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IT-Infrastruktur

Basis einer nachhaltigen Digitalisierung 

Die IT ist in den vergangenen Jahren vom internen Dienstleister und Costcenter zum strategischen Partner der Geschäftsführung und der Fachbereiche geworden. Neben der technologischen Basis für die Ausführung von Geschäftsmodellen ist sie heute selbst Bestandteil der Wertschöpfungskette und trägt maßgeblich zur Entwicklung und Realisierung neuer Produkte und Geschäftsmodelle bei. Laut der Lünendonk-Studie „Future of IT“ nehmen 72 Prozent der Unternehmen die IT als Business Enabler wahr, für 81 Prozent ist sie ein wichtiger Faktor für die Erschließung neuer Geschäftsfelder.  

IT-Infrastruktur für Unternehmen muss daher heute agil und flexibel die digitale Transformation unterstützen, gleichzeitig aber auch eine sichere Basis für alle Geschäftstätigkeiten legen. Nicht zuletzt spielen Nachhaltigkeit und Energieeffizienz auch bei der Wahl einer IT-Infrastruktur-Lösung eine zunehmend wichtige Rolle. Schließlich lassen sich ohne Green IT die Klima- und Nachhaltigkeitsziele von Unternehmen und Gesellschaft nicht erreichen.

it-infrastruktur

Was ist eine IT-Infrastruktur? 

Die IT-Infrastruktur umfasst alle Komponenten, die für die Bereitstellung von Rechenleistung, Applikationen, Daten, digitaler Kommunikation und digitalen Services notwendig sind. Dazu gehören Gebäude und Räumlichkeiten wie ein Datacenter oder ein Serverraum, Computer wie PCs und Server, außerdem Netzwerkelemente wie Switches, Router, Gateway und Kabel. Zusätzlich integriert sind Data Storage-Komponenten wie Flash/SSD-Speicher, Festplatten, Network Attached Storage (NAS) und Storage Area Networks (SAN), die wiederum aus Komponenten wie Disk Arrays Fabric Switches und Host Bus Adaptern bestehen. 

Die Konzeption und Nutzung von IT-Infrastruktur-Lösungen wird aktuell vor allem von zwei Trends geprägt: Zum einen verlagern immer mehr Unternehmen ihre IT-Infrastruktur in eine Cloud-Umgebung und nutzen sie als Service (Infrastructure as a Service). Zum anderen erfolgt die Steuerung und Verwaltung von IT-Infrastruktur-Komponenten zunehmend getrennt von der Hardware in einer softwarebasierten Kontrollebene. Neben der Virtualisierung von Servern betrifft dies vor allem die Speicher- und Netzwerkautomatisierung (Software-Defined Storage, SDS und Software-Defined Networks, SDN). 


Welche IT-Infrastrukturtypen gibt es?

 

IT-Infrastrukturtypen lassen sich prinzipiell in folgende Kategorien einteilen: 

Traditionelles Rechenzentrum:

Dies ist die klassische Bereitstellungsform der IT-Infrastruktur für Unternehmen. Server, Data Storage und Netzwerk werden vom Unternehmen selbst angeschafft und als separiert betrachtete Komponenten betrieben. Häufig gibt es spezialisierte Teams, die jeweils für die Verwaltung von Computern, Speichersystemen und der Netzwerkumgebung zuständig sind.  

Converged Infrastructure:

Ein erster Schritt zu einer stärkeren Integration von IT-Systemen ist Converged Infrastructure. Statt Server, Storage und Netzwerkkomponenten separat bei verschiedenen IT-Infrastruktur-Anbietern zu bestellen, erwirbt das Unternehmen komplette Pakete, sogenannte Building-Blocks, von einem Supplier. Damit entfällt der Aufwand für das Sizing und die Konfiguration von Datacenter-Komponenten. Auch das Order- und Supplier-Management vereinfacht sich. 

