Referat : Das Internet 1. Die Geschichte des Internet

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Referat : Das Internet
1. Die Geschichte des Internet
Die Grundidee, die sich hinter dem Internet verbirgt, ist im kalten Krieg entstanden. Das USVerteidigungsministerium wollte einerseits ein dezentralisiertes Computernetz entwickeln, dass im
Falle eines Nuklearangriffes die Kommunikation aufrechterhält (dieser Vorgang wird als „Dynamic
Rerouting“ bezeichnet) und andererseits den Datenaustausch verschiedener Forschungsstellen im Land
ermöglichte.
So entwickelte 1969 die ARPA (Advanced Research Projects Agency) ein Netzwerk, dass die
Universitäten von Los Angeles, Santa Barbara, Utha und das Stanford Research Institute verband:
Das ARPANET.
Doch die Internetidee überwand bald die Grenzen des militärischen Bereiches, für den sie entwickelt
worden war. Es wurde nach Möglichkeiten zum Datenaustausch und zur Nachrichtenübermittlung
geschaffen.
Neben dem ARPANET entstanden schnell spezielle Wissenschaftsnetze, deren Betreiber eine
gemeinsame Schnittstelle zum Datenaustausch untereinander forderten. Aus diesem Grund wurde von
der in DARPA (Defense Advanced Research Projekts Agency) umbenannten ARPA das Programm
„Internetting Projekt“ ins Leben gerufen. Dieses Programm sollte das Internetting – das Vernetzen
verschiedener Netzwerke unter Umgehung der Benutzung von netzwerkspezifischen Werkzeugen –
vorantreiben.
Doch um dieses Projekt zu verwirklichen, suchte man nach einer Möglichkeit, die die verschieden
konfigurierten Netze untereinander ansprechbar machte. Die Lösung hierzu lag in der Verwendung des
richtigen Protokolls, das den Datenaustausch plattformunabhängig machte. Das hieraus entstandene
TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) wurde 1974 entwickelt und stellt ein
System von Protokollen dar, das den Anforderungen entspricht. Um sicherzugehen, dass alle
angeschlossenen Rechner das neue Protokoll verwenden, schrieb das US-Verteidigungsministerium
TCP/IP als Standard vor. Auf dessen Grundlage konnte das Internet wachsen, denn das schon
vorhandene Netz mußte bei einer Erweiterung nicht umkonfiguriert werden.
! Das Internet ist die Bezeichnung für die Menge der Netzwerke, die mit TCP/IP untereinander
kommunizieren können.
Die Geburtsstunde des Internet wird heute allgemein im Jahr 1983 angesiedelt. Damals wurde das
ARPANET in das MILNET, das die militärische Funktion übernahm, und in das ARPANET für die
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weitere Forschung im Netzbereich aufgeteilt. Mitte der 80er Jahre war das CSNET das erste
eigenständige Netzwerk, das die Erlaubnis der DARPA erhielt, sich dem ARPANET anzuschließen.
Im Juni 1990 wurde das ARPANET aufgelöst, seine Funktion wurde in die größere Struktur des
Internet integriert. Die NSF (National Science Foundation) übernahm an Stelle der DARPA die
Leitung und technische Betreuung.
Doch war das Prinzip des Internet durch die beiden Netze ARPANET und CSNET bereits geschaffen
worden: Netzwerke sollten mit einem einheitlichen Protokoll (TCP/IP) mit neuen Netzwerken, die in
den Verbund integriert werden, kommunizieren können.
1.1. Die Geschichte der Backbones im Amerika
Die NSF (National Science Foundation) wollte sechs Supercomputerzentren der USA durch ein
Netzwerk verbinden, um rechenzeitintensive Aufgaben noch besser bearbeiten zu können.
So entstand 1986 das NSFNET auf TCP/IP-Basis. Dieses Netzwerk wurde zum ersten Backbone des
Internet.
Da der Datenverkehr rasch zunahm, und man Universitäten in dieses Netzwerk einbinden wollte,
schloß man einen Vertrag mit Merit (Michigan Education and Research Infrastructure Triad) ab.
