Die Anfänge des Internet

Die Anfänge des Internet
http://www.netplanet.org/geschichte/arpa.shtml und
http://www.netplanet.org/geschichte/internet.shtml
Um die Geschichte des Internet ranken abenteuerliche Erzählungen. Weit verbreitet ist zum
Beispiel die Version, der Internet-Vorläufer ARPANet sei zum Schutze der militärischen Großrechner
der USA bei Atomschlägen eingerichtet worden. Schuld an diesen Gerüchten ist jedoch auch der
zweideutig definierte Grundauftrag der ARPA: "Die primäre Verantwortung der ARPA soll helfen, die
technische Überlegenheit der Vereinigten Staaten von Amerika beizubehalten und gegen
unvorhergesehene technologische Fortschritte durch mögliche Gegner zu schützen."
ARPA
Im Jahre 1958 richtete das US-Verteidigungsministerium im Auftrage des damaligen USPräsidenten Dwight D. Eisenhower eine Arbeitsgruppe namens "ARPA" ("Advanced Research
Projects Agency") ein. Diese hatte den offiziellen Auftrag, nach neuen Ideen und Technologien zu
forschen und forschen zu lassen. Im Vorfeld hatte die Sowjetunion im Oktober 1957 den ersten
Satelliten, die legendäre "Sputnik", ins All geschossen und mit diesem offensichtlichen
Technologievorsprung in den USA den so genannten "Sputnik-Schock" ausgelöst.
Die ARPA sollte dabei weitgehend als Investor und Inkubator für wissenschaftliche Projekte bei
Universitäten und Forschungseinrichtungen handeln, deren Ergebnisse bei einer eventuellen
Eignung dem US-Militär zu überlassen waren. Alternativ konnten die Ergebnisse bei Nichteignung
privatwirtschaftlich von den entsprechenden Universitäten beziehungsweise
Forschungseinrichtungen genutzt werden.
Mit dieser zentralen Position zwischen dem US-Verteidigungsministerium und den einzelnen
Bereichen des US-Militärs wollte man neben der Forschungsförderung außerdem verhindern, dass
Bereiche des US-Militärs im Zeichen des Sputnik-Schocks eigene Forschungsprojekte getrennt
voneinander forcierten. Viele ARPA-Mitarbeiter der ersten Stunde waren eingefleischte
Wissenschaftler ohne jegliche Militär-Karriere, was die Situation für das US-Militär noch prekärer
machte. Noch heute wird die ARPA, inzwischen umbenannt in "DARPA" ("Defense Advanced
Research Projects Agency") in der US-Bevölkerung als eine sehr bunte, fast schon kuriose Behörde
angesehen und zum Beispiel in vielen Hollywood-Filmen geradezu parodiert.
Bis dato waren Computer sündhaft teuer und aus militärischer Sicht nur dazu gut, Kriegsszenarien
durchzuspielen. Aus diesem Grund hatte die Air Force für ein ARPA-Forschungsprojekt einiges an
Geld in einem Firma namens SDC gesteckt, die einen sündhaft teuren Großrechner namens "Q-32"
baute. Das Projekt wurde jedoch gekippt und so hatte die ARPA plötzlich einen gewaltigen
Großrechner auf der Inventarliste. Der erste Schritt der ARPA in die Informationstechnologie wurde
1962 deshalb mit der Gründung der ARPA-Abteilung "Command and Control" gelegt, dessen
Leitung von Joseph Carl Robnett Licklider übernommen wurde.
Licklider war ein Visionär, der schon frühzeitig erkannte, dass Computer nicht nur zu rein
wissenschaftlichen und militärischen Zwecken genutzt werden sollten, sondern in Zukunft dank
interaktiver und intuitiver Bedienung immer größere Verbreitung finden würden. Dazu gehörte
seiner Meinung nach auch die Vernetzung von Computerpower und er unterstützte viele
Pionierprojekte in diese Richtung. Licklider verließ schon
zwei Jahre später die ARPA, hatte jedoch seine Ansichten
und Visionen tief in die Abteilung verwurzelt, die auch
deshalb in "IPTO" ("Information Processing Techniques
Office") umbenannt wurde.
