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Was ist ein NAS?

Was ist ein NAS | Bild: © equipoise (Vadym Holubiev)/Depositphotos.com

Die zentralisierte Bereitstellung von Dateien stellt die Basis moderner computergestützter Arbeit dar. Viele Firmen stellen ihren Mitarbeitern lokale Computernetze (Local Area Network) mit gemeinsamem Speichersystem bereit. Eine zentrale Datenhaltung bietet im Vergleich zu einer dezentralen Speicherung von Daten eine Vielzahl unterschiedlicher Vorteile. So ermöglichen zentrale Datensysteme beispielsweise Mitarbeitern die gemeinsame Kollaboration an Tabellen oder Dokumenten, ohne dass dabei verschiedene Versionen eines einzelnen Dokuments erstellt und ausgetauscht werden müssen. Des Weiteren ist die Administration von Daten-Back-ups bei einer zentralen Speicherung viel einfacher und mit weniger Aufwand verbunden als bei einer Vielzahl einzelner Computer, bei denen Festplatten als Datenspeicher fungieren.

Allgemeine Informationen

Je nach Größe des Unternehmens kommen für die zentrale Dateiablage verschiedene Systeme zum Einsatz, wie zum Beispiel

  • Fileserver
  • Speichernetzwerke (Storage Area Network)
  • NAS-Systeme (Network Attached Storage)

Insbesondere NAS-Systeme erfreuen sich in den letzten Jahren auch bei Privatanwendern einer immer größer werdenden Beliebtheit. Privatanwender schätzen bei NAS-Systemen in erster Linie die erstklassige Flexibilität und die große Freiheit unterschiedliche Inhalte, wie beispielsweise Videos, Fotos oder die eigene Film- und Musiksammlung von einer zentralen Stelle zu verwalten und auf die gespeicherten Dateien von diversen Endgeräten zugreifen zu können. Im Gegensatz zu SAN-Lösungen (Storage Area Network) und Filservern, die sich mit kostenintensiven Software- und Hardwarekomponenten primär an Unternehmen richten, sind NAS-Systeme auch als Komplettlösungen für Privatanwender erhältlich. Sie überzeugen nicht nur durch überschaubare Preise, sondern sind auch äußerst leicht zu administrieren.

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Network Attached Storage im Detail

Der Begriff Network Attached Storage (NAS) ist englischen Ursprungs und lässt sich mit „netzgebundener Speicher“ übersetzen. NAS bezeichnet ein dediziertes Speichersystem, das in ein vorhandenes lokales Netzwerk eingebunden wird und sich im Vergleich zu ähnlichen Lösungen durch einen geringeren Anschaffungspreis und Verwaltungsaufwand auszeichnet. Im deutschsprachigen Raum hat sich neben NAS auch die Bezeichnung „Netzwerkspeicher“ etabliert. NAS-Systeme werden in der Regel als Komplettlösungen mit allen nötigen Software- und Hardwarekomponenten angeboten. Die bekanntesten Hersteller sind Synology, Seagate Technology, Netgear, QNAP, Buffalo, ZyXEL und Western Digital. Die Zielgruppe sind vor allem Privatanwender, Selbständige sowie der Mittelstand.
Ein NAS-System ist prinzipiell wie ein gewöhnlicher Computer aufgebaut. In dem Gehäuse finden sich neben integriertem Netzteil und Lüfter auch Arbeitsspeicher, CPU und Mainboard. Des Weiteren sind Netzwerkspeicher mit einer Vielzahl unterschiedlicher Schnittstellen versehen, wie beispielsweise LAN, WLAN und USB. Für die Speicherung von Daten kommen Massenspeichermedien in Form von Festplatten oder SSDs zum Einsatz. Darüber hinaus sind NAS-Systeme mit einem RAID-Controller ausgestattet, um mehrere physische Speichermedien zu einem logischen Speicherlaufwerk zu konsolidieren oder Datenredundanz zu bieten. Als Betriebssystem kommt in der Regel ein Linux-Derivat zum Einsatz.

