Anmerkungen zur zuk"unftigen Technik des Internet

Wenn es darum geht, zuk"unftige technische Aspekte des Internet und
deren Auswirkungen im Voraus zu beschreiben, ist der Hinweis auf
viele "uberholte Szenarien "uber Kommunikationstechnik
ern"uchternd. Beispiele sind BTX, FAX und das
Internet selbst. Ein Szenario kann, nachdem die Zukunft eingetroffen
ist, als Wegweiser dienen beim R"uckblick, wie es dazu kam.
Der vorliegende Text beschreibt ein solches Szenario.


Warum etwas "uber Technik ?

Die zuk"unftige Technik des Internet und deren genaue Realisierung
wird in vielerlei Hinsicht Anwendungen, Medienformen und
ganze Wirtschaftszweige entscheidend beeinflu"sen. Die
Beschreibung der Technik soll Mut machen: Es ist nicht furchtbar
kompliziert und jeder ist eingeladen, bei der Realisierung
mitzumachen und mit zu bestimmen.


Da nun die Technik des Internet in Zukunft beschrieben werden soll,
m"ussen vorher einige wichtige technische Begriffe gekl"art werden.
Dann sind einige wichtigen Buzzwords bekannt, mit denen mensch sich
in eine Diskussion um die Technik des Internet munter einmischen kann.
Wer mehr wissen m"ochte, kann sich gerne per E-Mail an mich wenden
(pi@lf.net).

Die heilige Dreieinigkeit: Namen, Adressen und Routen

Das Internet ist ein paketorientiertes Datennetz. Daten werden
ausgetauscht, indem die zu verschickenden Daten zusammen mit einem
sogenannter :!:Nachrichtenkopf (:!:Header) verschickt werden, eben
als Pakete. Der Nachrichtenkopf enth"alt einige
Verwaltungsinformationen und zwei sehr wichtige Zahlen: Die Absender-
und die Zieladresse. \include{ipv4.eps Der Begriff {\it :!:Adresse}
wird im folgenden noch oft auftauchen. Hier eine Beispieladresse:
129.69.18.15. Jede der vier durch Punkte getrennten Zahlen kann
einen Wert zwischen 0 und 255 annehmen und wird in einem Zeichen
(:!:Byte) gespeichert.  Damit sind insgesamt 4294967296 (256 hoch 4)
verschiedene Adressen m"oglich, abz"uglich einer gewissen (kleinen) Zahl
von vorbesetzten Adressen, also ca. 4 Milliarden. Solche Zahlen sind in
genau 32 bit darstellbar.

Die im Internet zusammengeschlossenen Rechner wissen anhand der
Zahlen (Adressen), welchen Weg das Datenpaket gehen mu"s, um von
Absender zum Empf"anger zu kommen. Der Weg wird im Fachchinesisch als
:!:Route (englisch gesprochen "`ruut"', amerikanisch gesprochen
"`raut"') bezeichnet. Nur die Techniker der Telekom(ik) AG w"urden es
als "`Weg"' bezeichnen. Die Entscheidung "uber den Weg, den ein Paket zu
gehen hat, wird :!:Wegewahl oder :!:Routing genannt. Sie wird anhand
einer Unzahl von Systemparameter getroffen, die als Routingtabelle
bezeichnet wird. Je nach dem Standort eines Rechners im Netz ist
dessen Routingtabelle mehr oder minder komplex oder auch ganz
einfach: Schicke alles, was Du bekommst, "uber Deine einzige
derzeit bestehende Verbindung weiter.

Adressen im realen Internet sehen nicht besonders lesbar aus. Ein
Beispiel: 129.69.18.15 ist die Adresse eines weltbekannten Rechners
an der Uni in Stuttgart, "uber den diese Universit"at t"aglich
riesige Informationsmengen, vergleichbar der Menge von ca. 5000
B"uchern, versendet. Der Rechner 194.163.56.1 steht nur wenige
Kilometer weiter, geh"ort aber nicht zur Uni. Aus den Adressen ist
f"ur Benutzer praktisch nichts erkennbar und sie sind schwer zu
merken. Deswegen gibt es f"ur alle Rechner im Internet :!:Namen. Das
sind weltweit eindeutige Zeichenketten, die als Hilfsmittel f"ur die
Benutzer dienen. Der Rechner der Uni Stuttgart hei"st
ftp.uni-stuttgart.de, der Rechner in M"ohringen hei"st
delos.stuttgart.netsurf.de. Es gibt im Internet einen Mechanismus
(Dienst), um mit einem Namen nach dessen Adresse zu fragen und in
sehr kurzer Zeit auch eine Antwort darauf zu bekommen. Umgekehrt geht
es auch: Wenn nur die Adresse bekannt ist, kann "uber den Dienst der
Name erfragt werden. Der Dienst hei"st Domain Name Service (DNS) und
die beteiligten Rechner hei"sen Nameserver.

