Internet-Technologien

Da sich diese Technologien teilweise sehr schnell verändern, folgt hier keine Aufzählung dieser Technologien. Vielmehr werden einige dem Internet zugrundeliegende Kernprinzipien erörtert. Anschließend werden Beispiele für heute gängige Internet-Technologien gegeben.

Offenheit ist das wohl wichtigste Prinzip des Internets. Alle verwendeten Protokolle sind öffentlich zugänglich dokumentiert und meist ist deren Verwendung unentgeltlich möglich. Ein Beispiel für solch einen offenen Standard ist die Hypertext Markup Language (html), die zur Erstellung von Webseiten verwendet wird.

Redundanz ist ein wesentliches Merkmal des Internet. Zwischen zwei Teilnehmern (z.B. einem Benutzer der eine Webseite aufrufen möchte und dem Server, der die Seite bereithält) gibt es praktisch immer mehrere mögliche Pfade durch das Netzwerk. Wichtige Funktionen wie die Adressverwaltung werden von vielen verschiedenen Servern wahrgenommen.

Paketorientierung: Im Internet wird zur Übertragung von Informationen kein spezieller Kanal zwischen zwei Teilnehmern aufgebaut. Vielmehr sendet die Quelle ein Datenpaket versehen mit der Zieladresse ins Netzwerk und an jedem Netzwerkknoten wird entschieden, zu welchem nächsten Knoten das Paket weiterzusenden ist. Wird eine Nachricht z.B. in zwei Pakete aufgeteilt und versandt, so ist es möglich, dass die Pakete auf verschiedenen Routen durch das Netz geschickt werden.

Dezentralität: Im Internet befindet sich die gesamte Rechenkapazität an den Rändern des Netzes, also in den Computern der Benutzer. Es gibt kaum Funktionen, die von einem zentralen Netzwerkmanagement wahrgenommen werden. Es gibt z.B. keine zentrale Optimierung der Auslastung verschiedener Teile des Internet. Die Lastverteilung im Internet resultiert allein aus der Interaktion vieler autonom agierender Teilnehmer.

Um die Interaktion verschiedener Internet-Technologien zu veranschaulichen ist es sinnvoll in einem Schichtenmodell zu denken. Jede Ebene des Modells übernimmt spezielle Funktionen und bietet Abstraktionen für die darüber liegenden Schichten an. Im Folgenden werden die einzelnen Ebenen von hardwarenächster (tiefster) zu anwendungsnächster (höchster) Schicht erklärt. Auf jeder Ebene werden Protokolle definiert. Dies sind Standards, nach denen die Teilnehmer im Netzwerk miteinander kommunizieren können. Die Darstellung orientiert sich am TCP/IP-Referenzmodell.

Auf der untersten, physikalischen Schicht werden grundlegende Parameter der Datenübertragung festgelegt. Ethernet, ein heute noch gängiger Standard auf dieser Protokollebene legt z.B. fest, wie Teilnehmer des Netzwerks adressiert werden, wie lang (z.B. in Metern) eine Verbindung zwischen zwei Punkten sein darf und welchen Widerstand ein Ethernet Kupferkabel haben darf. Funktionen wie die Vermeidung von Kollisionen im Netz wenn z.B. zwei Teilnehmer gleichzeitig senden, sind ebenfalls auf dieser hardwarenahen Schicht implementiert.

Auf der nächsthöheren Ebene befindet sich z.B. das Internet Protokoll (IP). Dieses Protokoll verwendet z.B. Ethernet als Basis um komplexere Funktionen zu implementieren. Eine wesentliche Funktion, die das IP im Internet wahrnimmt ist das Routing, also die Entscheidung, auf welchem Weg ein Datenpaket von einem Knoten weiterzusenden ist, damit es seine Zieladresse erreicht.

