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Netzneutralität, Kinderpornosperren, Deep-packet-inspection, TK-Regulierung: Das Verständnis der Struktur des Internets wird besonders für Juristen immer wichtiger. Die technischen Details sind aber kompliziert und für Laien oft kaum verständlich. In welcher Form werden Daten übertragen? Wie kommen die Daten von A nach B? Welchen Weg nehmen sie dabei und wer kann mithören? Diese und viele weitere Fragen möchten wir in diesem dreiteiligen Artikel juristengerecht beantworten.

Daten und Pakete

Daten werden im Netz nicht in einem Stück übertragen, sondern in kleinen Paketen. Um zu verstehen, warum das so ist und wie genau dieser Transport funktioniert, muss man zum Vergleich einen Blick auf das Telefonnetz werfen.

Führt man ein Gespräch per Telefon wird eine Verbindung geschaltet, auf der Daten mit einer kontinuierlichen Übertragungsrate für die Dauer einer Verbindung exklusiv und für einen zeitlich getakteten Preis fließen. Denn das Gespräch soll ja ohne Stocken flüssig übertragen werden.

Bei Datennetzen sind die Anforderungen anders: Im Gegensatz zu einem Telefongespräch wird meist kein konstanter Datenfluss benötigt. Mal soll ganz viel auf einmal übertragen werden (z.B. ein Youtube-Video), dann wieder stundenlang fast nichts. Für die meisten Anwendungsbereiche ist es deshalb wirtschaftlich unsinnig, die Kapazitäten dauerhaft vorzuhalten, die zu den Hauptverkehrszeiten gebraucht werden.

Um dieses Problem zu lösen hat man die (ziemlich alte) Idee aufgegriffen, den Datenstrom in Pakete zu unterteilen. Der Vorteil: Die Leitungskapazitäten werden nur insoweit belegt, wie sie auch wirklich gebraucht werden. Auch die Ausfallsicherheit wird erhöht: Wenn ein Teil des Datennetzes überlastet oder ausgefallen ist, kann sich der Transportweg für jedes einzelne Paket dynamisch anpassen, ohne dass der gesamte Datenfluss abbricht (mehr dazu später).

Das Zwiebelprinzip

Original (cc) servusqwertz.
Die Daten werden deshalb in kleine Pakete zerteilt. Beim Abruf einer Webseite wird der dargestellte Text also nicht im Ganzen übertragen, sondern in kleinen Stücken.

Damit diese Pakete von A nach B transportiert werden können, müssen sie mit allerhand Informationen versehen werden. Man spricht dabei vom Schichtenmodell, weil die eigentlichen Daten schichtweise mit Zusatzinformationen für den Transport (Header) „verpackt“ werden. Man kann sich das vorstellen, wie bei einem Postpaket. Dieses muss auch mit verschiedensten Informationen versehen werden: Angefangen vom Lieferschein, über Absender- und Empfängeradresse auf dem Paketkarton bis zu Barcode oder Briefmarke von der Post selbst.

Genauso funktioniert das auch beim Transport von Daten durchs Netz. Der Text einer Webseite wird zunächst von der Anwendung in HTML verpackt (das ist der Quelltext, den man sich auch im Browser anzeigen lassen kann). Diese Repräsentation wird dann vom Server in eine HTTP-Antwort eingepackt, was in etwa so aussieht:

HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache/1.3 (Unix) mod_ssl/2.8.28 OpenSSL/0.9.8f
Content-Length: 1352
Content-Language: de
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Connection: close

<html><body>
Informationen auf der Webseite
</body></html>


Der rote Teil stellt die Antwort des Webservers dar, der gelbe Bereich kennzeichnet die Formatierung der Webseite in HTML und der kleine grüne Teil sind die eigentlichen Daten, die übertragen werden sollen. Da viele der Zusatzinformationen dem eigentlichen Inhalt vorangestellt werden, ist auch oft von „Headern” die Rede.

Lieferschein und Adressaufkleber

Doch damit noch nicht genug: Diese (oben dargestellte) Antwort wird in kleine Datenpakete zerteilt und wiederum in TCP-Header eingepackt. Der TCP-Header enthält Informationen zu den verschickten Daten. Zum Beispiel eine Nummerierung, damit der Zielcomputer weiß, in welcher Reihenfolge er die angekommenen Pakete wieder zusammensetzen muss. In der Analogie des Postpaketes kann man sich diese Informationen als Lieferschein vorstellen.

Diese TCP-Pakete werden in IP-Pakete eingepackt, wo unter anderem die Absender- und Zieladresse (IP-Adresse) angegeben wird – vergleichbar dem Adressaufkleber. Diese wiederum werden je nach Übertragungsweg zum Beispiel in WLAN-Pakete verpackt, und so weiter. Auf dem langen Weg von einem Rechner zum anderen werden die Datenpakete auch wieder teilweise ent- und umgepackt – genau wie bei der Post, wo ein Paket zum Beispiel vom Container in den Postsack umgeladen wird.

Es kommt dabei nicht auf jedes Detail an: Wichtig ist zu wissen, dass Daten nicht einfach so übertragen werden, wie wir sie am Ende auf dem Bildschirm angezeigt bekommen, sondern dass sie wie ein Postpaket verpackt sind und dass jede Schicht um die Daten herum wichtige Informationen zum Transport der Pakete enthält.

Im zweiten Teil unseres Artikels beschäftigen wir uns mit der Frage, wie nun diese Datenpakete von A nach B gelangen.

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