tinyproject-monorepo/funfacts.py

#!/usr/bin/env python3

import random
import time
import json
import os
import subprocess
from datetime import datetime


# ============================================================
# EINSTELLUNGEN
# ============================================================

# Durchschnittlicher Abstand zwischen zwei Funfacts
AVERAGE_HOURS = 2

# Niemals kürzer als diese Zeit warten
MIN_WAIT_MINUTES = 5

# Wie viele bereits gezeigte Facts gespeichert werden
HISTORY_SIZE = 200

# Datei für die History
HISTORY_FILE = os.path.expanduser(
    "~/.tech_funfacts_history.json"
)


# ============================================================
# FUNFACTS
# ============================================================

FUNFACTS = [

    # ---------------- INTERNET ----------------

    "Es gibt tatsächlich einen offiziellen Standard für Netzwerkpakete per Brieftaube: RFC 1149 aus dem Jahr 1990.",

    "Die erste registrierte Domain der Welt war symbolics.com. Sie wurde am 15. März 1985 registriert.",

    "Die erste E-Mail wurde 1971 von Ray Tomlinson verschickt.",

    "Ray Tomlinson verwendete das @-Zeichen, um Benutzer und Computer voneinander zu trennen.",

    "Das Internet und das World Wide Web sind nicht dasselbe. Das Web ist nur ein Dienst, der das Internet benutzt.",

    "Das World Wide Web wurde 1989 von Tim Berners-Lee vorgeschlagen.",

    "Die erste Website der Welt war info.cern.ch.",

    "Die erste Webcam wurde benutzt, um den Füllstand einer Kaffeemaschine zu überwachen.",

    "Das ARPANET war einer der wichtigsten Vorläufer des heutigen Internets.",

    "Der erste ARPANET-Versuch zwischen UCLA und Stanford sollte das Wort LOGIN übertragen. Nach den ersten zwei Buchstaben stürzte das System ab.",

    "IPv4 besitzt etwa 4,3 Milliarden mögliche Adressen.",

    "IPv6 besitzt ungefähr 340 Sextillionen mögliche Adressen.",

    "Eine IPv6-Adresse kann 128 Bit lang sein.",

    "DNS übersetzt normalerweise Domainnamen wie example.com in IP-Adressen.",

    "DNS steht für Domain Name System.",

    "HTTP steht für Hypertext Transfer Protocol.",

    "HTTPS verwendet normalerweise TLS, um die Verbindung zwischen Browser und Server zu verschlüsseln.",

    "Ein Ping verwendet normalerweise ICMP und nicht TCP.",

    "Der Begriff Spam für unerwünschte Nachrichten wurde durch Monty-Python-Sketches inspiriert.",

    "Der erste große Internet-Wurm hieß Morris Worm und verbreitete sich 1988.",


    # ---------------- COMPUTER-GESCHICHTE ----------------

    "Der erste bekannte Computer-Bug war tatsächlich eine Motte. Sie wurde 1947 aus einem Relais eines Harvard-Mark-II-Computers entfernt.",

    "Die erste Festplatte von IBM wurde 1956 vorgestellt.",

    "Die IBM 350 Disk Storage Unit von 1956 konnte ungefähr 5 Megabyte speichern.",

    "Die IBM 350 von 1956 wog ungefähr eine Tonne.",

    "Ein modernes Smartphone besitzt mehr Rechenleistung als viele Computer aus der Apollo-Ära.",

    "ENIAC wurde 1945 fertiggestellt und war einer der ersten großen elektronischen Universalcomputer.",

    "ENIAC verwendete ungefähr 18.000 Elektronenröhren.",

    "Die ersten Computer waren teilweise so groß, dass sie ganze Räume füllten.",

    "Der Begriff Computer bezeichnete ursprünglich tatsächlich Menschen, die Berechnungen durchführten.",

    "Konrad Zuse entwickelte mit der Z3 einen der ersten funktionsfähigen, programmierbaren Computer.",

