Datensicherung/Sicherungsarten

Sicherungsarten

Je nach Veränderungsintensität der zu sichernden Daten können beim konkreten Sicherungsvorgang verschiedene Sicherungsarten eingesetzt werden

Einzelne Sicherungsvorgänge können in Volldatensicherung, differenzielle und inkrementelle Sicherung unterschieden werden
Differenzielle und inkrementelle Sicherung setzen mindestens eine erfolgte Volldatensicherung voraus
Bei der normalen Datensicherung werden bestimmte Dateien und/oder Verzeichnisse (Ordner) ausgewählt, deren Inhalt gesichert werden soll
Es besteht auch die Möglichkeit, nur bestimmte Dateiformate zu sichern
Daneben lassen sich auch ganze Datenträger oder Datenträger-Partitionen als Abbild sichern
In allen Fällen ist es möglich, auch lediglich Teile aus einem vollständigen Sicherungssatz wiederherzustellen

Es wird unterschieden in:

Komplett-/Vollsicherung

Die Komplett- oder Vollsicherung wird in Programmen auch als „Normale Sicherung“ bezeichnet

Hierbei werden die jeweils zu sichernden Daten (ein komplettes Laufwerk, eine Partition, bestimmte Verzeichnisse und/oder bestimmte Dateien, bestimmte Dateiformate) vollständig auf das Sicherungsmedium übertragen und als gesichert markiert

Die Vollsicherung ist technisch sehr einfach, da Daten lediglich kopiert werden

Durch die vollständige Kopie der Daten hat die Vollsicherung einen sehr hohen Speicherbedarf und die Sicherung selbst ist bei großen Datenmengen sehr zeitintensiv
Oft wird die Sicherung deshalb parallelisiert, wodurch allerdings die Arbeitsgeschwindigkeit reduziert wird

Für manche Dateisystemen kann ein lesbarer Snapshot der zu sichernden Daten erstellt werden

Während die Sicherung des Snapshots im Hintergrund durchgeführt wird, können bereits Änderungen an den Daten vorgenommen werden, welche dann über Copy-On-Write gespeichert werden

Das Dateisystem kann auch während der Dauer des Backups genutzt werden und die Sicherung ist konsistent

Speicherabbildsicherung

Bei der Speicherabbild-Sicherung (englisch Vorlage:Lang) kann der komplette Datenträger (meist die Festplatte, aber auch USB-Massenspeicher, optische Medien oder bei einigen Programmen auch Datenträger im Netzwerk) oder eine Partition durch ein 1-zu-1-Abbild gesichert werden

So können beispielsweise nicht nur die Nutzdaten, sondern das gesamte Dateisystem, inklusive Betriebssystem und Benutzereinstellungen, gespeichert werden
Der Vorteil dieser Sicherung besteht darin, dass bei einem Totalausfall des Rechners das Speicherabbild auf den Datenträger zurückgeschrieben und dadurch der Zustand des jeweiligen Datenträgers zum Sicherungszeitpunkt vollständig wiederhergestellt werden kann

Bei einer derartigen Wiederherstellung wird entweder das gesamte Dateisystem in seiner Originalstruktur wiederhergestellt (in diesem Fall ist kein Dateisystemtreiber erforderlich, sondern lediglich ein Gerätetreiber für den Datenträgerzugriff), oder ein besonderer Treiber liest regulär das Dateisystem und extrahiert nur die gewünschten Verzeichnisse und Dateien aus der Sicherung, um diese als normale Verzeichnisse und Dateien in das aktuelle Dateisystem zu integrieren bzw. die aktuellen mit den älteren gesicherten Dateien zu überschreiben (siehe auch „Inkrementelle Sicherung“)

Seit einigen Jahren sind Programme auf dem Markt, die solche Sicherungen inkrementell anlegen können

Differenzielle Sicherung

Bei der sogenannten differenziellen Sicherung werden alle Dateien gespeichert, die seit der letzten Komplettsicherung geändert wurden oder neu hinzugekommen sind

Es wird auf der letzten Komplettsicherung aufgesetzt, wobei gegenüber einer neuen Vollsicherung Speicherplatz und Zeit gespart werden kann
Differenzielle Sicherungsstände hängen lediglich von der letzten Komplettsicherung ab und sind unabhängig von anderen differenziellen Sicherungsständen
Nicht mehr benötigte Sicherungsstände können unabhängig voneinander gelöscht werden

