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Server Cloud und zuverlässiger IT-Betrieb – Cloud-Dienste nach Verantwortung unterscheiden

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Server Cloud und zuverlässiger IT-Betrieb – Cloud-Dienste nach Verantwortung unterscheiden

Zielgruppe: IT-Ausbildung, insbesondere Fachinformatikerinnen und Fachinformatiker für Systemintegration und Anwendungsentwicklung

Niveau: Ausbildung – Grundlagen und Anwendung

Lernzeit: ca. 90 Minuten, aufgeteilt in kurze Lerneinheiten

Voraussetzungen: Grundwissen zu Servern, Betriebssystemen und Netzwerken; Python 3 für die lokalen Praxisübungen

Lernziel: Du unterscheidest IaaS, PaaS und SaaS, ordnest Betriebs- und Sicherheitsverantwortung zu und entwickelst einfache Maßnahmen für einen zuverlässigen IT-Betrieb.

Einleitung

Ein Cloud-Dienst kann eine Infrastruktur, eine Plattform oder eine fertige Anwendung bereitstellen.

Die zentrale Frage lautet:

Welche Aufgaben übernimmt der Anbieter – und welche bleiben beim Ausbildungsbetrieb?

Abbildung: Infrastruktur, Plattform und Anwendung als Ebenen des Cloud Computing. Quelle: Wikimedia Commons, Sam Johnston, CC0.

Der Lernkurs verbindet kurze Erklärungen mit Bildern, Videos, interaktiven Aufgaben und drei vollständig lokalen Python-Laboren.

Deine Lernroute

Station	Inhalt	Zeit
1	Cloud-Dienste erkennen	5 Minuten
2	IaaS, PaaS und SaaS unterscheiden	10 Minuten
3	Verantwortung zuordnen	10 Minuten
4	Zuverlässigen Betrieb planen	10 Minuten
5	Drei lokale Python-Labore	25 Minuten
6	Betriebliche Entscheidung treffen	10 Minuten
7	Wissen prüfen und anwenden	20 Minuten

Ausbildungsfall: Die Nordlicht-Werkstatt

Die Nordlicht-Werkstatt ist ein vollständig fiktiver Ausbildungsbetrieb mit 45 Beschäftigten.

Die IT-Abteilung benötigt drei Dienste:

Lagerverwaltung: Eine ältere Fachanwendung benötigt ein individuell konfiguriertes Betriebssystem.
Serviceportal: Eine selbst entwickelte Python-Anwendung soll bereitgestellt werden.
Ticketsystem: Die Beschäftigten benötigen eine fertige Anwendung für IT-Störungsmeldungen.

Dein Auftrag:

Wähle geeignete Cloud-Servicemodelle und begründe die verbleibenden IT-Aufgaben.

Alle Namen, Dienste, Zahlen, Daten und Störungen dieses Ausbildungsfalls sind erfunden.

Sicherheitsregeln für die Praxis

Die Praxisübungen verwenden ausschließlich lokale oder ausdrücklich autorisierte Testumgebungen.

Arbeite mit Python auf Deinem eigenen Ausbildungsrechner oder in einer freigegebenen lokalen Testumgebung.
Verwende ausschließlich die fiktiven Beispieldaten.
Greife nicht auf fremde Netzwerke, Produktivsysteme oder Kundensysteme zu.
Verwende keine echten Zugangsdaten, Passwörter oder Kundeninformationen.
Übertrage keine Dateien oder Informationen ungefragt an externe Dienste.

Wichtig: Die drei Python-Programme dieses Kurses benötigen keine Netzwerkverbindung, keine Cloud-Konten und keine zusätzlichen Python-Bibliotheken.

Die eingebundenen externen Videos und Lernangebote sind optionale Lehrmedien. Zum Ausführen der Python-Labore werden sie nicht benötigt.

Lernstation 1: Was ist Cloud Computing?

Lernzeit: 5 Minuten

Cloud Computing bezeichnet die bedarfsgerechte Bereitstellung von IT-Ressourcen über ein Netzwerk.

Typische Ressourcen sind Rechenleistung, Speicher, Netzwerke, Entwicklungsplattformen und Anwendungen.

Nach der Definition des NIST besitzt Cloud Computing fünf wesentliche Eigenschaften:

Selbstbedienung: Ressourcen können bedarfsgerecht angefordert werden.
Netzwerkzugang: Dienste sind über geeignete Netzwerke erreichbar.
Gemeinsame Ressourcen: Infrastruktur wird bedarfsgerecht für verschiedene Nutzer bereitgestellt.
Elastizität: Ressourcen können schnell angepasst werden.
Messbarkeit: Die Nutzung kann erfasst und ausgewertet werden.

Merksatz: Ein gemieteter Server ist nicht automatisch ein vollständiger Cloud-Dienst. Entscheidend sind auch die Eigenschaften der Bereitstellung.

Fachquelle: NIST SP 800-145 – The NIST Definition of Cloud Computing

Public Cloud, Private Cloud und Hybrid Cloud

Abbildung: Bereitstellungsmodelle von Cloud Computing. Quelle: Wikimedia Commons, Sam Johnston, CC BY-SA 3.0.