Merit, die eng mit der Telefongesellschft MCI und IBM zusammenarbeitete, wurde die Verwaltung,
Betreibung und weitere Entwicklung des NSFNET-Backbones übertragen. Zur Zeit dieses Vertrages
waren 13 Orte (die 6 Computerzentren, der Rest sind regionale Netzwerke) mit 56 Kbps (Kilobit-proSekunde) Standleitungen verbunden. Durch eine hohe Benutzerfrequenz waren diese schnell
überlastet, wodurch im Juli 1988 die 13 Knoten mit 1,5 Mbps (Megabit-pro-Sekunde) vernetzt
wurden.
Doch der Datenverkehr wuchs mit bis zu 20% pro Monat weiter an, wodurch ein weiterer Knoten in
das System eingefügt wurde. Auch erweiterte man das Netz um je eine Verbindung zu FIX-West und
FIX-East, zwei wichtige Einrichtungen der amerikanischen Regierung (FIX-West entsprach einem
NASA-Quartier in der Nähe von San Francisco, FIX-East der Universität in Maryland).
Im September 1990 wurde von IBM, MCI und Merit ANS (Advanced Networks and Services)
gegründet. Deren Auftrag war es, den NSFNET-Backbone zu betreuen und einen weiteren mit einer
Leistung von 45 Mbps aufzubauen. Dieser sollte dann den „nur“ 1,5 Mbps starken Backbone ablösen
und nahm im Dezember 1992 seinen Betrieb auf.
1.2. Die Geschichte der Backbones in Europa / Deutschland
In Europa bzw. Deutschland fehlt diese logische Struktur der Backbones völlig. Das Datennetz läßt
sich eher als Feldweg statt als Superhighway beschreiben. Die Mehrzahl der Verbindungen besteht aus
2 Mbps Datenleitungen.
1985 ging aus einem Projekt der Universität Dortmund die Firma EUnet GmbH hervor. Sie war der
erste Internetknoten für kommerzielle Kunden.
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Diese Situation änderte sich erst zu Beginn der 90er Jahre, als die Internetwelle von Amerika aus
auch über Deutschland und den Rest Europas schwappte. Neben EUnet entstanden die ersten Provider,
die seitdem ihr Netz aus Einwahlknoten immer besser ausbauten. Einige der bekanntesten Provider
sind T-Online, AOL (American OnLine) und Compuserve. Sie unterschieden sich heute nur noch
durch die angebotenen Leistungen und laufenden Kosten, der Geschwindigkeitsvorteil von T-Online
ist fast völlig abgebaut.
2. Technische Voraussetzungen
Im Prinzip kann jeder Computer, der über eine Minimalkonfiguration verfügt, ans Internet
angeschlossen werden. Da aber durch diese Feststellung noch keine Grundregeln festgelegt wurden,
kommunizierten die einzelnen Netze auf unterschiedlichen Plattformen, d.h. die benutzte Hard/Software war nicht ohne weiteres kompatibel.
Man war also auf einen plattformunabhängigen Informationsaustausch angewiesen.
2.1. Verbindungsprotokolle
! Ein Verbindungsprotokoll besteht aus einer Reihe von Regeln, welche die Datenübertragung zweier
Computer untereinander festlegen und auftretende Fehler automatisch korrigieren.
2.1.1. TCP / IP
Die Bezeichnung TCP/IP für das im Internet verwendete Protokoll steht eigentlich für ein System von
Protokollen, welches von verschiedenen Rechnertypen verstanden wird. Es wurde 1974 von Robert
Kahn und G. Cerf entwickelt.
Wenn man im Internet Daten versenden will, so geschieht dies paketorientiert. Der Sender teilt alle
Daten in Blöcke auf und verschickt diese. Bei Leitungsstörungen werden die verlorenen Blöcke
automatisch wieder angefordert.
Für die Aufteilung der Pakete ist das IP (Internet Protocol) zuständig. Diese Pakete bestehen je aus
65.535 Byte (216, Dualsystem) und werden mit einem IP-Header versehen. Dieser Header (Kopf)
enthält alle für den Transport notwendigen Daten, wie z.B. die Zieladresse.
