Wie ist das Internet aufgebaut?

Infrastruktur des Internets

📝 Auftrag: Funktionsweise des Internets

• Schau dir das untenstehende Video von STudyFlix an.
• Mach dir Notizen auf ein Blatt.
• Notiere dir die wichtigsten Fachbegriffe in dein Glossar in Teams und füge eine kurze Erklärung hinzu:
  • Modem
  • Router
  • Switch
  • Provider
  • Glasfasterkabel
  • Funk & Satelliten
  • Internet-Knoten
  • Server
  • IP
  • TCP
  • HTTP
  • SMTP

Zwei wichtige Fachbegriffe

⚠️ Wortdefinition: Computernetz

Unter Computernetzwerk versteht man mindestens zwei miteinander verbundene Computing-Geräte, die Daten austauschen und Ressourcen gemeinsam nutzen können. Diese vernetzten Geräte benutzen ein Regel-System, sogenannte Kommunikationsprotokolle, um Informationen mit physischen oder kabellosen Technologien zu übertragen.

⚠️ Wortdefinition: Internet

Das Internet ist ein weltweiter Zusammenschluss von unabhängigen Computernetzwerken, die miteinander verbunden sind. Die Netzwerke gehören Internetanbietern, Firmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen. Tatsächlich geht das englische Wort „InterNet“ auf dieses Konzept zurück: interconnected networks („miteinander verbundene Netzwerke“).

Verbindungsarten von Netzwerken (Netzwerktopologie)

📝 Auftrag 1: Legeauftrag

Du hast (Magnet-) Knöpfe und Bleistifte. Welche Möglichkeiten gibt es, zwei Computer miteinander zu verbinden? Teste aus.

📝 Auftrag 2: Demonstration

Teste die 6 untenstehenden Arten von Netzwerkverbindungen. Welche Vorteile bzw. Nachteile gbit es? Was passiert bei einem Unterbruch?

Vorteile? Nachteile?

Die 6 wichtigsten Netzwerktopologien im Überblick | Computer Weekly

Internet = vermaschte Netzwerkstruktur

Das Internet hat eine dezentrale, vermaschte Netzstruktur, die sich aus vielen kleineren Netzwerken zusammensetzt, die miteinander verbunden sind.

Es gibt keine zentrale Kontrollinstanz; stattdessen leiten Router die Datenpakete auf verschiedenen Wegen zum Ziel. Diese Architektur macht das Internet widerstandsfähig und ausfallsicher, da der Ausfall einzelner Knoten oder Leitungen den Gesamtdienst nicht beeinträchtigt. 

!!!! Wichtige Eigenschaften des Internets !!!!

• Dezentralität: Das Internet ist nicht von einem einzigen Server abhängig, sondern besteht aus einem weit verteilten System von Endgeräten, Routern, Switches und verschiedenen Netzwerken.
• Vermaschtes Netz: Viele Knoten sind mehrfach miteinander verbunden, was einen Wegfall einzelner Verbindungen kompensiert und die Daten über alternative Routen weiterleitet.
• Hierarchische Struktur: Es existiert eine grobe Hierarchie, die von globalen „Backbones“ (Tier-1-Netze) über große regionale Netze (Tier-2) bis zu lokalen Netzen (Tier-3) reicht.
• Paketvermittlung: Daten werden in kleine Pakete zerlegt, die unabhängig voneinander über verschiedene Wege gesendet und am Ziel wieder zusammengesetzt werden.
• Standardisierte Protokolle: Eine einheitliche „Sprache“ (Protokolle wie das IP) ermöglicht die Kommunikation zwischen Geräten und Netzwerken unterschiedlicher Art. 

Zugang zum Internet

Um Zugang zum Internet zu haben, brauchst du:

1. Eine physische Verbindung zur Außenwelt:

• Kabel (Glasfaser, Kupfer-Telefonleitung, TV-Kabel)
• Mobilfunknetz (4G/5G über Handymasten)
• Satellit (wie Starlink)

2. Ein Modem (Modulator - Demodulator):

• Wandelt das Signal von der Leitung in ein digitales Signal um, das deine Geräte verstehen (Übersetzer)
• früher als Modemkarte in einem erweiterungssteckplatz auf der Hauptplatine
• heute im Router integriert

3. Optional: Ein Router:

• Verteilt das Internet auf mehrere Geräte (oft ist Modem und Router in einem Gerät kombiniert)

4. Ein Endgerät:

• Handy, Computer, Tablet, Spielkonsole etc.

5. Einen Vertrag mit einem Internetanbieter (ISP):

• Der gibt dir Zugang zum weltweiten Internet-Netzwerk (z.B. Swisscom, Sunrise, Salt in der Schweiz)
• Du bekommst eine IP-Adresse zugewiesen

6. Software:

• Browser (Chrome, Safari, Firefox) oder Apps, um das Internet zu nutzen

Kurz gesagt: Leitung → Modem → Router → dein Gerät + ein Vertrag mit einem Anbieter, der dich ins weltweite Netz lässt!

Hierarchie der Netzwerke

Tier-1-, Tier-2- und Tier-3-Netze bezeichnen eine Hierarchie von Internetanbietern (ISPs) basierend auf ihrer Konnektivität und ihrem Transit-Modell.

