Netzwerkspeicher Was ist ein NAS (Network Attached Storage)?

Autor / Redakteur: Stefan Luber/Walter Schadhauser / Dr. Jürgen Ehneß

Ein Network Attached Storage ist ein am Netzwerk angeschlossenes Speichergerät. Es stellt den Clients eines Netzwerks Speicherplatz über die Netzwerkverbindung zur Verfügung. Das NAS besitzt ein eigenes Betriebssystem, kommuniziert per TCP/IP und unterstützt für den Dateizugriff Protokolle wie SMB (Server Message Blocks). In einem Netzwerkspeichergerät lassen sich meist mehrere Festplatten, die häufig in einem RAID-Verbund zusammengefasst sind, betreiben.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - Fotolia)

NAS ist die Abkürzung für „Network Attached Storage“. Oft verwendete deutsche Begriffe für Network Attached Storage sind „Netzwerkspeicher“ oder „Netzwerkdateiserver“. Es handelt sich um ein eigenständiges Speichergerät mit eigenem Prozessor und Betriebssystem, das seinen Speicherplatz über die Netzwerkverbindung anderen Geräten bereitstellt.

Ist ein NAS ein Server?

In der Regel sind die Netzwerkspeicher mit mehreren Festplatten bestückbar. Der Speicherplatz der Geräte ist skalierbar und lässt sich über Mechanismen wie RAID (Redundant Array of Independent Disks) redundant auslegen. (Weit verbreitete RAID-Level sind etwa RAID 0, RAID 1, RAID 5 und RAID 6.)

Ein NAS ist damit ein Server mit Laufwerken (Festplatten/HDDs und/oder SSDs), der für die Datenspeicherung ausgelegt ist.

Wer braucht ein NAS?

Typische Einsatzbereiche des NAS sind der private sowie der Home-Office- und der Small-Office-Bereich. Verwaltet werden die Speichergeräte über eine webbasierte grafische Benutzeroberfläche. Das Network Attached Storage besitzt ein eigenes Dateisystem, kann mit unterschiedlichen Benutzerrechten umgehen und ermöglicht Dateizugriffe über Protokolle wie SMB. Für die Clients sind die über das Netzwerk eingebundenen Verzeichnisse wie lokale Verzeichnisse und nutzbar.

Wie funktioniert ein NAS?

Ein NAS besitzt gleiche funktionale Komponenten wie ein vollwertiger Server. CPU, Arbeitsspeicher, Netzteil, Netzwerkschnittstellen und Betriebssystem sind für die Bereitstellung von Speicherplatz optimiert. Als Speichermedien fungieren eine oder mehrere klassische Festplatten oder SSDs (Solid State Drives). Sie sind in von außen leicht zugänglichen Festplattenschächten installiert. Viele Geräte unterstützen Hot Swapping und lassen den Austausch einzelner Festplatten oder die Erweiterung des Speicherplatzes im laufenden Betrieb zu. Über RAID-Controller ist eine redundante Organisation der Festplatten zu einem logischen Laufwerk möglich.

Ein Network Attached Storage verfügt über keinen eigenen Bildschirm und keine eigene Tastatur. Er wird vollständig über die Netzwerkverbindung und ein webbasiertes grafisches Benutzerinterface verwaltet und konfiguriert. Die Konfiguration individueller Zugriffsrechte auf Verzeichnisse und Dateien erlaubt den Einsatz des Netzwerkspeichers in Multi-User-Umgebungen. Viele Lösungen sind internetfähig und stellen Speicherplatz in Form einer Private-Cloud-Lösung über das Internet zur Verfügung. Zusätzlich in einem Network Attached Storage oft integrierte Funktionen sind die Unterstützung des Streamings von Audio- und Videoinhalten per UPnP-Server-Funktion und die Bereitstellung weiterer Schnittstellen wie USB zur Nutzung eines angeschlossenen Druckers über eine Printserver-Funktion.

Wann ist ein NAS sinnvoll?

Ein NAS hat etliche Vorteile. NAS-Geräte sind im privaten sowie im Home-Office- und Small-Office-Bereich sinnvoll, wenn einige oder alle seiner Funktionen und Vorzüge benötigt werden:

  • einfach zu installieren und zu konfigurieren,
  • leicht zu bedienende grafische Benutzeroberfläche,
  • einfach skalierbarer Speicherplatz,
  • Redundanzmechanismen für einzelne Festplatten (RAID),
  • Unterstützung der Einrichtung logischer Laufwerke,
  • geringer Energieverbrauch im Vergleich zu einem vollwertigen PC oder Server,
  • einfacher Zugriff auf die Dateien über das Netzwerk und Protokolle wie SMB,
  • unterschiedliche Zugriffsberechtigungen konfigurierbar,
  • Multi-User-fähig,
  • Bereitstellung von Speicherplatz per Private Cloud über das öffentliche Internet,
  • einsetzbar für das Streaming von Multimediainhalten,
  • hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit per Gigabit-Ethernetanbindung.

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Warum gibt es NAS-Geräte?

Bevor das NAS die Unternehmens-IT eroberte, mussten Anwender ihre Daten lokal speichern oder auf einem Server mit größeren Speicherkapazitäten ablegen. Mitte der 1990-Jahre erschienen die Netzwerkprotokolle NFS für Unix (Sun) und SMB für Windows (Microsoft). Ab 1993 ermöglichten Auspex Systems mit ihren ersten NAS-Systemen den gemeinsamen Zugriff auf entfernte Dateisysteme.

