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Vor- und Nachteile von Datenträgern

Vor- und Nachteile von Datenträgern 2017-03-17T10:24:02+00:00

 

Oft werden wir gefragt, welche Art Datenträger wir empfehlen würden.

Leider muß man sagen, daß es keine optimale, absolut risikolose Form der Datensicherung gibt.

Jedes Speichermedium, egal ob USB-Festplatte, SSD, CD, DVD, USB-Stick oder Ähnliches hat seine individuellen Vor- und Nachteile.

 

Festplatten

sind die zur Zeit gängigste und in Relation zur Menge der Daten, die man darauf speichern kann, kostengünstigste Art von Speichermedien.

Auch wenn Sie in ihrer Baugröße, Speicherkapazität und technischen Details je nach Hersteller differieren, funktionieren Sie alle nach dem gleichen Prinzip:

Eine oder mehrere Scheiben, die mit einer magnetisierbaren Schicht überzogen sind, rotieren um eine Spindel, wie eine Schallplatte auf dem Plattenteller. Die Scheiben sind dabei, ähnlich einem Baumkuchen, übereinander angeordnet.

Ähnlich dem Tonabnehmer des Plattenspielers hat die Festplatte mehrere Schreib-/Leseköpfe (2 für Ober- und Unterseite einer jeden Magnetscheibe), die auf Mikrometer dünnen Luftkissen über den rotierenden Magnetscheiben hin- und herschweben und Daten schreiben oder lesen.

Somit enthalten Festplatten viele bewegliche Teile, welche anfällig für Beschädigungen sein können.

Schreib-/Leseköpfe können auf der Festplattenoberfläche aufschlagen und kaputt gehen, die Festplattenoberfläche selbst kann verkratzt oder sogar ein Teil der Magnetschicht weggefräst werden. Die Systemplatine kann durchbrennen, die ROM-Chips lebenswichtige Informationen verlieren usw.

 

SSD (Solid State Drive)

werden immer beliebter, weil Sie wesentlich schneller Daten lesen und schreiben als herkömmliche Festplatten und somit die Leistung eines PC massiv erhöhen.

SSD haben keinerlei bewegliche Teile, weshalb sie weitgehend unempfindlich gegenüber Stößen oder Stürzen sind. Wenn die Gewalteinwirkung natürlich so stark ist, daß die Leiterbahnen auf der Systemplatine brechen, gibt auch eine SSD den Dienst auf.

Dafür haben SSD andere Schwächen:

  • Sie sind generell teurer im Vergleich zu Festplatten (höhere Produktionskosten) mit gleicher Speicherkapazität.
  • Sie enthalten sogenannte NAND-Speicherchips (12 bis 24 Stück) wie auch USB-Sticks. Diese Speicherchips haben nur eine begrenzte Anzahl von Schreib-/Lesezyklen. Je nach Belastung verlieren die Speicherzellen in den Chips mit der Zeit ihre Fähigkeit, sich zu laden und entladen, was dann zu Datenverlust führt.
  • Um die Geschwindigkeit der SSD zu erhöhen, werden die 12 bis 24 Speicherchips parallel geschaltet, wie bei einem RAID 0. Das heißt, eine Datei wird in viele kleine Blöcke aufgeteilt und diese Blöcke gleichzeitig auf allen Speicherchips gespeichert. Geht jetzt nur einer der Speicherchips kaputt, ist ein Zusammensetzen der Originaldatei nicht mehr möglich.
  • Zuständig für das Verteilen und Speichern der Daten auf der SSD ist ein Controllerchip. Wie ein Polizist auf der Kreuzung sagt er den Datenpaketen, auf welchem Speicherchip sie gespeichert werden. Dieser Verteilungsprozess der Daten funktioniert nach einem komplexen Verschlüsselungsprozess, der 5 bis 6 Schritte beinhalten kann.
  • Durch Überspannung, Kurzschluß oder schlicht Produktionsfehler kann so ein Controllerchip ausfallen. Will man nun die Daten von den einzelnen Speicherchips retten und zu einem lesbaren Ganzen zusammenfügen, muß man alle Chips auslöten, separat in einen PC einlesen und den Verschlüsselungs-Algorithmus aus 5 bis 6 Schritten rückwärts durchlaufen. Das ist sehr komplex, zeitraubend und arbeitsaufwendig. Daher ist die Datenrettung von SSD in Relation zur Datenrettung von Festplatten teurer.

