Virtuelle Maschine

Was ist eine virtuelle Maschine in einfachen Worten

Eine virtuelle Maschine (VM) ist ein Programm, das wie ein vollwertiger separater Computer funktioniert. Es erstellt eine virtuelle Kopie der „Hardware“ (Prozessor, Speicher, Festplatte) und ermöglicht es, in Ihrem Hauptgerät ein anderes Betriebssystem auszuführen (z. B. Linux auf Windows oder umgekehrt).

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen physischen Computer, und in ihm arbeiten mehrere weitere „virtuelle“ Computer. Jeder von ihnen hat seine eigenen Einstellungen, Dateien und sogar sein eigenes Betriebssystem, aber alle nutzen die Ressourcen eines echten Geräts.

Virtuelle Maschinen sind zur Grundlage der Cloud-Technologien geworden. Nach Angaben von Analyseagenturen sind heute mehr als 90 % aller Server in Rechenzentren virtuell. Dies ermöglicht es Unternehmen, Milliarden von Dollar an Ausrüstung und Strom zu sparen.

In Russland wird die Virtualisierung aktiv in staatlichen und Unternehmens-IT-Systemen eingesetzt. Wie virtuelle Maschinen in Cloud-Lösungen verwendet werden, lesen Sie im Artikel Cloud-Sicherheit.

Wie eine virtuelle Maschine funktioniert

Im Zentrum einer virtuellen Maschine steht ein Hypervisor — ein spezielles Programm, das die Rechenressourcen eines physischen Computers (des Hosts) zwischen einer oder mehreren virtuellen Umgebungen (Gastsystemen) verteilt.

Haupttypen von Hypervisoren

• Hypervisor Typ 1 (Bare-Metal): Wird direkt auf der physischen Hardware installiert (z. B. VMware ESXi, Microsoft Hyper-V). Er bietet maximale Leistung und wird in Server-Rechenzentren eingesetzt.
• Hypervisor Typ 2 (Hosted): Läuft als gewöhnliche Anwendung innerhalb eines bereits installierten Betriebssystems (z. B. VirtualBox, VMware Workstation). Er wird häufiger auf Heimcomputern und zum Testen verwendet.

Der Hypervisor verwaltet den Zugriff der virtuellen Maschinen auf Prozessor, Speicher, Festplatte und Netzwerkressourcen und isoliert sie voneinander. Dies ermöglicht es, mehrere verschiedene Systeme sicher auf einem physischen Server auszuführen.

Woraus eine virtuelle Maschine besteht

• Virtuelle Ressourcen: Virtuelle Prozessoren (vCPU), Arbeitsspeicher (RAM), eine Festplatte (virtuelle Festplatte), Netzwerkschnittstellen.
• Betriebssystem: Das Gastbetriebssystem (Windows, Linux, macOS), das auf der virtuellen Festplatte installiert ist.
• Anwendungen: Programme und Dienste, die im Gastbetriebssystem ausgeführt werden.
• Konfigurationsdateien: Dateien, die die Einstellungen der virtuellen Maschine speichern (Anzahl der vCPUs, RAM-Menge, Festplattengröße).

Wofür virtuelle Maschinen gebraucht werden

1. Ausführung verschiedener Betriebssysteme

Virtuelle Maschinen ermöglichen es, Linux auf einem Windows-Computer, macOS auf einem normalen PC oder alte Versionen von Windows für die Kompatibilität mit Altsystemen auszuführen. Dies ist besonders nützlich für Entwickler und Tester.

2. Sichere Experimente

Wenn Sie eine gefährliche Datei oder einen Virus in einer virtuellen Maschine herunterladen, schadet dies Ihrem Hauptcomputer nicht. Die virtuelle Maschine ist vom Hostsystem isoliert, was sie ideal zum Testen verdächtiger Software macht.

3. Ersparnis für Unternehmen

Unternehmen können auf einem leistungsstarken physischen Computer Dutzende von virtuellen Servern ausführen und so bei Ausrüstung, Strom und Rechenzentrumsmiete sparen. Dies wird als Serverkonsolidierung bezeichnet.

4. Cloud-Technologien

Cloud-Anbieter (AWS, Google Cloud, Yandex Cloud) verwenden virtuelle Maschinen, um Server zur Miete anzubieten. Der Kunde erhält eine dedizierte VM mit eigenen Ressourcen und kann sie über das Internet verwalten.

5. Testen und Entwicklung

Entwickler nutzen VMs, um Programme in verschiedenen Umgebungen zu testen und isolierte Umgebungen für die Entwicklung und das Debuggen von Anwendungen zu erstellen.

Beliebte Programme zur Erstellung von VMs

Oracle VM VirtualBox

Ein kostenloses Open-Source-Programm mit einfacher Oberfläche. Eine ausgezeichnete Wahl für den Heimgebrauch, zum Lernen und Testen. Unterstützt Windows, Linux und macOS.

VMware Workstation Pro

Eine leistungsstarke kommerzielle Lösung für Profis. Bietet hohe Leistung, gute 3D-Grafikunterstützung und tiefe Integration mit dem Hostsystem. Jetzt für den persönlichen Gebrauch kostenlos.

Microsoft Hyper-V

Ein eingebauter Hypervisor des Typs 1 in Windows 10/11 Pro und Enterprise. Bietet hohe Leistung und integriert sich perfekt in das Windows-Ökosystem.

Parallels Desktop

Die bequemste Option zum Ausführen virtueller Maschinen auf Mac-Computern. Für die Arbeit mit macOS optimiert und ermöglicht das Ausführen von Windows fast ohne Leistungsverlust.

Wie Sie die geeignete Virtualisierung für Ihr Unternehmen auswählen, lesen Sie im Artikel Infrastruktur.

Sicherheit virtueller Maschinen

Virtuelle Maschinen können wie jedes andere System anfällig für Angriffe sein. Die Hauptrisiken:

• VM Escape: Ein Virus nutzt eine Schwachstelle im Hypervisor, um vom Gastsystem auf den Host zu gelangen.
• Gemeinsame Ordner und Zwischenablage: Wenn der Dateiaustausch aktiviert ist, kann ein Virus das Hauptsystem infizieren.
• Netzwerkumgebung: Eine virtuelle Maschine kann andere Geräte im Netzwerk angreifen, wenn sie im Bridged-Modus verbunden ist.

Für sicheres Arbeiten mit virtuellen Maschinen wird empfohlen:

• Gemeinsame Ordner und die Zwischenablage bei der Arbeit mit verdächtiger Software zu deaktivieren.
• Isolierte Netzwerkmodi (NAT oder Host-Only) zu verwenden.
• Den Hypervisor regelmäßig auf aktuelle Versionen zu aktualisieren.
• Snapshots für die schnelle Wiederherstellung zu erstellen.

Wie Sie Daten in virtuellen Umgebungen schützen, lesen Sie im Artikel Cloud-Sicherheit.