Was bisher geschah...

Die bisherigen Strukturen im Internet waren zu Beginn einfach: Jeder
konnte beim Network Information Center (NIC) einen weltweit
eindeutigen Adressenbereich beantragen und bekam ihn kostenlos
zugewiesen. Damit die Verwaltung einfacher war, wurden
zusammenh"angende Adressbereiche zugewiesen. So z.B. an die Uni
Stuttgart, die alle Adressen von 129.69.0.0 bis 129.69.255.255
belegen darf.

Mit diesen Adressen konnte ein Standort sich bei anderen
Internetstandorten (:!:Sites) anschlie"sen, solange diese Standorte
und die Standorte, "uber die jene wiederrum angeschlossen waren, dies
zuliessen.

Der Anschlu"s weiterer Institutionen an das Internet wurde in den
letzten Jahren jedoch zusehends zu einer generellen Dienstleistung.
Praktisch jede gr"o"sere Internet Site wurde vor die Wahl gestellt,
entweder selbst diese Dienstleistung bereit zu stellen oder sie
extern einzukaufen. Diensteanbieter (:!:Service Provider) konnte
praktisch jeder werden, der einen "`eigenen"' Link ins Internet
vorweisen konnte.

Damit eine Institution korrekt angeschlossen war, mu"ste 

  a) im Kernnetz des Internet, dem Netz der amerikanischen
  National Science Foundation (NSF), ein Routing-Eintrag
  existieren, der daf"ur sorgte, da"s ein Datenpaket
  f"ur den neuen Rechner auf jeden Fall sein Ziel fand.

  b) Ein Eintrag existieren, der daf"ur sorgte, da"s
  andere Rechner im Internet Namen der neue angeschlossenen
  Rechner in Adressen und umgekehrt Adressen korrekt in Namen
  der neuen Rechner aufl"osen konnten.

Dies wurde seit Beginn des heutigen Internet im Jahre 1982
so gehandhabt und funktionierte bis ca. 1993, als die Nachfrage nach
Internet Diensten weltweit explodierte.

... und warum es eigentlich nicht funktioniert:

Ungef"ahr im Jahr 1993 wurde klar, da"s das Internet auf diese
Weise nicht mehr lang funktionieren wird. Jedes Jahr verdoppelt
sich die Zahl der angeschlossenen Rechner, Netze und Organisationen.
Es ist nicht abzusehen, da"s das Wachstum abnehmen wird,
nachdem sich seit Beginn der 90er Jahre auch Internetanschl"usse
ausserhalb der USA verbreiten.

1. Neue Techniken

Kommunikationsmedien zeichnen sich durch einige zentrale
Parameter aus:

- :!:Bandbreite (bandwidth): Wieviele bits k"onnen pro Sekunde
  "ubertragen werden ?

- Entfernung (distance): Welche Distanz kann durch den Signaltr"ager
  "uberbr"uckt werden ?

- Verz"ogerung (:!:delay): Wie schnell verbreitet sich ein bit vom Sender
  zum Empf"anger und wie schnell kann der Sender mit einer Antwort
  rechnen ?

- :!:Jitter: Wie stark schwankt die Auslastung der Bandbreite und
  der Verz"ogerung ? Ein Beispiel aus dem t"aglichen Leben
  macht deutlich, wie Jitter wirkt: Eine Autobahnstrecke kann von
  einer bestimmten Anzahl Autos pro Stunde durchfahren werden.
  Doch sobald eine kritische Menge pro Stunde "uberschritten wird,
  kommt es zu Staus, weil nicht alle Autos gleich schnell fahren
  und durch das Abbremsen und Beschleunigen Kapazit"at
  verloren geht. Wenn alle Autos gleich schnell fahren, ist
  der Jitter gleich 0 und der Durchsatz am besten.

Seit Einf"uhrung der Glasfasertechnik Anfang der 80er Jahre
ist der Parameter {\it Bandbreite bestimmend, da dort die
gr"o"sten Verbesserungen m"oglich waren und noch sind.
Liefen die ersten "`dicken"' Leitungen des Internet in den USA
1987 noch mit 56000 bit (56Kbit, Kilo-bit) pro Sekunde, so sind derzeit
34000000 (34 Mbit, Megabit) pro Sekunde Standard, eine Verbesserung
um den Faktor 1000. In der Erprobung im Forschungsteil des Internet
sind derzeit 1000000000 bit (1 Gbit, Gigabit) pro Sekunde.

Die Glasfasertechnik ist noch lange nicht ausgereizt. Werte von
10000000000000 bit (10 Tbit, Terabit) pro Sekunde erscheinen aufgrund
der physikalischen Eigenschaften in den n"achsten Jahren erreichbar.

