Opa, wie funktioniert das Internet?. Horst Rittenbruch
man erkennen kann, dass diese Adresse aus Deutschland kommt. Davor findest du weitere Bezeichnungen wie http://www. Das ist für technische Identifizierungen erforderlich, dazu erzähle ich später noch eine ganze Menge.
Das klingt in der Tat alles sehr technisch, normalerweise braucht man das nicht zu wissen. Über Google finde ich schließlich alles ohne diese Adressen. Das ist viel einfacher.
Aber Nico, du wolltest doch wissen, was sich hinter den Kulissen abspielt, denn bevor Google seine wirklich großen Fähigkeiten ausspielt, muss die Basis gelegt werden, um die wir uns hier kümmern.
Ich verstehe das Netz jetzt schon ganz gut, vor allem nach deinem Vergleich mit den Inseln und Brücken und Straßen mit den Häusern. Wenn die Daten durch das Netz flitzen, ist das sicher so ähnlich wie mit dem Auto- und Bahnverkehr. Das muss geregelt werden durch Ampeln, durch Umgehungsleitungen bei Staus und Fahrpläne bei den Bahnen, damit nicht alle Züge gleichzeitig auf die Schienen kommen.
Sehr gut beobachtet, Nico, das ist ganz wichtig. In diesem Netz muss es ein Navi geben. Es muss gezählt werden, wie viele Daten sich im Netz befinden, damit die Daten so gesteuert werden, dass es keine Staus gibt und dass möglichst viele Daten über die Datenautobahnen geleitet werden. Du erinnerst dich, das sind die dicken Leitungen. Diese Steuerungen werden erledigt durch ganz spezielle Computer, die Router, von denen ich vor kurzem gesprochen habe. Das kannst du dir sicher gut merken. Vielleicht hast du schon mal mitgekriegt, dass die Firma, in der Papa arbeitet, die Router und dabei vor allem die Steuerprogramme entwickelt hat, sie heißt Cisco.
Jetzt weiß ich endlich ein wenig, was ein Router ist. Kann ich das mit einer Weichenstellung bei der Eisenbahn vergleichen?
Das ist gut erkannt, Nico. Wir haben gelernt, dass die einzelnen Pakete ihre gesamten Steuerinformationen mit sich schleppen. In denen steht, woher die Pakete kommen und wohin sie gehen, damit kann der Knotencomputer die Weichen stellen. Er kann die Pakete auch in Warteräume schicken, wenn zu viele Pakete gleichzeitig anmarschieren. In der Computerwelt nennen wir das Puffern. Diese Paketvermittlung ist ähnlich der Sendungsverfolgung, die von Speditionen oder, wie man heute sagt, Unternehmen der Logistikbranche eingerichtet worden ist, um den Kunden immer sagen zu können, wo sich ihr Paket oder die Wagenladung gerade befindet und wann sie voraussichtlich ankommt.
Eines habe ich nun überhaupt nicht verstanden. Der PC, mit dem man ins Internet geht, ist mit dem Telefon verbunden. Das leuchtete mir ein, doch meine Eltern gehen fast immer mit ihrem Handy, also Smartphone, ins Internet. Jetzt haben sie natürlich bereits einen Tablet-PC. Permanent kommt da was Neues. Wie geht das denn nun?
Du denkst schon wieder gut mit, Nico. Bisher haben wir nur das Netzwerk betrachtet, das mit Leitungen aufgebaut worden ist, das also aus Drähten und dazwischen liegenden Vermittlungsstellen und Computern besteht. In den letzten Jahren hat sich auch dieses Gebiet unheimlich schnell weiterentwickelt. Ich denke häufig daran, dass vor zwanzig Jahren ein tragbares Telefon, besser gesagt ein Autotelefon, den halben Kofferraum ausfüllte. Dauernd fuhr man damit in ein Funkloch, die Verbindung brach zusammen, alles musste von vorne losgehen. Man kann kaum begreifen, dass diese Geräte heute sehr leistungsfähige Computer sind, und dass außerdem die Netze um den gesamten mobilen Bereich erweitert wurden. Das Mobilfunknetz arbeitet im Prinzip wie das Radio oder das Fernsehen mit sogenannten elektromagnetischen Wellen, die durch die Luft flitzen und dann mit den anderen Teilen des Netzes zusammengeschaltet werden können. Leider kann keiner diese elektromagnetischen Wellen sehen, sie entstehen aus dem Zusammenwirken von Strom und Magnetismus. Da das so wichtig ist für die Kommunikation, hören wir später davon noch etwas mehr.
Kannst du dazu nicht jetzt etwas erklären? Mit Radio- und Fernsehwellen haben wir täglich zu tun. Sie spielen, wie du gerade sagst, eine große Rolle beim Mobilfunk. Was diese Wellen aber wirklich sind, das weiß ich nicht. Ich möchte gerne meinen Freunden erklären, wie ein Handy funktioniert.
Wir haben schon gehört, dass beim Telefonieren Schallwellen in elektrische Wellen umgesetzt werden. Zwischen den elektrischen Wellen und dem Magnetismus gibt es einen Zusammenhang, den wir bei den Schaltern der Computer noch genauer besprechen werden. Diese elektrischen Wellen sind schwankende Signale, die eine Sendeantenne schwingen lassen. Daraus entstehen die elektromagnetischen Wellen, die sich vom Dipol der Antenne nach außen ausbreiten. Wenn die Signale auf diesen Wellen weit transportiert werden, verlieren sie unterwegs immer ein wenig die Puste, werden also schwächer. Daher braucht es Verstärker in gewissen Abständen, etwa alle dreißig bis fünfzig Kilometer. Nachdem man die in der Welt sehr verbreitet eingerichtet hat, kommen die Signale überall klar und deutlich an. Außerdem mussten die Experten bereits für die Fernseh- und Radiowellen ein ganz einfaches Problem lösen. Du weißt, dass die Erde eine große Kugel ist. Da die Wellen sich geradlinig ausbreiten, hauen sie bei großen Entfernungen zum Beispiel über die Ozeane in den Weltraum ab, sie kriegen die Kurve nicht.
Opa, das verstehe ich nicht, es gibt doch genug Satelliten?
Du hast recht, Nico. Dieses Problem konnte erst gelöst werden, nachdem im Weltraum die Satelliten als Verstärker einerseits und Richtungsumlenker andererseits zur Verfügung standen. Du warst vor einiger Zeit mit deinen Eltern in Cape Canaveral. Dort wurde in 1962 eine Delta-Rakete gestartet, die einen 75 Kilo schweren Satelliten in eine Erdumlaufbahn trug. Der war eine Relaisstation für eine transatlantische Übertragung. Wenn der Satellit die Erde in genau derselben Zeit einmal umrundet, in der sich die Erde einmal um die eigene Achse dreht, dann hat er in Relation zur Erde eine feste Position. Das schafft man, wenn man eine Umlaufbahn in etwa 36 000 km Höhe wählt. So viel im Augenblick zum drahtlosen Teil des Netzes, später erzähle ich mehr zu den Grundlagen.
Abb. 3 Kommunikationssatellit
Eine kleine Skizze zeigt dir das, obwohl ich denke, dass du dir das sowieso vorstellen kannst.
Wenn in kleinen Zellen überall die Signale verstärkt werden, dann muss das System wissen, wo sich die Handys befinden. Also ist auch bekannt, wo ich mich befinde, wenn ich das Handy benutze, oder?
Das ist so, ja. Du hast sicher in Krimis schon einmal gesehen, dass die Handys geortet werden. Das wird in der Zukunft noch viel besser. Vielleicht hast du schon einmal von dem neuen System Galileo gehört. Das ist viel genauer als das bisherige amerikanische System zur Navigationsunterstützung, das auch mit Hilfe der Satelliten arbeitet. Das Galileo-System kann bis auf einige Zentimeter die Position bestimmen. Über die Handys weißt du dann immer ganz genau, wo sich deine Freunde befinden oder wo der nächste Laden ist.
Die neuen sogenannten Endgeräte, die am Ende des Netzes wirken, die modernen Smartphones sind aus den Minicomputern entstanden. Daher wird es Zeit, dass wir über die Computer und ein wenig auch über die Entwicklung dieser Wunderwerke sprechen. Das tue ich natürlich besonders gern, weil ich die Entwicklung vom riesengroßen Schrank zu den Kleingeräten so hautnah miterlebt habe.
Ich kann es gar nicht abwarten, zu erfahren, wie ein Computer arbeitet. Ich habe nicht mal eine Ahnung, wie mein Taschenrechner funktioniert, denn das ist ja schließlich auch ein Computer oder?
Ein Rechner ist das schon, doch wenn man vom Computer spricht, meint man eigentlich, dass er von einem Programm gesteuert ist, das in ihm liegt. Aber fangen wir von vorne an.
2. Computer
Computer sind Rechner, das ist nur eine Übersetzung. Sie sind schnelle Rechner, weil sie mit schnellem Strom arbeiten. Sie sind immer schneller geworden, weil die Bauteile immer kleiner geworden sind und der Strom daher immer kürzere Wege zurücklegen muss. Computer haben ein Gedächtnis, das wir Speicher nennen. Die Speicher können eine permanent größere Kapazität erhalten, ohne dass ihre Größe steigt, weil die Bauteile für die Speichereinheiten immer kleiner werden. Ganz wesentlich ist, wie ich gerade gesagt habe, dass die Computer durch ein Programm selbsttätig gesteuert werden. Die Programme werden auch Software genannt, also weiche Ware im Gegensatz zur Hardware, das ist der Rechner an sich, den man anfassen kann.