Wie funktioniert die Internet-Infrastruktur?

Die Funktionsweise der Internet-Infrastruktur wird von BTW Media profiliert, da veröffentlichte Belege sie mit der Internet-Infrastruktur, Governance, Betriebsabhängigkeiten oder Marktsichtbarkeit verknüpfen.

Die Internet-Infrastruktur ist ein komplexes, aber wunderbar orchestriertes System, das eine reibungslose Kommunikation und einen reibungslosen Informationsaustausch auf globaler Ebene ermöglicht. Seit ihrer Gründung im Jahr 1969 hat sich das Internet von vier Hostsystemen zu Dutzenden von Millionen entwickelt. Tatsächlich ist jedes Gerät, das mit dem Internet verbunden ist, Teil des Netzwerks, auch die Geräte in Ihrem Zuhause. Was ist die grundlegende Struktur des Internets?

Von Nameservern über Netzwerkzugangspunkte bis hin zu Backbones basiert das Daten- und Informationsübertragungssystem des Internets auf dem, was wir seine Infrastruktur nennen, die Bausteine des Internets. Zunächst müssen Sie wissen, wie sich Ihr Computer mit anderen Computern verbindet. Lesen Sie auch: Was ist die Internet-Infrastruktur? Hierarchie der Computernetzwerke Jedes mit dem Internet verbundene Gerät ist Teil des Netzwerks, auch die Geräte in Ihrem Zuhause. Beispielsweise kann Ihr Computer über ein Kabelmodem oder Glasfaser mit einem Internetdienstanbieter (ISP) verbunden sein.

Bei der Arbeit kann Ihr Gerät Teil eines lokalen Netzwerks (LAN) sein, aber Ihre Internetverbindung wird vom ISP Ihres Arbeitgebers bereitgestellt. Sobald die Verbindung hergestellt ist, wird Ihr Computer ein integraler Bestandteil des Netzwerks Ihres Arbeitgebers. Der ISP kann sich dann mit einem größeren Netzwerk verbinden. Das Internet ist nichts anderes als ein Netzwerk von Netzwerken. Große Telekommunikationsunternehmen verfügen über eigene dedizierte Backbones mit ständig aktiven Internetverbindungen und ausreichender Bandbreite, um vielen Menschen die gleichzeitige Nutzung der Verbindung zu ermöglichen.

In jeder Region unterhält das Unternehmen ein lokales Büro, das Haushalte und lokale Unternehmen mit seinem Kernnetz verbindet. Überraschenderweise gibt es kein zentralisiertes Netzwerk. Der Datenverkehr wird von einem Punkt zum anderen übertragen, und wenn ein Computer das Netzwerk verlässt, werden die Pakete, aus denen die digitale Datei besteht, zum anderen Computer umgeleitet. Die Dateien kommen wie erwartet an und Sie werden keine Veränderung der Verkehrsmuster bemerken.

Hier ist ein Beispiel für ein Internetnetzwerk: Stellen Sie sich vor, Unternehmen A ist ein kleines Unternehmen mit einem Büronetzwerk, das mit Servern und Netzwerkdruckern konfiguriert ist. Nehmen wir an, Unternehmen B ist ein Unternehmens-ISP. Unternehmen B baut oder mietet Büroräume in Großstädten, um seine Server und Routing-Ausrüstung zu lagern. Unternehmen B ist so groß, dass es eigene Glasfaserleitungen zwischen den Gebäuden betreibt, sodass diese alle miteinander verbunden sind.

In dieser Konfiguration können alle Kunden von Unternehmen A miteinander kommunizieren, und alle Kunden von Unternehmen B können miteinander kommunizieren, aber die Netzwerke der beiden Unternehmen sind nicht miteinander verbunden. Beide Unternehmen können intern kommunizieren, aber keines kann mit dem anderen kommunizieren. Daher vereinbaren Unternehmen A und Unternehmen B, sich an jedem Standort mit dem Internetzugangspunkt (IXP) zu verbinden. Die Netzwerke der beiden Unternehmen können nun über das Internet miteinander und mit anderen Organisationen kommunizieren.