Als Nachfolger des IPTO hatte Licklider vor seinem
Abschied Ivan Sutherland bestimmt. Ein Jahr später stellte
Sutherland Bob Taylor ein, der wiederum 1966 die Leitung des IPTO übernehmen sollte. Taylor war
durch und durch ein Computerfreak und besaß in seinem Büro drei Terminals, die mit
Großrechnern verbunden waren. Ihn störte es immens, dass jeder Großrechner eine eigene, zu
einem anderen System gänzlich inkompatible, Sprache besaß. Zudem kam die Problematik auf,
dass immer mehr Forschungseinrichtungen Computerressourcen benötigten. Entsprechende
Großrechner waren jedoch zu teuer, um jeder Forschungseinrichtungen einen zu spendieren und so
entsann Taylor die Idee, ein Forschungsprojekt durchzusetzen, um einen neuartigen
Computerverbund zu entwickeln.
Gleichzeitige Entwicklungen und ein historisches
Missverständnis
Fast zur gleichen Zeit arbeitete 1964 ein Wissenschaftler namens Paul Baran, Mitarbeiter der Firma
RAND Corporation, für die US Air Force an einer neuartigen Netzwerkstruktur. Die Air Force machte
sich Gedanken darüber, wie sie ihr eigenes Netz an Großrechnern und Terminals, die im ganzen
Land verteilt waren, gegenüber äußeren Einflüssen sichern konnte.
Die Idee, die Paul Baran hatte, war ein maschendrahtartiges Gebilde mit redundanten
Verbindungen zwischen den einzelnen Knoten. In Verbindung mit einem paketorientierten
Übertragungsprotokoll konnten nun Daten zwischen den Knoten im Idealfall auf mehreren Wegen
zum Ziel kommen, was die Chance erhöhte, dass im Ernstfall Knoten auch nach Ausfall mehrerer
Anbindungen erreichbar blieben.
Dieses dezentrale Netzwerk wurde jedoch nie innerhalb der Air Force umgesetzt, da die
Entwicklungen im US-Verteidigungsministerium auf eine zentrale Lösung für die gesamten USStreitkräfte bestand. Barans Entwicklungen wurden deshalb verworfen, seine Idee des dezentralen
Netzwerks ging jedoch in das neue ARPA-Projekt von Bob Taylor ein:
Das ARPANet
Taylors Idee stieß bei der ARPA aufgrund der immensen Sparmöglichkeit auf helle Ohren und
erhielt von Anfang an finanzielle Unterstützung. Als Leiter des Projektes stellte Taylor nach langen
Überredungen Larry Roberts ein. Roberts war ein besessenes Computergenie und begann sogleich
mit der Planung des Projekts.
Roberts wollte zunächst vier Forschungsinstitute und Universitäten im Westen der USA miteinander
verbinden, die allesamt unterschiedliche Großrechner einsetzten. Da zur damaligen Zeit so gut wie
keine grundsätzlichen Standards zum Datenaustausch zwischen Großrechner existierten, waren
nicht nur Neuentwicklungen für Netzwerkprotokolle gefragt, sondern auch ganze Definitionen für
einheitliche Schnittstellen. Die ARPA schrieb deshalb das Projekt Ende 1968 aus und schickte die
Ausschreibungsunterlagen an 140 Unternehmen in der Computerbranche, darunter auch so
berühmte Namen wie IBM. (IBM lehnte übrigens die Teilnahme an der Ausschreibung mit der
Begründung ab, dass eine Realisierung unwirtschaftlich sei.)
