Wie funktioniert das Internet?

Das Internet besteht aus einem Verbund von Netzwerken und verschiedenen Diensten. Es umfasst beispielsweise das World Wide Web mit Webseiten, das Versenden und Empfangen von E-Mails und Daten oder das Telefonieren. Nichtöffentliche Netzwerke wie das Intranet eines Unternehmens bilden ebenso das Internet wie Suchmaschinen, einzelne Webseiten oder Social-Media-Plattformen. Die Basis sind die Verbindungen und einheitliche Protokolle, die die Kommunikation und den Datenaustausch der Netzwerke untereinander ermöglichen. Um Zugang zum Internet zu haben, ist der Anschluss an ein Netzwerk nötig. Während zu Anfangszeiten der Internetanschluss über Kabel Voraussetzung war, verbinden mittlerweile auch Funk und Satelliten mit dem Internet.

Die Infrastruktur des Internets

Die Ursprünge des Internets liegen in den 60er-Jahren des 20. Jahrhunderts. Zunächst vernetzten sich einige wenige Rechner in Universitäten, um die Rechenkapazitäten zu teilen und Daten auszutauschen. Die vielen möglichen Dienste und technische Entwicklungen führten zu mehr Netzwerken. Mittlerweile lässt sich das Internet als ein Netz an Verbindungen vorstellen, das die gesamte Erde umschließt. Die grundlegenden Komponenten sind:
 

• Rechengeräte wie Computer, Smartphones oder Tablets
   
• Router und Modem
   
• Telefon-, Kabel- oder Glasfaserleitungen
   
• Provider und Internetknoten
   

Das Modem schließt ein einzelnes Gerät an das Internet an und überträgt und empfängt Daten. Es ist über Kabel verbunden. Mit einem Router lassen sich mehrere Geräte verbinden, die so Zugriff auf das Internet haben. Das geschieht entweder über kabelloses WLAN oder die Vernetzung der Geräte miteinander per Kabel. Heutzutage ist ein Modem häufig in einem Router integriert. 

Je nach Anschluss leiten die Kabel der Telefon- oder TV-Leitung vom Router die Daten weiter von einem Zwischenstopp zum nächsten. Die erste Anlaufstation ist der Verbindungspunkt des jeweiligen Internetanbieters, dem Provider. Internet Service Provider bieten den Endkunden Zugang zum Internet oder Serverdiensten. Sie agieren vor allem regional und national. Über ihre Vermittlungsstellen gelangen die Daten weiter. Sogenannte Internet-Knoten verteilen sie. Mehr als 300 solcher Knoten, auf Englisch Internet Exchange Points, gibt es auf der Welt. Einer der größten befindet sich beispielsweise in Frankfurt am Main. Glasfaserkabel als See- und Landkabel bilden die Nerven des Internets. Sie übertragen die Daten. Via Unterseekabel gelangen die Daten über die Ozeane. 

Diese komplexen Prozesse laufen innerhalb von Millisekunden ab. Aufgrund der vorhandenen Unterseekabel und vielen Internetknoten ist das Internet wenig störanfällig. Durch Erdbeben zerstörte Kabel lassen sich reparieren und die Daten solange umleiten. Nur auf der sogenannten letzten Meile, die Verbindung zum Privatnutzer, sind Störungen nicht überall ausgleichbar. Geschlossene Systeme wie das Intranet von Unternehmen bilden ihre eigenen Netzwerke mit Providern. Beim Internet über Mobilfunk auf dem Smartphone empfangen Mobilfunkmasten die Daten und leiten sie weiter.
 

Datenübertragung im Internet

Die Datenübertragung im Internet funktioniert über Protokolle und Pakete. Die Protokolle lassen sich als eine einheitliche Sprache beschreiben, mit der sich unterschiedliche Betriebssysteme und Programme verstehen. Es gibt diverse Protokolle für Internetanwendungen und der Übertragung von Daten. Zu den grundlegendsten gehören das Internet Protocol und das Transmission Control Protocol. Sie sorgen dafür, dass die Daten bei den richtigen Empfängern in der korrekten, verständlichen und einheitlichen Form landen. Jedes internetfähige Gerät, ob Computer, Smartphone oder Fernseher hat eine IP-Adresse mit der es erreichbar ist. Die IP-Adresse funktioniert wie eine klassische Postadresse: Sie ermöglicht, dass das jeweilige Gerät Daten sendet und empfängt. Allerdings ist sie nicht an einen Ort gebunden und sie besteht aus einer Aneinanderreihung von Zahlen. Es gibt unveränderliche IP-Adressen: Der Drucker beispielsweise ist so im Heimnetzwerk schneller erreichbar oder Webseiten sind immer unter der gleichen URL-Adresse zu finden. 

