Geschichte und Struktur des Internet

Jan Gerhards

(Stand Februar 2015)

Historisches Umfeld: 1960er Jahre

• Ein Höhepunkt des kalten Krieges– Gegenseitige Abschreckung mit Atomwaffen– Tatsächlicher Ausbruch eines Atomkrieges erscheint

möglich (z.B. 1962 Cuba-Krise)

• USA und Sowjetunion wollen Überlegenheit des eigenen Systems beweisen– Raumfahrt (Sputnik, Mondlandung)– Computertechnik– Massive Atomforschung– viele Projekte von der „Advanced Research Projects

Agency“ (ARPA) finanziert; ARPA hatte und hat stark militärischen Fokus

1960: technisches Umfeld

• Kommunikation über Telefon und Fernschreiber

• Erste Computer

– Hallen füllende Großrechner

– Minicomputer

– Anbindung via TTYs (Teletype-Writer, Fernschreiber ähnliche Geräte)

Das Telefonnetz

• Hierarchisch aufgebaut

• Daher leicht zu (zer)stören

• Wie erreiche ich einen Teilnehmer?– Numerische Adresse

– 09341/999991

– Vorwahl gibt Ortsknoten an

– Rufnummer dort den Teilnehmer

Wie kam eine Verbindung zustande?

• Wahl des Teilnehmers

• Leitungen werden durchgeschaltet

– 09341

– 999991

• Nach Aufbau besteht eine feste Verbindung bis zum Ende des Gesprächs

Welche Probleme gab es?

• Teuer

– In Sprechpausen blieb die Leitung exklusiv zugeordnet

– Relativ viele Leitungen notwendig

• Störanfällig

– Eine Störung in einem Teilstück beendet die Verbindung vollständig

– Verlust von zentralen Knoten (Vermittlungsstellen) führt rasch zum Zerfallen in Teilnetze

– Gerade im Kriegsfall somit leicht anzugreifen

1964: RAND Studie

• Paul Braban von der Fa. RAND erstellt eine Studie, wie man im Kriegsfall die Störanfälligkeit des Telefonsystems verbessen kann

• Idee– Es wird nicht permanent eine Leitung durchgeschaltet

– Sprache in vielen kleinen, kurzen Datenpaketen übertragen

– Hierdurch werden Sprechpausen von anderen Gesprächen benutzt und mehrere parallele Verbindungen werden möglich

Das vermaschte Netz

• Die Knoten werden mit „vielen“ anderen Knoten verbunden

• Ideal wäre „jeder mit jedem“ (vollvermascht), aber technisch nicht realisierbar

• Bei Leitungsvermittlung viel zu viele Leitungen!

Daher: Paketvermittlung

• Sprache in z.B. 10ms Päckchen

• Wird von Knoten zu Knoten übertragen

• Eine Leitung wird von mehreren Gesprächen gleichzeitig genutzt viel weniger Leitungen nötig

• Netz ermittelt besten Weg für das Paket

Dies ist die Grundidee des Internet!

• Internet auch heute noch– Paketvermittelndes Netz

– Stark vermascht

• Auf der RAND-Studie basiert die verbreitete Ansicht, dass das Internet als ausfallsicheres Kommunikationsnetz für einen Atomkrieg entwickelt wurde

• Es gab jedoch auch eine zeitgleichen zivilen Ansatz

1962: „the galactic network“

• Der Forscher Licklider an der renomierten Uni MIT (Boston, USA) erstellt Artikel seiner Idee des „[inter]galactic network“

• Grundidee– Globales Netz …

– … untereinander verbundener Computer …

– … wo „Jeder“

– … Daten und Programme auf beliebigen Computern abrufen kann.

• Genau das, was das Internet heute tatsächlich ist

Wie waren Computer damals verbunden?

• Gar nicht!

• Es gab nur Verbindung zwischen Computer und TTY (Eingabeterminal)

• TTY war teilweise über Telefonleitung angebunden

Wie also Computer verbinden?

• man nutzt die Anschlüsse, die eigentlich für TTYs gedacht sind, und lässt Programme über sie Daten austauschen

• Probleme– Leitungsverbindungen sind sehr teuer,

– und außerdem kommt es in der Computer-Kommunikation zu vielen Wartezeiten

– Aber Verbindungsauf- und –abbau dauern sehr lange

Die Lösung auch hier: Paketvermittlung

• Bereits 1961 veröffentlich Roberts, auch am MIT, Artikel über die Paketvermittlung –parallel zu RAND Studie und ohne Wissen darüber

• Zielsetzung ist hier „rein“ wissenschaftlich: die Zusammenarbeit der Forscher soll verbessert werden

Welche Probleme gab es denn beispielsweise?