Es folgt die Transportschicht, auf der vor allem das Transmission Control Protocol (TCP) zu nennen ist. Dieses Protokoll stellt vor allem sicher, dass in der Kommunikation zwischen zwei Punkten keine Daten verlorengehen. Angenommen bei der Übertragung geht ein Paket verloren, so erkennt TCP dies und sendet das Paket erneut. Hierdurch können alle darüber liegenden Schichten diese Funktionalität als gegeben hinnehmen und müssen selbst nicht sicherstellen, dass alle Pakete korrekt übertragen werden.

Während die Protokollvielfalt auf den drei erörterten Ebenen überschaubar ist (soweit es das Internet betrifft), sind die Protokolle auf der Anwendungsschicht kaum überschaubar. Dies liegt daran, dass sich jede Anwendung, die sich auf die Kombination aus TCP und IP abstützt, ihr eigenes Anwendungsprotokoll definieren kann. Zu den weitverbreitetsten Protokollen auf Anwendungsschicht zählt das Hypertext Transfer Protocol (http). Dieses Protokoll wird eingesetzt um im World Wide Web (www) (s.u.) Daten in einem Browser anzuzeigen. Weitere weitverbreitete Protokolle sind z.B. das Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) zum Versenden von Emails oder das Hypertext Transfer Protocol Secure (HTTPS), mit dem Daten verschlüsselt zwischen zwei Computern ausgetauscht werden können.

Im Folgenden werden selektiv einige bedeutende Technologien auf der Anwendungsebene besprochen.

html bedeutet Hypertext Markup Language. html ist ein Dokumentstandard der festlegt, wie Text und Bilder in einem Browser angezeigt werden. Hierzu bedient sich html sogenannter Tags. Beispiel: <h1>Dies ist die Überschrift<\h1>. Das Tag <h1> signalisiert dem Browser, dass jetzt die Hauptüberschrift folgt. Das Tag <\h1> beendet die Überschrift. Darüber wie der Text „Dies ist die Überschrift“ angezeigt wird, kann prinzipiell der Browser entscheiden, wobei es hierfür weitere global gültige Standards gibt, die vom W3C, dem World Wide Web Consortium verabschiedet werden. Eine Webseite entspricht im einfachsten Fall einer html Datei, die auf einem Server bereitsteht.

Browser sind Computerprogramme, die html anzeigen können. Gibt der Benutzer eine Internetadresse ein, so fordert der Browser über das Protokoll http von einem anderen Computer eine html Datei an und stellt diese dar. Neben html gibt es heute viele weitere Standards, die weit mehr Funktionalität als die Darstellung von Text ermöglichen.

URL Der Uniform Resource Locator ist eine menschenlesbare Adresse einer html Datei. Gibt ein Benutzer eine URL in die Adressleiste des Browsers ein, wird diese an die tieferliegenden Protokollschichten weitergeleitet, dort in eine maschinenlesbare IP-Adresse umgesetzt und eine Anfrage wird an den so adressierten Server gesendet.

www Das World Wide Web besteht aus verknüpften html Dokumenten. In einem html Dokument können durch spezielle Tags Adressen anderer html Dateien - sog. Links - angegeben werden. Auf diese Weise können html Dateien miteinander verknüpft werden. Dieses Netzwerk Verknüpfter Dateien nennt man www.

Semantik Die meisten Informationen, die heute im www gespeichert sind, sind nur für Menschen zugänglich. Suchmaschinen können zwar alle Webseiten mit dem Stichwort „Wirtschaftsinformatik“ auffinden, aber keine Suchmaschine kann die Frage „An welcher Universität lehrte der Gründer der Wirtschaftsinformatik?“ beantworten. Die Verknüpfung der Konzepte Gründer, Wirtschaftsinformatik und Universität ist heute zwar theoretisch machbar, aber praktisch noch nicht möglich, obwohl die notwendigen Einzelinformationen im www zu finden sind. Die maschinenlesbare Auszeichnung der vorhandenen Informationen im www ist Gegenstand intensiver Forschung.

Literatur

Tanenbaum, A.S.; Wetherall D.J.: Computer Networks. Prentice Hall PTR, 5th edition 2011.