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die "uberbr"uckbare Entfernung.
Sind in herk"ommlichen Kupferkabeln nach wenigen Kilometern sehr
teure Verst"arker notwendig, k"onnen "uber Glasfaserstrecken Signale
Hunderte von Kilometern verst"arkerlos "ubertragen werden.

Dazu kommt die steigende Leistungsf"ahigkeit und Verf"ugbarkeit von
Ger"aten, die mit den Signalen auch etwas anfangen k"onnen: Computer
sind "uberall und breiten sich "uber den Arbeitsplatz, die
Heimanwendung und Haushaltsger"ate immer mehr in unserem Leben aus.
"Uber digitale Funktelefone werden die Nutzer und die daran
h"angenden Computer (Motorsteuerung im Auto, Digitalautoradio,
Digitalarmbanduhr, Walkman, CDplayer, elektronisches Notizbuch usw)
mobil.

2. Neue Anwendungen

Die Verf"ugbarkeit billiger Kommunikationsinfrastruktur wirkt
belebend auf die Kreativit"at der EntwicklerInnen und AnwenderInnen,
sich neue Nutzungsm"oglichkeiten zu "uberlegen.

In den Medien wurden in der letzten Zeit vielfach die interaktiven
Fernsehdienste beschrieben. W"ahrend darauf sehr gro"se
wirtschaftliche Hoffnungen ruhen und die Technologie solche
Dienste in absehbarer Zeit realisierbar erscheinen lassen,
ist es eher unwahrscheinlich, da"s die B"urgerinnen und B"urger
wirklich die 23. Wiederholung der Dallas Folge 47 sehen wollen.

Diese Klasse von Anwendungen ist aber technisch in eine
gro"se Gruppen von sogenannten :!:isochronen Diensten einzuordnen:
Informationsdienste, bei denen Informationen in einem zeitlich
vorherbestimmten Ablauf eintreffen, eben als Bilder und T"one, schnell
genug und korrekter Reihenfolge hintereinander, da"s daraus
beispielsweise ein Film oder auch Musik entsteht.

Eine weitere Klasse von Anwendungen wird durch die praktisch
universell verf"ugbare Kommunikationsinfrastruktur er"offnet: Das
:!:Toasternetz. Netzwerkschnittstellen sind als Beiwerk jedes
elektrischen Ger"ats, in jedem Lichtschalter, in jeder Gl"uhbirne zu
erwarten, da die zus"atzlichen Transistoren auf dem sowieso
vorhandenen Chip keinen weiteren Aufwand machen werden. Die
Diskussion um das intelligente Geb"aude (Smart House), welches
nat"urlich auch die Konsumenten zur Neubeschaffung motivieren soll,
wird seit einigen Jahren in der Gebrauchsg"uterindustrie gef"uhrt,
erste Schnittstellen wie X-10 existieren und finden Absatz. Und daher
kommt der Bedarf, auch Haushaltsger"ate addressierbar und ansprechbar
zu machen.

Das Internet als Basis des wissenschaftlichen Diskurs war
nicht f"ur sicheren Datenaustausch ausgelegt. Mit Sicherheit sind
f"ur die Kommunikationspartner die folgenden Zusicherungen gemeint:

- :!:Vertraulichkeit: Schutz vor dem Abh"oren des Kommunikationsinhalts.
  Niemand soll die M"oglichkeit haben, den Inhalt der Kommunikation
  mitzulesen. Dies wird normalerweise durch Verschl"usselung
  realisiert.

- :!:Korrektheit: Alle Kommunikationspartner sind sich sicher, da"s
  die "ubertragenen Daten w"ahrend der Durchquerung des
  Netzwerks nicht modifiziert wurden.

- :!:Echtheit: Die Kommunikationspartner wissen, da"s ihre Gegenstelle
  auch wirklich die Gegenstelle ist, mit der sie zu kommunizieren
  vorhaben, es kann niemand unbemerkt anstelle eines anderen
  Kommunikationspartners daran teilnehmen. Der Fachbegriff
  lautet Authentifizierung.

- :!:Privatheit: Auch die Information, da"s zwischen Kommunikationspartnern
  Kommunikationsvorg"ange stattgefunden haben, ist eine sch"utzenswerte
  Information. Diese Informationen werden Verkehrsdaten genannt.

Wenn diese Anforderungen gew"ahrleistet werden k"onnen, dann kommen
sehr breite Anwendungen aus dem gesamten wirtschaftlichen und
vertraglichem Umfeld hinzu: :!:Elektronisches Bezahlen, Vertragsabschl"usse
auf elektronischer Basis und vieles mehr l"a"st die Zahl der Anwender
erheblich steigen.

