NAS
NAS (Network Attached Storage) ist ein netzwerkgebundenes Speichersystem, das als dedizierter Dateiserver in einem lokalen Netzwerk fungiert. Ein NAS-Gerät stellt zentralisierten Speicherplatz bereit, auf den mehrere Benutzer und Geräte gleichzeitig über das Netzwerk zugreifen können.
Stell dir ein NAS wie eine gemeinsame digitale Bibliothek vor: Alle Computer, Smartphones und andere Geräte in deinem Netzwerk können auf dieselben Dateien zugreifen, sie bearbeiten und speichern - ohne dass die Daten auf jedem einzelnen Gerät lokal vorhanden sein müssen. Das macht NAS-Systeme besonders wertvoll für die zentrale Datensicherung, das Teilen von Medien und die Zusammenarbeit im Team.
Geschichte und Entwicklung
Die Grundlagen für NAS-Technologie wurden in den frühen 1980er Jahren gelegt. Das Newcastle Connection-Projekt der Newcastle University demonstrierte erstmals den Fernzugriff auf Dateien über UNIX-Systeme. 1984 veröffentlichte Sun Microsystems das Network File System (NFS), das es Netzwerkservern ermöglichte, Speicherplatz mit verbundenen Clients zu teilen.
Die ersten dedizierten NAS-Geräte entstanden Ende der 1980er Jahre. Auspex Systems entwickelte 1989 einen der ersten NFS-Server speziell für den UNIX-Markt. Der entscheidende Durchbruch kam in den frühen 1990er Jahren, als ehemalige Auspex-Ingenieure NetApp gründeten und 1993 einen kostengünstigeren, skalierbaren Dateiserver auf den Markt brachten, der sowohl Windows (SMB) als auch UNIX (NFS) unterstützte.
Heute dominieren Hersteller wie Synology, QNAP und Western Digital den Consumer- und SMB-Markt, während NetApp und Dell EMC im Enterprise-Bereich führend sind. Der NAS-Markt wurde 2024 auf etwa 40-44 Milliarden US-Dollar geschätzt und wächst kontinuierlich weiter.
Funktionsweise eines NAS
Ein NAS-Gerät ist im Grunde ein spezialisierter Computer, der ausschließlich für die Dateispeicherung und -bereitstellung optimiert wurde. Es besteht aus folgenden Kernkomponenten:
- Prozessor und Arbeitsspeicher: Verarbeiten Dateianfragen und verwalten den Datenzugriff
- Festplatten oder SSDs: Speichern die eigentlichen Daten, oft in RAID-Konfiguration
- Netzwerkschnittstelle: Verbindet das NAS über Ethernet mit dem lokalen Netzwerk
- Betriebssystem: Eine spezialisierte Software zur Verwaltung des Speichersystems
Wenn du eine Datei von einem NAS abrufst, sendet dein Gerät eine Anfrage über das Netzwerk. Der NAS-Server empfängt diese Anfrage, lokalisiert die Datei auf seinen Festplatten und sendet sie über das Netzwerk zurück an dein Gerät. Dieser gesamte Vorgang läuft auf Dateiebene ab - du arbeitest mit Ordnern und Dateien, nicht mit einzelnen Speicherblöcken.
Netzwerkprotokolle
NAS-Systeme nutzen standardisierte Netzwerkprotokolle, um Dateien für verschiedene Betriebssysteme bereitzustellen. Die wichtigsten Protokolle sind:
- SMB/CIFS (Server Message Block): Das Standardprotokoll für Windows-Netzwerke, das auch von macOS und Linux unterstützt wird
- NFS (Network File System): Optimiert für Unix- und Linux-Umgebungen, weit verbreitet in Rechenzentren
- AFP (Apple Filing Protocol): Speziell für Apple-Geräte entwickelt, wird zunehmend durch SMB ersetzt
- FTP/SFTP: Für den Dateitransfer über das Internet oder zwischen verschiedenen Netzwerken
Der gesamte NAS-Datenverkehr läuft über TCP/IP und nutzt typischerweise Ethernet-Verbindungen. Moderne NAS-Systeme unterstützen Gigabit-Ethernet (1 Gbit/s) oder sogar 10-Gigabit-Ethernet für höhere Übertragungsgeschwindigkeiten.
RAID und Datensicherheit
Die meisten NAS-Systeme nutzen RAID (Redundant Array of Independent Disks), um Daten vor Festplattenausfällen zu schützen. Bei RAID werden mehrere Festplatten zu einem logischen Verbund zusammengefasst, der Redundanz und/oder höhere Leistung bietet.
Die gängigsten RAID-Level für NAS-Systeme sind:
| RAID-Level | Beschreibung | Ausfallsicherheit |
|---|---|---|
| RAID 0 | Daten werden auf mehrere Platten verteilt (Striping) | Keine - ein Ausfall bedeutet Datenverlust |
| RAID 1 | Daten werden gespiegelt (Mirroring) | Eine Platte kann ausfallen |
| RAID 5 | Striping mit verteilter Parität | Eine Platte kann ausfallen |
| RAID 6 | Striping mit doppelter Parität | Zwei Platten können ausfallen |
| RAID 10 | Kombination aus RAID 1 und RAID 0 | Je eine Platte pro gespiegeltem Paar |
RAID ersetzt jedoch kein Backup! RAID schützt vor Hardwareausfällen, aber nicht vor versehentlichem Löschen, Viren oder Katastrophen wie Feuer oder Überschwemmung. Ein externes Backup bleibt daher unverzichtbar.
