Was ist Cloud Computing?

Wer kein eigenes Re­chen­zen­trum auf die Beine stellen kann oder möchte, kann auf Cloud-Computing zu­rück­grei­fen. Dieses Computing-Modell bietet mehrere Vorteile, die sowohl für Pri­vat­per­so­nen als auch für in­ter­na­tio­na­le Konzerne attraktiv sind. Wir stellen Ihnen Cloud-Computing vor und erklären dessen Vor- und Nachteile.

Cloud Computing – Was steckt dahinter?

Ein eigenes Re­chen­zen­trum auf die Beine zu stellen, ist aufwendig und kost­spie­lig: Für An­schaf­fung und Wartung benötigt man Fach­per­so­nal. Außerdem kann nie be­darfs­ge­recht skaliert werden. Aus diesem Grund stellt man oft mehr Res­sour­cen bereit, als die Mit­ar­bei­ten­den momentan brauchen. Dies bringt einen Ef­fi­zi­enz­nach­teil mit sich.

Mit Cloud Computing sind viele dieser Probleme gelöst. Statt die Technik selbst an­zu­schaf­fen, zu in­stal­lie­ren und zu warten, greifen Un­ter­neh­men und Pri­vat­per­so­nen hierbei auf Web­diens­te zurück, die von einem einzelnen Anbieter gehostet werden. So pro­fi­tie­ren die Nutzenden sowohl von „Economies of Scale“ als auch von der Mög­lich­keit, Ihre Ka­pa­zi­tä­ten schnell, leicht und dynamisch zu skalieren. In den meisten Fällen läuft diese Form des modernen Out­sour­cings über ein Miet­mo­dell.

Bei Cloud Computing ist nicht fest­ge­legt, in welchem Umfang die Be­reit­stel­lung der Dienste erfolgen muss – vom einfachen Cloud Storage, bei dem Nutzende Spei­cher­ka­pa­zi­tä­ten auf ent­fern­ten Servern zu­sätz­lich zu ihrem eigenen Fest­plat­ten­spei­cher erhalten, bis hin zur In­fra­struk­tur in der Cloud, über die Un­ter­neh­men komplette Re­chen­zen­tren über das Internet beziehen.

Laut einem Paper des National Institute of Standards and Tech­no­lo­gy (NIST) müssen Angebote, die sich Cloud Computing nennen, bestimmte Ei­gen­schaf­ten erfüllen:

• On-Demand Self-Service: Es sollte möglich sein, dass Nutzende selbst­stän­dig die be­nö­tig­ten Res­sour­cen anfordern können, ohne jedes Mal mit einem oder einer Mit­ar­bei­ten­den des Anbieters Kontakt aufnehmen zu müssen.
• Broad Network Access: Der Zugang zu Cloud Computing funk­tio­niert über das Internet. Dabei dürfen keine un­ge­wöhn­li­chen Techniken oder Pro­to­kol­le ein­ge­setzt werden. Der Einsatz von stan­dar­di­sier­ten Methoden sorgt dafür, dass alle Nutzende ohne Probleme Zugriff auf den Service haben.
• Resource Pooling: Der Zu­sam­men­schluss von mehreren Re­chen­in­stan­zen ist quasi die Grund­vor­aus­set­zung für Cloud Computing. Meist in Form von Ser­ver­far­men dienen solche Pools dazu, mehrere Nutzende gleich­zei­tig mit Re­chen­leis­tung oder Spei­cher­ka­pa­zi­tät zu versorgen. Dabei ist dem Kunden bzw. der Kundin selten klar, welches Gerät er bzw. sie tat­säch­lich nutzt: Die Ka­pa­zi­tä­ten werden dynamisch vergeben.
• Rapid Ela­s­ti­ci­ty: Die Aus­lie­fe­rung von Ka­pa­zi­tä­ten muss schnell und be­darfs­ge­recht erfolgen. Im besten Fall sind Au­to­ma­tis­men aktiv, die Res­sour­cen ohne Zutun von Nutzenden oder Mit­ar­bei­ten­den auf- oder ab­schal­ten.
• Measured Service: Die Nutzung des Cloud-Angebots wird jederzeit überwacht. Dadurch entsteht sowohl für den Anbieter als auch die Nutzenden mehr Trans­pa­renz.