3. Die Adressen gehen aus

Derzeit sind ca. 5 Mio Rechner weltweit angeschlossen. Wenn die
Verdopplung der Zahl der ans Internet angeschlossenen Rechner weiter
anh"alt, dann werden sp"atestens in 10 bis 11 Jahren keine Adressen
mehr zur Verf"ugung stehen. In der Realit"at passiert das noch
deutlich fr"uher, da der Adressraum, um die Verwaltung zu
vereinfachen, sehr gro"sz"ugig vergeben wird. So sind z.B. der Uni
Stuttgart ca. 130000 Adressen zugeteilt, sie nutzt derzeit aber nur
6000.

\input{growth.eps}

Geschichtlich betrachtet ist das kein neuer Effekt. Die ersten
Internet-Adressen waren einfach Zahlen zwischen 0 und 255,
darstellbar in 8 bit: 10101101 in Bin"arschreibweise steht
f"ur die Zahl 128+32+8+4+1 == 173.

Im Jahr 1969 konnte sich niemand vorstellen, da"s einmal
mehr als 255 Rechner in einem Netz zusammenarbeiten w"urden.
Als um das Jahr 1973 die Grenze erreicht wurde, einigte man sich
gro"sz"ugig auf die doppelte Adressl"ange, 16 bit, und konnte
damit 65536 verschiedene Rechner addressieren. Auch diese Zahl an
Rechnern wurde erreicht und so einigte man sich 1982 auf die
vierfache Adressl"ange mit 32 bit, wie wir sie heute kennen.

4. Das Routing funktioniert nicht mehr

Das n"achste Problem h"angt mit dem Routing und mit der gestiegenen
Zahl an Rechnern zusammen, die im weltweiten Verbund zusammengeschaltet
werden.

Damit die Datenpakete zwischen allen Rechnern ausgetauscht werden
k"onnen, m"ussen sie korrekt "uber alle m"oglichen Wege ins Ziel
geleitet werden. Die dazu notwendigen :!:Routingentscheidungen
m"ussen an jedem Knoten des Netzes f"ur jedes einkommende Paket neu
getroffen werden. Die Entscheidung f"ur den korrekten Weg wird immer
gleich f"ur zusammengeh"orige Rechnergruppen, sogenannte Netze,
getroffen. Rechner geh"oren in dieselben Netze, wenn sie etwa von
einer Organisation am selben Ort betrieben werden und "uber eine
kleine Zahl von Kabeln mit dem Rest des Internet verbunden sind. F"ur
diese Netze f"allen spezielle Ger"ate, sogenannte Router, die
Entscheidungen, "uber welches Kabel die Pakete ins Internet
weitergereicht werden.

Ein Aspekt des Problems ist, da"s die Entscheidungen nicht
einmal vorgegeben werden und dann f"ur einen l"angeren Zeitraum
so bleiben k"onnen. Im Gegenteil, die Entscheidungen werden
h"ochst dynamisch getroffen, wenn z.B. aufgrund technischer
Defekte Kabel kurzfristig nicht funktionieren oder Partnernetze
gr"o"sere Umkonfigurationen vornehmen. So kann sich durchaus
der Weg der Datenpakete, w"ahrend eine Verbindung mit einem
weit entfernten Rechner besteht, mehrfach "andern.

Die Router, die als Schl"usselbestandteile der technischen
Infrastruktur Internet die Routingentscheidungen f"allen, machen dies
"uber gro"se Tabellen, in denen folgendes verzeichnet ist: Wenn ein
Datenpaket f"ur Netz A bestimmt ist, schicke es "uber Kabel B. F"ur
jedes Zielnetz ist eine solche Angabe notwendig. Weil eine einfache,
flache Tabelle daf"ur ausreicht, nennt man es {\it :!:flat routing.
Der Router empf"angt ein Datenpaket, stellt das Zielnetz darin fest,
schaut in der Tabelle nach, "uber welches seiner Anschl"usse es
geschickt werden mu"s und sendet es dann weiter.

Der zweite Aspekt des Problems ist die Tatsache, da"s das {\it
Nachschauen in einer Tabelle mit der Anzahl der Netze und der
steigenden Anzahl der pro Sekunde einkommenden Pakete (siehe 1.)
nicht mehr funktioniert. Eine kleine Rechnung macht dies klar: Eine
durchschnittliche Paketgr"o"se von 300 Byte und eine Bandbreite von
100 Mio Bytes pro Sekunde pro Kabel und 10 angeschlossene Kabel an
einem Router ergibt ca. 3 Mio Pakete pro Sekunde, f"ur die
entschieden werden mu"s, wohin sie geschickt werden. Einmal
nachschauen im Speicher, um auf die Tabelle zuzugreifen dauert ca.
100 Nanosekunden (dies entspricht dem 10-millionstel Teil einer
Sekunde) mit heutigen Speicherkomponenten. Also k"onnen gerade drei
Zugriffe auf den Speicher gemacht werden, danach kommt schon das
n"achste Paket an und will den Weg wissen.