Funktionsweise und Administration

Bei einem Netzwerkspeicher handelt es sich prinzipiell um einen Fileserver, der auf die Speicherung von Daten in lokalen Netzwerken ausgelegt ist. Der Zugriff in lokalen Netzen wird über das Netzwerkprotokoll SMB realisiert. Bei linuxbasierten Systemen kommen die beiden Übertragungsprotokolle FTP (File Transfer Protocol) und NFS (Network File System) zum Einsatz. Apple-Hardware nutzt hingegen das proprietäre Übertragungsprotokoll AFP (Apple Filing Protocol). Darüber hinaus lassen sich Netzwerkspeichersysteme als Ziele für automatische Back-ups einbinden. Dank der vergleichsweise geringen Anschaffungskosten richtet sich Network Attached Storage neben Privatanwendern auch an das Marktsegment SOHO (Small Office, Home Office). Es kann im Vergleich zu ähnlichen Lösungen mit einer hohen Ausfallsicherheit, einer guten Energiebilanz und einem geringen Verwaltungsaufwand punkten.
Im Gegensatz zu gewöhnlichen Fileservern wird für die Verwaltung eines NAS-Systems vergleichsweise wenig technisches Wissen benötigt. Alle Einstellungen am Gerät realisieren Sie über eine grafische Konfigurationsoberfläche, die sich über den Webbrowser eines Client-Geräts aufrufen lässt. Der Client muss sich dabei im gleichen Netzwerk befinden. Um einen schnellen und einfachen Zugriff auf die auf dem NAS-System gespeicherten Daten zu ermöglichen, können Sie einen Netzwerkspeicher auf Endgeräten wie Desktop-PCs und Laptops einbinden. Eine spezielle Software für den Datenzugriff wird nicht benötigt. Tablets, Smart-TVs und andere netzwerkfähige Smartgeräte, die keine Datenfreigabe-Funktionalität bieten, können über einen in das NAS-System integrierten Streaming-Server auf Musik, Fotos oder Videos zugreifen. Somit können Sie einen Netzwerkspeicher auch Zuhause als zentralen Medienspeicher nutzen.

Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit

Eines der wichtigsten Kriterien beim Kauf eines NAS-Systems ist die Anzahl der unterstützen Speichermedien. Während günstigere Einsteigergeräte Unterstützung für ein oder zwei Festplatten bieten und sich in erster Linie an Privatanwender richten, sind auch Businesslösungen erhältlich, die ausreichend Platz für bis zu 12 Festplatten bieten. Mit diesen professionellen Geräten können
Sie komplexe Speicherarchitekturen realisieren, die neben Redundanz und hoher Ausfallsicherheit auch einen großen Datendurchsatz ermöglichen. Um dies zu ermöglichen werden Netzwerkspeicher mit sogenannten „RAID-Systemen“ ausgestattet, bei denen die Daten auf mehrere Festplatten verteilt gespeichert und gespiegelt werden. Damit können Sie eine hohe Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit des NAS-Systems sicherstellen, selbst dann, wenn einzelne Festplatten ausfallen. Im Kontext der
Network Attached Storage kommen unterschiedliche RAID-Level zum Einsatz:


RAID-0

Bei diesem Level handelt es sich streng genommen um kein traditionelles RAID-System, sondern vielmehr um ein sogenanntes „Array of Independent Disks“ (Anordnung unabhängiger Festplatten). Die einzelnen Festplatten lassen sich so einstellen, dass sie die Arbeit aufteilen. Dadurch lassen sich beispielsweise Zugriffe auf zusammengeschlossene Festplatten parallel realisieren, wodurch der Datendurchsatz wesentlich erhöht wird. Der Nachteil von RAID-0 ist, dass es keine Datenredundanz bietet.

RAID-1

Im Rahmen von RAID-1 werden Daten vom RAID-Controller parallel auf zwei oder mehrere Festplatten gespeichert. Die Umsetzung einer solchen Spiegelung erfordert mindestens zwei Speichermedien. Der Nachteil von RAID-1 spiegelt sich in der Tatsache wider, dass Ihnen nur die Hälfte der eigentlichen Speicherkapazität zur Verfügung steht. Sollte eine der beiden Festplatten ausfallen, bleiben Ihnen dafür die gespeicherten Daten erhalten.

