IT-Infrastruktur-Konzept SAM Chisinau

Dieses Dokument beschreibt die technische Zielarchitektur für den Aufbau und Betrieb der IT-Infrastruktur der SAM in Chisinau. Es dient als Planungsgrundlage für Schulleitung, Bildungsdirektion und IT-Verantwortliche.

1. Zielsetzung

Ziel ist eine IT-Infrastruktur, die den Unterricht in Labor, Werkstätte und Klassenraum zuverlässig unterstützt, gut wartbar bleibt und BYOD-fähig ist.

2. Leitprinzipien

Prinzip	Umsetzung
Plattformunabhängigkeit	Linux für Labor-PCs, Unterstützung von macOS und Windows im BYOD-Bereich
Cloud-First-Ansatz	Browserbasierte Zusammenarbeit, zentrale Dienste und möglichst geringe lokale Abhängigkeiten
Open Source bevorzugt	Ubuntu LTS, Ansible, Git, KiCad, VS Code oder VSCodium, Onshape
Automatisierbarkeit	Standardisierte Installation, Konfiguration und Wartung über Ansible und zentrale Images
Sicherheit by Design	Rollenbasierter Zugriff, Netzwerksegmentierung, Protokollierung, Backups und Patch-Management
Pädagogische Alltagstauglichkeit	Niedrige Einstiegshürde für alle Jahrgänge, klare Workflows für Laborübungen und Diplomarbeiten

3. Anforderungen

Die Anforderungen werden in pädagogische, technische und organisatorische Bereiche gegliedert.

3.1 Pädagogische Anforderungen

Anforderung	Erwartung
Laborbetrieb	Stabiler Betrieb auch bei hoher Auslastung
Softwareumgebung	Einheitliche Arbeitsumgebung über mehrere Jahrgänge
Fachunterricht	Unterstützung von Elektronik, Embedded Systems, Dokumentation und Projektarbeit
Zusammenarbeit	Gruppenprojekte mit Versionsverwaltung
Lernmaterialien	Zugriff über Browser und Schulplattformen

3.2 Technische Anforderungen

Anforderung	Erwartung
Benutzerverwaltung	Zentrale Benutzer- und Geräteverwaltung
Clientbereitstellung	Automatisierte Installation von Labor-PCs
Netzwerkstart	PXE für Neuaufsetzung und Klonverfahren
Netzwerksegmentierung	Trennung von Verwaltung, Unterricht, Labor und Gästen
Netzwerkanbindung	WLAN und LAN für Unterricht und BYOD
Datensicherung	Regelmäßige Backups und definierte Recovery-Prozesse

3.3 Organisatorische Anforderungen

Anforderung	Erwartung
Rollen	Klare Zuständigkeiten für IT, Kustos und Fachkoordination
Prozesse	Dokumentiertes Onboarding, Störungsbehebung und Geräteaustausch
Skalierbarkeit	Erweiterbar für zusätzliche Jahrgänge, Labore und Fachbereiche

4. Zielarchitektur

4.1 Gesamtbild

Das Konzept setzt auf eine hybride Architektur mit klar getrennten Ebenen. Interne Dienste bleiben in der Schule, öffentlich erreichbare Dienste werden auf einem externen Server betrieben.

Ebene	Inhalt
Netzwerk	VLANs, Managed Switches und Firewall
Identität	Zentrales Verzeichnis und SSO, soweit sinnvoll umsetzbar
Endgeräte	Ubuntu LTS, BYOD-Geräte und Labor-Images
Automatisierung	Ansible, PXE und imagebasierte Bereitstellung
Anwendungen	Git, Onshape, KiCad, VS Code oder VSCodium, PlatformIO
Daten	Netzlaufwerke, Git-Repositories und Cloud-Speicher

4.2 Netzwerkarchitektur

Die Netzwerkstruktur soll die unterschiedlichen Bereiche der Schule sauber voneinander trennen. Dadurch werden Sicherheit, Wartbarkeit und Stabilität verbessert.

Segment	Zweck	Zugriff
Verwaltung	Sekretariat, Direktion, sensible Verwaltungsdaten	Stark eingeschränkt
Lehrpersonal	Lehrerarbeitsplätze, Noten und Unterrichtssysteme	Intern und kontrolliert
Labor	Labor-PCs, Messgeräte, Programmierstationen	Interne Dienste
BYOD	Schülergeräte im WLAN	Nur notwendige Dienste
Gäste	Besucher und Veranstaltungen	Nur Internet
Server	Zentrale Dienste, PXE, Git, Monitoring, Backup	Nur administrativ erreichbar

4.3 Internet und WLAN

Eine stabile Internetanbindung und ein gut ausgebautes WLAN sind für den Unterrichtsbetrieb wesentlich, besonders bei browserbasierten Diensten und BYOD.

Punkt	Vorgabe
WAN	Ausreichend dimensionierter symmetrischer Anschluss, möglichst mit Redundanzoption
Firewall	Content- und DNS-Schutz
WLAN	Flächendeckend in Klassen, Laboren und Gemeinschaftsbereichen
SSIDs	Getrennt für Personal, SchülerInnen und Gäste

5. Server und Dienste

Die Schulservices sind auf einer eigenen Seite beschrieben. In diesem Kapitel geht es daher nur um die technische Rolle der Serverplattform als Grundlage für diese Dienste.

5.1 Kernserverdienste

Dienst	Zweck
Verzeichnisdienst	Verwaltung von Benutzern und Gruppen
DHCP, DNS, PXE	Netzwerkbetrieb und Installation der Labor-PCs
Git-Server	Code, Dokumentation und Hardwareprojekte
Dateiablage	Lehrmaterialien und freigegebene Projektdaten
Backup	Sicherung, Versionierung und Wiederherstellung
Monitoring	Protokollierung und Statuskontrolle

5.2 Plattform

Die Dienste werden bewusst auf zwei Plattformen verteilt. Interne Dienste bleiben in der Schule, öffentlich erreichbare Dienste laufen auf einem externen Server.

Plattform	Verwendung	Kosten ungefähr
Lokaler Schulserver	DHCP, DNS, PXE, Git, Ansible, Backup	1.500 bis 2.500 € einmalig für den Server, plus Infrastruktur
VPS bei internex in Wien	Öffentliche Dienste, Homepage und Moodle	4 € pro Monat in der Startphase, 5 € pro Monat im Vollausbau

Der lokale Server übernimmt die internen Dienste. Moodle und Homepage laufen auf dem VPS. Dadurch bleiben interne Schulservices und öffentlich erreichbare Angebote sauber getrennt.

6. Client- und Laborstrategie

6.1 Labor-PCs

Die Laborrechner werden auf Ubuntu LTS standardisiert. Damit entsteht eine stabile, gut dokumentierbare und automatisierbare Umgebung für Embedded-Entwicklung, Elektronik-Design, Python, C, Mikrocontroller und browserbasierte Projektarbeit.

6.2 Standardsoftware

Kategorie	Standard
IDE oder Editor	VS Code oder VSCodium
Embedded	PlatformIO
ECAD	KiCad
3D-CAD	Onshape im Browser
Versionsverwaltung	Git
Dokumentation	Markdown, Overleaf, Obsidian
Browser	Aktueller Enterprise-tauglicher Browser
Hilfswerkzeuge	Terminal, SSH, SCP, Python

6.3 Rollout

Die Labor-PCs sollen möglichst einheitlich und mit geringem manuellem Aufwand bereitgestellt werden. Dadurch bleiben die Arbeitsplätze vergleichbar und können bei Problemen rasch wiederhergestellt werden.

Schritt	Inhalt
1	Master-Image pro Laborart erstellen
2	PXE oder Image-Deployment vorbereiten
3	Test in einer kleinen Gruppe durchführen
4	Ausrollung und Nachkonfiguration per Ansible

7. Automatisierung mit Ansible

Ansible wird für die wiederkehrenden Administrationsaufgaben eingesetzt. Dazu gehören Softwareinstallation, Benutzer- und Rechtekonfiguration, Systemhärtung, Drucker- und Netzlaufwerkskonfiguration sowie Wartungsaufgaben.

Damit lassen sich Labor-PCs nachvollziehbar konfigurieren. Änderungen können dokumentiert, getestet und auf mehrere Geräte ausgerollt werden, ohne jeden Rechner einzeln bearbeiten zu müssen.

Beispiel

- name: Labor-PC Grundkonfiguration
  hosts: labor_clients
  become: true
  tasks:
    - name: Pakete installieren
      ansible.builtin.package:
        name:
          - git
          - python3
          - openssh-client
          - code
        state: present

    - name: Arbeitsverzeichnis anlegen
      ansible.builtin.file:
        path: /srv/labor
        state: directory
        mode: '0755'

8. PXE und Imaging

PXE ermöglicht die schnelle Neuinstallation oder das Wiederaufsetzen von Laborrechnern ohne USB-Sticks. Das reduziert Ausfallzeiten und vereinfacht die Pflege vieler gleichartiger Geräte.

Nutzen	Wirkung
Schnelles Provisioning	Neue Geräte sind rasch einsatzbereit
Einheitliche Images	Gleiche Arbeitsumgebung in allen Klassenräumen
Wiederherstellung	Fehlkonfigurationen lassen sich schnell beheben
Kein Medienmanagement	Keine USB-Sticks im Tagesbetrieb notwendig

9. BYOD

BYOD ist als ergänzendes Modell vorgesehen. Schulische Kernprozesse müssen aber immer auch auf Laborgeräten zuverlässig möglich sein. Private Geräte können den Unterricht unterstützen, dürfen aber keine Voraussetzung für die Teilnahme am Unterricht sein.