Das TCP (Transmission Control Protocol) ist für den Transport der Datenpakete über das Netzwerk
zuständig. Es ist in der Lage, den Sender zur erneuten Sendung eines Paketes aufzufordern, oder die
Reihenfolge der Pakete zu sortieren. Der Teil des Sortieren ist besonders wichtig, da die Pakete über
verschiedene Leitungen und Netzwerke verschickt werden. Durch ein zeitlich versetztes Eintreffen der
Pakete, wodurch oft die Reihenfolge verändert wird, ist die Sortierung nicht wegzudenken. Bei diesem
Vorgang arbeitet das TCP verbindungsorientiert, es benötigt also Kontakt zum Startrechner. Da beide
Protokolle von einander abhängig sind, fast man sie unter dem Begriff TCP/IP zusammen.
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2.1.2. Weitere, heute übliche Protokolle
Neben dem „Basisprotokoll“ TCP/IP gibt es im Internet noch weitere Protokolle, die teilweise
spezielle Funktionen bieten oder eine Erweiterung des TCP/IP darstellen.
1. UDP (User Datagram Protocol)
Dieses Protokoll besitzt keine Sicherheitsmerkmale und läßt daher einen schnelleren Datenfluß zu.
Man benutzt es oft für Hochgeschwindigkeitsübertragungen in firmeneigenen Netzen.
2. ICMP (Internet Control Message Protocol)
Dieses Protokoll ist eine Erweiterung des TCP/IP, da es zur Übermittlung von Fehler- und
Diagnoseinformationen dient, so z.B. beim Aufbau einer TCP/IP – Verbindung.
3. Slip (Serial Line Internet Protocol)
Wird benötigt, um TCP/IP – Datenpakete über eine serielle Verbindung zu transportieren, so z.B.
zum Herstellen einer Internetverbindung via Modem oder ISDN-Karte.
4. PPP (Point to Point Protocol)
Ist der erweiterte Nachfolger von Slip und bei Windows-Rechnern heutzutage das
Standardprotokoll, wenn es um Internetverbindungen geht.
2.2. Adressierung
! Durch eine Adressierung ist man in der Lage, einen anderen Computer gezielt anzusprechen und
mit ihn zu kommunizieren.
Im IP ist festgelegt, dass jedem an das Internet angeschlossene Rechner eine einmalige Folge von
Nummern zugeordnet ist.
Durch diesen Zahlencode ist jeder Rechner gezielt ansprechbar. Diese Art der Adressierung ist im
Internet auf zwei Möglichkeiten realisierbar. Beide Möglichkeiten sind gleichwertig und können je
nach belieben genutzt werden.
2.2.1. Die IP – Adresse
Diese Adressenart ist in Maschinensprache verfaßt, man verwendet hierzu logischerweise das binäre
Zahlensystem. Die IP – Adresse wird im 32-Bit Format verfaßt, d.h. die Zahl hat 32 Stellen:
01101100101100101101100110110101
Man hat aber als normaler Internetbenutzer kaum Möglichkeiten, sich eine, geschweige denn mehrere
dieser Adressen zu merken. Zur Vereinfachung wandelt man die 32-Bit Zahlen in vier 8-Bit Pakete,
um und decodiert diese vier Binärblöcke dann in Dezimalzahlen. Durch diesen Vorgang entstehen vier
Zahlenblöcke, die man durch einen Punkt voneinander trennt:
123.45.67.89
Dieser Zahlenstrang wird nun als „Internet–Protokoll–Adresse“ bezeichnet.
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Die einzelnen Blöcke können auf Grund des Binärsystems maximal den Wert 255 annehmen.
Man begibt sich aber mit der ungeordneten Vergabe dieser Adressen in einen Zustand, in dem eine
Verwaltung kaum möglich ist. Um dies doch noch zu erreichen, hat man die Netzwerke durch die
Anzahl der angeschlossenen Rechner klassifiziert.
Klasse
A
B
C
Netzwerknummer Max. Anzahl Computer
1 – 126
16.387.064
128 – 191
65.516
191 – 223
254
In der Klasse A beschreibt der erste Zahlenblock von links das Netzwerk, die restlichen drei
Zahlenblöcke bleiben für die angeschlossenen Computer, damit diese auch noch einzeln ansprechbar
sind.
In der Klasse B stehen die ersten zwei Blöcke von links für das Netzwerk, in der Klasse C sogar die
ersten drei Blöcke von links.
In der letzten Klasse bleibt also nur noch ein Block für die angeschlossenen Computer übrig, was
deren Zahl auf 254 begrenzt.
2.2.2. Die DNS – Adresse
Als grundlegenden Unterschied zur IP – Adresse verwendet man hier statt festgelegten Zahlenfolgen
frei wählbare Buchstaben. So kann sich der Internetbenutzer die Adresse leichter merken. Doch ist die
DNS – Adresse nur benutzerfreundlich, die angeschlossenen Computer können sie nicht auswerten. Es
gibt daher sog. DNS – Server, die eine DNS – Adresse wieder in eine IP – Adresse umwandeln.
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Bei dieser Adressierung gibt man zuerst den Computer an, den man erreichen will, dann den Namen
des Netzwerkes, in dem er sich befindet. Beide Angaben werden durch ein ASCII – Zeichen, den
„Klammeraffen“ @ von einander getrennt. Nach der Netzwerkbezeichnung , durch einen Punkt
abgetrennt, befindet sich entweder die Domain, das Gebiet, in dem sich das Netzwerk befindet, oder
eine Angabe über den Inhalt des Netzwerkes (welchem Zweck es dient).
In den folgenden zwei Tabellen sind die möglichen Endungen einer Internetadresse auf DNS – Basis
aufgeführt:
Domain
Ac
Com / cc
Edu
Gov
Mil
Net
Org
Bedeutung
Akademien
Kommerzielle Unternehmen
Bildungsstätten (z.B. Universitäten)
Zivile Behörden
Militär
Netzwerke, die in keine andere
Kategorie passen
Organisationen
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Land
Österreich
Kanada
Schweiz
Deutschland
Italien
Frankreich
USA
Domain
At
Ca
Ch
De
It
Fr
gibt es nicht
3. Der Aufbau des Internet
Die kleinste Struktur, die man in Internet findet, sind Netzwerke. Dieser Begriff ist die Bezeichnung
für eine Gruppe von Computern und den zugehörigen Peripheriegeräten, die durch ein
Kommunikationssystem miteinander verbunden sind.
Zur Realisierung dieser Systeme hat man zwei Möglichkeiten:
1. Die Standleitung
Sie ermöglicht eine permanente Verbindung zwischen mehreren Computern. Entweder mietet man
sich dauerhaft eine reguläre Telefonleitung, oder man verlegt separate Kabel. Allerdings ist die
zweite Möglichkeit nur für kurze Strecken rentabel, da die Kabel eine spezielle Abschirmung
haben, und die Signale proportional zur Länge des Kabels um einen konstanten Faktor schwächer
werden und so Verstärker erfordern.
2. Vorübergehende Verbindungen
Hierbei handelt es sich auch um reguläre Telefonleitungen, die mittels eines Paßwortes
„freigeschaltet“ werden (dient zur Konstenkontrolle). Nach dessen Eingabe steht der
Datenübermittlung via Modem oder ISDN – Karte nichts mehr im Wege.
Als Alternative zu Telefonleitungen gibt es auch noch Satelliten – oder Richtfunkverbindungen,
dir für einen gewissen Zeitraum „angemietet“ werden.
! Der Sinn eines Netzwerkes ist die Splittung einer Aufgabe in verschiedene Teilaufgaben, die dann
simultan an mehreren Computern durchgeführt werden, um Zeit zu sparen.
3.1. Das LAN (Local Area Network)
Das LAN ist der Grundbaustein des Internets und jeden anderen Netzwerkes. Sein Name „Local Area
Network“ ("lokales Netzwerk) läßt seine Verwendung direkt erkennen: Alle angeschlossenen Geräte
sind in einem begrenzten Bereich, z.B. einem Gebäude, verteilt. Um die einzelnen Komponenten zu
verbinden, verlegt man meistens ein separates Kabel, das mittels einer Adapterkarte mit dem
jeweiligen Computer verbunden ist.
