Was ist Cloud Computing?

Cloud Computing steht für Ressourcen (Lösungen und Dienste), die bei Bedarf dynamisch über ein Netzwerk zur Verfügung stehen – in der Regel das Internet. Lösungen und Dienste sind in diesem Kontext beispielsweise Software (Applikationen), Datenbanken, Speicherplatz, Server, Hardware, Tools für die Analyse und künstliche Intelligenz, die unkompliziert zum Einsatz kommen. Die Lösungen und Dienste samt den Dienstleistungen der Anbieter stehen Kund:innen in Kombination oder einzeln zur Verfügung. Die gängigsten Services des Cloud Computing sind Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS) und Software as a Service (SaaS). Die Bereitstellung von IT-Ressourcen sowie Anwendungen können Nutzer:innen bei Bedarf auf Basis nutzungsabhängiger Gebühren (pay-per-use) bei Anbietern wie Amazon, Microsoft, Dell, IBM, T-Systems, Google, Red Hat, SAP, Swisscom, netrics und IONOS buchen.

Merkmale von Cloud Computing

Cloud Computing ist kein klar definierter Begriff. Zumindest variieren die technischen Möglichkeiten, wie und wo Cloud Computing zum Einsatz kommt. Anforderungen, Umsysteme sowie das Budget bestimmen die individuelle Ausprägung eines Cloud-Projektes. Die US-Bundesbehörde, das National Institute of Standards and Technology (NIST) steuert regelmäßig globale, technologisch getriebene Standardisierungsprozesse bei. NIST definiert die Cloud folgendermaßen:

«Cloud computing is a model for enabling ubiquitous, convenient, on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources (e.g., networks, servers, storage, applications, and services) that can be rapidly provisioned and released with minimal management effort or service provider interaction.»

Quelle: NIST

Bedürfnisse, die für den Cloud-Einsatz sprechen

On-Demand
Flexibler Netzwerkzugang (LAN, WLAN, VPN – unabhängig vom Endgerät)
Umfangreicher und vielfältiger Ressourcen-Pool
Hohe Flexibilität, Skalierbarkeit sowie Elastizität*
Messbare Leistung (Abrechnung pro Nutzung)

*IT-Expert:innen unterscheiden im Cloud Computing zwischen Skalierbarkeit und Elastizität. Letzteres steht für die dynamische Reaktion auf die Volatilität von Angebot und Nachfrage. Zeitgemäße Anbieter von Cloud-Services stellen nicht nur On-Demand-Angebote bereit, sie sind auch in der Lage, diese zeitnah der Nachfrage anzupassen. Kund:innen und Anbieter können somit mittels weniger Klicks oder gar automatisiert Dienste abschalten oder individuell anpassen.

Skalierbarkeit bedeutet dagegen, dass Services bei Bedarf von größeren Rechnersystemen auf kleinere wechseln können oder umgekehrt. Die Hardware-Entwicklung erlaubt heutzutage wesentlich schnellere Wechselzyklen – dank neuerer Hardware oder Technologie, die beispielsweise mit weniger Speicher/Rechenkernen dieselbe oder mehr Leistung erbringt. Der Anbieter spart so Hardware-Ressourcen, Kund:innen sparen Lizenzgebühren.

Was leistet Cloud Computing?

Bereitstellung von Entwicklungs- und Testumgebungen für die Anwendungsentwicklung
Hosting von skalierbaren, hochverfügbaren Diensten: Business-Anwendungen, Foto, Streaming, Office/E-Mail, Websites, Messenger, Gaming
Flexible Bereitstellung von Rechen- und Speicherkapazität für verschiedenste Anwendungsfälle wie Datenanalyse, Simulationen, Forschung

Welche Arten Cloud Computing gibt es?

Die gängigsten Ressourcen im Cloud Computing nennen sich Public, Private, Hybrid und Edge.

Public Cloud

In einer Public Cloud stehen Dienstleistungen über das Internet zur Verfügung. Dazu gehören IT-Infrastrukturen, Anwendungen/Applikationen, Speicherplatz sowie Rechenleistung. Ebenso sind spezielle Dienstleistungen, wie zum Beispiel die Kommunikation mittels Satelliten (Amazon Web Services) zu nennen. Technologien rund um Quantencomputer, Machine Learning sowie Internet of Things (siehe auch Edge Computing) runden das technologische Portfolio ab. Unternehmen beziehungsweise Anwender:innen müssen die benötigte Software meist nicht installieren. Auch die Hardware, in der Regel vom Anbieter mittels Virtualisierung bereitgestellt, ist fester Bestandteil des Vertrags. Wichtig: Bei einer öffentlichen Cloud stehen sämtliche Services und die damit verbundenen Features allen Kund:innen zur Verfügung. Auf Wunsch sind die Daten dezentral sowie geologisch verteilt abgelegt. Vorteil dieses Vorhaltens: Der Anbieter sorgt für eine Replikation. Durch die Mehrfachkopie verbessern sich die Datensicherheit und die Antwortzeit, in Abhängigkeit des Standorts, beim Abrufen der jeweiligen Informationen.

Sämtliche Services der öffentlich digitalen Wolke sind in den nun folgenden unterschiedlichen Lizenzmodellen beziehungsweise Kategorien verortet.

Services / Lizenzmodelle Public Cloud

SaaS – Software as a Service: Dabei steht Software mittels Internetverbindung, inklusive der nötigen Infrastruktur, zur Verfügung. Beispiele: Content-Management-Systeme wie Contentful und Sitecore, Shopsysteme wie SAP Commerce und Spryker, Microsoft Office 365, Salesforce-CRM, akeneo-PIM.
PaaS – Platform as a Service: Eine Plattform, auf der Anbieter eine Entwicklungsumgebung und Tools für die Entwicklung von neuen Applikationen zur Verfügung stellen. Die gängigsten Services-Angebote laufen auf den Plattformen Amazon Web Services (AWS), Google App Engine (GAE), Microsoft Azure und Salesforce Force.
IaaS – Infrastructure as a Service: Dabei handelt es sich um die Bereitstellung der Infrastruktur. wie zum Beispiel Netzwerk, Server, Speicher sowie Virtualisierungen. Klassische Komponenten wie Betriebssystem oder Applikationen bedürfen einer zusätzliche Installation durch Administrator:innen. Die Anbieter von IaaS garantieren den reibungslosen Ablauf, sichern hohe Verfügbarkeit zu und kümmern sich um Hardware-Probleme. Nötige Reparaturen und Austausch von defekten Komponenten übernimmt der Anbieter, die Hoheit über die installierte Software obliegt dem Vertragspartner.

Die Top-Anbieter in Sachen Cloud Computing werden jedes Jahr im Gartner Magic Quadrant «...for Cloud Infrastructure and Platform Services» aufgeführt (2020).

Private Cloud

Die Private Cloud stellt im Grunde die gleichen Services wie die öffentliche Cloud zur Verfügung. Cloud-Infrastrukturen sowie Informationen/Daten sind allerdings nicht über das Internet zugänglich, sondern in der Regel lokal via VPN. Im Vergleich zur Public Cloud beschränkt sich der Zugriff auf ein einziges Unternehmen. Für Privatanwender:innen ist dieses Lizenzmodell meist zu kostspielig. Private-Cloud-Lösungen erlauben den Betrieb im eigenen Datencenter oder beim Service-Provider. Technisch betrachtet ist bei der Private Cloud somit die Software visuell und virtuell von anderen Cloud-Instanzen getrennt, die Hardware darüber hinaus auch physisch.

Hybrid Cloud / Multi Cloud

Die Ressourcen Public sowie Private kommen auch kombiniert zum Einsatz. Die sogenannte Hybrid Cloud erlaubt somit einen Mix aus Datentransfer sowie Anwendungen aus beiden Welten. Die Hybrid Cloud fördert also die von Unternehmen geforderte Flexibilität hinsichtlich Infrastruktur, Security sowie Compliance. Herausforderung: Eine Hybrid-Umgebung bedarf eine performante Interkonnektivität. IT- und Cloud-Services müssen über geografische Grenzen hinweg aufeinander abgestimmt sein. Für Unternehmen ist das hybride Lizenzmodell ein guter Einstieg, die eigene Digitalisierung anzugehen. «Die Hybrid Cloud ist in praktisch allen Fällen der erste Schritt in Richtung Public Cloud, da hier die bestehende Infrastruktur Stück für Stück in die Public Cloud verschoben wird», so Marco Mannoni im Magazin netzwoche.

