Was ist ein Edgeserver und wie funktioniert er?

Während Edge-Server dieselben Funktionen wie ein herkömmlicher Server ausführen, tun diese Geräte dies von einem nicht herkömmlichen Standort aus. Ein Edge-Server verarbeitet Daten physisch in der Nähe des Endbenutzers, sei es in einem Smart Home, einer IoT-betriebenen Fabrik, einem Krankenhaus oder einem selbstfahrenden Auto. Durch die Ausführung von Vorgängen am Netzwerkrand werden Verarbeitungsrückstände und Entfernungsverzögerungen vermieden, zwei häufige Probleme herkömmlicher Server.

Dieser Artikel bietet einen detaillierten Einblick in Edge-Server und die Rolle, die diese Geräte in der aktuellen IT-Landschaft spielen. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, was Edge-Server sind, wie sie funktionieren und warum diese Geräte die erste Wahl für Anwendungsfälle mit geringer Latenz sind.

Was ist ein Edgeserver?

Ein Edge-Server ist eine Hardware, die Datenberechnungen am Ende (oder „Edge“) eines Netzwerks durchführt. Wie ein normaler Server kann ein Edge-Server Rechen-, Netzwerk- und Speicherfunktionen bereitstellen.

Edge-Server verarbeiten Daten physisch in der Nähe der Endbenutzer und der Anwendungen vor Ort, sodass diese Geräte Anfragen schneller verarbeiten als ein zentraler Server. Anstatt unverarbeitete Daten auf dem Weg zu und von einem Rechenzentrum zu senden, verarbeiten diese Geräte Rohdaten und geben Inhalte an Client-Rechner zurück. Dadurch bieten Edge-Server eine schnellere Leistung, geringere Latenz und kürzere Ladezeiten.

Es gibt zwei Arten von Edgeservern:

• CDN-Edgeserver (Content Delivery Network): Ein CDN-Edgeserver ist ein Computer mit zwischengespeicherten Versionen statischer Inhalte von einem Ursprungsserver (Bilder, JavaScript-Dateien, HTML-Dateien usw.). Ein Unternehmen kann CDN-Edge-Server an verschiedenen Points of Presence (PoPs) in einem Content-Delivery-Netzwerk bereitstellen.
• Edge-Rechenserver: Dieser Servertyp stellt Rechenressourcen am Rand des Netzwerks bereit. Während ein CDN-Server nur statische Webinhalte bereitstellt, stellt ein Edge-Computing-Server die für IoT-Apps erforderlichen Funktionalitäten bereit.

Beachten Sie, dass es einen Unterschied zwischen Edge-Servern und Geräten gibt. Der Begriff „Edge-Gerät“ bezieht sich auf Hardware, die einen Zugangspunkt zu einem Netzwerk bereitstellt (z. B. einen Router oder Switch).

Edge-Server vs. Ursprungsserver

Ein CDN-Edge- und -Ursprungsserver arbeiten normalerweise zusammen, um Inhalte an Endbenutzer bereitzustellen. Die beiden Geräte verfügen über ähnliche Fähigkeiten, spielen jedoch unterschiedliche Rollen im Prozess der Inhaltsbereitstellung.

Ein Ursprungsserver ist ein Computer, der Programme zum Abhören und Beantworten von Internetanfragen ausführt. Abhängig von der Entfernung zwischen Ursprungsserver und Benutzer kann es bei Antworten zu Verzögerungen kommen. Auch die zusätzliche Round-Trip-Zeit (RTT), die für den Aufbau einer sicheren Internetverbindung über SSL/TLS erforderlich ist, kann die Latenz erhöhen.

Ein CDN-Edgeserver reduziert die Latenz erheblich, indem er zwischen dem Ursprungsserver und dem anfordernden Computer sitzt. Durch das Hosten statischer Assets an einem strategischen Ort in der Nähe des Client-Computers beschleunigt ein Edge-Server die Ladezeit einer Webressource.

Hier ist ein Beispiel dafür, wie ein Edge- und ein Ursprungsserver zusammenarbeiten, um eine Anmeldeseite bereitzustellen:

• Der Benutzer sendet eine Anfrage zum Zugriff auf die Anmeldeseite.
• Das CDN verwendet Anycast DNS, um den nächstgelegenen CDN-Edgeserver zu ermitteln und die Anfrage an dieses Gerät weiterzuleiten.
• Ein Edge-Server lädt den statischen Inhalt und gibt ihn an das Benutzergerät zurück, ohne dass der Ursprungsserver Bandbreite verbraucht.
• Sobald die Seite gerendert ist, gibt der Benutzer einen Benutzernamen und ein Passwort ein.
• Die Anfrage nach dynamischen Inhalten wird an den Edge-Server weitergeleitet, der die Anfrage dann per Proxy an den Ursprungsserver zurückleitet.
• Der Ursprungsserver überprüft die Identität des Benutzers in der zugehörigen Datenbank und sendet spezifische Kontodaten zurück.

