Cloud Computing Aufbau

Struktur des Cloud Computing

Natürlich ähnelt dies dem klassischen Server-Hosting, aber beim Cloud Computing ist alles viel größer. Entwicklung einer erfolgreichen Roadmap für Cloud Computing. Modernes Netz im Alltagsleben - ohne Wolken nicht denkbar.

Ob Streaming von Songs und Filmen, Online-Verwaltung von Bildalben, Angebot von Corporate Web-Anwendungen für abgeschlossene Nutzergruppen, Synchronisation von Kalendern und Adressbüchern auf mehreren Geräten - all das gelingt, weil alle verwendeten Dateien nicht nur auf den Geräten selbst, sondern zum Teil auch auf Server im Netz abgelegt, verar-beitet und bei Bedarf an Clients übertragen werden.

Hier kommen Cloud-Lösungen zum Einsatz, die die Verarbeitung und Speicherung von Daten verändern und ohne das Netz nicht denkbar wären. Modernes Netz im Alltagsleben - ohne Wolken nicht denkbar. Heute beschäftigen wir uns zunehmend mit Geräten und Applikationen, die einen erheblichen Teil ihrer Objekte über eine Internetverbindung verwirklichen.

So können z. B. viele Geräte über das Netz Software-Updates erhalten (sofern das Gerät über einen Internetzugang verfügt) und so auf dem neuesten technischen Wissensstand sein. Ein weiterer Fortschritt geht in der Instandhaltungsindustrie, wir erinnern hier wieder an den Fernseher: Die meisten, heute erhältlichen Fernsehgeräte haben nicht nur herkömmliche Empfangsanlagen für Antennen, Kabel- oder Sat-Empfang, sondern sind zugleich auch Smart-TV - sie bringt zusätzlich einen eingesetzten Rechner mit Betriebssytem mit, der die Einrichtung und Verwendung vieler weiterer Fernsehprogramme ermöglicht.

Umso drastischer ist die Relevanz von Cloud-Lösungen für kleine Mobilfunk-Computer wie Smartphones und Tabletts (siehe auch Web in greifbarer Nähe: Mobiles Computing). Zur Einsparung von Batteriekapazität und großen Datenmengen bei gleichzeitiger Datensicherheit setzen viele für den Einsatz auf mobilen Geräten konzipierte Applikationen auf die in den Cloud-Applikationen der entsprechenden App-Provider gespeicherten Datenbestand.

In regelmäßigen Abständen können diese Datensätze in der Cloud mit den Endgeräten abgeglichen werden - zu jeder Zeit aus dem Internet und sogar mit mehreren unabhängig und simultan zu synchronisierenden Vorrichtungen. Ohne Cloud-Systeme im Hintergund sind solche Applikationen wie weltweit agierende Boten oder soziale Netzwerke heute nicht mehr denkbar, da sie zunehmend von vielen tausend Nutzern parallel verwendet werden (z.B. über die internen Synchronisationsdienste von Mobilfunkbetriebssystemen auf iPhone und Android-Geräten).

Denkt man hier zum Beispiel an weltweite Events wie ein Endspiel einer Fußballweltmeisterschaft, die meist milliardenschwere Menschen zugleich leben und darüber in ihren sozialen Netzwerken mitwirken. Die Erbringung solcher Dienstleistungen erfordert viel Rechenleistung und vor allem viel Speicherkapazität, die von überall im Netz so problemlos wie möglich zugänglich sein sollte.

Dies geschieht mit sehr großen Zentren, in denen Provider ihren Kunden Online-Anwendungen und -Tabellen zur Verfügung gestellt werden können. Natürlich ähnelt dies dem klassischen Serverhosting, aber beim Cloud Computing ist alles viel größer. Die meisten Cloud-Kunden zahlen jedoch nicht mehr per Computer, sondern nur noch per abgerufener Dienste.