Edge Computing

Das Edge Computing setzt auf eine dezentrale Datenverarbeitung, visuell betrachtet am Rand eines Cloud-Netzwerks. Es beruht ausschließlich auf einer performanten Interkonnektivität (siehe Hybrid Cloud). Edge Computing ist eine Art Zwischenschicht zwischen Rechenzentrum (Cloud) und datenverarbeitenden Endgeräten. In der Regel handelt es sich um eine Schlüsseltechnologie für das Internet of Things, auch IoT genannt. Es hilft, die konventionellen Rechensysteme zu entlasten und sorgt für geringe Latenzzeiten.

Edge Computing in der Praxis

IoT-fähige Geräte produzieren mit ihren Sensoren große Datenmengen. Diese bestehen zum einen aus sofort verwendbaren Echtzeitdaten. Dazu gehören etwa kritische Daten aus Flugzeugen, Autos und Industrieanlagen. Andere Datensätze sind für eine spätere Analyse und für Statistiken vorgesehen (potenziell kritische Daten). Die Analyse sowie die Verarbeitung der Echtzeitdaten geschieht am Punkt ihrer Entstehung. Die Datenspeicherung erfolgt zunächst lokal, zum Beispiel bei Robotern in der Fertigungsindustrie; aber auch bei Anwendungsfällen wie Spracherkennung, Routing (Google Maps), Firewalls sowie Radar-Sensorik werden lokal verarbeitete Echtzeitdaten benötigt. Alle anderen Daten fließen automatisiert in die Cloud.

«Über mobile Netze lassen sich Datenmengen dieser Größenordnung weder in die Cloud laden noch in Echtzeit auswerten. Hinzu kommt, dass die Nutzung von Fremdnetzen mit hohen Kosten verbunden ist. Es muss somit ortsnah entschieden werden, wie viele und welche der generierten Informationen an zentrale Systeme übertragen und gespeichert werden müssen und welche Daten vor Ort ausgewertet werden können.»

Quelle: IONOS Digital Guide

Datenbeispiele – Datenvolumen für Echtzeitanalyse

Ein Halb-autonomes Auto liefert mehr als 6 Terabyte pro Tag. Das sind über 4 Gigabyte pro Minute
Intelligente Fabriken liefern im Schnitt 1 Petabyte pro Tag
Flugzeuge liefern bis zu 20 Terabyte pro Stunde
Bohrtürme liefern 500 Gigabyte pro Woche

Cloud Computing – Ausblick

Laut Seagate werden im Jahr 2025 Datenmengen in Höhe von 175 Zettabyte anfallen. Fast 30 Prozent der weltweit erzeugten Daten sind dann dem Edge Computing zuzusprechen. So liefert alleine das CERN mehr als ein Petabyte Kollisionsdaten pro Sekunde. Nur ein Bruchteil davon wird gespeichert. Smartphones machen Kartendienste dank Echtzeit-Routing immer genauer und verarbeiten insgesamt mobil mittlerweile 20 bis 30 Petabyte pro Tag.

Zusammenfassung Vor- und Nachteile Cloud Computing

Vorteile

Benutzerdefiniertes Teilen von Dokumenten und Medien
Gleichzeitiges Bearbeiten von Dokumenten
Vereinfachter Datenaustausch (vs. USB-Stick)
Unterschiedliche Endgeräte sowie Clients/Browser
Hohe IT-Sicherheit
Reduzierung bzw. Verschiebung der Personalkosten (Schulungen, Wartung, präventive Maßnahmen, Updates obliegen dem Cloud-Anbieter)
Minimierte Kapitalbindung für Hardware-Ressourcen
Hard- und Software / Speicher sind skalierbar
Filialen und andere Standorte sind leicht einzubinden
Hohe Verfügbarkeit inkl. schneller Anbindung