Datensicherung ( []) bezeichnet das Anlegen (mindestens) einer Datenkopie auf anderen Datenträgern, mit dem Ziel, im Falle eines Datenverlustes die Originaldaten wiederherstellen zu können. Die Datensicherung ist eine grundlegende Maßnahme für Datensicherheit.
Die auf einem Speichermedium gesicherten Daten werden als Sicherungskopie (oder ) bezeichnet. Die Wiederherstellung der Originaldaten aus einer Sicherungskopie bezeichnet man als Datenwiederherstellung, Datenrücksicherung oder (englisch) .
Umsetzung mini|Kompakte Netzwerk-Festplatte
Die Aufbewahrung von Datensicherungen sollte in einer sicheren Umgebung erfolgen, die örtlich möglichst weit entfernt von der EDV-Anlage ist. Das Herstellen der Datensicherung kann zusätzlich auf einem anderen Medium für Datenspeicherung erfolgen, um typische technische Risiken zu mindern.
Für Privatpersonen bieten sich externe Festplatten mit USB-Anschluss an. Diese lassen sich unkompliziert an das zu sichernde System anschließen, wieder von diesem trennen und ermöglichen so eine externe Aufbewahrung. Auch netzwerkbasierter Speicher (NAS) und Wechselplatten sind einfach anzuschließen und zu entfernen, wodurch schnelle Sicherungen möglich sind. Bei NAS-Systemen besteht in der Regel zusätzlich die Möglichkeit, einen RAID-Verbund aus mehreren Festplatten anzulegen, mit dem auch bei technischem Versagen einer einzelnen Platte die Daten noch verfügbar bleiben. Für private Zwecke und kleinere Unternehmen eignen sich z. B. Bankschließfächer zur Aufbewahrung von Datenträgern in der Langzeitarchivierung. Eine Alternative dazu stellt die Online-Datensicherung dar, auch häufig als Cloud bezeichnet: Diese Form der Datensicherung erfolgt außer Haus, meist in einem Rechenzentrum, und es kann jederzeit darauf zugegriffen werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Datentransfer in gesicherter Art und Weise erfolgt. Auch der externe Dienstleister sollte die Inhalte nicht lesen können. Für größere Unternehmen können sich speziell gesicherte Safes oder Räumlichkeiten (sog. Zellen) zur feuersicheren Unterbringung der Tape-Library lohnen. Auch können die gesicherten Daten auf mehrere Standorte oder Rechenzentren verteilt werden.
Sicherungsarten Je nach Veränderungsintensität der zu sichernden Daten können beim konkreten Sicherungsvorgang verschiedene Sicherungsarten eingesetzt werden. Oft erfolgt eine Abgrenzung zur Systemsicherung. Einzelne Sicherungsvorgänge können in Volldatensicherung, differenzielle und inkrementelle Sicherung unterschieden werden. Differenzielle und inkrementelle Sicherung setzen mindestens eine erfolgte Volldatensicherung voraus. Es besteht auch die Möglichkeit, nur bestimmte Dateiformate zu sichern. Daneben lassen sich auch ganze Datenträger oder Datenträger-Partitionen als Abbild sichern. In einigen Fällen ist es möglich, auch lediglich Teile aus einem vollständigen Sicherungssatz wiederherzustellen.
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 oft einen sehr hohen Speicherbedarf und die Sicherung selbst ist bei großen Datenmengen sehr zeitintensiv. Daher wird die Sicherung parallelisiert.
Für manche Dateisysteme 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 ) 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, Programme 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.
Bei einigen großen Dateibeständen, die sich häufig ändern (virtuelle Maschinen, Datenbanken, Postfach-Dateien mancher E-Mail-Programme), ist die differenzielle Sicherung oft nachteilig, da bei kleinsten Änderungen jedes Mal die gesamte Datei gesichert wird. Daher bieten manche Datenbanken ein Rollbackverfahren an.
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 jeweilige 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 tarGNU: Using tar to Perform Incremental Dumps 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.
Backupstrategien
3-2-1 Backup-Regel alt=Mehrere Computer senden ihre Backupdaten an einen primären Backupserver. Die Daten von dem primären Backupserver werden dann nochmals auf einen weiteren lokalen Backupserver und einen Backupserver in der Cloud kopiert.|mini|355x355px|Schematische Abbildung der 3-2-1 Backupstrategie. Die 3-2-1 Backup-Regel ist eine Strategie, um sich gegen Datenverlust durch den Ausfall von Backupsystemen abzusichern. Dabei stehen die einzelnen Zahlen für die folgenden Punkte:
3: Die zu sichernden Daten sollten in dreifacher Ausführung gespeichert werden.
2: Es sollten zwei verschiedene Medientypen (Festplatten, Magnetband, DVD, Cloud, …) zum Speichern der Daten verwendet werden.
1: Eine der Kopien sollte an einem anderen Standort (offsite) liegen.
Die 3-2-1-0- oder 3-2-1-1-0-Regel ist eine Weiterentwicklung der 3-2-1-Regel, die zum einen Probleme behandelt, die sich aus der Vernetzung von Computersystemen ergeben, und zum anderen die Rücksicherung in das Sicherungskonzept einbezieht:
1: Eine der Kopien sollte offline sein, d. h. komplett von der EDV bzw. von einem Netzwerk getrennt sein, z. B. eine externe Festplatte, die vom System getrennt wird. So ist ausgeschlossen, dass die Datensicherung durch einen Angreifer gelöscht oder verschlüsselt werden kann. Dies kann auch durch WORM-Systeme (Write once, read multiple) realisiert werden – das können zum einen Datenträger sein, die nur beschrieben und gelesen, aber nicht geändert oder gelöscht werden können. Zum anderen existieren systemische Ansätze, die das Löschen und Ändern sicher verhindern.
0: „Null Fehler“ – die geschriebenen Daten sollten schon während des Backupvorgangs verifiziert werden. Außerdem sollte durch regelmäßige Wiederherstellungstests sichergestellt werden, dass die Wiederherstellung funktioniert und die Daten fehlerfrei sind.
First in, first out (FIFO)