Читать книгу Opa, wie funktioniert das Internet? - Horst Rittenbruch - Страница 7

1. Netze

1.1. TELEFONNETZE

Opa, ich kann etwas Englisch: Internet heißt doch Netz, nicht wahr?

Nicht ganz richtig, Nico. Man versteht unter Internet noch viel mehr, nämlich neben dem technischen Netz noch die Methoden oder Anwendungen, mit denen man in den Netzen herumreisen kann. Vielleicht hast du schon einmal vom WWW, dem World Wide Web, gehört oder bei Papa E-Mails gelesen. Das gehört auch dazu und ist Gegenstand des zweiten Teils unseres Gespräches.

Na klar, habe ich davon gehört. Papa und Mama reden dauernd darüber. Immer müssen sie erst ihre E-Mails lesen, bevor der Tag richtig beginnt. Wie das alles im Kern funktioniert, das mir zu erklären, dazu fehlt Ihnen die Zeit. Möglicherweise wissen sie es nicht einmal genau.

Deswegen sitzen wir zusammen, Opas haben für ihre Enkel immer Zeit. Also, es geht los mit dem Netz, das wir auch von der Spinne kennen. Viele Ecken und Enden sind miteinander verbunden; wichtig ist dabei, dass man mindestens auf zwei Wegen von einem zum anderen Punkt kommt. Es könnte ja mal eine Verbindung, also ein Knoten oder eine Leitung gestört oder kaputt sein.

Das ist doch nichts Besonderes, das gibt es mit dem Telefonnetz schon lange. Damit kann ich in der ganzen Welt herumtelefonieren und das heute ohne Leitung, denn wir sprechen meistens inzwischen mit dem Handy.

Richtig, Nico, das Telefonnetz ist die Basis für alles, was wir besprechen werden, was uns zum Verständnis des Internets führt. Sicher weißt du, dass jeder Telefonanschluss eine Nummer hat und auch eine Vorwahlnummer für die Orte und zusätzlich für die Länder. Diese Nummern führen zu sogenannten Vermittlungsstellen. Die stellen die Weichen, wohin die Verbindung geschaltet werden soll. Als man noch nicht die Techniken für das Schalten hatte, machte dies das »Fräulein vom Amt«. Früher hat man die Telefonscheibe gedreht, dann wusste der Strom, welche Zahl man wollte. Heute tippt man die Ziffern ein. Das ergibt unterschiedliche Stromsignale, die als Zahlen verstanden werden und die Schaltung aufbauen.

Wie kann denn aus der Sprache beim Telefonieren Strom werden?

Die Sprache wird beim Telefonieren in unterschiedliche Stromsignale übersetzt. Du weißt sicher, dass die Sprache Schallwellen sind, also Druckwellen in der Luft. Diese Druckwellen bringen beim Auftreffen auf das Trommelfell oder die Membran eines Mikrofons Schwingungen hervor. Das Mikrofon erzeugt einen Stromfluss, dessen Spannungsschwankungen den Druckschwankungen der Schallwellen entsprechen. Dieses Wellenmuster kann auch, wie du sicher schon erlebt hast, auf einem Tonband oder in Tonrillen gespeichert werden. Wenn man mehrere tausend Mal pro Sekunde diese Spannungen misst, und diesen Messwerten eine Zahl zuordnet, dann hat man Töne in Zahlen ausgedrückt. Ein Bild zeigt dir, wie das in etwa aussieht.

Abb. 1 Digitalisierung

Ich habe mal vom digitalen Telefonieren gehört, ist das etwas anderes?

Nein, das ist genau das, was ich gerade beschrieben habe. Diese Stromschwankungen werden im Telefonhörer wieder in die Sprache zurückversetzt. Man baute sozusagen kleinste Stufen für die Lautstärke und die Tonhöhe, für die man Zahlen definierte. Zahl oder Stelle heißt im Englischen digit. Daher kommt der Begriff digital, wenn es nicht stufenlos, sondern in durch Zahlen gesetzte Schritte rauf und runter geht. Ansonsten nennt man die Signale analog.

Und was ist analog?

Analog ist die Eigenschaft einer Sache, sich im Hinblick auf die Größe oder Stärke nicht schrittweise, sondern kontinuierlich zu verändern. Zur Verdeutlichung nimm eine Tür. Analog ist sie »ein wenig« oder »fast halb« auf oder »nahezu« geschlossen. Ein anderes Beispiel ist der Dimmer, dessen Einstellung sich stufenlos ändern lässt. Neulich habe ich einen anderen Vergleich gelesen: Analog ist wie ein Wasserstrahl, mit kontinuierlichen Schwingungen, digital wie ein Maschinengewehr, das einzelne Impulse erzeugt. Digital kann man nur sagen, die Tür ist offen oder geschlossen. Diese digitalen Zustände sind eindeutig definiert, deswegen kann man sie mit Zahlen belegen. Offen oder geschlossen kann man auch mit nur zwei Zahlen belegen, zum Beispiel mit 0 oder 1. Auf diese Art der Darstellung kommen wir zurück, wenn wir uns mit den Computern beschäftigen.