Dieses Beispiel zeigt, wie zwei Unternehmensnetzwerke miteinander kommunizieren, aber diese beiden Unternehmen sind nur ein nah beieinander liegendes Beispiel dafür, wie ihre beiden Netzwerke dem riesigen Internet beitreten. Für einen Überblick darüber, wie diese miteinander verbundenen Netzwerke aussehen könnten, werfen Sie einen Blick auf das Opte-Projekt von Barrett Lyon, das eine sich ständig weiterentwickelnde Karte der Internet-Infrastruktur erstellen soll. Funktion der Internet-Router Alle diese Netzwerke verlassen sich auf IXPs, Backbones und Router, um miteinander zu kommunizieren.

Das Erstaunliche an diesem Prozess ist, dass eine Nachricht einen Computer verlassen, den halben Globus über mehrere verschiedene Netzwerke reisen und in Sekundenbruchteilen einen anderen Computer erreichen kann! Der Router bestimmt, wohin die Informationen von einem Computer zum anderen gesendet werden. Router sind dedizierte Geräte, die die Nachrichten von Ihnen und anderen Internetnutzern senden und sie auf tausenden von Wegen zu ihrem Ziel beschleunigen. Router haben zwei unterschiedliche, aber miteinander verbundene Aufgaben: 1. Sie stellen sicher, dass Informationen nicht dorthin gelangen, wo sie nicht benötigt werden.

Dies ist wichtig, um zu vermeiden, dass massive Datenmengen die Verbindungen von „unschuldigen Zuschauern“ verstopfen. 2. Sie stellen sicher, dass Informationen ihr beabsichtigtes Ziel erreichen. Indem sie diese beiden Aufgaben erfüllen, sind Router sehr nützlich, wenn es um zwei verschiedene Computernetzwerke geht. Sie verbinden zwei Netzwerke und übertragen Informationen von einem Netzwerk zum anderen. Sie schützen auch die Netzwerkinteraktionen, indem sie verhindern, dass der Datenverkehr eines Netzwerks unnötigerweise auf ein anderes übergreift.

Unabhängig davon, wie viele Netzwerke verbunden sind, bleibt die grundlegende Funktionsweise des Routers gleich. Da das Internet ein riesiges Netzwerk aus unzähligen kleineren Netzwerken ist, ist die Verwendung von Routern notwendig. Internet-Backbone Die National Science Foundation (NSF) schuf 1986 das erste Hochgeschwindigkeits-Backbone. Es wurde NSFNET genannt, eine T1-Leitung, die 170 kleinere Netzwerke verbindet und mit 1,5 Mbit/s (Millionen Bit pro Sekunde) arbeitet. IBM, MCI und Merit arbeiteten mit der NSF zusammen, um das Backbone zu schaffen, und entwickelten im folgenden Jahr das T3-Backbone (45 Mbit/s).

Das Backbone ist die Internetverbindung, die einen viel größeren Datenverkehr ermöglicht als die Verbindung von Ihrem Zuhause zur Vermittlungsstelle um die Ecke. In den Anfängen des Internets waren nur die größten Telekommunikationsunternehmen in der Lage, diese Bandbreite zu verwalten. Heute betreiben immer mehr Unternehmen ihre eigenen leistungsstarken Backbones, die alle an verschiedenen IXPs auf der ganzen Welt miteinander verbunden sind. So kann jeder im Internet, unabhängig von Standort oder Anbieter, mit jedem anderen auf der Welt kommunizieren. Das gesamte Internet ist ein riesiges freies Kommunikationsprotokoll zwischen Menschen.

Internetprotokoll: IP-Adresse Jede Maschine im Internet hat eine eindeutige Identifikationsnummer, die IP-Adresse. IP steht für Internet Protocol, eines der beiden Protokolle, die Computer zur Kommunikation im Internet verwenden. Das andere ist das Transmission Control Protocol (TCP), und beide werden oft zusammen als TCP/IP bezeichnet. Ein Protokoll ist eine vordefinierte Art und Weise, wie Personen, die einen Dienst nutzen möchten, eine Verbindung zu diesem Dienst herstellen können. „Jemand“ kann eine Person sein, aber meistens handelt es sich um ein Computerprogramm wie einen Webbrowser.

