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Das Internet feiert 50. Geburtstag: ein Blick auf Anfänge und Weiterentwicklungen

Vor 50 Jahren wurde mit der ersten Netzwerkverbindung der Grundstein für das Internet gelegt. Bis das die Bühne betrat war aber noch einige Arbeit nötig.

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(Bild: alphaspirit/Shutterstock.com / heise online)

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Das Internet hat viele Väter und Mütter. Dementsprechend gibt es viele Geburtstage zu feiern. Einer dieser Feiertage ist der 29. Oktober. Im Jahre 1969 versuchte Charley S. Kline sich an diesem Tag im Computer Lab der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLA) in einen Computer am Stanford Research Institute (SRI) einzuloggen. Kline war damals Doktorand und Assistent des Informatik-Professors Leonard Kleinrock. Er betreute in seinem Auftrag ein paar Forschungsrechner.

Rund 20 Personen waren anwesend, als Kline die Verbindung von einem Computer über eine Telefonleitung und einen Hilfscomputer zum anderen Computer nach Stanford schaltete.

50 Jahre Internet

Das Internet hat viele Geburtstage - ebenso wie viele Väter und Mütter. Der 29. Oktober aber zählt für viele, die dabei waren, und für viele, die später an der Weiterentwicklung arbeiteten, zu einem entscheidenden Datum: die erste Kommunikation zwischen zwei Rechnern glückte. Aus diesem Anlass: Mehrere Blicke auf Geschichte, Entwicklungen, Abschweifungen und Zustand des Netzes der Netze.

Als die Befehlszeile des SRI-Rechners auf Eingabe wartete, versuchte Kline den Befehl "Login" zu übermitteln. Über "Lo" kam er nicht hinaus, denn das g kam nicht an, dann brach die Verbindung ab. Aber die erste Host-zu-Host-Kommunikation hatte stattgefunden und war um 22:30 von Kline unter dem Kürzel CSK im Logbuch dokumentiert worden. Bald wurde ein weiterer Rechner an der Westküste in Santa Barbara angeschlossen und eine erste Langstrecke nach Utah installiert: Das ARPANET nahm langsam seine Arbeit auf. Das von der Forschungsbehörde ARPA finanzierte Vernetzungsprojekt war mindestens ebenso wichtig wie die Mondlandung von 1969, bei der die Bodenstationen auf den US-Schiffen untereinander noch mit Fernschreibern kommunizieren mussten.

Die ARPA war nach der Abspaltung der Weltraumagentur NASA eine Behörde, die mit dem Information Processing Techniques Office (IPTO) die künftige Nutzung von Computern erforschte. Dazu gehörte neben dem ARPANET die Forschung an Time-Sharing-Systemen zur besseren Ausnutzung von Rechnerkapazitäten. So finanzierte die IPTO mit zwei Millionen Dollar das Project MAC am Massachusetts Institute of Technology (MIT). In diesem Projekt entwickelten MIT-Wissenschaftler wie Corby Corbator zusammen mit Ingenieuren der Telefongesellschaft Bell das Betriebssystem Multics, aus dem später Unix hervorging.

Frühzeitig kam man hier auf die Idee, dass Benutzer nicht nur an direkt angeschlossen Terminals arbeiten, sondern sich über Telefonleitungen einloggen können. Leonard Kleinrock, damals noch Student, veröffentlichte 1961 die Grundlagen dieser Kommunikation, bei der Datenpakete verschickt wurden, unter dem Titel Information Flow in Large Communication Nets. 1965 gelang Kleinrock der experimentelle Nachweis mit der Verbindung eines Computers am MIT zu einem nach Kalifornien. Immerhin: Die Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung feierte Leonard Kleinrock an diesem Wochenende als den Neil Armstrong des Internets. Er landete gewissermaßen auf dem Netzmond.