Zur Überraschung vieler ging der Zuschlag an ein kleines Unternehmen namens "Bold, Beranek &
Newman (BBN), das seinen Sitz in Cambridge, Massachusetts hatte. BBN war ein klassisches
Beratungsunternehmen und hatte sich einen Namen im Bereich der Bauakustik gemacht. Unter
anderem geht die Bauakustik des UN-Gebäudes in New York auf das Konto von BBN. Im Jahre
1957 stellte Leo Beranek J.C.R. Licklider ein und begründete damit eine Computersparte im
Unternehmen, ein Zug, der sich später als goldrichtig zeigen sollte. Licklider brachte also seine
Visionen von der Zukunft der Computerwelt schon vor seiner ARPA-Karriere in das Unternehmen
BBN ein.
Nach dem Zuschlag des Auftrages an BBN wurde dort eine Projektgruppe um Frank Heart gebildet,
die bis Dezember 1969 ein funktionsfähiges Netzwerk zwischen den Orten Menlo Park, Santa
Barbara, Los Angeles und Salt Lake City auf die Beine stellen und darüber hinaus vier
unterschiedliche Großrechner dazu bringen musste, miteinander zu kommunizieren. Diese
eingeschworene Gruppe wurde bald als die IMP-Guys bezeichnet
BBN löste das Problem elegant: Anstatt die Großrechner direkt untereinander zu verbinden (was
wahrscheinlich aufgrund der vielfältigen Inkompatibilität so ohne weiteres nicht machbar gewesen
wäre), sollte jeder Großrechner lokal an einen eigenständigen Rechner, einem so genannten IMP
("Interface Message Processor") angeschlossen werden, die dann wiederum miteinander vernetzt
wurden und das eigentliche Netzwerk bildeten.
In Sachen Übertragung wurde das Paketvermittlungskonzept von Paul Baran aufgegriffen und
realisiert. Jeder IMP stückelte die zu übertragende Information in kleine Pakete auf, versah jedes
Paket mit Absender- und Empfängeradresse. Anhand von Routing-Tabellen konnten diese Pakete
dann übertragen werden.
Das ALOHANet
Im Jahre 1968 überlegte Norm Abramson, Professor an der University of Hawaii, wie die
Leitungskosten der Universität gesenkt werden konnten. Die Universität hatte an ihrem
Hauptstandort einen IBM-Großrechner und ermöglichte sieben Colleges auf vier Inseln und einigen
weiteren Forschungseinrichtungen den Zugriff der dortigen Terminals auf diesen Rechner per
Telefonleitung. Diese Kommunikationskosten fraßen einen Großteil des Etats der
Computerabteilung.
Abramson überlegte, die Standorte per Funk anzubinden. Da dies möglichst einfach und
kostengünstig realisiert werden sollte, wählte er kleine Funkgeräte und zwei Frequenzbänder, eines
für das Senden von Daten zum Hauptstandort und eines für das Empfangen von Daten. Alle
Funkgeräte nutzten diese beiden Frequenzbänder. Unvermeidbar bei dieser Vorgehensweise waren
natürlich Übertragungskollisionen. Es musste sichergestellt werden, dass immer nur ein Gerät auf
einem Frequenzband senden durfte.
Dieses Problem wurde elegant gelöst: Die zu übertragenden Daten wurden ebenfalls in Pakete
unterteilt und paketweise übertragen. Kam es zu einer Kollision zwischen zwei Datenpaketen,
beendeten die betroffenen, absendenden Funkgeräte umgehend die Übertragung. Sie versuchten
dann beide eine Wiederholung der Übertragung nach wenigen Sekundenbruchteilen, wobei diese
Wartezeit zufallsgesteuert wurde. Damit wurde sichergestellt, dass nach einer Paketkollision eine
weitere Kollision sehr unwahrscheinlich war.
Das ALOHANet funktionierte hervorragend und wurde von der ARPA finanziell gefördert (übrigens
die letzte Entscheidung von Bob Taylor als ARPA-Chef, bevor er die ARPA in Richtung Xerox
verließ). Die militärische Eignung dieses Verfahrens war unumstritten und die Idee des ALOHANet
beflügelte viele Leute bei der ARPA. Sie wurde kurz darauf auch dazu verwendet, die University of
Hawaii direkt mit dem ARPANet auf dem Festland zu verbinden, nun mit dem SATNet, dem ersten
paketvermittelnden Satellitennetzwerk.
