Das Internet ist heute ein integraler Bestandteil unseres täglichen Lebens und hat die Art und Weise, wie wir Informationen teilen, kommunizieren und arbeiten, grundlegend verändert. Aber wie funktioniert das Internet eigentlich? In diesem Artikel werden wir einen Einblick in die Funktionsweise des Internets geben.

Grundlegendes Verständnis des Internets

Das Internet ist ein globales Netzwerk von Computern und anderen Geräten, die miteinander verbunden sind. Es ermöglicht den Austausch von Informationen und die Kommunikation zwischen Nutzern auf der ganzen Welt. Das Internet besteht aus vielen verschiedenen Komponenten, von denen jedes eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Daten spielt.

IP-Adressen

Eine der wichtigsten Komponenten des Internets sind die IP-Adressen. IP steht für „Internet Protocol“ und ist eine eindeutige Kennung, die jedem Gerät auf dem Internet zugewiesen wird. IP-Adressen werden verwendet, um Daten von einem Gerät zum anderen zu senden, ähnlich wie bei einer Postadresse. Jedes Gerät hat eine eindeutige IP-Adresse, die es ermöglicht, Datenpakete zu identifizieren und zu lokalisieren.

Router

Ein Router ist ein Gerät, das Datenpakete von einem Netzwerk zum anderen weiterleitet. Router bilden das Rückgrat des Internets und sind dafür verantwortlich, Daten von einem Computer oder Gerät zu einem anderen zu transportieren. Wenn Sie beispielsweise eine E-Mail senden, wird die Nachricht von Ihrem Computer an Ihren Router gesendet, der sie dann an den nächsten Router auf dem Weg zum Ziel weiterleitet.

Protokolle

Protokolle sind eine Reihe von Regeln und Standards, die festlegen, wie Daten im Internet übertragen werden. Ein Protokoll definiert die Art und Weise, wie Datenpakete erstellt, gesendet, empfangen und verarbeitet werden. Es gibt viele verschiedene Protokolle im Internet, darunter TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP und DNS.

TCP/IP

TCP/IP ist das grundlegende Protokoll des Internets. Es besteht aus zwei Teilen: dem Transmission Control Protocol (TCP) und dem Internet Protocol (IP). TCP ist für die Aufteilung von Daten in kleine Pakete verantwortlich, die dann über das Internet übertragen werden können. IP ist für die Adressierung und Übertragung dieser Pakete verantwortlich.

HTTP

HTTP steht für „Hypertext Transfer Protocol“ und wird verwendet, um Webseiten im Internet zu übertragen. Wenn Sie eine Webseite in Ihrem Browser öffnen, wird eine HTTP-Anforderung an den Server gesendet, auf dem die Webseite gespeichert ist. Der Server antwortet dann mit den entsprechenden Daten und der Browser zeigt die Webseite an.

FTP

FTP steht für „File Transfer Protocol“ und wird verwendet, um Dateien zwischen Computern im Internet zu übertragen. Wenn Sie beispielsweise eine Datei auf einen FTP-Server hochladen, wird eine FTP-Anforderung an den Server gesendet, der dann die Datei empfängt und speichert.

SMTP

SMTP steht für „Simple Mail Transfer Protocol“ und wird verwendet, um E-Mails im Internet zu übertragen. Wenn Sie eine E-Mail senden, wird eine SMTP-Anforderung an den E-Mail-Server gesendet, der dann die E-Mail an den Empfänger weiterleitet.

DNS

Das Domain Name System (DNS) ist ein System zur Übersetzung von Domainnamen in IP-Adressen. Es ermöglicht Benutzern, Websites und andere Ressourcen im Internet über eine einfache und leicht zu merkende Adresse wie beispielsweise „google.com“ zu erreichen, anstatt sich die zugehörige IP-Adresse zu merken, die normalerweise aus einer langen Reihe von Zahlen besteht.

Das DNS besteht aus einer hierarchischen Struktur von Nameservern, die in der Regel von Internetdienstanbietern und anderen Organisationen bereitgestellt werden. Jeder Nameserver speichert Informationen zu einem Teil des DNS-Systems. An der Spitze der Hierarchie stehen die Root-Nameserver, die Informationen über die Top-Level-Domains (wie .com, .org, .net, usw.) enthalten.

Wenn ein Benutzer eine URL in seinen Browser eingibt oder auf einen Link klickt, beginnt der DNS-Prozess. Der Browser sendet eine Anfrage an den lokalen DNS-Resolver des Benutzers, der normalerweise vom Internetdienstanbieter bereitgestellt wird. Der Resolver schickt dann eine Anfrage an einen der Root-Nameserver, um die IP-Adresse der Domain herauszufinden.

Der Root-Nameserver antwortet mit einem Verweis auf den Nameserver der Top-Level-Domain der angeforderten Domain. Der Resolver kontaktiert dann den Nameserver der Top-Level-Domain und erhält eine weitere Verweisantwort, die den Nameserver der zugehörigen Domain enthält. Der Resolver kontaktiert schließlich den Nameserver der zugehörigen Domain und erhält die IP-Adresse, die er dann an den Browser zurückgibt.

Diese Prozesse sind normalerweise sehr schnell und transparent für den Benutzer. DNS ist ein entscheidender Bestandteil des Internets, da es ermöglicht, dass Benutzer und Computer über Domains kommunizieren, anstatt sich an IP-Adressen zu erinnern.

Geschichte des Internets

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.

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 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.

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.

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.