Eine typische IPv4-Adresse (Internet Protocol Version 4) sieht so aus: 216.27.61.137. Zur Erleichterung unseres Gedächtnisses werden IP-Adressen normalerweise im Dezimalformat als punktierte Dezimalzahlen dargestellt, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Aber Computer kommunizieren binär. Sehen Sie sich die binäre Darstellung derselben IPv4-Adresse an: 11011000.00011011.00111101.10001001. Jede Zahlenfolge in einer IPv4-Adresse wird als Oktett bezeichnet, da jede Zahlenfolge in binärer Form acht Positionen hat. Wenn Sie alle Positionen zusammenzählen, erhalten Sie 32, da IPv4-Adressen als 32-Bit-Zahlen behandelt werden.

Da jeder der acht Plätze zwei verschiedene Zustände haben kann (1 oder 0), beträgt die Gesamtzahl der möglichen Kombinationen für jedes Oktett 2^8 oder 256. Somit kann jedes Oktett einen beliebigen Wert zwischen 0 und 255 enthalten. Kombinieren Sie vier Oktette und Sie erhalten 2^32 oder potenziell 4.294.967.296 eindeutige Werte! Von den knapp 4,3 Milliarden möglichen Kombinationen in IPv4-Adressen sind einige Werte reserviert und können nicht als typische IP-Adressen verwendet werden. Beispielsweise ist die IP-Adresse 0.0.0.0 für Computer im lokalen Netzwerk reserviert und die Adresse 255.255.255.255 wird für Broadcasts verwendet.

Obwohl 4,3 Milliarden Adressen viel erscheinen, entwickelt sich das Internet so schnell, dass ein aktualisiertes 128-Bit-Adressierungssystem erforderlich ist, um IPv4 zu ersetzen. Ende 1998 begannen Experten der Internet Engineering Task Force (IETF) mit der Entwicklung eines neuen Systems. IP Version 6 (IPv6), das offiziell am 6. Juni 2012 eingeführt wurde, verfügt über einen Adressraum von 340 Sextillionen Adressen, sodass wir für alle Geräte reichlich Platz haben sollten. (Vorerst.

Zur Information: IPv5 wurde nie offiziell als Standard übernommen.) Wie zu erwarten, sehen IPv6-Adressen etwas anders aus als IPv4-Adressen, die in den 1970er Jahren entwickelt wurden. Jedes Segment einer IPv6-Adresse verwendet vier hexadezimale Zahlen, getrennt durch Doppelpunkte. Hier ist ein Beispiel: ba5a:9a72:4aa5:522e:b893:78dd:a6c4:f033. Da IPv6 die hexadezimale Schreibweise verwendet, müssen 16 verschiedene Ziffern dargestellt werden. Zusätzlich zu den Ziffern 0 bis 9 wurden daher auch die Buchstaben A bis F aufgenommen, um zwei Ziffern darzustellen.

Derzeit mit IPv4 verbunden, besteht der Zweck des Oktetts nicht nur darin, Zahlen zu trennen. Sie werden verwendet, um IP-Adressklassen zu erstellen, die je nach Größe und Bedarf bestimmten Unternehmen, Regierungen oder anderen Entitäten zugewiesen werden können. Das Oktett ist in zwei Teile unterteilt: Netzwerk und Host. Das erste Oktett identifiziert das Netzwerk, zu dem der Computer gehört. Der Host (manchmal auch Knoten genannt) identifiziert den tatsächlichen Computer im Netzwerk. Das letzte Oktett gibt den Host-Teil an. Es gibt fünf IP-Klassen und einige spezielle Adressen.

Als das Internet noch in den Kinderschuhen steckte, bestand es aus einer kleinen Anzahl von Computern, die über Modems und Telefonleitungen verbunden waren. Eine Verbindung konnte nur hergestellt werden, indem die IP-Adresse des Computers angegeben wurde, mit dem Sie eine Verbindung herstellen wollten. Eine typische IP-Adresse könnte beispielsweise 216.27.22.162 sein. Das funktionierte gut, als es nur wenige Hosts gab, aber als immer mehr Systeme angeschlossen wurden, wurde es schwierig zu verwalten.

Die erste Lösung für dieses Problem war eine einfache Textdatei, die vom Network Information Centre (NIC) verwaltet wurde und als Host-Tabelle bezeichnet wurde. Sie ordnete Namen IP-Adressen zu. Diese Textdatei wurde schnell so groß, dass sie zu umständlich zu verwalten war. Im November 1983 reichte Paul Mokapetris zwei Requests for Comments (RFC) bei der International Network Working Group ein. Die RFC 882 beschreibt das Konzept des Domain Name Systems (DNS), das automatisch Textnamen in IP-Adressen übersetzt. Die RFC 883 schlägt eine Methode zur Implementierung dieses Systems vor.

Dank seiner Bemühungen und denen vieler anderer müssen Sie sich jetzt nur noch www.howstuffworks.com merken, anstelle einer Reihe von Zahlen und Satzzeichen für die IP-Adresse von HowStuffWorks.com. Lesen Sie auch: Wie schütze ich meine IP-Adresse wie ein Profi? URL: Uniform Resource Locator Wenn Sie das Web nutzen oder eine E-Mail senden, können Sie dafür einen Domainnamen verwenden. Beispielsweise enthält die URL „https://www.howstuffworks.com“ den Domainnamen howstuffworks.com. Gleiches gilt für diese E-Mail-Adresse: ein öffentlich veröffentlichter Kontaktpunkt.

Jedes Mal, wenn ein Domainname verwendet wird, übersetzen die DNS-Server des Internets den für Menschen lesbaren Domainnamen in eine für Maschinen lesbare IP-Adresse. Lesen Sie die Funktionsweise von Nameservern, um mehr über DNS zu erfahren. Die Top-Level-Domains (TLDs), auch als Domains der Ebene 1 bezeichnet, umfassen.com,.org,.net,.edu und.gov. Innerhalb jeder TLD gibt es eine riesige Liste von Domains der zweiten Ebene. Beispielsweise finden Sie in der TLD.com: HowStuffWorks, Yahoo, Microsoft. Jeder Name in der TLD.com muss eindeutig sein. Der ganz linke Teil (wie „www“) ist der Hostname.

Er gibt den Namen des Verzeichnisses auf einem bestimmten Computer mit einer bestimmten IP-Adresse in der Domain an. Eine bestimmte Domain kann Millionen von Hostnamen enthalten, solange sie alle innerhalb der Domain eindeutig sind. DNS-Server akzeptieren Anfragen von Programmen und anderen Nameservern, um Domainnamen in IP-Adressen zu übersetzen. Wenn eine Anfrage eintrifft, kann der DNS-Server eine der folgenden vier Aktionen ausführen: 1. Er kann die Anfrage mit einer IP-Adresse beantworten, da er die IP-Adresse der angeforderten Domain bereits kennt. 2.

Er kann einen anderen DNS-Server kontaktieren und versuchen, die IP-Adresse des angeforderten Namens zu finden. Er muss dies möglicherweise mehrmals tun. 3. Er kann sagen: „Ich kenne die IP-Adresse der von Ihnen angeforderten Domain nicht, aber hier ist die IP-Adresse eines DNS-Servers, den ich besser kenne als mich.“ 4. Er kann eine Fehlermeldung zurückgeben, da der angeforderte Domainname ungültig ist oder nicht existiert. DNS Angenommen, Sie geben die URL www.howstuffworks.com in Ihren Browser ein. Der Browser kontaktiert den DNS-Server, um die IP-Adresse zu erhalten.

Der DNS-Server beginnt mit der Suche nach einer IP-Adresse, indem er einen der DNS-Root-Server kontaktiert. Der Root-Server kennt die IP-Adressen aller DNS-Server, die die Top-Level-Domains (.com,.net,.org usw.) verwalten. Ihr DNS-Server fragt den Root-Server nach www.howstuffworks.com, und der Root-Server antwortet: „Ich kenne die IP-Adresse von www.howstuffworks.com nicht, aber hier ist die IP-Adresse des DNS-Servers der.COM.“ Dann wendet sich Ihr Nameserver an den DNS-Server der.COM und sendet eine Anfrage, ob er die IP-Adresse von www.howstuffworks.com kennt.

Der DNS-Server der.COM-Domain kennt die IP-Adressen der Nameserver, die die Domain www.howstuffworks.com verwalten, und gibt daher diese Adressen zurück. Ihr Nameserver wird dann den DNS-Server von www.howstuffworks.com kontaktieren und fragen, ob er die IP-Adresse von www.howstuffworks.com kennt. Das tut er, also gibt er die IP-Adresse an Ihren DNS-Server zurück, der sie an den Browser weiterleitet, der dann den Server von www.howstuffworks.com kontaktiert, um die Webseite zu erhalten. Einer der Schlüssel zum erfolgreichen Funktionieren dieses Systems ist die Redundanz.