 

USB-Sticks

haben keinerlei bewegliche Teile, weshalb sie weitgehend unempfindlich gegenüber Stößen oder Stürzen sind. Wenn die Gewalteinwirkung natürlich so stark ist, daß die Leiterbahnen auf der Systemplatine brechen, gibt auch ein USB-Stick den Dienst auf.

Wie bereits bei SSDs beschrieben, enthalten USB-Sticks in der Regel 1-2 NAND-Speicherchips und einen Controllerchip.

Ihre Speicherkapazität ist im Vergleich zu Festplatten relativ gering (2-256 GB).

Die Speicherchips haben nur eine begrenzte Anzahl von Schreib-/Lesezyklen.

Durch Überspannung, Kurzschluss oder schlicht Produktionsfehler kann so ein Controllerchip ausfallen. Will man nun die Daten von den einzelnen Speicherchips retten und zu einem lesbaren Ganzen zusammenfügen, muß man alle Chips auslöten, separat in einen PC einlesen und den Verschlüsselungs-Algorithmus aus 5 bis 6 Schritten rückwärts durchlaufen.

 

Speicherkarten (SD, Micro-SD, CF …)

sind von ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise mit USB-Sticks vergleichbar.

Art und Chance einer Datenrettung sind somit identisch zu USB-Sticks, mit Ausnahme der Micro-SD Karten.

Bei Micro-SD sind die Controller- und Speicherchips naturgemäß stark miniaturisiert und werden in den Kunststoff der Karte eingebacken. Bei Ausfall des Controllerchips muß man den Kunststoff zuerst wegfräsen um an die Speicherchips zu gelangen, ohne sie zu beschädigen. Dies ist ein sehr schwieriges Unterfangen und somit sehr kostspielig.

 

CDs und DVDs

Musik-CDs oder Video-DVDs, die man im Laden erwirbt, werden im Werk gepresst. Dabei werden mikroskopisch kleine Löcher in die Oberfläche gepresst, was den 0en und 1en des Binären Zahlensystems entspricht. Alle Informationen, egal ob Dokumente, Musik oder Videos werden binar gespeichert.

Nach dem Pressen sind die Informationen unlöschbar gespeichert und aufgrund des verwendeten Materials sind diese CDs und DVDs sehr langlebig.

Ganz anders bei sogenannten Rohlingen, die man zuhause im CD- oder DVD-Brenner beschreiben kann. Die Oberfläche dieser Rohlinge ist aus einem anderen Material als die gepressten Scheiben, weil es möglich sein muß, die Vertiefungen für 0en und 1en mit einem Laser hineinzubrennen statt sie zu stanzen.

Durch Umwelteinflüsse wie UV-Licht oder Sauerstoff löst sich diese beschreibbare Oberfläche mit der Zeit auf und die Rohlinge werden nach spätestens 4-5 Jahren unlesbar.

 

Cloud-Speicher

Die neueste Art, Daten zu sichern ist, sie in der Cloud zu speichern. Das bedeutet nichts anderes, als daß man sich eine gewisse Menge Speicherplatz auf dem Server eines Internet-Anbieters mietet und seine Daten dorthin überträgt. Da der Internet-Anbieter (z.B. Amazon, iCloud etc.) sehr viel Geld und Arbeit in die Sicherung der Daten auf seinen Servern steckt, ist deren Verlust relativ unwahrscheinlich.

Datensicherung in der Cloud hat jedoch einen ganz gravierenden Nachteil. Sobald Ihre Daten über das Internetkabel das Haus verlassen um beim Cloud-Anbieter gespeichert zu werden, geben Sie die Verfügungsgewalt über Ihre Daten auf.

  • Durch wieviele Länder verlaufen die Kabel?
  • In welchen Ländern stehen die Server?
  • Wie sind die rechtlichen Rahmenbedingungen, die Ihre Daten schützen?
  • Was macht der Cloud-Anbieter mit Ihren Daten? Nutzt er sie vielleicht für marktwirtschaftliche Analysen oder Bewegungsprotokolle?

Keiner weiß es. Niemand kann Garantien für den vertraulichen Umgang mit Ihren Daten abgeben.

Würden Sie einem Fremden auf der Straße Ihre Haustürschlüssel in die Hand drücken und ihn bitten, auf Ihr Haus aufzupassen? Sicher nicht.

 

RAID-Systeme (Redundant Array of Independent Disks)

sind nichts anderes als ein Verbund mehrerer Datenträger (Festplatten, SSDs) zur Erhöhung der Speicherkapazität und/oder der Beschleunigung des Lese-/Speichervorgangs.