Im Jahr 1962 wurde dann J.C.R Licklider Leiter der IPTO. Der gelernte Psychologe skizzierte erstmals das Vorhaben, alle großen Computer jener Universitäten zusammenzuschließen, die für die ARPA forschten. Sein Nachfolger Robert Taylor] steckte 1966 eine Million Dollar in das Projekt ARPANET, das Licklider zuvor in aller Großartigkeit Intergalactic Computer Network genannt hatte. Für die Arbeit am ARPANET wurde der MIT-Forscher Lawrence Roberts eingestellt. Als Roberts und Kleinrock ihre Idee eines Computernetzwerkes 1967 auf einer Konferenz der ACM vorstellten, mussten sie feststellen, dass andere Forscher die gleiche Idee hatten: Die Briten Donald Davies und Roger Scantlebury hatten am National Physical Laboratory den Plan eines National Communications Service for On-line Data Processing entwickelt. Und sie wussten überdies, dass ein weiterer US-Amerikaner sich mit der Vernetzung beschäftigte, wenn auch aus einem anderen Grunde.

Im Auftrag der Air Force beschäftigte sich Paul Baran bei der RAND Corporation mit Kommunikationsnetzen. Am 27. Mai 1960 veröffentlichte RAND Barans Überlegungen Reliable Digital Communication Systems Using Unrealiable Repeater Nodes, in denen er seine Idee paketvermittelter Kommunikation und besonders das "hot potato routing" erklärte. Im September 1962 folgte Barans erste Fassung von On Distributed Communications, in der er sich mit der Frage der Adressierung von Datenpaketen und dem Verlust von Daten beim Routing beschäftigte. Obwohl für die Air Force geschrieben, waren beide Paper nicht als geheim klassifiziert und der interessierten Öffentlichkeit zugänglich, im Unterschied zu Barans elf späteren Arbeiten von 1964, die heute als On Distributed Communications bekannt sind.

Darin behandelte Baran Themen wie verschlüsselte Kommunikation und erörterte physikalische/logistische Schwachstellen in den damals existierenden Kommunikationsketten der Air Force. Außerdem geht es um Überlegungen, mit wieviel beteiligten unterschiedlichen Computern ein solches Netz so gestaltet werden kann, dass ein angreifender Feind die Kommunikation nicht abwürgen kann. Er schrieb; "But a real-life system is a collection of compromises, and this system is no exception. The author believes, though, that it represents an acceptable price to have to pay for a national communication system able to meet the extreme demands of survivability in the face of a determined enemy." ("Aber ein reales System ist eine Sammlung von Kompromissen und dieses System ist da keine Ausnahme. Der Autor glaubt jedoch, dass es einen akzeptablen Preis darstellt, der gezahlt werden muss für ein nationales Kommunikationssystem, das den extremen Anforderungen an die Überlebensfähigkeit angesichts eines entschlossenen Feindes gewachsen ist.")

Von den Pionieren, die später das ARPANET errichteten, hatten nur Licklider und Kleinrock Zugriff auf die damals als geheim klassifizierten Überlegungen von Baran. Sie beschäftigte aber gar nicht der Gedanke an den "Russen", sondern die Grundannahme, dass das Netz unzuverlässig ist und jeder Teil des Netzwerkes mal ausfallen kann, die Kommunikation aber trotzdem stabil bleiben sollte. Egal ob ein gefräßiger Bagger ein Kabel kappt oder eine Funkstrecke gestört ist. Zusammen mit seinem IPTO-Nachfolger Bob Taylor machte sich Licklider daran, die Dimensionen dieses Forschungsnetzes zu berechnen. Sie kamen zu dem Schluss, dass das Forschungsnetz bis 1978 etwa 14 Universitätscomputer und 2000 Wissenschaftler miteinander verbinden könnte. Das war schon ganz ordentlich.

Den beiden Vernetzungs-Enthusiasten ging es auch darum, die Idee eines universalen Kommunikationssystems einem breiteren Publikum zu vermitteln. Im Jahre 1968 erschien ihr Aufsatz The Computer as a Communication Device als Teil einer Broschüre, mit der man bei Digital Equipment (DEC) die Zukunft des Computers beschrieb. Die Schrift, illustriert mit Zeichnungen des Karikaturisten Roland Wilson, befasste sich erstmals mit dem Gedanken des "vernetzten Lebens" in einer Informationsgesellschaft, wenn alle Menschen über Konsolen miteinander verbunden sind und ihre Freundschaften weltweit entwickeln können, befreit von der zufälligen Nachbarschaft eines Wohnortes.

Wie sich die künftige Informationsgesellschaft entwickeln kann, hänge zentral von der Frage ab, ob die Möglichkeit "On-Line" zu sein, ein Privileg weniger oder das Recht Aller sein werde, schrieben Licklider und Taylor ganz im Geiste der herrschenden Fortschrittsgläubigkeit. Ihr Text endete optimistisch: "Unemployment would disappear from the face of the earth forever, for consider the magnitude of the task of adapting the network’s software to all the new generations of computer, coming closer and closer upon the heels of their predecessors until the entire population of the world is caught up in an infinite crescendo of on-line interactive debugging." ("Arbeitslosigkeit würde von der Erde verschwinden, angesichts der Herausforderung die Netzwerksoftware an all die neuen Generationen von Computern anzupassen, die in immer kürzeren Abständen auf ihre Vorgänger folgen. Bis am Ende die ganze Bevölkerung der Welt in fortwährend Beschleunigung im Online-Debugging gefangen ist.") Ein Leben lang debuggen, wer will das nicht?

Damit höchst unterschiedliche Host-Computer wie die in Stanford und Los Angeles miteinander in einem Netzwerk kommunizieren können, bedarf es eines Kommunikationsprozessors, der die Datenpakete in das Format des Host-Betriebssystems umwandelt. Für den Aufsatz von Licklider und Taylor zeichnete Wilson ein Netz von Nervenzellen, in dem um jeden Netzknoten ein solcher Message Prozessor als Zwischenschicht existiert, die mit anderen Knoten verbunden ist und skizzierte, wie eine Nachricht von Knoten zu Knoten wandern kann (Abbildung). Technisch exakt wurde die Umsetzung von einem Team unter Leonard Kleinrock beschrieben und als Communication Nets: Stochastic Message Flow and Delay veröffentlicht.

Danach schickte die ARPA einen "Request for Quotation" heraus, mit detaillierten Anforderungen, was ein solcher Vermittlungscomputer leisten soll. Jeder Node sollte mit einer Leistung von 50 kbps arbeiten, also Datenpakete senden und empfangen können. Die Ausschreibung zu diesem Interface Message Processor (IMP) wurde im Dezember 1968 von der jungen Firma Bolt, Beranek & Newman (BBN) gewonnen, selbst eine Ausgründung von ARPA-Forschern. Ein Team um den Cheftechniker Frank Heart entschied sich dafür, den kühlschrankgroßen Mini-Computer Honeywell DDP-516 zum Message Prozessor umzubauen. Gefordert war ein System, das unbeaufsichtigt Nachrichten (zunächst Postcards genannt) empfangen, zwischenspeichern und senden bzw. weitersenden sowie aus der Ferne gewartet werden konnte.

Nach den schließlich erfolgreichen Tests, die bis Ende 1969 mit IMPs und Hosts an den vier Standorten Stanford (SDS 940), Los Angeles (SDS Sigma 7), Santa Barbara (IBM System /360) und Utah (PDP-10) durchgeführt wurden, blieb der fünfte IMP bei BBN in Cambridge stehen und sah mit umgebauten Frontend so aus. Von Cambridge aus sollten alle Wartungsarbeiten durchgeführt werden, während man gleichzeitig eine Art Serienproduktion aufbaute. BBN, im Sprachgebrauch der ARPAnetler fortan nur "The Factory" genannt, baute bis 1972 insgesamt 30 Honeywell-Rechner zu IMPs um. Einige von ihnen wurden per "Airmail" ausgeliefert: ein Hubschrauber hievte dann die Kühlschrankgroßen Rechner in die Rechenzentren, in denen die Host-Computer standen. Während die Host-Computer weiter mit ihren jeweiligen Betriebssystemen bzw. Multiuser-Systemen arbeiteten, entwickelte man bei BBN ein eigenes Betriebssystem namens TENEX.