NAS im Vergleich: DAS und SAN
Um die Position von NAS in der Speicherlandschaft zu verstehen, ist ein Vergleich mit den beiden anderen Hauptarchitekturen hilfreich: DAS (Direct Attached Storage) und SAN (Storage Area Network).
| Kriterium | DAS | NAS | SAN |
|---|---|---|---|
| Zugriff | Direkt am Server | Über Netzwerk (Dateiebene) | Über Spezialnetzwerk (Blockebene) |
| Protokoll | SATA, SAS, USB | SMB, NFS | Fibre Channel, iSCSI |
| Kosten | Niedrig | Mittel | Hoch |
| Komplexität | Gering | Mittel | Hoch |
| Skalierbarkeit | Begrenzt | Gut | Sehr gut |
| Typischer Einsatz | Einzelplatzrechner | Dateifreigabe, Backups | Datenbanken, Virtualisierung |
DAS ist die einfachste Lösung: Eine Festplatte wird direkt an einen Computer angeschlossen. Das ist kostengünstig, aber die Daten sind nur von diesem einen Rechner aus zugänglich.
NAS arbeitet auf Dateiebene und ist ideal für das Teilen von Dokumenten, Medien und Backups in kleinen bis mittleren Umgebungen. Die Einrichtung ist vergleichsweise einfach, und die Kosten bleiben überschaubar.
SAN arbeitet auf Blockebene und bietet die höchste Leistung. Es wird typischerweise in Rechenzentren für Datenbanken und virtuelle Maschinen eingesetzt, erfordert aber spezialisiertes Know-how und deutlich höhere Investitionen.
Für die meisten kleinen und mittleren Unternehmen sowie Privatanwender bietet NAS das beste Verhältnis aus Funktionalität, Kosten und Komplexität.
Typische Einsatzgebiete
NAS-Systeme sind vielseitig einsetzbar und finden sowohl im privaten als auch im professionellen Umfeld Verwendung:
Im Heimnetzwerk
Zu Hause dient ein NAS häufig als zentraler Medienserver für Filme, Musik und Fotos. Du kannst Inhalte von jedem Gerät im Haushalt streamen - vom Smart-TV über das Tablet bis zum Smartphone. Gleichzeitig fungiert es als automatisches Backup-Ziel für alle Computer und Mobilgeräte im Haushalt.
- Zentraler Speicher für Fotos und Videos
- Medienstreaming auf Smart-TVs und mobile Geräte
- Automatische Backups aller Geräte
- Persönliche Cloud als Alternative zu Dropbox oder Google Drive
- Überwachungskamera-Aufzeichnungen
Im Unternehmen
In Unternehmen ermöglicht ein NAS die zentrale Dateiablage und vereinfacht die Zusammenarbeit im Team. Dokumente müssen nicht mehr per E-Mail hin- und hergeschickt werden, sondern alle Mitarbeiter arbeiten mit denselben Dateien.
- Gemeinsame Dateiablage für Teams und Abteilungen
- Versionierung von Dokumenten
- Zentralisierte Datensicherung und Archivierung
- Entwicklungsumgebungen und Testdaten
- VoIP-Aufzeichnungen und Kommunikationsarchive
Wichtige Auswahlkriterien
Bei der Auswahl eines NAS-Systems solltest du folgende Faktoren berücksichtigen:
- Anzahl der Festplatteneinschübe (Bays): Bestimmt die maximale Speicherkapazität und RAID-Optionen. 2-Bay-Systeme eignen sich für Einsteiger, 4-Bay oder mehr für anspruchsvollere Anforderungen.
- Prozessor und RAM: Leistungsstärkere Hardware ermöglicht mehr gleichzeitige Zugriffe und rechenintensive Funktionen wie Transkodierung oder Verschlüsselung.
- Netzwerkgeschwindigkeit: Gigabit-Ethernet ist Standard, 2.5 GbE oder 10 GbE bieten mehr Bandbreite für anspruchsvolle Workloads.
- Software-Ökosystem: Die Betriebssysteme der Hersteller unterscheiden sich stark in Funktionsumfang und Bedienbarkeit. Synology DSM und QNAP QTS gelten als besonders benutzerfreundlich.
- Erweiterbarkeit: Einige NAS-Systeme lassen sich durch zusätzliche Speichergehäuse oder RAM-Upgrades erweitern.
NAS in der Praxis
NAS-Systeme spielen eine wichtige Rolle in der IT-Infrastruktur von Unternehmen jeder Größe. Als Fachinformatiker für Systemintegration wirst du häufig mit der Einrichtung, Wartung und Fehlerbehebung von NAS-Systemen zu tun haben. Dazu gehören Aufgaben wie die Konfiguration von Benutzerrechten, die Einrichtung von RAID-Verbünden und die Integration in bestehende Backup-Konzepte.
Auch für Fachinformatiker für Anwendungsentwicklung ist das Verständnis von NAS-Systemen relevant: Viele Entwicklungsumgebungen nutzen zentrale Dateispeicher für Quellcode, Build-Artefakte oder Testdaten. Die Kenntnis der zugrunde liegenden Protokolle wie SMB und NFS hilft bei der Fehlersuche und Optimierung.