• Die Forscher waren oft räumlich weit entfernt von den (wenigen!) Computern

• Spezielle Programme oder Hardware war nur auf wenigen Rechnern vorhanden

• Aufwendige Berechnungen erforderten mehrere Rechner

• … und vieles mehr

Ein Projekt für die ARPA!

• Die „Advanced Research Projects Agency“ finanziert diese waghalsige Projekt

• klar als Netz zu Forschungszwecken gedacht

• Nutzer sind daher zunächst auch ausschließlich Universitäten

1969: das erste „Internet“ (ARPANET)

• Vier Rechner werden miteinander verbunden

• Paketvermittelt

• Bereits geeignet zum Test der Ausfallsicherheit

Was braucht man für Paketvermittlung?

• Natürlich die Leitungen

• Aber genau so wichtig: die Software

– die die Verbindungswege berechnet

– die den Datenaustausch zwischen Rechnern steuert

• Regelwerke, wie die Daten ausgetauscht werden müssen. Diese nennt man „Protokolle“.

Ein Netz für Experten

• In dieser Frühphase und den kommenden Jahren ist das „Internet“ nur für Experten nutzbar

– tiefgehendes Wissen über Computer notwendig

– entfernte Computer werden über numerische Adressen erreicht (vergleichbar Telefonnummern)

– Jegliche kommerzielle Nutzung ist verboten

Das Netz wächst… Juni 1970

Das Netz wächst… Dezember 1970

Das Netz wächst… August 1972

1972: die erste „Killeranwendung“

• Def. „Killeranwendung“ lt. Duden: „ Anwendung, die zahlreiche Nutzer … findet und dadurch einer neuen Technologie zum Durchbruch verhilft“

• War E-Mail

– wurde 1972 vorgestellt

– vereinfachte Kommunikation von Wissenschaftlern sehr stark und führte zum Wunsch, an das Internet angeschlossen zu werden

1973: Entwicklung von TCP/IP

• Protokoll (und Software) zum Austausch der Daten zwischen den Computern

• TCP/IP wird in einer erweiterten Form auch heute noch genutzt

• Die frühen Netze, insbesondere das ARPANET, verwendeten andere (aber ähnliche) Protokolle

1973: erste transatlantische Verbindung

1974: Telenet:erstes öffentliches Netz

• Telenet bietet ein öffentliches Netz an, das auf den Prinzipien des ARPANET beruht

• Außerdem werden im Laufe der nächsten Jahre weiter öffentliche und private Netze aufgebaut, aber nicht miteinander verbunden.

– Oft als „Bulletin Board System“ bezeichnet

– Prominenter Vertreter: CompuServe (relativ benutzerfreundlich)

1978: „Erfindung“ der SPAM-Mail

• Einer der ersten Missbrauchsfälle des Internet

• Mitarbeiter eines Computer-Herstellers verschickt Einladung zu einer Produktvorstellung

• Hat harsche Reaktionen ausgelöst

1979: USENET

• Vorläufer von Web-Diskussionsforen, auch heute noch verfügbar

• Ermöglicht Diskussion mit allen angeschlossenen Teilnehmern

1980er: lokale Netze und PCs

• Neue Entwicklungen

– Lokale Netzwerke (LAN) wie Ethernet

– Preisgünstige Kleinrechner, speziell IBM PC (1981)

• Beides wird in Folge zu einer Vervielfachung der angeschlossenen Geräte führen.

IBM PC

Osborne One

1984: Einführung DNS

• Zur Erinnerung: Computer mussten über ihre Adresse angesprochen werden (z.B. 192.0.2.1)

• Ähnlich schlecht zu merken wie Telefonnummern

• Daher wurden bereits zu Anfang Namen vergeben „MIT01“, aber im „Adressbuch“ jedes einzelnen Anwenders

• DNS macht das zentral – es ist so etwas wie das „Telefonbuch des Internets“

• Die Verwaltung ist aber dezentral möglich!

• Wichtiger Schritt für die Nutzung durch Nicht-Experten

1989

• CompuServe verbindet seinen E-Mail Dienst mit dem Internet viele neue Teilnehmer, auch im Nicht-Profi-Bereich

• Deutschland wird an das Internet angeschlossen

• Kommerzielle Nutzung offiziell immer noch nicht gestattet

• Am CERN schlägt Tim Berners-Lee das World-Wide Web vor

Die erste Web-Seite

Re-make einer der ersten Seiten des CERN: http://info.cern.ch/hypertext/WWW/TheProject.html

1990

• ARPANET wird offiziell „abgeschaltet“, geht in das Internet auf

• Erste kommerzieller Internet Provider (UUNET, PSInet)

1991

• Kommerzielle Nutzung wird gestattet

• Entwicklung MP3 (und damit die Grundlage für Musik-Downloads)

1993: Wachstum Weltweit (USENET)

1993: NCSA Mosaic – der erste verbreitete grafische Browser

• Entwickelt von Marc Andreessenam National Center forSupercomputer Applications, USA

• eine nutzerfreundliche Oberfläche für „Jeden“, auch nicht-Experten

• Hat dem Web zum Durchbruch verholfen

• Wurde relativ bald abgelöst von Netscape Navigator, aus dem sich später Mozilla Firefox entwickelte

Mosaic 1.0 auf Apple Macintosh

… damit ist das Web 1.0 begründet

• Die „Killeranwendung“ dieser Phase. Heute verwenden viele Leute die Begriffe „Web“ und „Internet“ synonym…

• Jeder hat jederzeit Zugriff auf alles Wissen

• Allerdings zunächst im Wesentlichen „read-only“

• Das Publizieren eigener Inhalte ist nach wie vor noch Experten vorbehalten, da technisch kompliziert

Einige frühe Webseiten

Quelle: Zeitschrift „PC Professionell“ Expert Edition Internet, 1995

Das Internet wird zunehmend kommerzialisiert

Amazon 1995

Dell 1996

Wichtig: Entwicklung von vertraulicher Übertragung von Kreditkartendaten (SSL) 1995 durch Netscape.

Immer neue Dienste…

• 1998: Google

• 1999: Blogger

• 2001: Wikipedia

• 2003: Skype

Web 2.0

• Begriff wurde 2004 geprägt

• Gemeint ist der Trend zu dynamischen Anwendungen, die es Jedem ermöglichen, selbst Inhalte zu erstellen, und somit selbst weltweit zu publizieren

• Eine neue gesellschaftliche Dimension

• Möglich wurde dies durch Seiten wie Blogger, die kein Fachwissen mehr voraussetzten und obendrein kostenlos waren

Immer neue (Web 2.0) Anwendungen

• 2004: Facebook

• 2005: YouTube

• 2006: Twitter

Das Mobile Web

• Wird Mainstream ca. 2007, auch getrieben durch die Einführung des Apple iPhone

• Heute nicht mehr wegzudenken

Das „galactic network“…

• Der Name war gar nicht so falsch gedacht

• Mittlerweile wird am „InterPlanetary Internet“ gearbeitet

– Zunächst zur Anbindung von Raumsonden in unserem Sonnensystem

– Stellt wieder ganz neue Anforderungen und macht neue Protokolle notwendig

InterPlanetary Internet – neue Anforderungen

• Physikalische Limits (z.B. Lichtgeschwindigkeit)

• lange Latenzzeiten– Zum Mars je je nach Konstellation 8 bis 24 Minuten

– Saturn schon über eine Stunde

• Lange Zeiten ohne Verbindung– Sender muss der Erde zugewandt sein

– Strombudget der Raumsonde

• Teil ähnliche Anforderungen auch im planetarischen Internet, z.B. bei Fähren

Und die Ausfallsicherheit…?

• Netz hat sich gegenüber physischen Zerstörungen als sehr robust erwiesen

• ABER:– Zunehmend werden die Netzkomponenten selbst

attackiert,– … über das Netz. „Cyberwar“– Kann großen Schaden anrichten, da mittlerweile viele

Systeme von Netzverfügbarkeit abhängig sind– z.B. in 2003 kein Geld aus Geldautomaten durch „SQL

Slammer“ Wurm

• Viel Arbeit im Sicherheitsbereich zu leisten.

Fazit: 50+ Jahre Internet

• Hat die Gesellschaft geändert – „arabischen Frühling“

– Unterhaltungsindustrie (Musik, Videos, …)

• Ermöglicht viele neue Anwendungen, z.B. Telemedizin

• Wirft große Datenschutzprobleme auf

• Hat sich als robust und gleichzeitig verwundbar erwiesen

• Ein Leben ohne Internet ist kaum mehr denkbar

• … übrigens ist das Telefonnetz mittlerweile auch fast vollständig auf Paketvermittlung umgestellt