lohnen. C# bietet dazu einige Möglichkeiten, so unter anderem zur Arbeit mit ZIP-Archiven. Zu diesen möchte ich jedoch in einem separaten Beitrag kommen und stattdessen zeigen, wie sich mit der DeflateStream-Klasse beliebige Daten(-ströme) (de-)komprimieren lassen:
(De-)Komprimierung von Rohdaten
01020304050607080910111213141516171819202122232425
  // Daten komprimierenpublic static byte[] Compress(byte[] data) {    using(MemoryStream inStream = new MemoryStream(data)) {        using(MemoryStream outStream = new MemoryStream()) {            using(DeflateStream deflate = new DeflateStream(outStream, CompressionMode.Compress)) {                inStream.CopyTo(deflate);            }
return outStream.ToArray(); } }}
// Daten dekomprimierenpublic static byte[] Decompress(byte[] data) { using(MemoryStream inStream = new MemoryStream(data)) { using(MemoryStream outStream = new MemoryStream()) { using(DeflateStream deflate = new DeflateStream(inStream, CompressionMode.Decompress)) { deflate.CopyTo(outStream); }
return outStream.ToArray(); } }}
Um beispielsweise komplette Dateien effizient zu (de-)komprimieren, kann wie folgt vorgegangen werden:
(De-)Komprimierung von Dateien
010203040506070809101112131415161718192021
  // Datei komprimierenpublic static void CompressFile(string inputPath, string outputPath) {    using(FileStream inStream = File.OpenRead(inputPath)) {        using(FileStream outStream = File.OpenWrite(outputPath)) {            using(DeflateStream deflate = new DeflateStream(outStream, CompressionMode.Compress)) {                inStream.CopyTo(deflate);            }        }    }}
// Datei dekomprimierenpublic static void DecompressFile(string inputPath, string outputPath) { using(FileStream inStream = File.OpenRead(inputPath)) { using(FileStream outStream = File.OpenWrite(outputPath)) { using(DeflateStream deflate = new DeflateStream(inStream, CompressionMode.Decompress)) { deflate.CopyTo(outStream); } } }}
Sofern zusätzlich verschlüsselt werden soll, worauf ich in einem separaten Beitrag näher eingehen möchte, ist eine sinnvolle Reihenfolge zu beachten. Diese trägt zwar, abgesehen von kleineren Umständen bei unberechtigten Entschlüsselungsversuchen, nicht wesentlich zur Sicherheit an sich bei – wohl aber zur erzielbaren Kompression.

Die (verlustfreie) Datenkompression basiert hauptsächlich auf Redundanzreduktion. Es werden also Muster der Eingabe erkannt und kompakter kodiert. Derartige Muster sollten nach einer ordnungsgemäßen Verschlüsselung jedoch nicht auftreten, d. h. die Ausgabe wirkt ohne Schlüssel weitestgehend zufällig. Verschlüsselte Daten lassen sich entsprechend schlecht komprimieren und so lässt sich sogar recht einfach prüfen, ob eine Verschlüsselung grobe Fehler aufweist – nämlich genau dann, wenn eine signifikante Kompression des Chiffrats möglich ist.

Konkret bedeutet dies also für die Praxis üblicherweise, zuerst zu komprimieren und danach zu verschlüsseln.

Schaltjahr ermitteln 👍 👎

Viele Beispiele ermitteln ein Schaltjahr über eine Prüfung darauf, ob das fragliche Jahr durch vier teilbar ist. Diese einfache Prüfung, die bereits im julianischen Kalender Anwendung findet, ist jedoch nur eine von drei Regeln des gregorianischen Kalenders. Für eine vollständige Prüfung müssen folgende drei Bedingungen überprüft werden:
  • Ist das Jahr durch 4 teilbar, ist es potentiell ein Schaltjahr. (2016 ist ein Schaltjahr)
  • Ist das Jahr durch 100 teilbar, ist es grundsätzlich kein Schaltjahr. (2100 ist kein Schaltjahr)
  • Ist das Jahr durch 400 teilbar, ist es generell ein Schaltjahr. (2000 ist ein Schaltjahr)
Dies lässt sich in C# nun beispielsweise wie folgt als statische Methode umsetzen:
Schaltjahr-Prüfung implementieren und verwenden
01020304050607
public static bool IsLeapYear(int year) {    return (((year % 2 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0));}
bool isLeapYear = IsLeapYear(2016); // trueisLeapYear = IsLeapYear(2100); // falseisLeapYear = IsLeapYear(2000); // true
Besonders spannend ist diese Methode jedoch nicht, das .NET-Framework bietet mit DateTime.IsLeapYear(…) nämlich bereits eine entsprechende Implementierung an. Es gilt jedoch den Hinweis der Dokumentation zu beachten, dass die Prüfung dabei immer im Rahmen des gregorianischen Kalenders erfolgt, was für manche – beispielsweise historische – Anwendungen unpässlich sein kann. Das Framework bietet im Namensraum System.Globalization jedoch weitere Kalender-Implementierungen an, welche jeweils eine entsprechende Umsetzung der IsLeapYear(…)-Methode zur Verfügung stellen.

UNIX-Zeitstempel und C# 👍 👎

In einem älteren Beitrag zum Thema Erweiterungsmethoden in C# hatte ich eine kleine Methode zur Arbeit mit UNIX-Zeitstempeln als Beispiel verwendet. Dieser Beitrag wird auch heute noch relativ häufig aufgerufen, weswegen ich zu diesem konkreten Beispiel anmerken möchte, dass das .NET-Framework seit Version 4.6 Funktionalität zur Arbeit mit entsprechenden Zeitstempeln auf der DateTimeOffset-Struktur bereithält:
Die Verwendung gestaltet sich wie üblich sehr einfach:
Konvertierung von UNIX-Zeitstempeln
010203040506070809
  // UNIX-Zeitstempel für aktuelles Datum und aktuelle Uhrzeit ermittelnlong unixTimestamp = DateTimeOffset.UtcNow.ToUnixTimeSeconds();
// bestimmtes Datum um 0:00 Uhr verwendenunixTimestamp = (new DateTimeOffset(new DateTime(1988, 1, 29))).ToUnixTimeSeconds();

// DateTime-Objekt lokaler Zeit aus UNIX-Zeitstempel erzeugenDateTime dateTime = DateTimeOffset.FromUnixTimeSeconds(unixTimestamp).LocalDateTime;
Eigene Implementierungen sollten für die aktuelle Praxis daher nicht mehr nötig sein.

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