Bei sehr großen Dateien, die sich häufig ändern (virtuelle Maschinen, Datenbanken, Postfach-Dateien mancher E-Mail-Programme) ist die differenzielle Sicherung nachteilig, da bei kleinsten Änderungen jedes Mal die gesamte Datei gesichert wird

Inkrementelle Sicherung

Bei der inkrementellen Sicherung werden die Dateien oder Teile von Dateien gespeichert, die seit der letzten inkrementellen Sicherung oder (im Falle der ersten inkrementellen Sicherung) seit der letzten Komplettsicherung geändert oder hinzugefügt wurden

Es wird immer auf der letzten inkrementellen Sicherung aufgesetzt
Bei einer Wiederherstellung müssen die Daten aus mehreren Sicherungen zusammengetragen werden
Dafür muss gewährleistet sein, dass die vollständige Kette aller Sicherungen bis zur letzten Vollsicherung in der korrekten Abfolge fehlerfrei nachvollziehbar ist
Dies wird z. B
durch Datumsstempel oder Prüfsummen erreicht

Inkremente der Datensicherung können auf zwei Weisen gespeichert werden:

Üblich sind die forward deltas
Die (ältere) Vollsicherung dient als Fundament und wird nicht verändert, während darauf die Inkremente aufgebaut werden
Der aktuelle Datenbestand kann nur unter Berücksichtigung von Inkrementen wiederhergestellt werden
Beispiele: duplicity
Eine inkrementelle Sicherung mit reverse deltas kehrt dieses Prinzip um
Bei jeder Sicherung werden geänderte Daten in der Vollsicherung und die vorherigen alten Daten in einem Inkrement gespeichert
Auf die Vollsicherung kann jederzeit problemlos zugegriffen werden, während eine ältere Version einer Datei nur durch Berücksichtigung der Inkremente wiederhergestellt werden kann
Beispiel: rdiff-backup.

Die inkrementelle Sicherung hat einen sehr geringen Speicherbedarf, das Verfahren eignet sich daher für die Datensicherung in Netzwerken oder in der Cloud

Andererseits sind prinzipbedingt alle Inkremente miteinander verkettet, weshalb es nur mit großem Rechenaufwand möglich ist, ein Inkrement zwischen zwei anderen Inkrementen zu entfernen, etwa um Speicherplatz zu sparen oder private Daten zu löschen

Erkennung veränderter Dateien

Zur Unterscheidung von veränderten Dateien und bereits gesicherten, unveränderten Dateien setzen manche Dateisysteme spezielle Dateiattribute ein, die bei einer Veränderung automatisch vom System gesetzt werden und bei einer Voll- oder inkrementellen Sicherung vom Sicherungsprogramm wieder gelöscht werden (z. B. das Archivbit bei FAT und NTFS)

Stehen solche Attribute nicht zur Verfügung, muss die Backup-Software über die Dateien Buch führen, etwa durch den Abgleich des Datei-Datums, der Dateigröße oder den Einsatz von Prüfsummen wie SHA-1
Beispielsweise verwendet tar bloße Zeitstempel, rdiff-backup Zeitstempel und Dateigrößen, und duplicity zusätzlich SHA-1

Problematik bei verschlüsselten Daten

Das Backup von verschlüsselten Dateien ist in zweierlei Hinsicht problematisch: Wird der Inhalt der Datei nur geringfügig verändert, verfügt der Angreifer dank verschiedener Backups über verschiedene Versionen der verschlüsselten Datei

Die Annahme, dass von Inkrement zu Inkrement der Klartext der Datei nur geringfügig verändert wurde und die deutliche Mehrheit des Klartextes identisch bleibt, kann für die Kryptoanalyse nützlich sein

Einige Verschlüsselungstools (wie TrueCrypt) speichern das Änderungs-Datum nicht ab und verändern die Größe der verschlüsselten Datei nicht (Containerdatei mit fixer Größe, oder Padding, um die Datei auf die gewünschte Fixgröße aufzufüllen)

Dies hat vor allem den Zweck, dem Angreifer die Suche nach den geheimen Inhalten zu erschweren
Dies hat aber zur Folge, dass die Backup-Software die veränderte Datei nicht erkennen kann
Dies führt dann zu einem anderen Problem: Von verschlüsselten Daten werden unter Umständen keine Backups erstellt, solange die Backup-Software nicht mit Prüfsummen arbeitet