Neben den ersten Trommelspeichern, den Vorläufern unserer heutigen Festplattenlaufwerke, wurden in den damaligen Rechenzentren vornehmlich Bandlaufwerke zur Datenspeicherung eingesetzt. Ein Bandlaufwerk ist vergleichbar mit einem Tonbandgerät. Es liest und schreibt die verarbeiteten Daten seriell, das heißt nacheinander auf ein Magnetband.

Jeder kennt noch die in früheren Zeiten abgebildeten großen Bandstationen in den Rechenzentren, in denen meist zwei Magnetbänder in unregelmäßigen Abständen vor- und zurückliefen. Sie waren damals der Inbegriff für einen Computer, obwohl es sich hier nur um die Bandlaufwerke handelte. Im Heimcomputerbereich war die Datasette in den 1970er- und 1980er-Jahren ein sehr beliebtes Speichermedium. Sie arbeitete nach dem Prinzip eines Kassettenrekorders und speicherte Programme sowie kleine Datensammlungen sequenziell.

Funktionsweise der Bandlaufwerke

In den 1950er- und 1960er-Jahren waren Computer regelrechte Ungetüme. Insbesondere die amerikanische Firma IBM war Marktführer auf diesem Gebiet. Weltweit bekannt wurde sie mit dem System/360. Dieser Großcomputer nutzte zur Datenspeicherung Bandlaufwerke.

Bei einem Bandlaufwerk, auch Streamer bezeichnet, werden die Daten auf einem Magnetband gespeichert. Wie bei einem Tonbandgerät verfügen Bandlaufwerke über zwei Antriebswellen. Eine Spule ist mit einem Magnetband bestückt, während die andere Spule leer ist und während des Betriebs das Band der anderen Spule aufnehmen kann und umgekehrt.

Ebenfalls verfügen Bandlaufwerke über einen Aufnahme- und Wiedergabekopf und einen Löschkopf. Die zu verarbeitenden Daten werden über die Köpfe des Laufwerks gezogen, wobei eine serielle Speicherung oder Lesung erfolgt. Die Speicherkapazität eines Magnetbandes ist in erster Linie von der Bandlänge abhängig.

Weiterhin spielt aber auch der verwendete Aufnahmestandard eine große Rolle. Einige bekannte Aufnahmestandards sind beispielsweise DAT, QIC (Quarter-Inch Cartridge), SLR oder DLT. Es gibt viele verschiedene Aufzeichnungsverfahren. Bei der linearen Aufzeichnung wird das Magnetband mit mehreren nebeneinander liegenden Spuren in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung beschrieben.

Beim Schrägspur-Aufzeichnungsverfahren läuft das Band schräg am Schreibkopf vorbei. Sehr beliebt war das mehrspurige Aufzeichnungsverfahren, wobei auf einem Magnetband bis zu 11 Datenspuren parallel beschrieben wurde. Bei der degressiven Aufzeichnung erfolgt zunächst eine schnelle Datenspeicherung, zum Bandende dauert der Speichervorgang jedoch wesentlich länger.

Bei den ersten Bandlaufwerken wurden die Daten im sogenannten Start-Stopp-Verfahren geschrieben. Nach einer gewissen Anlaufgeschwindigkeit, die Startphase, wurden die Datenblöcke auf das Band geschrieben. Anschließend wurde es wieder gestoppt. Zwischen den Start- und Stopp-Sequenzen bildeten sich leere Bereiche, die sogenannten Klüfte. Das Band wurde bei diesem Verfahren stark beansprucht.

Wesentlich effektiver ist das Streaming-Verfahren. Hierbei werden die Daten aus einem großen Pufferspeicher fortwährend auf das Band geschrieben. Lediglich zur Dateimarkierung muss das Band angehalten werden. Auch heutige Bandlaufwerke zur Datensicherung verwenden diese Aufzeichnungsform. Sie belastet das Band und das Laufwerk nicht so sehr, wie beim Start-Stopp-Verfahren und ist wesentlich schneller.

