Türme von Hanoi beim Backup: ein Rotationsschema, das mit wenigen Medien weit in die Vergangenheit zurückreicht. Backup-Medien, egal ob Bänder, Festplatten oder Cloud-Snapshots, kosten Geld und Speicherplatz. Wer mit wenigen Medien trotzdem möglichst weit in die Vergangenheit zurückblicken will, landet früher oder später beim Hanoi-Rotationsschema, einem der ältesten und durchdachtesten Verfahren der klassischen Bandsicherung. Wir erklären, wie es funktioniert, wo es dem einfacheren FIFO-Prinzip überlegen ist und für wen sich der zusätzliche Aufwand lohnt.
Woher der Name kommt
Namensgeber ist das Logikrätsel "Türme von Hanoi" (1883 vom französischen Mathematiker Édouard Lucas veröffentlicht): drei Stäbe, mehrere unterschiedlich große Scheiben, die nach festen Regeln von einem Stab zum anderen bewegt werden müssen, wobei nie eine größere auf eine kleinere Scheibe zu liegen kommt. Das Besondere an der Lösung: Manche Scheiben werden bei jedem Zug bewegt, andere nur alle paar, wieder andere nur alle sehr vielen Züge, die Bewegungshäufigkeit halbiert sich von Scheibe zu Scheibe. Genau dieses Muster, wenige Medien werden sehr oft verwendet, andere sehr selten, übertrug man auf die Bandrotation und schuf damit ein Rotationsschema, das mit wenigen Medien einen ungewöhnlich langen Zeitraum abdeckt.
Das Prinzip: exponentiell gestaffelte Rückhaltezeiten
Statt wie bei FIFO alle Medien gleich häufig zu nutzen, bekommt beim Hanoi-Schema jedes Medium eine eigene Ebene mit eigener Nutzungshäufigkeit. Medium A wird an jedem zweiten Tag beschrieben, Medium B nur an jedem vierten, Medium C an jedem achten, Medium D an jedem sechzehnten, und so weiter. Jede weitere Ebene verdoppelt den Abstand zur vorherigen. Mit nur fünf Medien (A bis E) deckt man auf diese Weise bereits einen Rotationszyklus von 16 Tagen ab, mit FIFO bräuchte man für denselben Zeitraum 16 einzelne Medien. Allgemein reichen n Medien für 2n−1 Tage. Das letzte Medium (hier E) wird abwechselnd an Tag 16, 32, 48 und so weiter beschrieben und ersetzt jeweils den Stand von vor 16 Tagen.
Der praktische Effekt: Für die jüngste Vergangenheit stehen viele, eng getaktete Wiederherstellungspunkte zur Verfügung, für weiter zurückliegende Zeiträume dagegen wenige, aber eben vorhandene Sicherungen. Man verliert also keine komplette Historie, sondern nur deren Auflösung: Ein Datenstand von vor gut zwei Wochen lässt sich noch rekonstruieren, nur eben nicht mehr tagesgenau.
Ein Beispiel aus der Praxis
Fünf Bänder, A bis E, eine Sicherung pro Tag (Sicherungstag 1, 2, 3 und so weiter). Die Zugfolge ergibt sich aus der Regel: Band A an allen ungeraden Tagen, B an Tag 2, 6, 10, 14, C an Tag 4 und 12, D an Tag 8, E an Tag 16 (danach wieder von vorn). Das ergibt über 16 Tage diese Reihenfolge: A, B, A, C, A, B, A, D, A, B, A, C, A, B, A, E.
| Medium | Beschrieben an Sicherungstag | Abstand |
|---|---|---|
| A | 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 ... | jeden 2. Tag |
| B | 2, 6, 10, 14 ... | jeden 4. Tag |
| C | 4, 12, 20 ... | jeden 8. Tag |
| D | 8, 24, 40 ... | jeden 16. Tag |
| E | 16, 32, 48 ... | jeden 16. Tag (letztes Medium) |
Nach der Sicherung an Tag 16 liegen auf den Bändern die Stände von Tag 16 (E), 15 (A), 14 (B), 12 (C) und 8 (D). Sie können also auf den Stand von heute, gestern, vorgestern, vor vier und vor acht Tagen zurückgehen. Fällt am Tag 16 auf, dass eine Datei schon an Tag 10 beschädigt war, hilft der Stand auf Band A nicht weiter, wohl aber Band D (Tag 8). Je weiter zurück, desto gröber die Auflösung. Wird ein Problem erst nach mehr als 16 Tagen entdeckt, reicht dieses Fünf-Medien-Schema nicht mehr zurück; dafür braucht es weitere Ebenen (jede zusätzliche Ebene verdoppelt den Rückblick).
