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DIGITALE SOURVERÄNITÄT

Welche Rolle innovative Architekturen und neue Technologien wie Container, Blockchain und Machine Learning für die Digitalisierung spielen

Robert Bloy Ansgar KückesProjektleiter PaaS Chief Architect Public SectorITDZ Berlin Red Hat

7. November 2017

DIGITALE SOUVERÄNITÄT - INNOVATIVE ARCHITEKTUREN2

FEDORA

SHADOWMAN


ÜBER RED HAT

ÜBER

90%der

FORTUNE

500RED HAT

nutzen

PRODUKTE &LÖSUNGEN*

~10,500MITARBEITER

85OFFICES

S&P

500COMPANY

NYSE

RHT35LÄNDER

DIE WELTWEIT ERSTE

$2OPEN

SOURCECOMPANY

MILLIARDEN

*Red Hat client data and Fortune 500 list, 2016


DER WEG DORTHIN

FOUNDED

IPO

JBOSS ACQUIRED

FIRST RELEASE OF ENTERPRISE LINUX

RED HAT VIRTUALIZATION RELEASED

RED HAT ADDED TO S&P 500 INDEX

CLOUDFORMS & OPENSHIFT RELEASED

$1 BILLION IN REVENUE

1993

1999

2002

2006

2009

2011

RED HAT OPENSTACK PLATFORM RELEASED

CENTOS JOINS RED HAT

ANSIBLE ACQUIRED

INKTANK (CEPH), ENOVANCE (OPENSTACK), & FEEDHENRY (MOBILE) ACQUIRED

$2 BILLION IN REVENUE

3SCALE ACQUIRED

2013

2014

2015

2016

RED HAT STORAGE RELEASED

OPENSHIFT ENTERPRISE RELEASED

2012


DIGITALISIERUNG IN DER ÖFFENTLICHEN VERWALTUNGAufgabe und Chance

ARCHITEKTURENGrundlage für einen nachhaltigen Erfolg

TECHNOLOGIENTreiber und Unterstützung

DIGITALE SOUVERÄNITÄTÜbersicht

DIGITALISIERUNG IN DER ÖFFENTLICHEN VERWALTUNG


DIGITALISIERUNG IN DER VERWALTUNG

Applikationen Infrastruktur Prozesse

Neue Wege der Entwicklung, Bereitstellung und Integration

von Anwendungen

Modernisierung der bestehenden und Aufbau einer

neuen, Cloud-basierten Infrastruktur

Einfachere, flexiblere, stärker auf die fachlichen Aufgaben ausgerichtete Abläufe mit elektronischen Zugängen


DIGITALE SOUVERÄNITÄT

IT-KONSOLIDIERUNG

ANWENDUNGS-MODERNISIERUNG

BEREITSTELLUNGS-GESCHWINDIGKEIT

BEREITSTELLUNGS-QUALITÄT

NACHHALTIGKEIT,AKZEPTANZ

TRANSPARENZ

IT-SICHERHEIT, DATENSCHUTZ UND GEHEIMSCHUTZ

ZUKUNFTSFÄHIGKEITWIRTSCHAFTLICHKEIT UND KOSTENEFFIZIENZ

STANDARDISIERUNG

INVESTITIONSSCHUTZ

HERSTELLER-UNABHÄNGIGKEIT

ELEKTRONISCHE ZUGÄNGE


HERAUSFORDERUNGEN

VERSTÄNDNIS VON SELBST-ORGANISATION/RESSORTPRINZIP

BEHÖRDENÜBERGREIFENDE IT-STEUERUNG

FÖDERALISMUS

DEMOGRAFIE UND BEDARFAN FACHKRÄFTEN KNOW-HOW IN AKTUELLEN

TECHNOLOGIEN

KNAPPHEIT DER RESSOURCEN

KONNEXITÄTSPRINZIP

ALTLASTEN

ARCHITEKTUREN


ARCHITEKTURENGrundlage für eine nachhaltige Digitalisierungsstrategie

● Verbinden die Elemente zu einem funktionierenden Ganzen

● Setzen Anforderungen über Best Practices um

● Schaffen ein stabiles Fundament bei gleichzeitiger Flexibilität und Erweiterbarkeit

● Sorgen für Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Sicherheit

● Berücksichtigen Standards


ARCHITEKTUR-ARCHITEKTURZusammenhang zwischen Architekturmanagement und Architekturtypen

