Kapitel 5 – Massenspeicher

5.1 Massenspeicher allgemein

Definition

Massenspeicher dienen zur dauerhaften Speicherung großer Datenmengen.

Im Gegensatz zum Arbeitsspeicher behalten Massenspeicher ihre Daten auch ohne Stromversorgung.


Eigenschaften


Beispiele

Massenspeicher Beschreibung
HDD magnetischer Massenspeicher
SSD elektronischer Flash-Speicher
USB-Stick mobiler Flash-Speicher
Speicherkarte mobiler Flash-Speicher
Optische Medien CD, DVD, Blu-ray
NAS Netzwerkspeicher

Abgrenzung zu RAM

RAM Massenspeicher
flüchtig nichtflüchtig
sehr schnell langsamer
für laufende Programme für dauerhafte Daten
Datenverlust ohne Strom Daten bleiben erhalten

Merksatz

Massenspeicher speichern Daten dauerhaft.
RAM speichert Daten nur vorübergehend.


Prüfungshinweis

In IHK-Aufgaben wird häufig zwischen Arbeitsspeicher, Cache und Massenspeicher unterschieden.

Typische Fehler:


Quellen

5.2 HDD

Definition

Eine HDD ist ein magnetischer Massenspeicher.

HDD steht für Hard Disk Drive.


Aufbau

Eine HDD besteht unter anderem aus:


Funktionsweise

Daten werden magnetisch auf rotierenden Scheiben gespeichert.

Der Schreib-/Lesekopf liest und schreibt die Daten auf den Magnetscheiben.


Eigenschaften

Eigenschaft Beschreibung
Speicherart magnetisch
Geschwindigkeit langsamer als SSD
Kapazität oft sehr groß
Preis pro GB meist günstig
Geräusch hörbar durch bewegliche Teile
Empfindlichkeit empfindlich gegen Stöße

Vorteile


Nachteile


Merksatz

Eine HDD speichert Daten magnetisch auf rotierenden Scheiben.


Prüfungshinweis

In IHK-Aufgaben wird häufig zwischen HDD und SSD unterschieden.

Typische Fehler:


Quellen

5.3 SSD

Definition

Eine SSD ist ein nichtflüchtiger Massenspeicher auf Basis von Flash-Speicher.

SSD steht für Solid State Drive.


Funktionsweise

Daten werden elektronisch in Speicherzellen gespeichert.

Eine SSD besitzt keine beweglichen Teile.


Eigenschaften

Eigenschaft Beschreibung
Speicherart Flash-Speicher
Geschwindigkeit schneller als HDD
Geräusch geräuschlos
Stoßempfindlichkeit unempfindlicher als HDD
Preis pro GB meist höher als HDD

Vorteile


Nachteile


Schnittstellen

Typische SSD-Schnittstellen:


Merksatz

Eine SSD speichert Daten elektronisch und besitzt keine beweglichen Teile.


Prüfungshinweis

In IHK-Aufgaben wird häufig zwischen HDD und SSD unterschieden.

Typische Fehler:


Quellen

5.4 RAID

Definition

RAID steht für Redundant Array of Independent Disks.

RAID verbindet mehrere physische Laufwerke zu einem logischen Laufwerk.


Ziele

RAID kann verwendet werden für:


Wichtige RAID-Level

RAID-Level Beschreibung
RAID 0 Striping ohne Redundanz
RAID 1 Spiegelung der Daten
RAID 5 Striping mit verteilter Parität
RAID 6 Striping mit doppelter verteilter Parität
RAID 10 Kombination aus RAID 1 und RAID 0

RAID 0


RAID 1


RAID 5


RAID 6


RAID 10


Merksatz

RAID erhöht die Verfügbarkeit, ersetzt aber kein Backup.


Prüfungshinweis

In IHK-Aufgaben wird häufig nach Ausfallsicherheit, nutzbarer Kapazität und Mindestanzahl der Laufwerke gefragt.

Typische Fehler:


Quellen

5.5 Hot Spare

Definition

Ein Hot Spare ist ein Ersatzlaufwerk, das in einem RAID-System bereits eingebaut ist und automatisch genutzt werden kann, wenn ein Laufwerk ausfällt.