Wenn komplexere Entscheidungen getroffen werden m"ussen, z.B.
um dem Videodatenstrom (Echtzeit) Vorrang vor der elektronischen Post
(sie kann auch noch in einigen Sekunden ausgeliefert werden) zu
geben, reichen einige handvoll Speicherzugriffe nicht mehr aus.
Und im Unterschied zur steigenden Bandbreite der Kabel und
der Rechenleistung der Computer sind die Zugriffszeiten auf
Speicher im letzten Jahrzehnt weit weniger dramatisch gestiegen.
Bei ca. 2 Nanosekunden ist aus physikalischen Gr"unden mit dem
heutigen Wissen das Ende der Fahnenstange erreicht.

IPng - Die n"achste Generation

Unter dem K"urzel :!:IPng (Internet Protocol - The Next
Generation)\footnote{Weitergehende Informationen "uber IPng sind
unter der URL http://playground.sun.com/pub/ipng/html/ipng-main.html
zu finden., in Anspielung auf die Fernsehsendung Star Trek - The
Next Generation (ST:TNG) sind die Aktivit"aten benannt, die das
Nachfolgesystem zum bekannten TCP/IP entwerfen sollen.

Der Entwurf wird in der Internet Engineering Task Force (:!:IETF)
vorbereitet. Die Teilnahme ist f"ur alle offen, so da"s sich
interessierte Personen und Organisationen jederzeit beteiligen
k"onnen. Die Diskussionen "uber die technischen Details sind im
Sommer 1995 noch nicht abgeschlossen. Die grundlegenden Aspekte
sind bereits abzusehen und Gegenstand des nachfolgenden Ausblicks.

Die neuen Adressen sind l"anger

Der Ausl"oser f"ur IPng war die gro"se Nachfrage nach IP-Adressen
seit Beginn der 90er Jahre. Wie bereits zuvor, entschied man sich f"ur das
simple Verl"angern der Adressen, da es dazu keine Alternative gab. Zwei
Fragen waren zu kl"aren: Um wieviel Bytes sollten die Adressen verl"angert
werden ? Sollten die neuen Adressen je nach Bedarf unterschiedliche
L"angen haben, z.B. 8, 10 und 12 Byte, oder alle dieselbe L"ange ?

Die beschlossene L"osung ist eine Verl"angerung der bisherigen
Adressen von vier Zeichen L"ange auf eine neue fixe L"ange von 16
Zeichen. \include{ipng.eps Damit kann theoretisch eine riesige
Zahl an Rechnern unterschieden werden: 256 hoch 16 ist gleich
340282366920938463463374607431768211456. F"ur jeden Erdbewohner sind
damit viele Milliarden Adressen verf"ugbar.

Die Verl"angerung ist aufwendig, weil jedes einzelne Datenpaket
damit einige Zeichen l"anger wird. Da die "Anderungen aber
vorerst auf nur wenigen Rechnern installiert werden,
geht die IETF davon aus, da"s zum Zeitpunkt eines st"arkeren
Einsatzes der neuen Adressen auch Rechner und Leitungen verf"ugbar
sind, die den nur geringen Zuwachs im Umfang der Datenpakete
verkraften.

Der Vorteil der langfristigen Stabilit"at dieser neuen Adressen
wiegt den kleinen Nachteil des erh"ohten Aufwands spielend auf.
Im Hinterkopf vermutet wieder jeder wie vor bald 13 Jahren,
da"s es diese unbeschreibliche gro"se Zahl von Knoten nie
erreicht werden wird und diese Adressen damit endg"ultig sind.
Mit der Verf"ugbarkeit der langen Adressen werden konkurrierende
Netzwerkprotokolle wie Novells IPX mit vielen Millionen Installationen
weltweit und die OSI Dienste der International Standards Organisation
(ISO) integriert. Die langfristige Stabilit"at geht "uber rein
technische Auswirkungen weit hinaus, da wie beispielsweise nach
dem Bau des Interstate Highwayssystems der USA in den 50er Jahren
neue, vorher unbekannte Nutzungen zu erwarten sind.