Je nach Art des gewählten RAID kann man eine höhere Sicherheit vor Datenverlust erreichen (geht zu Lasten der Geschwindigkeit) oder man erreicht eine viel höhere Performance (geht zu Lasten der Datensicherheit).

Da der Einsatz eines RAID zwangsläufig den Kauf mehrerer Festplatten bedeutet, sind die Kosten entsprechend höher.

 

Die gängigsten RAID sind:

RAID 0

Hier werden Dateien in viele kleine Datenpakete zerlegt und die zu speichernden Datenpakete auf 2 oder mehr Festplatten verteilt. Die Daten werden gleichzeitig geschrieben und somit die Geschwindigkeit massiv erhöht.

Dadurch erhöht sich gleichzeitig das Risiko eines Datenverlusts, weil alle verbundenen Festplatten einwandfrei funktionieren müssen, damit beim Lesen aus den einzelnen Datenpaketen von den verschiedenen Festplatten wieder ein Ganzes zusammengefügt werden kann.

Die Datenrettung von RAID 0 ist komplex und nur möglich, wenn man auf alle Festplatten des RAID zugreifen kann.

 

RAID 1

Ist die erste Wahl für Menschen, die sich gegen Datenverlust absichern wollen, ohne regelmäßig ein Backup auf eine externe Festplatte zu machen.

Hierbei wird z.B. eine Datei gleichzeitig auf 2 oder mehr Festplatten gespeichert, d.h. die Festplatten sind identische Klone mit identischem Datenbestand. Fällt eine Festplatte aus, hat man eine aktuelle Sicherung auf der anderen Festplatte und kann sofort weiterarbeiten.

Doppelte Datensicherheit, doppelte Hardwarekosten, kein Speicherplatz-Zuwachs.

Erst wenn alle Festplatten eines RAID 1 ausfallen, sind die Daten verloren. Dies kann normalerweise kaum passieren, wenn der Nutzer sein RAID 1 regelmäßig überprüft.

Kommt es doch zum Totalausfall, ist die Chance einer Datenrettung vergleichsweise hoch, weil man von mehreren Festplatten mit gleichem Datenbestand Daten retten kann.

 

RAID 5

ist ein Verbund von mindestens 3 Festplatten zur  Vergrößerung der Speicherkapazität bei gleichzeitig relativ hoher Datensicherheit.

Wie bei RAID 0 werden die Daten in Blöcke aufgeteilt und über die gesamte logische Festplatte verteilt. Neben den Nutzerdaten werden zusätzlich aber noch Prüfsummen berechnet und gespeichert, sodaß die Nutzerdaten bei Ausfall maximal einer Festplatte mit Hilfe der Prüfsummen wiederhergestellt werden können.
Der RAID 5 ist eine gute Kombination aus Datensicherheit und Speicherausnutzung. Bei 5 Festplatten beträgt die Speicherkapazität 80% von der Gesamtkapazität aller Festplatten.

Nachteil ist die niedrigere Schreibgeschwindigkeit, weil zusätzlich zu den Nutzerdaten natürlich die Prüfsummen berechnet und geschrieben werden müssen.

 

RAID 10

ist ein Verbund von mindestens 4 Festplatten, bei dem man die Vorteile von RAID 0 (Geschwindigkeit) und RAID 1 (Sicherheit) kombiniert, mit dem Nachteil höherer Hardwarekosten.

Man verbindet Festplatte 1 und 2 zu einem RAID 1 (A), d.h. beide haben den gleichen Datenbestand.

Man verbindet Festplatte 3 und 4 zu einem RAID 1 (B), d.h. beide haben den gleichen Datenbestand.

Dann verbindet man A und B zu einem RAID 0.

 

Will man nun eine Datei speichern, so wird diese in 2 Datenblöcke (X und Y) aufgespalten.

Datenblock X wird auf RAID A gespeichert.

Datenblock Y wird gleichzeitig auf RAID B gespeichert.

 

Dadurch verdoppelt sich die Schreib-/Lesegeschwindigkeit

Gleichzeitig ist die Datensicherheit verdoppelt, weil sich X sowohl auf Festplatte 1 als auch Festplatte 2 befindet und Y sowohl auf Festplatte 3 als auch Festplatte 4.

Die Chancen einer Datenrettung sind hier relativ hoch, außer beide Festplatten eines der beiden RAID 1 würden gemeinsam ausfallen und wären irreparabel beschädigt.

 

Neben diesen RAID-Levels gibt es noch eine ganze Reihe von Anderen und deren Kombinationen.

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