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Keine Credits bei Lehrveranstaltungen angegeben

Bei den Modulen unten sind Credits angegeben, bei der (modulunabhängigen) Lehrveranstaltungsliste nicht. Dies liegt darin begründet, dass die Lehrveranstaltungen erst im Kontext eines Modules Credits erhalten. Auch wenn der Fall selten eintritt, ist so die Möglichkeit gegeben, dass die selbe Veranstaltung in unterschiedlichen Studiengängen unterschiedlichen Workload und Credits erhalten kann.

Üblicherweise gilt aber weiterhin natürlich die Faustregel Cr = 1,5 * SWS. 

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Fachgebiet Theoretische Informatik

zugeordnetes LehrpersonalKönig (Prof. Dr. Barbara König)

Verantwortete Module

Name im Diploma Supplement
Computability and complexity
Verantwortlich
Voraus­setzungen
Siehe Prüfungsordnung.
Workload
180 Stunden studentischer Workload gesamt, davon:
  • Präsenzzeit: 45 Stunden
  • Vorbereitung, Nachbereitung: 100 Stunden
  • Prüfungsvorbereitung: 35 Stunden
Dauer
Das Modul erstreckt sich über 1 Semester.
Qualifikations­ziele

Die Studierenden

  • verfügen über die Kompetenz, Sachverhalte der theoretischen Informatik formal zu beschreiben und zu analysieren, insbesondere mit Bezug auf die Gebiete Berechenbarkeitstheorie und Komplexität
  • beherrschen Berechnungsmodelle wie Turing-Maschinen, LOOP-, WHILE-, GOTO-Programme, primitiv rekursive und mu-rekursive Funktionen
  • sind in der Lage, durch den Beweis der Äquivalenz dieser Berechnungsmodelle die Churchsche These nachzuvollziehen
  • verstehen Begriffe wie Unentscheidbarkeit und Reduzierbarkeit und können diese in einem Informatikkontext anwenden
  • kennen wichtige unentscheidbare Probleme (Halteproblem, Postsches Korrespondenzproblem, etc.)
  • besitzen die Fähigkeit, die Unentscheidbarkeit einer Problemstellung formal zu beweisen
  • kennen verschiedene Komplexitätsklassen sowie das P=NP-Problem und das Konzept der (NP-)Vollständigkeit
  • können die Komplexität von Problemen mit den bekannten Komplexitätsformeln abschätzen und sind in der Lage, Reduktionen formal durchzuführen
  • besitzen ein tieferes Verständnis für zentrale Konzepte der theoretischen Informatik
  • sind dadurch in der Lage, informatische Probleme mit formalen Methoden der theoretischen Informatik zu behandeln und zu lösen
Praxisrelevanz

Dieses Modul vermittelt wesentliche Grundlagen, die für weite Bereich der praktischen Informatik relevant sind und ohne deren Kenntnis weder effektive noch effiziente Lösungen erstellt werden können.

Prüfungs­modalitäten

Zum Modul erfolgt eine modulbezogene Prüfung in der Gestalt einer Klausur (in der Regel: 90-120 Minuten).

Verwendung in Studiengängen
  • LA Info GyGeWahlpflichtbereich Informatik 1.-3. FS, Wahlpflicht
  • MatheSoftware Engineering1.-6. FS, Wahlpflicht
  • SEPflichtbereichPflichtbereich IV: Grundbegriffe der Theoretischen Informatik3.-4. FS, Pflicht
Bestandteile
  • VO: Berechenbarkeit und Komplexität (3 Credits)
  • UEB: Berechenbarkeit und Komplexität (3 Credits)
Modul: Berechenbarkeit und Komplexität (WIWI‑M0043)

Name im Diploma Supplement
Formal Aspects of Software Security and Cryptography
Verantwortlich
Voraus­setzungen
Siehe Prüfungsordnung.
Workload
180 Stunden studentischer Workload gesamt, davon:
  • Präsenzzeit: 60 Stunden
Dauer
Das Modul erstreckt sich über 1 Semester.
Qualifikations­ziele

Die Studierenden

  • erwerben fortgeschrittene Kenntnisse auf dem Gebiet der Software-Sicherheit und Kryptographie
  • sind mit den theoretischen und formalen Grundlagen dieses Gebiets vertraut
  • sind in der Lage komplexe Verschlüsselungsverfahren zu verstehen und ansatzweise zu bewerten
  • kennen die komplexitätstheoretischen Grundlagen der Kryptographie
  • besitzen Kenntnisse über Verfahren bei denen Nachrichten sicher ausgetauscht werden
  • können die Sicherheit dieser Verfahren in Teilen abschätzen
  • sind vertraut mit Techniken zur Verifikation kryptographischer Protokolle
Prüfungs­modalitäten

Zum Modul erfolgt eine modulbezogene Prüfung in Form einer Klausur oder mündlichen Prüfung.

Verwendung in Studiengängen
  • SNEWahlpflichtbereich1.-3. FS, Wahlpflicht
Bestandteile
  • VIU: Formale Aspekte der Software-Sicherheit und Kryptographie (6 Credits)
Modul: Formale Aspekte der Software-Sicherheit und Kryptographie (WIWI‑M0954)

Angebotene Lehrveranstaltungen

Name im Diploma Supplement
Computability and complexity
Anbieter
Lehrperson
SWS
2
Sprache
deutsch
Turnus
Wintersemester
maximale Hörerschaft
unbeschränkt
empfohlenes Vorwissen

Kenntnisse der Modellierungsmethoden der Informatik werden nachdrücklich empfohlen.