Wie das E-Werk Mit­tel­punkt des Strom­net­zes ist, geht auch Cloud Computing in der Regel von einem großen Re­chen­zen­trum bzw. einer Ser­ver­farm aus. Hier werden viele Computer (oder Server) zu­sam­men­ge­schlos­sen und so die Res­sour­cen gebündelt. Durch dieses Grid-Computing erzielt man hohe Leis­tun­gen. In Kom­bi­na­ti­on mit Vir­tua­li­sie­run­gen können für einzelne Nutzende innerhalb des Netzes einzelne virtuelle Instanzen erstellt werden. Die Nutzenden erfahren dabei nicht, auf welchem Gerät ihre Dateien gerade liegen, und müssen das auch nicht: Denn der Zugriff funk­tio­niert auch ohne dieses Wissen schnell und pro­blem­los.

Varianten des Cloud Com­pu­tings

Der Markt umfasst in­zwi­schen ver­schie­dens­te Angebote. Diese un­ter­schei­den sich – außer hin­sicht­lich des Preises und der Sup­port­leis­tun­gen – vor allem in Bezug auf ihre Schichten- und Be­reit­stel­lungs­mo­del­le. Der Begriff „Schichten“ bezieht sich auf den Umfang der Leistung und das Be­reit­stel­lungs­mo­dell kenn­zeich­net die Art des Angebots.

Schich­ten­mo­dell

Eine Schicht ent­spricht einem be­stimm­ten Service-Level: Die ver­schie­de­nen „as-a-Service“-Ebenen bzw. -Schichten be­schrei­ben den Umfang des Angebots. Daher werden sie meist in einem Py­ra­mi­den­mo­dell dar­ge­stellt. Während In­fra­struc­tu­re as a Service den größten Umfang hat, setzt Software as a Service den Fokus nur auf bestimmte An­wen­dun­gen.

• In­fra­struc­tu­re as a Service (IaaS): Auf dieser Ebene bietet der Provider komplette Hardware-Lösungen an: Pro­zes­sor­leis­tung, Spei­cher­platz und Netz­werk­tech­nik. Dabei sind die Instanzen, die Nutzende in Anspruch nehmen, voll­stän­dig virtuell und werden auf den Res­sour­cen-Pool auf­ge­teilt. IaaS kann als Basis für die weiteren Schichten dienen, wird aber auch als Ein­zel­pro­dukt angeboten.
• Plattform as a Service (PaaS): Diese Schicht geht einen Schritt weiter, indem man nicht nur die Hardware sondern eine komplette Umgebung zur Verfügung stellt. PaaS richtet sich in erster Linie an Software-Ent­wi­ckeln­de. Der Anbieter sorgt für eine bereits ein­ge­rich­te­te Ent­wick­lungs­um­ge­bung in der Cloud, auf ge­hos­te­ter Hardware. Pro­gram­mie­ren­de sparen sich hierbei die Ein­stel­lung und Wartung der Umgebung.
• Software as a Service (SaaS): In der höchsten Schicht wird Nutzenden eine komplette Software aus der Cloud angeboten. SaaS richtet sich daher vor allem an normale End­ver­brau­chen­de. Diese brauchen sich nicht mehr um die In­stal­la­ti­on und Wartung der Software kümmern und können auch sicher sein, dass die Leistung der Hardware für die rei­bungs­lo­se Aus­füh­rung der Software ausreicht. Um auf die Software zu­zu­grei­fen, nutzen An­wen­den­de entweder einen Web­brow­ser oder ein ein­ge­schränk­tes Programm, das den Haupt­an­teil aus der Cloud lädt.
• Ever­y­thing as a Service (XaaS): Neben den drei genannten Schichten werden auch andere Services immer wieder von Anbietern beworben. Prin­zi­pi­ell geschieht dies aber nur aus Mar­ke­ting­grün­den. Ein XaaS lässt sich ei­gent­lich immer einer anderen Schicht zuordnen oder hat gar nichts mehr mit Cloud Computing zu tun: Humans as a Service (HuaaS) be­schreibt zum Beispiel eine Form von Crowd­sour­cing. Dabei übernimmt ein Pool von Menschen über das Internet Arbeit.

Be­reit­stel­lung­mo­del­le

Die Be­reit­stel­lungs­mo­del­le be­schrei­ben die Art des Angebots: Werden Instanzen nur für eine Person bzw. ein Un­ter­neh­men re­ser­viert oder teilt man sich den Pool mit anderen? Aus der Antwort auf diese Frage ergibt sich das Be­reit­stel­lungs­mo­dell.

