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Cloud Computing ist definiert als die Bereitstellung von speziellen Online-Diensten (meist) über das Internet (die "Cloud"). Diese Dienste umfassen den netzwerkbasierten Zugriff auf einen Pool gemeinsam nutzbarer physischer oder virtueller Ressourcen, z. B. Speichergeräte, Datenbanken, Server, Rechenkapazität, Betriebssysteme, Software, Analytics-Funktionen [1]. Die Spannbreite der im Rahmen von Cloud Computing angebotenen Dienstleistungen umfasst somit das komplette Spektrum der Informationstechnik.
Cloud Computing gilt als Basistechnologie für Industrie 4.0 [2]. Mithilfe von Cloud Computing kann man Geräte im Internet of Things (IoT) vernetzen und verwalten und den Zugang zu Tools ermöglichen, die mit künstlicher Intelligenz (KI) oder Machine Learning arbeiten. Es lassen sich Anwendungen wie Apps entwickeln, bereitstellen und skalieren, Audio- und Videoinhalte streamen, Backup-Lösungen zur Verfügung stellen, Daten im Falle eines Verlusts schnell wiederherstellen und Tools zur Analyse großer Datenmengen (Big Data) anbieten [3].
Im Jahr 2024 nutzten 81 % der Betriebe in Deutschland Cloud Computing, weitere 14 % planten dies oder diskutieren darüber, für nur 5 % war die Cloud kein Thema [4]. Andere Quellen gehen davon aus, dass sogar 94 % der Unternehmen [5] bzw. 98 % der Betriebe ab 50 Beschäftigten von Cloud-Diensten Gebrauch machen [6]. 58 % der befragten Unternehmen hatten im Jahr 2024 bereits eine dezidierte Cloud-Strategie, 64 % hielten ein Cloud-Projekt-Team oder ein Cloud Center of Excellence (CCoE) vor, das die Unternehmensexpertise bündelt [7].
In einer Private Cloud wird die Cloud-Infrastruktur nur für eine Institution betrieben, eine Public Cloud stellt ihre Dienste der Allgemeinheit oder einer großen Gruppe, z. B. einer Industriebranche zur Verfügung. In einer Community Cloud wird die Infrastruktur von mehreren Institutionen mit ähnlichen Interessen geteilt. Werden mehrere eigenständige Cloud-Infrastrukturen über standardisierte Schnittstellen gemeinsam genutzt, spricht man von einer Hybrid Cloud [1].
Man unterscheidet verschiedene Kategorien von Servicemodellen: 1) Infrastructure as a Service (IaaS): Nutzende mieten z. B. Rechenleistung, Arbeits- und Datenspeicher an und lassen darauf ein Betriebssystem mit Anwendungen ihrer Wahl laufen. 2) Platform as a Service (PaaS): Der Provider stellt eine komplette Infrastruktur (Betriebssystem, Hardware) bereit und bietet auf der Plattform standardisierte Schnittstellen an, über die Nutzende eigene Anwendungen laufen lassen können - ohne Kontrolle über das zugrundeliegende IT-System. 3) Software as a Service (SaaS): Es werden vorgefertigte Software-Anwendungen zur Verfügung gestellt. Die komplette IT-Administration, Wartungsarbeiten und Softwareaktualisierung obliegen dem Provider [1]. 4) Big Data as a Service (BDaaS) ist eine spezielle Form des Cloud Computing. BDaaS stützt sich auf Cloud Storage, ein Dienstleistungsmodell, bei dem Daten übertragen und auf (entfernten) Speichersystemen abgelegt werden, wo sie gewartet, verwaltet, gesichert und den Nutzenden über das Internet zur Verfügung gestellt werden [8; 9]. Das serverlose Computing integriert viele der Funktionen und Vorteile von IaaS, PaaS und SaaS [10] und konzentriert sich auf das Entwickeln von App-Funktionen. Der Cloud-Anbietende übernimmt das Setup, die Kapazitätsplanung und die Serververwaltung [3].
Die Nutzung von Cloud Services bietet einige Vorteile und geht über das klassische Outsourcing hinaus. In einer Cloud teilen sich mehrere Nutzende eine gemeinsame Infrastruktur und können so ihre Investitionskosten reduzieren. Cloud Services sind flexibel und dadurch innerhalb viel kürzerer Zeiträume nach oben und unten skalierbar. Cloud-Computing-Dienste werden in der Regel in einem globalen Netzwerk aus sicheren Rechenzentren ausgeführt, die regelmäßig auf die neueste Generation Computinghardware aufgerüstet werden. Die Steuerung der in Anspruch genommenen Cloud-Dienste erfolgt in der Regel mittels einer Webschnittstelle durch die Anwendenden selbst. Diese können die gewünschten Dienste über Web-Oberflächen oder passende Schnittstellen administrieren, wobei wenig Interaktion mit dem Provider erforderlich ist. Zudem sind auch beträchtliche Mengen an Computing-Ressourcen innerhalb weniger Minuten verfügbar. Mithilfe von Cloud Computing werden Datensicherung und Notfallwiederherstellung vereinfacht und die zugehörigen Kosten gesenkt, da Daten an mehreren redundanten Standorten im Netzwerk des Cloud-Anbieters gespiegelt werden können. Durch die beim Cloud Computing genutzten Techniken ist es möglich, die IT-Leistung dynamisch über mehrere Standorte zu verteilen, die geographisch weit verstreut sein können (im Inland ebenso wie im Ausland) [3].
Das im Jahr 2019 gegründete Projekt GAIA-X soll die nächste Generation einer leistungsfähigen und sicheren Dateninfrastruktur in Europa bilden. Daten und Dienste sollen zukünftig in einem transparenten und offenen digitalen Ökosystem zur Verfügung gestellt, technisch zusammengeführt sowie sicher geteilt werden können, um unabhängiger von den USA und von China zu werden. GAIA-X will auch die Verbreitung von Cloud-Lösungen in Deutschland und der EU maßgeblich vorantreiben [11]. Ob das Ziel einer souveränen europäischen Daten-Cloud über GAIA-X oder über andere Plattformen wie IPCEI-CIS (Important Project of Common European Interest - Cloud Infrastructure and Services) erreichbar ist, ist noch offen [12].