    "Die Z3 von Konrad Zuse wurde 1941 fertiggestellt.",

    "Die Z3 verwendete Relais statt moderner Transistoren.",

    "Der erste kommerziell erfolgreiche Mikroprozessor war der Intel 4004.",

    "Der Intel 4004 erschien 1971.",

    "Der Intel 4004 war ein 4-Bit-Prozessor.",

    "Der Intel 4004 hatte nur etwa 2.300 Transistoren.",

    "Moderne CPUs besitzen dagegen Milliarden von Transistoren.",

    "Der Begriff CPU steht für Central Processing Unit.",

    "RAM steht für Random Access Memory.",

    "ROM steht für Read-Only Memory.",


    # ---------------- HARDWARE ----------------

    "Eine moderne CPU kann Milliarden Transistoren enthalten.",

    "Ein Transistor kann vereinfacht als elektronischer Schalter betrachtet werden.",

    "Moderne Prozessoren bestehen aus Milliarden winziger Schalter.",

    "CPUs werden häufig in Nanometern gefertigt. Diese Zahl beschreibt heute nicht einfach die tatsächliche Größe eines einzelnen Transistors.",

    "Eine CPU mit 3 GHz hat einen Takt von ungefähr drei Milliarden Zyklen pro Sekunde.",

    "GHz bedeutet Gigahertz.",

    "1 Gigahertz entspricht einer Milliarde Hertz.",

    "RAM verliert seinen Inhalt normalerweise, wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird.",

    "SSDs besitzen keine beweglichen mechanischen Schreib-Leseköpfe.",

    "HDDs speichern Daten magnetisch auf rotierenden Scheiben.",

    "Eine klassische Festplatte kann mehrere rotierende Magnetscheiben enthalten.",

    "SSDs verwenden Flash-Speicher.",

    "Flash-Speicher kann Daten auch ohne permanente Stromversorgung behalten.",

    "USB steht für Universal Serial Bus.",

    "USB wurde unter anderem entwickelt, um die große Anzahl verschiedener PC-Anschlüsse zu reduzieren.",

    "USB-C beschreibt hauptsächlich einen Stecker und nicht automatisch die Geschwindigkeit oder Leistung eines Geräts.",

    "Ein USB-C-Anschluss kann je nach Gerät USB 2, USB 3, USB4, Thunderbolt oder andere Funktionen unterstützen.",

    "PCI Express wird häufig verwendet, um Grafikkarten und andere schnelle Erweiterungskarten anzubinden.",

    "NVMe wurde speziell für schnelle Speichergeräte über PCI Express entwickelt.",

    "Eine NVMe-SSD kommuniziert nicht einfach über SATA, sondern verwendet normalerweise PCI Express.",


    # ---------------- LINUX ----------------

    "Linux wurde 1991 von Linus Torvalds begonnen.",

    "Linux hieß ursprünglich nicht als fertiges Betriebssystem Linux. Linus Torvalds entwickelte zunächst den Kernel.",

    "Android verwendet den Linux-Kernel.",

    "Linux läuft auf Smartphones, Servern, Routern, Supercomputern, Fernsehern und vielen eingebetteten Geräten.",

    "Ein großer Teil der weltweit leistungsstärksten Supercomputer verwendet Linux.",

    "Der Linux-Kernel ist Open Source.",

    "GNU und Linux sind technisch gesehen unterschiedliche Projekte.",

    "Viele Linux-Distributionen verwenden GNU-Programme zusammen mit dem Linux-Kernel.",

    "Arch Linux verwendet standardmäßig den Paketmanager pacman.",

    "Der Linux-Befehl chmod kann die Zugriffsrechte einer Datei verändern.",

    "Der Befehl ps kann laufende Prozesse anzeigen.",

    "Der Befehl top kann laufende Prozesse und Systemauslastung anzeigen.",

    "htop ist eine interaktive Alternative zu top.",

    "Unter Linux wird nahezu alles als Datei oder über dateiähnliche Schnittstellen dargestellt.",

    "Die Verzeichnisstruktur von Linux beginnt bei /.",

    "Das Home-Verzeichnis eines Benutzers liegt normalerweise unter /home.",

    "Der Linux-Kernel kann während des Betriebs Informationen über /proc bereitstellen.",

    "Linux besitzt ein virtuelles Dateisystem namens sysfs.",

    "Viele Hardwareinformationen können unter Linux über virtuelle Dateisysteme ausgelesen werden.",

    "Ein Linux-System kann vollständig ohne grafische Oberfläche betrieben werden.",


    # ---------------- NETZWERK ----------------

    "Ein Ethernet-Kabel kann Daten übertragen, obwohl die Daten im Kabel als elektrische Signale dargestellt werden.",

    "WLAN steht für Wireless Local Area Network.",

    "LAN steht für Local Area Network.",

    "WAN steht für Wide Area Network.",

    "MAC-Adressen sind normalerweise 48 Bit lang.",

    "Eine IPv4-Adresse besteht aus 32 Bit.",

    "Eine IPv6-Adresse besteht aus 128 Bit.",

    "Ein /24-IPv4-Netz enthält theoretisch 256 Adressen.",

    "Bei einem normalen /24-Netz sind klassischerweise zwei Adressen für Netzwerk und Broadcast reserviert.",

    "127.0.0.1 bezeichnet normalerweise den eigenen Computer.",

    "Die Adresse 0.0.0.0 kann je nach Kontext eine besondere Bedeutung haben, beispielsweise als nicht spezifizierte Adresse.",

    "192.168.0.0/16 gehört zu den privaten IPv4-Adressbereichen.",

    "10.0.0.0/8 gehört zu den privaten IPv4-Adressbereichen.",

    "172.16.0.0/12 gehört zu den privaten IPv4-Adressbereichen.",

    "Router verbinden unterschiedliche Netzwerke miteinander.",

    "Switches verbinden Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks.",

    "Ein Switch arbeitet hauptsächlich auf Layer 2 des OSI-Modells.",

    "Router arbeiten hauptsächlich auf Layer 3 des OSI-Modells.",

    "TCP ist verbindungsorientiert.",

    "UDP ist verbindungslos und besitzt weniger Overhead als TCP.",


    # ---------------- PROGRAMMIERUNG ----------------

    "Python wurde nach der Comedy-Gruppe Monty Python benannt und nicht nach einer Schlange.",

    "Python wurde erstmals 1991 veröffentlicht.",

    "C wurde in den frühen 1970er-Jahren bei Bell Labs entwickelt.",

    "C++ entstand als Erweiterung der Programmiersprache C.",

    "JavaScript und Java sind trotz ihrer Namen unterschiedliche Programmiersprachen.",

    "HTML ist keine klassische Programmiersprache, sondern eine Auszeichnungssprache.",

    "CSS wird hauptsächlich verwendet, um das Aussehen von Webseiten zu beschreiben.",

    "SQL wird verwendet, um mit relationalen Datenbanken zu arbeiten.",

    "Git wurde ursprünglich von Linus Torvalds entwickelt.",

    "Git wurde ursprünglich für die Entwicklung des Linux-Kernels entwickelt.",

    "Ein Compiler übersetzt Quellcode normalerweise in eine andere Form, beispielsweise Maschinencode oder Bytecode.",

    "Ein Interpreter führt Code vereinfacht gesagt direkt bzw. über eine Laufzeitumgebung aus.",

    "Ein Algorithmus ist eine eindeutig beschriebene Vorgehensweise zur Lösung eines Problems.",

    "Ein Bit kann grundsätzlich zwei Zustände darstellen: 0 oder 1.",

    "Ein Byte besteht normalerweise aus 8 Bit.",

    "1 Kilobyte kann je nach Definition 1.000 oder 1.024 Bytes bedeuten.",

    "1 Kibibyte entspricht exakt 1.024 Bytes.",

    "1 Megabyte entspricht im SI-System 1.000.000 Bytes.",

    "1 MiB entspricht exakt 1.048.576 Bytes.",

    "Binärzahlen verwenden nur die Ziffern 0 und 1.",


    # ---------------- ZEIT / DATEN ----------------

    "Unix-Zeit zählt normalerweise Sekunden seit dem 1. Januar 1970.",

    "Der sogenannte Year-2038-Bug betrifft Systeme, die Unix-Zeit in einem signierten 32-Bit-Wert speichern.",

    "Am 19. Januar 2038 erreicht ein klassischer signierter 32-Bit-Unix-Zeitstempel sein Maximum.",