Im Jahre 1971 schrieb der BBN-Mitarbeiter Ray Tomlinson das Programm NETML (Netmail) für TENEX, mit dem man sich kleine Nachrichten zuschicken konnte. Zur Adressierung nutzte Tomlinson seinen Usernamen, das unter TENEX freie Zeichen @ und den Namen des Hosts: die E-Mail war geboren. Am Anfang der Mail-Verschickerei mussten beide Teilnehmer "online" sein, erst mit dem später entwickelten SMTP entstand die E-Mail im heutigen Sinne. Was Tomlinson in seiner ersten Mail von tomlinson@bbn-tenexa nach tomlinson@bbn-tenexb schrieb, ist nicht bekannt. Es wird wohl etwas wie QWERTY gewesen sein. Als Tomlinson und seine Gruppe 1972 die nächste Version von TENEX fertiggestellt und ausgeliert hatten, entdeckten sie erstaunt, dass die neue "Net-Mail" das beliebteste Programm unter den Anwendern war. Es dauerte kein halbes Jahr, bis alle anderen Hostsysteme ebenfalls ein Net-Mail-Äquivalent bekamen.

Im Oktober 1972 fand in Washington die International Conference on Computer Communication (ICCC) statt. Bei der ARPA entschloss man sich, im Hilton-Hotel einen temporären ARPANET-Node mit einem Host und 50 Terminals zu installieren und damals erstmals öffentlich zu zeigen. Zu diesem Zeitpunkt bestand das ARPANET aus 29 Knoten. Jeder Konferenzteilnehmer sollte sich im Netz auf einem Host seiner Wahl einloggen können. Zur ersten Demonstration loggte sich Leonard Kleinrock auf dem Knoten in Los Angeles ein, holte dort eine Datei und ließ sie auf dem Host am MIT berechnen mit dem Befehl, als Ausgabe einen Drucker zu benutzen, der neben ihm auf der Bühne stand.

Alles lief zunächst nach Plan, doch als der Ausdruck anstand, schwieg der Drucker. Stattdessen begann eine kleine weiße Tonne namens Turtle wirr auf der Bühne hin und herzufahren – jemand hatte den Druckeranschluss und den Kabelanschluss für den von MIT-Forscher Tom Callahan gebauten Roboter vertauscht. Turtle verarbeitete die Druckerbefehle. Dennoch beeindruckte die Demonstration die Anwesenden nachhaltig. Dies gilt auch für die erste europäische Netz-Anschaltung: Am 10. September 1973 zeigten Vint Cerf und Bob Kahn, letzterer neuer Leiter der ARPA an der Universität von Sussex in Brighton, wie sie sich auf einem Computer im fernen USA einloggten und einander eine E-Mail schrieben.

Als Forschungsnetzwerk gestartet, hatte das ARPANET von Beginn an eine recht egalitäre Struktur, in der alle Beteiligten Informatiker die Ideen anderer kommentieren konnten. Der Prozess wurde durch einen "Request for Comment" (RFC) eingeleitet, der zunächst per Papier, später per E-Mail zirkulierte. Mit dem RFC 1 vom 7. April 1969 begann Steve Crocker das Verfahren, indem er unter dem Titel "Host Software" die angedachte Funktionsweise beschrieb, wie ein Host Computer mit dem IMP kommuniziert und ihm zugedachte Nachrichten zusammensetzt. Crocker wurde Leiter der Network Working Group im ARPANET, die sich 1971 bis 1972 daran machte die Funktionsweise der IMPs von BBN als Software-Stack nachzubauen, der direkt in ein Host-Betriebssystem integriert werden kann. Auf diese Weise entstand das Network Control Protocol (NCP), das nach und nach von vielen Hosts übernommen wurde. Es ermöglichte, dass erste Internet-Anwendungen geschrieben werden konnten.

