Das Internet & die Paketvermittlung

Im Jahr 1964 veröffentlichte Paul Baran bei der RAND Corporation eine Reihe von Memos darüber, wie sich ein Kommunikationsnetz bauen ließe, das einen Atomschlag überstehen könnte. Die vorherrschende Technik der Zeit war die Leitungsvermittlung — wer telefonierte, bekam einen durchgehenden physischen Stromkreis Ende zu Ende reserviert —, doch Baran schlug vor, jede Nachricht in kleine Stücke zu zerlegen, jedes unabhängig auf einem gerade verfügbaren Weg zu schicken und am Ziel wieder zusammenzusetzen. In Großbritannien entwickelte Donald Davies dieselbe Idee unabhängig und prägte den Begriff Paketvermittlung; 1969 finanzierte ARPA das ARPANET, und 1974 veröffentlichten Vint Cerf und Robert Kahn A Protocol for Packet Network Intercommunication — woraus TCP/IP wurde, die Protokolle, die jedes Gerät im heutigen Internet noch immer spricht.

In der Paketvermittlung wird jede Nachricht in kleine Pakete zerlegt, mit Quelle, Ziel, Sequenznummer und Nutzlast versehen und unabhängig durchs Netz geleitet — die Pakete derselben Unterhaltung können verschiedene Wege nehmen, in falscher Reihenfolge ankommen oder ganz verlorengehen, und der Empfänger setzt aus dem zusammen, was eintrifft. Paketvermittlung setzte sich gegen Leitungsvermittlung durch wegen der statistischen Multiplexierung (viele Unterhaltungen teilen sich eine Leitung), der Robustheit (jeder Knotenausfall wird umgangen) und der stoßweisen Natur von Computerverkehr. Die Protokollschichten des Internets sind gestapelt: das Physische (Kabel, Glasfaser, Funk); die Sicherung (Ethernet, WLAN); das Netz (IP) fürs Routing zwischen je zwei Geräten; der Transport mit TCP für zuverlässige geordnete Zustellung und UDP für schnelle unzuverlässige; und die Anwendung (HTTP, SMTP, DNS) — was nutzersichtbare Programme sprechen. Das Ende-zu-Ende-Prinzip (Saltzer, Reed, Clark, 1984) lautet: halte das Netz einfach und lege die Intelligenz an die Endpunkte — genau deshalb konnte das Internet ohne grundlegende Neukonzeption immer neue Anwendungen aufnehmen (das Web, Videostreaming, Sprache, Videokonferenzen, IoT, KI), und genau deshalb ist jeder Versuch, Intelligenz ins Netz zu bauen, politisch wie architektonisch umstritten. DNS — das Domain Name System, 1983 von Paul Mockapetris entworfen — übersetzt menschenlesbare Namen in IP-Adressen über ein hierarchisches, global verteiltes System unter Aufsicht der ICANN. Es gibt keine zentrale Stelle, die den vollständigen Netzzustand kennt: Routing ist auf jeder Ebene dezentral, jeder Router führt seine eigene Tabelle und leitet Pakete anhand lokaler Information in Richtung Ziel weiter.