Punkt	Vorgabe
Mindestanforderung	Aktuelles Betriebssystem mit Sicherheitsupdates
Browser	Aktueller Browser
Anschluss	WLAN-Fähigkeit
Optional	SSH-Client, Git, Editor, PDF-Reader
Plattformen	Windows, macOS und Linux

10. Sicherheit und Datenschutz

10.1 Basismaßnahmen

Sicherheit soll nicht nachträglich ergänzt werden, sondern von Beginn an Teil der Architektur sein. Die wichtigsten Maßnahmen betreffen Zugriff, Netztrennung, Updates und Wiederherstellung.

Maßnahme	Ziel
Rollen- und gruppenbasierter Zugriff	Klare Berechtigungen
Netzwerksegmentierung	Geringere Angriffsfläche
Patch- und Updateprozess	Aktuelle Systeme
MFA für Adminzugänge	Schutz kritischer Konten
Wiederherstellungstests	Überprüfbare Backups

10.2 Datenschutz

Personenbezogene und schulorganisatorische Daten müssen besonders geschützt werden. Für Unterrichts- und Projektarbeit sollen getrennte Ablagen und klare Zuständigkeiten vorgesehen werden.

Bereich	Vorgabe
Verwaltungsdaten	Hoher Schutzbedarf
Schülerprojekte	Getrennte Ablagen und Versionierung
Verarbeitung personenbezogener Daten	Nur auf freigegebenen Systemen

11. Backup und Recovery

Backups sind nur dann sinnvoll, wenn auch die Wiederherstellung regelmäßig getestet wird. Deshalb soll nicht nur gesichert, sondern auch klar dokumentiert werden, wie Systeme und Daten im Fehlerfall wiederhergestellt werden können.

Sicherungsobjekt	Inhalt
Serverkonfigurationen	Dienste und Einstellungen
Git-Repositories	Software, Dokumentation und Hardwareprojekte
Benutzer und Gruppen	Verzeichnisdienst
Freigegebene Projektdaten	Unterricht und Werkstätte
Ansible-Inventories	Automatisierung und Deployment

Strategie	Umsetzung
Tägliche Sicherungen	Inkrementell
Regelmäßige Vollsicherungen	Versioniert
Getrennte Kopie	Mindestens eine Sicherung separat
Tests	Wiederherstellung in festen Intervallen

12. Betrieb und Support

Für den laufenden Betrieb braucht es klare Rollen und einfache Prozesse. Besonders wichtig ist, dass Störungen nachvollziehbar gemeldet, priorisiert und dokumentiert werden.

Rolle	Aufgabe
IT-Verantwortlicher	Betrieb, Wartung und Sicherheitsfreigaben
Kustos oder Laborverantwortung	Fachliche Koordination und Gerätepflege
LehrerInnen	Nutzung und Störungsmeldung
Externe Dienstleister	Spezialwartung und Infrastruktur

Prozess	Beschreibung
Störungsmeldung	Zentrales Meldesystem
Priorisierung	Nach Unterrichtsrelevanz
Erstdiagnose	Standardisierte Checklisten
Eskalation	Dokumentiert bei Ausfällen von Kernsystemen

13. Einführungsplan

Die Einführung sollte schrittweise erfolgen. So können technische Probleme früh erkannt und Erfahrungen aus dem Pilotbetrieb in den weiteren Ausbau übernommen werden.

Phase	Inhalt
1	Netzwerk, Firewall, Server, Backup und Verzeichnisdienst
2	Pilotlabor mit Standardimage
3	Fachsoftware, Git, Onshape, KiCad und Dokumentationsworkflow
4	Erweiterung auf weitere Labore und Jahrgänge
5	Laufende Evaluierung und Anpassung

14. Schlussfolgerung

Die vorgeschlagene Infrastruktur ist technisch gut umsetzbar, wirtschaftlich vertretbar und pädagogisch sinnvoll. Sie verbindet Linux-basierte Laborarbeitsplätze, BYOD-Fähigkeit, browserbasierte Zusammenarbeit und automatisierten Betrieb zu einer stabilen Plattform für die SAM in Chisinau.

Wesentlich ist dabei, dass die Infrastruktur nicht nur für den Start funktioniert, sondern auch im laufenden Schulbetrieb wartbar bleibt. Durch klare Zuständigkeiten, standardisierte Installationen, getrennte Netzbereiche und definierte Backup- und Recovery-Prozesse entsteht eine Grundlage, die mit der Schule mitwachsen kann.