Wie funktioniert das Internet? Visualisierung des globalen Netzwerkwachstums seit 1997

Das Internet ist das Rückgrat der Datenübertragung über das Netz, die technische Infrastruktur, die dies ermöglicht. Im Kern ist das Internet ein großes Netzwerk von Computern, die miteinander „verbunden sind und kommunizieren”.

Die Geschichte des Internets reicht bis in die 1960er Jahre zurück. Es wurde als ein von der US-Armee finanziertes Forschungsprojekt erstellt und dann mit Unterstützung vieler Universitäten und privater Unternehmen in eine öffentliche Infrastruktur umgewandelt. Die verschiedenen Technologien, die das Internet antreiben, haben sich im Laufe
der Zeit weiterentwickelt, aber die Art und Weise, wie es funktioniert, hat sich nicht wesentlich geändert.

Wie funktioniert das Internet?

Wenn Sie eine Verbindung zwischen zwei Computern herstellen müssen, können Sie diese entweder physisch (über ein Ethernet -Kabel) oder drahtlos (z. B. über ein Wi-Fi-Netzwerk oder Bluetooth) verbinden. Alle modernen Computer unterstützen verschiedene Arten von Verbindungen.

Hinweis: In diesem Artikel werden wir nur über Kabel sprechen, das Prinzip von drahtlosen Netzwerken ist jedoch dasselbe.

Mehr als zwei Computer können sich mit dem Netzwerk verbinden. Sie können beliebig viele PCs anschließen. Indem Sie die Anzahl der verbundenen Geräte erhöhen, erschweren Sie den Verbindungsaufbau zwischen ihnen. Wenn Sie beispielsweise versuchen, zehn Computer zu verbinden, benötigen Sie 45 Kabel mit neun Steckern pro PC!

Um dieses Problem zu lösen, verbindet sich jedes Gerät im Netzwerk mit einem speziellen kleinen Computer – einem Router. Es hat nur eine Aufgabe: sicherzustellen, dass eine von einem Computer gesendete Nachricht den richtigen PC erreicht. Um eine Nachricht an Computer B zu senden, muss Computer A diese zunächst an den Router senden, der die Nachricht wiederum an den richtigen PC weiterleitet und dafür sorgt, dass sie nicht an ein anderes Gerät zugestellt wird.

Nachdem wir unserem Netzwerkdiagramm einen Router hinzugefügt haben, benötigen wir nur noch 10 Kabel plus einen Stecker für jeden Computer und einen Router mit 10 Steckern.

Vernetzung

Wenn es sich um ein kleines Netzwerk handelt, eignet sich die obige Option hervorragend zum Herstellen einer Verbindung zwischen Computern. Aber was ist mit der Verbindung von Hunderten, Tausenden, Milliarden von Geräten? Natürlich reicht hier schon ein Router nicht aus. Sie wissen bereits, dass ein Router auch ein Computer ist. Was hindert uns also daran, zwei Router miteinander zu verbinden? Also machen wir’s.

Indem wir Computer mit Routern und dann Router mit Routern verbinden, können wir die Größe eines Netzwerks unbegrenzt erhöhen.

Ein solches Netzwerk ist dem, was wir das Internet nennen, sehr ähnlich, aber wir haben etwas vergessen. Wir haben es für unsere eigenen Zwecke erstellt. Schließlich gibt es andere Netzwerke: Ihre Freunde, Nachbarn, Verwandten. Jeder kann sein eigenes Netzwerk von Computern erstellen. Es ist jedoch unmöglich, ein Kabel von Ihrem Zuhause in den Rest der Welt zu verlegen. Und was machen wir jetzt? Nun, es laufen bereits Kabel zu Ihrem Haus, mit denen Sie andere Personen anrufen (Telefon) oder das Licht einschalten (Strom) können. Das Telefonnetz verbindet Sie mit Menschen auf der ganzen Welt, also brauchen wir dieses Kabel. Um unser Netzwerk mit der Telefoninfrastruktur zu verbinden, benötigen Sie eine spezielle Ausrüstung, die als Modem bezeichnet wird. Es wandelt Informationen von unserem Computer um und macht sie sowohl zum Senden als auch zum Empfangen über das Telefonnetz verfügbar.

Jetzt sind wir an die Telefoninfrastruktur angeschlossen. Der nächste Schritt besteht darin, Nachrichten von unserem Netzwerk an ein anderes Netzwerk zu senden. Dazu müssen Sie die Dienste von Internet Service Providern (ISP) nutzen. Ein ISP ist ein Unternehmen, das miteinander verbundene Router verwaltet und auch auf Router anderer ISPs zugreifen kann. Somit wird unsere Nachricht durch die Vereinigung von ISP-Netzwerken an das gewünschte Netzwerk übermittelt. Das Internet hingegen enthält viele solcher individuellen Netzwerkverbindungen.

Abbildung des World Wide Web

Aber wie groß ist das Internet? Wie viele solcher Netzwerke umfasst es? Millionen von Geräten sind mit dem Internet verbunden, und es scheint unmöglich, sie alle auf einem Bild anzuzeigen. Der Cliffland-Forscher Barrett Lyon hat jedoch das Gegenteil bewiesen.

