Belgisches Staatsarchiv

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Digitale Datenträger

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Datenträger kommen und gehen. Die Zeit der Diskette (floppy disc) und der CD-ROM ist vorbei. Sind Server heute die beste Lösung? Ist eine Cloud zum Archivieren geeignet?

Welche Arten von Datenträger gibt es?

Analoge oder digitale Datenträger?

  • Analoge Datenträger speichern Signale oder geben sie weiter, wie sie wahrgenommen werden, in Form eines kontinuierlich ändernden Signals (z.B. Schallwelle).
  • Digitale Datenträger speichern Informationen in einer Abfolge aus Nullen und Einsen, die durch Wiedergabe- oder Abspielgeräte in sinnlich wahrnehmbare Signale umgewandelt werden.

Datenträger können anhand von zwei Faktoren unterschieden werden:

 

 

 

Nach Speichertechnologie

  Magnetische Speichermedien Optische Speichermedien Festkörperspeicher (solid state)
Funktionsweise
  • Die Informationen werden mit einem elektromagnetischen Lese-Schreib-Kopf durch die Erzeugung eines magnetischen Felds übertragen. Bei der Übertragung wird das Trägermedium beschrieben und die Daten gespeichert. Beim Lesen werden die Änderungen des magnetischen Felds erkannt, um die Informationen zu rekonstruieren.

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  • Die Informationen werden auf der Datenspur in Form von Gruben (engl. „pits“, eine oder mehrere 0) und Flächen (engl. „lands“, eine oder mehrere 1) gespeichert, die mit einem Laserstrahl und einem Lichtsensor ausgelesen werden können.  Der Laserstrahl trifft auf die Datenspur, die das Licht bei einer Fläche reflektiert, bei einer Grube aber nicht (oder weniger).

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  • Die Informationen werden gespeichert, indem Elektronen in einer Speicherzelle abgelegt werden (die sich für eine gewisse Zeit auch dann nicht entladen, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird). Ein Chip besteht aus verschiedenen Schichten, die jeweils tausende Zeilen, Spalten und Schichten von Speicherzellen enthalten.

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Beispiele
  • Festplattenlaufwerk (HDD – hard disc drive)
  • Magnetband (z.B. LTO)
  • Disketten
  • digitale Videokassetten (z.B. Digital Betacam)
  • digitale Audiokassetten (z.B. DAT und DCC)
  • CD
  • CD-ROM
  • DVD
  • Blu-ray Disc
  • Lochkarte
  • Festkörperlaufwerk (SSD – solid-state drive)
  • USB-Stick
  • SD-Karte
  • Smartphone-Speicher
Vorteile
  • vergleichsweise kostengünstig
  • Nahezu unbegrenzt multiplizierbar durch Montage in Servern (HDDs) oder Nearline-Systemen (HDD oder Magnetbandkassetten): Siehe weiter unten
  • Unempfindlich gegenüber Magnetfeldern
  • Recht wasserfest
  • Hohe Lese-/Schreibgeschwindigkeit
  • Geringer Energiebedarf da keine beweglichen Bauteile
  • Weniger mechanischer Verschleiß, Erschütterungsfestigkeit da keine mechanischen Bauteile (wenngleich USB-Sticks und SD-Karten aufgrund ihrer kompakten Bauweise und mobilen Funktion auch schadensanfällig und leicht zu verlieren sind)
Nachteile
  • Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern
  • Vergleichsweise langsame Zugriffsgeschwindigkeit (je nach Spezifikationen der Scheibe oder des Bandes)
  • Vergleichsweise hoher Energiebedarf beim Betrieb aufgrund der beweglichen Bauteile
  • Vergleichsweise begrenzte Speicherkapazität
  • Allmählich überholte Technologie, wodurch passende Lesegeräte rar werden
  • Anfällig für Überspannung und Stromschläge (je nach Typ und Verwendung)
  • vergleichsweise teuer
  • USB-Sticks und SD-Karten haben eine begrenzte Speicherkapazität

 