Die Daten im Internet gelangen in Form von Paketen zu ihrem Ziel und zurück. Die Aufteilung in einzelne Pakete hat den Vorteil, dass die vielen separaten Dateneinheiten nicht die gesamte Leitung belegen. Dadurch behindern sie sich nicht gegenseitig. Die zerlegten Daten gelangen auf unterschiedliche Verbindungswege über verschiedene Internetknoten zu ihrem Ziel. So lassen sich Überlastungen vermeiden. Die genutzten Protokolle führen zusätzlich zu einer Überprüfung, ob die Datenpakete vollständig und unbeschädigt sind. Falls ein Paket verloren geht oder beschädigt ist, lassen sich die Daten erneut senden. 

Die Protokolle geben die Informationen zu dem Ziel und der Zusammensetzung der Datenpakete. Sie enthalten den Zweck der Daten wie eine E-Mail, ein Foto oder einfach nur ein Webseitenbesuch. Dieser Zweck sind die Nutzdaten in einem Datenpaket. Sie sind je nach genutztem Dienst des Internets in unterschiedlichen Protokollen dargestellt. Der Besuch einer Webseite verwendet andere Protokolle als das Versenden einer E-Mail: Ein typisches Protokoll für das Anzeigen von Webseiten ist beispielsweise HTTP, das Hypertext Transfer Protocol. Für das Versenden von E-Mails ist SMTP, das Simple Mail Transfer Protocol, üblich. Die Protokolle laufen bei vielen Internetdiensten automatisch und von Endkunden unbemerkt ab.
 

Wie kommen wir ins Internet?

Private Haushalte oder Unternehmen brauchen, um ins Internet zu kommen, entsprechende Anschlüsse. Für diese sorgen Internetdienstleister oder kurz Provider. Sie stellen Router und die letzte Meile gegen Gebühren zur Verfügung. Provider und Internetanbieter lassen sich in der Größe ihres Netzes unterscheiden: Es gibt lokale, überregionale und global agierende Anbieter. Die lokalen und überregionalen Provider greifen auf die Strukturen der global agierenden Anbieter mit ihren Netzknoten und Leitungen zu. Die letzte Meile, quasi der Hausanschluss ans Internet, läuft in Deutschland vor allem über Kabel der Telefon- oder TV-Leitung ab. Es stehen auch Funk und Satelliten zur Option. Neben dem Anschluss über Kabel, Funk oder Satellit unterscheidet sich der Zugang zum Internet durch die Art der Verbindung. Staatliche Einrichtungen oder Unternehmen haben beispielsweise eine Standleitung. Sie sind ständig mit dem Internet verbunden und haben eine feste IP-Adresse. Privathaushalte hingegen nutzen temporäre Verbindungen über ihren Router.

Im Heimbereich für die private Nutzung sind die zwei am häufigsten verwendeten Technologien DSL und Kabelinternet. DSL läuft über die Telefonleitung, während Kabelinternet die TV-Kabelleitung nutzt. Die Nutzung des Mobilfunknetzes funktioniert über LTE und 4 oder 5G. Diese Technologie ist neben der mobilen Anwendung auf dem Smartphone oder Tablet in Regionen sinnvoll, die nur begrenzt Kabelanschluss haben. Dabei verbindet sich im Heimbereich ein spezieller Router mit dem nächsten Mobilfunkmast.

 

Das Internet über Satelliten ist vor allem eine Alternative in Regionen, in denen keine Kabelleitungen und Mobilfunkmasten vorhanden sind. Die größten Anbieter für Internet via Satellit sind Starlink, HughesNet und Viasat. Momentaner Vorreiter beim Satelliteninternet ist das Projekt Starlink. Die mehr als 1000 Starlink-Satelliten befinden sich im Vergleich zu den bisher existierenden Satelliten in einer besonders niedrigen Umlaufbahn. Zusätzlich umfasst das Projekt den Plan von mehr als 10.000 Satelliten, die so ein weltumspannendes Netz herstellen. Um über Satelliten Zugriff auf das Internet zu haben, sind ein Terminal und eine Satellitenschüssel nötig. Momentan kosten dieses Equipment und der Vertrag bei Starlink wesentlich mehr als Internet über Kabel oder Mobilfunk. Hinzu kommt, dass die Empfangsgeräte von Starlink noch zu groß sind, um sie mobil zu nutzen. Die Geschwindigkeiten bei der Übertragung sind geringer als bei DSL.
Welcher Anschluss am besten zum individuellen Nutzungsverhalten passt, hängt von der Verfügbarkeit und den Kosten ab.