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Avast Academy Sicherheit Andere Bedrohungen Was genau ist eine virtuelle Maschine und wie funktioniert sie?

Was genau ist eine virtuelle Maschine und wie funktioniert sie?

Was wäre, wenn Sie einen voll funktionsfähigen Computer hätten, der physisch gar nicht existiert? Virtuelle Maschinen sind keineswegs Science Fiction, sondern tatsächlich weit verbreitet und haben zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, was virtuelle Maschinen sind, wie sie funktionieren und welche Vor- und Nachteile sie haben. Holen Sie sich dann ein umfassendes Cybersicherheitstool wie Avast One, um alle Ihre Online-Aktivitäten zu schützen.

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Was ist eine virtuelle Maschine?

Eine virtuelle Maschine (VM) ist ein Computer, der vollständig auf Software und nicht auf Hardware läuft. Virtuelle Maschinen verwenden Software auf einem physischen (Host-)Computer, um die Funktionalität eines anderen Computers oder Betriebssystems nachzubilden oder zu emulieren. Im Wesentlichen handelt es sich bei einer VM um einen simulierten Computer innerhalb eines realen Computers.

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Dieser Artikel enthält:

    Aus der Benutzerperspektive funktionieren virtuelle Maschinen genauso wie normale Computer. Sie haben ein Betriebssystem (OS), speichern Dateien, führen Programme aus und verfügen sogar über virtuelle Hardwarekomponenten. Da VMs allerdings vollständig softwarebasiert sind, müssen sie sich Hardware-Ressourcen von einem Host-Computer leihen. In einer virtuellen Maschine wird beispielsweise der reale Prozessor (CPU) des physischen Host-Computers verwendet, um eine virtuelle CPU zu simulieren.

    Auf einem einzigen Host-Computer können mehrere VMs mit völlig unabhängigen Betriebssystemen und Funktionen ausgeführt werden. Ein Windows-basierter Computer kann eine virtuelle Maschine mit macOS hosten, sodass ein Windows-PC wie ein Mac funktioniert. Ebenso kann ein Mac-Computer eine virtuelle Maschine mit Windows hosten, sodass ein Apple-Computer wie ein PC läuft.

    VMs helfen Unternehmen dabei, Kosten zu senken und die Netzwerkleistung zu optimieren – vor allem, wenn es um die Bereitstellung von Cloud-Softwarelösungen und die Aufrechterhaltung der Serversicherheit geht. Es gibt viele Anwendungen für virtuelle Maschinen – VMs werden häufig von Designern, Entwicklern und Produkttestern verwendet, um zu sehen, wie Software oder andere Entwicklungen auf verschiedenen Betriebssystemen funktionieren, ohne zusätzliche Geräte kaufen zu müssen.

    Arten von virtuellen Maschinen

    Virtuelle Maschinen können je nach Art der verwendeten VM unterschiedliche Aufgaben erfüllen.

    Virtuelle Maschinen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen:

    • Prozessbasierte virtuelle Maschine: Diese VMs ermöglichen es, bestimmte Tools so auszuführen, als ob sie systemeigen wären oder die Funktionalität integriert wäre. Ein Windows-Host-Computer könnte eine virtuelle Java-Maschine verwenden, um Java-Anwendungen auszuführen. Prozessbasierte virtuelle Maschinen schaffen eine plattformunabhängige Programmumgebung, indem sie Informationen über die Hardware und das Betriebssystem des Hosts ausblenden.

    • Systembasierte virtuelle Maschine: Eine systembasierte virtuelle Maschine emuliert ein komplettes Betriebssystem, indem der Zugriff auf die physischen Funktionen des Hosts, wie RAM und Speicher, gemeinsam genutzt wird. Mithilfe einer systembasierten virtuellen Maschine lässt sich auf einem Windows-PC MacOS ausführen, um einen Mac-Computer zu emulieren. Eine Systemplattform kann die physischen Ressourcen eines Hosts auf mehrere VMs verteilen – jede mit ihrer eigenen Kopie des Betriebssystems.

    Wofür werden virtuelle Maschinen verwendet?

    Virtuelle Maschinen erweitern das Rechenpotenzial eines einzelnen Geräts und erhöhen die Leistungsfähigkeit und Flexibilität der vorhandenen Hardware. Wenn ein Mac-Benutzer Microsoft-Tools ausführen muss, kann er eine virtuelle Maschine mit Windows verwenden, anstatt einen neuen Computer zu kaufen. Oder wenn ein PC-Entwickler sehen möchte, wie seine neue Anwendung auf einem Mac aussehen wird, kann er dies mithilfe einer virtuellen Maschine tun.

    Eine virtuelle Maschine mit Mac, die auf einem Windows-PC läuft.Dank virtueller Maschinen kann man verschiedene Betriebssysteme verwenden, ohne ein neues Gerät kaufen zu müssen.

    Neben dem Einsatz von Software-Virtualisierung zur Verbesserung der Effizienz und Optimierung der PC-Leistung ermöglichen VMs, dass öffentliche Cloud-Dienste leichter den Anforderungen mehrerer Benutzer gerecht werden können. Sie ermöglichen es Unternehmen auch, wirksame OPSEC-Strategien und Business-Continuity-Pläne mit minimalen Unterbrechungen der IT-Infrastruktur zu entwickeln.

    Eine weitere gängige Anwendung für VMs ist die Erstellung von „Dummy“-Versionen von Software oder Betriebssystemen, die keine Auswirkungen auf die Host-Rechner haben. Dies ermöglicht es Entwicklern und Sicherheitsexperten, Software zu testen und infizierte Dateien in einer sicheren Quarantäneumgebung zu isolieren, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich Malware oder Bugs auf andere Teile ihres Systems oder Netzwerks auswirken.

    Wie funktionieren virtuelle Maschinen?

    Virtuelle Maschinen verwenden eine spezielle Software, die Hypervisor genannt wird – auch bekannt als Virtual Machine Monitor oder Manager (VMM) – um die Hauptkomponenten und Hardwareressourcen eines Host-Computers zu emulieren. Der Hypervisor fungiert als Vermittler zwischen dem physischen Host-Computer und der virtuellen Gastmaschine und verteilt die Ressourcen auf der Grundlage der individuellen Anforderungen und der Host-Kapazität an die VM.

    Wie jede andere App läuft auch eine VM in einem Fenster – und es können mehrere VMs gleichzeitig ausgeführt werden. So können Sie zum Beispiel neben dem Betriebssystem des Host-Computers gleichzeitig eine virtuelle Maschine mit Android und eine virtuelle Maschine mit Linux ausführen.

    Virtuelle Maschinen mit Windows und Mac, die nebeneinander in separaten Fenstern auf einem Windows-PC laufen.Wie jede App läuft auch eine virtuelle Maschine in einem separaten Fenster.

    Worin besteht der Unterschied zwischen einem Container und einer virtuellen Maschine?

    Container und virtuelle Maschinen haben ähnliche Funktionen, doch der Unterschied besteht darin, dass eine virtuelle Maschine ein komplettes Computersystem emuliert – einschließlich der Simulation virtueller Hardwarekomponenten – während Container nur Software-Apps und deren abhängige Dateien nachbilden oder virtualisieren.

    Die beliebtesten kommerziell erhältlichen VMs, wie VMWare oder Parallels Virtual Machines, nutzen die physischen Ressourcen eines Host-Computers, um einen virtualisierten Computer zu erstellen, der mit seinem eigenen Betriebssystem läuft. Da Container nur für die Ausführung einzelner Programme konzipiert sind, verfügen sie nicht über dieselbe virtuelle Infrastruktur und verwenden denselben Betriebssystem-Kernel wie ihr Host.

    Diese offensichtlichen Einschränkungen bedeuten aber auch, dass Container ressourcenschonender und schneller als VMs sind. Dadurch eignen sich Container ideal für die Unterstützung von Microservices, bei denen verschiedene Container separate Anwendungskomponenten oder Dienste ausführen. Zumal mehrere Container innerhalb einer VM ausgeführt werden können, werden die beiden Technologien oft zusammen verwendet.

    Was sind die Vorteile von VMs?

    Virtuelle Maschinen sind äußerst vielseitig und werden von Unternehmen und Fachleuten aus einer Vielzahl von Gründen eingesetzt. Hier sind die Hauptvorteile von virtuellen Maschinen:

    • Ressourcenerweiterung: Mit einer VM kann Software verwendet werden, die nicht mit einem Host-Rechner kompatibel ist, und so die Möglichkeiten eines einzelnen Geräts erweitern.

    • Effizienz: Es kann sowohl MacOS als auch Windows auf einem Gerät ausgeführt werden, was Geld, Platz und Zeit spart.

    • Innovation: Entwickler können ihre Software testen, um deren Funktionsweise auf anderen Betriebssystemen zu überprüfen, ohne sich dabei Gedanken darüber machen zu müssen, wie sich Malware oder Bugs auf ihren Computer auswirken.

    • Sicherheit: VMs bieten eine integrierte Notfallwiederherstellung und Anwendungsbereitstellung, die die Fähigkeit von IT-Abteilungen, auf Softwarebedrohungen für ihre Netzwerke zu reagieren und diese zu entschärfen, erheblich verbessern. Virtuelle Maschinen sind ein wichtiger Bestandteil der IT-Wiederherstellungspläne, die für den Geschäftsbetrieb von entscheidender Bedeutung sind.

    Was sind die Nachteile von VMs?

    Trotz ihrer zahlreichen Einsatzmöglichkeiten haben virtuelle Maschinen auch ihre Schattenseiten. Die Nachteile von VMs sind in erster Linie auf die erforderliche Rechenleistung zurückzuführen, um ein anderes Computersystem nachzubilden. Hier sind einige der Probleme, auf die man bei der Verwendung virtueller Maschinen stoßen könnte:

    • Instabilität: Der Betrieb mehrerer VMs kann die CPU und andere kritische Hardwarekomponenten auslasten und eine instabile Leistung verursachen.

    • Kann langsam sein: Eine virtuelle Maschine ist in der Regel langsamer und weniger effizient als ein physischer Computer. Man sollte also nicht erwarten, dass eine VM so reibungslos läuft wie ein Host-Computer.

    Eine virtuelle Maschine mit Mac lädt langsam auf einem Windows-PC.Virtuelle Maschinen können Zeit zum Laden benötigen und laufen in der Regel langsamer als ihre physischen Gegenstücke.

    Sollten Probleme bei der Ausführung einer VM auf Ihrem Computer auftreten, überprüfen Sie Ihren Arbeitsspeicher, um Leistungsprobleme zu erkennen und zu beheben. Und schauen Sie sich unsere dezidierten Anleitungen zur Leistungssteigerung mit weiteren Tipps an, um Ihren PC zu beschleunigen oder einen langsamen Mac zu reparieren.

    Arten der Virtualisierung

    VMs verwenden verschiedene Arten der Virtualisierung. Je nach Bedarf können die folgenden Arten der Virtualisierung einzeln oder in Kombination eingesetzt werden:

    • Hardware: Die Hardware-Virtualisierung, auch bekannt als Server-Visualisierung, verwendet einen Hypervisor, um virtuelle Versionen von Computern und Betriebssystemen zu erstellen, sodass eine VM mit Linux oder Windows auf Mac-Hardware ausgeführt werden kann.

    • Software: Durch die Erstellung eines virtuellen Systems, das dieselben physischen Merkmale wie der Host verwendet, ermöglicht die Software-Virtualisierung die Verwendung von nicht systemeigenen Anwendungen und kann Ihnen den Fernzugriff auf virtuelle Anwendungen ermöglichen.

    • Speicher: Mit virtuellem Speicher können Sie verschiedene physische Speichergeräte zu einem einzigen kombinieren. Und virtueller Speicher kann dupliziert werden, was die Ausfallzeiten im Falle eines Cyberangriffs reduziert.

    • Desktop: Bei der Desktop-Virtualisierung wird Ihr Desktop auf einem Remote-Server gespeichert, sodass Sie von jedem Ort und von jedem Gerät aus darauf zugreifen können.

    • Netzwerk: Die Netzwerkvirtualisierung wird verwendet, um mehrere Teilnetzwerke im selben physischen Netzwerk zu erstellen und die Leistung für einzelne Clients zu maximieren, indem die Bandbreite und die Server automatisch angepasst werden.

    Verbessern VMs die Sicherheit?

    Virtuelle Maschinen sind wichtige Werkzeuge, die Entwickler zur Erstellung von Cybersicherheitslösungen zur Bewältigung von Bedrohungen einsetzen. Sie helfen bei der Bekämpfung von Computerviren und der Blockierung von Hacking-Versuchen. Mithilfe virtueller Maschinen können IT-Experten sichere Sandbox-Umgebungen schaffen, in denen sie gefährliche Dateien sicher öffnen und untersuchen können, ohne dass ihr Gerät oder das übrige Netzwerk beeinträchtigt wird.

    Eine einzige infizierte Datei kann sich schnell in einem Netzwerk verbreiten und unermessliche Schäden und Störungen verursachen. Die Verwendung einer virtuellen Maschine hilft Entwicklern oder IT-Teams, infizierte Anwendungen oder Dateien zu isolieren, um Host-Computer vor Schaden zu bewahren und die Verbreitung von bösartiger Software zu verhindern.

    Wenn Sie allerdings befürchten, dass Ihr Computer bereits infiziert ist, lesen Sie unseren Leitfaden und handeln Sie schnell, um den Virus zu entfernen.

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    Virtuelle Maschinen sind eine großartige Ressource für alle möglichen Anwendungen, aber wirksame Cybersicherheit sollte sich nie nur auf eine einzige Schutzebene verlassen. Avast One verfügt über ein ganzes Arsenal an Sicherheitsressourcen, die einen ganzheitlichen Schutz vor den zahlreichen Online-Bedrohungen von heute bieten.

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    Deepan Ghimiray
    24-06-2022