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Referat : Das Internet

Die Geschichte des Internet

Die Grundidee, die sich hinter dem Internet verbirgt, ist im kalten Krieg entstanden. Das US-Verteidigungsministerium 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 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.   

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-pro-Sekunde) 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.

ging aus einem Projekt der Universität Dortmund die Firma EUnet GmbH hervor. Sie war der erste Internetknoten für kommerzielle Kunden.

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. 

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.

Verbindungsprotokolle

Ein Verbindungsprotokoll besteht aus einer Reihe von Regeln, welche die Datenübertragung zweier

Computer untereinander festlegen und auftretende Fehler automatisch korrigieren.

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.

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.

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.

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.

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.   

PPP (Point to Point Protocol)

Ist der erweiterte Nachfolger von Slip und bei Windows-Rechnern heutzutage das Standardprotokoll, wenn es um Internetverbindungen geht.

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.

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.

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.

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. 

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.

                                               Wetter@Lycos.de

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:

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:

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.

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.

Das LAN (Local Area Network)

Das LAN ist der Grundbaustein des Internets und jeden anderen Netzwerkes. Sein Name "Local Area Network" (àlokales 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.

Im Aufbau eines LAN hat man zwei Möglichkeiten, nach denen man fast 90% aller Netzwerke aufbaut:

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. 

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.  

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.  

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.   

Backbone

Diese "Oberste Instanz des Internet" sind T3 Glasfaserkabel, die eine gewaltige Übertragungskapazität besitzen. Sie werden nicht ohne Grund deswegen als Rückrad ( àBackbone) 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 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: