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1 Bereitstellung, Verwaltung und Vermarktung von portablen Cloud-Diensten mit garantierter Sicherheit und Compliance während des gesamten Lebenszyklus Das CloudCycle - Ökosystem Version: 4.0

2 CLOUSDCYCLE Dokumententitel Projektbezeichnung Autoren Mitwirkende»CloudCycle«Peter Niehues Thomas Kunz Lars Posiadlo Uwe Breitenbücher Matthias Wieland Thomas Spatzier Jürgen Heinrich Titel des Dokuments Das CloudCycle - Ökosystem Version 4.0 Zuletzt geändert am Bearbeitungsstand [ ] in Bearbeitung [ ] vorgelegt [x] fertig gestellt Referenzierung CC-Ökosystem CLOUDCYCLE 2

3 CLOUSDCYCLE Dokumententitel Inhaltsverzeichnis Einleitung... 4 Akteure und Komponenten Lösungspaket Dienst Dienstinstanz Lösungsanbieter Software-Hersteller Lösungspaket-Hersteller Marktplatzbetreiber Dienstverzeichnis Pricing Cloud-Betreiber Cloud-Services Service-Management Self-Service Portal Kunde Diensteigentümer Dienstnutzer Cloud-Infrastruktur-Hersteller Mehrwertdienstleister Auditor... 8 Beziehungen zwischen den Akteuren Lösungsanbieter Marktplatzbetreiber Lösungsanbieter Kunde Kunde Marktplatzbetreiber Kunde Auditor Cloud-Betreiber Marktplatzbetreiber Cloud-Betreiber Kunde Cloud-Betreiber Lösungsanbieter Cloud-Betreiber Mehrwertdienstleister Cloud-Betreiber - Cloud-Infrastruktur-Hersteller Auditor - Cloud-Betreiber Szenarien Über Marktplatz bereitgestellte Lösung, Szenario A Vom Kunden beauftragte Lösung, Szenario B Vom Cloud-Betreiber vertriebene Lösung, Szenario C Zusammenhänge der Komponenten Lebenszyklus eines Cloud-Dienstes Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz Abbildungsverzeichnis CLOUDCYCLE 3

4 1 Einleitung Unter einem Cloud-Ökosystem wird im Folgenden eine komplexe Umgebung aus unterschiedlichen Komponenten und Akteuren (Hersteller, Anbieter, Betreiber usw.) sowie deren Einflüsse und Beziehungen untereinander verstanden, die erforderlich ist, um Cloud-Dienste als Betreiber anzubieten und als Nutzer vergleichen und nutzen zu können. Im Rahmen des Projekts CloudCycle haben wir uns dazu entschlossen ein eigenes Cloud-Ökosystem zu definieren, da bereits bestehende Cloud-Ökosysteme (z. B. von NIST 1 und OpenGroup 2 ) nicht den Anforderungen des Projektes entsprechen. Insbesondere erfolgte bei den bisherigen Ökosystemen keine Betrachtung des wirtschaftlichen Kreislaufes. Im wird dagegen detailliert auf finanzielle Aspekte und Vorgehensweisen eingegangen. Außerdem werden wichtige Komponenten wie der Marktplatzbetreiber, das Lösungspaket und der Auditor eingeführt, die in anderen Cloud-Ökosystemen nicht vorhanden sind. Das beinhaltet eine Vielzahl an verschiedenen Akteuren und Komponenten. Im Folgenden werden diese definiert, voneinander abgegrenzt und ihre Rolle im erläutert. Dies wird zusätzlich in einem UML-Diagramm veranschaulicht. Des Weiteren werden die Beziehungen, die zwischen den einzelnen Akteuren herrschen, aufgezeigt. Hierbei wird zwischen betriebswirtschaftlichen- und Kommunikationsbeziehungen unterschieden. Im Anschluss werden die drei Hauptszenarien erörtert, die mithilfe des s realisiert werden können. 2 Akteure und Komponenten Das unterscheidet zwischen den nachfolgend beschriebenen Akteuren und Komponenten sowie ihren jeweiligen Aufgaben. Abbildung 1 zeigt die Akteure und Komponenten in einem an UML angelehnten Diagramm. Das Diagramm zeigt nicht die Beziehungen der Akteure und Komponenten untereinander, diese werden in Kapitel 3 ausführlich beschrieben. Akteure und Komponenten sind jeweils als Stereotype einer Klasse dargestellt (<<actor>>, <<component>>). Gemäß UML spezifiziert ein Akteur eine Rolle, die von Personen, Organisationen oder Systemen angenommen werden kann. Eine Komponente stellt gemäß UML einen modularen Teil eines Systems dar, der selbst wiederum die Möglichkeit hat, andere Komponenten zu kapseln. Akteure und Komponenten können als abstrakte Klasse deklariert sein, von denen keine Instanzen erzeugt werden können (gekennzeichnet durch die Eigenschaft {abstract} und die kursive Schreibweise). Dies dient zum einen der Strukturierung von Klassen und zum anderen der Vereinfachung. Beispielsweise kann vereinfachend der Begriff Kunde verwendet werden, wenn eine Unterscheidung zwischen Diensteigentümer und Dienstnutzer nicht erforderlich ist. 2.1 Lösungspaket Unter der Komponente Lösungspaket wird ein Software-Paket, vergleichbar mit einem ZIP-Archiv, verstanden, das sämtliche Funktionen, Attribute, Operationen enthält, die zur Ausführung in einer Cloud- Umgebung notwendig sind. Das Lösungspaket enthält neben einer Spezifikation des Cloud-Dienstes in einer formalen Beschreibungssprache (z. B. TOSCA 3 ) auch die für den Dienst benötigte Software (z. B. in Form eines Installationspakets). Die formale Dienstbeschreibung gibt auch einen Rahmen für das Sicherheitsniveau der Lösung selbst sowie deren Laufzeitumgebung vor. Innerhalb dieses Rahmens wird bei einer späteren Instanziierung des Dienstes eine konkrete Sicherheitsrichtlinie (engl.: Security Policy) festgelegt. Eine Sicherheitsrichtlinie umfasst alle zur Beschreibung des Sicherheitsniveaus benötigten Security Metadaten. Ein Security Metadatensatz besteht jeweils aus einem Namen und dem zulässigen Wertebereich. Die formale Dienstbeschreibung lässt fakultativ die Auswahl einer Sicherheitsrichtlinie aus einer Menge vordefinierter Sicherheitsrichtlinien zu, oder es können einzelne Security Metadaten innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs (z. B. Schlüssellänge oder Verarbeitungsort) gesetzt werden. Weiterhin kann dem Kunden die Möglichkeit gegeben werden, den Leistungsumfang (z. B. Verfügbarkeitsgrad, Dauer der Nutzung) des Dienstes zu definieren https://www.oasis-open.org/committees/tosca CLOUDCYCLE 4

5 Abbildung 1: - Akteure und Komponenten 2.2 Dienst Durch Installation des Lösungspakets in der Cloud-Laufzeitumgebung (Komponente Service-Management ) wird aus dem Lösungspaket ein Dienst, der für einen Kunden instanziiert und konfiguriert werden kann (durch den Kunden oder durch den Cloud-Betreiber). Während das Lösungspaket unabhängig von einer Cloud als Dateiarchiv wie einer ZIP- oder WAR-Datei existieren, verändert und weitergegeben werden kann, ist der Dienst immer an einen Cloud-Betreiber gebunden, der eine Cloud-Infrastruktur zur Installation des Dienstes zur Verfügung stellt. 2.3 Dienstinstanz Unter einer Dienstinstanz wird die kundenspezifische, d. h. für den Kunden konfigurierte, Instanz eines Dienstes zur Laufzeit verstanden. Die Dienstinstanz läuft bei einem Cloud-Betreiber und kann von dem Kunden gemäß den mit dem Cloud-Betreiber vereinbarten Nutzungsbestimmungen (z. B. hinsichtlich Laufzeit) genutzt und über ein Self-Service Portal administriert werden. 2.4 Lösungsanbieter Beim Lösungsanbieter handelt es sich um einen Oberbegriff für Akteure, die Software entwickeln, welche dazu geeignet ist, als Dienst in einer Cloud betrieben zu werden. Diese Software wird in Form eines Lösungspakets vertrieben. Das Lösungspaket bietet der Lösungsanbieter den Interessenten 4 entweder direkt an oder er lässt es von einem Marktplatzbetreiber verkaufen. Nach Auswahl eines angebotenen Lösungspakets erhält der Interessent das Lösungspaket, welches im Anschluss bei einem Cloud-Betreiber installiert werden muss. 4 Bei den Interessenten kann es sich sowohl um Kunden als auch um Cloud-Betreiber handeln. CLOUDCYCLE 5