Modell	Kennzeichen
Public Cloud	Cloud-Dienste werden über eine öffentlich angebotene Infrastruktur bereitgestellt.
Private Cloud	Die Cloud-Infrastruktur wird exklusiv für eine Organisation genutzt.
Hybrid Cloud	Unterschiedliche Cloud-Infrastrukturen werden miteinander verbunden.

Achtung: Public, Private und Hybrid beschreiben das Bereitstellungsmodell. IaaS, PaaS und SaaS beschreiben dagegen, welche Art von Leistung bereitgestellt wird.

Lernstation 2: Infrastruktur, Plattform und Anwendung

Lernzeit: 10 Minuten

Abbildung: Aufgabenverteilung zwischen Kunde und Cloud-Anbieter. Quelle: Wikimedia Commons, FireEmerald, CC BY-SA 4.0.

IaaS – Infrastructure as a Service

Du erhältst: Virtuelle Infrastruktur mit Rechenleistung, Speicher und Netzwerkressourcen.

Du betreibst typischerweise: Betriebssystem, installierte Software, Anwendungen und deren Konfiguration.

Der Anbieter betreibt: Physische Infrastruktur und Virtualisierung.

Abbildung: Technische Schichten bei IaaS. Quelle: Wikimedia Commons, Pixeltoo, CC BY-SA 4.0.

Ausbildungsbeispiel:

Die Nordlicht-Werkstatt mietet eine virtuelle Maschine für ihre Lagerverwaltung.

Die IT-Abteilung muss das Gastbetriebssystem aktualisieren, Zugriffsregeln konfigurieren und die Anwendung betreiben.

Merksatz: IaaS bietet viel Kontrolle, aber auch viel Betriebsverantwortung.

PaaS – Platform as a Service

Du erhältst: Eine verwaltete Plattform zur Entwicklung und Ausführung eigener Anwendungen.

Du betreibst typischerweise: Anwendungscode, fachliche Funktionen, Anwendungsdaten und die selbst verantworteten Einstellungen.

Der Anbieter betreibt: Zugrunde liegende Infrastruktur, Betriebssystem und bereitgestellte Laufzeitumgebung.

Abbildung: Technische Schichten bei PaaS. Quelle: Wikimedia Commons, Pixeltoo, CC BY-SA 4.0.

Ausbildungsbeispiel:

Die Nordlicht-Werkstatt entwickelt ein eigenes Serviceportal mit Python.

Ein PaaS-Anbieter kann die technische Laufzeitumgebung bereitstellen.

Das Entwicklungsteam bleibt für sicheren Anwendungscode und die fachliche Datenverarbeitung zuständig.

Merksatz: PaaS reduziert Plattformarbeit, nicht die Verantwortung für den eigenen Code.

Video: „PaaS Explained“, IBM Technology. Achte besonders darauf, welche Tätigkeiten vom Entwicklungsteam zum Plattformanbieter wechseln. Englische Sprache.

SaaS – Software as a Service

Du erhältst: Eine fertig bereitgestellte Anwendung.

Du betreibst typischerweise: Benutzerverwaltung, Berechtigungen, organisatorische Regeln und die selbst verantworteten Einstellungen.

Der Anbieter betreibt: Die bereitgestellte Software und ihre zugrunde liegende technische Plattform.

Abbildung: Technische Schichten bei SaaS. Quelle: Wikimedia Commons, Pixeltoo, CC BY-SA 4.0.

Ausbildungsbeispiel:

Die Nordlicht-Werkstatt nutzt ein webbasiertes Ticketsystem.

Der Anbieter aktualisiert die bereitgestellte Anwendung.

Die IT-Abteilung entscheidet weiterhin, wer Tickets lesen, bearbeiten oder administrieren darf.

Merksatz: SaaS reduziert den technischen Betrieb, aber nicht die Verantwortung für den Umgang mit Daten und Zugriffsrechten.

Video: „Software as a Service Explained in 5 mins“, IBM Technology. Beobachtungsauftrag: Notiere zwei Tätigkeiten, die bei SaaS nicht mehr vom Kunden selbst ausgeführt werden. Englische Sprache.

Die drei Modelle im direkten Vergleich

Eigenschaft	IaaS	PaaS	SaaS
Gelieferte Leistung	Infrastruktur	Plattform	Anwendung
Eigenes Betriebssystem pflegen	Typischerweise ja	Typischerweise nein	Nein
Eigenen Anwendungscode betreiben	Ja	Ja	Im Regelfall nicht erforderlich
Vorgefertigte Fachsoftware nutzen	Möglich nach eigener Installation	Möglich durch Eigenentwicklung	Hauptzweck
Beispiel aus dem Ausbildungsfall	Lagerverwaltung	Serviceportal	Ticketsystem
Typische Stärke	Kontrolle	Entwicklungsfokus	Sofortige Nutzbarkeit

Wichtige Einschränkung: Die konkrete Aufgabenverteilung hängt vom einzelnen Dienst und seinen Vertragsbedingungen ab. Ein Anbieter kann zusätzliche verwaltete Leistungen anbieten. Die Tabelle zeigt typische Grundmodelle.

Mini-Aufgabe: Ordne die drei Anforderungen der Nordlicht-Werkstatt zu und begründe jede Entscheidung mit genau einem Satz.