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Im Aufbau eines LAN hat man zwei Möglichkeiten, nach denen man fast 90% aller Netzwerke
aufbaut:
3.1.1. Client – Server – Netzwerke
Ein Hauptcomputer (Server), der über sehr viel Rechenleistung verfügt, übernimmt die
administrativen Aufgaben des Netzwerkes: Er verwaltet Anfragen der einzelnen Computer (Client),
stellt hierzu Ressourcen (Rechenleistung, Peripheriegeräte, ...) zur Verfügung und regelt deren
Freigabe. Wenn an einem Server eine hohe Anzahl von Clients angeschlossen ist, so überwacht ein
Administrator den Server, um dessen mögliche Fehler zu korrigieren.
3.1.2. Peer – to – Peer – Netzwerke
Der grundlegende Unterschied zu einem Client – Server – Netzwerk ist das Nichtvorhandensein eines
Servers. Die einzelnen Computerbenutzer regeln, welche ihrer Ressourcen sie anderen
Computerbenutzern freigeben möchten, oder welche gesperrt sind.
Ein solches Netzwerk setzt man nur dort ein, wo der administrative Aufwand gering ist, da es sonst
nicht mehr so leicht zu überschauen ist.
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3.2. Das MAN (Metropolitan Area Network)
Da man eine Struktur in den Datenfluß des Internets bringen wollte, fasste man einzelne LAN zu
einem MAN zusammen. Dies erfolgt nach geographischen oder thematischen Gesichtspunkten. Oft ist
es der Fall, dass eine ganze Stadt zu einem MAN zusammengefasst wird.
Den Verbindungspunkt zwischen einem LAN und einem MAN bezeichnet man als NAP (Network
Access Point). An diesen Punkten steht ein Router. Das ist ein Computer, der mit Hilfe von speziellen
Programmen dem günstigsten Weg für die Datenpakete zum Ziel berechnet. Diese Computer verfügen
über interne Tabellen, die je nach Datenpaket die „Weichen“ zur Datenübertragung ändern. Ohne
diese Router würden die Pakete nur selten den der Adressierung entsprechenden Endempfänger
erreichen.
3.3. Das WAN (Wide Area Network)
Genauso wie mehrere LAN durch ein MAN zu einer größeren Einheit zusammengefasst werden,
lassen sich mehrere MAN zu einem WAN zusammenfassen. Wie der Name schon sagt, deckt ein
WAN eine sehr große Fläche ab. So kann man aber Dank der einheitlichen Struktur ohne Probleme die
dort eintreffenden Datenpakete wieder zu ihrem Ursprungsrechner zurückverfolgen.
Da dieses Schema auf der ganzen Welt angewendet wird, entstehen immer größere Bereiche, die über
ein Netzwerk miteinander kommunizieren können.
3.4. Backbone
Diese „Oberste Instanz des Internet“ sind T3 Glasfaserkabel, die eine gewaltige Übertragungskapazität
besitzen. Sie werden nicht ohne Grund deswegen als Rückrad ( "Backbone) des Internet bezeichnet.
Sie können entweder den ganzen Datenverkehr einer Firma, aber auch den eines ganzen Kontinentes
abwickeln. In Amerika verbinden diese Kabel die vier wichtigsten Einwahlknoten in San Francisco,
Chicago, New York und Washington miteinander. Von diesen Punkten gehen dann wieder Backbones
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in Form von Überseeleitungen und Satellitenverbindungen in Richtung Europa, Asien und den Rest
der Welt.
Die Eigentümer der Backbones werden als NSP (Network Service Providers) bezeichnet. Sie
verkaufen ihre Netzkapazität an regionale Netzwerkanbieter (RNP, Regional Network Provider), die
diese ihrerseits an Internet–Dienste–Anbieter (ISP, Internet Service Provider) oder Internet–Zugangs–
Anbieter (Provider) weiterverkaufen.
Mit den beiden letzteren schließt der Internetuser dann seinen Vertrag über die Nutzungsrechte ab.
3.5. Schema des Internet
Wenn man nun alle beschriebenen Varianten der Ersetzung nach einander anwendet, so erhält man
einen stark vereinfachten Überblick des Internetaufbaues: