Für immer und ewig – Wie gefährdet sind unsere Daten?

Von | Personal Tech, Tech History

Noch nie haben wir so viele Daten gespeichert wie heute. Dennoch werden wohlmöglich Historiker, die sich in der Zukunft mit unserer Epoche beschäftigen, kaum verwertbare Informationen und Dokumente über uns finden.

Digitale Information

Digitale Information

Jeder Mensch produziert im Jahr durchschnittlich 800 Megabyte Daten. Das haben Forscher der Universität von Berkeley in der Studie “How much Information 2003” ausgerechnet. Innerhalb eines Jahres wurden weltweit rund fünf Exabyte neuer Informationen auf Papier, Film und auf magnetischen oder optischen Speichern gesichert. Ein Exabyte sind zehn hoch 18 Bytes, also eine Zahl mit 18 Nullen. Diese Datenmenge entspricht etwa allen Wörtern, die Menschen jemals gesprochen haben.

Der weitaus größte Teil aller Informationen (92 Prozent) lagert der Studie zufolge auf Magnet-Speichern wie Computer-Festplatten, Floppy Disks oder Videokassetten. Auf Film wurden sieben Prozent festgehalten, während Papier (0,01 Prozent) und optische Speichermedien (0,002 Prozent) nur einen verschwindend kleinen Teil ausmachen. Addiert man allerdings die Daten der optischen Medien (CD, CD-R, DVD usw.) kommt man immerhin auch noch auf knapp 103 Terrabyte. Und seitdem DVD-Brenner auf dem Markt sind, steigt der Anteil der optisch gespeicherten Daten sehr stark an.

Den Trend, immer mehr Speicherplatz zu belegen, kann man auch an der Modellpalette der Rechner von Apple Computer ablesen. Der erste Mac vor 20 Jahren kam noch mit einem 3,5-Zoll Floppy Disk Laufwerk aus. Auf eine Disk passten damals gerade mal 400 Kilobyte. Der Mac SE konnte 1987 immerhin schon mit einer 40-Megabyte-Festplatte bestellt werden. 1993 erreichte Apple mit seinem damaligen Spitzenmodell, dem Mac Quadra 800, die Schwelle von einem Gigabyte. Heute steckt selbst im kleinsten iBook eine 30-Gigabyte-Platte, im größten G5 Mac immerhin eine 160 Gigabyte große Harddisk. Doch speichert man auf der Festplatte nicht nur Texte, sondern auch hoch auflösende Fotos oder Digitalvideos, sind selbst 160 Gigabyte schnell gefüllt.

Wir leben jedoch nicht nur in einer Ära der fast unendlichen Datenproduktion, sondern gleichzeitig im Zeitalter einer gigantischen Informationsvernichtung. Insbesondere Magnetbänder, auf denen derzeit der Großteil der Daten gespeichert werden, sind akut gefährdet. Vor allem bei Bändern, die älter als 20 Jahre sind, kann sich die Beschichtung des Trägermaterials ablösen. Die Tapes werden dadurch unbrauchbar.

So hat beispielsweise die US-Raumfahrtbehörde NASA in den 70er und 80er Jahren bereits ihren Datengau erlebt: “Der Inhalt von 1,2 Millionen Magnetbändern, die drei Jahrzehnte amerikanische Raumfahrt dokumentieren, ist hinüber”, berichtet Dr. Michael Friedewald vom Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung in Karlsruhe. Für den Datenverlust macht Friedewald gleich mehrere Ursachen aus: “Zum einen fehlt es an einer systematischen Katalogisierung der Bänder. Niemand weiß mehr, welche Weltraummission auf welchem Band gesichert ist. Zudem wurden die Bänder teilweise in Pappkartons in Lagerhäusern aufbewahrt. Als Folge davon hat die Qualität der Bänder erheblich nachgelassen. Wird jetzt ein Band auf einem Abspielgerät eingesetzt, so löst sich die Magnetschicht von der Trägerfolie, die Bänder zersetzen sich oder zerschmelzen wegen der höheren Laufgeschwindigkeit der neuen Bandmaschinen.”

Durch Tintenfraß beschädigtes Notenblatt von Johann Sebsatian Bach

Durch Tintenfraß beschädigtes Notenblatt von Johann Sebsatian Bach

Doch nicht nur vergleichsweise moderne Speichermedien sind gefährdet. So verrottet in vielen Bibliotheken das “Gedächtnis der Menschheit” auf Papier. “Die Katastrophe vollzieht sich langsam und leise und fast unbemerkt”, schreibt Dieter E. Zimmer in seinem Buch “Die Bibliothek der Zukunft”. Nicht nur historische Handschriften wie die Werke von Johann Sebastian Bach in der Staatsbibliothek Berlin drohen zu zerfallen, weil der Meister mit säurehaltiger Tinte schrieb. Auch die meisten Bücher, die nach 1850 gedruckt wurden, sind gefährdet. Sie bestehen in der Regel aus saurem Papier, das im Durchschnitt nur 50 bis 80 Jahre lang hält.