RAID-5

Wenn ein NAS-System mit mindestens drei Festplatten ausgestattet ist, kann eine Datenspeicherung nach RAID-5 umgesetzt werden. Im Rahmen eines solchen Aufbaus wird eine redundante Datenspeicherung mit dem erhöhten Datendurchsatz durch den parallelen Betrieb mehrerer Festplatten kombiniert. Bei diesem Speicherkonzept erstellt der RAID-Controller bei jedem Speichervorgang Prüfsummen der zu speichernden Daten und speichert diese parallel auf mehrere Festplatten. Falls eine Festplatte ausfallen sollte, lassen sich die verlorenen Daten automatisch aus den vorhandenen Datenblöcken rekonstruieren. Aufgrund der guten Performance sowie der hohen Ausfallsicherheit in Kombination mit dem geringen Kostenaufwand erfreut sich dieses Speicherkonzept einer großen Beliebtheit.

RAID-01 und RAID-10

Hierbei handelt es sich um die Kombinationen beliebter RAID-Level, die den Einsatz von mindestens vier Festplatten benötigen. Bei einem RAID-01-System werden die Daten wie
bei RAID-0 über mindestens zwei Speichermedien verteilt. Diese werden anschließend wie bei RAID-1 von einer gleichen Anzahl an Speichermedien gespiegelt. Bei RAID-10-Systemen werden die Daten hingegen zuerst gespiegelt und danach verteilt. Wenn Ihnen Datensicherheit wichtiger als Performance ist, dann sollten Sie RAID-10 einem RAID-01-System vorziehen. Bei beiden Speichersystemen wird Ihnen
die Hälfte der Speicherkapazität bereitgestellt.


Wenn Anwender in ihrem NAS kein RAID-Speicherkonzept einsetzen möchten, dann spricht man von „JBOD“ (Just a Bunch of Disks). Hier steht Ihnen die gesamte Speicherkapazität des NAS-Systems zur Verfügung, es werden jedoch weder Maßnahmen zur Beschleunigung des Datendurchsatzes noch zur Erhöhung der Ausfallsicherheit implementiert. Auch wenn Sie eine redundante Speicherstrategie nutzen, sollten Sie in regelmäßigen Intervallen Backups wichtiger Daten erstellen. Professionelle Geräte für den Einsatz in Unternehmen stellen zu diesem Zweck eine standardisierte Schnittstelle NDMP (Network Data Management Protocol) bereit. Dank dieser Schnittstelle können Sie die Datensicherungsoptionen eines NAS-Systems über eine Back-up-Software steuern und mit einem zweiten NAS-System oder einem Cloud-Speicher synchronisieren.

Energieverbrauch und Kosten

Auf dem Markt sind unterschiedliche NAS-Systeme mit integrierten Festplatten sowie als Leergehäuse erhältlich. Bei der Option ohne Festplatten können Sie selbst entscheiden, wie viel Speicherkapazität und Performance Sie benötigen. Freie Slots bieten Ihnen die Möglichkeit, das NAS-System nachträglich zu erweitern. Während einfache Einsteigersysteme bereits für unter 100 Euro erhältlich sind, kann ein professionelles Gerät inklusive Festplatten mehrere Tausend Euro kosten. Insbesondere im Unternehmenseinsatz kann sich eine solche Investition durchaus lohnen.

Im Vergleich zu traditionellen Fileservern verbrauchen moderne Netzspeicher deutlich weniger Energie, da sie in erster Linie auf die Datenspeicherung ausgerichtet sind. Viele moderne NAS-Systeme bieten Unterstützung für ausgereifte Stromsparstrategien. So sorgt beispielsweise eine Netzwerk-Standby-Funktion auch bei einem Dauerbetrieb für einen minimalen Stromverbrauch, da der Netzwerkspeicher bei Leerlaufzeiten in den Standby-Modus versetzt wird. Durch Wake-on-LAN-Funktion können Sie selbst ein ausgeschaltetes Speichersystem über das lokale Netzwerk schnell und einfach aktivieren.

Möglichkeiten der Erweiterbarkeit

Bei einem NAS-System ist die Installation zusätzlicher Programme in der Regel nicht möglich. Eine Vielzahl von Geräten bietet jedoch neben der zentralen Datenspeicherung auch eine Reihe zusätzlicher Funktionen, wie beispielsweise Fernzugriff über das Internet. Manche Geräte lassen sich zudem auch als FTP- oder Web-Server nutzen.