Die Cloud ist ein Universum der digitalen Services

Jeder kennt sie. Jeder nutzt sie. Die Cloud. Sie bietet scheinbar unendlich viele Möglichkeiten in der digitalen Welt. Wer die Cloud für seine eigenen Zwecke nutzen möchte, sollte ihre Strukturen kennen.

(Bild: Sven Schuhen (pixabay))

Inhalt dieses Grundlagen-Artikels:

• Die Ursprünge der Cloud
• Cloud-Computing ersetzt eigene Hardware
• Software as a Service
• Platform as a Service
• Infrastructure as a Service
• Bereitstellungsmodelle der Cloud
• Die Risiken des Cloud-Computings

Aus der IT-Welt bekannt, ist „Cloud“ zunächst ein eher unspezifischer und diffuser Begriff. Hinter ihm verbirgt sich die Möglichkeit, digitale Prozesse nicht lokal, sondern via Internet als Web-Dienst in abgesetzten Rechenzentren zu handhaben. So steht der Begriff Cloud-Computing allgemein für Daten- oder Rechnerwolke. Scheinbar unbedeutend und unbekannt sind die dahinterstehenden Rechnernetze. Und so unklar die begriffliche Definition, so riesig die Möglichkeiten für die Nutzung der heutigen Cloud based Services.

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Die Ursprünge der Cloud

Lange bevor die technischen Voraussetzungen hinsichtlich Rechner und Datenleitungen gegeben waren, wurde Anfang der 90er-Jahre die zukünftige Bedeutung von Rechnernetzen prognostiziert. 1995 wurde von der damaligen Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung, kurz GMD, die Groupware BSCW vorgestellt, die weltweit von über einer Million registrierten Anwendern genutzt wird. Die Abkürzung steht für „Basic Support for Cooperative Work“, zu Deutsch: „Grundlegende Unterstützung für Zusammenarbeit“. Mit diesem System konnten bereits damals via Internet und Browser Dokumente auf Server hochgeladen und geteilt werden. Das GMD ging 2001 in dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik (Fraunhofer FIT) auf, das einen BSCW-Server betreibt.

Ab 2004 konnten auf Facebook registrierte Nutzer innerhalb des Social Media Netzwerkes Videos, Fotos und Texte online speichern und veröffentlichen. Doch ist der Begriff Cloud Computing viel enger verbunden mit Internetfirmen wie Amazon, Google und Yahoo. So wurde beispielsweise 2006 Amazon Web Services (AWS) gegründet. Das Unternehmen bietet hochverfügbare und bedarfsabhängige IT-Infrastruktur auf Abruf. Diese Cloud-Dienstleistungen richten sich in erster Linie an Unternehmen.

Vor dem Hintergrund flexibler, leistungsstarker und kosteneffizienter IT-Lösungen stehen inzwischen eine Vielzahl von Cloud-Anbietern für verschiedenste Strukturen und Anwendungen zur Verfügung. Cloud-Lösungen sind skalierbar und verringern Aufwände für eigene Computer-Hardware und Administration. So greifen unter anderem Dienste wie Dropbox oder Netflix auf die Cloud-Dienste von AWS zurück. Auch in der Systemintegration lassen sich immer mehr Installationen, Projekte und Prozesse als Cloud based Services realisieren, ohne dass dazu eigene Rechner-Hardware lokal vorgesehen werden muss.

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Cloud-Computing ersetzt eigene Hardware

Nicht Hardware-Spezifikationen, sondern Services stehen bei der Cloud-Nutzung im Vordergrund. „… as a Service“ ist das Stichwort. Cloud-Dienste stehen für unterschiedlichste Anforderungen bereit, so zum Beispiel als: Software as a Service, Video as a Service, Container as a Service, Platform as a Service oder auch Infrastructure as a Service. Doch was verbirgt sich hinter diesen verschiedenen Dienstklassen? Welche Vorteile haben die Anwender?

