Cloud Computing Laboratorium (LA) Schuljahr 2009/2010

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1 Cloud Computing Laboratorium (LA) Schuljahr 2009/2010 AV OStR Mag. Herbert Hug Patric Lintschinger

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung...1 Definition... 1 Beschreibung... 1 Aufbau...2 Infrastruktur... 2 Plattform... 3 Anwendung... 3 Cloud-Architekturen...4 Public, Private und Hybrid Clouds... 4 Private Cloud... 4 Public Cloud... 5 Hybrid Cloud... 5 Everything as a Service (EaaS)... 6 Software as a Service (SaaS)... 6 Platform as a Service (PaaS)... 6 Infrastructure as a Service (IaaS)... 7 Human as a Service (HuaaS)... 7 Cloud Computing i Patric Lintschinger

3 Cloud Angebote...8 Amazon Web Services... 8 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2)... 8 Amazon Simple Storage Service (S3)... 8 Amazon SimpleDB... 9 Google App Engine... 9 Salesforce.com... 9 Windows Azure Risiken...11 Sicherheitsrisiko Punkte zur genauen Beobachten Privilegierter Nutzerzugriff Compilence Ort der Daten Trennung der Daten Datenwiederherstellung Investigative Unterstützung Langfristige Lösung Quellen...14 Fragen...15 Cloud Computing ii Patric Lintschinger

4 Einleitung Wenn man die verschiedenen Internetfunktionen durchsucht, kommt man immer wieder auf den Begriff Cloud Computing. Doch was ist das? Cloud Computing ist nicht eine neue Erfindung von z.b. Microsoft oder Google. Es war die Idee vom ehemaligen Oracle-Manager Marc Benioff. Er entwickelte das Konzept, Unternehmensanwendungen über das Internet bereitzustellen. Er nannte es das Ende der Software. Definition Cloud Computing bedeutet frei übersetzt Wolkenrechnung, d.h. man hat ein Clientprogramm auf dem lokalen PC am laufen(z.b. Outlook 2007) und sendet nur Daten bzw. Anfragen an die Wolke(bei z.b. Microsoft Exchange). So liegen die Daten in der Wolke und sind von überall her zugänglich. Beschreibung Sieht man z.b. eine Anwendung wie Facebook genauer an, stellt man fest, dass viele User viele Fotos auf einmal und gleichzeitig auf die Server laden. Dies benötigt große Kapazitäten und enorme Rechenleistung, die ein einzelner Server nicht aufnehmen kann. Beim Cloud Computing wird solch eine Anwendung in die Wolke(=Cloud) gestellt und ist somit für jeden erreichbar. Weiteres kann dann eingestellt werden, wie viel Leistung der Anwendung zur Verfügung gestellt wird(on-demand). Somit wird bei geringem Zugriff nur wenig Rechenleistung verbraucht und bei einem großen Zugriff mehr Leistung zur Verfügung gestellt. Dies wird dann für die Abrechnung sehr interessant, wenn der nur die benötigte Leistung bezahlt wird. Ein anderer Grund für Cloud Computing ist, dass man sich nicht um die Datensicherung sorgen muss, dies übernimmt der Betreiber, aufgrund dem, dass die Anwendung auf mehreren Servern gleichzeitig läuft und abgespeichert ist. Cloud Computing 1 Patric Lintschinger

5 Aufbau Eine eindeutige Definition des Cloud Computings gibt es noch nicht, ebenso findet man in verschiedenen Artikeln immer wieder unterschiedliche Skizzen. Die gebräuchlichste Darstellungsform ist die dreischichtige Pyramidendarstellung: Infrastruktur Plattform Anwendung Auf der Basis dieses Modells können auch unterschiedliche Typen von Clouds klassifiziert werden. Infrastruktur Die Infrastruktur wird vom Betreiber zur Verfügung gestellt. Sie ist die unterste Schicht des Cloud Computing und wird oft mit dem Begriff Cloud Hosting in Verbindung gebracht, oft wird sie IaaS-Schicht(Infrastructure as a Service, z.b. Amazon EC2). Diese Schicht umfasst auch größtenteils die Plattformschicht. Hier spricht man dann der PaaS-Schicht(Platform as a Service, z.b. Google App Engine). In dieser Kategorie stellt Amazon das Elastic Compute Cloud zur Verfügung, welche eine Umgebung von virtuellen Servern zur Verfügung stellt. Der große Vorteil gegenüber traditionellen Datencentern ist die Erweiterungsfähigkeit, man kann beliebig viele Server hinzufügen oder entfernen. Weiteres hat der Benutzer vollen Zugriff auf die virtuelle Hardware und kann selbst Anwendungen installieren, dafür muss er aber die Server selbst administrieren und Updates bzw. Patches selbst installieren. Cloud Computing 2 Patric Lintschinger