Lernstation 3: Wer trägt die Verantwortung?

Lernzeit: 10 Minuten

Das Shared Responsibility Model beschreibt die Aufgabenverteilung zwischen Cloud-Anbieter und Kunde.

Die Cloud übernimmt nicht automatisch sämtliche Sicherheits- und Betriebsaufgaben.

Video: „Shared Responsibility Model“, Like A Boss Learning. Beobachtungsauftrag: Vergleiche die Aufgabenverteilung bei IaaS, PaaS und SaaS. Englische Sprache.

Verantwortungsmatrix

Legende: K = Kunde, A = Anbieter, G = gemeinsame oder aufgeteilte Aufgaben

Verantwortungsbereich	IaaS	PaaS	SaaS
Physische Server	A	A	A
Physisches Rechenzentrum	A	A	A
Virtualisierung	A	A	A
Gastbetriebssystem	K	A	A
Eigener Anwendungscode	K	K	Nicht typisch
Bereitgestellte SaaS-Anwendung	Nicht typisch	Nicht typisch	A
Netzwerksicherheitsfunktionen	K/G	G	A/G
Konten und Berechtigungen	K	K	K
Datenschutz und Datenklassifizierung	K	K	K
Datensicherung und Wiederherstellung	Vertrags- und dienstabhängig	Vertrags- und dienstabhängig	Vertrags- und dienstabhängig

Hinweis: Diese Matrix vereinfacht die technische Aufgabenverteilung. Gemeinsam genutzte Sicherheitsfunktionen und vertragliche Besonderheiten müssen im konkreten Dienst geprüft werden.

Fachquelle: Microsoft Learn – Gemeinsame Verantwortung in der Cloud

Typischer Fehler: Der Anbieter macht das schon

Situation:

Ein Mitarbeitender verlässt die Nordlicht-Werkstatt. Sein Konto im SaaS-Ticketsystem bleibt aktiv.

Bewertung:

Der Cloud-Anbieter betreibt zwar die Anwendung. Die Verwaltung der betrieblichen Benutzerkonten bleibt jedoch Aufgabe des Kunden.

Richtige Maßnahme: Den Zugriff entsprechend dem geregelten Austrittsprozess entziehen und dokumentieren.

Feedback: Ein funktionierender Cloud-Dienst ist nicht automatisch sicher konfiguriert. Die Verfügbarkeit der Anwendung ersetzt keine Berechtigungskontrolle.

Lernstation 4: Zuverlässiger IT-Betrieb

Lernzeit: 10 Minuten

Ein zuverlässiger IT-Betrieb benötigt mehr als einen erreichbaren Server.

Wichtige Themen sind Monitoring, Datensicherung, Wiederherstellung, IT-Sicherheit und Incident Management.

Verfügbarkeit verstehen

Die Verfügbarkeit beschreibt, in welchem Anteil des betrachteten Zeitraums ein Dienst entsprechend der festgelegten Messdefinition nutzbar war.

$Verfügbarkeit = \frac{Gesamtzeit - Ausfallzeit}{Gesamtzeit} \cdot 100$

Fiktive Messdaten: Die Nordlicht-Werkstatt betrachtet einen durchgehenden Zeitraum von 28 Tagen.

Woche	Ausfallzeit	Visualisierung
Woche A	10 Minuten	██
Woche B	15 Minuten	███
Woche C	60 Minuten	████████████
Woche D	5 Minuten	█

Ein Balkenblock steht für fünf Minuten. Alle Zahlen sind ausschließlich fiktive Übungsdaten.

Die Ausfallzeit beträgt insgesamt 90 Minuten.

Der Betrachtungszeitraum umfasst 40.320 Minuten.

Damit beträgt die gemessene Verfügbarkeit 99,78 %.

Bei einem angenommenen internen Verfügbarkeitsziel von 99,9 % wären höchstens 40,32 Ausfallminuten innerhalb dieser 28 Tage zulässig.

Ergebnis: Das fiktive Ziel wird verfehlt.

SLI, SLO und SLA

Begriff	Bedeutung	Beispiel
SLI	Messwert	Gemessene Erreichbarkeit
SLO	Angestrebter Zielwert	99,9 % Verfügbarkeit
SLA	Vertraglich festgelegte Leistungsvereinbarung	Vereinbarte Verfügbarkeit mit definierten Bedingungen

Achtung: Ein SLO ist nicht automatisch ein SLA. Für eine vertragliche Bewertung gelten die vereinbarten Messverfahren, Zeiträume und möglichen Ausnahmen.

Fachquelle: Google Cloud – SLI, SLO und SLA

RTO und RPO

Begriff	Leitfrage
RTO – Recovery Time Objective	Wie schnell muss ein ausgefallenes System spätestens wiederhergestellt sein?
RPO – Recovery Point Objective	Auf welchen Datenstand muss nach einer Störung mindestens zurückgegriffen werden können?

Beispiel:

Die Nordlicht-Werkstatt definiert für ein fiktives internes System ein RTO von zwei Stunden und ein RPO von 30 Minuten.

Daraus ergeben sich Anforderungen an Wiederanlaufverfahren und Datensicherung.

Merke: RTO beschreibt die Wiederherstellungszeit, RPO den tolerierbaren Verlust an Datenaktualität.