Aufgabe

Ein Hot Spare dient dazu, ein ausgefallenes Laufwerk automatisch zu ersetzen.

Dadurch kann der Wiederaufbau des RAID-Verbunds schneller beginnen.


Eigenschaften


Beispiel

In einem RAID 5 fällt eine Festplatte aus.

Das Hot-Spare-Laufwerk übernimmt automatisch die Rolle der ausgefallenen Festplatte.

Der RAID-Verbund wird anschließend wiederhergestellt.


Vorteile


Nachteile


Merksatz

Ein Hot Spare ist ein eingebautes Ersatzlaufwerk für den automatischen Austausch bei einem Laufwerksausfall.


Prüfungshinweis

Ein Hot Spare erhöht die Verfügbarkeit, ersetzt aber kein Backup.

Typische Fehler:


Quellen

5.6 JBOD

Definition

JBOD steht für Just a Bunch of Disks.

Bei JBOD werden mehrere physische Laufwerke ohne RAID-Funktion zusammengefasst oder einzeln genutzt.


Eigenschaften


Unterschied zu RAID

JBOD RAID
keine Redundanz je nach RAID-Level mit Redundanz
keine Parität RAID 5/6 nutzen Parität
keine Leistungssteigerung durch Striping RAID 0 nutzt Striping
einfache Laufwerksverwaltung strukturierter Laufwerksverbund

Vorteile


Nachteile


Merksatz

JBOD ist kein RAID und bietet keine automatische Ausfallsicherheit.


Prüfungshinweis

In IHK-Aufgaben wird JBOD häufig von RAID abgegrenzt.

Typische Fehler:


Quellen

5.7 NAS

5.7 NAS

Definition

NAS steht für Network Attached Storage.

Ein NAS ist ein Speichergerät, das über das Netzwerk erreichbar ist.


Aufgabe

Ein NAS stellt Speicherplatz zentral im Netzwerk bereit.

Mehrere Benutzer oder Geräte können auf die gespeicherten Daten zugreifen.


Eigenschaften


Typische Einsatzbereiche


Vorteile


Nachteile


Merksatz

Ein NAS ist ein zentraler Speicher im Netzwerk.


Prüfungshinweis

Ein NAS ist kein Backup an sich.
Ein NAS kann aber als Ziel für Backups verwendet werden.

Typische Fehler:


Quellen

5.8 Optische Medien

Definition

Optische Medien sind Massenspeicher, bei denen Daten mithilfe von Laserlicht gelesen oder geschrieben werden.


Wichtige optische Medien

Medium Bedeutung
CD Compact Disc
DVD Digital Versatile Disc
Blu-ray optisches Medium mit hoher Speicherkapazität

Funktionsweise

Daten werden auf einer reflektierenden Schicht gespeichert.

Ein Laser liest die gespeicherten Informationen aus.


Typische Varianten

Variante Bedeutung
ROM nur lesbar
R einmal beschreibbar
RW wiederbeschreibbar

Beispiele


Vorteile


Nachteile


Merksatz

Optische Medien werden mit Laserlicht gelesen und beschrieben.


Prüfungshinweis

In IHK-Aufgaben wird häufig zwischen ROM, R und RW unterschieden.

Typische Fehler:


Quellen

5.9 Dateisysteme

Definition

Ein Dateisystem legt fest, wie Daten auf einem Datenträger gespeichert, organisiert und wiedergefunden werden.


Aufgabe

Ein Dateisystem verwaltet unter anderem:


Wichtige Dateisysteme

Dateisystem Typische Verwendung
FAT32 USB-Sticks, ältere Systeme
exFAT USB-Sticks, Speicherkarten
NTFS Windows-Systeme
ext4 Linux-Systeme
APFS macOS
HFS+ ältere macOS-Systeme

FAT32


exFAT


NTFS


ext4


APFS


Merksatz

Das Dateisystem bestimmt, wie Dateien auf einem Datenträger gespeichert und verwaltet werden.


Prüfungshinweis

In IHK-Aufgaben wird häufig nach dem passenden Dateisystem für einen bestimmten Einsatzzweck gefragt.

Typische Fehler:


Quellen

Datenschutz, Datensicherheit und Informationssicherheit: Prinzipien und Methoden

Datenschutz Informationssicherheit Datensicherheit

Datenschutz vs Datensicherheit

Datenschutz Datensicherheit

Datenschutz vs Datensicherheit

Datenschutz Schutz von Personen Datensicherheit Schutz von Daten

Datenschutz

Datenschutz -Schutz von Personen

Schutzziele der Informationssicherheit

CIA

Schutzziele der Informationssicherheit

Schutz von Informationen vor

Umfasst verschiedene

Grundprinzipien (CIA)

  1. Vertraulichkeit (Confidentiality)
  2. Integrität (Integrity)
  3. Verfügbarkeit (Availability)

Grundprinzipien (CIA)

  1. Vertraulichkeit (Confidentiality)

Nur autorisierte Personen dürfen auf Informationen zugreifen.

Maßnahmen: Verschlüsselung, Zugriffskontrollen, VPNs

2. Integrität (Integrity)

Informationen dürfen nicht unbemerkt verändert oder manipuliert werden.

Maßnahmen: Hashing, digitale Signaturen, Prüfmechanismen

  1. Verfügbarkeit (Availability)

Informationen müssen für berechtigte Nutzer jederzeit zugänglich sein.

Maßnahmen: Backups, Redundanz, DDoSSchutz

Gefahren für Informationssicherheit

Hackerangriffe

Menschliche Fehler

Technische Fehler

Naturkatastrophen

Datensicherheit

Schutz vor

Gewährleistung von

Datenschutz vs Datensicherheit vs Informationssicherheit

Datenschutz Schutz von Personen

Datensicherheit Schutz von Daten

Informationssicherheit

Datenschutz

'Du darfst diese Daten nur unter bestimmten Bedingungen nutzen'

Datensicherheit

'Wenn du sie nutzt, musst du sie schützen'

Schutzziele

'Was bedeutet schützen'

Datensicherheit

Aspekt: Schutz vor Verlust von Daten

Datensicherung

Prozess des Sicherns von Daten

Ziel

Redundanz

Speicherung der Kopien

Räumliche Trennung von Backup und Daten

Ziel: Datensicherheit/ Ausfallsicherheit erhöhen

Georedundanz

Offsite-Backup

Onsite-Backup

Räumliche Entfernung von der EDV-Anlage

Räumliche Entfernung von der EDV-Anlage

Räumliche Entfernung von der EDV-Anlage

Lokal (gleicher Standort)

Vorteile:

Nachteile:

Standortnah (gleiches Gebäude / Gelände)

Vorteile:

Nachteile:

Remote / Cloud

Vorteile:

Nachteile:

Offsite bzw AirGapped Backup (physisch getrennt)

Vorteile:

Nachteile:

Räumliche Entfernung von der EDV-Anlage: Sicherheitsniveau

Sicherheits- niveau Typisch Schützt vor Schützt nicht vor / Risiken Besonderheiten / Beispiel
Lokal gespeicherte Backups (z. B. USB- Platte am selben PC) • versehentlichem Löschen • einfachen Softwarefehlern • Hardwaredefekt (wenn beide betroffen sind) • Diebstahl / Brand / Wasser • Ransomware Nur Minimallösung, kein echtes Sicherheitskonzept Niedrig
Standortnahes Backup (z. B. NAS im selben Gebäude) • einzelnen Geräteausfällen • größere Schäden (Feuer, Stromausfall) • Angriffe im Netzwerk NAS von Synology im Serverraum Mittel
Remote/ Cloud- Backups • lokale Katastrophen • Hardwareausfälle • Ransomware (bei erreichbaren Backups) • Fehlkonfiguration • Internetabhängigkeit Microsoft Azure oder Amazon Web Services Hoch
Offsite + Air-Gap • Ransomware • gezielten Angriffen • Manipulation von Backups - physisch getrenntes Backup Beispiel: Cloud + externe Platte im Safe Sehr hoch
3-2-1-Regel (3 Kopien, 2 Medien, 1 offsite) • nahezu allen realistischen Ausfallszenarien - Ergänzt durch: Air-Gap, Verschlüsselung, Wiederherstellungstests Maximal (Best Practice)

Backup Varianten, Methoden und Strategien

Prozess der Sicherung

Wie werden die Daten gesichert

Wie werden die Ressourcen eingesetzt

Prozess: Backup-Varianten

Speicherabbild- Sicherung Ein Abbild des gesamten Systems wird erstellt Vorteil: Nur 1 Datei Nachteil: Zeitaufwand + hoher Speicheraufwand
Komplett-/ Vollsicherung Alle Daten werden gesichert
Komplett-/ Vollsicherung Nachteil: Zeitaufwand + hoher Speicheraufwand
Differenzielles Backup Jeden Tag: Änderungen seit Vollsicherung

Inkrementelles Backup

Tag 1 nach Vollsicherung: Änderungen seit Vollsicherung

Später: Änderungen seit letztem Backup

Allgemein: Änderungen seit letztem Backup

Backup Methoden

Differenziell

Step 1: Vollsicherung

Differenziell

Backups werden Tag für Tag größer

Vorteil

Nachteil

Wiederherstellung

Inkrementell

Unterschied

Verknüpfung

Vorteil

Nachteil

Änderungsverfolgung

Change Detection

Verfahren

Verfahren Fachbegriff
Archivbit nutzen Archive Bit Tracking
Zeitstempel vergleichen Timestamp-based Change Detection
Prüfsummen vergleichen Checksum-based Detection
Dateisystem protokolliert Änderungen Journal-based Change Detection

Archiv-Bit

Dateimerkmal von Windows um zu markieren, ob eine Datei seit der letzten Sicherung verändert wurde.

Es hilft Backup-Programmen zu entscheiden, welche Dateien gesichert werden müssen.

Archiv-Bit

Archiv-Bit

Vollbackup

Inkrementelles Backup

Differenzielles Backup

Archiv-Bit

PowerShell

- Get-Item "C:\Test\datei.txt" | Select-Object Name, Attributes · (Get-Item "C:\Test\datei.txt").Attributes += "Archive"

CMD

Zeitstempel

Linux

Beispiel

Windows

Prüfsummen/ Hashes/ Hashwerte

Windows

- Get-FileHash C:\Test\datei.txt · Get-FileHash C:\Test\datei.txt -Algorithm MD5

Dateien vergleichen

Prüfsummen/ Hashes/ Hashwerte

Linux

Beispiel

- hash1=$(sha256sum a.txt) · hash2=$(sha256sum a.txt) · [ "$hash1" = "$hash2" ] && echo "gleich" || echo "ungleich"

Funktion schreiben in Datei ~/.bashrc

sha256cmp() { hash1=$(sha256sum "$1" | cut -d' ' -f1) hash2=$(sha256sum "$2" | cut -d' ' -f1) [ "$hash1" = "$hash2" ] && echo "gleich" || echo "ungleich" }

Backup-Strategien

Backup-Strategien

3-2-1 Backup Regel

Großvater-Vater-Sohn

First in, First out (Fifo)

Backup-Strategien: 3-2-1 Backup Regel

Exemplare

Bewahre mindestens 3 Kopien Deiner Unternehmensdaten auf

Die goldene3-2-1-1-0Backup-Regel

Datensicherung auf 2 verschiedenen Medien Mindestens eine Kopie an einem externen Ort speichern

Backup-Strategien: Großvater-Vater-Sohn

TAG: Sohn

WOCHE: Vater

MONAT: Großvater

Backup-Strategien: Großvater-Vater-Sohn

Backup-Strategien: Großvater-Vater-Sohn

Backup-Strategien: Großvater-Vater-Sohn

Backup-Strategien: Fifo

neue oder geänderte Dateien überschreiben die ältesten

Bsp: 14 Tage Backup

an Tag 15 wird Backup von Tag 1 überschrieben

Recovery Point Objective

Wie lange dürfen die neuesten Backups maximal zurückliegen?

Beispiel:

RPO bestimmt, wie oft Backup gemacht wird


Quellen