• Private Cloud: Die Server werden aus­schließ­lich von einer Kundin bzw. einem Kunden genutzt. Eine private Cloud kann, muss aber nicht vor Ort sein (Internal Cloud). Auch bei einem Hosting-Anbieter mit Ser­ver­farm ist es möglich, de­zi­dier­te Hardware zu nutzen, auf die andere Kunden und Kundinnen des Anbieters keinen Zugriff haben.
• Community Cloud: Die Community Cloud funk­tio­niert ähnlich wie eine Private Cloud, al­ler­dings teilen sich bei diesem Modell mehrere Personen eine de­zi­dier­te Hardware-Instanz. Dabei ist die Zu­sam­men­stel­lung der Nutzenden nicht zufällig gewählt, sondern mehrere Kunden bzw. Kundinnen – meist aus dem gleichen Ge­schäfts­feld oder mit ähnlichen In­ter­es­sen – finden sich gezielt zusammen. Auch die Community Cloud kann entweder in einem Un­ter­neh­men oder extern verwaltet werden. Ziel ist es, im Vergleich zu mehreren Private Clouds Ein­spa­run­gen zu erreichen.
• Public Cloud: Diese Be­reit­stel­lungs­art ent­spricht dem ei­gent­li­chen Gedanken hinter einer Cloud. Gemeinsam mit der breiten Öf­fent­lich­keit nutzt man einen Ser­ver­ver­bund. Wer welche Hardware nutzt, ist dabei für Nutzende nicht er­sicht­lich und kann auch nicht von ihnen bestimmt werden.
• Hybrid Cloud: Hierbei handelt es sich um eine Mischform aus den beiden Modellen Private und Public Cloud. Dabei ent­schei­det sich ein Un­ter­neh­men oder eine Person, einen be­stimm­ten Teil der Operation (zum Beispiel si­cher­heits­re­le­van­te Aspekte) in der privaten Umgebung zu belassen und für andere Teile die Public Cloud zu wählen.

Vor- und Nachteile von Cloud Computing

Cloud Computing bringt besonders für kleine und mittlere Un­ter­neh­men große Vorteile: Die An­schaf­fung einer eigenen IT-In­fra­struk­tur inklusive Servern ist aufwendig, kostet sehr viel Geld und erfordert später eine ständige Wartung – hierfür ist Fach­per­so­nal notwendig, das ebenfalls bezahlt werden muss. Hinzu kommt, dass das Re­chen­zen­trum im besten Fall mit dem Un­ter­neh­men wächst, und das geht auf tra­di­tio­nel­le Weise nicht be­darfs­ge­recht. Statt­des­sen kaufen Un­ter­neh­men dann in fest­ge­leg­ten Zyklen neue Hardware und müssen dabei einen künftigen Bedarf schätzen. Das heißt: Es werden meist mehr Res­sour­cen ein­ge­kauft, als man tat­säch­lich benötigt.

Neben der Ska­lier­bar­keit bietet Cloud Computing weitere Vorteile. Pro­fes­sio­nel­le Ser­ver­far­men, wie sie von Cloud-Anbietern genutzt werden, sind zudem meist sehr viel besser ab­ge­si­chert, als man es vor Ort im eigenen Un­ter­neh­men schaffen könnte: Si­cher­heits­per­so­nal schützt die Anlage gegen den phy­si­schen Zugriff von Fremden, Fach­kräf­te sichern die Server vor digitalen Angriffen und Brand­schutz­ex­per­ten sorgen dafür, dass kein Feuer die Daten zerstören kann. Darüber hinaus sorgen viele Cloud-Computing-Anbieter für ob­li­ga­to­ri­sche Backups aller Daten.

Das System Cloud Computing hat aber auch Nachteile, weshalb viele Un­ter­neh­men noch davor zu­rück­schre­cken, es zu nutzen. Man ist bei den ver­schie­de­nen Cloud-Anbietern mal mehr, mal weniger auf deren Kon­fi­gu­ra­tio­nen an­ge­wie­sen. Generell macht man sich zudem abhängig: Sollte der Anbieter seinen Betrieb ein­stel­len, steht man un­wei­ger­lich vor einem Problem. Außerdem ist man an­ge­wie­sen auf eine starke In­ter­net­ver­bin­dung, sodass Mit­ar­bei­ten­de effektiv mit Cloud Computing arbeiten können.