6 Plattform Im Gegensatz zu Amazon stehen z.b. die Anbieter Microsoft und Google, diese werden der Plattformschicht zugeordnet, welche auch PaaS(Platform as a Service) genannt werden. Bei diesen Modellen stehen die Anwendungen im Vordergrund. Der Entwickler designt und programmiert sein Programm und lädt diese auf die Plattform seines Anbieters. Der Server organisiert dann selbst die Aufteilung auf die physischen Server. Der Nachteil für den Anwender besteht darin, dass der Entwickler auf den Server nicht zugreifen kann und ihn somit nicht konfigurieren kann. Der Vorteil in diesem Nachteil ist, dass der Entwickler den Server nicht administrieren muss und somit mögliche Kosten eingespart werden können. Anwendung Die Anwendungsschicht stellt die oberste Schicht dar. Dieses anwendungsorientierte Konzept wird auch Saas(Software as a Service) genannt. Beispiele für solch eine Anwendung sind z.b. Google Docs oder Microsoft Skydrive mit den Office Web Apps. Bei der Entwicklung von Anwendungen können mehrere Probleme auftreten: Die Anwendung soll leistungsfähig sein und so wenig wie möglich an Ressourcen benötigen. Die Ausbaufähigkeit und Zweckorientierung des Designs muss beachtet werden. Die Anzahl der Zugriffe ist nicht vorhersehbar, da man keine zuverlässige Vorhersage machen kann, wie die Anwendung bei den Kunden ankommt. Cloud Computing 3 Patric Lintschinger

7 Cloud-Architekturen Public, Private und Hybrid Clouds Private Cloud Bei der Private Cloud befinden sich Anbieter und Nutzer im selben Unternehmen, wodurch sämtliche Probleme aus dem Bereich Datensicherheit hinfällig werden. Es gibt drei Entwicklungsstufen Exploratory Cloud Hier ist der Hauptanwendungsbereich das Ausprobieren von Funktionen einer Cloud innerhalb eines Unternehmens. Sie behandelt besonders die Potentiale und Nachteile für konkrete Anwendungen. Departmental Cloud Die Departmental Cloud handelt von einer Cloud innerhalb eines Unternehmens oder auch nur innerhalb einer Abteilung. Dies bedeutet, dass Anbieter und Nutzer innerhalb der gleichen Abteilung befindet. Diese Architektur dient nicht nur Testzwecken. Enterprise Cloud Im Gegensatz zur Departmental Cloud stamen Anbieter und Nutzer aus unterschiedlichen Abteilungen eines Unternehmens. Cloud Computing 4 Patric Lintschinger