Fachquellen: NIST – RTO und NIST – RPO

Datensicherung: Die 3-2-1-Regel

Abbildung: 3-2-1-Backupstrategie. Quelle: Wikimedia Commons, Olaf Pichler, CC BY-SA 4.0.

Die klassische 3-2-1-Backup-Regel empfiehlt drei Datenkopien insgesamt, zwei unterschiedliche Speichermedien beziehungsweise Speicherarten und mindestens eine räumlich getrennte Kopie.

Eine Sicherung ist erst dann praktisch hilfreich, wenn die Wiederherstellung funktioniert.

Abbildung: Symbolische Darstellung einer Datensicherung. Quelle: Wikimedia Commons, Inowen, CC BY-SA 4.0.

Merksatz: Backup vorhanden bedeutet noch nicht, dass ein erfolgreicher Restore nachgewiesen wurde.

Vier Schritte bei einer simulierten Störung

Phase	Handlung
Erkennen	Monitoring-Meldung oder Fehlersymptom prüfen
Eingrenzen	Betroffenen Dienst und Verantwortungsbereich bestimmen
Beheben	Geeignete Wiederherstellungsmaßnahme im Test durchführen
Nachbereiten	Ursache, Wirksamkeit und Verbesserungen dokumentieren

Lernstation 5: Dein lokales Cloud-Labor

Lernzeit: 25 Minuten

Die folgenden Programme sind mit Python 3 und seiner Standardbibliothek ausführbar.

Laborgrenze: Die Programme verwenden keine Netzwerkverbindungen, keine Cloud-APIs, keine fremden Server und keine echten Unternehmensdaten.

Kopiere jedes Programm in eine eigene lokale Datei. Verwende einen freigegebenen Ausbildungsrechner oder eine ausdrücklich autorisierte Übungsumgebung.

Labor A: Cloud-Modelle interaktiv erkennen

Ziel: Entscheide bei drei fiktiven Situationen zwischen IaaS, PaaS und SaaS.

Dateiname: cloudquiz.py

FAELLE = [
    ("Gemietete virtuelle Maschine; das IT-Team aktualisiert das Betriebssystem.",
     "I", "IaaS: Betriebssystem und Anwendungen bleiben beim Kunden."),
    ("Eigener Anwendungscode; der Anbieter wartet Laufzeit und Betriebssystem.",
     "P", "PaaS: Der Kunde pflegt Code und Daten, nicht das Gastbetriebssystem."),
    ("Fertiges Ticketsystem im Browser; der Betrieb verwaltet Benutzerrollen.",
     "S", "SaaS: Die Anwendung betreibt der Anbieter; Berechtigungen bleiben Kundensache."),
]
punkte = 0
for nr, (fall, korrekt, grund) in enumerate(FAELLE, 1):
    print(f"Fall {nr}: {fall}")
    antwort = input("Modell wählen [I]aaS, [P]aaS oder [S]aaS: ").strip().upper()
    if antwort == korrekt:
        punkte += 1
        print("Richtig.", grund)
    else:
        print("Noch nicht.", grund)
print(f"Ergebnis: {punkte} von {len(FAELLE)} Punkten.")

Ausführung im lokalen Terminal:

python cloudquiz.py

Je nach Betriebssystem lautet der Aufruf auch python3 cloudquiz.py oder py cloudquiz.py.

Dein Auftrag: Beantworte die drei Fragen und ergänze einen vierten fiktiven Fall.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Frage Dich, ob Infrastruktur, Entwicklungsplattform oder fertige Software geliefert wird.

Hilfe 2: Achte darauf, wer das Gastbetriebssystem aktualisiert.

Hilfe 3: Eigene Betriebssystempflege weist typischerweise auf IaaS hin; verwaltete Laufzeit mit eigenem Code auf PaaS; fertige Anwendung auf SaaS.

Begründetes Feedback: Die fachlich richtige Entscheidung folgt aus den gelieferten technischen Leistungen und der Aufgabenverteilung, nicht allein aus einem Produktnamen.

Labor B: Verfügbarkeit berechnen und visualisieren

Ziel: Analysiere fiktive Ausfallzeiten und prüfe ein internes SLO.

Dateiname: verfuegbarkeit.py

ausfaelle = [10, 15, 60, 5]  # Fiktive Ausfallminuten je Woche
gesamt = 28 * 24 * 60        # 28 Tage in Minuten
ausfall = sum(ausfaelle)
verfuegbarkeit = 100 * (gesamt - ausfall) / gesamt
budget = gesamt * (1 - 99.9 / 100)
print("Simulierte Ausfallzeit: 1 # = 5 Minuten")
for woche, minuten in enumerate(ausfaelle, 1):
    print(f"Woche {woche}: {'#' * (minuten // 5):12} {minuten} min")
print(f"Gesamt: {ausfall} min")
print(f"Verfügbarkeit: {verfuegbarkeit:.2f} %")
print(f"Ausfallbudget bei 99,9 % SLO: {budget:.2f} min")
print("SLO erreicht:", ausfall <= budget)

Ausführung:

python verfuegbarkeit.py

Erwartetes Ergebnis:

Simulierte Ausfallzeit: 1 # = 5 Minuten
Woche 1: ##           10 min
Woche 2: ###          15 min
Woche 3: ############ 60 min
Woche 4: #            5 min
Gesamt: 90 min
Verfügbarkeit: 99.78 %
Ausfallbudget bei 99,9 % SLO: 40.32 min
SLO erreicht: False

Dein Auftrag: Ändere die simulierten Ausfallzeiten so, dass das Ziel erreicht wird.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Die vier Werte in ausfaelle bestimmen die Gesamtausfallzeit.