REFE

REN

Z-AR

CHIT

EKTU

REN

GESCHÄFTSARCHITEKTUREN

DIENSTE-ARCHITEKTUREN

SOFTWARE-ARCHITEKTUREN

SYSTEM- UNDBETRIEBSARCHITEKTUREN

ZIEL

E

ARCH

ITEK

TURV

ORG

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UND

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HTLI

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ARCHITEKTUR-MANAGEMENT

SICH

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ITS-

ARCH

ITEK

TURE

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ARCHITEKTUR-ARCHITEKTURBeispiel Metamodell Rahmenarchitektur IT-Steuerung Bund

Quelle: Architekturrichtlinie für die IT des Bundes 2016

TECHNOLOGIEN


CONTAINERAnwendungsentwicklung und skalierender Betrieb

BLOCKCHAINVerteilte Buchungssysteme

MACHINE LEARNINGAutomatisierung von Entscheidungsprozessen

TECHNOLOGIENUnd deren Auswirkung auf die Digitalisierung in der öffentlichen Verwaltung

CONTAINER


WAS SIND EIGENTLICH CONTAINER?


ES KOMMT DARAUF AN, WEN MAN FRAGT...

● Isolierte Anwendungsprozesse auf einem gemeinsam genutzten Kernel

● Einfacher, schlanker, dichter als Virtuelle Maschinen

● Portabel über unterschiedliche IT-Umgebungen

● Eine Anwendung mit allen ihren Abhängigkeiten in einem Paket

● Innerhalb von Sekunden ausrollbar, damit unverzichtbar für CI/CD

● Einfacher Nutzung “containerisierter” Komponenten

INFRASTRUKTUR ANWENDUNGEN


CONTAINER PLATTFORMSchlanke, portierbare Anwendungspakete

● Basis für Platform-as-a-Service (PaaS)● Anwendung wird vollständig in

portierbaren Containern verpackt● Container werden auf Knopfdruck oder

sogar automatisiert erstellt (Source-to-image)

● “Betriebssystem” für Container steuert und überwacht die ordnungsgemäße Ausführung

● Inbetriebnahme, Skalierung und Recovery erfolgen automatisch


WIE GENAU FUNKTIONIERT DAS?

Bibliotheken

Anwendungs-software

Middleware

Basis-Image

Anwendungs-Layer

+

Signatur


DIE REGISTRY

JBoss EAP JBoss AMQ Python

Node.js MariaDB Jenkins

SonarQube Che

ENTWICKLUNGS-UMGEBUNG

BETRIEBS-UMGEBUNG

Nexus

REGISTRY


CI/CD UND DEVOPS

CI

STATISCHE ANALYSE

SCM

TESTREGISTRY PRODUKTIONSCAN

TRAINING

Entwickler Admin/Security Engineer

PENTESTOPS

PRODDEV

Gehärtetes/gepatchtes/signiertes Basis Image

SigniertesContainer-

Image


● Absoluter Megatrend● Löst viele aktuelle Probleme (und kreiert

ein paar neue)● Potential in etwa vergleichbar mit

Übergang Mainframe → Client-Server● Ergänzt sich optimal mit Cloud (IaaS, PaaS,

SaaS) und DevOps● Ist weit mehr als nur eine Technologie

EINSCHÄTZUNGContainer

● Technologie- und Produktentwicklung erfolgt nahezu ausschließlich als Open Source

● Eignet sich perfekt zur Umsetzung automatisierter Deployment-Pipelines

● Seit Juli 2017 standardisiert (OCI 1.0)● Geht weit über Docker hinaus● Zukünftig verstärkt Basis für

Fachanwendungen und Basisdienste

BLOCKCHAIN


Quelle:Google Trends11/2017


DER KLASSISCHE WEG

VERTRAG


DER KLASSISCHE WEG

Trusted 3rd Party(Notar etc.)


DER KLASSISCHE WEG

Trusted 3rd Party(Bank, Staat)


DER KLASSISCHE WEG

INTERMEDIÄR


DER KLASSISCHE WEG


DER KLASSISCHE WEG

Rechtsrahmen§

vermitteltschafft Vertrauenschafft SicherheitTransparenz?


DER KLASSISCHE WEG

REGISTERDIENSTE

vermitteltschafft Vertrauenschafft Sicherheit

§ Rechtsrahmen

Transparenz ?


BLOCKCHAIN

§ Rechtsrahmen ?

vermittelt ?schafft Vertrauen ?schafft Sicherheit ?Transparenz ?


