Es ist ein Vorgang, der tagtäglich hunderte Milliarden Mal stattfindet: eine E-Mail von A nach B zu befördern. Das läuft hinter den Kulissen ab, wenn Sie auf »Senden« drücken.

Die E-Mail gehört zweifellos zu den beliebtesten Anwendungen des Internets. Schließlich vereinfacht sie die weltweite Kommunikation und macht es möglich, dass wir preiswert und in Echtzeit mit Menschen auf dem gesamten Globus kommunizieren können. Heute werden auf der ganzen Welt jeden einzelnen Tag über 300 Milliarden (!) E-Mails versendet und empfangen, und dabei sind die ganzen Spam-Mails nicht einmal mitgezählt. Allein in Deutschland werden jährlich über 850 Milliarden E-Mails versendet. Es war die »Killer-Applikation« des Internets: Hätte es die elektronische Post nicht gegeben, hätte das weltweite Netz womöglich nicht so schnell und so umfassend Verbreitung gefunden. ...

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Zu jeder Webadresse muss die passende IP-Adresse gefunden werden. Das ist ein immenser Aufwand - nur gut, dass die Last auf vielen Schultern ruht.

So ganz einfach ist die Kommunikation zwischen Computern und Menschen nicht. Menschen hantieren am liebsten mit sprechenden Namen, wie »uni-potsdam.de« oder »spektrum.de«, wenn sie eine Seite im Internet ansteuern, der Computer kann diese aber nur mit einer IP-Adresse ansprechen – mit Hilfe einer Zahlenfolge also, der nur Fachleute ansehen, zu welcher Seite sie gehört. ...

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Webseitennamen versteht der Mensch, IP-Adressen der Computer. Ein Glück, dass es eine Instanz gibt, die dolmetscht.

Das Internet und das World Wide Web sind zwei verschiedene Dinge. Der Grund dafür, warum sie oft in einen Topf geworfen werden, liegt darin begründet, dass das Web die »Killer-App« des Internets ist, sprich: dessen meist genutzter Dienst. Weltweit können Menschen auf mehr als 1,75 Milliarden Webseiten surfen. Damit man aber Webseiten aufrufen kann, müssen die Rechner – also Server, die diese Webseiten hosten – global einen einzigartigen Namen haben, der ebenso für Menschen wie auch für Maschinen gut lesbar sein muss...

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Dank TCP/IP steht sie nun endlich, unsere Internetverbindung. Aber was nun? Um einen Dienst zu nutzen, benötigen wir ein entscheidendes weiteres Element.

Es war eine fantastische Leistung, einen weltweiten Rechnerverbund zusammenzuschalten und dafür zu sorgen, dass sich Rechner mit ganz verschiedenen Betriebssystemen vermöge der Internet- und Transportprotokolle verstehen können. Aber das Internet wurde nicht als Selbstzweck geschaffen, sondern um darüber zu kommunizieren, Informationen auszutauschen und Interaktionsmöglichkeiten für Dienste zu erstellen. Nichts davon würde funktionieren, wenn nicht Protokolle auf der Anwendungsschicht des Internet-Protokollstapels dafür sorgen würden, dass die Anwendungen ihre Daten über das Internet transportieren können. Die Anwendungsprotokolle im TCP/IP-Stapel bieten die Schnittstellen zwischen den Anwendungen und dem globalen Internet...

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Für den normalen Datenverkehr im Netz ist Sorgfalt oberstes Gebot. Skype und Streaminganwendungen sind dafür aber zu ungeduldig. Dann schlägt die Stunde des UDP.

Das Transmission Control Protocol (TCP) gehört zum Kernstück des Internets und stellt über seine Funktionalitäten bereit, dass Daten über einen verbindungsorientierten Dienst immer sicher und vollständig dort ankommen, wo sie empfangen werden sollen. TCP spielt damit eine ganz zentrale Rolle unter den Bestandteilen der Internetprotokollsuite. Für eine Reihe spezieller Anwendungen allerdings kostet der Datentransfer mit TCP zu viel Performance. Das gilt für Anwendungen, bei denen der Datenaustausch sehr schnell gehen soll – so schnell, dass man dafür auch den einen oder anderen Fehler in Kauf nimmt, was die garantiert korrekte und vollständige Übertragung anbelangt. Dann kommt statt TCP das »User Datagram Protocol« (UDP) ins Spiel...

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Sockets und Ports sorgen für eine sichere Datenübertragung, ähnlich wie Häfen und Landungsbrücken in der analogen Welt dafür sorgen, dass Waren verladen und weitertransportiert werden können.

Das Internet ermöglicht über seine physischen Netze vermittels seiner Internetprotokolle einen weltweiten Informationsaustausch und Datentransfer in Echtzeit und verbindet dabei völlig heterogene Netze und Anwendungen. Eine besonders entscheidende Rolle kommt dabei dem Transmission Control Protocol – kurz TCP – zu, das zwischen den unterschiedlichsten Systemen verlässliche Verbindungen herstellt und den fehlerlosen Datenaustausch garantiert...

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In dieser Folge von Meinels Web-Tutorial geht es erneut um das Internetprotokoll TCP. Eins seiner besten Kunststücke verhindert, dass unser Internet im Dauerstau versinkt.

Mit der Vielzahl an neuen digitalen Technologien und ihren Anwendungen im Internet der Dinge, dank Social Media, Online-Shopping, Streaming-Diensten und Online-Gaming steigt der Verkehr im Internet exponentiell an. Daten des statistischen Bundesamts belegen, dass der Internettraffic in den letzten fünf Jahren rasant gewachsen ist: Während 2014 weltweit noch monatlich 40 Exabyte (ein Exabyte entspricht einer Trillion oder 10¹⁸ Bytes beziehungsweise einer Milliarde Gigabyte) an Daten über das Netz der Netze geflossen ist, waren es 2019 bereits knapp 140 Exabyte. Bis 2022 rechnet die Statistikbehörde mit einem Anstieg auf über 270 Exabyte...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 18

Was für den Briefeschreiber das Einschreiben mit Rückschein, ist für den Internetcomputer das TCP-Protokoll. Es stellt sicher, dass keine verlorene Sendung unbemerkt bleibt.

Physische Netzwerke und die Protokolle auf der Internetschicht (IPv4/IPv6) bieten die Grundlage dafür, dass wir über das Internet kommunizieren und Nachrichten verpackt in Datenpakete von einem Sender zu einem Empfänger abgeschickt werden können. Trotzdem wäre das Netz der Netze bei Weitem nicht so erfolgreich geworden, wenn nicht zusätzlich Protokolle entwickelt worden wären, die auf der Transportschicht garantieren, dass die Datenpakete auch tatsächlich dort ankommen, wo sie hingeschickt werden...

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Mit dem neuen Internetstandard ist Sparsamkeit passé: Dank IPv6 gibt es Adressen in Hülle und Fülle, diese sind allerdings deutlich komplexer. So ist die Zahlenfolge aufgebaut.

Mit dem neuen IPv6-Internetprotokollstandard ist die Zukunft des Internets angebrochen. Es wurden die technischen Voraussetzungen dafür geschaffen, dass neue Anwendungen für die inzwischen allgegenwärtigen Bereiche »Internet der Dinge« (Internet of Things, IoT), interaktive Online-Kollaborationsmethoden, Virtual Reality und hochauflösende Multimediastreamings entwickelt und betrieben werden können. Ganz zentral dafür war die Ausweitung des IP-Adressraums: Es gibt jetzt mehr IP-Adressen als Sterne im Universum...

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Mit mehr IP-Adressen, als es Sterne im Universum gibt, hat das Internet endlich den Raum, den es zu seiner Entfaltung braucht. Noch aber hakt es beim Aufbruch in die endlosen Weiten.

Wir haben längst die Zeiten hinter uns gelassen, in denen die komplexen Netzwerktechnologien nur dazu dienten, dass sich einige wenige Experten miteinander verbinden. Jenseits von Websurfing und E-Mail hat inzwischen sogar eine Entwicklung eingesetzt, die über alle verfügbaren physischen Geräte eine Vernetzungsschicht legt und den Digitalraum exponentiell erweitert. Mit dem alltäglichen Gebrauch von Smartphones und dem »Internet der Dinge« (IoT oder Internet of Things) kommunizieren viele Milliarden neuer Geräte miteinander. Schnell kommen wir so an die Grenzen der alten Internetprotokollstandards...

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Zig Milliarden Internetcomputer gibt es, jeder davon mit eigener Adresse. Das raffinierte Verfahren, das hier den Überblick behielt, wurde inzwischen Opfer seines Erfolgs.