Nach Zugänglichkeit

  Speicherung online Speicherung nearline Speicherung offline
Funktionsweise
  • Mehrere HDDs oder SSDs werden im Verbund in ein System montiert, das wie ein Computer funktioniert und mit dem Internet verbunden ist (ein Dateiserver)
  • Verschiedene optischen Träger, Magnetbänder oder Kassetten zu einer automatisierten „Bibliothek“ zusammengelegt (eine Art „Juke Box“ für Informationen)
  • Die Trägermedien (CDs, DVDs, Magnetbänder etc.) werden lediglich eingelagert, ohne angeschlossen oder in Betrieb zu sein
Zugriff
  • Automatisch; die Festplattenlaufwerke werden meist als RAID-System im Verbund angeordnet für besonders schnellen, sicheren und ausfallsicheren Zugriff
  • Automatisch, anhand einer Wechselmechanik in Form von Roboterarmen, die den gewünschten Datenträger laden und entladen
  • Manuell, anhand eines Inventars
Zugriffszeit
  • Nahezu unverzüglich
  • Einige Sekunden bis mehrere Minuten, je nach Art des Trägermediums und der Betriebsgeschwindigkeit der Roboterarme
  • Langsam
Geeignet für
  • Alle Daten, auf die regelmäßig oder schnell zugegriffen werden muss, wie beispielsweise Informationen, die die Bürger häufig aufrufen, aktive Datenbanken etc.
  • Große Datenvolumen, die keinen besonders schnellen Zugriff erfordern
  • Selten aufgerufene Daten
  • Sicherungskopien (Backup)

Welches Speichermedium auswählen ?

Es gibt heutzutage Lösungen für massenhafte und dauerhafte Speicherung von Daten in allen der drei vorgestellten Technologien. Die gute Wahl ist hierbei diejenige, die sich an den Bedürfnissen der Einrichtung oder des Dienstes orientiert.

Folgende Faktoren gilt es zu berücksichtigen:

  1. Speicherkapazität
  2. Lese-/Schreibgeschwindigkeit
  3. Überschreibbarkeit
  4. Kosten für den Ankauf der Datenträger, Lese-/Schreibgeräte und eventuellen Lizenzen
  5. Unterhaltskosten (Strom, Sicherheit, Kontrolle, Datenbereinigung, Reparaturen etc.)
  6. Hauseigene oder leicht anzuwerbende Fachkenntnis und/oder Weiterbildungskosten
  7. Verfügbarkeit von Kontrollinstrumenten
  8. Erwartete Lebensdauer der Datenträger und der Lese-/Schreibgeräte
  9. Verfügbarkeit der Datenträger und der Lese-/Schreibgeräte (Veralterung der Technologie)
  10. Möglichkeiten für automatisierte Speicherung und Bedienung


Durchschnittliche Zugriffszeit nach Speichermedium :

 

Wenn Benutzer gleichzeitig und schnell auf Daten zugreifen müssen, ist Online-Speicherung auf Dateiservern zu bevorzugen.

Für Archivalien, die nur gelegentlich genutzt werden, ist diese Methode hingegen unnötig. Hierfür sind MAID-Speichertechnologie (bei der die Festplatten automatisch in Standby-Modus schalten, wenn sie nicht genutzt werden), Magnetbänder (z.B. LTO) oder andere Datenträger, mit oder sogar ohne automatisiertem Zugriff, oft eine kostengünstigere, energiesparendere und nachhaltigere Lösung. Weitere Informationen über umweltbewusstes Archivieren.

Diese Datenträger eignen sich nicht für die Archivierung :

  • USB-Sticks, sie gehen leicht verloren.
  • Disketten, CD-ROMs, DVDs und Blu-rays, sowie die zugehörigen Geräte, die veraltete Technologie und immer weniger verbreitet sind.
  • Datenträger mit begrenzter Speicherkapazität, die zu Fragmentierung der Informationen führt.
  • Die Cloud, es sei denn, die Server befinden sich in Belgien: siehe nachstehend.

Ist eine Cloud zum Archivieren geeignet?

Das Staatsarchiv bewahrt keinerlei Datenbestände auf Cloud-Speichern auf und rät Archivbildnern, diese Technologie weitestgehend zu vermeiden.

Weitere Informationen

Der Grund dafür ist, dass die Datenbestände bei einer Speicherung auf Servern außerhalb der EU datenschutzrechtlich derzeit nicht ausreichend geschützt sind, und es aufgrund der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) verboten ist, Daten aus Mitgliedsstaaten der Europäischen Union ohne angemessenes Schutzniveau an Drittländer oder internationale Organisationen zu übermitteln.

Die Europäische Kommission verwaltet eine Liste von Drittländern, die ein gemäß DSGVO angemessenes Datenschutzniveau bieten. Die Vereinigten Staaten von Amerika, in denen viele Cloud-Dienste angesiedelt sind und mit denen sie rechtlich verbunden sind (u.a. Microsoft, Amazon und Google), stehen nicht auf dieser Liste.

