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Erklärung
Software wird Dienstleistung, und das verändert alles. Cloud-Klausurthema in 5/11 WInf-Programmen mit AS-Modul, mit stark steigender Bedeutung seit 2010.
Die Idee in einem Satz
Cloud Computing: Bedarfsorientierter Zugriff auf IT-Ressourcen (Compute, Storage, Software) über das Netzwerk, bezahlt nach Verbrauch (Pay-per-Use).
NIST-Definition: 5 essentielle Charakteristika
| Charakteristikum | Bedeutung |
|---|---|
| On-demand Self-Service | Kunde provisioniert ohne Interaktion mit Provider |
| Broad Network Access | Verfügbar über Standard-Netzwerk + verschiedene Geräte |
| Resource Pooling | Multi-Tenant, Ressourcen geteilt zwischen Kunden |
| Rapid Elasticity | Schnelle Skalierung nach Bedarf (Auto-Scaling) |
| Measured Service | Verbrauch wird gemessen + abgerechnet (Pay-per-Use) |
NIST = National Institute of Standards and Technology (USA, 2011).
Die 3 Service-Modelle: IaaS / PaaS / SaaS
IaaS (Infrastructure as a Service)
Was Provider bereitstellt: Hardware + Virtualisierung + Networking + Storage. Was Kunde verwaltet: OS + Middleware + Runtime + Daten + Anwendung.
Beispiele:
- AWS EC2 (Compute), AWS S3 (Storage)
- Azure Virtual Machines
- Google Compute Engine
- DigitalOcean Droplets
Use Case: Maximale Flexibilität. Lift-and-Shift-Migration aus On-Premise. DevOps-Teams.
PaaS (Platform as a Service)
Was Provider bereitstellt: Hardware + OS + Middleware + Runtime. Was Kunde verwaltet: nur Daten + Anwendung.
Beispiele:
- Heroku (klassisch, einfach)
- AWS Elastic Beanstalk
- Azure App Service
- Google App Engine
- Vercel (Next.js-Hosting)
- Netlify
Use Case: Schnelle Entwicklung. Kein Infra-Management. Startups, Web-Apps.
SaaS (Software as a Service)
Was Provider bereitstellt: ALLES, Endkunde nutzt nur über Browser/App. Was Kunde verwaltet: seine Daten/Einstellungen.
Beispiele:
- Salesforce (CRM, Pionier seit 1999)
- Microsoft 365 (Office)
- Google Workspace (Mail + Docs + Drive)
- Slack (Messaging)
- Zoom (Videokonferenzen)
- Notion (Wissens-Management)
Use Case: Standardisierte End-Nutzer-Anwendungen. Subscription-Modell. Schnellste Einführung (keine Installation).
Verantwortungs-Modell (Shared Responsibility)
Anwendung ─┬─ Kunde (On-Premise + IaaS + PaaS)
Daten │
Runtime ─┬─ Kunde (On-Premise + IaaS)
Middleware │
OS ─┬─ Kunde (On-Premise)
Virtualisierung
Server ─ Provider (IaaS+)
Storage ─ Provider (IaaS+)
Networking ─ Provider (IaaS+)
Bei SaaS verwaltet der Provider ALLES bis auf die User-Daten.
Weitere "as-a-Service"-Modelle
| Modell | Bedeutung |
|---|---|
| FaaS | Function as a Service (Serverless: AWS Lambda, Azure Functions, Cloudflare Workers) |
| DBaaS | Database as a Service (AWS RDS, Snowflake, MongoDB Atlas) |
| CaaS | Container as a Service (AWS ECS, Azure Container Instances) |
| DaaS | Desktop as a Service (Citrix, AWS WorkSpaces) |
| STaaS | Storage as a Service (AWS S3, Azure Blob, Google Cloud Storage) |
Die 4 Deployment-Modelle
| Modell | Beschreibung |
|---|---|
| Public | Provider hostet für alle (AWS, Azure, GCP) |
| Private | Eigene Cloud-Infrastruktur (im eigenen DC oder gemietet) |
| Hybrid | Public + Private kombiniert, sensible Daten on-prem, Rest in Cloud |
| Community | Für Gruppen mit gemeinsamen Anforderungen (Behörden, Pharma) |
| Multi | Mehrere Public-Provider parallel (gegen Vendor Lock-In) |
Cloud-Markt 2024
| Provider | Marktanteil | Stärke |
|---|---|---|
| AWS (Amazon) | ~32 % | Marktführer, breites Service-Portfolio |
| Azure (Microsoft) | ~23 % | Enterprise + Office-Integration |
| Google Cloud (Alphabet) | ~10 % | Daten + AI/ML |
| Alibaba Cloud | ~5 % | Asien-Pazifik |
| IBM Cloud | ~3 % | Hybrid + Enterprise |
| Oracle Cloud | ~2 % | Datenbank-fokussiert |
Wirtschaftliche Aspekte
CAPEX vs. OPEX
Pre-Cloud (On-Premise): Hohe Anfangs-Investition (CAPEX), niedrige laufende Kosten (OPEX).