Doch das NCP wurde unter der Prämisse entwickelt, dass die korrekte Übermittlung der Daten durch die IMPs gewährleistet wird, das ARPANET selbst also fehlerfrei ist. Sollte das Netz weiterwachsen und Übergänge zu anderen Netzen ohne IMPs an den Nodes gestatten, musste ein fehlerkorrigierendes Protokoll her. Die größte Diskussionsflut und IT-mäßige Übersetzung besorgte im Jahre 1974 RFC 675, mit dem bis zum Dezember 1974 TCP/IP spezifiziert wurde. Vint Cerf machte sich zusammen mit Ray Tomlinson und Peter Kirstein daran, mit TCP/IP eine Lösung für ein Netz-zu-Netz-Protokoll zu entwerfen, das fehlertolerant ist den Ausfall eines Kommunikationsknoten verkraftet. Innerhalb eines Jahres entwickelten die drei Teams drei Versionen von TCP/IP, die interoperabel waren.

Robert Kahn hatte nach der Demonstration in Großbritannien mit Überlegungen begonnen, wie ein internationales Netzwerk aussehen könnte, das Kontinente überbrückt. Auch mobile Netze zu beweglichen Computern gehörten zu seinen Zukunftsplänen. Ab 1973 finanzierte ARPA den SATNET-Versuch, wobei über einen speziellen Terminal Interface Processor (TIP) eine Satellitenverbindung mit 9,6 kbps zu seinem Gegenstück in Großbritannien aufgebaut wurde und die Daten via Glasfaser zum norwegischen Forschungsnetzwerk NORSAR weitergeleitet wurden. Hier unterhielt die ARPA eine Außenstelle zur Messung von Erdbeben und Atombombenversuchen. Ein weiterer Versuch trug den Namen PRNET, abgeleitet von der Funktechnik Packet Radio. Schließlich war absehbar, dass Computer bald in einen Transporter passen würden und mobil werden.

Neben der eigentlichen Spezifikation und der Entwicklung von TCP/IP wurde somit der 22. November 1977 zum großen Tag, weil über einen "Mobilcomputer" in einem Van via PRNET eine Verbindung zum ARPANET hergestellt wurde, die Kommunikation via SATNET nach London wanderte und von dort weiter nach Norwegen. Für viele Techniker wie etwa Vint Cerf war dieses experimentelle Dreier-Netzwerk die eigentliche Geburtsstunde des weltumspannenden Internet. Während die direkt geschickten Kontrolldaten knapp 650 Kilometer reisten, legten die Daten im TCP/IP-Experiment 153.000 Kilometer zurück. Über die Nachricht oder die Datei, die durch drei unterschiedliche Netze wanderte, gibt es keine Angaben. In der Erinnerung von Vint Cerf war es eine Parodie auf die Mondlandung anno 1969, irgendetwas mit kleinen und großen Schritten. Das Experiment erbrachte jedenfalls den Nachweis, das TCP/IP im großen Stil funktioniert.

Die große Umschalte wurde schließlich auf den 1. Januar 1983 gelegt und mit RFC 801 beschrieben. An diesem Tag wurde NCP abgeschaltet und durch TCP/IP ersetzt. Das ARPANET wurde so zum Internet umgestaltet. Wie viele Hostrechner von der Aktion betroffen waren, ist unklar, die Zahlen schwanken zwischen 200 und 400 Hosts. Die beteiligten Systemadministratoren bekamen eine Anstecknadel: I survived the TCP/IP transition. Dass TCP/IP ein großer Erfolg werden würde, war beim großen Switch nicht abzusehen. Neben den Forschern im ARPANET und Milnet, dem militärischen Teil des ARPANETs, gab es erhebliche Anstrengungen von Konzernen wie AT&T, 1983 einen eigenen Paket-Datendienst namens Accunet anzubieten.