Allen Cloud-Diensten gemeinsam ist die Nutzung via Internet. Mit der Netzqualität steht und fällt dabei grundsätzlich die Nutzbarkeit von Cloud-Services. Doch darüber hinaus ist der Anwender frei von eigenen Soft- und Hardwarekosten für Server mit einhergehenden administrativen IT-Aufgaben für Einrichtung und Pflege seines geplanten Projekts oder dessen IT-Betrieb. Er nutzt und bezahlt virtualisierte Ressourcen. Mit der verfügbaren Skalierbarkeit verwendet er stets nur die für ihn nötige Cloud-Dimension. Quantitäten müssen nicht verbindlich definiert oder auf Bedarfsspitzen ausgelegt werden, was bei Investitionen in eigene IT-Technik unumgänglich wäre. Cloud-Dienste sind somit sehr flexibel und kosteneffizient. Bei der technischen Realisierung des Cloud-Computings werden in der Regel drei Schichten klassifiziert: Anwendung (SaaS), Plattform (PaaS) und Infrastruktur (IaaS).

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Software as a Service

Für den Anwender einer Cloud-Software bedeutet SaaS die Verwendung einer bereitgestellten Software via Internet anstelle einer lokal installierten Software. Es wird lediglich die Funktion in Anspruch genommen. Der User ist nicht verantwortlich für Installation, Verwaltung und Aktualisierung der Software. Übermittelte Daten sind gegen Verlust, z. B. bei Gerätefehlern auf Seiten des Anwenders verlustsicher abgelegt. Der Software-Service wird somit zentral bereitgestellt und kann zeitlich wie räumlich unbegrenzt genutzt werden. Für den Anbieter einer Cloud-Software bedeutet SaaS die Bereitstellung seiner Software, die bei einem Serviceanbieter ausgeführt und verwaltet wird.

Dabei muss sich der Anbieter keine Gedanken über die Software-Wartung machen oder wie die zugrunde liegende IT-Infrastruktur verwaltet wird. Er kann sich ausschließlich auf die Verwendung seiner Software konzentrieren. Der Anbieter kann seine Software schnell in Betrieb nehmen, zentral aktualisieren und jederzeit sicher sein, dass die Softwarebereitstellung nutzungsabhängig skaliert wird. Software as a Service wird häufig für Endbenutzeranwendungen verwendet, wie webbasierte E-Mail-Programme zum Senden und Empfangen von Mails ohne jeglichen Wartungsaufwand. Bekannte Beispiele für SaaS-Anwendungen sind unter anderem Apple iCloud, Google Drive, Microsoft One-Drive oder auch Salesforce.

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Platform as a Service

Für Entwickler von Software und Applikationen sind Cloud-Plattformen von großem Interesse. Ohne Eigeninvestition in Hardware kann sehr schnell eine definierte Entwicklungsumgebung bei einem geeigneten Cloud-Provider gebucht werden. Dabei stellt die PaaS-Cloud Entwicklungswerkzeuge, Programmiersprachen, Datenbankmanagement-Systeme und Container-Techniken für Test, Entwicklung und Hosting in gleicher IT-Umgebung zur Verfügung. Mit PaaS arbeiten Entwickler und Software-Firmen, wie in einer selbst aufgebauten Entwicklungsumgebung, jedoch ohne dass sie diese selbst beschaffen und einrichten müssen. Testversionen können in Containern mit definierten Ressourcen instanziiert werden. Dabei lässt sich die Anzahl der tatsächlich arbeitenden Versionen nach Belieben erhöhen oder reduzieren.

Mit den parallel eingerichteten Containern können die verschiedenen Programmvarianten gleichzeigt unter identischen Bedingungen getestet werden. So können räumlich getrennte Arbeitsgruppen über die Cloud in ein und derselben Entwicklungsumgebung zusammenarbeiten. Neben Software-Entwicklung können in PaaS-Umgebungen auch Programmierschnittstellen (API) und Anwendungen für das Internet der Dinge (IoT) entwickelt werden. Auch automatisierte Datenbanken (Database-PaaS) und Kommunikations-Plattformen mit Video- und Sprachinhalten lassen sich in der Cloud via PaaS betreiben. Bekannte Plattform-Produkte sind beispielsweise Windows Azure, Google AppEngine oder force.com von Salesforce.