Cloud: Keine CAPEX, dafür laufende OPEX (Subscription / Pay-per-Use).
Konsequenz für Bilanz: OPEX-Aufwendungen sind sofort steuerlich absetzbar, CAPEX nur über AfA.
TCO (Total Cost of Ownership)
| Position | On-Premise | Cloud |
|---|---|---|
| Hardware-Kauf | ✓ | (Provider) |
| Lizenz-Kauf | ✓ | Subscription |
| Strom + Kühlung | ✓ | (Provider) |
| Wartung | ✓ | (Provider) |
| Admin-Personal | ✓ | reduziert |
| Skalierungs-Buffer | ✓ | ✓ (aber elastisch) |
Faustregel: Bei konstanter Last über lange Zeit ist On-Premise oft günstiger. Bei variabler Last + schneller Skalierung ist Cloud günstiger.
Cloud-Risiken
- Vendor Lock-In: Datenmigration ist teuer + zeitaufwendig
- Datenschutz: DSGVO + Schrems II (EU-US-Datentransfer)
- Verfügbarkeit: Provider-Outages (z.B. AWS US-East-1 Outage Dezember 2021)
- Compliance: Branchen-spezifische Anforderungen (BaFin, BSI)
- Kostenkontrolle: 'Cloud-Bill-Shock' bei unkontrollierter Nutzung
Cloud-Strategien
- Lift-and-Shift: 1:1-Migration ohne Refactoring (schnellster Weg in Cloud)
- Re-Platform: Anpassungen, aber nicht neu schreiben
- Re-Architect: Cloud-Native komplett neu (Microservices, Container)
- Re-Buy: alte Anwendung durch SaaS-Lösung ersetzen
- Retain: On-Premise belassen (z.B. für regulierte Workloads)
Klausur-Faustregeln
1. 3 Service-Modelle: IaaS / PaaS / SaaS. Provider-Verantwortung steigt von IaaS zu SaaS.
2. NIST 5 Charakteristika: On-demand + Broad Access + Resource Pooling + Rapid Elasticity + Measured Service.
3. 4 Deployment-Modelle: Public / Private / Hybrid / Community + Multi.
4. AWS-Marktführer (~32 %), Azure (~23 %), GCP (~10 %).
5. CAPEX → OPEX-Verschiebung durch Cloud-Subscription.
6. Shared Responsibility: Provider sichert Cloud, Kunde sichert IN der Cloud.
Häufige Stolpersteine
1. IaaS und PaaS verwechseln. IaaS = Hardware-Layer. PaaS = Hardware + Laufzeit-Umgebung. Test: bei PaaS deployst du Code, bei IaaS musst du noch OS installieren.
2. SaaS als Web-Anwendung sehen. SaaS ist Service-Bereitstellung (Subscription, Multi-Tenant, Cloud-Hosting). Eine eigen-betriebene Web-App ist NICHT SaaS.
3. Cloud automatisch günstiger sein. Stimmt nicht, bei dauerhaft hoher Last ist On-Premise oft günstiger. Cloud-Vorteil: Elastizität + variable Lasten.
4. NIST-Charakteristika ignorieren. Klausur fragt oft 'Was macht etwas zu Cloud Computing?', Antwort: 5 NIST-Charakteristika.
5. Public und Private vermischen. Public-Cloud = Provider hostet für alle (Multi-Tenant). Private-Cloud = eigene Infrastruktur (Single-Tenant).
6. FaaS und PaaS gleichsetzen. FaaS (Serverless, AWS Lambda) ist eine spezielle PaaS-Variante: Code wird in Funktions-Granularität ausgeführt, keine ständige Laufzeit. Skaliert auf Null.
Interaktiv verstehen
Cloud-Stack-Explorer interaktiv
9-Layer-Stack mit verschiebbarer Provider/Kunden-Trennlinie. Toggle zwischen On-Premise, IaaS, PaaS, SaaS, die Trennlinie wandert.
Interaktive Visualisierung
Interaktive Komponente: probiere sie im Topic-Player oben aus.