● Dezentral (erfordert keine zentrale Instanz)

● Ist so sicher wie die jeweils zugrundeliegenden kryptografischen Verfahren

● Manipulationsmöglichkeiten sinken mit der zunehmenden Zahl der Verfahrensteilnehmer

● Prinzipbedingt ausfallsicher● Kein Ablaufdatum

BLOCKCHAIN VS. DIGITALE SIGNATUR

● Erfordert vertrauenswürdige Instanz (CA)

● Ist so sicher wie die jeweils zugrundeliegenden kryptografischen Verfahren

● Manipulationsmöglichkeiten beschränken sich weitgehend auf unsichere CAs und technische Schwachstellen

● Müssen regelmäßig erneuert werden

BLOCKCHAIN DIGITALE SIGNATUR


● Ablösung zentraler Register● Eigentumsübertragungen● E-Payment● E-Voting● Smart Contracts● ...

MÖGLICHE ANWENDUNGSBEREICHEFür Blockchain in der Verwaltung


BLOCKCHAIN UND RED HAT

OPENSHIFT BLOCKCHAININITIATIVE

● Open Source Blockchain-Angebot als Container auf Basis von OpenShift (BlockApps/Ethereum)

● Aktive Mitwirkung in Open-Source-Blockchain-Projekten (Hyperledger)


● Hochgradiges Potential als Digitalisierung der nächsten Stufe (autonome Währungen und Vereinbarungen, autonome Organisationen, Staat... )

● Insbesondere dort interessant, wo keine funktionierenden Intermediäre existieren, zentrale Strukturen nicht gewünscht sind oder ein Bedürfnis nach mehr Transparenz besteht

● Passt grundsätzlich auf den Trend, die Verwaltung von Aufgaben zu entlasten(→ neues Staatsverständnis)

EINSCHÄTZUNGBlockchain

● Bildet tendenziell die föderale Struktur besser ab als zentrale Lösungen

● Vergabe von Verarbeitungsleistung für die Bestätigung neuer Blöcke (Mining) ist derzeit eher kontra-produktiv gelöst

● Einsatz erfordert neue Regularien, rechtliche Rahmensetzung sowie neue Infrastrukturen und Lösungen

MACHINE LEARNING


EINORDNUNG

KI

ML

DL

Künstliche Intelligenz (Oberbegriff für unterschiedliche Herangehensweisen zur Automatisierung “intelligenten” Verhaltens)

Machine Learning: Fähigkeiten durch Antrainieren entwickeln (im Gegensatz zu expliziten Regeln) → eine der Methoden zur Entwicklung von Künstlicher Intelligenz

Deep Learning: Training neuronaler Netze i.d.R. durch massiven Einsatz großer Lernmengen → Umsetzungsvariante für Machine Learning


REGELBASIERTE SYSTEMEGrundprinzip

Regel-anwendungDaten

Alternative A

Alternative B

Alternative CRegel-Basis

Entscheidung

RegeldesignRegelpflege


MACHINE LEARNINGGrundprinzip

TrainingDaten

TestSamples

Lern-Algorithmus

KlassifiziererNeue Daten Entscheidung


● Überall dort einsetzbar, wo Entscheidungen oder Einordnungen aufgrund unscharfer oder nicht vorhersehbarer Daten automatisiert zu treffen sind

● Viele sinnvolle Einsatzbereiche auch in der öffentlichen Verwaltung

● Unterstützt Self-Service-Angebote● Leistet Vorqualifizierung für

Entscheidungen

EINSCHÄTZUNGMachine Learning

● Liefert statistische anstelle von exakten Aussagen (was nicht selten ausreicht)

● Vermeidet den bei regelbasierten Systemen (“Expertensystemen”) erforderlichen Analyse- und Pflegeaufwand

● Es muss nicht immer die ganz große Lösung sein

ZUSAMMENFASSUNG


● Passende Architekturen bilden die Grundlage für die Digitalisierung

● Container sind geeignet, die IT schrittweise zu revolutionieren

● Container werden eine erhebliche Rolle spielen beim Aufbau konsolidierter Architekturen und bei der Anwendungsmodernisierung

● Container sind weit mehr als nur eine Technologie

ZUSAMMENFASSUNG

● Machine Learning bietet viele neue interessante Anwendungsbereiche, auch in Verwaltung und E-Government

● Blockchain hat enormes Potential für alle Lebensbereiche, die auf Vereinbarungen (“Contracts”) basieren

● Anwendung von Blockchain im Bereich der öffentlichen Verwaltung erfordert erst jedoch noch eine intensive Auseinandersetzung sowohl auf rechtlicher als auch auf gesellschaftlicher Ebene

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