AT&T wurde jedoch von der US-amerikanischen Regulierungsbehörde FCC ausgebremst. Sie befand 1985, dass AT&T als Telefonkonzern seine Monopolstellung bei Sprachdiensten unzulässig benutze, um kostengünstig Datendienste anbieten zu können. Ähnlich erfolglos bot IBM sein SNA und Xerox das XNS an. In Europa stieß TCP/IP auf ganz andere Vorbehalte. Universitäten, IT-Firmen und Regierungen forcierten ein "Eurosinet" auf Basis des OSI-Standards (Open System Interconnection) mit X.400 als Mail-Standard.

Ab Mitte der 70er Jahre entstanden weitere Netze nach dem Vorbild des ARPANET, zunächst das MFEnet (Magnet Fusion Energy) und das HEPNet (High Energy Physic) des US-amerikanischen Energieministeriums. Die Weltraumbehörde NASA folgte mit SPAN, dem Spaca Analyisis Network, und das CSNET wurde geschaffen um kommerzielle wie akademische Forschung im Bereich der Computer Science zu vernetzen. Während diese Netze für bestimmte Nutzergruppen errichtet wurden und zuvorderst die Anwendungen Telnet und E-Mail bedienten, entwickelte sich ab 1980 ein völlig anderes Konzept, bedingt durch die Integration von TCP/IP in BSD Unix und dem frei verfügbaren AT&T Unix. Das Usenet entstand, basierend auf dem UUCP-Protocol und mit dem von Ira Fuchs und Greydon Freeman entstand das BITNET (Because It's Time NETwork), das Universitäten aller Art verlinkte und sich nicht an bestimmte Forschergruppen wandte. Die Idee, dass das Netz allen Wissenschaftlern und Studenten auf jedem Campus der westlichen Welt zur Verfügung stehen sollte, wurde 1984 zuerst bei der Konzeption des britischen JANET und 1985 bei der Einrichtung des US-amerikanischen NSFnet formuliert. Bei der National Science Foundation (NSF) als Nachfolgerin der ARPA war die Nutzung von TCP/IP obligatorisch.

Während alle Netze explosionsartig wuchsen, wurde deutlich, dass das Verzeichnis aller verfügbaren Rechner nicht länger als Datei lokal gespeichert werden kann. Paul Mockapetris erfand 1983 das Domain Name System als offenes Adressbuch des Internets. Mit RFC 985 wurde durch die NSF die Technik der Internet Gateways standardisiert. Die NSF veröffentlichte 1985 eine Acceptable Use Policy (AUP), die die Nutzung der großen Backbones für Anwendungen "not in support of Research and Education" strikt untersagte. Dies sollte privaten Unternehmen ermöglichen, mit eigenen Backbones kommerzielle Netzdienstleistungen zu verkaufen. In einer Serie von NSF-Konferenzen unter dem Titel "Commercialisation and Privatization of the Internet" wurden Geschäftsmodelle mit interessierten Unternehmen diskutiert. In rascher Folge entstanden kommerzielle Internet-Provider wie PSI oder UUNET, während sich Telefongesellschaften wie MCI zu Providern umbauten.

1988 berief die NSF ein Expertengremium unter Vorsitz von Leonard Kleinrock, das einen Report unter dem Titel Towards a National Research Network veröffentlichte. In dem Papier tauchte erstmals der Begriff "information superhighway" auf, der unter dem Präsidentschaftskandidaten Al Gore eine rasante Karriere machte – Lickliders Vision von der Informationsgesellschaft wurde langsam Wirklichkeit. Selbst der deutsche DFN-Verein schwärmte in seinen Papers von der "European Data Autobahn", freilich nach dem OSI-Standard. Als das Expertengremium unter Kleinrock im Jahre 1994 einen weiteren Report unter dem Titel Realizing the Information Future veröffentlichte, empfahl es dem NFS, die Finanzierung der Backbones einzustellen und das Internet kommerziellen Unternehmen zu überlassen. Das geschah im April 1995. Von 1986 bis 1995 hatte die NSF 200 Millionen US-Dollar für die Entwicklung des Netzes ausgegeben. (mho)