Die Magie des Internets entfaltet sich dann, wenn Nutzer über das Internet mit anderen unkompliziert und frei kommunizieren können. Wie schon beschrieben, ist das Internet nur ein virtuelles Netz, das in Wahrheit aus Millionen von heterogenen Netzwerken besteht. Vermittels der TCP/IP-Protokollsoftware wird dieser Netzwerkverbund sprechfähig...

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Um einen reibungslosen Versand der Informationen zu gewährleisten, arbeitet das Internet in Schichten: Alles Notwendige regelt ein clever konstruierter gemeinsamer Standard.

Weder Computer noch Smartphones können ohne ein Betriebssystem die vielen verschiedenartigen Anwendungen ausführen und die Berechnungen koordinieren. Genauso wenig würde die Kommunikation im Netzwerk und über Netzwerkgrenzen hinaus funktionieren, wenn man nicht die grundlegenden Abläufe, die Adress- und Datenpaketformate, Mechanismen der Fehlererkennung und -behandlung definieren würde. Das gilt im Fall der einzelnen Netzwerktechnologien – und noch viel mehr im Kontext des Internets, wenn Übersetzungsmechanismen zwischen den Standards und Protokollen der verbundenen Netzwerke hinzukommen. Und darum braucht auch das Internet, damit es uns als das eine, ungeteilte Netz erscheint, als das wir es im Alltag erleben, ein eigenes Betriebssystem...

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Das eine große Internet gibt es in Wirklichkeit gar nicht. Damit aber die Illusion eines solchen entsteht, gilt es mit viel Technik zu netzwerken: Internetworking verbindet.

Wenn wir über das Internet sprechen, dann meinen wir in der Regel das globale Netz der Netze, das uns als ein einheitliches Kommunikationsmedium erscheint. Technisch spricht man von einem Internet aber schon, wenn zwei möglicherweise auch inkompatible Netzwerke so miteinander verknüpft werden, dass sie sich für den Nutzer als ein einziges Netzwerk darstellen. Tatsächlich gibt es also sehr viele Internets, die schließlich zu dem einen weltweiten Internet verbunden sind, das wir kennen...

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Ein Video ist im Grunde nichts anderes als eine gewaltige Masse Bilder. Das macht ein Problem besonders drängend: Wie komprimiert man die Daten auf ein handhabbares Maß?

Das Fernsehen ist tot, lang lebe das Fernsehen! Es ist noch kaum 20 Jahre her, seit fernzusehen das gesellschaftliche Kollektiverlebnis war, bei dem sich Familien und Freunde vor der Flimmerkiste zusammenfanden, um sich im fest vorgeschriebenen Programmablauf von einer Hand voll Sender gemeinsam Filme, Serien und Shows anzuschauen. Seit dem Siegeszug des Web ist diese Kultur im Rückzug begriffen. Videos, Filme und Serien sind zu jeder Zeit und an jedem Ort über das Internet verfügbar. Zunächst im Download angeboten, später dann über niedrigschwellige Streamingdienste wurde das WWW zur größten Videothek der Welt, in der man jedes Videos sehen kann, ohne sich vorschreiben zu lassen, wann und in welcher Reihenfolge das zu geschehen habe...

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Im Grunde bestehen Töne nur aus Druckschwankungen in der Luft. Damit der Computer damit umgehen kann, muss daraus eine Folge von Nullen und Einsen werden. Wie schafft man das?

Seit seiner Erfindung verändert das Web kontinuierlich unsere Lebenswelt, ja revolutioniert diese. Dabei ist es eigentlich nur ein großer, verlinkter Medienspeicher – der größte der Welt. Neben vielen textbasierten Informationen und Bilddaten enthält das Web inzwischen auch das umfassendste Repositorium von Musik und Klängen. Musikstücke lassen sich über das Internet hoch- und runterladen, Streaming-Dienste machen uns überall jeden im Web befindlichen Song zugänglich. Musik aus dem »Äther« zu holen, ist für viele zu einer Selbstverständlichkeit geworden. Tatsächlich ist es das Ergebnis hochkomplexer, im Hintergrund ablaufender Codierungs- und Übertragungsmechanismen...

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In der analogen Welt gibt es unendlich viele Formen, Farben und Gestalten. In der digitalen Welt nur null und eins. Wie erreicht man, dass beides zusammenfindet?

