Das Hasso-Plattner-Institut (HPI) hat Verfahren
der externen Datenspeicherung vorgestellt, mit dem wichtige Probleme
des Cloud Computing gelöst werden können. Auf dem Symposium
„Operating the Cloud“ präsentierten HPI-Wissenschaftler unter anderem
ein System, das die Daten eines Anwenders nicht einem einzigen
Anbieter komplett anvertraut, sondern immer fragmentiert,
verschlüsselt und gleichmäßig auf verschiedene passende
Speicherdienste entsprechend den Anwenderanforderungen verteilt.
„Damit können wir bei öffentlichen Clouds die Verfügbarkeit,
Zuverlässigkeit und Sicherheit der Daten erhöhen“, erläuterte
Institutsdirektor Prof. Christoph Meinel vor mehr als 50
Symposiumsteilnehmern in Potsdam.

Das von seinem Lehrstuhl vorgeschlagene Verfahren ähnelt dem
Prinzip, mit dem im Hardware-Bereich mehrere physische Festplatten zu
einem logischen Laufwerk verbunden werden, um höhere Datentransfer-
und niedrigere Ausfall-Raten zu erreichen (RAID-Technologie,
Redundant Array of Independent Disks). „Deshalb nennen wir unser
System auch Cloud-RAID“, sagte Maxim Schnjakin, Informatiker am
HPI-Fachgebiet Internet-Technologien und -Systeme.

Das Softwaresystem „Cloud-RAID“ stellt eine Zwischeninstanz dar
zwischen Anwendern und Anbietern von Speicherressourcen in der
„Cloud“, also auf Servern im Internet. „Bei der Übertragung werden
die Datensätze eines Anwenders zunächst in Blöcke aufgespalten und
verschlüsselt. Anschließend werden die Datenpakete auf verschiedene,
voneinander unabhängige Dienstleister verteilt. Die Ressourcen sucht
die Plattform dabei sorgfältig nach den definierten individuellen
Anforderungen der Nutzer aus. Diese können beispielsweise
Leistungsfähigkeit, geografische Lage oder weitere technische
Eigenschaften sein“, berichtete Meinel. Sichergestellt sei, dass kein
Anbieter in den vollständigen Besitz aller Datenfragmente komme. Zur
Wiederherstellung der Originaldaten sei bei diesem System nur ein
Teil der Datenblöcke notwendig.

„Dieses Vorgehen macht die externe Datenlagerung zuverlässiger,
reduziert das Risiko, in die Abhängigkeit von einem speziellen
Dienstleister zu geraten und verringert auch die Gefahr eines
möglichen Datenmissbrauchs im fremden Rechenzentrum“, betonte der
Informatikwissenschaftler. Experimente mit sieben
Cloud-Speicheranbietern über einen ununterbrochenen Zeitraum von 336
Stunden haben laut Meinels wissenschaftlichem Mitarbeiter Schnjakin
deutlich gezeigt, dass sich ein gutes Verhältnis von
Wirtschaftlichkeit und Effizienz der externen Datenlagerung ergebe.

„Hinzu kommt, dass unsere Cloud-RAID-Software den Umgang mit den
jeweils spezifischen Schnittstellen verschiedener Dienstleister
automatisiert und damit vereinfacht. Damit wird den Nutzern der
Zugriff auf die Speicherressourcen im Internet sehr leicht gemacht“,
ergänzte Schnjakin. Kein Anwender müsse sich um Administration und
Leistungskontrolle kümmern.

HPI-Lösungen: Mehr Sicherheit, Leistung und Energieeinsparung

Institutsleiter Meinel stellte im Zusammenhang mit Forschungen zur
Sicherheit des Cloud Computing auch eine vom HPI entwickelte
Signatur-Lösung „Signed Query“ vor, die bei der Mitnutzung von
Ressourcen durch viele Anwender die einzelnen Daten gegen möglichen
Missbrauch schützt. Um Nutzern beim Cloud Computing nicht nur sichere
Verfügbarkeit der Ressourcen, sondern auch hohe Performance zu
garantieren, haben Wissenschaftler an Meinels Fachgebiet das „Escape
the Storm“-System entwickelt. Es beugt der Kapazitätsverdrängung vor,
indem es ein Verhaltensmodell für jede Anwendung mit einem
Mechanismus kombiniert, der vorbeugend deren Ressourcenbedarf den
vorhandenen Rechnerkapazitäten anpasst. Zudem sorgt ein Set von
Algorithmen dafür, dass Störungen der Leistung vorhergesagt und
beseitigt werden können.

Meinel präsentierte ferner ein vom HPI entwickeltes Verfahren, das
mit dynamisch festgelegten Grenzwerten frühzeitig die Cloud
Computing-Ressourcen auf veränderten Bedarf vorbereiten kann. Zum
Abschluss ging der Informatikwissenschaftler auf mögliche
Energieeinsparung durch Cloud Computing ein. Meinel stellte
verschiedene technische Lösungen zur besseren Auslastung von Servern
und Verteilung von virtuellen Maschinen (Software, die
Rechnereigenschaften simuliert) vor. Durch solche Verfahren könne
mehr als ein Drittel des Strombedarfs von Rechenzentren reduziert
werden, sagte Meinel.

Auf dem Potsdamer Symposium „Operating the Cloud“ führte Christian
Neuhaus, wissenschaftlicher Mitarbeiter am HPI-Fachgebiet
Betriebssysteme und Middleware ein Konzept vor, mit dem Cloud
Computing auch das E-Learning unterstützen kann. Danach wird es zum
Beispiel künftig möglich sein, tausenden von Teilnehmern an offenen
Onlinekursen (Massive Open Online Courses, MOOC) das gleichzeitige
Ausführen von interaktiven Experimenten zu ermöglichen und die
Ergebnisse unmittelbar auszuwerten. Das HPI betreibt mit openHPI.de
seit gut einem Jahr eine solche interaktive
Internet-Bildungsplattform. Bislang haben sich dort mehr als 50.000
Teilnehmer aus mehr als 114 Ländern registriert. Mehr zum
HPI-Symposium „Operating the Cloud“ unter: http://ots.de/GDG4w.

Kurzprofil Hasso-Plattner-Institut

Das Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik GmbH (HPI)
in Potsdam ist Deutschlands universitäres Exzellenz-Zentrum für
IT-Systems Engineering. Als einziges Universitäts-Institut in
Deutschland bietet es den Bachelor- und Master-Studiengang
„IT-Systems Engineering“ an – ein besonders praxisnahes und
ingenieurwissenschaftliches Informatik-Studium, das von derzeit 450
Studenten genutzt wird. Die HPI School of Design Thinking, Europas
erste Innovationsschule für Studenten nach dem Vorbild der Stanforder
d.school, bietet jährlich 240 Plätze für ein Zusatzstudium an.
Insgesamt zehn HPI-Professoren und über 50 weitere Gastprofessoren,
Lehrbeauftragte und Dozenten sind am Institut tätig. Es betreibt
exzellente universitäre Forschung – in seinen neun Fachgebieten, aber
auch in der HPI Research School für Doktoranden mit ihren
Forschungsaußenstellen in Kapstadt, Haifa und Nanjing. Schwerpunkt
der HPI-Lehre und -Forschung sind die Grundlagen und Anwendungen
großer, hoch komplexer und vernetzter IT-Systeme. Hinzu kommt das
Entwickeln und Erforschen nutzerorientierter Innovationen für alle
Lebensbereiche. Das HPI kommt bei den CHE-Hochschulrankings stets auf
Spitzenplätze.

Pressekontakt:
HPI-Pressestelle: presse@hpi.uni-potsdam.de. Pressesprecher
Hans-Joachim Allgaier, M.A., Tel. 0331 5509-119.

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