Routing

Wie oben erw"ahnt, kann das Routing der Pakete nicht mehr schnell
genug gemacht werden, wenn zuviele Netze auf unterschiedlichen
Wegen erreicht werden m"ussen. Mit den neuen Adressen wird
auch ein neues Schema vorgeschlagen, wie die Wegewahl stattfinden soll.
Das Verfahren wird bereits in "ahnlicher Form im derzeitigen
Internet durchgef"uhrt und basiert darauf, da"s die Netze der
Organisationen immer "uber sogenannte Diensteanbieter (Provider)
erreichbar sind. M"oglichst viele Kundennetze eines Dienstanbieters sind
durch die gleichen f"uhrenden Zeichen (Pr"afix) der Adresse zusammengefa"st.
Dies passiert "ahnlich wie beim Telefon: Alle Nummern mit dem
Pr"afix 0171 geh"oren zum D1 Funktelefondienst der Telekom AG,
alle Nummern mit dem Pr"afix 0172 geh"oren zum D2 Funktelefondienst
von Mannesmann Mobilfunk.

Damit m"ussen nicht mehr alle Netze in allen Routern bekannt sein,
sondern nur noch die Prefixe, deren Zahl bedeutend geringer ist.
Mit dieser Ma"snahme konnte im existierenden Internet die Zahl
der Tabelleneintr"age in Routern seit Mitte 1993 stabil bei ca. 20000
Eintr"agen gehalten werden, obwohl die Anzahl der vergebenen
Netze bereits bei "uber 45000 ist.

Diese technische L"osung hat aber entscheidende Auswirkungen: Die
Provider von Internetdiensten regieren damit in die Konfiguration der
Rechner ihrer Kunden hinein. Die Kunden begeben sich in eine direkte
Abh"angigkeit, denn die Umstellung aller m"oglicherweise viel tausend
Adressen in einer Organisation ist nicht "uber Nacht machbar und
kostet Geld. Damit binden die Provider ihre Kunden monopolartig an
sich. Der Wettbewerb der Provider untereinander ist durch diese
technische Entscheidung beschr"ankt, denn ein neues Angebot mu"s
schon deutlich besser sein, damit ein Kunde den Aufwand des Wechsels
auf sich nimmt. Derzeit ist beim starken Wettbewerb der vielen
kleinen Provider ein solches Verhalten nicht zu erwarten, aber sobald
sich der Internet Markt etwas beruhigt, werden harte
Auseinandersetzungen wahrscheinlich.

Eine realisierbare Alternative sind geographische Adressen, wie
sie aus dem Telefonnetz bereits bekannt sind. Alle Telefonnummern,
die mit 0711 beginnen, sind im Ortsnetz Stuttgart zu finden, alle
internationalen Telefonnummern, die mit 002 beginnen, f"uhren nach
Afrika.

Der neue Adressraum ist gro"s genug, da"s beide Vorschl"age
parallel realisiert werden k"onnen. Die aufkommenden Konflikte
werden Antrieb genug sein, geographische Adressen zu realisieren.

Migration

Die Ingenieure des Internet sind realistisch genug, um
"Ubergangsszenarien zu planen, da nicht "uber Nacht alle Rechner des
Internet von heute auf morgen die neuen Adressen nutzen werden. In
den Migrationsszenarien wird beispielsweise auf die Internetknoten
hingewiesen, die eine Shuttle-Mission ben"otigen w"urden, um neue
Protokolle zu erlernen: Auch Satelliten im Orbit um die Erde
verwenden TCP/IP.

Der Adressraum von IPng ist gro"s genug, um alle bisher verwendeten
IP-Adressen aufzunehmen. An den "Ubergangsstellen zwischen dem alten
Internet und neuen Internet stehen die bekannten Router und werden
alte IP-Pakete in neuen IP-Paketen verpackt "uber das neue Internet
zum Ziel bringen. Eine Vielzahl von m"oglichen Dienste"uberg"angen
wird die Internet Nutzer auf Jahre hinaus begleiten.

Sicherheit

W"ahrend das herk"ommliche Internet aufgrund seiner Herkunft als
Infrastruktur keine "uberm"a"sige Sicherheit bei der Kommunikation
anbot, werden beim Design von IPng bereits Sicherheitsaspekte
betrachtet. Dazu werden Verschl"usselungstechniken eingesetzt,
sogenannte Cryptoverfahren. Die Verfahren sind zum einen sicher, weil
teils mit mathematischen Beweisen nachgewiesen wurde, da"s sie sicher
sind. Oder sie sind sicher, da sie seit vielen Jahren "offentlich
bekannt sind und keine Verfahren bekannt sind, welche deren
Sicherheit beeintr"achtigen w"urden.

Cryptoverfahren sind die zentralen Schl"usselelemente beim Aufbau
einer Informationsgesellschaft und einer Informationswirtschaft.
Cryptoverfahren, deren Verfahren und Funktionieren nicht "offentlicher
Diskussion, Kontrolle und Kritik ausgesetzt waren, gelten nicht
als sicher. Sie bieten keine ausreichende Sicherheit vor nicht
offengelegten Interessen derjenigen, die sie vorschlagen.