Klausur-Tipp: Bei "Vergleichen Sie IaaS/PaaS/SaaS" IMMER mit Shared-Responsibility-Layer-Modell antworten: bei IaaS Kunde verwaltet OS aufwärts, bei PaaS nur Code+Daten, bei SaaS nichts. Plus 1-2 Beispiele pro Modell (AWS EC2 / Heroku / Salesforce).
Praxis-Übung
Cloud Computing, Praxis-Übung
6 Aufgaben zu Service-Modellen, Deployment und NIST.
Klausurfragen mit Lösungen (6)
- F1.Was sind die 3 Standard-Cloud-Service-Modelle?
Antwort: IaaS, PaaS, SaaS
Erklärung: Die 3 NIST-Standard-Service-Modelle: IaaS (Infrastructure as a Service - Hardware + Virtualisierung), PaaS (Platform as a Service - + OS + Runtime), SaaS (Software as a Service - alles). Public/Private/Hybrid sind DEPLOYMENT-Modelle, nicht Service-Modelle. AWS/Azure/GCP sind Provider-Namen. Klausur-Klassiker.
- F2.Welches Cloud-Service-Modell verlangt vom Kunden die größte Verantwortung?
Antwort: On-Premise
Erklärung: Verantwortungs-Hierarchie (Kunde-Aufwand abnehmend): On-Premise (Kunde verantwortet alles) > IaaS (Kunde verwaltet OS aufwärts) > PaaS (nur Code + Daten) > SaaS (nur User-Daten). Streng genommen ist On-Premise KEIN Cloud-Modell, sondern der Vergleichs-Maßstab. Provider-Verantwortung steigt von IaaS zu SaaS.
- F3.Ordne Cloud-Service-Modell den Beispiel-Anbietern zu.
Zuordnungen:
- IaaS → AWS EC2, Azure Virtual Machines, Google Compute Engine
- PaaS → Heroku, AWS Elastic Beanstalk, Vercel, Azure App Service
- SaaS → Salesforce, Microsoft 365, Slack, Zoom
- FaaS → AWS Lambda, Azure Functions, Cloudflare Workers
Erklärung: Standard-Beispiel-Anbieter pro Modell: IaaS (VMs, klassische Compute), PaaS (Laufzeit-Umgebung), SaaS (End-User-Software), FaaS (Serverless, Funktions-Granularität). Klausur-Klassiker.
Typ: Zuordnung
- F4.Welche 5 essentiellen Charakteristika definieren Cloud Computing nach NIST?
Antwort: On-demand Self-Service, Broad Network Access, Resource Pooling, Rapid Elasticity, Measured Service
Erklärung: NIST 5 essentielle Charakteristika (2011): 1) On-demand Self-Service (ohne Provider-Interaktion). 2) Broad Network Access (Standard-Netzwerk + Geräte). 3) Resource Pooling (Multi-Tenant). 4) Rapid Elasticity (Skalierung nach Bedarf). 5) Measured Service (Pay-per-Use). Diese 5 Klausur-Pflichtwissen, definieren WAS Cloud ist.
- F5.Cloud Computing ist immer günstiger als On-Premise, daher migrieren alle Unternehmen vollständig in die Cloud.
Antwort: Falsch
Erklärung: FALSCH. Cloud ist NICHT immer günstiger. Bei dauerhaft hoher und stabiler Last ist On-Premise oft günstiger als Cloud-Subscription. Cloud-Vorteil: Elastizität (Skalierung), variable Last, Pay-per-Use. Trade-off: CAPEX (On-Premise) vs. OPEX (Cloud). Viele Unternehmen nutzen HYBRID-Strategie. Klausur-Klassiker: 'Wann macht Cloud Sinn?'
Typ: Wahr/Falsch
- F6.Was ist Serverless Computing (FaaS)?
Antwort: Code-Ausführung in Funktions-Granularität, ohne ständig laufende Server-Instanzen, Pay-per-Invocation
Erklärung: Serverless / FaaS (Function as a Service): Code wird in Funktions-Granularität ausgeführt, nur wenn ein Event triggered (HTTP-Request, Queue-Event, Cron). KEINE ständig laufende Server-Instanz. Skaliert von 0 auf Tausende Parallel-Invocations. Abrechnung pro Invocation (Aufruf). Beispiele: AWS Lambda (2014), Azure Functions, Cloudflare Workers. Trotz Name laufen natürlich Server beim Provider, aber der Kunde sieht keine Server-Instanzen mehr.
Klausur-Quiz
Cloud Computing, Klausur-Quiz
6 typische Klausurfragen zu Service-Modellen, Markt und Trends.
Klausurfragen mit Lösungen (6)
- F1.Wer ist aktueller Marktführer im globalen Cloud-Infrastructure-Markt?
Antwort: Amazon Web Services (AWS)
Erklärung: Amazon Web Services (AWS) ist seit Cloud-Markt-Anfangs-Tagen (2006) globaler Marktführer mit ~32 % Marktanteil (Synergy Research 2024). Azure (~23 %, stark wachsend dank Office-Integration), GCP (~10 %), Alibaba (~5 %, Asien-stark), IBM/Oracle <5 %. AWS-Pionierstatus + breitestes Service-Portfolio. Klausur-Standard.
- F2.Welches Cloud-Deployment-Modell kombiniert Public-Cloud mit eigener Private-Cloud-Infrastruktur?
Antwort: Hybrid-Cloud
Erklärung: Hybrid-Cloud: Kombination aus Public- und Private-Cloud. Häufiger Anwendungsfall: sensible/regulierte Daten im eigenen RZ (Private), variable Workloads + Standard-Anwendungen in Public-Cloud. Multi-Cloud = mehrere Public-Cloud-Provider parallel (gegen Vendor Lock-In). Community = für Gruppen mit gemeinsamen Anforderungen (Behörden). Public = Provider hostet alle Kunden gemeinsam. Klausur-Standard.
- F3.Cloud-Modelle nach NIST: {{1}} (Hardware-Layer), {{2}} (Laufzeit-Umgebung), {{3}} (komplette Anwendung). Bei Public-Cloud verschiebt sich die Kostenstruktur von {{4}} zu {{5}} (Subscription-basiert).
Lösungen pro Lücke:
- {{1}}: IaaS
- {{2}}: PaaS
- {{3}}: SaaS
- {{4}}: CAPEX / Capital Expenditure
- {{5}}: OPEX / Operational Expenditure
Erklärung: Cloud-Standard-Wissen: 3 Service-Modelle (IaaS/PaaS/SaaS) + CAPEX→OPEX-Verschiebung (Investitions-Kosten → laufende Betriebskosten). CAPEX = Capital Expenditure (Anlagen, Hardware-Kauf). OPEX = Operational Expenditure (laufende Kosten, Subscription). Steuerlich: OPEX sofort absetzbar, CAPEX über AfA. Klausur-Standard.
Typ: Lückentext
- F4.Bringe die 4 Cloud-Service-Modelle in aufsteigender Provider-Verantwortung (kunde-managed zu provider-managed).
Richtige Reihenfolge:
- On-Premise (im eigenen RZ)
- IaaS (Infrastructure as a Service)
- PaaS (Platform as a Service)
- SaaS (Software as a Service)
Erklärung: Provider-Verantwortung steigt: On-Premise (Kunde verantwortet alles) → IaaS (Provider: Hardware + Virtualisierung) → PaaS (+ OS + Runtime + Middleware) → SaaS (Provider: alles). Trade-off: weniger Kontrolle ↔ weniger Aufwand. Bei SaaS hat Kunde nur seine User-Daten + Einstellungen.
Typ: Reihenfolge
- F5.Welches 'as-a-Service'-Modell beschreibt 'Serverless Computing'?
Antwort: FaaS
Erklärung: FaaS = Function as a Service = Serverless. Code wird in Funktions-Granularität ausgeführt, ohne ständig laufende Server-Instanzen. Provider skaliert automatisch. Abrechnung pro Invocation. Beispiele: AWS Lambda (Pionier 2014), Azure Functions, Google Cloud Functions, Cloudflare Workers. FaaS ist eine Sub-Kategorie von PaaS, aber strenger differenziert. Klausur-Standard.
- F6.Multi-Cloud-Strategien werden gewählt, um Vendor Lock-In zu vermeiden und die Resilienz gegen Provider-Ausfälle zu erhöhen.
Antwort: Wahr
Erklärung: RICHTIG. Multi-Cloud (Nutzung mehrerer Public-Cloud-Provider parallel): Hauptmotivationen sind 1) Vendor Lock-In vermeiden (z.B. kann AWS-Workload auf Azure migriert werden), 2) Resilienz gegen Provider-Ausfälle (z.B. AWS US-East-1 Outage Dezember 2021), 3) Best-of-Breed (z.B. AWS für Compute, Google für ML, Azure für Office-Integration), 4) Compliance (Daten in verschiedenen Regionen). Nachteile: höhere Komplexität, Multi-Cloud-Skills nötig. Trend seit ~2018.
Typ: Wahr/Falsch