Hilfe 2: Das zulässige Budget beträgt bei diesem Zeitraum ungefähr 40 Minuten.

Hilfe 3: Verwende beispielsweise die Werte [5, 5, 10, 5] und prüfe das neue Ergebnis.

Begründetes Feedback: Die Visualisierung macht sichtbar, in welcher Woche die größte Störung entstand. Die Verfügbarkeitsberechnung hilft, das Ergebnis gegen das festgelegte Ziel zu prüfen.

Transferfrage: Warum reicht eine rechnerisch hohe Monatsverfügbarkeit möglicherweise nicht aus, wenn alle Ausfälle während einer wichtigen Prüfung oder Geschäftsphase stattfinden?

Labor C: Datensicherung und Wiederherstellung testen

Ziel: Sichere eine fiktive Textdatei, simuliere einen Fehler und kontrolliere die erfolgreiche Wiederherstellung.

Dateiname: restore_test.py

from hashlib import sha256
from pathlib import Path
from shutil import copy2
from tempfile import TemporaryDirectory

with TemporaryDirectory(prefix="aimooc_") as ordner:
    basis = Path(ordner)
    original = basis / "demo.txt"
    sicherung = basis / "backup.txt"

    original.write_text("Fiktiver Lagerbestand: 2, 4, 7\n", encoding="utf-8")
    pruefsumme = sha256(original.read_bytes()).hexdigest()
    copy2(original, sicherung)

    original.write_text("SIMULIERTER FEHLER\n", encoding="utf-8")
    assert sha256(original.read_bytes()).hexdigest() != pruefsumme

    copy2(sicherung, original)
    assert sha256(original.read_bytes()).hexdigest() == pruefsumme
    print("Restore-Test bestanden: Die fiktiven Daten sind wiederhergestellt.")

print("Temporäres Testverzeichnis wurde automatisch entfernt.")

Ausführung:

python restore_test.py

Erwartetes Ergebnis:

Restore-Test bestanden: Die fiktiven Daten sind wiederhergestellt.
Temporäres Testverzeichnis wurde automatisch entfernt.

Sicherheitsmerkmal: Das Programm arbeitet innerhalb eines automatisch angelegten temporären Verzeichnisses. Es verändert keine vorhandenen Unternehmensdateien und sendet keine Daten ins Netzwerk.

Wichtige fachliche Grenze: Dieses lokale Beispiel demonstriert die Wiederherstellung einer Datei und ihre Integritätsprüfung mit SHA-256. Es ersetzt weder eine vollständige Backupstrategie noch einen produktiven Wiederanlauf- oder Sicherheitstest.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Die Funktion copy2 erstellt die Sicherungskopie.

Hilfe 2: Die SHA-256-Prüfsumme wird vor der simulierten Beschädigung berechnet.

Hilfe 3: Nach dem Restore wird die neue Prüfsumme mit der ursprünglichen verglichen. Stimmen sie überein, wurden dieselben Dateiinhalte wiederhergestellt.

Begründetes Feedback: Eine erfolgreiche Sicherung allein beweist noch keine Wiederherstellbarkeit. Erst der Restore-Test zusammen mit der Prüfung der wiederhergestellten Daten liefert einen konkreten Funktionsnachweis.

Lernstation 6: Cloud-Entscheidung für den Ausbildungsbetrieb

Lernzeit: 10 Minuten

Du sollst der IT-Leitung der Nordlicht-Werkstatt eine begründete Empfehlung vorlegen.

Entscheidungsmatrix

Anforderung	Naheliegendes Modell	Begründung	Verbleibende Aufgabe
Individuell konfigurierte Lagerverwaltung	IaaS	Kontrolle über das Gastbetriebssystem erforderlich	Betriebssystem und Anwendung pflegen
Eigenes Python-Serviceportal	PaaS	Eigener Code auf verwalteter Plattform	Sicheren Code entwickeln und überwachen
Fertiges Ticketsystem	SaaS	Standardsoftware wird als Dienst bereitgestellt	Benutzerrechte und Datenzugriffe verwalten

Prüfe vor einer realen Entscheidung zusätzlich:

Datenschutz und zulässige Datenverarbeitung
Informationssicherheit und vertragliche Zuständigkeiten
Verfügbarkeit und Wiederherstellungsziele
Cloud-Kosten und langfristige Wirtschaftlichkeit
Vendor Lock-in und Möglichkeiten eines Anbieterwechsels

Wichtig: Die Zuordnung ist eine fachlich begründete Ausgangsempfehlung, keine abschließende Produktauswahl. Beispielsweise können Lizenzvorgaben oder fehlende technische Kompatibilität eine andere Lösung erforderlich machen.

BSI C5 und Informationssicherheit

Der BSI-Kriterienkatalog C5 beschreibt Anforderungen zur Beurteilung der Informationssicherheit von Cloud-Diensten.