Aus logischer Sicht sind Hard- und Softwaresysteme bei einem großflächigen Einsatz im Cloud Computing vollständig entkoppelt. Das ist Cloud Computing? Unter Cloud Computing versteht man in erster Linie den Weg, komplette Applikationen auf Computer im Netz zu übertragen und damit im Netz verfügbar zu machen. Das Cloud Computing ist in gewisser Weise eine Fortentwicklung des Klient-Serverbundes (siehe Host-Architekturen), indem der Datenserver nicht mehr räumlich und eigentumsrechtlich an den Operator der Applikation angebunden ist, sondern die Applikation in einer weitestgehend abstrahierten "Cloud" gespeichert und bedient wird.

Es gibt vier Hauptgründe für den Cloud Computing-Einsatz: Die Bereitstellung von Informationen und Dienstleistungen verursacht sowohl unmittelbare Hard- und Softwarekosten als auch unmittelbare fixe Aufwendungen für Internetanschluss, Raummiete, Personalkapazitäten, Strom und Raumkondition. Cloud-Provider verteilten diese fixen Ausgaben auf eine viel größere Anzahl von Anwendern und Geräteeinheiten, was zu einer wesentlich günstigeren Mischkostenrechnung führte.

Datenzentren, in denen Cloud Services gehostet werden, sind typischerweise für Services ausgestattet, die eine Hochverfügbarkeit erfordern. Wichtige Resourcen können in Cloud-Umgebungen wie z. B. die Zahl der verfügbaren CPUs, Speicher, Festplattenspeicher usw. flexibel bereitstehen. Anwendungen verfügen in der Regel über gewisse Skript-Laufzeiten, die nach Belieben dynamisiert abgefragt und hinzugefügt werden können.

Je nachdem, wie die Mittel eingesetzt werden, werden die in Anspruch genommenen Dienste und Mittel abgerechnet. Cloud-Benutzer können so auf maßgeschneiderte Resource-Pakete zurückgreifen. Dabei werden die Systemlandschaften von Cloud-Anbietern festgelegt und sind in der Cloud in der Regel gleich. So können sich Systemeintegratoren an die Umgebung anpassen und bei zusätzlichen Ergänzungen oder Instanz auf ähnliche Rahmenbedingungen setzen.

So bieten Cloud-Anbieter z. B. eine Vielzahl von Betriebssystemen an, die der Kunde nach Belieben auswählen, einrichten ( "und bei gewerblichen Betriebsystemen auch lizenzieren") kann. Virtuelle Anwendungen als Grundlage für Cloud Computing. Die technologische Grundlage des Cloud Computing und der meisten Cloud-Anbieter ist die Validierung von Anlagen. Betriebsysteme in solchen Umfeldern werden nicht dauerhaft auf der Hard- und Software eines Rechners eingerichtet, sondern auf einer auf dem Rechner eingerichteten Softwareumgebung, dem sogenannten Hyper-Visor.

Dies hat zur Folge, dass die eingerichteten "virtuellen Maschinen" mit beliebigen Hardwareressourcen bestückt werden können und auch an andere Orte verlagert und dort gehalten werden können. In der Cloud gibt es keinen festen Platz. Obwohl Cloud-Lösungen von sehr großen Konzernen wie Amazon, Google, Microsoft und vielen anderen Anbietern offeriert werden, sind die individuellen Cloud-Lösungen keinesfalls in einem einzigen Datacenter angesiedelt, auch wenn diese für Cloud Computing genutzten Datacenter von so enormer Größe sind, dass sie tendenziell als Datacenter bezeichnet werden.

In solchen Datenzentren gibt es viele Zehntausende von Quadratmetern, auf denen Netzwerkschränke mit kompakten integrierten Bedienern installiert sind. In den größten Datenzentren können leicht bis zu 10.000 individuelle Datenserver untergebracht werden, die alle zuverlässig mit Energie versorgt, vernetzt und klimatisiert werden müssen. Ungeachtet der konzentrierten Rechenleistung in Datenzentren sind Clouds in der Regel auf mehrere, separate Datenzentren aufgeteilt, von denen sich einige auch in anderen Gebieten, Ländern oder gar anderen Kontinenten befinden.

So kann eine größtmögliche Ausfallsicherheit angeboten werden, die durch die sehr leistungsfähige Vernetzung von Cloud-Sites weitestgehend in Realtime erreicht werden kann. Es ist auch nicht ungewöhnlich, dass sich individuelle Cloud-Standorte einzelner Anbieter nicht in eigenen Rechenzentren befinden, sondern bei fremden Rechenzentrumsbetreibern, zum Beispiel an kleinen Cloud-Standorten.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass mehrere Cloud-Anbieter über korrespondierende Kapazitäten in einem Rechenzentrum verfügen und diese völlig unabhängig voneinander bedienen. Eine Besonderheit einer Cloud-Lösung ist, dass es für die in ihr und auch für die Hersteller dieser Applikationen gehosteten Applikationen und die damit verbundenen Informationen grundsätzlich unabhängig davon sein kann, wo und in welchem Rechenzentrum exakt die Applikationen und die zugehörigen Informationen gespeichert sind.

Wenn eine Verbindung mit entsprechender Ausfallsicherheit bereitgestellt wird, kann es daher durchaus vorkommen, dass sich die gehosteten Dateien und Applikationen auf verschiedenen Rechnersystemen in den einzelnen Rechenzentren befinden. Zahlreiche Cloud-Anbieter offerieren den expliziten Einsatz von Applikationen in Gebieten, die so nahe wie möglich am Standort des Nutzers sind, um die Übertragungswege so kurz wie möglich zu gestalten.

Es gibt auch vollautomatische Bereitstellungsnetzwerke (sogenannte Content Delivery Networks), die Zugänge aus allen Erdteilen mit der IP-Adresse des Senders von Cloud-Servern antworten und so nah wie möglich am regionalen Empfänger der angefragten Informationen sind. Dienstleistungsmodelle im Cloud Computing. Im Cloud Computing gibt es mehrere Dienstleistungsmodelle, die sich typischerweise dadurch auszeichnen, wie der Benutzer die Rechenleistung der Cloud nutzen möchte.

"Ähnlich wie bei Schichtmodellen im Datentransfer (siehe auch Schichtmodelle) bezieht sich Cloud Computing auf ein Schichtmodell mit drei Ebenen - Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service erklärend (PaaS) und SaaS. Die Bereitstellung eines vollständigen Virtual Server ist die niedrigste Ebene im Cloud Computing und wird auch als "Cloud Foundation" bezeichnet ("Foundation" steht für "Socket" oder "Basis").

Der Benutzer kann dann alle beliebigen Applikationen einrichten und die entsprechenden Dateien auf diesem Virtualisierungsserver speichern. Die Cloud-Provider stellen daher nur zu einem großen Teil Rechnerleistung und Speicherkapazität für die Virtual Machine zur Verfügung, aber diese Arbeitsumgebung ist aus technischer Sicht eine komplette Rechenumgebung. Eine höhere Schichtstufe repräsentiert diese Cloud Computing-Variante. Dabei kümmert sich der Cloud-Provider nicht nur um die Infrastruktur, sondern auch um die Einrichtung und Wartung des BOS.

Hierfür stehen dem Cloud-Kunden umfassende Programmier-Schnittstellen (API) und Datenbankverbindungen zur Verfügung, auf denen er seine eigenen Anwendungsbereiche (z.B. PHP-Skripte) aufbauen kann. Es wird nur eine vorgefertigte Applikation verwendet, die in einer Cloud gespeichert ist und Dienste bereitstellt. Dies können Dateispeicherlösungen wie z. B. DS oder iTunes sein, aber auch kompliziertere Programme wie Google Drive und die damit zusammenhängenden Programme wie z. B. Wortverarbeitung oder Tabellenkalkulation.

