Internet

Das Internet verbindet getrennte Rechnernetze über gemeinsame Regeln für die Adressierung und Weiterleitung von Daten. Robert Kahn schlug um 1972 eine offene Architektur vor und arbeitete ab 1973 mit Vinton Cerf das Protokoll aus. Gateways, später Router genannt, reichen Pakete von Netz zu Netz weiter; E-Mail und Web laufen über dieses System.

Was es ist

Das Internet besteht aus vielen miteinander verbundenen Rechnernetzen. Ein Netz versorgt etwa ein Labor, ein anderes eine Stadt, und jedes behält seine eigenen Geräte und seine eigene Verwaltung. Für den Austausch mit den anderen verwendet jedes das Internetprotokoll IP, das ein gemeinsames Format für die übertragenen Pakete und ihre Adressen festlegt. Router reichen die Pakete von einem Netz zum nächsten weiter. So können weit voneinander entfernte Computer Daten austauschen, ohne im selben lokalen Netz zu sein.

E-Mails, Dateiübertragungen und Webseiten laufen alle darüber. Das Web, ab 1989 am CERN entwickelt, ist ein Dienst, der Dokumente untereinander verknüpft; als es aufkam, war das Internet bereits in Betrieb. Funkstrecken, Kabel und Satelliten übertragen die Signale, und IP sorgt dafür, dass Netze mit ganz unterschiedlichen Verbindungen zusammenarbeiten.

Wie es funktioniert

Ein Paket enthält Nutzdaten und einen Kopf mit Angaben für die Weiterleitung.

Die Software auf dem sendenden Computer bereitet die Daten vor. IP packt sie in ein Datagramm, meist Paket genannt, mit einem Kopf, der unter anderem Absender- und Zieladresse enthält. Das lokale Netz bringt das Paket zum Empfänger oder zu einem Router, der es weiterleiten kann. Jede Art von Verbindung arbeitet mit eigenen physikalischen Signalen; das IP-Format haben alle Netze gemeinsam.

Ein Router liest die Zieladresse und wählt anhand seiner Routinginformationen die nächste Station. Dafür genügt ihm der Paketkopf. Beim Übergang in ein anderes Netz wird das Paket in den Rahmen dieses Netzes gesteckt. Die transportierten Daten bleiben dieselben; jeder Router ändert nur einige Felder im IP-Header, etwa die Lebensdauer des Pakets. Zwischen zwei Computern können mehrere Netze liegen. Der Weg richtet sich nach den verfügbaren Verbindungen und den Entscheidungen der einzelnen Netze, sodass auch ein nahes Ziel mehrere Stationen entfernt sein kann.

IP garantiert weder die Zustellung noch die Reihenfolge. Anwendungen, die eine zuverlässige Übertragung brauchen, verwenden TCP. Es läuft auf den beiden Endgeräten, verfolgt die Daten, bringt sie wieder in die richtige Reihenfolge und lässt fehlende Teile erneut senden. Andere Anwendungen nutzen UDP. Der Dienst hängt außerdem davon ab, dass Computer, Software und Verbindungen auf dem ganzen Weg in Betrieb bleiben.

So geht’s

Die Karten spielen die Datagramme, die Linien die Verbindungen; der Router ist der einzige Übergang zwischen den Bereichen.

Ein Modell auf dem Tisch zeigt, wie Netze verbunden werden, ganz ohne Geräte. Zeichnen Sie zwei getrennte Bereiche für zwei Netze, setzen Sie in jeden einen Computer und an die Grenze einen Router. Ziehen Sie vom Router eine Linie in jeden Bereich bis zu dessen Computer. Bereiten Sie Karten mit einem Feld für die Zieladresse und einem zweiten für die Daten vor. Die Karten sind Datagramme, die Linien Verbindungen, und der Router ist der einzige Übergang von einem Bereich in den anderen.

Eine Person spielt den sendenden Computer und erhält die Karten. Eine zweite spielt den Router: Sie liest jede Zieladresse und reicht die Karte in das richtige Netz weiter, ohne die Nachricht zu lesen. Beim Empfänger werden die Inhalte gesammelt. Nehmen Sie nun eine Karte vor der Ankunft heraus und vertauschen Sie zwei andere. Der Empfänger hat danach eine unvollständige Nachricht in falscher Reihenfolge. Führen Sie in einer zweiten Runde Empfangsbestätigungen und erneutes Senden ein, um den zuverlässigen Transport an den beiden Enden zu zeigen. Der Router hat mit dieser Arbeit nichts zu tun.

Für den Versuch sind keine Computerbefehle nötig. Wenn Sie echte Geräte betrachten, verwenden Sie nur eigene oder ausdrücklich freigegebene und lassen Sie ihre Einstellungen unverändert. Untersuchen Sie keine fremden Rechner durch Netzabfragen und greifen Sie nicht in ein laufendes Netz ein.

Geschichte und Entwicklung

In den 1960er Jahren wurde unter anderem in den USA und am britischen National Physical Laboratory an Paketvermittlung geforscht. Das von der amerikanischen Behörde ARPA finanzierte ARPANET verband 1969 seine ersten Computer, damit verschiedene Standorte Rechenleistung gemeinsam nutzen konnten. Sein frühes Rechnerprotokoll NCP arbeitete innerhalb des ARPANET und bot keine Möglichkeit, es mit anders aufgebauten Netzen zu verbinden.

Die Internet Society datiert Robert Kahns Idee einer offenen Netzarchitektur auf 1972, kurz nach seinem Wechsel zu der Behörde. Schon sein Artikel vom November 1972 befasste sich mit der Verbindung getrennter Netze. Im Frühjahr 1973 bat er Vinton Cerf, mit ihm das Protokoll zu entwerfen. Nach Angaben des Computer History Museum stellten beide im September 1973 auf einem Treffen an der University of Sussex ihren ersten Text über TCP vor. Ihr Zeitschriftenartikel, am 5. November 1973 eingegangen und im Mai 1974 erschienen, beschrieb ein gemeinsames Rechnerprotokoll und Gateways zwischen verschiedenen Netzen. Das Museum verzeichnet auch zeitgleiche Arbeiten zur Netzverbindung am französischen Netz CYCLADES, am britischen NPL-Netz und bei Xerox PARC, die alle TCP/IP beeinflussten.

1977 verbanden Gateways ein Paketfunknetz, ein Satellitennetz und das ARPANET.

Am 22. November 1977 sendete ein Lieferwagen von SRI International, der im Großraum San Francisco unterwegs war, Daten über ein Paketfunknetz, ein Satellitennetz und das ARPANET. Die Daten liefen zwischen SRI in Menlo Park und der University of Southern California in Los Angeles über London. Von BBN gebaute Gateways verbanden das ARPANET mit dem Funk- und dem Satellitennetz. Später wurde das Protokoll in zwei Teile getrennt: IP für Adressierung und Weiterleitung der Pakete, TCP für den zuverlässigen Transport. Nach den von Jon Postel beschriebenen Vorbereitungen wechselte das ARPANET am 1. Januar 1983 von NCP zu TCP/IP.

Die Forschungsnetze wuchsen, und kommerzielle Netze schlossen sich an. 1989 erfand Tim Berners-Lee am CERN das World Wide Web, damit Wissenschaftler Informationen automatisch austauschen konnten. Am 30. April 1993 stellte das CERN die Web-Software gemeinfrei zur Verfügung.