    "Ein 64-Bit-Unix-Zeitstempel kann für sehr lange Zeiträume verwendet werden.",

    "Computer speichern Zeit häufig nicht so, wie Menschen sie auf einer Uhr sehen.",

    "Zeitzonen machen Zeitberechnungen in Computersystemen deutlich komplizierter.",

    "UTC steht für Coordinated Universal Time.",

    "NTP kann verwendet werden, um Computeruhren über Netzwerke zu synchronisieren.",

    "GPS-Satelliten benötigen extrem genaue Zeitmessung.",

    "Schaltsekunden können bei Computersystemen zu unerwarteten Problemen führen.",


    # ---------------- SICHERHEIT ----------------

    "Ein Passwort muss nicht nur lang, sondern auch möglichst einzigartig sein.",

    "Passwort-Hashing ist etwas anderes als Verschlüsselung.",

    "Ein guter Passwort-Hash soll nicht einfach wieder in das ursprüngliche Passwort zurückgerechnet werden können.",

    "Salts werden beim Passwort-Hashing verwendet, damit identische Passwörter nicht denselben Hash erzeugen.",

    "HTTPS bedeutet nicht automatisch, dass eine Website vertrauenswürdig ist. Es schützt hauptsächlich die Verbindung.",

    "Ein Vorhängeschloss im Browser bedeutet nicht automatisch, dass eine Website seriös ist.",

    "Zwei-Faktor-Authentifizierung kann einen zusätzlichen Schutz bieten, selbst wenn ein Passwort bekannt wird.",

    "SSH steht für Secure Shell.",

    "SSH wird häufig verwendet, um Linux-Server remote zu verwalten.",

    "Ein SSH-Schlüssel kann zur Authentifizierung verwendet werden, ohne jedes Mal ein Passwort einzugeben.",


    # ---------------- DATEIEN / SPEICHER ----------------

    "Eine Datei mit der Endung .jpg muss nicht zwingend ein Bild sein. Die Endung ist nur eine Namenskonvention.",

    "ZIP-Dateien können mehrere Dateien und Verzeichnisse in einem Archiv zusammenfassen.",

    "Kompression kann Daten kleiner machen, ohne sie zu verändern, oder Informationen entfernen, um noch kleinere Dateien zu erzeugen.",

    "PNG verwendet verlustfreie Kompression.",

    "JPEG verwendet normalerweise verlustbehaftete Kompression.",

    "FLAC ist ein verlustfreies Audioformat.",

    "MP3 verwendet verlustbehaftete Audiokompression.",

    "Eine Datei kann gelöscht werden, obwohl ihre Daten auf einem Datenträger noch nicht sofort überschrieben wurden.",

    "Dateisysteme speichern zusätzliche Informationen wie Dateigröße, Besitzer und Änderungszeit.",

    "ext4 ist ein weit verbreitetes Linux-Dateisystem.",


    # ---------------- WEIRD / FUN ----------------

    "Es gibt einen offiziellen Internetstandard für die Übertragung von IP-Paketen mit Brieftauben.",

    "Ein Computer kann theoretisch eine komplette Festplatte mit Nullen überschreiben, obwohl diese Nullen keine sichtbaren Informationen enthalten.",

    "Der Name CAPTCHA steht für Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart.",

    "CAPTCHAs wurden entwickelt, um Menschen und automatisierte Programme voneinander zu unterscheiden.",

    "QR-Codes können auch dann noch funktionieren, wenn ein Teil des Codes beschädigt ist.",

    "QR-Codes wurden ursprünglich für die Automobilindustrie entwickelt.",

    "Der erste Computermonitor war noch weit von heutigen 4K-Displays entfernt.",

    "Frühe Computerspiele konnten mit wenigen Kilobyte auskommen.",

    "Das Spiel DOOM von 1993 war klein genug, dass seine Größe nach heutigen Maßstäben geradezu lächerlich wirkt.",

    "Tetris wurde ursprünglich 1984 von Alexei Paschitnow entwickelt.",

    "Der Game-Boy-Prozessor lief nur mit wenigen Megahertz.",

    "Moderne Grafikkarten besitzen tausende Recheneinheiten.",

    "Eine GPU kann viele Berechnungen parallel durchführen und ist deshalb besonders gut für bestimmte mathematische Aufgaben geeignet.",