Abstract

Die Vorlesung gibt eine Einführung in die theoretische Informatik, insbesondere in die Gebiete Berechenbarkeit und Komplexität.

Lehrinhalte

Die Berechenbarkeits- und Komplexitätstheorie ist eine wichtige Grundlage der Informatik. Hierbei geht es um Fragestellungen der Form: was kann überhaupt berechnet werden? Wie teuer ist diese Berechnung?

Mit dem P-NP-Problem erläutert dieses Gebiet auch das wichtigste bisher ungelöste Problem der theoretischen Informatik. Im Rahmen dieser Veranstaltung werden grundlegende Kenntnisse zu den Bereichen Berechenbarkeit und Komplexität vermittelt. Inhalte im Einzelnen:

  • Berechenbarkeit (Turing-Maschinen, Intuitiver Berechenbarkeitsbegriff, Churchsche These, LOOP-, WHILE-, GOTO-Berechenbarkeit, Primitiv rekursive und mu-rekursive Funktionen, Ackermannfunktion, Halteproblem, Unentscheidbarkeit, Reduktionen, Postsches Korrespondenzproblem, Weitere unentscheidbare Probleme)
  • Komplexität (Komplexitätsklassen, P-NP-Problem, NP-Vollständigkeit, Weitere NP-vollständige Probleme, Randomisierung, Primzahltests). 

Hinweis:

  • Die Vorlesung wird wechselweise in Duisburg und Essen durchgeführt, jeweils mit Übertragung an den anderen Campus. Achten Sie auf die Modalitäten für die Essener Teilnehmer.
Literaturangaben
didaktisches Konzept

Vorlesung mit Folien und Erklärung komplexer Inhalte mit stiftbasierter Eingabe auf dem TabletPC; Videoübertragung an den anderen Campus; Bereitstellung von Vorlesungsvideos

Hörerschaft
Vorlesung: Berechenbarkeit und Komplexität (WIWI‑C0006)
Name im Diploma Supplement
Computability and complexity
Anbieter
Lehrperson
SWS
2
Sprache
deutsch
Turnus
Wintersemester
maximale Hörerschaft
unbeschränkt
empfohlenes Vorwissen

keines

Abstract

Übungen zu theoretischer Informatik, insbesondere zu den Gebieten Berechenbarkeit und Komplexität

Lehrinhalte

Es werden die Inhalte der Vorlesung durch Übungen vertieft.

Literaturangaben

Siehe Literaturangaben der Vorlesung.

didaktisches Konzept

Erarbeiten der Vorlesungsinhalte mit den Tutoren; Vorstellung der Lösung der Übungsaufgaben; Korrektur und Bewertung der von den Studierenden abgegebenen Lösungen

Hörerschaft
Übung: Berechenbarkeit und Komplexität (WIWI‑C0005)
Name im Diploma Supplement
Formal Aspects of Software Security and Cryptography
Anbieter
Lehrperson
SWS
4
Sprache
deutsch
Turnus
unregelmäßig
maximale Hörerschaft
unbeschränkt
empfohlenes Vorwissen

keines

Abstract

Im Bereich der Software-Sicherheit und Kryptographie ist es wichtig, theoretische Grundlagen zu besitzen, aufgrund derer die Sicherheit von Verfahren und Protokollen bewertet werden kann. Im Rahmen dieser Vorlesung werden sowohl komplexitätstheoretische als auch semantische Grundlagen zu diesem Gebiet vermittelt.

 

Lehrinhalte
  • Kryptographie (Grundlagen der Kryptographie, One-Time-Pad, Advanced Encryption Standard, RSA und Primzahltests, Einweg- und Falltür-Funktionen)
  • Kryptographische Protokolle (Authentifizierung, Bit Commitment, Interactive Proof Systems, Zero-Knowledge Protokolle, Secure Multi-Party Computations)
  • Verifikation kryptographischer Protokolle (Eindringlingsmodell nach Dolev-Yao, Sicherheitslücken in kryptographischen Protokollen, Angewandter pi-Kalkül, Model-Checking kryptographischer Protokolle)
Literaturangaben
  • John Talbot, Dominic Welsh: Complexity and Cryptography - An Introduction. Cambridge, 2006.
  • Christo H. Papadimitriou: Computational Complexity. Addison-Wesley, 1994
  • Arto Salomaa: Public Key Cryptography. Springer, 1990
  • William Stallings: Cryptography and Network Security: Principles and Practice. Prentice-Hall, 2003
  • Oded Goldreich: Foundations of Cryptography (Basic Applications). Cambridge University Press, 2004
     
didaktisches Konzept

Die Veranstaltung entspricht einem Vorlesungsanteil von 3 SWS und einem Übungsanteil von 1 SWS.

Hörerschaft
Vorlesung mit integrierter Übung: Formale Aspekte der Software-Sicherheit und Kryptographie (WIWI‑C1245)