Beide Applikationen und die damit bearbeiteten Informationen befinden sich in der Cloud. In Schichtmodellen üblich, können Layer beliebig geschachtelt werden, ohne dass diese geschachtelten Schichtmodelle aufeinander einwirken oder gar davonwissen. Bei Cloud-Lösungen ist es daher durchaus möglich und üblich, dass Cloud-Services selbst in anderen Cloud-Services betrieben werden.

Als Beispiel dafür sei der Cloud-Service DSropbox genannt: Die Dropsbox ist einer der größten Online-Dienste zur Speicherung von Daten in einer Cloud. Mit benutzerfreundlichen Anwendungen und Anwendungen können Benutzer von Dropboxen komfortabel und unkompliziert Daten in "ihre Dropbox" einfügen und diese verwenden, um diese Daten zu speichern und in der Cloud zu teilen.

Für Anwender von Dropboxen wird sie damit zu einer sozioökonomischen Cloud-Anwendung, da nur die Dropbox-Benutzeroberflächen als Applikation verwendet werden. Ein weiterer Gesichtspunkt ergibt sich aus der Perspektive der Operatoren von DS selbst, die ihren Service auch in einer Cloud-Umgebung bereitstellen und die mit dem DSD verbundenen Anwendungen, Skripte und Fileverzeichnisse entweder als PaaS- oder IaaS-Cloud-Anwendungen bedienen.

Bei der Bereitstellung von Dateien und Applikationen außerhalb des eigenen Unternehmens entsteht immer die Problematik der Sicherung von fremdgespeicherten Inhalten. Firmen müssen persönliche Angaben wirksam schützen, aber Firmen haben auch ein natürliches Interesse daran, sicherzustellen, dass ihre Geschäftsgeheimnisse tatsächlich vertraulich sind. Das müssen Firmen auch dann gewährleisten, wenn sie Cloud Computing einsetzen.

Bereitstellen der Cloud für ein bestimmtes Publikum. Schon jetzt charakterisiert die Ausgestaltung einer Cloud und der darauf positionierten Informationen und Applikationen grundsätzlich die Sicherheitsanforderungen des Eigentümers. Es gibt drei Einsatzszenarien: Öffentliche Clouds sind weitestgehend öffentlich zugänglich und beruhen auf Cloud-Services, die der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Diese öffentlichen Clouds umfassen die großen Cloud-Anbieter wie Microsoft (Microsoft Azure), Google (Google Cloud Platform), Amazon (einschließlich Amazon Elastic Compute Cloud) und viele andere, einige mit sehr spezifischen Szenarien für Szenarien wie die Nutzung für Web-Caches, Datenanbieter für die Unterhaltungs- und Computerspielindustrie oder Enterprise-Applikationen.

Dabei ist eine Privat-Cloud ("Private Cloud") größtenteils nicht öffentlich und wird oft von Firmen in ihren eigenen Rechenzentren geführt. Dadurch entfällt oft einer der Vorzüge von Cloud Computing (die Kosteneinsparungen durch externes Hosting), aber mit einer öffentlichen Cloud können Organisationen die Sicherheitsbedürfnisse ihrer Kunden weiter erfüllen, indem sie diese in ihren eigenen Räumlichkeiten hosten lassen und auf eigenen Mitteln betreiben.

Ein Grad der privaten Cloud sind Vermietungen eigener, verschlossener Räume in Rechenzentren, in denen das unternehmenseigene Cloud-Systeme unterhält. Hybrid-Cloud-Lösungen sind eine Mischung aus Public und Privat Clouds, die in der Regel in zwei Stufen laufen. Dabei werden in einem Fall die privaten Clouds vor allem für datenschutzgerechte Applikationen (z.B. Kundendatensätze) eingesetzt, während weniger wichtige Informationen in Public Clouds gespeichert werden.

In einem anderen Fall werden hybride Cloud-Lösungen eingesetzt, um in erster Linie ein vollständiges Backup aller auf der Ebene der öffentlichen Cloud verarbeiteten Informationen in einer privaten Cloud zu haben. Bei hybriden Cloud-Lösungen ist auch der Aspekt der Kostenersparnis mehr oder weniger ausgeprägt. Datenschutz vor unbefugtem Zugriff.