    "Minecraft-Welten können extrem große Koordinatenbereiche besitzen.",

    "Ein Pixel ist ein einzelnes Bildelement eines digitalen Bildes.",

    "4K bedeutet bei Video nicht immer exakt dieselbe Auflösung. Im TV-Bereich ist 3840×2160 üblich.",

    "Ein 1080p-Bild besitzt ungefähr zwei Millionen Pixel.",

    "Ein 4K-UHD-Bild besitzt ungefähr acht Millionen Pixel.",

    "Ein 8K-UHD-Bild besitzt ungefähr 33 Millionen Pixel.",


    # ---------------- WEITERE TECH-FACTS ----------------

    "Bluetooth und WLAN verwenden beide Funktechnik, sind aber für unterschiedliche Einsatzzwecke optimiert.",

    "Bluetooth wurde ursprünglich nach Harald Blauzahn, einem dänischen König, benannt.",

    "Das Bluetooth-Logo kombiniert Runen, die für Harald Blauzahn stehen.",

    "ASCII verwendet ursprünglich 7 Bit pro Zeichen.",

    "ASCII kann deshalb 128 verschiedene Werte darstellen.",

    "Unicode wurde entwickelt, um Zeichen aus sehr vielen Schriftsystemen darstellen zu können.",

    "UTF-8 kann ASCII-Zeichen direkt darstellen.",

    "UTF-8 ist heute eine der wichtigsten Zeichenkodierungen im Internet.",

    "Ein Emoji ist technisch gesehen nicht einfach nur ein einzelnes Byte.",

    "Die Zahl 255 ist in Binärdarstellung 11111111.",

    "Die Zahl 256 ist 2 hoch 8.",

    "Ein 32-Bit-Wert kann 2 hoch 32 verschiedene Bitmuster darstellen.",

    "Ein 64-Bit-Wert kann 2 hoch 64 verschiedene Bitmuster darstellen.",

    "2 hoch 64 ist 18.446.744.073.709.551.616.",

    "Ein einzelnes Bit ist die kleinste klassische Informationseinheit in einem Binärsystem.",

    "Computer verwenden Binärlogik, weil elektronische Schaltungen besonders gut zwischen zwei Zuständen unterscheiden können.",

    "Ein CPU-Cache ist deutlich schneller als der normale Arbeitsspeicher, aber auch wesentlich kleiner.",

    "L1-Cache ist normalerweise kleiner und schneller als L2-Cache.",

    "L3-Cache ist normalerweise größer und langsamer als L1-Cache.",

    "Moderne CPUs können mehrere Cache-Ebenen besitzen.",


    # ---------------- DYNAMIC FACTS ----------------

    "Seit dem Start des Unix-Zeitstempels am 1. Januar 1970 sind bereits {unix_days} Tage vergangen.",

    "Seit der ersten E-Mail von Ray Tomlinson sind ungefähr {email_days} Tage vergangen.",

    "Die erste E-Mail wurde 1971 verschickt. Das ist inzwischen mehr als ein halbes Jahrhundert her.",

    "Der Unix-Zeitstempel startete am 1. Januar 1970. Heute sind bereits {unix_seconds} Sekunden seit diesem Zeitpunkt vergangen.",

    "Bis zum Year-2038-Problem sind es noch ungefähr {days_until_2038} Tage.",

    "Der erste Webserver wurde am CERN betrieben. Das World Wide Web ist inzwischen Jahrzehnte alt.",

]


# ============================================================
# DYNAMISCHE FAKTEN
# ============================================================

def replace_dynamic(text):

    now = datetime.now()

    # Unix-Tage
    unix_start = datetime(1970, 1, 1)
    unix_seconds = int((now - unix_start).total_seconds())
    unix_days = (now - unix_start).days

    # Erste E-Mail
    # Ray Tomlinsons erste Netzwerknachricht wird meist auf 1971 datiert.
    email_date = datetime(1971, 10, 29)
    email_days = (now - email_date).days

