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Wie funktioniert ein NAS?

Wie funktioniert ein NAS | Bild: ©dizanna (Ganna Todica)/Depositphotos.com

Ein Netzwerkspeicher (NAS, Network Attached Server) speichert Daten zentral in einem Netzwerk und stellt sie allen mit dem Netzwerk verbundenen Geräten zur Verfügung. Die Vorteile eines Netzwerkspeichers sind die einfache Einbindung in ein Netzwerk, der einfache Zugang mit allen Geräten, die hohe Speicherkapazität und die geringen Kosten. Wie ein NAS-Server funktioniert und wozu er verwendet werden kann, zeigt der folgende Ratgeber.

Wie funktioniert ein NAS?

Ein Netzwerkspeicher ist wie ein normaler PC aufgebaut. Im Innern befinden sich ein Netzteil für die Stromversorgung, ein Lüfter zur Kühlung der Hardware sowie ein Motherboard mit CPU und Arbeitsspeicher (RAM). Für die Datenspeicherung ist ein Netzwerkspeicher meist mit mehreren Massenspeichern in Form von HDDs oder SSDs ausgestattet. Ab zwei Massenspeichern übernimmt in der Regel ein RAID-Controller (Redundant Array of Independent Disks) die Organisation der Speichermedien. Der RAID-Controller fast mehrere physische Speichermedien zu einem logischen Laufwerk zusammen. Über eine LAN oder WLAN Schnittstelle wird der Netzwerkspeicher in ein Netzwerk eingebunden. Bei einigen NAS Servern steht zusätzlich zumindest eine USB-Schnittstelle zur Verfügung.

Anders als beispielsweise die auf einer interne oder externe Festplatte eines Computers oder einer CD gespeicherten Daten, können die mit einem Netzwerkspeicher gespeicherten Dateien mehreren Geräten im Netzwerk gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden. Zwar können Netzwerkspeicher theoretisch auch Funktionen eines Servers übernehmen, dafür sind sie doch nicht ausgelegt. Ihr Zweck ist alleine die Datenspeicherung in einem lokalen Netzwerk. Daher ist auch das Betriebssystem eines Netzwerkspeichers nur mit den grundlegenden Funktionen ausgestattet und speziell auf die Datenspeicherung ausgerichtet.

Einrichtung und Administration eines Netzwerkspeichers

Die Hauptfunktion eines NAS-Systems ist die Datenspeicherung in lokalen Netzwerken. Dazu muss der Server mit dem Router des Netzwerkes verbunden werden. Die Verbindung erfolgt zumindest bei der ersten Einrichtung über ein LAN-Kabel. Später kann auch die WLAN-Verbindung verwendet werden. Der Router vergibt automatisch eine IP-Adresse für den NAS Server. Diese IP-Adresse wird verwendet, um den Netzwerkspeicher im Browser eines PCs, Notebooks oder Smartphones aufzurufen.

Nach Eingabe der IP-Adresse in den Browser öffnet sich eine grafische Benutzeroberfläche, über die der NAS-Server eingerichtet und verwaltet wird. Über diese Oberfläche können auch Zugriffsrechte auf die gespeicherten Daten für verschiedene Nutzer im Netzwerk vergeben werden. Die Zugriffskontrolle ist eine der wichtigsten Sicherheitsfunktionen eines NAS Netzwerkspeicher.

Einer der Vorteile eines Netzwerkspeichers ist, dass für die Administration keine tiefgehenden IT-Kenntnisse erforderlich sind. NAS-Systeme können bei Bedarf als weiteres Laufwerk auf einem PC oder Notebook eingerichtet werden. Dadurch ist der Zugriff auf den Netzwerkspeicher noch einfacher und unkomplizierter. Für die Datenübertragung auf den NAS-Server werden je nach System unterschiedliche Übertragungsprotokolle verwendet. Bei Windows Systemen wird das Windows Netzwerk Protokoll SMB (Server Message Block) verwendet. In Apple Systemen kommt das Apple Filing Protocol, abgekürzt AFP zum Einsatz. Linux basierte Systeme nutzen das Network Filesystem, abgekürzt NFS oder das bekannte File Transfer Protocol, FTP.

Datenverfügbarkeit und Ausfallsicherheit bei einem NAS Server

Während beispielsweise bei einem PC Daten nur auf einer Festplatte gespeichert werden, nutzt ein Netzwerkspeicher mehrere Festplatten gleichzeitig. Durch diese sogenannte Redundanz wird die Sicherheit der gespeicherten Daten erhöht und gleichzeitig ein hoher Datendurchsatz ermöglicht. Zentrales Element ist dabei der sogenannte RAID-Controller. Ein RAID-Controller oder RAID-System verbindet mehrere unabhängige physische Massenspeicher zu einem logischen Laufwerk. Ein RAID -System bietet mehrere Vorteile. Diese Systeme erzeugen gezielt redundante Informationen auf verschiedenen physischen Speichermedien. Dadurch gehen die Daten nicht verloren, wenn ein Speicher ausfällt. Zudem können im laufenden Betrieb defekte Speicher ausgetauscht und die Daten anschließend auf dem neuen Speicher wiederhergestellt werden. Bei RAID-Systemen werden verschiedene Level unterschieden. Häufig bei einem Netzwerkspeicher verwendete RAID Level sind RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10 und RAID-01.