Auf jeder Ebene gibt es mehrere DNS-Server, sodass andere Server die Anfrage bearbeiten können, wenn einer ausfällt. Ein weiterer Schlüssel ist das Caching. Nach der Auflösung der Anfrage speichert der DNS-Server die erhaltene IP-Adresse zwischen. Sobald er eine Anfrage für die.COM-Domain an den DNS-Root-Server gestellt hat, kennt er die IP-Adresse des DNS-Servers der.COM-Domain, sodass er diese Information nicht erneut beim DNS-Root-Server anfordern muss. Der DNS-Server kann dies für jede Anfrage tun, und dieser Cache hilft, Überlastungen zu vermeiden.

Obwohl sie völlig unsichtbar sind, verarbeiten DNS-Server täglich Milliarden von Anfragen und sind für das reibungslose Funktionieren des Internets unerlässlich. Die Tatsache, dass diese verteilte Datenbank Tag für Tag so gut und unsichtbar funktioniert, spricht für die Qualität ihres Designs. Internetserver und -clients Jede Maschine im Internet ist entweder ein Server oder ein Client. Ein Computer, der anderen Computern Dienste bereitstellt, ist ein Server. Der Computer, der zum Herstellen einer Verbindung zu diesen Diensten verwendet wird, ist der Client.

Es gibt Webserver, Mailserver, FTP-Server usw., um die Bedürfnisse der Internetnutzer weltweit zu erfüllen. Wenn Sie sich mit www.howstuffworks.com verbinden, um eine Seite zu lesen, sind Sie ein Benutzer, der an einem Client-Computer sitzt. Sie greifen auf den Webserver von HowStuffWorks zu. Der Server-Computer findet die von Ihnen angeforderte Seite und sendet sie an Sie. Der Client, der auf den Server-Computer zugreift, hat eine bestimmte Absicht, daher richtet der Client seine Anfragen an eine bestimmte Serversoftware, die auf dem Server-Computer läuft.

Wenn Sie beispielsweise einen Webbrowser auf Ihrem Computer ausführen, versucht dieser, mit dem Webserver auf dem Server-Computer zu kommunizieren, nicht mit dem Mailserver. Der Server hat eine statische IP-Adresse, die sich nicht ändert. Im Gegensatz dazu hat ein Heimcomputer, der über ein Modem verbunden ist, normalerweise eine IP-Adresse, die ihm bei jeder Verbindung vom ISP zugewiesen wird. Diese IP-Adresse ist für Ihre Sitzung eindeutig und kann sich beim nächsten Verbindungsaufbau ändern. Somit benötigt der ISP nur eine IP-Adresse pro Einwahlgerät und nicht eine pro Kunde.

Ports und HTTP Jeder Server stellt seine Dienste über einen nummerierten Port zur Verfügung, d. h. einen Port für jeden auf dem Server verfügbaren Dienst. Wenn auf dem Server-Computer beispielsweise ein Webserver und ein FTP-Server (File Transfer Protocol) ausgeführt werden, ist der Webserver normalerweise über Port 80 und der FTP-Server über Port 21 erreichbar. Der Client verbindet sich mit dem Dienst über eine bestimmte IP-Adresse und eine bestimmte Portnummer. Sobald ein Client eine Verbindung zu einem Dienst über einen bestimmten Port herstellt, greift er auf diesen Dienst über ein bestimmtes Protokoll zu.

Das Protokoll beschreibt einfach, wie Client und Server kommunizieren werden. Jeder Webserver im Internet folgt dem Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Sie können mehr über Internetserver, Ports und Protokolle erfahren, indem Sie lesen, wie Webserver funktionieren. Lesen Sie auch: Wozu dient die Verschlüsselung auf Internetservern? Netzwerke, Router, NAPs, ISPs, DNS und leistungsstarke Server machen das Internet möglich. Wenn Sie bedenken, dass all diese Informationen in Millisekunden um die ganze Welt gesendet werden, sind diese Komponenten im modernen Leben äußerst wichtig. Ohne sie gäbe es kein Internet.

Ohne Internet wären unsere Leben sehr anders.