Edge-Server sind kein Ersatz für Ursprungsserver (oder umgekehrt). Ein Ursprungsserver ist bei der Verwendung eines CDN-Servers von entscheidender Bedeutung, da er Vorgänge hostet, die für den Edge unsicher sind. Gute Beispiele sind Datenbanken mit gehashten Client-Zugangsdaten, die zur Authentifizierung verwendet werden, oder anfällige Backends.

Edge-Server vs. Cloud Computing

Unter Cloud Computing versteht man die Ausführung einer Arbeitslast in einer Cloud, einer softwaredefinierten Umgebung, die von einem Rechenzentrum oder einer Serverfarm erstellt wird. Beim Edge-Computing wird eine Arbeitslast auf einem Edge-Server ausgeführt, einer Hardware, die außerhalb eines Rechenzentrums ausgeführt wird.

Obwohl sie unterschiedlich sind, schließen sich Edge- und Cloud-Computing nicht gegenseitig aus. Ein Edge-Server kann Teil einer Cloud sein, wenn Sie seine Speicher- und Rechenressourcen abstrahieren. Außerdem können sowohl Edge- als auch Cloud-Computing Container verwenden, Softwarepakete, die auf jedem Cloud-Bereitstellungsmodell ausgeführt werden können.

Wie funktionieren Edgeserver?

Ein Edge-Server befindet sich zwischen zwei verschiedenen Netzwerkpunkten und ist mit diesen verbunden. Er fungiert als Schnittstelle zwischen Datenproduzenten und -konsumenten. Es gibt keine festgelegte Definition, wie nah der Server an einem der Endpunkte sein muss, daher gibt es vier Arten von Kanten:

• Gerätekante (der Server ist eine Komponente innerhalb des Endbenutzergeräts).
• Vor-Ort-Edge (Knoten, die sich physisch im lokalen Netzwerk oder in der Einrichtung befinden).
• Netzwerk-Edge (netzwerkspezifische Knoten wie Basisstationen oder Telekommunikations-Rechenzentren).
• Regionaler Edge (der Server befindet sich in einem traditionellen lokalen Rechenzentrum).

Hier ist ein Beispiel dafür, wie ein Edge-Computing-Server funktioniert, der zwischen IoT-Geräten in einer Fabrik und dem Rechenzentrum des Unternehmens sitzt:

• Verschiedene IoT-Geräte in der Fabrikhalle (Kameras, Thermometer, Sensoren usw.) interagieren mit lokalen Edge-Computing-Servern und senden Daten an diese.
• Server bieten lokale Verarbeitung, Speicherung und Datenanalyse, um Einblick in die Produktion zu geben.
• Registriert ein IoT-Sensor beispielsweise einen riskanten Anstieg der Temperatur einer Maschine, erkennt der Edge-Server das Problem in Echtzeit.
• Der Edge-Server stoppt die Produktion, bevor die Maschine überhitzt.
• Der Edge-Computing-Server sendet relevante verarbeitete Daten an ein Unternehmensrechenzentrum, wo Mitarbeiter einen Wartungsplan erstellen können.

In diesem Beispiel reduziert der Edge-Server die Bandbreite zum und vom Unternehmensrechenzentrum erheblich. Ohne den Server würde das Rechenzentrum unverarbeitete Daten direkt empfangen, was zu Latenzzeiten führen könnte, die zu Geräteschäden oder einem Brand führen können.