6 2.4.1 Software-Hersteller Der Software-Hersteller entwickelt Softwareprodukte, aus welchen der Lösungspaket-Hersteller anschließend ein Lösungspaket generieren kann Lösungspaket-Hersteller Der Lösungspaket-Hersteller ist ein Akteur, der die Software, die der Software-Hersteller entwickelt hat, zu einem Lösungspaket weiterentwickelt, welches den Dienst formal beschreibt und die Software enthält. 2.5 Marktplatzbetreiber Der Marktplatzbetreiber bietet innerhalb des s einen speziellen Service, den sogenannten Marktplatz 5, an. Innerhalb des Marktplatzes können Interessenten sich mit Hilfe eines Dienstverzeichnisses über die vom Marktplatzbetreiber angebotenen Lösungspakete informieren. Zudem können zu jedem Lösungspaket über eine Pricing Komponente Angebote von Cloud-Betreibern über konkrete Dienstinstanzen von dem jeweiligen Dienst abgefragt werden ( Dienstangebote ). Die angebotenen Lösungspakete werden vom Lösungsanbieter im Marktplatz platziert. Cloud-Betreiber können Angebote für konkrete Dienstinstanzen hinzufügen. Interessenten können auf dem Marktplatz nach geeigneten Lösungspaketen suchen. Diese Suche könnte beispielsweise über USDL 6 (Unified Service Description Language) erfolgen. Entscheidet sich ein Interessent für ein bestimmtes Lösungspaket, erhält er dieses direkt vom Marktplatz. Möchte der Interessent dagegen eine Dienstinstanz kaufen, wird er vom Marktplatz an den entsprechenden Cloud-Betreiber vermittelt. Der Marktplatz kann zusätzlich integrierte Funktionalitäten zur Buchung, Bereitstellung sowie Abrechnung ( Billing ) anbieten Dienstverzeichnis Das Dienstverzeichnis ist eine Komponente eines jeden Marktplatzes und umfasst die dort erhältlichen Lösungspakete. Neben der Bereitstellung von Informationen über die funktionalen Eigenschaften eines Dienstes werden Angaben hinsichtlich der nicht-funktionalen Eigenschaften, wie dem vom Lösungsanbieter vorgegebenen Rahmen des Sicherheitsniveaus sowie der Kostenstruktur zur Verfügung gestellt Pricing Eine Pricing Komponente gibt es an zwei Stellen im Ökosystem. Einmal beim Marktplatzbetreiber, sozusagen als übergeordnete, globale Preisliste. Die Komponente enthält Angebote (Preise) von verschiedenen Cloud- Betreibern für konkrete Dienstinstanzen. Damit werden die Preise für Kunden transparent und es entsteht ein Wettbewerb unter den Anbietern von Cloud-Diensten. Darüber hinaus gibt es beim Cloud-Betreiber lokale Pricing Komponenten. Sie werden vom Cloud-Betreiber verwaltet und listen die Preise für die von ihm angebotenen Dienstinstanzen auf. Der Cloud-Betreiber kann einen Dienst um nicht-funktionale Anforderungen wie Verfügbarkeiten, Security, Compliance individuell erweitern und mit einem Preis für den Kunden versehen. 2.6 Cloud-Betreiber Der Cloud-Betreiber kann typischerweise ein großes oder mittelständiges Unternehmen sein, das Cloud- Dienste anbietet, d. h. über die entsprechende Cloud-Technologie und über ein geeignetes Rechenzentrum verfügt. Hierbei kann es sich um Dienste auf allen Service-Modell-Ebenen handeln. Der Cloud-Betreiber kann über eine Pricing Komponente Angebote für konkrete Dienstinstanzen veröffentlichen. Zusätzlich kann er diese Angebote auch in die vom Marktplatzbetreiber verwaltete globale Pricing Komponente eintragen. Eine Komponente zum Service-Management läuft beim Cloud-Betreiber, über die IT-Ressourcen verwaltet werden können. Aufgabe des Cloud-Betreibers ist, für die Verfügbarkeit der von den Diensten benötigten Ressourcen (Software- und Hardware) zu sorgen. Der Cloud-Betreiber wiederum kann selbst Cloud-Dienste von anderen Cloud-Betreibern, die als Unterauftragnehmer fungieren, nutzen. Hierbei kann es sich sowohl um Dienste auf anderen Service-Modell-Ebenen (z. B. PaaS, IaaS) handeln, auf denen er seine eigenen Dienste aufsetzt, als auch um Dienste, die er nutzt, um daraus eine Aggregation von Diensten durchzuführen. Voraussetzung ist, dass das Sicherheitsniveau, welches diese anderen Cloud-Betreiber bieten, feststellbar ist und das Sicherheitsniveau für die verwalteten Dienste gehalten werden kann. 5 D. h. der Marktplatz selbst kann auch ein Cloud-Dienst sein, der von einem Cloud-Betreiber angeboten wird. 6 CLOUDCYCLE 6

7 Die Lösungspakete kann der Cloud-Betreiber über den Marktplatz oder direkt bei einem Lösungsanbieter einkaufen. Alternativ können Kunden des Cloud-Betreibers auch ihre eigenen Lösungspakete in einer dafür vom Cloud-Betreiber für den Kunden bereitgestellten Umgebung installieren Cloud-Services Der Bereich der Cloud Services ist die Komponente, auf der die Dienstinstanzen letztendlich zur Ausführung gebracht und dem Kunden zur Verfügung gestellt werden. Die Dienstinstanzen erfüllen dabei die typischen Cloud-Charakteristika wie self-service access, network-based access, served out of a resource pool, elasticity und pay-per-use Service-Management Mit Hilfe des Service-Managements werden Lösungspakete, Dienste und Dienstinstanzen organisatorisch, technisch und kaufmännisch verwaltet Self-Service Portal Beim Self-Service Portal handelt es sich um eine zentrale Komponente des Service-Managements, die es den Kunden ermöglicht, Lösungspakete zu installieren und ihre Dienstinstanzen zu verwalten (Kaufen und Abrechnen, Starten und Stoppen, Anlegen von Backups usw.). 2.7 Kunde Beim Kunden handelt es sich um den Oberbegriff für Akteure, die Dienstinstanzen administrieren und nutzen. Zu diesem Zweck können sie die Dienstinstanzen entweder bei einem Cloud-Betreiber kaufen oder sie können sich die Instanzen selbst erzeugen, nachdem sie bei einem Cloud-Betreiber ein Lösungspaket installiert haben. Der Kunde kann eine öffentliche oder private Einrichtung sein, wie z. B. eine Verwaltungsstelle oder Schule. Die Sicherheitsanforderungen des Kunden an die Dienstinstanzen orientieren sich an den mithilfe dieser Instanzen zu verarbeiteten Nutzdaten Diensteigentümer Der Diensteigentümer ist eine öffentliche oder private Einrichtung, die Dienstinstanzen über das Self-Service Portal des Cloud-Betreibers verwaltet und sie der jeweiligen Zielgruppe (z. B. Mitarbeiter, Bürger oder Schüler) zur Verfügung stellt. Der Diensteigentümer wählt über die Pricing Komponente des Marktplatzbetreibers oder die der Cloud-Betreiber entsprechende Dienste eines Cloud-Betreibers aus, vereinbart einen Nutzungsvertrag 7 mit dem Cloud-Betreiber und setzt evtl. angebotene Parameter (z. B. Sicherheitsniveau, gewünschter Leistungsumfang). Falls der Cloud-Betreiber dies bietet, kann der Kunde bestimmte Management-Operationen, wie z. B. das Skalieren seiner Instanz des Cloud-Dienstes, selbst übernehmen. In diesem Fall erhält er vom Cloud-Betreiber einen entsprechenden Verwaltungszugang. Alternativ kann der Kunde auch über den Marktplatz Lösungspakete einkaufen und diese über einen entsprechenden Zugang bei einem Cloud-Betreiber seiner Wahl, der das für diesen Cloud-Dienst gewünschte Sicherheitsniveau anbieten kann, installieren und betreiben Dienstnutzer Der Dienstnutzer ist eine öffentliche oder private Einrichtung, die die vom Diensteigentümer zur Verfügung gestellte Dienstinstanz nutzt. 2.8 Cloud-Infrastruktur-Hersteller Hierbei handelt es sich um ein Unternehmen, das Cloud-Technologien (Hard- und Software) herstellt, über die Dienste und ihre Instanzen verwaltet werden können. 2.9 Mehrwertdienstleister Unter dem Begriff Mehrwertdienstleister wird im ein Anbieter (Hersteller) von speziellen Softwarelösungen (Mehrwertdienste) für den Cloud-Betreiber verstanden. Solche Mehrwertdienste sind beispielsweise Monitoring-Lösungen oder aber Software zur Absicherung von Cloud-Diensten und deren Laufzeitumgebung (Verschlüsselung, Authentifizierung usw.). Ein typisches Beispiel sind Hersteller von 7 Dieser Prozess kann automatisiert online ablaufen. CLOUDCYCLE 7

8 Virenschutzsystemen. Der Virenschutz erweitert die Service-Management Komponente des Cloud-Betreibers, so dass die laufenden Dienstinstanzen vor Angriffen geschützt sind. Die Mehrwertdienste könnten prinzipiell ebenfalls über einen Marktplatz angeboten werden, dieser Fall wird jedoch im Projekt CloudCycle nicht näher betrachtet Auditor Der Auditor ist eine unabhängige Instanz, die im Auftrag des Kunden den Cloud-Betreiber überprüft. Anhand vorgegebener Prüfkriterien kontrolliert der Auditor den Cloud-Betreiber sowie die bei ihm betriebenen Dienstinstanzen und kann anschließend das Ergebnis des Audits z. B. in Form eines Testats bescheinigen. Prüfkriterien können gesetzliche Vorgaben (z. B. im Rahmen der Auftragsdatenverarbeitung) oder aber auch (Sicherheits-) Anforderungen des Kunden bzw. die vom Lösungsanbieter für den Dienst vorgegebenen Sicherheitsrichtlinien sein. 3 Beziehungen zwischen den Akteuren Im Folgenden werden die Beziehungen zwischen den Akteuren des s näher erläutert. Dabei wird unterschieden zwischen finanziellen und vertraglichen Beziehungen (Abbildung 2) sowie Beziehungen, die die Übertragung von Daten betreffen (Kommunikationsbeziehungen, Abbildung 3). Abbildung 2: Betriebswirtschaftliche Beziehungen zwischen den Akteuren 3.1 Lösungsanbieter Marktplatzbetreiber Der Lösungsanbieter liefert dem Marktplatzbetreiber ein Lösungspaket. Der Marktplatzbetreiber kann mit dem Lösungsanbieter ein Vertragsverhältnis über den Verkauf von Lösungspaketen eingehen. Der Marktplatzbetreiber kann beim Lösungsanbieter die Entwicklung eines Lösungspakets beauftragen. 3.2 Lösungsanbieter Kunde Der Kunde kann die Entwicklung eines Lösungspakets für einen Cloud-Dienst beim Lösungsanbieter beauftragen oder eine fertige Lösung direkt einkaufen. CLOUDCYCLE 8

