Grundlagen für Backend-Entwickler

Seminarziel

Am Ende des Seminars sind die Teilnehmenden in der Lage, moderne Backend-Technologien effektiv zu nutzen, um leistungsstarke, skalierbare und sichere Backend-Systeme zu entwickeln. Sie lernen, wie sie Projekte erstellen, verwalten, integrieren und optimieren, um verschiedene Anforderungen abzudecken und die Benutzererfahrung zu verbessern.

Inhalt

• Einführung in die Backend-Entwicklung
  • Überblick und Ziele: Was ist Backend-Entwicklung und warum ist sie wichtig? Historische Entwicklung und Hauptmerkmale.
  • Anwendungsbereiche: Typische Anwendungsbereiche und Szenarien, in denen Backend-Entwicklung eingesetzt wird.
• Grundlegende Webtechnologien
  • HTTP und REST: Grundlagen des HTTP-Protokolls und der REST-Architektur.
  • Server und Clients: Verständnis der Client-Server-Architektur und der Kommunikation zwischen ihnen.
  • APIs: Einführung in APIs und deren Bedeutung in der Backend-Entwicklung.
• Programmiersprachen und Frameworks
  • Programmiersprachen: Überblick über gängige Backend-Sprachen wie Java, Python, Node.js, Ruby.
  • Frameworks: Einführung in beliebte Backend-Frameworks wie Express.js (Node.js), Django (Python), Spring Boot (Java) und Ruby on Rails.
• Datenbanken und ORM
  • Relationale Datenbanken: Grundlagen relationaler Datenbanken und SQL.
  • NoSQL-Datenbanken: Einführung in NoSQL-Datenbanken wie MongoDB.
  • ORM (Object-Relational Mapping): Nutzung von ORM-Tools zur Vereinfachung der Datenbankoperationen.
• Praktische Übung 1: Einrichtung eines einfachen Backend-Servers
  • Problemstellung: Einrichtung eines einfachen Backend-Servers, der Daten von einer Datenbank abruft und über eine API bereitstellt.
  • Lösung: Implementierung des Servers mit einer gewählten Programmiersprache und einem Framework, sowie Anbindung an eine Datenbank.
  • Ergebnis: Ein funktionierender Backend-Server, der grundlegende CRUD-Operationen (Create, Read, Update, Delete) unterstützt.
• Fortgeschrittene Datenbankoperationen
  • Joins und Aggregationen: Fortgeschrittene SQL-Abfragen und Datenaggregationstechniken.
  • Indexierung: Nutzung von Indizes zur Performance-Optimierung von Datenbankabfragen.
  • Transaktionen: Einführung in Transaktionen und deren Verwaltung.
• Sicherheit und Authentifizierung
  • Sicherheitsaspekte: Grundlagen der Sicherheit in der Backend-Entwicklung.
  • Authentifizierung und Autorisierung: Implementierung von Authentifizierungs- und Autorisierungstechniken (z.B. JWT, OAuth).
  • Datenverschlüsselung: Nutzung von Verschlüsselung zur Sicherung sensibler Daten.
• API-Design und Dokumentation
  • Best Practices für API-Design: Prinzipien und Best Practices zur Erstellung von APIs.
  • Dokumentation von APIs: Nutzung von Tools wie Swagger zur Dokumentation und Testen von APIs.
  • Versionierung: Techniken zur Versionierung von APIs.
• Integration und Deployment
  • Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD): Einführung in CI/CD-Pipelines und deren Einrichtung.
  • Containerisierung: Nutzung von Docker zur Containerisierung von Anwendungen.
  • Cloud-Services: Einführung in Cloud-Services wie AWS, Azure und Google Cloud Platform.
• Praktische Übung 2: Implementierung einer sicheren und dokumentierten API
  • Problemstellung: Implementierung einer API mit Sicherheitsmaßnahmen und vollständiger Dokumentation.
  • Lösung: Implementierung der API mit Authentifizierung, Nutzung von Verschlüsselungstechniken und Dokumentation mit Swagger.
  • Ergebnis: Eine sichere und dokumentierte API, die für den Produktionsbetrieb bereit ist.
• Optimierung und Skalierbarkeit
  • Performance-Optimierung: Techniken zur Verbesserung der Performance von Backend-Anwendungen.
  • Caching: Einführung in Caching-Techniken zur Reduzierung von Latenzen und Verbesserung der Performance.
  • Skalierbarkeit: Strategien zur Skalierung von Backend-Anwendungen (z.B. horizontale vs. vertikale Skalierung).
• Fehlerbehandlung und Logging
  • Fehlerbehandlung: Best Practices zur Implementierung von Fehlerbehandlungsmechanismen.
  • Logging: Einführung in Logging-Frameworks und -Techniken zur Überwachung und Fehlerdiagnose.
  • Monitoring: Nutzung von Monitoring-Tools zur Überwachung der Anwendung und Infrastruktur.
• Microservices und Architekturen
  • Monolithische vs. Microservices-Architekturen: Vergleich und Einführung in Microservices-Architekturen.
  • Kommunikation zwischen Microservices: Techniken und Protokolle zur Kommunikation zwischen Microservices (z.B. gRPC, REST).
  • Orchestrierung: Nutzung von Orchestrierungstools wie Kubernetes zur Verwaltung von Microservices.
• Projektmanagement und Zusammenarbeit
  • Agile Methoden: Einführung in agile Methoden und deren Anwendung in der Backend-Entwicklung.
  • Zusammenarbeit: Nutzung von Tools zur Zusammenarbeit im Team (z.B. Jira, Trello, Slack).
  • Code-Reviews: Best Practices für Code-Reviews und deren Bedeutung für die Codequalität.
• Praktische Übung 3: Entwicklung eines vollständigen Backend-Projekts
  • Problemstellung: Entwicklung eines vollständigen Backend-Projekts, das alle erlernten Techniken und Best Practices integriert.
  • Lösung: Strukturierung und Entwicklung des Projekts, Implementierung von API-Integration, Performance-Optimierung und Sicherheit.
  • Ergebnis: Ein umfassendes Backend-Projekt, das moderne Entwicklungsstandards und Best Practices widerspiegelt.