In den wissenschaftlichen Bibliotheken Deutschlands sind laut Zimmer schon heute zwölf Prozent des Bestandes (24 Millionen Bände) unbenutzbar. “30 Prozent (sind) so vergilbt und bröselig, dass ihr Exitus absehbar ist, und 50 Prozent sind mittelfristig bedroht.” Der Säurefraß ließ sich auch durch Restaurierungsprojekte der letzten Jahre nicht flächendeckend stoppen.

Um dem permanenten Informationsverfall Einhalt zu gebieten, wird immer wieder die digitale Speicherung der “analogen” Inhalte ins Gespräch gebracht. Denn schließlich könnten von den in Nullen und Einsen verwandelten Informationen ohne großen Aufwand Kopien erstellt und die Daten dadurch vor dem Verfall gerettet werden. “Das Verwirrende an der Diskussion ist, dass digitale Daten sehr einfach zu speichern sind und alle deshalb glauben, dass sie deshalb für immer erhalten bleiben und nichts mehr kosten”, sagt der kalifornische Computerphilosoph Stewart Brand in der TV-Dokumentation “Hilfe, wir verschwinden”. “Speicherkapazität wird zwar immer günstiger, aber langfristige Erhaltung von Daten immer teurer. Vor allem muss sich ständig jemand darum kümmern.”

Jeff Rothenberg, Computerwissenschaftler an der kalifornischen San Jose State University, sieht mit der Digitalisierung auch zusätzliche Probleme auf uns und die kommenden Generationen zukommen: “Ich glaube, jeder weiß, dass Information schon immer eine sehr vergängliche Sache war. Doch jetzt im digitalen Zeitalter glauben viele, dass digitales Speichern in Einsen und Nullen gleichbedeutend mit unbegrenzter Haltbarkeit ist. Unglücklicherweise ist es so, dass digitale gespeicherte Daten weitaus schneller vergänglich sind als traditionelle Überlieferungsformen.”

Brand geht sogar davon aus, dass Archäologen und Historiker, die sich später mit unserem Zeitalter beschäftigen wollen, fast mit leeren Händen dastehen werden. “Die Menschen werden in hundert oder gar tausend Jahren unsere heutige Zeit als das dunkle digitale Zeitalter bezeichnen. Heutzutage wird nahezu alle Information auf digitale Medien gespeichert. Allerdings verändern die sich so rasant, dass wichtige Informationen auf Dauer gar nicht erhalten werden können.”

Danny Hillis, Forschungschef der Walt Disney Company, sagt: “Wir haben gute Quellen aus vergangenen Zeitaltern, die auf Ton, Stein, Pergament oder Papier geschrieben wurden. Von den 1950er Jahren bis heute verschwinden aufgezeichnete Informationen mehr und mehr in einem digitalen Loch. Wissenschaftshistoriker können die technische Korrespondenz von Galileo aus dem Jahr 1590 lesen aber nicht mehr die von Marvin Minsky (einem Pionier der Forschung über die künstliche Intelligenz) aus den 1960er Jahren.”

Doch ist die Digitalisierung tatsächlich ein Irrweg? Verlieren wir wirklich in wenigen Jahren alle Erinnerungen, wenn wir etwa unsere Familienbilder digital knipsen und auf Papierabzüge verzichten? Und sind Sicherheitskopien unserer Daten auf ein Backup-Tape oder eine DVD-R wirklich kaum etwas wert?

Unbestritten unter Experten ist, dass sich Computeranwender nicht darauf verlassen sollten, dass die Daten auf der Festplatte für einen längeren Zeitraum gut abgehoben sind. Durch Hardwarefehler wie einen Absturz des Lese/Schreibkopfes können auf einen Schlag alle Daten auf der Platte hinüber sein.

Kommerzielle Computernutzer setzen zur Datensicherung häufig DDS-Bandlaufwerke (Digital Data Storage) ein, die mit dem Digital Audio Tape (DAT) technisch verwandt sind. In größeren Betrieben stößt man auch auf Lösungen mit der aufwändigeren DTL- oder LTO-Technik (Digital Linear Tape bzw. Linear Tape-Open) oder anderen Verfahren. Diese professionellen Speicherbänder können bis zu einem Terabyte an Daten aufnehmen.