    # Year 2038
    y2038 = datetime(2038, 1, 19, 3, 14, 7)
    days_until_2038 = (y2038 - now).days

    replacements = {
        "{unix_seconds}": f"{unix_seconds:,}".replace(",", "."),
        "{unix_days}": f"{unix_days:,}".replace(",", "."),
        "{email_days}": f"{email_days:,}".replace(",", "."),
        "{days_until_2038}": f"{days_until_2038:,}".replace(",", "."),
    }

    for placeholder, value in replacements.items():
        text = text.replace(placeholder, value)

    return text


# ============================================================
# HISTORY LADEN
# ============================================================

def load_history():

    if not os.path.exists(HISTORY_FILE):
        return []

    try:
        with open(HISTORY_FILE, "r", encoding="utf-8") as file:
            data = json.load(file)

        if isinstance(data, list):
            return data

    except (json.JSONDecodeError, OSError):
        pass

    return []


# ============================================================
# HISTORY SPEICHERN
# ============================================================

def save_history(history):

    try:
        with open(HISTORY_FILE, "w", encoding="utf-8") as file:
            json.dump(
                history,
                file,
                ensure_ascii=False,
                indent=2
            )

    except OSError as error:
        print(f"Fehler beim Speichern der History: {error}")


# ============================================================
# NOTIFICATION
# ============================================================

def notify(text):

    try:

        subprocess.run(
            [
                "notify-send",
                "IT Funfact",
                text
            ],
            check=False
        )

    except FileNotFoundError:

        print(
            "FEHLER: notify-send wurde nicht gefunden."
        )

    except Exception as error:

        print(
            f"Fehler beim Anzeigen der Notification: {error}"
        )


# ============================================================
# ZUFÄLLIGE WARTEZEIT
# ============================================================

def random_wait():

    # Exponentialverteilung:
    #
    # Durchschnitt = 6 Stunden
    #
    # Dadurch entstehen absichtlich sehr unterschiedliche
    # Abstände.
    #
    # Beispiel:
    # 20 Minuten
    # 2 Stunden
    # 7 Stunden
    # 13 Stunden
    # usw.
    #
    # Extrem lange/kürzere Abstände sind möglich.

    average_seconds = AVERAGE_HOURS * 60 * 60

    seconds = random.expovariate(
        1 / average_seconds
    )

    minimum_seconds = MIN_WAIT_MINUTES * 60

    return max(
        seconds,
        minimum_seconds
    )


# ============================================================
# EINEN ZUFÄLLIGEN FACT AUSWÄHLEN
# ============================================================

def choose_fact(history):

    # Bereits angezeigte Facts vermeiden
    available = [
        fact
        for fact in FUNFACTS
        if fact not in history
    ]

    # Wenn alle Facts irgendwann angezeigt wurden:
    # History zurücksetzen.
    if not available:

        print(
            "Alle Funfacts wurden bereits angezeigt."
        )

        history.clear()

        available = FUNFACTS

    return random.choice(available)


# ============================================================
# HAUPTPROGRAMM
# ============================================================

def main():

    print()
    print("=" * 60)
    print(" IT FUNFACTS")
    print("=" * 60)
    print()
    print(f"Funfacts insgesamt: {len(FUNFACTS)}")
    print(f"Durchschnittliches Intervall: {AVERAGE_HOURS} Stunden")
    print(f"History: {HISTORY_FILE}")
    print()
    print("Programm läuft...")
    print("Mit Ctrl+C beenden.")
    print()

    history = load_history()

    try:

        while True:

            wait_time = random_wait()

            print(
                f"Nächster Funfact in "
                f"{wait_time / 3600:.2f} Stunden."
            )

            time.sleep(wait_time)

            fact = choose_fact(history)

            fact = replace_dynamic(fact)

            print()
            print("FUNFACT:")
            print(fact)
            print()

            notify(fact)

            # Den fertigen Text speichern.
            # Dadurch wird auch verhindert,
            # dass derselbe dynamische Fact direkt
            # wieder erscheint.
            history.append(fact)

            # History begrenzen
            history = history[-HISTORY_SIZE:]

            save_history(history)

    except KeyboardInterrupt:

        print()
        print("Funfacts beendet.")
        print()


# ============================================================
# START
# ============================================================

if __name__ == "__main__":
    main()