8 Public Cloud Eine Public Cloud kann von jeder beliebigen Person bzw. Unternehmen benutzt werden. Sie ist nicht mehr auf interne Anwendungen eines einzelnen Unternehmens beschränkt. Bei der Public Cloud müssen einige Probleme beachtet werden, vor allem Probleme, welche die Datensicherheit betreffen. Weiteres muss sich jeder Anwender selbst überlegen, wie viele und welche Daten er außerhalb seiner unmittelbaren Kontrolle halten möchte. Exclusive Cloud Die Exclusive Clouds setzen voraus, dass sich Anbieter und Nutzer kennen. Beide handeln Konditionen aus und schließen einen Vertrag ab. Es gibt keine Unbekannten. Open Cloud Bei der Open Cloud Architektur kennen sich Anbieter und Nutzer vorher nicht. Dies hat zur Folge, dass ohne Absprache mit dem Kunde entwickeln und in Form von SLAs festschreiben muss. Aufgrund einer potentiell hohen Nutzerzahl muss der gesamte Geschäftsabschluss sowie Nutzung von Instanzen vom Anbieter aus vollautomatisch ablaufen. z.b.: Amazon Web Services, Zirmory Hybrid Cloud Z.B.: Ein Unternehmen betreibt eine eigene Private Cloud und nutzt zusätzlich als Failoverstrategie oder für Belastungsspitzen eine Public Cloud. Cloud Computing 5 Patric Lintschinger

9 Everything as a Service (EaaS) Everything as a Service ist ein Konzept, bei dem verschiedene Anwendung als Dienste zur Verfügung gestellt werden. Dieses Konzept gibt es schon länger und ist sehr stark verbreitet, z.b. Zahlung als ein Service(Paypal), Informationen als ein Service(Wikipedia, Lexikas, Wörterbücher) oder Sicherheit als ein Service(Antivirensoftware, Spamfilter). Beim Cloud Computing wird ein anderes Konzept verfolgt, welches aber auf diesem Konzept aufbaut. Der EaaS-Stack (Bild rechts) stellt dieses Konzept dar. Hier werden Infrastruktur, Plattform und Anwendung als ein Dienst angeboten, darunter die physikalische Hardware und ganz oben der Anwender bzw. Konsument. Software as a Service (SaaS) Wenn Software über das SaaS-Modell vertrieben wird, bedeutet das, dass man nicht mehr mit Lizenzschlüssel oder Aktivierungen arbeitet, sondern nur noch die Anwendung als ein Dienst zur Verfügung stellt. Vergleichbar ist dies mit dem Unterschied zwischen Kaufen und Mieten. Beim Kaufen besitzt man den Gegenstand hat man keine weiteren Folgekosten mehr, außer diese kommen durch Wartungsbzw. Serviceverträge zustande, wobei man beim Mieten die Raten hat und das Objekt sich nicht im eigenen Besitz befindet. Beim Cloud Computing stellt man die Anwendung auf einen Server und der Anwender muss dann z.b. monatlich einen gewissen Betrag bezahlen, um die Anwendung nutzen zu können. z.b. Google Docs, Apple iwork.com, Microsoft Office WebApp. Platform as a Service (PaaS) Platform as a Service definiert den Standard, eine Anwendung(z.B. Entwicklungsund Laufzeitumgebunten) als einen Dienst zur Verfügung zu stellen. Es ist ähnlich wie das SaaS, jedoch muss hier der Benutzer on demand zahlen. Dies bedeutet, dass man nur die tatsächlich benutze Leistung bezahlen muss. z.b. Google App Engine Cloud Computing 6 Patric Lintschinger

10 Infrastructure as a Service (IaaS) Wenn man eine ganze Serverinfrastruktur aus Kostengründen nicht selber anschaffen will, sondern diese mieten will, ist man mit dem IaaS-Konzept sehr gut bedient. Ein Anbieter, wie z.b. Microsof Azure oder Amazon EC2, stellt eine Serverinfrastruktur zur Verfügung, die man on demand mieten kann, d.h. man bezahlt nur die Leistung, die man benötigt. Hieraus gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten, z.b. Einmalige Anwendungen sind bezahlbar. Spitzenbelastungen können ausgeglichen und abgefangen werden. unbenutzte Rechenleistung und Speicherkapazitäten können sofort wieder freigegeben werden und für andere Zwecke genutzt werden. Ein Unternehmen bzw. Entwickler muss für seine selten benutzen Anwendung keine Infrastruktur kaufen. Durch Virtualisieren ist das Testen von Software auf verschiedenen Plattformen möglich. Human as a Service (HuaaS) Human as a Service repräsentiert ein Modell, bei der die menschliche Intelligenz wie ein Webservice genutzt wird. Hierbei kommen verschiedene Abrechnungsmodelle zur Anwendung. Oft wird darauf gesetzt, dass es viele Menschen gibt, die ihre Dienste anbieten. Interessanterweise wird dies überwiegend für niedrig qualifizierte Tätigkeiten wie z.b. Bilderkennungen, die ein Computer gar nicht oder sehr schlecht bzw. langsam erledigen kann benutzt. Meistens werden HuaaS-Dienste durch Webseiten vermittelt, auf denen Kunde und Anbieter zusammentreffen. z.b. Amazon Mechanical Turk Cloud Computing 7 Patric Lintschinger