Die Idee der zeitverzögerten Übertragung bei Paketkollisionen fand sich übrigens einige Jahre
später in einem anderen Übertragungsprotokoll, das die lokale Vernetzung von Netzwerken
revolutionieren sollte: Das Ethernet.
Ethernet-Erfinder Bob Metcalfe hatte am Xerox PARC in Palo Alto bereits den Grundstein für die
Entwicklung eines neuartigen Netzwerks gelegt, dass räumlich ("lokal") beschränkt sein sollte,
dafür aber immense Geschwindigkeiten bieten konnte. Das Konzept des ALOHANet funktionierte
hervorragend auch mit Kabeln. Wollte ein Gerät per Ethernet einem anderen Gerät etwas
übertragen, hörte es quasi in die Leitung und begann die paketweise Übertragung, falls die Leitung
"leer" war. Kam es zu einer Paketkollision, versuchten die entsprechenden Absender, ihre
jeweiligen Pakete nach einer zufallsgesteuerten Zeit nochmals zu übertragen. Dieser bestechend
einfache und unkomplizierte Ansatz machte Ethernet zu einer revolutionär günstigen Technik und
sorgte für eine explosionsartige Ausbreitung von lokalen Netzwerken.
Das Internet wird erwachsen
Mitte der siebziger Jahre entstanden dank des Computerbooms an immer mehr Universitäten in
den USA eigene computerwissenschaftliche Abteilungen. Während das ARPANet immer weiter
wuchs und sich verbreitete, blieben die Universitäten in diesem Wachstum weitgehend außen vor.
Von den rund 120 Universitäten mit Informatikabteilungen hatten 1979 nur 15 einen Zugang zum
ARPANet, das zu dem Zeitpunkt 61 Knoten hatte.
Grund dieser Misere war, dass die ARPA, die in der Zwischenzeit in "DARPA" umbenannt wurde (der
Buchstabe "D" stand für "Defense" und sollte deutlicher zum Ausdruck bringen, dass die DARPA
offiziell nur Projekte unterstützte, die zur Landesverteidigung dienen sollten) nur den
computerwissenschaftlichen Abteilungen Zugang zum ARPANet gewährte, die auch Forschung für
sie betrieben. Zudem war ein entsprechender Anschluss teuer und rentierte sich schlicht und
einfach für viele Standorte nicht. Diese Nachteile drohten mittelfristig zu einem Teufelskreis zu
werden, da immer mehr Dozenten und auch Studenten den Universitäten für ihre Tätigkeit bzw.
Studium Vorrang gaben, die einen Netzzugang hatten.
Das CSNet
Im Mai 1979 trafen sich Vertreter von sieben US-Universitäten unter der Leitung von Larry
Landweber, Leiter der Informatikfakultät an der University of Wisconsin, in Madison, um über die
Einrichtung eines neuen Netzwerks, dem CSNet ("Computer Sciences Network") zu beraten. Nach
diesem Treffen, an dem auch Bob Kahn als offizieller Berater der DARPA teilnahm, einigte man sich
darauf, ein eigenes, vom ARPANet unabhängiges Netzwerk zu planen und allen
computerwissenschaftlichen Abteilungen von Universitäten und Unternehmen offen zu halten.
Finanziert werden sollte dieses Netzwerk durch Gebühren der teilnehmenden Universitäten und
Forschungsinstituten.
Die endgültige Planung des CSNet wurde von Landwebers Team im Sommer 1980 vorgestellt.
Markantester Unterschied des CSNet zum ARPANet war die deutliche Vereinfachung des
Netzaufbaus. Nicht jeder CSNet-Knoten musste mehrere Verbindungen zu anderen Knoten besitzen
und es gab auch die Möglichkeit, nur temporäre Verbindung zum Netzwerk zu etablieren, um die
damals immensen Kosten für Festverbindungen zu sparen.
Die NSF ("National Science Foundation"), die US-Regierungsbehörde für Wissenschaftsförderung,
förderte das CSNet-Projekt zunächst für die ersten fünf Jahre mit 5 Millionen US-Dollar. Nach Ende
der fünfjährigen Förderung konnte sich das Projekt selbst finanzieren und verband fast alle
Universitäten mit computerwissenschaftlichen Abteilungen und viele private
Forschungseinrichtungen miteinander. Das CSNet war somit ein erstes, gelungenes Beispiel für ein
selbst finanziertes Wissenschaftsnetz.
Der Angriff des OSI-Schichtenmodells
Am 1. Januar 1983 wurde das ARPANet auf das damals neue Übertragungsprotokoll TCP/IP
umgestellt. TCP/IP war ein bahnbrechendes Protokoll, welches die Adressierung von theoretisch
über 4 Milliarden Rechnern im Netzwerk und die hierarchische Delegation von RoutingEinstellungen ermöglichte.
Die Entwicklung und Einführung von TCP/IP erfolgte gegen den starken Trend der International
Organization for Standardization (ISO), die seit Mitte der siebziger Jahre an einem eigenen
Schichtenmodell für Verbindungen zwischen offenen Systemen arbeitete, dem so genannten OSISchichtenmodell ("OSI" steht für Open System Interconnection). Dieses Schichtenmodell war
erheblich komplexer, hatte aber den Makel, dass es eine Idee war, die fast ausschließlich auf
Reißbrettern entstanden ist. TCP/IP und der Vorgänger NTP basierten hingegen auf dem
einfacheren, so genannten DoD-Modell ("DoD" steht hierbei für Department of Defense), das durch
akute Anforderungen und den aktiven Einsatz geprägt war. Trotz der erwiesenen Praxistauglichkeit
des DoD-Modells und den daraus abgeleiteten Übertragungsprotokollen erwogen es die großen
Computerfirmen, das OSI-Modell für ihre eigenen Übertragungsprotokolle zu nutzen. Schließlich
unterstützte ab 1988 selbst die US-Regierung das OSI-Schichtenmodell und es schien fast so, als
ob das DoD-Modell und TCP/IP nun endgültig auf das Abstellgleis geschoben werden sollten.
Gegen diesen Trend der ISO kam gänzlich unerwarteter Gegenwind aus den Reihen von Studenten,
Programmierern und Veteranen des Ur-ARPANet. Insbesondere an den kalifornischen Universitäten
bildeten sich Studentengruppen, die weiter am DoD-Modell festhielten und eigene Unternehmen
gründeten, die eigene Versionen des Unix-Betriebssystems pflegten oder Netzwerktechnologien
fortentwickelten. Zu diesen Unternehmen zählen beispielsweise Sun Microsystems ("Sun" steht für
"Stanford University Network") und Cisco Systems.
Das NSFNet
Die Computertechnik entwickelte sich dank des 1981 vorgestellten Personal Computer und der
rasend wachsenden Computerindustrie schlagartig weiter und in immer mehr Bereiche des Lebens
wurden Computer ein unentbehrliches Werkzeug. Dieser Umstand ging auch an der NSF nicht
spurlos vorüber, da an US-Universitäten immer mehr nicht-computerwissenschaftliche Abteilungen
ebenfalls immer lauter nach einen Netzzugang riefen. Wissenschaftler, die nicht an
Informatikfakultäten arbeiteten, dennoch aber Rechenleistung benötigten, beispielsweise Physiker
und Astronomen, mussten teilweise ins Ausland reisen, um dort an Supercomputern arbeiten zu
können, da die Supercomputer im eigenen Land nur über das CSNet erreichbar waren.
Die NSF, angestachelt durch die guten Erfahrungen mit dem CSNet, war zwar bereit, federführend
an so einem Wissenschaftsnetz mitzuwirken, signalisierte jedoch schon frühzeitig, dass für den
Aufbau eines weiteren Netzwerks keine Finanzmittel bereitstehen würden. Der NSF kam hierbei der
Umstand zu Hilfe, dass 1985 in den USA fünf so genannte Supercomputerzentren eingerichtet
wurden. Sie erklärte sich bereit, diese Zentren miteinander zu verbinden und somit für das neue
Netz ein "Rückgrat" zu bilden - das Wort Backbone war in diesem Zusammenhang geboren.
Die NSF verfolgte beim Aufbau des NSFNet ein Konzept, wie es das spätere Internet prägen sollte:
Anstatt jeder einzelnen Forschungseinrichtung einen Zugang zu bezahlen, finanzierte sie lediglich
den Aufbau des Backbones und bot akademischen Einrichtungen einer Region an, sie an das
NSFNet anzuschließen, wenn diese ein eigenes Netzwerk untereinander einrichteten. Dieses
Netzwerk wurde dann an das NSFNet-Backbone angeschlossen.
Kommerzialisierung des Internet
Schon von vorneherein war es ein Ziel des NSFNet, das Netzwerk gegenüber kommerziellen
Anbietern zu öffnen. Dies galt zum einen für die Anbindungen selbst, die von Unternehmen wie
PSI, ANS, Sprint oder CERFNet bereitgestellt wurden, zum anderen auch für die Hardware wie
beispielsweise Routen, die von Unternehmen wie Cisco, 3COM, Proteon, Banyan oder Wellfleet
hergestellt wurden. Interessierte Institutionen sollten die benötigte Infrastruktur für eine
Anbindung an das NSFNet so direkt bei kommerziellen Unternehmen einkaufen und die NSF stellte
den Institutionen hierzu eigene Etats bereit.
Im NSFNet herrschte in den ersten Jahren allerdings ein striktes Werbeverbot, durch das eine
kommerzielle Nutzung der beteiligten, kommerziellen Unternehmen praktisch unmöglich war.
Dieses Werbeverbot wurde 1991 durch eine Änderung der Nutzungsbestimmungen geändert. Dies
kam einem Befreiungsschlag für das NSFNet gleich, da sich nun Unternehmen, die im oder für das
NSFNet Dienste oder Technik bereitstellten, sich nun auch untereinander erheblich besser
vernetzen konnten. Ein Resultat war 1991 die Gründung eines Unternehmens namens CIX durch
die Unternehmen CERFNet, PSINet und UUNet und der Entwicklung eines neutralen
Datenaustauschpunktes in Kalifornien, um so die eigenen Netze zu verbinden, die nun von den
Unternehmen aufgebaut werden konnten.
Das ursprüngliche ARPANet geht in den Ruhestand
Schon Mitte der siebziger Jahre versuchte die ARPA einmal, das ARPANet in private Hände
abzugeben. Geldmittel für die ARPA wurden gestrichen und die ausufernde Notwendigkeit der
Organisation machten das ARPANet zu einer immer teurer werdenden Einrichtung.
Erheblich größere Probleme kamen auf, als das NSFNet erste Verbindungen zum ARPANet bekam.
Da viele Einrichtungen des US-Militärs am ARPANet angeschlossen waren, machten sich
Verantwortliche im Pentagon Gedanken darüber, wie diese vor Angriffen und Einbruchsversuchen
geschützt werden konnte. Letztendlich kam man 1983 zu dem Entschluss, die militärischen
Einrichtungen komplett vom ARPANet abzukoppeln und in einem eigenen, nichtöffentlichen
Netzwerk zu organisieren, dem MILNet.
Ende der achtziger Jahre schlugen dann auch für das ARPANet die letzten Stunden. Im Laufe der
Jahre wurde das ARPANet mit seinem Backbone immer unbedeutender, da der Großteil des
Datenverkehrs inzwischen über das NSFNet abgewickelt wurde. So wurden bis Ende 1989 alle IMP,
die am ARPANet hingen, entweder in andere Netzwerke überführt oder ausgeschaltet. Das ARPANet
hörte auf zu existieren, dennoch waren die ursprünglichen Ideen in verschiedenen anderen Netzen
aufgegangen und lebten dort erfolgreich weiter.