Im November 2003 war der Sicherheitsforscher Barrett Lyon in seinem Abschlussjahr an der California State University in Sacramento und arbeitete als Penetrationstester, ein Hacker, der von Unternehmen angeheuert wurde, um Schwachstellen in ihren eigenen Systemen zu finden. Zu Beginn des Penetrationstests führte Lyon immer eine grundlegende Erkundung der Infrastruktur des Kunden durch. „Nur für den Fall”, sagt er. Ihm wurde klar, dass er auf diese Weise eine Formel ableiten konnte, anhand derer er sehen konnte, wie das neue Netzwerk für zukünftige Penetrationstests aussehen würde. „Diese Formel wurde zur Grundlage für die Entwicklung von Software, die die ganze Arbeit für mich erledigen kann”, sagt Lyon.

Eines Tages schlug Lyon Barrett beim Mittagessen mit Kollegen vor, mit seinem Netzwerk-Mapper das gesamte Internet zu zeichnen. „Sie fanden die Idee ziemlich witzig, also haben sie mit mir 50 Dollar gewettet, dass ich es nicht schaffen würde”, sagt er. Aber er hat es geschafft.

Bei der Erstellung der Illustration des Internets waren eine Vielzahl dünner sich kreuzender Linien, Starbursts und Zweige beteiligt. Dieses Bild wurde Anfang der 2000er Jahre zum Bild des globalen Netzwerks. Lyon nannte seine Arbeit Opte, und obwohl seine Kollegen der „Kunstform” anfangs skeptisch gegenüberstanden, begann das Endprodukt sofort, Fans auf und neben Slashdot anzuziehen.

Foto: Barrett Lyon / Das Opte-Projekt (2003)

Später tauchte „ Opte ” in völlig neuem Gewand im Netz auf. Die Originalversion verwendete „ Traceroutes “, Diagnosebefehle, die verschiedene Pfade durch das Netzwerk erkundeten, um das Internet mit seinen komplizierten Verzweigungen und Ecken und Winkeln zu visualisieren. Diese Technik ist jedoch möglicherweise nicht ganz genau, wenn Sie eine Illustration des Internets erstellen. Daher im Jahr 2010 bei der Ausstellung des Originalgemäldesim Museum of Modern Art in New York erwog Lyon Alternativen für die Schaffung seines Meisterwerks. Anstatt eine Karte des Internets auf der Grundlage von Routen zu zeichnen, verwendete er die Routing-Tabellen des Border Gateway Protocol. Dies gab ihm die Möglichkeit, sich ein genaueres Bild vom World Wide Web zu machen. Diesen Ansatz nutzte er in Zukunft.

Das ursprüngliche „Opte” war ein statisches Bild, aber die Version 2021 ist ein 10K-Video. BGP-Daten des Route Views -Projekts der Oregon State University wurden verwendet, um das globale Internet von 1997 bis heute abzubilden. Lyon arbeitete mehrere Monate an der Visualisierung und verwendete eine Reihe von Anwendungen, Tools und Skripten, um sie zu erstellen. Eines davon ist ein Softwarepaket namens Large Graph Layout, das ursprünglich zur Visualisierung von Proteinbildern entwickelt wurde. Er verwendet Hunderte von verschiedenen visuellen Layouts, bis er die effektivste und repräsentativste Lösung für die anstehende Aufgabe findet. So entstand das „ Idealbild des Netzes “.“, das all die langen, miteinander verbundenen Datenübertragungswege im Internet abbildet. Je näher ein Netzwerk an der Mitte ist, desto mehr Verbindungen hat es mit anderen Netzwerken.

Während das Konzept selbst („ Visualisieren des gesamten Internets “) gleich bleibt, ermöglicht die Animation der neuen Version von „Opte”, interaktiver zu sein. Die resultierenden Illustrationen sind für die nichtkommerzielle Nutzung kostenlos. Lyon hat auch mehrere Diagramme und Videos von besonderem Interesse erstellt. Eine davon zeigt Chinas Internetraum mit seinen streng kontrollierten zwei Verbindungen innerhalb und außerhalb des Landes. Lyon zeigte auch die massive Präsenz des US-Militärs im Internet, darunter Netzwerke wie NIPRNET und SIPRNET.

Foto: Barrett Lyon / Das Opte-Projekt

Die neue Version von „Opte” kann auch wichtige Internetereignisse wie die nationale Internetabschaltung im Iran im Jahr 2019 verfolgen. Das Video zeigt auch BGP-Routenlecks und böswillige Umleitungsvorfälle im gesamten Netzwerk. Das neue animierte Bild des Internets ist so gestaltet, dass Lyon es im Laufe der Zeit verändern kann.

Während „Opte” eine beeindruckende Visualisierung der Größe und Bedeutung des Internets für die Menschen ist, argumentiert Lyon, dass seine Arbeit auch auf das Scheitern des Netzwerks hinweist, ein wirklich dezentralisierter und freier Ort in seiner jetzigen Form zu werden. Dies gilt insbesondere für Länder und Regionen, in denen Beschränkungen in Bezug auf die Nutzung des globalen Netzwerks eingeführt wurden.

„Wenn ich mir dieses Video ansehe, erscheint mir jedes der kleinen Schnörkel und Wellen wie Menschen, die durch die Weiten des Internets streifen”, sagt Lyon. „Die Menschen nutzen das Internet, bauen das weltweite Netz selbst auf, überqueren buchstäblich Ozeane und Berge, nutzen Glasfasern, stellen Masten auf und graben Gräben. All diese Arbeiten werden in einem Video gezeigt. Einige Länder sind in dieser Angelegenheit jedoch zu geheim, sodass es unmöglich ist, ihre Internetaktivitäten genau anzuzeigen.”

Laut Wired.