Anwendungsfälle für Edge-Server

Für die meisten Anwendungsfälle, die eine schnelle Datenverarbeitung in Echtzeit erfordern, ist ein Edge-Server eine gute Wahl. Diese Geräte eignen sich auch hervorragend für Anwendungsfälle, in denen Sie keine standardmäßigen, sperrigen Server einsetzen können. Hier sind einige Beispiele dafür, wie Unternehmen Edge-Server einsetzen:

• Server in IoT-Sensoren auf Industrieanlagen.
• Überwachungssensoren, die über einen lokalen Server zur Echtzeit-Datenanalyse verfügen.
• Eine App, die Filme und Fernsehsendungen mit kassierten Videos über einen Edge-Server streamt.
• Hybrid-Cloud-Architektur, bei der die zentrale Datenverarbeitung rechenintensive Arbeitslasten verarbeitet, während ein Edge-Server Arbeitslasten übernimmt, die eine Echtzeitverarbeitung erfordern.
• Eine Banking-App, die für eine schnelle Leistung einen Edge-Server nutzt, aber vertrauliche Daten auf dem Ursprungsserver isoliert.
• IoT-Geräte, die die Patientenüberwachung im Krankenhaus durchführen.
• Edge-Server, die eine Fernüberwachung von Öl- und Gasanlagen ermöglichen.
• Selbstfahrende Autos, die große Datenmengen sammeln und Entscheidungen in Echtzeit treffen.

Vor- und Nachteile von Edgeservern

Wie die meisten Technologien haben Edge-Server spezifische Vor- und Nachteile. Lassen Sie uns die Vor- und Nachteile von Edge-Servern genauer untersuchen.

Vorteile

Hier sind die Hauptvorteile der Verwendung eines Edge-Servers:

• Reduzierte Latenz: Endbenutzer erleben eine bessere Leistung und schnellere Ladezeiten, wenn sie Inhalte von einem geografisch näher gelegenen Server anfordern. In einem industriellen Umfeld bedeutet die fehlende Latenz, dass IoT- und KI-gestützte Geräte in Sekundenbruchteilen Entscheidungen treffen und sofort auf eine riskante Situation reagieren können.
• Reduzierte Arbeitslast des Ursprungsservers: Plötzliche Datenverkehrsspitzen können sich auf die Leistung eines Ursprungsservers auswirken. Da ein CDN-Server die meisten Clientanfragen in einer Region übernimmt, ist die Wahrscheinlichkeit von Leistungsproblemen auf Ihrem Ursprungsserver geringer.
• Erhöhte Sicherheit des Ursprungsservers: Ein CDN-Edgeserver verbirgt die IP-Adresse des Ursprungsservers und leitet Anfragen von Clients weiter. Dieses Netzwerkmodell verbessert die Datenintegrität und den Datenschutz und verringert gleichzeitig die Gefährdung des Ursprungsservers durch DDoS-Angriffe.
• Reduzierter Bandbreitenbedarf (und geringere Kosten): Ein Edge-Server reduziert die Notwendigkeit, Daten mit externen Netzwerken auszutauschen. Diese Fähigkeit führt zu geringeren Anforderungen an die Netzwerkbandbreite und geringeren Kosten.
• Bessere Datensicherheit: Weniger Datenübertragungen an externe Standorte und kürzere Übertragungszeiten bedeuten weniger offene Verbindungen und weniger Möglichkeiten für Cyberangriffe. Da Sie Daten nicht mehr in einem zentralen System speichern oder verarbeiten, begrenzen Sie außerdem die Folgen einer erfolgreichen Datenschutzverletzung.
• Bessere Verfügbarkeit: Selbst wenn der Ursprungsserver ausfällt, können Edge-Server die Funktionen im lokalen Netzwerk aufrechterhalten. Diese Funktion ist gut für das Kundenerlebnis, aber für Gesundheits-Apps und kritische Kontrollsysteme von entscheidender Bedeutung.
• Größere Rechenkapazität: Edge-Server bieten Rechenkapazitäten, die begrenzte lokale Geräte ergänzen.

Nachteile

Die Verwendung von Edge-Servern hat auch einige Nachteile. Wenn Sie über den Einsatz eines Edge-Servers nachdenken, sollten Sie die folgenden Nachteile im Hinterkopf behalten:

• Anspruchsvolle Wartung: Da Edge-Server an verschiedenen geografischen Standorten betrieben werden, müssen Unternehmen Prozesse für die Überwachung, Wartung und Aktualisierung ihrer Geräte definieren. Die interne Bewältigung dieser Aufgaben stellt eine Herausforderung dar, während die Auslagerung der Serververwaltung zu zusätzlichen Kosten und Koordinationsproblemen führt.
• Größere Angriffsfläche:Während Edge-Server in manchen Bereichen Sicherheitssteigerungen bieten, bedeuten mehr Server mehr potenzielle Einstiegspunkte in das Netzwerk. Wenn Sie einen der Edge-Server nicht ordnungsgemäß warten, besteht die Gefahr von Datenlecks oder -verstößen. Auch Sicherheitsrisiken auf lokaler Ebene (wie unerfahrene Teams und schwache Passwörter) erschweren die Cybersicherheit.
• Nicht ideal für riskante Arbeitslasten: Die Sicherung von Daten während der Übertragung über ein Netzwerk ist in der Regel einfacher als die Sicherung von Daten während der Verarbeitung. Edge-Server sind für risikoreiche Arbeitslasten, sensible Daten oder Prozesse mit besonderen Compliance-Anforderungen ungeeignet.
• Probleme mit hohem Datenvolumen: Arbeitslasten mit extremen Datenmengen können die Leistung eines Edge-Servers beeinträchtigen. Wenn Ihre Arbeitslast große Datenmengen generiert, ist es wahrscheinlich kostengünstiger und einfacher, die Daten in ein Rechenzentrum oder eine öffentliche Cloud zu verschieben.
• Hohe Kosten: Die Bereitstellung und Wartung zahlreicher geografisch verteilter Server ist kostspielig. Sie müssen nicht nur Hardware kaufen, sondern auch eine fortschrittliche Infrastruktur und ein kompetentes Team benötigen, um das Beste aus dem Edge herauszuholen.
• Datenverlustrisiken: Viele Edge-Server verwerfen irrelevante Daten nach der Erfassung, um große Informationsmengen zu verarbeiten. Wenn der Server versehentlich relevante Daten verwirft, gibt es normalerweise keine Möglichkeit, die verlorenen Informationen wiederherzustellen.

Die Zukunft der Edge-Hardware

Hier ist ein kurzer Überblick darüber, was Sie im Jahr 2022 von Edge-Servern erwarten können:

• Hardware-as-a-Service: Das „As-a-Service“-Geschäftsmodell für Edge-Hardware wird weiterhin an Popularität gewinnen, da Unternehmen versuchen, Vorabinvestitionen in Edge-Geräte zu eliminieren. Wir erwarten ein Wachstum sowohl der abonnementbasierten als auch der verbrauchsbasierten Modelle sowie eine Zunahme der verwalteten Dienste für Edge-Hardware.
• Konvergenz von Speicher- und Rechenressourcen: Eine konvergente Infrastruktur ermöglicht es einer Hardware, sowohl über Speicher- als auch Rechenressourcen zu verfügen. Unternehmen mit Anwendungsfällen mit extrem geringer Latenz werden weiterhin auf Computerspeicher drängen, um die Datenmenge zu reduzieren, die zwischen der Bibliothek und der Rechenebene verschoben wird.
• Durchbrüche bei 5G: Edge-Server werden Telekommunikationsunternehmen weiterhin bei der Bewältigung des 5G-Verkehrs unterstützen. Ein Edge-Server in der Nähe eines Mobilfunkmastes wird für die Entwicklung von Anwendungsfällen mit geringer Latenz wie intelligenten Autos und Kameras von entscheidender Bedeutung sein.
• Fit mit Hybrid Cloud: Edge-Hardware wird Unternehmen weiterhin zu Hybrid-Cloud-Lösungen drängen. Edge-Server passen perfekt zur Hybrid-Cloud-Mentalität „Das beste Werkzeug für den richtigen Job“. Sie können auch die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit eines Hybridsystems erheblich verbessern.
• Der Aufstieg vertraulicher Datenverarbeitung: Neben der Verschlüsselung im Ruhezustand für die lokale Speicherung und dem Schutz während der Übertragung wird die Einrichtung vertraulicher Datenverarbeitung auf Edge-Hardware zu einer Priorität, da Unternehmen nach Möglichkeiten suchen, Daten während der Verarbeitung zu schützen.

Passt Ihr Anwendungsfall gut zu Edge-Servern?

Edge-Server haben einige einzigartige Herausforderungen, aber die Vorteile von Edge Computing sind kaum zu ignorieren. Sie können neue Geschäftsmöglichkeiten entdecken, die betriebliche Effizienz verbessern und ein schnelleres und zuverlässigeres Kundenerlebnis bieten. Da diese Vorteile alle Nachteile überwiegen, sollten Sie unbedingt Edge-Server in Betracht ziehen, wenn Ihr Anwendungsfall von der lokalen Datenverarbeitung profitieren kann.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel über IoT-Edge-Computing und die Vorteile, die es mit sich bringt, Daten so nah wie möglich an ihrer Quelle zu nutzen.