Der EU-US Privacy Shield auf den sich zahlreiche Organisationen beriefen, um ihre Daten US-amerikanischen Unternehmen anzuvertrauen, wurde am 16. Juli 2020 vom Europäischen Gerichtshof für nichtig erklärt (Urteil Schrems II). Folglich muss das angemessene Schutzniveau für Datentransfers in die USA nun durch Standardvertragsklauseln (Standard Contractual Clauses (SCC)) gewährleistet werden, die mit den dortigen Service Providern geschlossen werden. Datenschutzexperten stellen sich jedoch Fragen in Bezug auf die Zulänglichkeit solcher Vereinbarungen, die beispielsweise nicht verhindern, dass US-amerikanische Behörden auf einfache Anfrage auf die Daten (und die zugehörigen kryptographischen Schlüsseln) zugreifen können.

Zudem haben die größten IT-Konzerne (Big Tech) in der Vergangenheit wenig Respekt für das europäische Datenschutzrecht an den Tag gelegt.


Falls die Wahl dennoch auf Cloud-Speicher fällt, ist Folgendes sicherzustellen:

  • Die Server befinden sich in Belgien oder zumindest in der EU.
  • Es werden mit Gewissheit keine Sicherungskopien (Backup) außerhalb von Europa gespeichert und/oder es wird doppelte Verschlüsselung angewendet.
  • Das Eigentum an den Daten wird nicht veräußert (öffentlich-rechtliche Daten sind unveräußerlich).
  • Die Daten können jederzeit zurückerlangt werden (auch im Falle eines Konkurses).
  • Die Download- und Upload-Geschwindigkeiten sind ausreichend.
  • Der Dienstleister erfüllt die ISO-Normen 9001 und 27001.
  • Es fallen keine versteckten Kosten an (z.B. Aufschläge für grundlegende Dienste).

Weitere Informationen hierzu bietet die Checklist for Cloud Service Contracts von InterPARES.

Das Staatsarchiv verfolgt die Entwicklungen in diesem Bereich aufmerksam und passt seine Empfehlungen falls nötig entsprechend an.

Wie überprüft man den Zustand der Datenträger und der darauf gespeicherten Daten?

Beschädigung des Datenträgers kann eine der Ursachen für Datenverlust, Unlesbarkeit oder versehentliche Löschung sein.

Folgendes ist daher regelmäßig zu überprüfen :

  • Alle Datenträger sind noch lesbar.* Die Zeitabstände der Überprüfungen werden auf der Grundlage der voraussichtlichen Lebensdauer der Datenträger festgelegt.
  • Vollständigkeit der Datenbestände.
  • Alle Dateien können geöffnet werden.*
  • Alle Dateien auf Vollständigkeit und Unversehrtheit (Integritätsprüfung), durch Überprüfung der Prüfsumme.

* Nötigenfalls eine Stichprobe überprüfen und daraus die Schlussfolgerungen für gleichartige und ähnlich alte Datenträger ziehen.

Falls bei der Überprüfung der Dateien die annehmbare Fehlerquote überschritten wird, oder die Dateien unlesbar werden, müssen sie zu anderen Datenträgern migriert werden.

Wie werden die Prüfsummen (checksum) der Dateien erstellt und kontrolliert?

  • Option 1: per Kommandozeile (Terminal/Eingabeaufforderung) im Betriebssystem: Weitere Informationen.
  • Option 2: mit einem (kostenlosen) Hilfsprogramm: Vorschläge.

Das Staatsarchiv verwendet den MD5-Hash für ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Verlässlichkeit, es bestehen aber noch weitere gute Algorithmen wie z.B. SHA256.

Was muss bei der Migration von Daten auf einen anderen Datenträger beachtet werden?

Wenn Folgendes eintritt

  • Die erwartete Lebensdauer eines Datenträgers neigt sich dem Ende zu (z.B. nach 7 Jahren, wenn der Datenträger schätzungsweise 10 Jahre genutzt werden kann) und/oder
  • Bei den gespeicherten Daten kommt es über die annehmbare Quote hinaus vermehrt zu Fehlern

Dann müssen die Daten auf andere Datenträger des selben oder eines anderen Typs übertragen werden, z.B. von CD auf Festplatte.

Um sich zu vergewissern, dass die Dateien korrekt migriert wurden, muss kontrolliert werden, ob die Prüfsummen der Dateien auf dem neuen Datenträger mit denen der Dateien auf dem alten Datenträger übereinstimmen, bevor dieser gelöscht oder zerstört wird. Die Prüfsummen mit denen einer Sicherungskopie vergleichen, wenn die Dateien auf dem alten Datenträger bereits gefährdet waren.

Das Ersetzen der Datenträger ist eine gemeinsame Verantwortung des Informationsmanagers und des ICT-Dienstes.

Fragen oder Anmerkungen?

Kontaktieren Sie uns.

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