Wie Rechenzentren den steigenden Ansprüchen gerecht werden

Die Digitale Transformation hat sich in den vergangenen Jahren erheblich beschleunigt. Die Bedeutung der IT-Infrastruktur hat dadurch enorm an Gewicht gewonnen – bis hin zu einer Abhängigkeit, die kritische Teile der öffentlichen Versorgung und der Wirtschaft (KRITIS) betrifft.

Neben Fragen der Rechen- und Speicherkapazität, verfügbarer Bandbreite sowie Cybersecurity sind durch den höheren Stellenwert der IT weitere Anforderungen in den Vordergrund gerückt. Hier ein Überblick, was Rechenzentrumbetreiber bei der regelmäßig nötigen Modernisierung im Blick behalten sollten.

Internet-Behördengänge und Mobile Banking, KI-basierte Produktionssteuerung und datenbasierende Geschäftsmodelle – die Digitalisierung hat sich auf breiter Front durchgesetzt und durchdringt immer neue Bereiche von Wirtschaft und Gesellschaft. Was in Großunternehmen mit Cloud Computing und Industrie 4.0 begann, zählt heute bereits bei vielen kleinen und mittleren Unternehmen zum Standard. Auch ein großer Teil der Konsument:innen gehen inzwischen mit Self-Service-Portalen und zahlreichen digitalen Assistenzsystemen wie selbstverständlich um.

Insbesondere die Covid-19-Pandemie hat diese Entwicklung beflügelt. In Zeiten des Lockdowns waren Online-Shopping, Online-Banking und Streaming oft die einzige Alternative. Büro-Arbeitsplätze wurden ins Home-Office verlegt, Dienstreisen in die Welt der virtuellen Meetings. Der verstärkte Einsatz von IT in immer mehr Bereichen und die wachsende Anzahl von Anwendungsfällen für IT in Alltag und Berufsleben, in Produktions- und Dienstleistungsbranchen, führt auch zu umfassenderen Anforderungen an die IT-Infrastruktur und deren Anbieter, wie beispielsweise Rechenzentrumsbetreiber. Im Folgenden beleuchten wir die vier wichtigsten Felder, die bei der kontinuierlichen Modernisierung von Data Centern beachtet werden sollten.

1. Bandbreite

Eine Folge der anfangs skizzierten Entwicklungen lässt sich am weltweit größten Internet-Austauschknoten DE-CIX in Frankfurt/Main ablesen: Dessen Peak-Traffic stieg im ersten Pandemie-Jahr von 6 auf 10 Terabit pro Sekunde, 2021 wurden sogar schon fast 11 Terabit pro Sekunde erreicht. Aber nicht nur die Spitzen erlangten Höchstwerte. Mit einem Gesamtdurchsatz von 38 Exabyte im Jahr 2021, nahm der Datenverkehr um rund 20 Prozent zum Vorjahr zu. Dieser Wert wurde von vorgelagerten Verteilerknoten sogar übertroffen. So konnten der DE-CIX Hamburg, DE-CIX Düsseldorf und DE-CIX München sogar ein Plus von 40 bis 70 Prozent in diesem Zeitraum verzeichnen. Das massive Wachstum der dort angeschlossenen Kundenbandbreite – zwischen 40 und 160 Prozent – lässt erahnen, dass sich dieser Trend fortsetzen wird.

Für Rechenzentren heißt dies, die eigene Anbindung und die interne Bandbreite regelmäßig der Entwicklung anzupassen. So setzen hierzulande immer mehr Data Center auf Netzwerktechnik der 800G-Klasse, also für 800 Gigabit-Ethernet (GbE). Am Horizont scheint bereits der Wechsel zur nächsten Stufe 1600G (1,6 Tb/s) auf.

2. Moderne Technologien

Darüber hinaus muss die Infrastruktur im Rechenzentrum auch auf neue technologische Anforderungen der Kunden reagieren. Der Einsatz von Quanten-Computing, die verstärkte Nutzung von KI auf Basis neuronaler Netze, die Portabilität und Interoperabilität im Umfeld von Multi-Cloud-Konzepten, der zunehmende Einsatz von DevOps und Microservices, beispielsweise zum Aufbau von Blockchains und darin eingebettete „Smart Contracts“, Trends wie Edge Computing oder die Zusammenlegung von Berechnung, Speicherung und Vernetzung in einem einzigen System (Hyperkonvergenz) verlangen nach geeigneten Strukturen und Architekturen in Rechenzentren. Dies sind nur einige der relevanten Technologien, weitere können jederzeit hinzutreten. Hier gilt es, die aktuellen Trends im Auge zu behalten und rechtzeitig zu reagieren.

3. Energie- und Kosteneffizienz

Immer leistungsfähigere Hardware für größere Bandbreiten- und Datenspeicher-Kapazitäten sowie die Implementierung weiterer Anwendungen und Services werfen ein neues Problem auf: Wie können diese Ressourcen effizient gemanaged und betrieben werden?

Hier sind zum einen moderne Managementkonzepte und -strategien gefragt. Hohe Flexibilität und eine enge Integration von Management-, Überwachungs- und Steuerungsfunktionen stehen dabei aktuell im Fokus. Virtualisierte bzw. software-basierte Strukturen haben sich dabei bewährt. So hat sich das Data Center Infrastructure Management (DCIM) zum Software Defined Data Center (SDDC) weiterentwickelt, begleitet von Software Defined Networks (SDN) bzw. Software Defined Wide Area Networks (SDWAN).

Auf diese Weise können Netzwerkstrukturen, -funktionen und -services per Software-Konfiguration schnell und mit überschaubarem Aufwand an neue Erfordernisse angepasst werden. Auch lassen sich neue, zusätzliche Ressourcen sehr einfach hinzufügen und dem Nutzer bereitstellen. Die damit verbundenen Skaleneffekte ermöglichen es, die wachsende, komplexer werdende Infrastruktur zu beherrschen, ohne im gleichen Maße Fachpersonal aufstocken zu müssen.

Zum anderen spielt die Energieeffizienz eine immer größere Rolle. Die schnell steigenden Energiepreise stellen einen erheblichen Kostenfaktor dar. Stromsparende Hardware und energie-optimierte Steuerungsprozesse, ebenso intelligente Klimatisierungskonzepte, die Abwärme als Ressource und nicht als „Abfall“ behandeln, können sich schnell auszahlen. Die neugefassten Klimapläne der deutschen Bundesregierung zum früheren Erreichen der CO2-Neutralität und die kommende Taxonomie der EU sind zusätzliche Faktoren, die schnell an Bedeutung gewinnen.

Der CO2-Fußabdruck eines Rechenzentrums wird insbesondere im gewerblichen Umfeld als Entscheidungskriterium größeres Gewicht einnehmen, wenn Unternehmen in ihrer eigenen Klimabilanz auch Zulieferer und Dienstleister berücksichtigen. Im Rahmen der Taxonomie wird die Frage der Klimafreundlichkeit eines Unternehmens auf die Finanzierungskosten durchschlagen und damit ebenfalls auf Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit.

4. Datensicherheit und Resilienz

Angesichts der steigenden Abhängigkeit von Wirtschaft und Gesellschaft von IT-Infrastrukturen sind allerdings Sicherheit und Zuverlässigkeit mit Abstand die wichtigsten Anforderungen. Traditionell steht Cybersecurity im Licht der Aufmerksamkeit. Doch für Rechenzentrumsbetreiber kommen noch eine ganze Reihe weiterer Aspekte hinzu, die ebenfalls auf einen sicheren Betrieb und eine verlässliche Bereitstellung der Dienstleistungen einzahlen.

Das haben auch Politik und Aufsichtsbehörden erkannt, die mit gesetzlichen Auflagen und strengeren Vorschriften die Anforderungen an IT-Infrastrukturen verschärfen. Besonders betrifft dies Unternehmen der kritischen Infrastruktur, kurz KRITIS. Dabei handelt es sich um Organisationen oder Einrichtungen mit wichtiger Bedeutung für das staatliche Gemeinwesen, bei deren Ausfall oder Beeinträchtigung nachhaltig wirkende Versorgungsengpässe, erhebliche Störungen der öffentlichen Sicherheit oder andere dramatische Folgen eintreten würden.

4.1 Definition KRITIS

Der Kreis der Betroffenen umfasst inzwischen rund 1.850 Unternehmen, die sich auf zehn Wirtschaftssektoren und eine Sonderkategorie verteilen:

• Informationstechnik & Telekommunikation,
• Gesundheit,
• Energie,
• Wasser,
• Ernährung,
• Finanz- & Versicherungswesen,
• Transport & Verkehr,
• Siedlungsabfall-Entsorgung
• Staat & Verwaltung,
• Medien & Kultur, und
• Unternehmen im besonderen öffentlichen Interesse.

Wichtig ist, dass nicht nur die Kunden von Rechenzentren unter die KRITIS Definition fallen, sondern auch Provider und Data Center selbst zur kritischen Infrastruktur zählen, wenn sie gewisse Schwellwerte überschreiten. So sind beispielsweise Zugangs- und Übertragungsprovider betroffen, die mindestens 100.000 Teilnehmer versorgen. Damit liegt beispielsweise die Grenze für DNS-Server und Top-Level-Domain-Registrare (TLD-Registry) bei 250.000 Domänen. Ferner gelten DNS-Resolver als kritisch, die mehr als 100.000 Vertragspartner haben. Internet-Austauschknoten zählen ab 100 angeschlossenen autonomen Systemen in den Betroffenen-Kreis.

Was viele nicht wissen ist, dass am 1. Januar 2022 die Regularien verschärft wurden. Um zwei Beispiele zu nennen. Ab diesem Zeitpunkt gelten Rechenzentren bereits ab 3,5 MW als kritische Infrastruktur. Davor lag die Grenze bei 5 MW. Auch bei Serverfarmen wurde der Schwellenwert von bisher 25.000 auf 10.000 physische bzw. 15.000 virtuelle Instanzen herabgesetzt.