Er berücksichtigt auch Mitwirkungspflichten der Kunden.

Merke: Ein C5-Testat ersetzt nicht die Prüfung der konkreten Kundenpflichten und ist keine vom BSI selbst ausgestellte Zertifizierung.

Fachquellen: BSI C5:2020 und BSI – Hinweise zu C5-Testaten

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welches Cloud-Modell liefert vor allem virtuelle Infrastruktur? (IaaS) (!PaaS) (!SaaS) (!SLA)

Wer pflegt bei einer typischen IaaS-VM das Gastbetriebssystem? (Der Kunde) (!Der Stromversorger) (!Der Browserhersteller) (!Der Internetprovider des Mitarbeitenden)

Welches Modell stellt typischerweise eine verwaltete Laufzeit für eigenen Anwendungscode bereit? (PaaS) (!SaaS) (!IaaS) (!Private Cloud)

Welches Angebot ist ein typisches SaaS-Beispiel? (Ein fertig bereitgestelltes Ticketsystem) (!Ein leerer virtueller Server) (!Eine gemietete CPU ohne Anwendung) (!Eine selbst installierte Laufzeitumgebung)

Wer verwaltet bei SaaS die betrieblichen Benutzerberechtigungen? (Der Kunde) (!Der Hersteller des Routers) (!Der Stromnetzbetreiber) (!Der Monitorhersteller)

Welche Komponente betreibt bei typischem IaaS der Cloud-Anbieter? (Die physische Serverhardware) (!Die Fachanwendung des Kunden) (!Die betrieblichen Benutzerkonten) (!Die fachlichen Datenfreigaben)

Was beschreibt ein Service Level Indicator? (Einen gemessenen Dienstwert) (!Eine automatische Datensicherung) (!Einen Serverstandort) (!Eine Programmiersprache)

Wie viele Ausfallminuten erlaubt ein Ziel von 99,9 Prozent in einem Zeitraum von 28 Tagen ungefähr? (40 Minuten) (!400 Minuten) (!900 Minuten) (!1440 Minuten)

Was beschreibt das Recovery Point Objective? (Den erforderlichen wiederherstellbaren Datenstand) (!Die Anzahl physischer Server) (!Den Preis einer virtuellen Maschine) (!Die Geschwindigkeit des Internetanschlusses)

Was ist ein wichtiger Nachweis für eine funktionierende Datensicherung? (Ein erfolgreicher Wiederherstellungstest) (!Ein neu gekauftes Speichermedium) (!Eine große Anzahl von Benutzerkonten) (!Ein besonders schneller Bildschirm)

Memory

Ordne die passenden Fachbegriffe und Bedeutungen zu.

IaaS	Virtuelle Infrastruktur
PaaS	Verwaltete Entwicklungsplattform
SaaS	Fertige Cloud-Anwendung
RTO	Ziel für die Wiederanlaufzeit
RPO	Ziel für den wiederherstellbaren Datenstand
SLI	Messwert für eine Dienstleistung

Drag and Drop

Ordne die Fachbegriffe den passenden Beschreibungen zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Beschreibung
IaaS	Virtuelle Serverinfrastruktur
PaaS	Verwaltete Anwendungslaufzeit
SaaS	Fertige betriebliche Fachsoftware
Monitoring	Laufende Dienstüberwachung
Backup	Datensicherung für Wiederherstellung
Berechtigungsmanagement	Steuerung der Benutzerzugriffe

Kreuzworträtsel

Löse die Fragen zu technischen Grundlagen und zuverlässigem Betrieb.

Infrastruktur	Welche technische Grundlage stellt IaaS als Dienst bereit?
Plattform	Welche verwaltete Ebene ermöglicht die Ausführung eigenen Anwendungscodes bei PaaS?
Anwendung	Was erhält ein Kunde beim SaaS-Modell als fertiges Softwareprodukt?
Hypervisor	Welche Software ermöglicht den Betrieb virtueller Maschinen auf einem physischen Host?
Monitoring	Wie nennt man die kontinuierliche Überwachung von IT-Diensten?
Sicherung	Wie nennt man eine Datenkopie für eine spätere Wiederherstellung?

LearningApps

Suche nach ergänzenden Übungen zu diesem Kursthema.

Hinweis: Dies ist eine thematische Suche. Die Qualität einzelner fremder LearningApps muss vor ihrer Verwendung geprüft werden.

Lückentext

Cloud Computing stellt IT-Ressourcen bedarfsgerecht über ein

bereit.

Das Servicemodell für virtuelle Infrastruktur heißt

.

Eine verwaltete Entwicklungs- und Laufzeitumgebung bezeichnet man als

.

Eine fertig bereitgestellte Cloud-Anwendung gehört zum Modell

.

Bei einer typischen IaaS-VM verwaltet der Kunde das

.

Bei PaaS bleibt der Kunde für den eigenen Anwendungscode

.

Die Verwaltung betrieblicher Benutzerrechte bleibt auch bei SaaS Aufgabe des

.

Das Prinzip der verteilten Sicherheitsaufgaben heißt Shared

Model.

Die laufende Überwachung von IT-Diensten nennt man

.

Ein gemessener Dienstwert heißt Service Level

.