Bilder gehören zu den wichtigsten Medien, die über das Web geteilt werden. Auf modernen Webseiten und auf Social-Media-Plattformen ist der Trend zu beobachten, dass Bilder Texte ablösen. Frei nach dem Motto: Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte. Informationen werden über intuitiv zu verstehende Bilder übermittelt, anstatt über Texte, deren Erstellung als auch Erschließung langwieriger ist, ganz besonders dann, wenn auch Sprachbarrieren überwunden werden müssen. Nahezu alle Social-Media-Plattformen nutzen inzwischen Bilder als prioritäres Medium, und mit Instagram hat sich eine Plattform herausgebildet, die sich ausschließlich auf die Darstellung von Nachrichten durch Bilder spezialisiert hat. Memes, Instagram-Stories und Bildmanipulation durch Photoshop haben deshalb einen festen Platz in der Internetkultur. Um den Trend der Visualisierung in der Internetkultur zu verstehen, ist es wichtig, die digitalen Technologien zu begreifen, die Bildmedien im digitalen Raum zur Repräsentation bringen. ...

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Damit Texte, Bilder oder Videos in die Welt des Digitalen gelangen, braucht es eine Übersetzung mit dem richtigen Code. Der Benutzer bekommt am Ende kaum etwas davon mit.

Für die meisten Menschen ist ein Computer auch heute noch eine magische Blackbox. Ähnlich wie beim Internet ist das, was wir auf dem Bildschirm sehen, immer nur das Resultat einer langen Kette interner Berechnungsabläufe, die unsichtbar und für die Meisten unfassbar im Computer ablaufen. Beim Internet besteht die Illusion darin, dass es sich um ein einzelnes Netz handelt, während es in Wahrheit aus Millionen von Netzwerken besteht, die vermittels komplexer Internetprotokolle miteinander kommunizieren. Wenn wir uns Bilder oder Videos über das Internet auf den Computer laden oder dort offline anschauen, sehen wir als Resultat Pixelmatrizen, die in einer komplexen Abfolge von Codierungs-, Komprimierungs- und Decodierungsverfahren erzeugt wurden und die uns das Medium einheitlich und ungeteilt erscheinen lassen. Damit die Illusion der Ganzheitlichkeit von Text-, Bild-, Audio- und Videodaten in Erscheinung treten kann, braucht es digitale Übersetzungsmechanismen, die als Informationscodierung bezeichnet werden. ...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 8

Die wichtigen »Weitverkehrsnetzwerke« bestehen aus Milliarden verteilter Netzknoten. Eine genaue Karte ihres Aufbaus gibt es nicht. Wie kommt die Information da überhaupt ans Ziel?

Das Internet als Illusion eines einheitlichen Netzes und Informationsraums basiert auf der intelligenten Verknüpfung einer Vielzahl verschiedener vernetzter Systeme. Das können lokale kabelbasierte (LAN), kabellose (WLAN) Netzwerke oder auch einzelne Rechner sein. Man kann es gut mit dem menschlichen Körper vergleichen, der von außen ebenfalls so aussieht, als wäre er eine solide Einheit. In Wahrheit verbirgt sich in ihm aber ein komplexes Universum an Organen, Stoff- und Informationswechselsystemen. Wenn man bei dieser Analogie bleibt, dann entsprächen den lokalen Netzwerken die menschlichen Organe, die jeweils ihre eigene Funktionalität haben. Damit diese aber korrekt arbeiten können, braucht es die Koordination mit den anderen Organen – zum Beispiel mit Hilfe des Nervensystems. Sein Pendant in der Welt des Internetworking wären die Weitverkehrsnetze, die Wide Area Networks (WAN). ...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 7

Im Grunde ist ein WLAN ein LAN ohne Kabel. Doch der Teufel steckt im Detail. Wie verhindert man, dass alle gleichzeitig reden und keiner mehr zuhören kann?

Noch bis ins 20. Jahrhundert nahmen Naturwissenschaftler an, der »Äther« würde alle Dinge der Welt verbinden und die Wirkungen zwischen diesen vermitteln. In der modernen Physik ist von jener geheimnisvollen, geradezu magisch anmutenden Substanz zwar nichts mehr übrig geblieben, eine Art Renaissance feiert sie trotzdem: Als Metapher kann der Äther tatsächlich hilfreich sein, um das Wirken von heutigen Funk- und Cloud-Netzwerken zu erklären. Von jenen Netzen also, die es möglich machen, sich per Mobilfunk und WLAN, auch WiFi genannt, ohne großen Aufwand mit Laptop, Tablet oder Smartphone zu vernetzen...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 6

Kaum ein Rechner steht noch für sich. Doch wie gelingt es, zum Beispiel tausende Firmenrechner zu einem großen Netzwerk zusammenzuschließen? Die LAN-Technologie macht es möglich.

Wie schon besprochen, das Internet ist (nur) die mittels Software, der Kommunikationsprotokolle, erzeugte Illusion eines einheitlich zusammenhängenden Netzwerks. Oder anders gesagt: Das Internet ist ein virtuelles Computernetzwerk. Es besteht aus vielen Millionen unterschiedlicher und unabhängiger Netzwerke, die über dezidierte Zwischensysteme – Router, Gateways, … – miteinander verbunden sind und dank der Internettechnologie des »Internetworking« als einheitliches Netzwerk erscheinen. Sein Grundbaustein aber sind die lokalen Computernetzwerke, die so genannten »Local Area Networks« oder LANs...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 5

Für uns Nutzer wirkt es, als verstünde jeder Rechner jeden anderen im Internet. Tatsächlich ist dies jedoch nur dank ausgefeilter Übersetzungssoftware möglich: dem Internetworking.

Wir haben es schon angedeutet. Das, was wir gemeinhin als »das Internet« bezeichnen, gibt es an sich gar nicht. Das Internet ist vielmehr ein virtuelles Netz, das aus verschiedenartigsten einzelnen Computernetzwerken zusammengeschaltet ist. Die offene Systemarchitektur des Internets machte es den Betreibern der einzelnen Netzwerke möglich, ihr Netzwerk mit Hilfe von Internet Service Providern (ISP) mit dem Internet zu verbinden. So sind heute über eine Milliarde Rechner und Devices mit dem Internet verbunden, und mehr als vier Milliarden Menschen nutzen es als globale Kommunikationsinfrastruktur...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 4

Los ging es 1969 im Jahr der Mondlandung. Eigentlich ganz passend, findet unser Kolumnist Christoph Meinel: In beiden Fällen ließ die Menschheit die alte Welt hinter sich.

»Wer die Vergangenheit nicht kennt, kann die Gegenwart nicht verstehen und die Zukunft nicht gestalten.« Was der ehemalige Bundeskanzler und Historiker Helmut Kohl einst über Geschichte sagte, trifft auch auf die noch kurze Geschichte der digitalen Technologien zu und ganz besonders auf das Internet, das den Grundstein für die neue digitale Welt gelegt hat. In diesem Jahr wird das Internet 50 Jahre alt. Grund genug, um sich seine Geschichte zu vergegenwärtigen...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 3

In seiner kurzen Geschichte haben es Internet und WWW geschafft, weltweit Menschen, Maschinen, Dienste und Medieninhalte aller Art zu verknüpfen und die Erfahrung eines ganzheitlichen und einheitlichen Netzraums zu erschaffen – unsere neue digitale Welt. Dabei werden nicht nur bestehende Medien verknüpft und global niedrigschwellig zur Verfügung gestellt, sondern ganz neue Medien und Dienste wurden erfunden, deren weltweite Nutzung das Kommunikationsgebaren revolutioniert haben. Besonders die großen Digitalunternehmen sind extrem erfolgreich bei der Bereitstellung von Inhalten für die schöne neue digitale Welt, die uns in ihren Bann zieht. Die Anlehnung an Aldous Huxleys dystopischen Science Fiction-Roman ist dabei nicht zufällig. In der Tat wird es stark davon abhängen, wie wir diese neue Welt kolonisieren, wie wir lernen, uns in ihr zu bewegen, geeignete Rahmenbedingungen zu schaffen, Regeln zu setzen und durchzusetzen. ...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 2

Die Vernetzung des Globus hat inzwischen Ausmaße angenommen, dass man vom Internet als einem neuen digitalen Raum spricht oder gar von der »neuen digitalen Welt«. Neben der gut bekannten physischen Welt mit ihren Gesetzen des Raums, der Zeit, der Gravitation und ihrer sozialen Ordnung hat die Entwicklung des Internets eine neue digitale Welt mit ganz eigenen, noch weitgehend unerforschten Gesetzen entstehen lassen. Eine Spiegelwelt, in der jedes Ding der physischen Welt eine als digitaler Zwilling bezeichnete Hülle bekommt, die das Ding in den digitalen Raum projiziert, ihm dort eine Repräsentanz gibt und es von dort aus auch in der physischen Welt manipulierbar macht. Wie genau diese Spiegelwelt mit der physischen Welt verwoben ist, muss noch geklärt werden. ...

Den ganzen Artikel finden Sie in Meinels Web-Tutorial: Folge 1