An der inzwischen rund dreißig Jahre alten Erfindung der NAS-Speichersysteme zeigt die IT-Industrie beispielhaft, wie sie um ihre eigene Bedeutung ringt und wie rasch sie aus einer guten Idee Commodity-Produkte entwickelt. Mit den beiden Netzwerkprotokollen NFS und SMB löste die IT-Industrie eines der größeren Anwenderprobleme: den Zugriff auf fremde Dateien in entfernten Dateisystemen, moderner „Fileshares“ genannt.

Nicht gelöst war damit jedoch das Problem der Skalierbarkeit von Speicherkapazität, da die Remote-Daten auf RAID-Systemen hinter Server-Betriebssystemen lagen.

Wie wurde das NAS weiterentwickelt?

Pionier Auspex Systems entwickelte daraufhin den ersten NAS-Head, damals noch mit mehreren spezifischen ASICs (Applications Specific Integrated Circuit), die eine hohe Hardware-getriebene Performance sicherstellen sollten. Der NAS-Head verwaltete einige zig Terabyte und beherrschte schon erste Versionen einer Dateivirtualisierung. Doch die technische Entwicklung in der IT sorgte dafür, dass Auspex mit seinem kostenintensiven Hardware-Konzept schnell viel Boden gegen Herausforderer NetApp verlor.

Dieser setzte auf rasche Performance-Steigerungen der x86-Prozessorarchitektur und programmierte alle Schnittstellen zwischen Betriebssystem, Netzwerk und I/O-Kanälen in Software. NetApp hat diese Form des Datenmanagements im Laufe vieler Jahre so weiterentwickelt, dass es kurz davor ist, das beste Pferd im seinem Stall, den Filer, zu überleben.

Warum sind NAS-Systeme so populär?

NAS-Heads respektive Filer enthalten modifizierte, auf das Wesentliche reduzierte Betriebssysteme, die Datenzugriff, Datenmanagement und die Speicherverwaltung vereinfachen. Im Laufe der Zeit erweiterte man diese Speicherbetriebssystem um viele Funktionen wie Snapshots, Datenspiegelung und diversen Formen von Virtualisierung und Thin Provisioning, die den Dauerbetrieb der beständig wachsenden Datenmengen ermöglichte. Einsteiger-NAS-Heads lassen sich, sofern für Datenkompatibilität gesorgt ist, gegen leistungsstärkere Systeme austauschen, so dass auch bei unvorhergesehenem Datenwachstum eine Zeitlang die Systemperformance nachgeführt werden kann.

NAS-Systeme waren und sind die einfachste Form, einem TCP/IP-Netzwerk Speicherkapazität auf Basis von Fileshares anzubieten. Fileshares haben allerdings bis in die heutige Zeit die Beschwerlichkeit weitertransportiert, dass sie den Datenaustausch zwischen Unix/Linux und Windows behindern. Das liegt an der unterschiedlichen Formatierung des Speichersystems wie auch an der unterschiedlich gehandhabten Rechtevergabe der beiden Betriebssystemwelten. Erst mit SMB Version 3.0 und NFS 4.0 nähern sich die beiden Welten beim Dateizugriff an.

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NAS-Systeme sind heute immer noch so populär wie damals, weil sie die ideale Plattform sind, um unstrukturierte Daten aufzunehmen. Und interessanterweise sind mehr als 90 Prozent aller Daten unstrukturiert. Sogar die Filmbearbeitung bedient sich dieser Form der Datenspeicherung, da sich jedes einzelne Bild in einem Video als Datei speichern und gesondert bearbeiten lässt.

Wer sind die wichtigsten NAS-Hersteller?

Auch die klassischen Speicherhersteller wie IBM, Hewlett Packard, EMC und Sun erweiterten ihr Angebot in Windeseile um die an Popularität gewinnenden NAS-Lösungen. Fast zeitgleich mit der Entwicklung des NAS-Marktes versuchten etliche dieser Speicherschwergewichte, eine Technik namens SAN, das Storage Area Network, zu etablieren. Dieses sollte alle Speichersysteme eines Unternehmens in einem eigenen Fibre-Channel-Netzwerk zugänglich machen. Doch das ist eine andere Geschichte.

Anfang 2002 entfielen über 90 Prozent der Anteile des NAS-Marktes laut einer Gartner-Studie auf NetApp, die mittlerweile zusammengehörenden Dell und EMC, Quantum, HP und IBM. Inzwischen liest sich die Liste etwas anders. Dies liegt vor allem daran, dass in Folge beständig fallender Festplattenpreise und einer Commoditisierung des NAS-Heads mit Linux-Betriebsystemen vor allem Anbieter aus dem ostasiatischen Raum mit immer erschwinglicheren Geräten auf den Markt drängten, die bezüglich der Zahl an ausgelieferten Systemen die Platzhirsche EMC, NetApp und HP hinter sich ließen. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass die ostasiatischen Anbieter sich nicht mehr ihren Firmennamen bezahlen lassen und auch individuelle Konfigurationen mit handelsüblichen Festplatten und SSDs erlauben. Und auch für das kostenlose Drumherum von spezifischen NAS-Applikationen ist gesorgt.

Bei Enterprise-NAS-Lösungen der Einstiegs- und Mittelklasse zählen neben den genannten NetApp, Dell EMC, HP und IBM inzwischen Qnap, Synology, Buffalo Technology, Fujitsu und Netgear zu den Top-Anbietern. Weitere wichtige Hersteller sind Asustor, D-Link, Hitachi Vantara, Infortrend, Lenovo und Thecus.

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