Hyperconverged Infrastructure:

Einen wesentlichen Schritt weiter gehen die Anbieter von Hyperconverged Infrastructure-Lösungen (HCI). Die Komponenten werden nicht mehr nur in einem Bundle verkauft, sondern direkt in einem Gehäuse integriert. Ein solches „Datacenter in a Box“ lässt sich sehr schnell in Betrieb nehmen und reduziert den Verwaltungsaufwand noch einmal deutlich. 

Composable Infrastructure:

Bei diesem relativ neuen Ansatz werden IT-Ressourcen als Dienste behandelt, die sich beliebig kombinieren und skalieren lassen. Neue Anforderungen können so sehr viel schneller umgesetzt werden, indem man einfach die dafür benötigten Komponenten beziehungsweise Dienste „zusammensteckt 

Cloud Computing:

Cloud ist keine IT-Infrastruktur im eigentlichen Sinne, sondern ein Betriebsmodell, dass sich laut der allgemein anerkannten Definition des National Institute of Standards and Technology (NIST) durch folgende Merkmale auszeichnet: Selbstbedienung, einfacher und netzbasierter Zugriff, Ressourcenteilung, Elastizität und kontinuierliche Qualitätssicherung. Das Betriebsmodell lässt sich sowohl im lokalen Rechenzentrum als Private Cloud umsetzen, als auch direkt über öffentliche Netze als Public Cloud nutzen. 

Hybrid IT:

Laut dem Cloud Monitor 2022 von KPMG und Bitkom Research nutzen 84 Prozent der deutschen Unternehmen Cloud Computing, aber nur neun Prozent davon verfolgen eine Cloud-only-Strategie. In allen anderen Fällen kommt es deshalb zur Mischung von lokalen IT-Ressourcen und Cloud-Diensten, die als Hybrid Cloud oder Hybrid IT bezeichnet wird. Das Management solcher hybrider Umgebungen ist besonders herausfordernd, da unterschiedliche Bereitstellungsmodelle, Plattformen und Betriebssysteme verwaltet und abgesichert werden müssen.

Wie funktionieren die Komponenten der IT-Infrastruktur?  

Die Funktionsweise der einzelnen Komponenten einer IT-Infrastruktur lässt sich wie folgt beschreiben: 

Physische Infrastruktur:

Infrastrukturkomponenten wie Gebäude, Kabel, Klimaanlage, unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und Heizung bilden die Basis für einen störungsfreien IT-Betrieb. Sie sorgen dafür, dass die IT-Komponenten vor Witterungseinflüssen und unberechtigten Zugriffen geschützt sind, mit Strom versorgt werden und im optimalen Temperaturbereich operieren. 

Server:

Server stellen die eigentlichen Recheneinheiten in der IT-Infrastruktur dar. Über Software erhalten sie Rechenbefehle, die sie mit dem Hauptprozessor (Central Processing Unit, CPU) bearbeiten. Eingaben und Ausgaben werden im temporären Arbeitsspeicher (Random Access Memory, RAM) zwischengespeichert, bevor sie auf einen Permanentspeicher (Data Storage) ausgelagert werden. 

Clients:

Zu den Clients, auch Endgeräte genannt, gehören Desktop PCs und Notebooks, aber auch zunehmend Smartphones und Tablets. Sie stellen das eigentliche Frontend dar, über das die Nutzer*innen auf das Firmennetz zugreifen. Clients verfügen meist über leistungsfähige Prozessoren, eigenen Speicher und eine Netzwerkkarte, über die sie sich per WLAN, LAN oder Mobilfunk mit dem Firmennetz verbinden können. Eine Ausnahme bilden sogenannte Thin Clients, die eine deutlich geringere Leistung und weniger Permanentspeicher aufweisen als „Fat Clients. Diese preisgünstigen Geräte kommen vor allem in Virtual Desktop Infrastructure-Umgebungen (VDI) zum Einsatz, in denen der eigentliche Desktop auf dem Server liegt und der Client nur als Terminal für den Zugriff dient. 

Storage:

Speichersysteme stellen die Daten bereit, die von Servern abgerufen, verarbeitet und dann wieder gespeichert werden. Je nach Modell werden dabei Flash-Laufwerke (Solid-State Disk, SSD) oder Festplatten (Hard-Disk Drive, HDD) verwendet. Für die Langzeitarchivierung sind häufig auch sogenannte Tape Libraries im Einsatz, die Daten auf Magnetbändern speichern. 

Netzwerk:

Das Netzwerk ist für die Kommunikation zwischen den Komponenten zuständig. Es besteht neben der strukturierten Verkabelung vor allem aus Switches, Hubs und Routern. Je nach Modell und Konfiguration verarbeiten diese Geräte den Datenverkehr auf verschiedenen Schichten des OSI-Modells. Während Hubs auf der Netzwerkschicht 1 (Physical Layer) arbeiten, kommunizieren Switches auf Netzwerkschicht 2 (Data Link Layer) beziehungsweise 3 (Network Layer). Router arbeiten ebenfalls auf Schicht 3. Sie werden zur Verbindung von Netzwerken eingesetzt, zum Beispiel als Internet-Router. 
 

Warum benötigen Unternehmen ein modernes IT-Infrastrukturmanagement?  

Die IT-Infrastruktur ist geschäftskritisch geworden. Sie muss nicht nur bestehende Geschäftsprozesse unterbrechungsfrei und sicher unterstützen, sondern auch die Entwicklung neuer innovativer Geschäftsmodelle ermöglichen. Hinzu kommen ständig neue Anforderungen durch Krisen und disruptive Veränderungen. 

Gleichzeitig ist die IT-Infrastruktur in den vergangenen Jahren immer komplexer und umfassender geworden. In den meisten Unternehmen ist eine Hybrid IT mittlerweile Standard, bei der lokale Ressourcen mit Cloud-Diensten kombiniert werden. Hinzu kommt die zunehmende Digitalisierung durch Industrie 4.0 im Produktionsumfeld (Operational Technology, OT). Maschinen und Geräte werden über das Industrial Internet of Things (IIoT) mit der IT verbunden und müssen ebenfalls administriert und geschützt werden. 

Um diese Herausforderungen zu adressieren, benötigen Unternehmen ein modernes IT-Infrastrukturmanagement, das folgende Aufgaben erfüllt: 

Leistung sicherstellen:

Das IT-Infrastrukturmanagement und seine Teilbereiche Netzwerkmanagement, Server- und IT-Service-Management müssen dafür sorgen, dass alle aktuellen Anforderungen an die IT-Infrastruktur erfüllt werden. Außerdem sollten genügend Reserven zur Verfügung stehen, um Lastspitzen abzufangen und ein Wachstum des Unternehmens zu ermöglichen. Zu den leistungsbezogenen Kennzahlen (Key Performance Indicators, KPI), an denen sich das IT-Infrastrukturmanagement messen lassen muss, gehören Latenz, IOPS (Input / Output Operations per Second) sowie die Reaktionszeiten von Servern, Applikationen und Data Storage. 

Verfügbarkeit garantieren:

Die beste IT-Infrastruktur nützt wenig, wenn sie wegen geplanter oder ungeplanter Downtimes nicht zur Verfügung steht. Das IT-Infrastrukturmanagement muss deshalb Maßnahmen ergreifen, um die Ausfälle höchstmöglich zu minimieren. Dazu gehört beispielsweise eine redundante Auslegung aller kritischen IT-Systeme wie Server, Data Storage und Netzwerkkomponenten sowie Konzepte für Backup and Restore, Desaster Recovery und Business Continuity. Virtualisierung und Netzwerkautomatisierung tragen ebenfalls zu einer höheren Verfügbarkeit bei. Gemessen wird die Verfügbarkeit unter anderem über KPIs wie MTBF (Mean Time Between Failures), MTTR (Mean Time to Repair) und Uptime. 

- Security-Risiken minimieren: Das IT-Infrastrukturmanagement bildet die Basis für die Sicherheit im Unternehmen. Es muss beispielsweise dafür sorgen, dass alle Komponenten regelmäßig aktualisiert und Sicherheitspatches zeitnah eingespielt werden. Auch die sichere Konfiguration aller Bestandteile der IT-Infrastruktur fallen in seinen Aufgabenbereich. Zu den KPIs im Security-Bereich gehören MTDR (Mean Time to Detect & Respond), die Zahl der Sicherheitsvorfälle oder die Anzahl ungepatchter Systeme. 

Kosten optimieren:

Das IT-Infrastrukturmanagement steht immer vor der Herausforderung, mit dem zur Verfügung stehenden Budget ein Maximum an Leistung, Verfügbarkeit und Sicherheit bieten zu können. Dabei spielen die Aufwendungen für Anschaffung, Betrieb und Verwaltung der IT-Infrastruktur eine große Rolle. Im Softwarebereich sind beispielsweise Lizenzen ein großer Kostenblock. Über ein Software Asset Management muss daher sichergestellt werden, dass es weder zu einer Unter- noch zu einer Überlizenzierung kommt. Zu den Finanz-KPIs gehören IT- und Support-Kosten pro Mitarbeitendem, der Anteil der IT-Ausgaben an den Gesamtkosten oder der Entwicklung der IT-Spendings im Vergleich zum Umsatzwachstum. 

 

Tipps für den Aufbau einer IT-Infrastruktur in Unternehmen

Um eine langfristig wettbewerbsfähige, sichere und resiliente IT-Infrastruktur aufzubauen, sollten Unternehmen die folgenden Tipps beachten:

Reifegrad bestimmen:

Vor der Konzeption einer neuen IT-Infrastruktur gilt es, erst einmal den Status quo festzuhalten: Welche Hardware, Software und Services werden aktuell genutzt? Welche IT-Infrastruktur ist bereits im Einsatz? Wie groß ist die IT-Abteilung und welche Expertise ist dort vorhanden? Welchen Anteil nehmen Cloud-Ressourcen ein? Gibt es eine Schatten-IT in den Fachabteilungen? Welche strategischen Ziele verfolgt das Unternehmen mit dem Aufbau der neuen IT-Infrastruktur?

Auf Basis dieser und weiterer Fragen lässt sich der Reifegrad des Unternehmens bestimmen und in folgende fünf Stufen einordnen: 

  1. Keine oder geringe Kenntnisse über die Anforderungen und Bestandteile der digitalen Transformation
  2. Erste Konzepte für die digitale Transformation, aber noch keine klare Strategie
  3. Strategische Planung vorhanden, Umsetzung aber noch nicht begonnen
  4. Digitale Transformation gestartet
  5. Digitale Prozesse und Tools fest in der Organisation verankert.

Anforderungen definieren:

Im nächsten Schritt gilt es, die Leistungsmerkmale der neuen IT-Infrastruktur zu bestimmen. Dabei sollten Unternehmen die Erkenntnisse aus Schritt eins immer im Blick behalten. Es hat zum Beispiel wenig Sinn, eine hochkomplexe IT-Infrastruktur selbst aufbauen und betreiben zu wollen, wenn dafür das notwendige Know-how fehlt. Bei der Definition der Anforderungen spielen folgende Kriterien eine wesentliche Rollen.

Ziele:

Am wichtigsten ist natürlich zu definieren, was überhaupt mit der neuen IT-Infrastruktur erreicht werden soll. Soll sie bestehende Systeme ablösen oder ergänzen? Soll sie „nur“ mehr Leistung bringen oder völlig neue Aufgaben übernehmen? Stehen Einsparungen von Kosten und Managementaufwand im Vordergrund, oder geht es um höhere Verfügbarkeit, größere Sicherheit und Agilität? 

Größe:

Das Sizing einer IT-Infrastruktur ist eine besondere Herausforderung, denn dabei ist nicht nur der aktuelle Bedarf zu berücksichtigen, sondern auch zukünftige Entwicklungen, die sich naturgemäß nur bedingt vorhersehen lassen. So beeinflussen nicht nur Nachfrageschwankungen und Veränderungen in der Zahl der Mitarbeitenden die Anforderungen, sondern auch technologische Fortschritte, Krisen oder neue Gesetze. 

Gesetze, Regulierung und Compliance:

Je nach Branche und Unternehmenszweck können die Anforderungen an eine IT-Infrastruktur durch den Gesetzgeber, aber auch durch branchenspezifische Regulierungen oder interne Vorgaben erheblich variieren. Unternehmen der kritischen Infrastruktur (KRITIS) sind beispielsweise verpflichtet, ihre IT-Infrastruktur in besonderem Maße gegen Störungen der Verfügbarkeit, Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit durch geeignete technische und organisatorische Maßnahmen abzusichern. Das Sicherheitsgesetz 2.0 verschärft die Anforderungen noch einmal deutlich und weitet zudem den Kreis der KRITIS-Unternehmen aus. 

Betriebsmodell:

Entscheidend für den Aufbau einer IT-Infrastruktur ist auch die Frage, wo, von wem und in welchem Modell sie betrieben werden soll. Die Bandbreite reicht dabei vom komplett selbst konzipierten, gebauten und betriebenen lokalen Rechenzentrum bis zu einer Cloud-only-Strategie, in der alle IT-Ressourcen aus einer Cloud bezogen werden. Dazwischen gibt es zahlreiche Abstufungen. So lassen sich beispielsweise IT-Systeme auch im lokalen Datacenter as-a-Service nutzen. Sie verbleiben dabei im Besitz des Herstellers oder IT-Infrastruktur Service Providers, der die Leistung über eine monatliche Gebühr abrechnet. Weitere alternative Betriebsmodelle zum Eigenbetrieb oder einer Cloud-Lösung sind Co-Locations, bei denen IT-Systeme vom Anbieter gemietet beziehungsweise eigene IT-Systeme in den Räumen des Co-Location-Providers betrieben werden.

Strukturiert planen:

Der Aufbau einer IT-Infrastruktur erfordert eine sorgfältige Planung. Aufwand und Vorlaufzeiten unterscheiden sich dabei je nach Umfang des Projekts und Betriebsmodells stark. Soll beispielsweise ein komplett neues Rechenzentrum entstehen, ist mit mehreren Jahren Projekt- und Bauzeit zu rechnen. Beschaffung und Installation von Servern, Data Storage und Network Solutions benötigen in der Regel sechs bis zwölf Monate Vorlaufzeit. Wesentlich schneller und einfacher ist es natürlich, Infrastructure-as-a-Service aus der Cloud zu buchen. Das sollte aber nicht zu einem überstürzten und unstrukturierten Vorgehen verleiten. Wer den Aufbau einer IT-Infrastruktur in der Cloud nicht ebenso sorgfältig plant und durchführt wie den im eigenen Rechenzentrum, geht beträchtliche Risiken ein. Datenschutzprobleme, explodierende Kosten, hohe Komplexität und ein damit verbundener Management-Overhead können die Folge sein.

Mit den richtigen Partnern umsetzen:

Die wenigsten Unternehmen können und wollen heute noch eine IT-Infrastruktur im Alleingang aufbauen und betreiben. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um ein eigenes Datacenter handelt oder um die Nutzung von Cloud Computing. Bei einem lokalen Betrieb der IT-Ressourcen sind Systemhäuser und Managed Service Provider die richtigen Ansprechpartner. Aber auch die IT-Infrastruktur-Anbieter leisten Support, der von Professional Services bis zu Finanzierungsangeboten reicht. Bei einer Cloud-basierten IT-Infrastruktur sollte auf jeden Fall ein Cloud-Architekt zurate gezogen werden. Vor allem die Angebote von großen Public Cloud-Anbietern wie Microsoft Azure, Amazon Web Services oder Google sind derart komplex und umfangreich, dass Unternehmen ohne Expertenhilfe kaum die optimale Konfiguration für ihre Anforderungen finden können.

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