Kaskadenfehler

Der Begriff Kaskadenfehler beschreibt einen Fehlerverlauf, bei dem eine Störung in einer Komponente unerwartet weitere Störungen in abgeleiteten oder verbundenen Komponenten verursacht, sodass sich der Fehler schrittweise durch das System ausbreitet. Typisch entstehen Kaskadenfehler in hochgradig vernetzten oder zeitabhängigen Systemen, in denen Teilsysteme aufeinander angewiesen sind oder Ressourcen gemeinsam nutzen.

Ursachen sind Abhängigkeiten, Software- oder Systemgrenzen, ungenügende Fehlertoleranz, verzögerte Fehlererkennung, Race Conditions, gemeinsame Engpässe oder unkontrollierte Zustandsweitergabe. Bereits ein vorheriger Fehler muss nicht schwerwiegend sein; durch Koppelungen, Verzögerungen oder begrenzte Backups kann er zu einer dynamischen Ausbreitung führen. Kaskaden können sich über Hardware, Software, Netzwerke oder organisatorische Prozesse erstrecken.

Anwendungsbereiche: in der IT und Netzwerkinfrastruktur, in Energiesystemen und Versorgungsnetzen, in Fertigungs- oder Logistikprozessen, sowie in Finanz- und Handelsmärkten, wo Ausfälle oder Fehlzustände reibungslos weitergegeben werden.

Beispiele: Ausfall eines Kraftwerkstrangs kann zu Überlastungen anderer Leitungen führen und eine landesweite Stromunterbrechung auslösen; in verteilten Softwaresystemen kann eine unbehandelte Ausnahme den Zustand aller Dienste verschlechtern; in Cloud-Umgebungen kann eine Fehlkonfiguration zu einer Kaskade von Serviceunterbrechungen führen.

Gegenmaßnahmen zielen auf Fehlerisolierung, Redundanz und Entkopplung: robuste Architekturen mit Grenzwerten (Circuit Breaker), Grenz- und Fallback-Strategien, Degradierung statt Ausfall, zeitnahe Fehlererkennung, isolierte Ressourcennutzung, Monitoring und Testen von Ausfallpfaden.

Der Begriff wird in Reliability Engineering, Safety Engineering und Risikoanalysen verwendet.