Vorteile gegenüber FIFO
Der entscheidende Vorteil ist der lange Rückblick-Horizont bei überschaubarem Medienbedarf. Gerade bei Ransomware-Angriffen mit langer Verweildauer im Netzwerk, oft Wochen, bevor die eigentliche Verschlüsselung startet, erhöht das die Chance deutlich, noch eine unbeschädigte, alte Generation zu besitzen. Auch Fehler, die erst spät auffallen, etwa eine schleichend fehlerhafte Datenmigration, lassen sich mit den älteren, gröber getakteten Ständen oft noch reparieren.
Nachteile: mehr Komplexität, ungleiche Abnutzung
Der Preis für den langen Rückblick ist Verwaltungsaufwand. Ohne automatisierte Backup-Software ist die Zuordnung, welches Medium wann an der Reihe ist, von Hand fehleranfällig, ein vertauschtes Band sprengt sofort das ganze Schema. Bei physischen Bändern oder Festplatten kommt eine ungleiche Abnutzung hinzu: Das Medium der ersten Ebene wird um ein Vielfaches häufiger beschrieben als das der letzten Ebene und verschleißt entsprechend schneller, ein Aspekt, den viele Betriebe beim Medienwechsel übersehen. Und eine Wiederherstellung aus einer sehr alten Generation bringt naturgemäß nur eine grobe zeitliche Auflösung, für die exakte Version von vor drei Wochen gibt es meist nur einen einzigen, nicht mehrere mögliche Stände.
FIFO und Hanoi im Vergleich
| Kriterium | FIFO | Hanoi-Schema |
|---|---|---|
| Rückblick-Horizont | Kurz, direkt an Medienanzahl gekoppelt | Lang, wächst exponentiell mit jeder Ebene |
| Medienbedarf | Ein Medium pro Rückblickstag | Wenige Medien für lange Zeiträume (n Medien für 2n−1 Tage) |
| Verwaltungsaufwand | Sehr gering, leicht verständlich | Höher, am besten automatisiert |
| Medienabnutzung | Gleichmäßig auf alle Medien verteilt | Ungleich, unterste Ebene deutlich stärker beansprucht |
| Ransomware-Resilienz | Gering bei langer Angriffs-Verweildauer | Deutlich höher durch alte, unangetastete Generationen |
Für wen lohnt sich der Aufwand?
Das Hanoi-Schema lohnt sich vor allem dort, wo Datenverlust teuer wird und ein rein kurzfristiger Rückblick nicht ausreicht: Betriebe mit Compliance- oder Revisionsanforderungen, Unternehmen, die schon einmal Ziel eines Angriffs waren oder eine besonders sensible Kundendatenbasis verwalten, und generell überall dort, wo eine spät entdeckte Kompromittierung wirtschaftlich schwerer wiegt als der zusätzliche Verwaltungsaufwand. Für einen sehr kleinen Betrieb mit unkritischen, sich ohnehin täglich überschreibenden Daten ist der Aufwand dagegen oft nicht gerechtfertigt, hier reicht meist ein einfacheres Schema wie FIFO, kombiniert mit einer zusätzlichen externen Kopie nach der 3-2-1-Regel.
Moderne Backup-Software macht es einfacher
Gute Nachricht für alle, die vor der manuellen Verwaltung zurückschrecken: Moderne Backup-Lösungen wie Veeam oder Synology Active Backup bilden Generationenprinzipien wie Hanoi oder die verwandte, etwas vereinfachte GFS-Rotation (Grandfather-Father-Son, mit fester täglicher, wöchentlicher und monatlicher Ebene) automatisch ab. Die exponentielle Staffelung läuft im Hintergrund, ohne dass jemand von Hand Medien zuordnen muss, das Prinzip bleibt dasselbe, der Verwaltungsaufwand sinkt aber auf ein Minimum.
Fazit
Das Hanoi-Rotationsschema tauscht etwas mehr Komplexität gegen einen deutlich längeren, gestaffelten Rückblick ein, und genau das macht es zu einer der wirksamsten Verteidigungslinien gegen Ransomware mit langer Verweildauer im Netzwerk. solutioIT richtet für Betriebe im Westerwald automatisierte Backup-Konzepte mit passendem Rotationsschema ein, von der einfachen FIFO-Rotation bis zum gestaffelten Generationenprinzip, im Rahmen unserer Server- und Netzwerkbetreuung.