9 3.3 Kunde Marktplatzbetreiber Der Kunde sucht im Dienstverzeichnis nach einem Lösungspaket für einen Cloud-Dienst und kann die Lösungspakete beim Marktplatzbetreiber erwerben oder beauftragen. Alternativ sucht der Kunde in der globalen Pricing Komponente des Marktplatzbetreibers nach einem Angebot für eine Dienstinstanz. Der Kunde wird dann an den Cloud-Betreiber weitergeleitet, wenn er ein passendes Angebot gefunden hat. 3.4 Kunde Auditor Der Kunde beauftragt den Auditor als unabhängigen Dritten, den Cloud-Betreiber sowie die Dienstinstanzen des Kunden zu überprüfen und die Durchführung der gesetzlichen Kontrollen zu bescheinigen. 3.5 Cloud-Betreiber Marktplatzbetreiber Der Cloud-Betreiber sucht im Dienstverzeichnis des Marktplatzbetreibers nach Lösungspaketen. Er kann ein gefundenes Lösungspaket direkt beim Marktplatzbetreiber erwerben. Zudem kann der Cloud-Betreiber ein Angebot für Dienstinstanzen abgeben, welches dann in der globalen Pricing Komponente des Marktplatzbetreibers veröffentlicht wird. Abbildung 3: Kommunikationsbeziehungen zwischen den Akteuren 3.6 Cloud-Betreiber Kunde Der Kunde kann über die lokale Pricing Komponente des Cloud-Betreibers nach Angeboten für Dienstinstanzen suchen. Der Kunde kann Dienstinstanzen kaufen, administrieren und nutzen. Weiterhin kann er die Installation eines Lösungspaketes beauftragen. In diesem Fall überträgt er das Lösungspaket zu dem Cloud-Betreiber. 3.7 Cloud-Betreiber Lösungsanbieter Der Cloud-Betreiber kann die Entwicklung eines Cloud-Dienstes (Lösungspaket) beim Lösungsanbieter beauftragen oder ein fertiges Lösungspaket direkt einkaufen. CLOUDCYCLE 9

10 3.8 Cloud-Betreiber Mehrwertdienstleister Der Cloud-Betreiber kann bei einem Mehrwertdienstleister Software oder Hardware einkaufen, mit denen er die Funktionalität seiner Cloud-Infrastruktur verbessern oder weitere nicht-funktionale Anforderungen für seine Dienste erfüllen kann. Ein Beispiel hierfür ist die Ergänzung eines Virenschutzes, um bestimmte Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. 3.9 Cloud-Betreiber - Cloud-Infrastruktur-Hersteller Der Cloud-Betreiber kauft Hardware oder Software beim jeweiligen Hersteller ein. Die Hard- und Software ermöglicht es dem Cloud-Betreiber, Cloud-Dienste anzubieten und zu administrieren Auditor - Cloud-Betreiber Der Auditor kontrolliert im Auftrag des Kunden den Cloud-Betreiber sowie die Dienstinstanzen des Kunden. CLOUDCYCLE 10

11 4 Szenarien Mithilfe dieses Cloud-Ökosystems können grundsätzlich die nachfolgend beschriebenen Szenarien realisiert werden. In allen Szenarien wird davon ausgegangen, dass der Cloud-Betreiber eine Cloud-Infrastruktur vorhält, die er von einem entsprechenden Hersteller bezogen und dass er ggf. über einen Mehrwertdienstleister Mehrwertdienste zur Erweiterung seiner bisherigen Infrastruktur eingekauft hat. Daher werden die Akteure Cloud-Infrastruktur-Hersteller und Mehrwertdienstleister bei der Beschreibung der Szenarien nicht weiter betrachtet. Auf die Überprüfung des Cloud-Betreibers durch einen Auditor wird in den Szenarien ebenfalls nicht eingegangen. 4.1 Über Marktplatz bereitgestellte Lösung, Szenario A Abbildung 4: - Szenario A Dieses Szenario zeichnet sich dadurch aus, dass der Cloud-Betreiber Cloud-Lösungen über einen Marktplatz einkauft, diese anschließend selbst betreibt und seinen Kunden als Cloud-Dienst über den Marktplatz anbietet. Hieraus ergibt sich folgender Ablauf: 1. Der Lösungsanbieter schließt mit dem Marktplatzbetreiber einen Vertrag für den Vertrieb seiner Software-Lösung ab (hierzu kann auch das Erstellen eines Lösungsangebots zählen). Diese Software- Lösung ist dazu geeignet, als Cloud-Dienst von einem Cloud-Betreiber betrieben zu werden. Hierzu erzeugt der Lösungsanbieter für seine Lösung ein Lösungspaket, das eine formale Beschreibung des Dienstes sowie die Software selbst enthält. 2. Das Lösungspaket wird an den Marktplatzbetreiber übertragen. 3. Der Cloud-Betreiber möchte seinen Kunden einen bestimmten Cloud-Dienst anbieten. Aus diesem Grund sucht er beim Marktplatzbetreiber nach geeigneten Lösungspaketen. 4. Hat der Cloud-Betreiber eine geeignete Lösung gefunden, kauft er das Lösungspaket beim Marktplatzbetreiber. CLOUDCYCLE 11