11 Cloud Angebote Amazon Web Services Die Amazon Web Services ist eine Sammlung von Webservices, die auf dem Webportal von Amazon im Internet angeboten werden. Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) ist ein Webservice, der die Anpassung der Rechenkapazität in der Cloud ermöglicht. Durch die Web Oberfläche kann man mühelos weitere Kapazitäten erhalten bzw. Konfigurieren. Die Amazon EC2 stellt eine rein virtuelle Rechnungsumgebung dar, in der man durch die Weboberfläche viele verschiedene Instanzen verschiedener Betriebssysteme starten kann, diese mit der angepassten Umgebung laden, Zugangsberechtigungen für das Netzwerk verwalten und dieses unter Verwendung von so vielen oder so wenigen Systemen wie gewünscht ausführen können. Grundsätzlich ist es ein Infrastructure as a Service Dienst. Amazon Simple Storage Service (S3) Simple Storage Service ist ein key-value-basierter File Hosting Service. Daten werden in Buckets organisiert. Jedes Bucket muss amazonweit einen eindeutigen Identifier besitzen, d.h. jeder Name darf nu rein einziges Mal vorkommen. Jeder Benutzer darf maximal nur 100 Buckets erstellen, eine Schachtelung ist nicht möglich. Da die Buckets per URLs adressierbar sind, gibt es zusätzlich noch Zeichenbeschränkungen beim Namen. In einem Bucket sind beliebig viele Dateien zwischen einem Byte und fünf GB Größe abgelegt werden. Hier ist die einzige Einschränkung auf die Einzigartigkeit des Dateinamens, allerdings nur innerhalb eines Buckets. Beispiel für die Adressierung der Datei Test.txt im Bucket tester ist Cloud Computing 8 Patric Lintschinger

12 Amazon SimpleDB SimpleDB repräsentiert ein einfaches verteiltes Datenbankmanagementsystem, welches lediglich einige Grundoperationen zur Verfügung stellt. Hier sind z.b. kiene Joins oder semantische Integritätsbedingungen möglich. Google App Engine Google App Engine ist eine Plattform zum Entwickeln und Hosten von Webanwendungen auf den Servern von Google. Dieser Dienst zählt zum sogenannten PaaS. Der Service ist kostenlos, jedoch herrscht eine Mengenbeschränkung der genutzten Ressourcen vor. Die Einschränkungen umfassen: Max Aufrufe der Seiten pro Tag und max Aufrufe pro Minute 10 Anwendungen pro Benutzer max Mails dürfen mit dem Mail-Service pro Tag versendet werden 1 GB Traffic(Download- & Uploadvolumen) pro Tag und maximal 56 MB pro Minute 1 Anwendung darf maximal 6,5 Stunden am Tag den CPU belasten Wenn weitere Ressourcen benötigt werden, können diese zugekauft werden. Abgerechnet wird jedoch nur die Kapazität, die auch tatsächlich benutzt wurde. Salesforce.com Salesforce ist der erste Anbieter von Cloud-Computing Software. Dieses Unternehmen bietet einen Software as a Service Dienst an, welche hauptsächlich für Geschäftsanwendungen und Kundenbeziehungsmanagement basiert. Dazu stellt salesforce.com mit foce.com eine komplette Entwicklungs und Betriebsplattform zum Programmieren von SaaS-Geschäftsanwendungen über das Internet bereit. Cloud Computing 9 Patric Lintschinger

13 Windows Azure Windows Azure ist das Konkurrenzprodukt von Google App Engine, Google Text & Tabellen, iwork.com(apple) und Amazon Web Services. Die Windows Azure stellt den großen Teil einer neu entwickelten Plattform, der Windows Azure Platform, dar. Diese Plattform bietet den Anwendern neue Dienste, wie z.b. eine Datenbank und die neueste Version von.net. Dazu kommen Dienste, wie z.b. Windows SharePoint Services und Exchange Server. Für Windows Azure investierte Microsoft 1 Mrd. Dollar. Dieses Geld wurde in 20 neue Rechenzentren aus bis zu 2500 Servern, in einem Container zusammengefasst, bestehen. Microsoft garantiert einen 99,9% Verfügbarkeit. Cloud Computing 10 Patric Lintschinger

14 Risiken Sicherheitsrisiko Rund 44 % der IT-Welt halten das Konzept, Anwendungen in einer Cloud zu betreiben für technisch unausgereift. 40 % befürchten daher, dass Cloud basierte Betriebsmodelle unzuverlässig sind und darunter die Verfügbarkeit leiden muss. Als problematisch beachtet man auch noch die Integration einer Cloud in die vorhandene IT-Infrastruktur, sowie die Erfüllung von vertraglichen Vorgaben, so z.b. die Geschäftsdaten. Weiteres kommen Kritische Anwenungen nicht in die Wolke. Verschiedene Informatieker haben generelle Vorbehalte, bestimmte Geschäftsanwendungen in einer Cloud zu betreiben. Dies hat zur Folge, dass im Schnitt 73 Prozent für Finanfbuchhaltung und Controlling und 30 Prozent keine Personal- Managementsysteme nicht in der Cloud betreiben. Die Gegner von Cloudcomputing haben jedoch keine Probleme mit Software as a Service. Mehr als die Hälfte sagt, dass Online-Speicher und Online-Backup-Dienste für kritische und andere Daten, sowie On-Demand-Bezug on -(z.B. Exchange) oder CRM-Systemen(Kundenbeziehungsmanagement, z.b. Microsoft Dynamics) die internen Kapazitäten nützlich ergänzen. Andere Experten meinen, dass das Cloud Computing ein spezielles Risiko- Management in Bereichen Datenschutz bzw. Datenintegrität und Datenwiederherstellung benötigt. Besonders müsse Aufmerksamkeit für legale Belange im Bezug auf E-Discovery, Compilance und Auditing gelegt werden. Anwender von Cloud Computing müssen auf Transparenz bestehen und Anbieter, die Informationen zu Sicherheitskonzepten nicht preisgeben, sofort melden. Weiteres müssen Unternehmen in diesem Kontext viele Fakten abklären, wie z.b. die Qualifikationen der Policy-Ersteller, Architekten, Entwickler und der Betreiber sowie im Hinblick auf die Prozesse für die Risikokontrolle und die entsprechenden technischen Mechanismen. Weiteres muss erarbeitet werden, wie stark der Anbieter in der Lage ist, Schwachstellen(seien es technische oder sicherheitstechnische) zu identifizieren und zu beheben. Cloud Computing 11 Patric Lintschinger