Technische Vertiefung:

• Antrieb und Bandführung: Capstan-/Andruckrollen steuern die Bandgeschwindigkeit, Zugkraftsensoren halten die Bandspannung konstant. BOT-/EOT-Markierungen (Beginning/End of Tape) kennzeichnen Anfang und Ende.
• Codierung und Fehlerkorrektur: Moderne Streamer nutzen robuste Codierungen und starke ECC-Verfahren (z. B. Reed-Solomon mit Interleaving) sowie CRC-Prüfsummen pro Block, um Bitfehler zuverlässig zu korrigieren.
• Filemarks und Blockgrößen: Daten werden in Blöcken geschrieben; Filemarks trennen Dateien/Jobs. Variable Blockgrößen und Hardwarekompression (typisch bis ~2:1, abhängig von der Datenart) steigern Durchsatz und nutzbare Kapazität.
• Geschwindigkeitsanpassung: Um das sogenannte „Shoeshining“ (ständiges Anhalten und Beschleunigen) zu vermeiden, passen moderne Laufwerke die Bandgeschwindigkeit an den Datenstrom an und puffern großflächig.
• Schnittstellen: Verbreitet sind SAS und Fibre Channel in Rechenzentren sowie USB/Thunderbolt-Gehäuse für externe Nutzung; in älteren Umgebungen SCSI.

Werden heute auch noch Bandlaufwerke verwendet?

Großrechenzentren verwenden für die regelmäßige Datensicherung immer noch Bandlaufwerke. Die Speicherkapazitäten reichen bis weit in den Terabyte-Bereich und sind damit für große Datenmengen prädestiniert. Im Gegensatz zu Bandlaufwerken mit zwei Spulen werden aber auch gerne die Cartridge-Laufwerke verwendet. Hierbei handelt es sich um eine Bandkassette mit nur einer Spule, die in einem kompakten Gehäuse sitzt und von speziellen Bandlaufwerken gelesen und beschrieben werden können.

Moderne Formate und Roadmap: Aktuelle Systeme wie LTO (Linear Tape-Open) dominieren professionelle Umgebungen. LTO-7, LTO-8 und LTO-9 bieten nativ ca. 6, 12 und 18 TB (komprimiert deutlich mehr). Die neueste Generation LTO‑10 erweitert die native Kapazität nochmals deutlich (bis in den Bereich von über 30 TB je Cartridge, abhängig vom Modell und der Datenkompression). Typische Transferraten reichen je nach Generation von deutlich über 200 MB/s bis in den hohen 300–400 MB/s‑Bereich. Ältere Technologien wie DLT/SDLT, AIT, QIC, SLR oder DDS/DAT sind weiterhin in Archiven anzutreffen und bleiben für die Wiederherstellung historischer Bestände relevant.

• LTFS (Linear Tape File System): Erlaubt eine dateibasierte Organisation auf Cartridges, sodass Bänder wie Wechselmedien genutzt werden können.
• WORM-Medien: Write Once, Read Many schützt vor nachträglichen Änderungen – wichtig für Compliance-Anforderungen.
• Verschlüsselung: Hardwarebasierte AES‑256‑Verschlüsselung und Schlüsselmanagement schützen sensible Informationen.
• Kompatibilität: LTO-Laufwerke sind in der Regel generationsübergreifend zumindest abwärtskompatibel (modellabhängig), was Migration und Lesbarkeit vereinfacht.
• Air Gap: Durch die physische Trennung („Air Gap“) sind Bänder ein wirksamer Schutz gegen Ransomware und bestimmte Angriffsszenarien.

Einsatzfelder heute: Neben klassischen Backups sind Magnetbänder das Mittel der Wahl für Langzeitarchivierung, Offsite-Backups und kosteneffiziente, energiearme Datenhaltung („Cold Storage“). Bibliotheken/Autoloader automatisieren den Medienwechsel und skalieren Kapazität sowie Durchsatz über mehrere Laufwerke.

Praxis und Pflege:

• Umgebungsbedingungen: Lagern bei moderater Temperatur und Luftfeuchte, vor Staub, Magnetfeldern und direkter Sonneneinstrahlung schützen.
• Medienhandhabung: Regelmäßige Reinigung mit geeigneten Reinigungskassetten (nach Herstellerangaben) und sachgemäßer Transport in Schutzhüllen erhöhen die Lebensdauer.
• Lebensdauer: Hochwertige Cartridges erreichen bei korrekter Lagerung sehr lange Haltbarkeiten (Archivierung über Jahrzehnte möglich; regelmäßige Prüf- und Refresh-Zyklen empfohlen).
• Typische Fehlerbilder: Bandriss, Knitter, Abrieb/„Sticky-Shed“ bei sehr alten Medien sowie verschlissene Andruckrollen/Schreib‑/Leseköpfe. Frühzeitige Wartung verhindert Folgeschäden.

Häufige Fragen und Antworten