Die größten Bedenken dürften aber si­cher­lich das Thema Da­ten­schutz auslösen. Und zwar auf zwei Arten: Zwar ist es richtig, dass vor Ort die Daten gesichert sind, aber eine Über­tra­gung über das Internet stellt immer ein Si­cher­heits­ri­si­ko da. Das andere Problem bezüglich der Da­ten­si­cher­heit hat oftmals mit dem Standort des Re­chen­zen­trums zu tun. Befindet sich das Re­chen­zen­trum zum Beispiel in den USA, ist der Cloud-Anbieter laut Patriot Act dazu ver­pflich­tet, Daten auf Anfrage an US-ame­ri­ka­ni­sche Behörden her­aus­zu­ge­ben. Daher ist eine gesunde Skepsis bei diesem Thema ver­ständ­lich.

Vorteile von Cloud Computing

• Keine An­schaf­fungs­kos­ten
• Keine Ka­pi­tal­bin­dung
• Be­darfs­ge­recht ska­lier­bar
• Kein eigenes Fach­per­so­nal benötigt
• Re­chen­zen­tren sind perfekt gewartet und gesichert

Nachteile von Cloud Computing

• Benötigt stabile und schnelle In­ter­net­ver­bin­dung
• Bedenken hin­sicht­lich des Da­ten­schut­zes
• Ab­hän­gig­keit vom Anbieter (Vendor-Lock-in)
• Si­cher­heits­ri­si­ko bei Über­tra­gung
• Niedrige Ein­zel­prei­se verleiten dazu, in der Summe mehr zu buchen, als man benötigt

Ge­schich­te des Cloud Com­pu­tings

Die Ver­net­zung von Computern, um mehr Nutzenden mehr Re­chen­leis­tung und Spei­cher­platz zu er­mög­li­chen, ist keine neue Erfindung. Bereits in den 1950er-Jahren hatte man mit Main­frames einen Schritt in Richtung Cloud Computing getätigt. Nutzende konnten damals über mehrere Terminals innerhalb der Or­ga­ni­sa­ti­on (in Un­ter­neh­men oder Uni­ver­si­tä­ten) auf den Groß­rech­ner zugreifen und dessen Ka­pa­zi­tä­ten nutzen. Zu Anfang al­ler­dings noch als Time­sha­ring: Nutzende mussten Re­chen­zeit re­ser­vie­ren und durften in dieser Zeit die Leistung des Main­frames für ihre Be­rech­nun­gen nutzen.

In den folgenden Jahr­zehn­ten ent­wi­ckel­te man dann die Vir­tua­li­sie­rung: Nun konnten Re­chen­in­stan­zen abstrakt, rein virtuell nach­ge­baut werden. Mit der Erfindung des Internets waren solche vir­tua­li­sier­ten Um­ge­bun­gen schließ­lich auch online für jeden verfügbar. Seit den 1990er-Jahren sind solche Modelle auch kom­mer­zi­ell für eine größere Masse an Nutzenden verfügbar.

Zu dieser Zeit wurde auch der Begriff der Cloud populärer. Doch erst im neuen Jahr­tau­send fingen Un­ter­neh­men und Pri­vat­per­so­nen an, sich zunehmend für die Technik zu in­ter­es­sie­ren. Die ersten Cloud-Angebote waren noch Ein­zel­leis­tun­gen: Spei­cher­platz zum Aus­tau­schen von Dateien oder Googles Spreadsheet bzw. Documents, bei denen mehrere Nutzende gemeinsam an einem Dokument arbeiten können. Gleich­zei­tig begann aber auch Amazon, seine riesigen Ser­ver­far­men für Dritte be­reit­zu­stel­len: Die Amazon Web Services (AWS) er­mög­li­chen es anderen Firmen, die In­fra­struk­tur des E-Commerce-Riesen zu nutzen und dort Software aus­zu­füh­ren.

In­zwi­schen gehört Cloud Computing für zahl­rei­che Menschen zum Alltag. Die meisten Smart­phones – oder um­fas­sen­der: das Internet of Things – stehen laufend in Kontakt mit der Cloud. Nutzende schießen ein Foto mit der Kamera des Smart­phones und laden das Bild au­to­ma­tisch in die Cloud von Apple oder Google, um mit einem anderen Gerät wieder darauf zugreifen zu können.