• Tier-1-Netze sind globale "Backbones", die keine Transitgebühren zahlen müssen und mit anderen Tier-1-Netzen durch gebührenfreien Austausch (Peering) verbunden sind.
• Tier-2-Netze kaufen Transit von Tier-1-Anbietern und betreiben gleichzeitig Peering mit anderen Netzwerken.
• Tier-3-Netze sind meist lokale Anbieter, die vollständig auf kostenpflichtige Transitdienste von Tier-1- oder Tier-2-Anbietern angewiesen sind

Grösse und Reichweite von Netzwerken

Das Internet besteht aus vielen Netzwerken, die miteinander verbunden sind.
Man kann diese Netze nach Grösse und Reichweite unterscheiden:

So hängen sie zusammen

• Dein Laptop ist per WLAN im LAN deiner Schule.

• Dieses Schulnetz ist über ein WAN mit anderen Netzen verbunden.

• Zusammengenommen ergeben sie das GAN – das globale Internet.

Merksatz für Schüler:

„Vom Kleinen ins Grosse: PAN – LAN – MAN – WAN – GAN – Internet!“

Zwei weitere wichtige Fachbegriffe

• Backbone
• Netzwerkknoten

⚠️ Wortdefinition: Backbone 

Ein Backbone ist eine Hauptleitung (Tier-1). Der Backbone ist das sozusagen das Rückgrat (englisch Backbone) eines Netzwerks. Lokale Leitungen verbinden sich mit diesen zentralen Leitungen und speisen ihre Daten ein.

⚠️ Wortdefinition:  Netzwerkknoten/Internetknoten

Die Netzwerkknoten des Internets (Internetknoten) dienen als Datenaustauschpunkte im Internet. An einen Internetknoten sind meist mehrere Internetdiensteanbieter angeschlossen, die über die Knoten Daten zwischen ihren unabhängigen Netzwerken austauschen.

Internetknoten werden allgemein auch als „Internet Exchange Point“ kurz IXP bezeichnet. Handelt es sich um Internetknotenpunkte zwischen kommerziellen Internet-diensteanbietern, dann werden diese auch als „Commercial Internet Exchange“ kurz CIX bezeichnet. Weltweit gibt es ca. 340 IXPs (ca. 165 in Europa und ca. 80 in Nordamerika).

Funfact: Der weltweit größte CIX ist der DE-CIX in Deutschland in Frankfurt am Main, an dem mehr als 100 autonome Netzwerke zusammengeschlossen sind.

Weltweite IXP

Europäische IXP

Deutsche IXP

Schweizer IXP

The main IXPs operating in Switzerland include:

• SwissIX (Swiss Internet Exchange): The largest IXP in Switzerland, a non-profit organization present in seven data centers across the country, including locations in Zurich, Geneva, and Lupfig.
• CIXP (CERN Internet eXchange Point): A carrier-neutral exchange point based at CERN in Geneva.
• CHIX-CH (CHIXSWITZERLAND): Located in Frauenfeld.
• SBIX Zurich (Securebit Internet Exchange Zurich): Located in Lupfig.
• Free-IX Switzerland: Has points of presence in Geneva, Zurich, and Lugano.
• Community-IX.ch. 

Karten der Netzwerkknoten

• Internet Exchange Points
• Internet Exchange Map
• Packet Clearing House Report on Internet Exchange Point Locations | PCH

📝 Aufgabenbeschreibung

Internationaler Datenverkehr

Du untersuchst und dokumentierest, wie Daten beim Aufruf einer Webseite – von einem heimischen Computer (z. B. in der Schweiz) zu einem Webserver auf einem anderen Kontinent (z. B. in den USA oder Asien) reisen. Du verfolgst den Weg der Datenpakete und stellst ihn visuell und digital dar. Dabei sollen verschiedene Stationen wie WLAN, ISP, Glasfasernetz, Internet-Backbones und Unterseekabel berücksichtigt werden.

🎯 Lernziele

Du ...

• führst eigenständig Internetrecherchen zur Thematik durch und nutzt dabei digitale Karten.
• beschreibst, wie Internet-Daten international übertragen werden.
• erstellst eine visuelle digitale Darstellung eines technischen Prozesses (Datenübertragung).
• arbeitest selbstorganisiert, dokumentierst deinen Prozess und reflektierst dein Vorgehen.

🛤️ Vorgehen

🔍 Karten

• Internet Exchange Map
• Submarine Cable Map

🛠️ Tools

• ChatGPT
• Mindmap erstellen online
• https://padlet.com/ 

• MapGoose.com (Mapping tool)
• uMap - Online map creator

• What Is My IP Address - See Your Public Address - IPv4 & IPv6

🎨 Tipps zur Darstellung

• Nutze farbliche Kodierungen (z. B. national/international, Kabeltypen).

• Ergänze Symbole für Router, Rechenzentren, ISP, Glasfaserverteiler.

• Karten können interaktiv (Google Earth) oder statisch (Karte mit Legende) sein.

• Verwende Zeitachsen oder Layer, um den Ablauf sichtbar zu machen.

• Markiere wichtige Knotenpunkte (IXPs wie DE-CIX, AMS-IX, LINX, etc.).

🧮 Beurteilungsraster

Quellen