Eine funktionierende Datensicherung fängt in der Regel mit dem physikalischen Zugriffsschutz des Computers an. Dies ist bei einem Datenserver in einem Firmenrechenzentrum relativ leicht möglich, wenn der Ort, an dem sich der Datenserver befindet, verschlossen ist und nur für autorisiertes Fachpersonal zugänglich ist. Der Cloud-Provider muss in einer Cloud-Umgebung einen physikalischen Zugriffsschutz bieten und diesen so gewährleisten und belegen, dass er die rechtlichen Vorgaben und die Vorgaben von Cloud-Kunden erfüllen kann.

Die Durchsetzung solcher strikten Vorgaben für alle eigenen Rechenzentren nach den selben Standards ist eine spezielle Aufgabe für weltweit tätige Cloud-Anbieter. Pflicht zur Datenspeicherung in Ihrem eigenen Landes. Die Übertragung und Aufbewahrung geschäftskritischer und personenbezogener Informationen ist in einem international und scheinbar grenzenlosem Umfeld zunächst kein technisches, sondern ein rechtliches Hindernis.

Darüber hinaus sind Cloud-Sites keine extraterritorialen Bereiche und unterliegen immer der Rechtsprechung des Staates, in dem sie sich befinden. Dies führt dazu, dass Behörden und Nachrichtendienste anderer Länder das Recht haben, auf die von einem Cloud-Provider im betreffenden Staat gespeicherten Informationen zurückzugreifen, insbesondere im Falle von Abhörmaßnahmen. Deshalb bietet viele Cloud-Anbieter Cloud-Anwendern die Möglichkeit, festzulegen, dass in der Cloud bereitgestellte Applikationen und Informationen nur an Standorten in der Cloud in bestimmten Gebieten abgespeichert werden dürfen oder dass gewisse Bereiche ausgenommen werden können.

So sind z.B. US-amerikanische Unternehmen von den US-Behörden verpflichtet, stets Informationen aus ihren Netzen bereitzustellen. Ob eine solche Vereinbarung innerhalb eines Cloud-Netzwerks auch dann Anwendung finden kann, wenn der Standort nicht physikalisch in den USA liegt, der Cloud-Provider selbst aber ein US-amerikanisches Unternehmen ist oder eine Zweigniederlassung in den USA hat, ist fraglich.

Wie verhält es sich, wenn die Cloud nicht verfügbar ist? In Szenarien, in denen Cloud-basierte Applikationen versagen oder der Internetzugang ausfällt, stellen sich interessante Nachfragen. Das sind durchaus gerechtfertigte Probleme, denn Internetverbindungen können trotz mehrfacher redundanter Anlagen scheitern oder durch große Störungen beeinträchtigt werden. Mit sogar hostenden Applikationen im eigenen Firmennetzwerk sind solche Störungen nicht notwendigerweise sehr schwierig "außerhalb".

Befindet sich jedoch ein erheblicher Teil der IT-Infrastruktur eines Unternehmen in einer öffentlichen Cloud, können solche Ausfälle sehr rasch zu produktionstechnischen oder sogar geschäftskritischen Ereignissen führen. Daher sollten Cloud-Strategien und -Anwendungen immer ein Disaster-Recovery-Konzept beinhalten. Ist es noch möglich, mit einer defekten Cloud-Infrastruktur mit der Enterprise-Anwendung zu arbeiten? Ist es möglich, sicherzustellen, dass bei Ausfall einer Cloud-Anwendung die Synchronisation der extern verarbeiteten Leistungsdaten gewährleistet ist und diese wieder in Dienst gestellt werden?

Kernstück all dieser Fragestellungen ist, dass bereits bei der Konzipierung einer Cloud-basierten Architektur eine Vielzahl von Architekturfragen geklärt werden müssen, um auch in Fällen, in denen die Cloud-basierte Architektur nicht erreichbar ist, auf eine leistungsfähige IKT zurückgreifen zu können.

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