The Internet: Packets, Routing and Reliability

[Lied zählt runter: 7,6,5,4,3,2,1] Das Internet: Pakete, Routing und Zuverlässigkeit

Hallo, mein Name ist Lynn. Ich bin Softwareentwickler bei Spotify und werde der erste sein der zugibt,

dass ich die Zuverlässigkeit des Internets als gegeben nehme. Die unglaubliche Menge an Informationen

im Internet ist verblüffend. Aber wie ist es möglich, dass jede Information

zuverlässig bei Ihnen ankommt? Sagen wir, Sie spielen ein Lied auf Spotify ab. Es scheint als würde

sich ihr Computer sich direkt mit den
Spotify Servern verbinden und Spotify

Ihnen das Lied mit einer Direktverbindung schicken.
In Wirklichkeit funktioniert das Internet jedoch anders.

Bei der Menge an Teilnehmern könnte das
Internet unmöglich am Laufen gehalten werden,

würde es nur aus Direktverbindungen bestehen.
Insbesondere, da man nicht davon ausgehen

kann, dass jedes Kabel und jeder Computer
zu jeder Zeit in Betrieb ist. Stattdessen

bewegen sich Daten auf eine sehr viel
indirektere Art und Weise. Vor vielen Jahren,

in den frühen 70er Jahren begann ich zusammen mit
meinem Partner Bob Kahn den Entwurf von dem was
wir heute als Internet kennen

Wir hatten die Verantwortung und die Möglichkeit
die Protokolle und Architektur des Internets zu entwerfen.

So haben wir bis in die Gegenwart hinein
am Wachstum und der Entwicklung des

Internets mitgewirkt. Die Art und Weise,
wie Informationen von einem Computer auf

einen anderen übertragen werden ist
wirklich interessant. Es gibt keinen

vorgegebenen Pfad, tatsächlich kann sich
dieser während einer Computer zu Computer

Unterhaltung ändern. Informationen im
Internet werden in Pakete verpackt,

die ähnlich reisen wie wir mit dem Auto.

Abhängig von Verkehrssituation oder
Straßenverhältnissen, sind wir bei jeder

Fahrt erneut dazu gezwungen eine
alternative Route zu wählen.

Genau wie wir bei jeder Fahrt alles mögliche
innerhalb unseres Autos transportieren können,

kann alles mögliche an digitalen Informationen
mit IP Paketen verschickt werden. Aber es gibt Grenzen.

Was wäre, wenn wir ein Spaceshuttle vom
Produktionsort zum Startplatz transportieren wollen.

Das Shuttle passt nicht in einen einzelnen LKW,
daher muss es zerlegt und auf eine Flotte

aufgeteilt werden. Die einzelnen LKWs können
können verschiedene Routen nehmen und

zu verschiedenen Zeitpunkt. Sobald alle
Teile angekommen sind, können diese wieder

zusammengesetzt werden und das Shuttle ist
bereit zum Start. Im Internet funktioniert

das ähnlich: Ein sehr großes Bild, das Sie
einem Freund senden oder auf eine Website

laden möchte, besteht aus mehreren Millionen
bit aus 0en und 1en, zu viele, um diese in

einem Paket zu versenden. Da sich die Datei
jedoch auf einem Computer befindet, kann

diese schnell in Hunderte oder Tausende
kleinere Teile genannt Pakete zerlegt werden.

Anders als Autos haben diese Pakete keine
Fahrer und suchen ihre Route auch nicht

selbstständig. Jedes Paket kennt Start-
und Zieladresse. Spezielle Computer, sog.

Router, steuern den Verkehr und halten den
Fluss der Pakete aufrecht.

Sollte eine Route überlastet sein, reisen
einzelne Pakete auf unterschiedlichen Routen

durch das Netz, kommen zu unterschiedlichen
Zeiten oder in unterschiedlicher Reihenfolge

an. Sprechen wir darüber, wie dies funktioniert.
Als Teil des Internetprotokolls behält jeder

Router mehrere Routen für das Senden von
Paketen im Blick und wählt den günstigsten

verfügbaren Pfad für jedes Paket
basierend auf dessen Zieladresse.

Hier bedeutet günstig, günstig im Hinblick
auf Zeit und nicht technische Faktoren wie

Politik oder Beziehungen zwischen Firmen,
nicht aber Kosten. Die beste Route ist

dabei nicht immer die kürzeste. Verschiedene
Routenoptionen zu haben macht das Netzwerk

toleranter gegenüber Fehlern. Das Netzwerk verschickt
selbst dann noch Pakete, wenn etwas völlig schief geht.

Das ist Basis für ein zentrales Prinzip
des Internets: Zuverlässigkeit. Was ist,

wenn wir nun Daten anfragen, aber nicht
alles erhalten? Sagen wir wir wollen ein

Lied hören. Wie können wir 100% sicher sein,
dass alle Daten ankommen, damit das Lied

perfekt gespielt wird. Darf ich Ihnen dazu TCP
(transmission control protocol) vorstellen?

TCP verwaltet das Senden und Empfangen aller
Daten in Form von Paketen. Stellen Sie es als

Postdienst mit Liefergarantie vor. Wenn Sie
einen Song auf ihrem Gerät abspielen, teilt

Spotify diesen in viele kleine Pakete. Wenn diese
bei Ihnen ankommen, führt TCP eine vollständige

Bestandsaufnahme durch und bestätigt jedes
empfangene Paket. Sind alle angekommen,

zeichnet TCP die Lieferung gegen. (Lied spielt)
Sollte TCP feststellen, dass einige Pakete fehlen,

wird es nicht gegenzeichnen, denn sonst könnten
Teile des Liedes fehlen oder die Qualität leiden.

Spotify wird jedes unvollständige oder fehlende
Paket erneut senden. Sobald TCP genügend Pakete

für den Song bestätigt hat, wird dieser
abgespielt. Das Tolle ist, dieses Prinzip

aus TCP und Routern ist skalierbar. Es
funktioniert mit 8 und 8 Milliarden Geräten.

Aufgrund der Fehlertoleranz und Redundanz,
wird das Internet zuverlässiger je mehr Router

wir hinzufügen. Wir können das Internet
skalieren ohne den Service für irgendeinen

Nutzer unterbrechen zu müssen. Das Internet
besteht aus Hunderten von Tausenden von

Netzwerken und Milliarden von Computern
und Geräten, die physisch verbunden sind.

Sie alle bilden das Internet, indem sie sich
gegenseitig verbinden, miteinander kommunizieren

und gemeinsam auf Basis der festgelegten
Regeln wie Daten versendet werden arbeiten.

Alle Computer und Router im Internet helfen
Paketen ihren Weg zu ihrer Zieladresse zu finden

an der sie erneut zusammengebaut werden.
Dies passiert milliardenfach jeden Tag,

egal ob Sie (oder andere) Emails versenden,
Webseiten aufrufen, via Video chatten,

eine mobile App verwenden oder sich
Sensoren bzw. internetfähige Geräte

unterhalten.