12 5. Das Lösungspaket wird an den Cloud-Betreiber übertragen. Der Cloud-Betreiber kann nun das Lösungspaket installieren. Um seinen Kunden einen auf dieser Lösung basierenden Cloud-Dienst anbieten zu können, erstellt er ein Angebot einschließlich der Service Level Agreements (SLAs). Hierbei kann der Cloud-Betreiber ein bestimmtes Sicherheitsniveau vorgeben, indem er bereits eine Konfiguration der Security-Metadaten dieses Dienstes vornimmt. Er kann zusätzlich den Kunden auch die Möglichkeit bieten, in einem gewissen Rahmen das Sicherheitsniveau selbst zu bestimmen, indem er ihnen die Chance gibt, bei der Auswahl des Dienstes die Security-Metadaten selbst gemäß ihren Anforderungen zu konfigurieren. 6. Der Cloud-Betreiber gibt das Angebot an den Marktplatz-Betreiber ab. Dort wird es in die Pricing Komponente eingetragen. 7. Der Kunde sucht beim Marktplatzbetreiber ein Lösungspaket aus. 8. Hat der Kunde ein Lösungspaket gefunden, wählt er beim Marktplatzbetreiber ein Angebot für eine Dienstinstanz dieses Lösungspakets aus, das seine Anforderungen beispielsweise hinsichtlich Sicherheit und Compliance erfüllt. Der Kunde wird daraufhin zu dem entsprechenden Cloud-Betreiber weitergeleitet. 9. Der Kunde schließt mit dem Cloud-Betreiber gemäß den SLAs einen entsprechenden Nutzungsvertrag für den von ihm gewählten Cloud-Dienst ab. Gegebenenfalls hat der Kunde die Möglichkeit, den Dienst gemäß seinen Anforderungen zu konfigurieren. Der Cloud-Betreiber erzeugt daraufhin für den Kunden eine entsprechend konfigurierte Dienstinstanz und richtet ggf. für den Kunden einen Zugang zu seiner Cloud-Infrastruktur (Self-Service Portal) für die Verwaltung der Dienstinstanz ein. 10. Der Kunde kann für die Dauer des Nutzungsvertrags seine Dienstinstanz nutzen und ggf. administrieren. 4.2 Vom Kunden beauftragte Lösung, Szenario B Abbildung 5: - Szenario B CLOUDCYCLE 12

13 Im Gegensatz zu Szenario A kauft in diesem Szenario der Kunde selbst ein Lösungspaket direkt beim Lösungsanbieter ein und sucht sich anschließend einen geeigneten Cloud-Betreiber, bei dem er die Lösung als Cloud-Dienst betreiben kann. Dementsprechend ergibt sich der folgende Ablauf: 1. Der Kunde möchte einen bestimmten Cloud-Dienst kaufen und nutzen. Aus diesem Grund sucht er sich einen Lösungsanbieter, der ein entsprechendes Produkt entwickelt hat (ggf. kann er die Entwicklung beauftragen). Der Kunde kauft das Lösungspaket direkt beim Lösungsanbieter. 2. Das Lösungspaket wird zum Kunden übertragen. 3. Der Kunde sucht einen geeigneten Cloud-Betreiber, bei dem der Dienst betrieben werden kann. Der Cloud-Betreiber muss die für den Betrieb des Dienstes erforderlichen Cloud-Dienste (i. d. R. PaaS und IaaS) bereitstellen und die vom Kunden verlangten Anforderungen erfüllen. Hierbei werden die Sicherheit- und Compliance-Anforderungen in Form einer Sicherheitsrichtlinie für das Lösungspaket spezifiziert. Hat der Kunde einen geeigneten Cloud-Betreiber gefunden, beauftragt er den Cloud- Betreiber das Lösungspaket zu installieren. Hierzu schließt er mit dem Cloud-Betreiber gemäß den SLAs einen entsprechenden Nutzungsvertrag ab. Der Cloud-Betreiber richtet für den Kunden entsprechende Zugänge für die Nutzung des Self-Service Portals ein. 4. Der Cloud-Betreiber bekommt das Lösungspaket vom Kunden und installiert das Lösungspaket (erzeugt einen Dienst). Anschließend kann der Kunde selbst Dienstinstanzen über das Self-Service Portal anlegen oder er beauftragt den Cloud-Betreiber, dies für ihn zu tun. 5. Der Kunde kann für die Dauer des Nutzungsvertrags, den er mit dem Cloud-Betreiber abgeschlossen hat, seine Dienstinstanzen verwalten und nutzen. 4.3 Vom Cloud-Betreiber vertriebene Lösung, Szenario C Abbildung 6: - Szenario C In diesem Szenario kauft der Cloud-Betreiber Lösungspakete direkt bei einem Lösungsanbieter, um diese anschließend selbst zu betreiben und seinen Kunden als Cloud-Dienst anzubieten. Hieraus ergibt sich folgender Ablauf: CLOUDCYCLE 13

14 5 1. Der Cloud-Betreiber möchte seinen Kunden einen neuen Cloud-Dienst anbieten. Zu diesem Zweck kauft er ein fertiges Lösungspaket direkt beim Lösungsanbieter oder er beauftragt die Entwicklung eines neuen Lösungspaketes. 2. Das Lösungspaket wird zum Cloud-Betreiber übertragen. Der Cloud-Betreiber kann nun das Lösungspaket installieren. Um seinen Kunden einen auf dieser Lösung basierenden Cloud-Dienst anbieten zu können, erstellt er ein Angebot einschließlich der Service Level Agreements (SLAs). Hierbei kann der Cloud-Betreiber ein bestimmtes Sicherheitsniveau vorgeben, indem er bereits eine Konfiguration der Security-Metadaten dieses Dienstes vornimmt. Er kann zusätzlich den Kunden auch die Möglichkeit bieten, in einem gewissen Rahmen das Sicherheitsniveau selbst zu bestimmen, indem er sie bei der Auswahl des Dienstes die Security-Metadaten selbst gemäß ihren Anforderungen konfigurieren lässt. Dieses Angebot veröffentlicht der Cloud-Betreiber über seine lokale Pricing Komponente. 3. Der Kunde sucht über die lokale Pricing Komponente des Cloud-Betreibers einen Dienst aus. 4. Der Kunde schließt mit dem Cloud-Betreiber gemäß den SLAs einen entsprechenden Nutzungsvertrag für den von ihm gewählten Cloud-Dienst ab. Gegebenenfalls hat der Kunde die Möglichkeit, den Dienst gemäß seiner Anforderungen zu konfigurieren. Der Cloud-Betreiber erzeugt daraufhin für den Kunden eine entsprechend konfigurierte Dienstinstanz und richtet ggf. für den Kunden einen Zugang zu seiner Cloud-Infrastruktur (Self-Service Portal) für die Verwaltung der Dienstinstanz ein. 5. Der Kunde kann für die Dauer des Nutzungsvertrags seine Dienstinstanz nutzen und ggf. administrieren. Zusammenhänge der Komponenten Das Schaubild verdeutlicht die Zusammenhänge der Akteure und Komponenten des s. Als Unterkategorien des Oberbegriffs CloudCycle Ökosystem werden in der Abbildung die Unterbegriffe Lösungsanbieter, Cloud-Infrastruktur-Hersteller, Marktplatzbetreiber, Kunde, Cloud-Betreiber, Mehrwert- Dienstleister und Auditor verwendet. Der Unterbegriff Kunde wird wiederum in Dienst-Eigentümer und Dienst- Nutzer aufgeteilt. Beim Lösungsanbieter wird zwischen Software-Hersteller und Lösungspakethersteller unterschieden. Die grünmarkierten Begriffe Dienstverzeichnis, Pricing, Cloud-Services und Service- Management stellen die Komponenten dar, die den jeweiligen Oberbegriffen zugeordnet werden. Cloud-Infrastruktur Hersteller Dienstverzeichnis Pricing Lösungspaket Dienst-Eigentümer Lösungsanbieter Software- Hersteller CLOUDCYCLE Ökosystem Kunde Dienst-Nutzer Lösungspaket- Hersteller Pricing Cloudbetreiber Service- Management Self-Service Portal Marktplatzbetreiber Mehrwert- Dienstleister Abbildung 7: Zusammenhang der Komponenten Cloud Services Dienst Dienst-Instanz CLOUDCYCLE 14

15 Das Lösungspaket ist die zentrale Komponente, die das gesamte Ökosystem überhaupt erst ermöglicht. Das Lösungspaket kann von allen Akteuren verwendet werden, während die anderen Komponenten nur im Zusammenhang mit dem jeweiligen Akteur eindeutig zugeordnet werden können. CLOUDCYCLE 15

16 6 Lebenszyklus eines Cloud-Dienstes Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz Ein Cloud-Dienst ist eine Dienstleistung, die von einem Cloud-Betreiber angeboten wird und die bei NIST 8 aufgeführten Charakteristika erfüllt, d. h. die gemeinsame Nutzung von Ressourcen (Resource pooling), die schnelle Skalierbarkeit (Rapid elasticity), die Verfügbarkeit über Netzwerke (Broad network access), die verkaufsabhängige Abrechnung (Measured service) und die Ressourcen-Provisionierung nach Bedarf durch den Kunden (On-demand self-service). Der Begriff Cloud-Dienst oder Cloud-Service wird umgangssprachlich und in der Fachpresse in einem sehr breiten Kontext verwendet. Im muss dieser Begriff etwas differenzierter betrachtet werden. Gemäß Abbildung 1 kann der Akteur Kunde mit drei unterschiedlichen Ausprägungen eines Cloud- Dienstes in Berührung kommen. Zunächst mit dem Lösungspaket, das er beispielsweise gemäß Szenario B beim Lösungsanbieter einkauft. Mit diesem Lösungspaket geht der Kunde im nächsten Schritt zu einem Cloud- Betreiber seiner Wahl. Dort wird das Lösungspaket durch die Installation zu einem Dienst, den der Kunde mit Hilfe des Self-Service Portals konfigurieren und instanziieren kann. Die eigentliche Funktion nutzt der Kunde erst nach der Instanziierung in der konkreten Dienstinstanz. Der verallgemeinerte Begriff Cloud-Service/Cloud-Dienst teilt sich also in die drei Teilkomponenten Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz auf. Die Unterteilung kann an den jeweiligen Abschnitten im Lebenszyklus des Cloud-Dienstes festgemacht werden. Entsorgung Modellierung Nutzung Lösungspaket Dienstinstanz Vertrieb Dienst Instanziierung Installation Abbildung 8 Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz im Lebenszyklus eines Cloud-Dienstes 8 P. Mell, T. Grance: The NIST Definition of Cloud Computing, Special Publication , CLOUDCYCLE 16

17 Die Zusammenhänge zwischen Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz werden nachfolgend in einem UML- Klassendiagramm in Beziehung zueinander gestellt. <<Cloud-Service>> Dienstinstanz 0..* 1 <<Cloud-Service>> 0..* 1..* Dienst <<Cloud-Service>> Lösungspaket Abbildung 9: UML Klassendiagramm zum Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz sind alle vom Stereotyp <<Cloud-Service>>, was bedeutet, dass alle drei Klassen zur umgangssprachlichen Gruppe der Cloud-Services gehören. Die Beziehung der drei Klassen untereinander kann in Form der allgemeinen UML-Assoziation dargestellt werden. Das Lösungspaket ist dabei die oberste Klasse, von der sich die Klasse der Dienste und nachgelagert die Klasse der Dienstinstanzen ableiten. Ohne ein initiales Lösungspaket können Dienst und Dienstinstanz nicht existieren. Nach der Installation und der Instanziierung kann die jeweils übergeordnete Instanz durchaus gelöscht werden, die darunter liegenden Klassen können bis zu ihrer Löschung weiter existieren. Ein Lösungspaket wird durch Installation bei einem Cloud-Betreiber zu einem Dienst. Ein Lösungspaket kann dabei bei mehreren Cloud-Betreibern gleichzeitig und bei einem Cloud-Betreiber mehrfach installiert werden. Ähnlich verhält es sich in der letzten Kompositionsstufe: Von jedem Dienst können beliebig viele Dienstinstanzen erzeugt werden, die ihrerseits alle Eigenschaften des Dienstes erben. <<Cloud-Service>> Dienstinstanz 0..* 1 <<Cloud-Service>> 0..* 1..* Dienst <<Cloud-Service>> Lösungspaket <<instance>> <<instance>> <<instance>> <<Cloud-Service>> moodle : Dienstinstanz + name: moodle + owner: Müller <<Cloud-Service>> moodle : Dienst + name: moodle + price: 14,- PIM <<Cloud-Service>> moodle : Lösungspaket + name: moodle + vendor: moodle.org + management-policys : -start() -stop() -backup() -restore() -instantiate() -activate() -deactivate() -install() -uninstall() -migrate() Abbildung 10 Beispiele für Instanzen der Klassen Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz Anhand von konkreten Instanzen der drei Klassen sollen die Zusammenhänge weiter verdeutlicht werden. Als Beispiel soll hier das OpenSource Lern-Management-System moodle (www.moodle.org) herangezogen werden. Gemäß Szenario B erwirbt eine Schule ein Lösungspaket, mit dem ein moodle-server aufgesetzt werden kann. Die Instanz der Klasse Lösungspaket mit dem Namen moodle enthält eine Reihe von Attributen und Operationen, die von der Schule angepasst werden können. So kann die Schule beispielsweise in den Policy-Attributen ihre Compliance-Anforderungen definieren. CLOUDCYCLE 17

18 Als Grundoperationen sind in der konkreten Klasse Lösungspaket moodle beispielsweise die Funktionen install() und uninstall() verfügbar. Über diese Operationen kann aus dem Lösungspaket beim Cloud-Betreiber durch die Operation install() in der Cloud-Umgebung eine konkrete Instanz der Klasse Dienst mit dem Namen moodle erzeugt werden. Der Cloud-Betreiber kann die Attribute des Dienstes ergänzen, beispielsweise wird er einen Preis für die Nutzung einer Dienstinstanz hinterlegen. Der Dienst mit dem Namen moodle stellt wiederum verschiedene Operationen zur Verfügung, die zum Teil vom Kunden über das Self-Service Portal ausgeführt werden können. Die Schule wird im nächsten Schritt über die Operation instantiate() aus dem Dienst moodle eine für sich nutzbare Dienstinstanz mit dem Namen moodle erzeugen. Um diese konkrete Instanz von anderen laufenden Instanzen zu unterscheiden, könnte der Kunde Schule der Klasse Dienstinstanz ein Namensattribut hinzufügen. Die Operationen der Klasse Dienstinstanz sind alle für die Schule über das Self-Service Portal des Cloud-Betreibers erreichbar. Typische Operationen sind das Starten und Stoppen der Instanz oder Backup und Restore. CLOUDCYCLE 18

19 7 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: - Akteure und Komponenten... 5 Abbildung 2: Betriebswirtschaftliche Beziehungen zwischen den Akteuren... 8 Abbildung 3: Kommunikationsbeziehungen zwischen den Akteuren... 9 Abbildung 4: - Szenario A Abbildung 5: - Szenario B Abbildung 6: - Szenario C Abbildung 7: Zusammenhang der Komponenten Abbildung 8 Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz im Lebenszyklus eines Cloud-Dienstes Abbildung 9: UML Klassendiagramm zum Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz Abbildung 10 Beispiele für Instanzen der Klassen Lösungspaket, Dienst und Dienstinstanz CLOUDCYCLE 19

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