Wie funktioniert das Internet?

Wie viele heutige genutzte Technologien, hat sich das Internet geschichtlich aus einem einst militärisch genutzten Netzwerk für Forschungseinrichtungen und Universitäten des US-Verteidigungsministeriums hin zum weltweit größten zivilen Netzwerk für Informations- und Telekommunikation entwickelt. Das ARPANET der Advanced Research Agency wurde 1969 ins Leben gerufen und bildet die Grundlage des heutigen Internets.

So funktioniert das Internet

Das Internet oder auch als das Netz der Netze bezeichnet, bildet eine digitale Infrastruktur, die viele Einzelnetzwerke zu einem globalen Netzwerk vereint und Computer wie auch Menschen gemeinsam miteinander kommunizieren lässt. An bestimmten vertraglich geregelten Knotenpunkten werden Backbone-Netze mit Glasfaserleitungen vernetzt und zusammengeschaltet. Der Datenaustausch zwischen den unterschiedlichen Netzen erfolgt kontrolliert etwa am DE-CIX, Deutschlands größtem Internet-Knoten in Frankfurt am Main. Diese Internet-Knoten bilden die zentralen Stützpfeiler des Internets. Am DE-CIX sind mehr als 100 verschiedene Netze zusammengeschaltet und koordiniert.

20 Jahre Internet

Als “miteinander verbundene Netzwerke”, dem Interconnected Networks tritt der Begriff des “Internet” als direkter Eigenname in Erscheinung. Und in diesem Jahr, 20 Jahre nach dem Start dieser einmaligen weltweiten Erfolgsgeschichte, hat das Internet eine Dynamik entwickelt, welche die technologische Weiterentwicklung von Innovationen und Standards massiv beschleunigt und voran treibt. Am 30.04.1993 öffnete das Internet offiziell seine “Firewall” zur öffentlichen zivilen Nutzung als Informations- und Kommunikationsplattform für jedermann.

Das World Wide Web als weltweites ziviles Netzwerk für Telekommunikation

Das Netz

Durch den weltweiten Erfolg steht Entwicklern und Wissenschaftlern eine permanente digitale Wissensdatenbank als Nachschlagewerk und Hilfsmittel für Studium und Entwicklung zur Verfügung. Mit jeder Generation neuer Internet-Technologien verändert sich zudem die soziale Integration der Technik. Das heimische digitale Wohnzimmer ist längst zu einem mittleren Rechenzentrum geworden, welches Media-, File- und Webserver verwaltet und zudem die lokale Infrastruktur um Internetdienste wie Email, Voice over IP Telefonie und cloud-basierte Services für Datenspeicherung, Streaming und Remoteanwendungen erweitert und mit einbezieht. So entstehen vernetzte Kulturen, die schneller als je zuvor in der Menschheitsgeschichte kommunizieren und Energien sowie Ressourcen zusammen bündeln können, um mit Effizienz, Organisation und Koordination gemeinsam internationale Projekte realisieren zu können. Das Sammeln von Forschungsdaten sowie das Bereitstellen und Verarbeiten dieser ist durch ein öffentliches Netz Routine. Das Internet erfüllt seine primäre Rolle als Kommunikationsmedium und Infrastruktur in einer zunehmend vernetzten Welt und bietet genug Wachstumskapazitäten für nachfolgende Generationen.

Internet Glasfaserleitungen vernetzen den Globus mit Breitband Internet

Die Technik des Internets

Der Datenaustausch zwischen den einzelnen stationären Netzen basiert technisch auf den Internetprotokollen (IP), welche die Nutzdaten über die Kupfer- und Glasfaserleitungen in Paketen kodiert transportieren. Dabei ist jeder Rechner mit einer (zum Zeitpunkt t) eindeutigen IP-Adresse (IPv4 bzw IPv6) identifizierbar und kann mithilfe seiner öffentlichen IP-Adresse addressiert werden. Internet Browser verwenden das HTTP-Protokoll sowie HTTPS (für sichere SSL Verbindungen), welche beide auf dem Verbindungsprotokoll TCP aufbauen und erfragen bei DNS-Servern jeweilige Domaindaten der aufzurufenden Domain im Browser. Das Domain Name System (DNS) fungiert dabei wie ein Adressverzeichnis und listet IP-Adressen zu Domainnamen, welche es an andere DNS-Server weitergibt. Der DNS Informationsaustausch erfolgt auf Basis des UDP-Protokolls. Die Kommunikation geschieht jeweils zwischen Punkt-zu-Punkt (Peer-to-Peer) Verbindungen. Das TCP/IP-Referenzmodell gliedert diesen Prozess in 4 Schichten, die aufeinander aufbauen. Die Spezifikationen sind durch die RFCs der IETF (Internet Engineering Task Force) standardisiert. Durch den Breitbandausbau wird das World Wide Web zudem vermehrt zur “Ausstrahlung” von digalem Fernsehen (Internet Protocol Televion, IP-TV) und Telefonie (Voice over IP, VoIP) verwendet.

TCP/IP Internetprotokoll und Referenzmodell

Die Infrastruktur des Internets

Das Rückrad des www bilden die kontinentalen Backbone-Netzwerke, die durch Glasfaserleitungen miteinander vernetzt sind. Diese Infrastruktur aus modernen Glasfaserkabeln zu Land und zu See bietet derzeit große Überkapazitäten und ist zukunftssicher für das Ansteigen des weltweiten Datenaufkommen in den nächsten Jahren gewappnet. Unterstützt wird die Infrastruktur der Netze durch Richtfunk und Satellitenverbindungen, welche allerdings nur einen geringen Anteil ausmachen. Dabei ist die bekannte “letzte Meile”, welches die Strecke zwischen Telekomverteiler (weiße Box an Strassenkreuzungen) und Telefonanschlussdose (TAE) der Hausanschlüsse ist, in der Regel mit Kupferleitungen oder Funktverbindungen (UMTS bzw WLAN) überbrückt. Nur in wenigen Fällen wird eine Glasfaserleitung direkt ins Haus gelegt (Fiber to the Home, FTTH). In Deutschland kommt für schnelle privaten Breitbandanschlüsse die DSL bzw VDSL-Technik (VDSL 2) auf Basis der vorhandenen Kupferleitungen zum Einsatz, um Download-Geschwindigkeiten von bis zu 100 MBit/s zu erreichen. Flächendeckend bietet der 4G-LTE Funkstandard eine schnelle Alternative für mobile Funkverbindungen und in ländlichen Gebieten Europas.  Router und Switches verbinden die Netze und regeln den netzwerkübergreifenden Datentransfer an Netzwerkgrenzen, was als Peering bezeichnet wird. Da die verschiedenen Internet-Provider nur beschränkte Netzkapazitäten besitzen, wird Datenverkehr von anderen Providern eingekauft, um die eigenen Netze zu skalieren und zu erweitern.

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Carsten Kraft
Freiberuflicher Software Entwickler, CTO/PM und Tech Geek seit über 15 Jahren im professionellen B2B Bereich und mit mehr als 22 Jahren Computer, Netzwerk und Betriebssystem Skills. Technologie als Leidenschaft entwickle ich hauptsächlich mit Microsoft C#, ASP.NET/MVC, WPF/Silverlight, HTML5, JS, SQL, VB und PHP als Grundlagen für internationale Softwareprojekte.

One Response to “Wie funktioniert das Internet?”

  1. Thomas

    Feb 02. 2016

    Danke für den Artikel

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