Du hast früher erzählt, dass ihr in eurer Firma bereits in den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts, also vor vierzig Jahren Datenfernverarbeitung betrieben habt, als man noch nicht digital telefonieren konnte. Wie habt ihr denn das hingekriegt?

Das hast du dir gut gemerkt, Nico. Das war genau die Problematik. Die Computer, das werden wir bald sehen, können nur mit digitalen Daten zurechtkommen, während die Telefone und die dafür erforderlichen Leitungen analog arbeiteten. Also mussten die Signale und die Daten umgesetzt werden. Dafür hatten die Ingenieure eigene Geräte entwickelt, sogenannte Modems. In sich ganz schön raffinierte Geräte; wenn du so willst, waren das auch kleine Computer. Zu Anfang konnte man damit nur ganz langsam arbeiten, in den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts konnten wir lediglich pro Sekunde so an die 1200 Zeichen über die Leitungen jagen. Vielleicht hast du gehört, dass man heute Millionen Daten pro Sekunde schafft, wenn man zum Beispiel an die Leistungen des Kabelfernsehens denkt. In der gesamten Internetwelt hat sich technisch ein unglaubliches Wachstum abgespielt.

Kann man das nicht auch umgekehrt sehen, Opa? Hat sich das Internet vielleicht so gewaltig entwickelt, weil man immer schnellere und größere Möglichkeiten hatte, Daten zu verarbeiten?

Damit wirst du wohl recht haben, Nico. Die Daten, die wir auch damals schon über die Leitungen geschickt haben, hatten zumeist kaufmännische Bedeutungen, mit denen zum Beispiel Rechnungen geschrieben wurden. Daher mussten die Methoden zur Übertragung natürlich sicher sein, es durften keine Zeichen verloren werden, wenn die Leitung etwa nicht stabil war. Die Modems an beiden Enden der Leitung prüften durch Programme, ob alles richtig angekommen war. Ich sagte dir, dass diese Geräte kleine Computer waren. Wenn die Prüfungen Unregelmäßigkeiten zeigten, wurden die Daten noch einmal übertragen.

Wie kann man prüfen, ob die Übertragung richtig und vollständig war?

Man bildete aus den Daten Summen, die zu Kontrollzwecken am Anfang und Ende der Übertragung errechnet und abgeglichen wurden.

Also hattet ihr damals auch schon ein Netz für die Datenübertragung?

Stimmt so gesehen schon, wir benutzten das Telefonnetz in seiner damaligen Form. Später wurden die Leitungen schneller, wir nannten sie »dicker«, weil mehr Stromimpulse pro Sekunde auf die Reise geschickt werden konnten. Da wir Wachstum hatten und mit den Daten immer mehr zusätzliche Anwendungen programmierten, wurden die Datenmengen immer größer. Da die Bildschirme an entfernten Orten immer mit dem Computer verbunden sein mussten, haben wir fest geschaltete Leitungen benutzt, sogenannte Standleitungen zwischen den Standorten überall in Europa und dem zentralen Rechner in Hannover. Diese fest verbundenen Leitungen standen nur uns und unseren Kunden zur Verfügung, da konnte uns keiner dazwischenfunken. Wenn eine solche feste Leitung kaputt war, wenn etwa im Neubaugebiet ein Bagger die Leitung in der Erde hochriss, dann ging nichts mehr. Daher musste man über eine Ersatzleitung verfügen, die man im Notfall schaltete. Dieser Gesichtspunkt ist für das Internet von erheblicher Bedeutung, wie wir noch sehen werden.

Wenn ich das richtig verstehe, ist das Internet also doch schon sehr alt?

Wenn wir den technischen Teil des Internets betrachten, dann hast du recht. Die Anfänge dazu gab es bereits vor fünfzig Jahren. Denke aber bitte daran, dass das Netz nur ein Teil des Internets ist. Die heute so populären Anwendungen über das Netz kamen erst so ab 1990. Um das Netz so zu realisieren, wie wir es heute kennen, mussten die Ingenieure viel Entwicklungsarbeit leisten. Es kamen immer neue, schnellere Geräte auf den Markt. Die Bildschirme waren zu Anfang »dumm«, das heißt, sie hatten keine eigenen Programme. Dann kamen die PCs, schließlich, das siehst du heute, die iPhones. Und was das bedeutet, wird Gegenstand unserer nächsten Runde sein.