Das Internet basiert auf einem Stapel technischer Schichten, von denen jede eine bestimmte Rolle erfüllt. Um das Funktionieren des Internets zu verstehen, muss man zunächst messen, wie Protokolle, physische Kabel und Server zusammenarbeiten, um Daten von einem Punkt zum anderen auf dem Planeten zu transportieren. Welche Unterschiede bestehen zwischen diesen verschiedenen Schichten in Bezug auf Funktion, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit?
Netzwerkprotokolle und Paketweiterleitung: Was jede Schicht unterscheidet
Das Modell, das das Internet strukturiert, überlagert mehrere Protokolle. Jedes verwaltet einen bestimmten Bereich, und sie zu verwechseln bedeutet, die Schwachstellen einer Verbindung zu ignorieren.
| Schicht | Hauptprotokoll | Rolle | Transportierte Einheit |
|---|---|---|---|
| Anwendung | HTTP / HTTPS | Austausch von Webseiten, API | Anfragen und Antworten |
| Transport | TCP / UDP | Zuverlässigkeit (TCP) oder Geschwindigkeit (UDP) | Segmente / Datagramme |
| Netzwerk (Internet) | IP (IPv4 / IPv6) | Adressierung und Routing | Pakete |
| Verbindung / Physisch | Ethernet, Wi-Fi | Übertragung über das Medium | Frames |
TCP zerlegt die Daten in Pakete, weist ihnen eine Reihenfolge zu und überprüft bei der Ankunft, dass nichts fehlt. UDP opfert diese Kontrolle zugunsten der Latenz, was es für Video-Streaming oder Online-Spiele geeignet macht.
Router lesen die Ziel-IP-Adresse, die in jedem Paket angegeben ist, und wählen den kürzesten (oder am wenigsten überlasteten) Weg zum nächsten Netzwerk. Dieser Routing-Mechanismus erklärt, warum das Internet kein zentrales Zentrum hat: Jeder Router trifft eine lokale Entscheidung, und die Summe dieser Entscheidungen bildet einen globalen Weg.
Für diejenigen, die das Internet mit CGI Network verstehen möchten, bleibt das Prinzip dasselbe: ein Netzwerk von miteinander verbundenen Netzwerken, in dem jeder Knoten zur Verteilung von Informationen beiträgt.
DNS und IP-Adressen: Die Namensauflösung im Herzen der Verbindung
Das Eingeben einer URL in einen Browser löst eine Anfrage an einen DNS-Server aus. Dieser Server übersetzt den Domainnamen in eine IP-Adresse, die von den Netzwerkprotokollen genutzt werden kann. Ohne diesen Schritt wäre die Kommunikation zwischen Geräten auf die manuelle Eingabe von Zahlenfolgen beschränkt.
Der DNS funktioniert wie ein verteiltes Verzeichnis auf mehreren Ebenen: Root-Server, Top-Level-Domain-Server (.fr, .com) und dann der autoritative Server für die betreffende Domain. Das Ergebnis wird lokal für eine bestimmte Dauer (TTL) zwischengespeichert, was die Anzahl der wiederholten Anfragen reduziert.
IPv4, IPv6 und Adressauslastung
IPv4 verwendet Adressen, die auf 32 Bit codiert sind. Die Anzahl der verfügbaren Adressen ist begrenzt, und ihre Erschöpfung hat zur schrittweisen Einführung von IPv6 geführt, das Adressen auf 128 Bit codiert. Das Nebeneinander beider Versionen bleibt die Norm in den meisten Zugangsnetzen.
Die Internetanbieter vergeben oft eine gemeinsame IPv4-Adresse (über NAT) und eine öffentliche IPv6-Adresse. Diese Dualität erschwert manchmal die Diagnose von Verbindungsproblemen für die Benutzer, da ein Dienst auf einem Protokoll funktionieren kann und nicht auf dem anderen.
Resilienz der physischen Infrastrukturen und Schwachstellen
Der Großteil des interkontinentalen Verkehrs erfolgt über Unterseekabel aus Glasfaser. Diese Kabel verbinden die Kontinente und konzentrieren ein beträchtliches Volumen an digitalen Daten. Ihre Beschädigung (Schiffsanker, Erdbeben, Abnutzung) kann ganze Regionen vorübergehend isolieren.
- Alternde Unterseekabel stellen ein wachsendes Risiko für die Dienstkontinuität dar, insbesondere in Inselgebieten, die von einer begrenzten Anzahl von Verbindungen abhängen.
- Netzwerkredundanz, die oft als Garantie dargestellt wird, kann selbst einen einzelnen Ausfallpunkt darstellen, wenn die Backup-Pfade dasselbe physische Rohr nutzen.
- Rechenzentren (Datacenter) hosten Web-, DNS- und Anwendungsserver. Ihre geografische Konzentration schafft eine Abhängigkeit von wenigen Regionen.
Ein auf dem Papier redundantes Netzwerk ist nicht immer in der Praxis redundant: Zwei separate Glasfasern, die im selben Graben verlaufen, fallen bei einem Schnitt gleichzeitig aus.
Richtlinie NIS2 und Cybersicherheitsanforderungen für Internetkomponenten
Die europäische Richtlinie NIS2 hat den Umfang der Entitäten erweitert, die Cybersicherheitsanforderungen unterliegen. DNS-Anbieter, Domain-Registries, Cloud-Anbieter, Rechenzentren und Content Delivery Networks (CDN) gehören nun zu den abgedeckten Sektoren.
Berichterstattung über Vorfälle: Ein straffer Zeitplan
NIS2 schreibt einen dreistufigen Prozess für signifikante Vorfälle vor:
- Frühwarnung innerhalb von 24 Stunden nach der Entdeckung des Vorfalls.
- Detaillierte Benachrichtigung innerhalb von 72 Stunden, einschließlich einer ersten Bewertung der Auswirkungen.
- Abschlussbericht innerhalb eines Monats, mit den umgesetzten Korrekturmaßnahmen.
Diese Anforderungen betreffen direkt die grundlegenden Komponenten des Internets: DNS, Cloud, CDN. Im Gegensatz dazu hatte Frankreich die Umsetzung von NIS2 bis zur europäischen Frist im Oktober 2024 nicht abgeschlossen, was eine rechtliche Unsicherheit für die betroffenen Betreiber schafft.
Risikomanagement erforderlich
Die Richtlinie verlangt von den betroffenen Entitäten ein Risikomanagement, das die Geschäftskontinuität, die Sicherheit der Lieferkette, den Umgang mit Schwachstellen und die Multi-Faktor-Authentifizierung umfasst. Diese Anforderungen gelten unabhängig von der Größe der Organisation, solange sie einen aufgeführten Dienst betreibt.
Das Funktionieren des Internets hängt ebenso von der physischen Infrastruktur ab wie von den Softwareprotokollen und dem regulatorischen Rahmen, der sie umgibt. Die Zuverlässigkeit des Netzwerks wird auf jeder Schicht bestimmt, vom Unterseekabel bis zum DNS-Server, einschließlich der Berichterstattungspflichten, die den Betreibern auferlegt werden. Jedes fehlende oder fehlerhafte Glied reicht aus, um die Kette zu unterbrechen.