Ein angestrebter Zuverlässigkeitswert heißt Service Level

.

Die angestrebte Wiederherstellungszeit wird mit

bezeichnet.

Der angestrebte wiederherstellbare Datenstand wird mit

beschrieben.

Eine Datenkopie zur Wiederherstellung bezeichnet man als

.

Die erfolgreiche Wiederherstellung lässt sich durch einen

praktisch überprüfen.

Eine SHA-256-Prüfsumme kann zur Kontrolle der

von Dateiinhalten dienen.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben nach Schwierigkeitsgrad. Nutze ausschließlich die fiktiven Angaben des Ausbildungsfalls und lokale Testdaten.

Leicht – Basisaufgaben

Cloud Computing: Zeichne drei Kästen für Infrastruktur, Plattform und Anwendung. Ordne IaaS, PaaS und SaaS zu. Selbstcheck: Deine Zeichnung muss erkennbar machen, dass die Modelle unterschiedliche Leistungen bereitstellen.
Infrastructure as a Service: Erstelle eine kleine Verantwortungsübersicht für einen virtuellen Server. Selbstcheck: Unterscheide die physische Infrastruktur vom Gastbetriebssystem, weil diese typischerweise unterschiedlichen Verantwortlichen zugeordnet sind.
Software as a Service: Formuliere fünf Regeln für den sicheren Umgang mit Benutzerkonten in einer fiktiven SaaS-Anwendung. Selbstcheck: Berücksichtige das Anlegen, Ändern und Entziehen von Zugriffsrechten.
Datensicherung: Zeichne ein einfaches 3-2-1-Backupkonzept für fiktive Übungsdateien. Selbstcheck: Stelle drei Kopien insgesamt, zwei Speicherarten und eine räumlich getrennte Kopie dar.

Standard – Anwendungsaufgaben

Python: Starte das lokale Programm cloudquiz.py und ergänze einen eigenen fiktiven PaaS-Fall. Selbstcheck: Die Lösung muss sich anhand der verwalteten Laufzeit und des eigenen Anwendungscodes begründen lassen.
Verfügbarkeit: Verändere die vier Ausfallwerte in verfuegbarkeit.py und erstelle einen neuen Bericht. Selbstcheck: Rechenwert, Balkendarstellung und Aussage zur SLO-Erfüllung müssen zusammenpassen.
Wiederherstellung: Führe restore_test.py lokal aus und dokumentiere die drei Phasen Sicherung, simulierte Störung und Wiederherstellung. Selbstcheck: Erkläre, weshalb die Prüfsumme den Test aussagekräftiger macht.
Incident Management: Entwerfe einen Störungsablauf für das fiktive Ticketsystem. Selbstcheck: Zuständigkeit, Eingrenzung, Information, Behebung und Nachbereitung müssen erkennbar sein.

Schwer – Transferaufgaben

Cloud-Strategie: Erstelle für die Nordlicht-Werkstatt eine begründete Entscheidungsvorlage zu IaaS, PaaS und SaaS. Selbstcheck: Bewerte nicht nur Komfort, sondern auch Verantwortung, Sicherheit, Kosten und technische Anforderungen.
Recovery Time Objective: Entwickle einen Wiederanlaufplan für das fiktive Serviceportal mit RTO und RPO. Selbstcheck: Zeige den Unterschied zwischen erlaubter Wiederherstellungszeit und tolerierbarem Datenverlust.
IT-Sicherheit: Untersuche in einem schriftlichen Gedankenexperiment einen fehlerhaft vergebenen SaaS-Zugriff. Selbstcheck: Benenne Ursache, Verantwortlichen, mögliche Folgen und präventive Maßnahmen, ohne fremde Systeme zu testen.
IT-Dokumentation: Produziere ein kurzes Lernvideo oder eine Präsentation zum Shared Responsibility Model. Verwende selbst erstellte Grafiken oder korrekt lizenzierte Medien. Selbstcheck: Deine Erklärung muss verdeutlichen, dass Daten und Zugriffsrechte auch bei SaaS verantwortungsvoll verwaltet werden müssen.

Begründetes Feedback und Lernhilfen

Feedback zu Basisaufgaben

Eine gute Lösung trennt die drei Cloud-Servicemodelle nach der gelieferten Leistung.

Eine unvollständige Lösung unterscheidet lediglich zwischen einem lokalen und einem entfernten Server.

Begründung: Die Entfernung des Rechenzentrums bestimmt noch nicht, ob Infrastruktur, Plattform oder Software als Dienst angeboten wird.

Feedback zu Anwendungsaufgaben

Eine gute Lösung kombiniert korrekt ausgeführte lokale Tests mit einer fachlichen Interpretation.

Beim Verfügbarkeitslabor reicht es beispielsweise nicht, nur den Prozentwert auszugeben. Du musst zusätzlich prüfen, ob er das vereinbarte Ziel erreicht.

Begründung: Ein Messwert ist erst dann für den Betrieb hilfreich, wenn er mit einem klaren Ziel und einer möglichen Maßnahme verbunden wird.

Feedback zu Transferaufgaben

Eine gute Lösung behandelt Technik, Organisation und Verantwortlichkeit gemeinsam.