Bei IPng kann jedes Datenpaket "uber zus"atzliche Daten (Authentisierung)
im :!:Nachrichtenkopf mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit
korrekt einem Sender zugeordnet werden. Damit ist der gr"o"ste
Nachteil der bisherigen Protokolle behoben: Hier konnte man ohne
gro"sen Aufwand einfach selbst Pakete zusammenbauen und auf das Netz
schicken, die den Empf"anger oder Sender einer Nachricht
kompromittieren konnten. Werden diese zus"atzlichen Daten allerdings
nicht mitgeschickt, das Datenpaket so schutzlos wie im Internet
bisher und jeder sicherheitsbewu"ste Rechner wird sich entscheiden
k"onnen, ob er dem Paket traut oder nicht.

Authentisierte Pakete tragen ihre Informationen immer noch offen
umher. Sie k"onnen nicht unbemerkt modifiziert werden, aber deren
Inhalt kann jeder lesen.

Der Schutz des Inhalts eines Datenpakets wird erst durch Verschl"usselung
erreicht. Auch daf"ur kann in IPng ein zus"atzliches Element in
den Nachrichtenkopf eingef"ugt werden. In Kombination mit
sicheren Informationen "uber den Sender k"onnen sichere
Kommunikationsvorg"ange realisiert werden, die auch
f"ur Geld"uberweisungen oder andere Aktionen mit Auswirkungen
auf die reale Welt geeignet sind.

Da IP-Pakete auch einfach in andere IP-Pakete verpackt werden k"onnen,
kann die Kommunikation dar"uberhinaus auch unbeobachtet stattfinden.

Ein erster Nachteil ist mit diesem grundsoliden Fundament an Sicherheit
allerdings verbunden: Die USA betrachten Systeme, die diese
Verfahren implementieren, als Waffen und erlauben deren Export nicht.
Frankreich und Russland verbieten den Einsatz solcher Systeme durch
nichtmilit"arische Einrichtungen.

Ein zweiter Nachteil kommt daher, da"s diese Protokolle ein
sehr hohes Ma"s an Sicherheit anbieten. Sie sind auch f"ur
milit"arische Stellen der h"ochstindustrialisierten L"ander
dieses Planeten nach heutigem Wissen praktisch nicht zu knacken.
Sie k"onnen also durchaus auch mi"sbraucht werden, um
Verbrechen zu planen, milit"arische Angriffe vorzubereiten
oder schlicht und einfach Steuern in gro"sem Stil zu
hinterziehen.

Nachdem die Vorgaben, wie IPng zu implementieren ist, breit
verf"ugbar sind, wird den Leuten in den Entwicklungslabors klar, da"s
die Nutzung dieser oder "ahnlicher Kommunikationssysteme umw"alzende
Wirkungen auf die Gesellschaft haben wird. Denn "uber die
informationelle Waffengleichheit von gro"sen staatlichen oder
wirtschaftlichen Einheiten gegen"uber dezentral organisierten
Strukturen wird es zu erheblichen Auseinandersetzungen kommen. Weder
das anarchistische Chaos noch der "Uberwachungsstaat Orwell'scher
Pr"agung sind besonders attraktive Zukunftsmodelle.

Zukunfsmusik

Im folgenden werden einige technische Details von IPng beschrieben,
die in Zukunft relevant werden k"onnen. In den Spezifikationen des
alten Internet Protokolls waren ebenfalls Felder vorgesehen, die aber
nie eine breite Anwendung gefunden haben. So ist bei diesen eher
experimentellen Elementen des Protokolls unklar, ob sie realen
Einsatz finden.

Multicast

Neben dem bekannten Rundfunk (Broadcast) gibt es auf Rechnernetzen
die Vorstellung, Datenpakete nicht nur an genau einen Empf"anger oder
an wirklich alle Knoten auf dem Netz zu senden, sondern an eine
Untermenge aller Knoten im Netz. Eine solche Sendung nennt man
:!:Multicast. IPng erlaubt solche Multicast-Dienste, indem
daf"ur u.a. Adressbereiche im IPng Adressraum bereitgestellt werden
und die Regeln zur Aussendung und Empfang von Datenpaketen daf"ur
formuliert wurden.

Damit lassen sich verschiedenste Dienste realisieren. Einige
Beispiele sind Telefon- und Videokonferenzen, geb"uhrenpflichtige
Fernsehkan"ale (wie z.B. Premiere), rechnerunterst"utzte
Gruppenarbeit, Wertpapierhandel, interaktive politische Diskussionen
oder auch Spiele.

Wenn "uber IPng solche Dienste angeboten werden, wird beispielsweise
"uber den Endger"atemarkt bei Fernseherger"aten und die
Fernsehkabelnetze soviele weitere Dienste verf"ugbar und damit
attraktiv, da"s konkurrierende Verfahren wie herk"ommliches
Kabelfernsehen und Dienste anderer Anbieter an den Rand gedr"angt
werden.