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Infrastructure as a Service

Bei dieser Cloud-Computing-Variante handelt es sich um die Bereitstellung einer kompletten IT-Infrastruktur. Mit IaaS wird den Nutzern Zugang zu Ressourcen wie Servern, Speicher und Netzwerkkomponenten bereitgestellt. Die Nutzer verwenden in dieser Infrastruktur ihre eigenen Plattformen und Anwendungen. Bezahlt wird auch hierbei nur die aktiv verwendete, stets skalierbare IT-Infrastruktur mittels „Pay-per-Use“. Zum einen können die Kunden dabei auf Investitionen in eigene Hardware und deren Administration verzichten, zum anderen können sie IaaS sehr kurzfristig anmieten und zeitnah verwenden. Dabei müssen sie sich um Bedarfsspitzen auch bei dieser Form des Cloud-Computings keine Gedanken machen.

Ferner sind sie nicht verantwortlich für Wartung, Reparatur und Hardware-Aktualisierung. Außerdem bietet die IT-Infrastruktur virtualisiert in der Cloud eine hohe Ausfallsicherheit, frei von „Single Points of Failure“, kurz SPOF (einzelner Ausfallpunkt). So können sich Kunden ihr eigenes Rechenzentrum in der Cloud einrichten. In ihren Verantwortungsbereich fallen dabei die Strukturierung und Administration der Betriebssysteme, der Anwendungssoftware, des Netzwerks und der Firewalls sowie Datenverschlüsselung und Authentifizierungsmechanismen. Der Provider dagegen trägt bei IaaS die Verantwortung für die physikalische Umgebung und die Virtualisierungsumgebung. Die Aufgabenverteilung zwischen Nutzer und Provider erfolgt nach dem Prinzip Shared-Responsibility mit definierten Zuständigkeiten für den IT-Betrieb.

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Bereitstellungsmodelle der Cloud

Das National Institute of Standards and Technology (amerikanische Behörde NIST, zu Deutsch: Nationales Institut für Standards und Technologie) prägte die Begrifflichkeiten für die verschiedenen Bereitstellungsmodelle des Cloud-Computings. Die Begriffsdefinition bezieht sich auf die möglichen Nutzerkreise. So werden bei der „Private Cloud“ die IT-Ressourcen durch einen bestimmten Nutzerkreis verwendet. Bei der Private Cloud kann der Kunde entweder dezidierte Hardware exklusiv buchen und verwenden oder alternativ im Verbund mit anderen Kunden in der „Community Cloud“ arbeiten, was den Kapazitätsbedarf reduziert. Im Gegensatz dazu definiert sich die „Public Cloud“ mit öffentlichem und unbegrenztem Zugriff ohne Festlegung auf die dahinterstehende Hardware. Die „Hybrid Cloud“ stellt eine Mischform dar, bei der vom Kunden entschieden wird, welche IT-Operationen wo angesiedelt werden.

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Die Risiken des Cloud-Computings

Die Vorteile der Cloud sind vielfältig, doch gibt es auch eine Reihe von Nachteilen und möglichen Problemen für die Arbeit und die Bereitstellung von Dienstleistungen via Rechnerwolke. So ist der Firmenkunde immer auch von den unterschiedlichen Konfigurationsangeboten der jeweiligen Cloud-Anbieter abhängig.

Hier sollten vor der Festlegung auf einen Anbieter alle IT-Parameter sorgsam bedacht sein. Sind Strukturen erst einmal eingerichtet, ist ein Anbieterwechsel meist sehr aufwendig. Kritiker verweisen auf die starke Abhängigkeit, die bei der Festlegung auf einen Cloud-Anbieter grundsätzlich entsteht. Stellt der Provider beispielsweise seinen Dienst ein, stoppt das wichtige Kundenangebote, deren Services ebenfalls nicht mehr genutzt werden können. Umsatzeinbußen und Imageschäden sind dann möglicherweise die Folge. Solche Abhängigkeiten lassen sich mit selbst betriebener Hardware, Administration und Servicebereitstellung verhindern.

Auch bei der Frage des Datenschutzes zeigen sich grundsätzliche Sicherheitsprobleme. Kunden können bei der Wahl des Rechenzentrums für ihre Cloud-Dienste sicherlich deutsche und europäische Anbieter bzw. Standorte wählen und damit gemäß der europäischen Datenschutz-Grundverordnung korrekt handeln. Aber was passiert im Falle einer Übernahme eines Rechenzentrums durch ein außereuropäisches Unternehmen? Dann werden personenbezogene Daten möglicherweise nicht mehr DSGVO-konform gespeichert und verarbeitet.

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