Wenn beim Einsatz dieser Backup-Tapes bestimmte Sicherungsmethoden eingehalten werden, kann man die wertvollen Informationen zumindest für einen überschaubaren Zeitraum sicher aufbewahren. “Datenverluste resultieren in erster Linie aus dem unsachgemäßen Umgang mit den Medien. Diese werden zum Teil falsch gelagert, so dass sie großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind”, sagte Jörg Reimann, Geschäftsführer des in Wiesbaden ansässigen Medien- und Storage-Distributors “dexxon data media and storage” in einem Interview. Selbst offensichtliche Fehler würden manchmal begangen. “Dazu zählt zum Beispiel das Lagern der Medien im Fahrzeug. Eine weitere Fehlerquelle ist das Vorgehen bei der Sicherung selbst. Grundbegriffe wie das Vater-Mutter-Sohn-Prinzip bleiben unbeachtet. Aus Kostengründen kommen oft nur zwei Kassetten zum Einsatz, die im Wechsel beschrieben werden. Dies führt leicht dazu, dass Daten überschrieben oder alte Versionen gespeichert werden.”

Wie sicher sind nun die Daten auf einer CD-R oder DVD-R, die man am heimischen Mac erstellt? Um eine ehrliche Antwort auf diese Frage zu finden, lohnt es, sich etwas mit dem Aufbau dieser optischen Medien zu beschäftigen:  Eine normale CD (Compact Disc) besteht überwiegend aus Polycarbonat. Diese Kunststoffscheibe wird einseitig mit einer dünnen Aluminiumschicht bedampft und anschließend mit einem Schutzlack versehen. Nur die obere Seite ist zusätzlich bedruckt, die untere Seite bleibt frei. Die gespeicherten Informationen befinden sich auf der unteren Seite in Form von Erhöhungen und Vertiefungen (Lands und Pits) im Polycarbonat.

Um die Daten der CD auszulesen, tastet ein Laserstrahl die Unterseite der Scheibe ab und erkennt damit die Pits. Der Laserstrahl wird von der Aluminiumschicht zurück zum Lesegerät reflektiert. Das Aluminium kann durch im Lauf der Zeit eindringende Sauerstoff- und Wassermoleküle in ein durchsichtiges Hydroxid überführt werden. Schreitet diese chemischen Reaktion fort, wird der Laserstrahl nicht mehr vernünftig reflektiert und die CD lässt sich nicht mehr auslesen und ist praktisch unbrauchbar.

Im Unterschied zu normalen CDs besitzen CD-R- und CD-RW-Scheiben spezielle Schichten, die vom Laser in den CD-Recordern beschrieben werden können. Eine CD-R besteht aus einem Träger aus Kunststoff (Polycarbonat), einem Farbstoff (Dye) als Speicherschicht sowie einer Alu- und Lackschicht. Der Farbstoff ist meist stark lichtempfindlich und kann schon nach wenigen Minuten bis Stunden an der prallen Sonne zersetzt sein. In so einem Fall ist die CD-R dann unbrauchbar.

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DVD-Speicherformate

Eine DVD wird auch aus Polycarbonat gepresst – wie eine CD. Die darauf eingeprägten Pits sind hier aber bedeutend kleiner und sie sind enger angeordnet, der Spurabstand ist also geringer. Mit 1,2 Millimeter hat eine DVD dieselbe Dicke wie eine CD, sie besteht aber grundsätzlich aus zwei jeweils 0,6 mm dicken Teilen, die Rücken an Rücken miteinander verklebt werden. Das erhöht die Verwindungssteifheit und damit die Abtastpräzision.

Die DVD-R („DVD-Recordable“) ähnelt im Aufbau der beschreibbaren CD (CD-R), nur die Dimensionen der Pit-Struktur sind kleiner. Wie bei der CD-R wird zum Speichern der Daten eine Schicht aus einem organischen Farbstoff verwendet (Cyanin, Phtalocyanin oder Azure). Dieser Farbstoff zerfällt unter dem Einfluss des Laserstrahls, der mit einer Wellenlänge von 635 Nanometer Hitze erzeugt. Der Farbstoff färbt sich durch die Hitze des Laserstrahls schwarz und erzeugt so die Information.

Schon bei den aktuell existierenden DVD-Formaten fällt der Überblick nicht einfach. Für das Schreiben von DVDs existiert nämlich kein einheitlicher Standard. Insgesamt fünf unterschiedliche Verfahren sind auf dem Markt vertreten: DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R und DVD+RW. Trotz ähnlicher Technologien erfordert jedes dieser Formate spezielle DVD-Rohlinge und basiert auf einer eigenen Aufzeichnungstechnik. DVD-R und DVD+R können nur einmal beschrieben werden. Sie eignen sich zur Speicherung von Daten genau so wie zum “Brennen” eines Videofilms. Fast alle Videoplayer können diese Formate abspielen.

Folgt: Für immer und ewig – Wie gefährdet sind unsere Daten? (Teil 2)

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