Isochrone Dienste

F"ur die Bereitstellung isochroner Dienste wird in IPng ein Feld im
Nachrichtenkopf bereitgehalten, das sich :!:Flow-ID nennt.

Isochrone Dienste sind Informationsdienste, bei denen Informationen
in einem zeitlich vorherbestimmten Ablauf eintreffen, eben als
Bilder und T"one, schnell genug und korrekter Reihenfolge
hintereinander, da"s daraus beispielsweise ein Film oder auch Musik
entsteht.

Ob die Flow-ID als Teil des IPng Protokolls ausreicht, um
die bekannten isochronen Dienste wie Kabelfernsehen, Radio
oder Telefon zu realisieren, ist noch Gegenstand von
Forschungsarbeiten. Doch nat"urlich kam der Vorschlag daf"ur
nicht aus heiterem Himmel.

Wenn sich damit zuverl"assig Dienste anbieten lassen, wird
dies wie Multicast dazu f"uhren, da"s die verschiedenen, getrennt
betriebenen Dienste (Rundfunksendernetz, Kabelnetz, Telefon)
zusammenwachsen und die wirtschaftliche und gesellschaftliche
Potenz der Diensteanbieter immer mehr an Bedeutung gewinnt.

Toasternetzwerk

In IPng stehen Mechanismen der automatischen Konfiguration
von Netzknoten bereit. Damit k"onnen Rechner ohne langes "Uberlegen
aufgestellt, ans Netz angeschlossen und eingeschaltet werden.
Die Rechner finden sich im Netz dann automatisch und selbstst"andig
zurecht und sie fangen an zu kommunizieren.

Das erleichtert zuerst einmal den Betreuern von komplexen
Unternehmensnetzwerken die Arbeit. In der Folge wird sich die
Kommunikationsf"ahigkeit von elektrischen und elektronischen Ger"aten
nur durch das Hinzuf"ugen von einfachsten Chips zum Ger"at
erreichen lassen. Die Kosten des Chips werden soweit sinken, so hoffen
die Designer von IPng, da"s jedes elektrische Ger"at, auch
der sprichw"ortliche Toaster, irgendwann einmal ab Werk
kommunikationsf"ahig ist.

Dahinter stecken Vorstellungen von der Zukunft der postindustriellen
Gesellschaft, die n"utzlich oder auch sehr erschreckend sein k"onnen.
Wenn sich die elektrischen Ger"ate optimal der Nutzung im Haushalt
anpassen k"onnen und erst abends beginnen, Strom zu verbrauchen
oder wenn die Wasseruhr vor Lecks warnt, k"onnten m"oglicherweise
gro"se Mengen nat"urlicher Resourcen gespart werden.

Gleichzeitig erm"oglicht der voll verdrahtete Haushalt jedoch auch
die totale "Uberwachung, Kontrolle, den Verlust der Privatsph"are
und den Kontrollverlust des Anwenders. Letzteres wird in folgendem
Szenario plastisch: Beim Betreten der Wohnung schaltet der T"ursensor
das Licht ein und das Telefon leitet die mit Dringlichkeit
angeforderten R"uckrufe ein. Und wom"oglich beginnt die Mikrowelle,
das Abendessen aufzuw"armen...

Mobilit"at

Digitale Mobiltelefone haben gezeigt, da"s bereits mit wenig
Aufwand mobile Kommunikation m"oglich ist und daf"ur ein
gro"ser Bedarf besteht.

Wenn diese digitalen Kommunikationswege bereits bestehen, ist
es ein logischer Schritt, dar"uber auch Rechner mobil zu
vernetzen. IPng enth"alt viele der f"ur mobile Datenkommunikation
notwendigen Mechanismen, darunter auch Vorschl"age, wie
die Information "uber den Aufenthaltsort der mobilen Ger"ate
versteckt werden kann. Alle derzeit vorstellbaren mobilen
Kommunikationsdienste (Cityruf, Mobiltelefone,
Verkehrstelematikanwendungen) sind ohne weiteres dar"uber
einfach realisierbar.

Einige der dar"uber ebenfalls realisierbaren Anwendungen sind
mobile Programme: Sie bewegen sich durch das Internet,
von Rechner zu Rechner und arbeiten solange ohne Unterbrechung
weiter. Diese Eigenschaft ist das m"oglicherweise das Fundament
der n"achsten Stufe der Evolution: K"unstliches Leben, welches
in der Infosph"are lebt, sich dort ern"ahrt und vermehrt.

Mit so vielen "'neuen Lebewesen"' k"onnten dann wiederrum die
Adressen knapp werden und so schlie"st sich der Kreis...