Beispiel: Die Entscheidung für SaaS reduziert häufig den Aufwand für die Wartung einer Anwendung. Trotzdem benötigt die Nordlicht-Werkstatt weiterhin Prozesse für Berechtigungen, Datenschutz, Sicherheitsprüfung und die vereinbarte Wiederherstellung.

Begründung: Ein Cloud-Dienst verändert die technische Arbeitsteilung, hebt betriebliche Verantwortung aber nicht auf.

Lernkontrolle

Bearbeite die folgenden Aufgaben schriftlich oder bespreche sie in Deiner Ausbildungsgruppe. Begründe Deine Ergebnisse.

Shared Responsibility Model: Ein Anbieter meldet, dass seine physische Infrastruktur vollständig geschützt ist. Erkläre, weshalb eine falsch konfigurierte virtuelle Maschine des Kunden trotzdem ein Sicherheitsrisiko darstellen kann.
Cloud-Migration: Eine Fachanwendung wird von einer eigenen VM in eine verwaltete Plattform verschoben. Analysiere, welche Tätigkeiten wegfallen, welche bleiben und welche neuen Abhängigkeiten entstehen.
Service Level Objective: Ein Dienst erreicht rechnerisch 99,9 % Verfügbarkeit, fällt aber während der täglichen Hauptgeschäftszeit aus. Erkläre, warum ein zusätzlicher nutzerbezogener Indikator sinnvoll sein kann.
Disaster Recovery: Ein tägliches Backup ist vorhanden, die Fachabteilung akzeptiert jedoch maximal 30 Minuten Datenverlust. Beurteile die Eignung der Sicherungsstrategie und entwickle eine Verbesserung.
Software as a Service: Ein SaaS-Anbieter übernimmt sämtliche Softwareupdates. Entwickle einen sicheren Prozess für die regelmäßige Prüfung betrieblicher Benutzerrechte.
IT-Risikomanagement: Vergleiche zwei fiktive Angebote mit gleicher Verfügbarkeit, aber unterschiedlichen Backup- und Wiederherstellungsbedingungen. Begründe, welches Angebot für eine kritische Fachanwendung besser geeignet sein könnte.

Lernnachweis

Für einen erfolgreichen Lernnachweis solltest Du folgende Ergebnisse vorlegen können:

Servicemodelle: Eine fachlich richtige Gegenüberstellung von IaaS, PaaS und SaaS mit eigenen Beispielen.
Verantwortung: Eine nachvollziehbare Zuordnung von mindestens sechs technischen oder organisatorischen Aufgaben zu Kunde und Anbieter.
Ausbildungsfall: Eine begründete Empfehlung für die drei fiktiven IT-Dienste der Nordlicht-Werkstatt.
Lokale Praxis: Dokumentierte Ergebnisse der drei Python-Übungen ohne Verwendung realer Kunden- oder Produktionsdaten.
Verfügbarkeit: Eine korrekte Berechnung mit Interpretation des SLO-Ergebnisses.
Wiederherstellung: Eine Erklärung der Unterschiede zwischen Backup, Restore, RTO und RPO.
Transfer: Eine schriftliche Betrachtung eines neuen Störungsszenarios mit sinnvollen Maßnahmen.
Sicherheit: Die ausdrückliche Bestätigung, dass ausschließlich lokale oder autorisierte Übungssysteme und fiktive Daten verwendet wurden.

Bewertungskriterien: Fachliche Richtigkeit, nachvollziehbare Begründung, sichere Durchführung, korrekt dokumentierte Testergebnisse und Übertragbarkeit auf neue Situationen.

OERs zum Thema

Wikipedia: Cloud Computing

Geprüfte Fachquellen

Die folgenden Quellen sind Ausgangspunkte für die fachliche Einordnung. Für konkrete Cloud-Angebote sind zusätzlich die jeweils aktuellen Dienstbeschreibungen und Verträge zu prüfen.

NIST SP 800-145: Definition von Cloud Computing und der drei grundlegenden Servicemodelle.
NIST SP 500-322: Kriterien zur Einordnung von Cloud-Diensten.
Microsoft Learn: Verantwortung von Anbieter und Kunde bei IaaS, PaaS und SaaS.
BSI C5:2020: Informationssicherheitsanforderungen für Cloud-Dienste.
Google Cloud: Grundlagen von SLI, SLO und SLA.
NIST – RTO: Wiederherstellungszeit.
NIST – RPO: Wiederherstellbarer Datenstand.
IBM: Einordnung der Cloud-Servicemodelle.

Bildquellen und Medienrechte

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Abbildung	Urheber	Lizenz
Cloud Computing Stack.svg	Sam Johnston	CC0 1.0
Cloud computing types.svg	Sam Johnston	CC BY-SA 3.0
Cloud Computing Servicemodelle.png	FireEmerald	CC BY-SA 4.0
Infrastructure as a service layers.svg	Pixeltoo	CC BY-SA 4.0
Platform as a service layers.svg	Pixeltoo	CC BY-SA 4.0
Software as a service layers.svg	Pixeltoo	CC BY-SA 4.0
3-2-1 backup.svg	Olaf Pichler	CC BY-SA 4.0
Backup diagram.svg	Inowen	CC BY-SA 4.0

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CC0 1.0

CC BY-SA 3.0

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