15 Punkte zur genauen Beobachten Wenn man Cloud-Computing benutzen will, müssen laut Experten verschiedene beachtet werden. Privilegierter Nutzerzugriff Sensieble Daten, die außerhalb des Unternehmens verarbeitet werden, sind ein großes Risiko. Der Grund hierfür wäre, dass die ausgelagerten Services die unternehmensinternen physischen und logischen von Mitarbeitern kontrollierten Abläufe und Kontrollmechanismen umgehen, die die internen Programme anwenden. Man sollte möglichst viele Informationen über Personen beschaffen, die ihre Daten verwalten. Dazu müssten Anbieter Details zur Einstellung und Aufsicht privilegierter Administratoren sowie Details über die Zugriffskontrolle liefern. Compilence Schlussendlich ist jeder für den Schutz und die Integrität seiner eigenen Daten verwantwortlich, selbst wenn sie von einem Service-Provider vorgehalten werden. Normale Dienstleister sind externe Audits und Sicherheitszertifizierungen unterworfen. Cloud Computing-Provider, die sich solchen Inspektionen verweigern, zeigen im Prinzip nur an, dass man ihnen nicht trauen kann. Ort der Daten Wenn man seine Daten in die Cloud stellt, wird nie genau wissen, wo diese Daten gespeichert werden. Vermutlich ist nicht einmal bekannt, in welchem Land die Informationen gespeichert sind. Mit den Anbietern ist demnach abzuklären, ob sie sich vertraglich dazu verpflichten, Daten gemäß den jeweiligen Rechtsprechung zu speichern und zu verarbeiten, bzw. die lokalen Datenschutzanforderungen im Namen ihrer Kunden zu erfüllen. Trennung der Daten Daten in der Cloud befinden sich normalerweise in einer Umgebung, die von mehreren Parteien genutzt wird, d.h. man ist Seite an Seite mit den Daten anderer Unternehmen. Die Verschlüsselung ist zwar effektiv, jedoch keine Endgültige Lösung. Unternehmen müssen in Erfahrung bringen, was zur Trennung der Daten konkret unternommen wird. Der Anbieter sollte zudem nachweisen können, dass die Verschlüsselungsschemata von Spezialisten entworfen und getestet wurden. Cloud Computing 12 Patric Lintschinger

16 Datenwiederherstellung Wenn ein Unternehmen auf Cloud-Technologien setzt, sollte der Provider mitteilen, was im Fall eines Desasters mit den Daten bzw. dem Service passiert. Jedes Angebot, welches die Replikation der Daten und der Applikationsinfrastruktur über mehrere Seiten vermisst, ist laut Experten anfällig für einen Totalausfall. Es ist daher abzuklären, ob und wenn ja, in welcher Zeit, der Dienstleister eine Komplettwiederherstellung realisieren kann. Investigative Unterstützung Illegale und unangemessene Aktivitäten ist beim Cloud Computing nur schwer möglich aufzuspüren. Lässt sich mit dem Anbieter keine vertragliche Verpflichtung auf spezielle Arten der Überprüfung erwirken, bleibt dem Kunden nur die Annahme, dass die Anforderung unmöglich ist. Langfristige Lösung Im besten Fall geht der benutze Cloud-Computing Anbieter niemals konkurs oder wird durch eine Übernahme von einem größeren Unternehmen geschluckt. Für den Fall der Fälle müssen Firmen sicherstellen, dass die Daten in der Cloud auch dann noch verfügbar sind. Unternehmen sollten daher vorher noch abklären, wie sie ihre Daten zurückbekommen, und ob diese dann in einem Format vorliegen, auf eine Ersatzapplikation zu importieren. Cloud Computing 13 Patric Lintschinger

17 Quellen Amazon.de Wikipedia.de Google.at Microsoft.at slideshare.net cio.de computerwoche.de Amazon.de Cloud Computing 14 Patric Lintschinger

18 Fragen Was ist Cloud-Computing grundsätzlich? zusammenschluss von Rechnern, um Lasten aufzuteilen Welche drei Arten der Cloud gibt es? Public-, Private- & Hybrid-Cloud Nenne die drei Ebnen des am meist verbreiteten Modells, um Cloud- Computing darzustellen? Infrastruktur, Plattform, Anwendung Nenne drei Anbieter von Cloud-Computing! Amazon, Google, Microsoft Wie lautet das Model, wo alles als ein Dienst angeboten wird? EaaS Everything as a Service Wie lautet das Modell, wo eine Plattform als ein Dienst angeboten wird? PaaS Plattform as a Service Wie lautet das Modell, wo eine Anwendung als ein Dienst angeboten wird? SaaS Software as a Service Wie lautet das Modell, wo eine Infrastruktur als ein Dienst angeboten wird? IaaS Infrastructure as a Service Wie lautet das Modell, wo ein Mensch sich als Dienst anbietet? HaaS Human as a Service Was bedeutet on demand? Leistung, die nur dann bezahlt wird, wenn sie auch wirklich benützt wird Cloud Computing 15 Patric Lintschinger