RAID-0 – hoher Datendurchsatz ohne Ausfallsicherheit

RAID-0 dient im Prinzip nur dazu, die Datenspeicherung auf mehrere Festplatten aufzuteilen. Die Zugriffe erfolgen parallel, sodass sich beim RAID-0 Level nur der Datendurchsatz erhöht. Eine redundante Speicherung von Daten erfolgt dagegen nicht.

RAID-1 – für Netzwerkspeicher mit 2 Festplatten

RAID-1 wird bei NAS Systeme mit zwei physischen Massenspeichern eingesetzt. Die Daten werden gleichzeitig auf den beiden Massenspeichern abgelegt. Das heißt, die Daten sind einmal redundant vorhanden. Für Nutzer bedeutet dies jedoch, dass effektiv nur der Speicherplatz einer Festplatte zur Verfügung steht. Der Vorteil ist, fällt eine der Festplatten aus, sind die Daten auf der zweiten vorhanden und können nach Ersatz der fehlerhaften Festplatte wieder hergestellt werden. RAID-5 – für Netzwerkspeiche mit 3 oder mehr physischen Speichern

Dieses RAID-System wird häufig bei NAS-Systemen mit drei oder mehr Festplatten eingesetzt. Der Vorteil ist ein erhöhter Datendurchsatz bei gleichzeitig redundante Datenspeicherung. Der RAID-Controller erstellt sogenannte Prüfsummen für alle gespeicherten Datenblöcke. Die ursprünglichen Daten und die als Parität bezeichnen Prüfsummen werden gleichmäßig verteilt auf verschiedenen Festplatten gespeichert. Der Vorteil ist, dass beim Ausfall einer Festplatte die Informationen wieder rekonstruiert werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass die sogenannten Paritätsdaten nur rund ein Drittel der gesamten Kapazität des NAS beanspruchen.

RAID-10 und RAID-01 – Kombination von RAID-0 und RAID-1

Diese beiden RAID-Systeme kombinieren jeweils RAID-0 und RAID-1 aber in unterschiedlicher Reihenfolge. Bei RAID-10 Systemen werden die zu speichernden Daten zunächst wie mit einem RAID-1 System gespiegelt und anschließend auf die Festplatten verteilt. RAID-01 System verteilen die Daten zunächst auf mindestens zwei physische Laufwerke und spiegeln diese Daten dann wie ein RAID-1 System. RAID-10 und RAID-01 werden für NAS Server mit mindestens vier Festplatten eingesetzt. Ihnen als Nutzer steht dann jeweils wie bei RAID-0 nur die Hälfte des physischen Speicherplatzes zur Verfügung.

NAS Server ohne RAID

Im Prinzip kann ein NAS Server wie eine externe Festplatte ohne Spiegelung der Daten verwendet werden. Wird auf ein RAID System verzichtet, wird ein solches System als „Just A Bunch Of Disks“ (JBOD) auf Deutsch „Nur ein Haufen Festplatten“ bezeichnet. Der Vorteil ist, dass Sie den gesamten Speicherplatz für Ihre Daten nutzen können. Allerdings bieten NAS-Systeme ohne RAID weder einen höheren Ausfallschutz noch einen höheren Datendurchsatz.

Erweiterung von NAS Systemen

Die Speicherkapazität eines Netzwerkspeichern kann durch das einfache Hinzufügen von weiteren Festplatten erhöht werden. Voraussetzung ist, dass Einschübe für weitere Festplatten vorhanden sind. Das Hinzufügen neuer Festplatten kann im laufenden Betrieb erfolgen. Das System muss dazu nicht heruntergefahren werden

Einsatz von Netzwerkspeichern

Die häufigste Anwendung von NAS Servern im privaten und im gewerblichen Bereich ist die Datensicherung. Für praktisch jedes Betriebssystem sind Softwareprogramme erhältlich, mit denen die Datensicherung auf einem Netzwerkspeicher automatisiert werden kann. Im privaten Bereich werden NAS-Server häufig als Mediaserver verwendet. Musik, Filme, Bilder und andere Mediendateien werden mit einem Netzwerkspeicher allen Geräten zentral zur Verfügung gestellt. Bei Bedarf kann der Netzwerkspeicher die Inhalte ohne Verzögerung konvertieren, sodass sie von allen angeschlossenen Geräten wiedergegeben werden können. So kann beispielsweise ein Blu-ray Film in MKV-Format auf einem Tablet im MP4 Format wiedergegeben werden.

Da der Netzwerkspeicher an den Router angeschlossen wird, kann von außerhalb auf den Netzwerkspeicher zugegriffen werden. Der Server funktioniert dann im Prinzip wie eine Cloud. Mit geeigneter Software können Sie von unterwegs auf den NAS Server und die gespeicherten Dateien zugreifen oder Daten auf dem Server speichern. Beispielsweise können Sie Bilder und Filme vom Smartphone auf den Netzwerkspeicher übertragen und so Platz schaffen für neue Bilder oder Urlaubsvideos. Mit geeigneten Programmen kann ein NAS auch als Mailserver eingerichtet oder Kombination mit Überwachungskameras für die Gebäudesicherung verwendet werden.

Letzte Aktualisierung am 27.09.2021 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API