Was ist das Internet? Teil 1: Zwei Buchstaben und eine gute Idee
1969 stürzte der erste Versuch, zwei Rechner über das Netz zu verbinden, nach zwei Buchstaben ab. Die Idee dahinter trägt bis heute: Nachrichten werden in Pakete zerlegt, und Router reichen sie von Station zu Station weiter. Teil 1 unserer Serie erklärt, wie das funktioniert.
Los Angeles, 29. Oktober 1969, halb elf am Abend. An der Universität UCLA sitzt der Student Charley Kline vor einem Terminal. Am Ohr hat er einen Telefonhörer. Am anderen Ende der Leitung sitzt Bill Duvall, rund 560 Kilometer weiter im Norden, im Stanford Research Institute. Kline will sich von Los Angeles aus auf dem Rechner in Stanford anmelden. Dazu tippt er das Wort LOGIN.
Er tippt das L und fragt am Telefon nach, ob es angekommen ist. Duvall bestätigt. Kline tippt das O. Auch das kommt an. Dann tippt er das G – und der Rechner in Stanford stürzt ab.
Die erste Nachricht, die über das Netz lief, aus dem später das Internet wurde, lautete also: LO. Eine Stunde später klappte der zweite Versuch.
Wozu das Ganze?
Großrechner waren 1969 rar und sehr teuer. Ein Rechner füllte einen Raum. Jede Universität hatte ihr eigenes Modell, und die Modelle verstanden einander nicht. Die Forschungsbehörde ARPA des US-Verteidigungsministeriums finanzierte damals Forschung an vielen Hochschulen. Sie wollte, dass Wissenschaftler die Rechner anderer Standorte mitbenutzen konnten, statt überall neue zu kaufen.
So entstand das ARPANET. Im Dezember 1969 verband es vier Standorte: die UCLA in Los Angeles, das Stanford Research Institute südlich von San Francisco, die Universität in Santa Barbara und die Universität von Utah in Salt Lake City. Neben jedem Großrechner stand ein schrankgroßer Vermittlungsrechner, der „Interface Message Processor“, kurz IMP. Er war der Vorfahre des Routers, der heute bei dir zu Hause steht. Die IMPs waren über gemietete Telefonleitungen verbunden. Jede Leitung übertrug 50 Kilobit pro Sekunde.
Vielleicht hast du gehört, das Internet sei gebaut worden, um einen Atomkrieg zu überstehen. Ganz falsch ist das nicht, ganz richtig auch nicht. Der Ingenieur Paul Baran hatte Anfang der 1960er-Jahre tatsächlich untersucht, wie ein Nachrichtennetz Zerstörungen überleben kann. Seine Ideen flossen in die Technik ein. Das ARPANET selbst entstand aber, damit Forscher Rechenzeit teilen konnten.
Eine feste Leitung oder ein gemeinsames Netz
Um zu verstehen, was am ARPANET neu war, lohnt ein Blick auf das Telefonnetz deiner Jugend. Wenn du damals jemanden angerufen hast, schalteten die Vermittlungsstellen eine durchgehende Leitung von deinem Apparat bis zu dem deines Gesprächspartners. Diese Leitung gehörte euch beiden, solange das Gespräch dauerte. Wenn ihr schwiegt, lag sie trotzdem brach. Niemand sonst konnte sie nutzen. Fachleute nennen das Leitungsvermittlung.
Für ein Gespräch passt das gut. Rechner reden aber anders. Sie schicken kurze Ausbrüche von Daten und schweigen dann lange. Eine fest durchgeschaltete Leitung wäre fast immer leer.
Das ARPANET ging deshalb einen anderen Weg: Alle teilen sich alle Leitungen. Niemand reserviert etwas. Jede Nachricht wird in kleine Stücke zerlegt, und diese Stücke füllen die Lücken, die andere lassen. Dieses Verfahren heißt Paketvermittlung.
Ein Vergleich aus dem Straßenverkehr: Die Leitungsvermittlung ist wie eine Straße, die für deinen Umzugswagen gesperrt wird, vom Start bis zum Ziel. Die Paketvermittlung ist der normale Verkehr. Viele Autos teilen sich dieselben Straßen, und jedes sucht sich seinen Weg.
Wie aus einem Foto Pakete werden
Angenommen, du schickst deiner Tochter ein Foto vom Enkel. Das Foto ist drei Megabyte groß. Dein Gerät schickt es nicht am Stück los. Es zerlegt das Bild in rund 2.000 Pakete mit je etwa 1.500 Byte.
Jedes Paket bekommt einen Kopf, wie ein Briefumschlag eine Anschrift. Darin stehen die Adresse des Absenders, die Adresse des Empfängers und eine laufende Nummer. Dann gehen die Pakete einzeln auf die Reise. Sie können unterschiedliche Wege nehmen und in anderer Reihenfolge ankommen, als sie losgeschickt wurden. Das Gerät deiner Tochter sortiert sie anhand der Nummern wieder. Fehlt eines, fordert es das Paket noch einmal an. Erst dann setzt es das Foto zusammen und zeigt es an.
Das klingt umständlich. Es hat aber einen großen Vorteil: Fällt eine Leitung aus, nehmen die nächsten Pakete einfach einen anderen Weg. Das Netz hat keine einzelne Stelle, an der alles hängt.
Verbindungslos – und warum das trotzdem funktioniert
Das Internet gilt als „verbindungslos“. Gemeint ist die unterste Regel des Internets, das Internet-Protokoll, kurz IP. Es behandelt jedes Paket wie einen einzelnen Brief. Vorher wird nichts verabredet, unterwegs wird nichts reserviert. Jedes Paket trägt seine Zieladresse und wird auf gut Glück weitergereicht. Kommt es nicht an, merkt IP davon nichts.
Damit dein Foto trotzdem vollständig ankommt, gibt es eine zweite Regel, die auf IP aufsetzt: das Transmission Control Protocol, kurz TCP. TCP nummeriert die Pakete, lässt sich den Empfang bestätigen und schickt verlorene Pakete erneut. Für dich als Nutzer entsteht so der Eindruck einer stabilen Verbindung. Technisch ist es eine Verabredung zwischen den beiden Endgeräten. Das Netz dazwischen weiß von dieser Verabredung nichts.
Solche Regeln heißen Protokolle. Ein Protokoll legt fest, wer wann was in welcher Form schickt und wie der andere antwortet. Die Protokolle des Internets bauen aufeinander auf wie Arbeitsschritte bei der Post: Einer schreibt den Brief, einer versiegelt den Umschlag, einer nummeriert die Seiten, einer schreibt die Anschrift, und ein Fahrer bringt alles ans Ziel. Keiner muss die Arbeit der anderen verstehen.
Die beiden Grundregeln TCP und IP entwarfen Vint Cerf und Bob Kahn Mitte der 1970er-Jahre. Am 1. Januar 1983 stellte das ARPANET vollständig auf sie um. Das gilt vielen als Geburtstag des Internets, wie wir es heute kennen.
Ganz unten: feste Leitungen von Punkt zu Punkt
Jetzt wird es scheinbar widersprüchlich. Das Internet arbeitet ohne feste Verbindungen. Die Kabel darunter sind aber sehr wohl fest verlegt, und zwar immer zwischen genau zwei Punkten. Ein Glasfaserkabel führt von einem Gerät zu einem anderen. Dein WLAN funkt zwischen deinem Tablet und deinem Router. Eine Leitung, die gleichzeitig zu allen führt, gibt es nicht.
Das Netz entsteht erst durch die Geräte an den Enden dieser Leitungen: die Router. Ein Router ist ein Rechner mit mehreren Anschlüssen. Kommt ein Paket an, liest er die Zieladresse im Kopf. Dann schaut er in seiner Wegetabelle nach, über welche seiner Leitungen er diesem Ziel am nächsten kommt. Über diese Leitung schickt er das Paket weiter, an den nächsten Router. Der macht das Gleiche.
Kein Router kennt den ganzen Weg. Jeder kennt nur die nächste Station, wie ein Wegweiser an einer Kreuzung. Die Router tauschen untereinander ständig Nachrichten aus: Welche Ziele erreiche ich, welche Leitung ist gestört? So aktualisieren sie ihre Tabellen, oft im Sekundentakt. Ein Paket von deinem Wohnzimmer zu einer Mediathek durchläuft auf diese Weise typischerweise zehn bis zwanzig Router. [überarbeiten: Größenordnung aus eigener Messung mit tracert bestätigen]
Weg durch’s Netz sichtbar machen
Du kannst die Router auf dem Weg deiner Pakete selbst sichtbar machen. Unter Windows geht das so:
- Klicke unten links auf das Windows-Symbol oder drücke die Windows-Taste.
- Tippe die drei Buchstaben cmd ein. Es erscheint der Eintrag „Eingabeaufforderung“.
- Klicke auf „Eingabeaufforderung“. Ein schwarzes Fenster öffnet sich.
- Tippe tracert durchklick.blog ein und drücke die Eingabetaste.
- Warte etwa eine halbe Minute. Jede Zeile steht für einen Router, den deine Pakete passieren. Die Millisekunden zeigen, wie lange ein Paket bis dorthin und zurück braucht. Sternchen bedeuten nur, dass ein Router nicht antwortet. Das ist normal.
Du schließt das Fenster über das Kreuz oben rechts. Auf deinem Rechner veränderst du mit diesem Befehl nichts.
Was du aus Teil 1 mitnimmst
Das Internet ist kein einzelnes Kabel und keine Firma. Es ist eine Verabredung: Tausende Netze halten sich an dieselben Regeln und reichen einander Pakete weiter. Die Leitungen darunter verbinden immer nur zwei Punkte. Die Router machen daraus ein Netz.
Im zweiten Teil geht es darum, wie aus vier Rechnern ein Netz für sechs Milliarden Menschen wurde, wie schnell es heute ist und warum seine Erfinder an Hacker und Betrüger schlicht nicht gedacht haben.