Weltumspannende Vernetzung der Computer: die größte Maschine

Weltumspannende Vernetzung der Computer: die größte
Maschine aller Zeiten
(Henner Schneider, Fb Informatik, FH Darmstadt)
Die Übermittlung von Daten über größere Entfernungen hat die Menschen schon lange vor unserer Zeit beschäftigt. Die Überbringung von Nachrichten in mündlicher und schriftlicher Form
durch Boten mag die früheste Form der "Datenfernübertragung" sein. Daher steckt bis heute der
Begriff des "Tragens" in diesem Wort. Die Botenläufer bewältigten z.B. in den alten Kulturen der
Maya weite Strecken. Reiter und später Postkutschen machten das Botensystem leistungsfähiger.
Doch auch die Verwendung von Schall und Licht als Nachrichtenträger sind schon vor langer Zeit
entdeckt und eingesetzt worden. Die Buschtrommel kennen wir aus Afrika und anderen Regionen.
Die Rauchzeichen der Indianer stellen einen Vorläufer der Morse-Codes dar. Diese Verfahren
wurden immer weiter verbessert. Die optische Telegraphie erreichte zur Zeit Napoleons I.
(15.8.1769 - 5.5.1821) einen Höhepunkt ihrer Entwicklung.
Doch erst die Entdeckung der Elektrizität im 17. und 18. Jahrhundert führte im 19. Jahrhundert
zur Entwicklung der elektrischen Telegraphie und des Telefons, welche die Grundlage unserer
heutigen Datenfernübertragung bilden.
a) Nachrichtenübertragung
Telegraphie: Ein erster Vorschlag zur Verwendung von "Elektrizität zur Übermittlung von Nachrichten" findet sich in einem mit C. M. unterzeichneten Brief vom 1.2.1753, der in Scots Magazine, Vol. 15, p.88, im Jahr 1753 publiziert wurde. Allerdings wurden darin noch keine geeigneten
Geräte zum Senden und Empfangen der Nachrichten beschrieben.
Die ersten Versuche zur elektrischen Nachrichtenübertragung mit codierten Signalen zur Telegraphie mit elektrochemischen Methoden machte 1809 Samuel Thomas Soemmerring (28.1.1755 2.3.1830) in München. Es gelang ihm, Zeichen über mehrere hundert Meter zu übertragen. Er
wurde für diese Leistung vom bayerischen König geadelt.
Im Jahr 1820 legte André Marie Ampère (22.1.1775 - 10.6.1836) der Académie in Paris Pläne für
die elektrische Telegraphie vor. In Göttingen baute 1833 der Mathematiker und Physiker Carl
Friedrich Gauß (30.4.1777 - 23.2.1855) zusammen mit seinem Kollegen Wilhelm Eduard Weber
(24.10.1804 - 23.6.1891) den ersten elektromagnetischen Telegraphen, der über längere Zeit
funktionsfähig war. Am Ostertag, dem 7.4.1833 nahmen sie den Telegraphen zwischen der von
Weber betriebenen Sternwarte und dem physikalischen Institut von Gauß in Betrieb. Die Übertragungsstrecke wurde bis 1838 benutzt.
Der Amerikaner Samuel Finley Breese Morse (27.4.1791 - 2.4.1872) entwickelte als Bastler 1836
bis 1837 einen Schreibtelegraphen, den er am 4.9.1837 mit der Übertragung der Worte "successful
experiment with telegraph, september 4th1837" vorführte. Am 20.6.1840 reichte er das Patent für
die nach ihm benannte "Morse-Taste" ein. Am 16.12.1842 hielt er die Idee fest, Telegraphie durch
den atlantischen Ozean zu betreiben. Im Jahr 1844 wurde ein nach seinem Prinzip weiterentwikkelter Telegraph zwischen Washington und Baltimore in Betrieb genommen. Das System verbreitete sich bald weltweit. Die Morse-Codes wurden entweder akustisch von den Telegraphenbeamten aufgenommen bzw. auf Papierstreifen aufgezeichnet. Im Jahr 1846 verwendete Alexander Bain
( 1810 - 2.1.1877) erstmals einen Lochstreifen aus Papier für einen elektrischen Telegraphen.
Zur industriellen Herstellung von Telegraphengeräten gründeten Werner Siemens (13.12.1816 6.12.1892) und Johann Georg Halske (30.7.1814 - 18.3.1890) im Jahr 1847 die "TelegraphenBauanstalt Siemens & Halske", aus der die heutige Siemens AG entstand. Für seine Leistungen
erhielt Werner von Siemens 1888 von Kaiser Friedrich III. den Adelstitel.
Der kommerzielle Wert der Nachrichtenübertragung mittels Telegraphen wird auch bald erkannt.
Auf Anraten von Werner Siemens gründete Paul Julius Reuter (21.7.1821 - 25.2.1899) in London
ein telegraphisches Depeschenbüro, das 1851 als Aktiengesellschaft zu der international bekannten
Nachrichten-Agentur Reuter wurde. Er erhielt für seine Leistungen 1871 den Titel Freiherr von
Reuter.
Am 28.4.1875 wird von der französischen Staatstelegraphen-Verwaltung der von Jean Maurice
Emile Baudot (11.9.1845 - 28.3.1903) entwickelte fünfstellige Binärcode eingeführt. Dieser Code
wurde später international übernommen. Ihm zu Ehren wurde die Einheit für die Übertragungsgeschwindigkeit von einem Zeichen pro Sekunde als ein Baud festgelegt.
Fernschreibtechnik: Am 16.10.1933 begann die Deutsche Reichspost mit Geräten von Siemens
den Fernschreibdienst, der als Telex bezeichnet wurde. Am 14.7.1935 wurde der TeilnehmerFernschreibdienst eingeführt.
Telefonie: Elisha Gray (2.8.1835 - 21.1.1901) erfand 1876 das Telefon und meldet am 14.2.1876
sein Patent "für die telegraphische Übertragung von Sprechlauten" an. Unabhängig entwickelt
Alexander Graham Bell (3.3.1847 - 2.8.1922) im Jahr 1876 einen Fernsprecher, den er ebenfalls
zum Patent anmeldete. Seine Konstruktion erwies sich in der Folge als erfolgreicher. Am
24.10.1861 führte Johann Philpp Reis (1834 - 14.1.1874) vor dem Physikalischen Verein in
Frankfurt a. M. sein elektrisches Telefon erstmals vor.
Bildübertragung: Am 10.11.1855 erhielt Giovanni Caselli ein Patent für einen Bild-Telgraphen
(Pan-Telegraph). Das System konnte 1861 erstmals technisch eingesetzt werden. Nach vielen
Verbesserungen durch zahlreiche Erfinder und Ingenieure gelang etwa ab 1924 die Übertragung
bewegter Bilder. Max Dieckmann erhielt für ein "Verfahren zur elektrischen Fernsichtbarmachung
bewegter Bilder" am 29.8.1924 ein Patent in Deutschland.
Die Reichspost testete ab dem 8.3.1929 in Berlin drahtlose Fernsehbildsendungen (noch ohne
Tonübertragung). Am 11.6.1929 wurde in Berlin von mehreren Firmen die Fernseh Aktiengesellschaft Berlin gegründet, aus der später die Bosch Fernseh GmbH wird.
Von den Bell Telephon Laboratories in New York wurde am 27.6.1929 erstmals ein Farbfernsehsystem mit drei Farben vorgestellt.
Am 22.3.1935 wurde in Berlin-Charlottenburg der weltweit erste öffentliche Fernsehsender mit
regelmäßigem Programm in Betrieb genommen.
Am 30.1.1933 wurde Adolf Hitler (1899 - 1945) Reichskanzler und die Nationalsozialisten kamen
an die Macht. Sie mißbrauchten unter der Leitung von Joseph Goebbels (1897 - 1945) den Rundfunk für ihre Propagandazwecke. Bei der Olympiade vom 1. bis 16.8.1936 wurden regelmäßige
Fernsehübertragungen durchgeführt.
Am 1.3.1936 wurde anläßlich der Leipziger Messe ein erstes Bildtelefon für den öffentlichen Betrieb zwischen Leipzig und Berlin eingerichtet. Es folgten weitere Strecken.
Die Deutsche Bundespost führte am 1.1.1979 den Telefon-Fernkopierdienst ein.
Interkontinentale Kabel: Um 1850 begann die systematische Erschließung der Kontinente mit
Telegraphenstrecken. Am 25.7.1850 wurde in Dresden der Deutsch-Österreichische TelegraphenVerein (DÖTV) gegründet, dem sich später weitere Staaten anschlossen. Am 2.3.1856 wurde in
Genf der "Westeuorpäische Telgraphenverein" gegründet. Am 17.5.1865 wurde in Paris die
"Internationale Telegraphen-Union (ITU)" gegründet, die ihren Sitz in Bern erhielt. Im Jahr 1874
wurde der Weltpostverein gegründet.
Am 28.8.1850 wurde von den Gebrüdern Brett ein Kabel von Dover nach Cap Gris Nez durch den
Ärmelkanal verlegt. Nach ersten Fehlschlägen gelang es ihnen, am 25.9.1851 ein funktionstüchtiges Kabel zu verlegen, das am 13.11.1851 offiziell in Betrieb genommen wird. Am 10.3.1854
wurde unter Einfluß von Cyrus West Field (30.11.1819 - 11.7.1892) die "Atlantic Telegraph Co.
of New York, New Foundland and London" gegründet. Nachdem erste durch den Atlantik verlegte Kabel nicht zufriedenstellend arbeiteten, wurde 1865 bis 1866 ein brauchbares Kabel verlegt.
Damit waren die Kontinente durch Telegraphenleitungen verbunden.
Am 30.7.1955 wurde die Verlegung des ersten Transatlantik-Kabels für den Fernsprechverkehr
begonnen. In dem Kabel waren im Abstand von 65 km Verstärker in Röhrentechnik integriert, um
die Signale zu regenerieren. Das Kabel wurde am 27.9.1955 in Betrieb genommen.
Funkübertragung: James Clerk Maxwell (13.11.1831 - 5.1.1879) formulierte 1873 in Cambridge
in seinem grundlegenden Werk "A treatise on electricity and magnetisme" die von Faraday
(22.9.1791 - 25.8.1867) gefundenen physikalischen Zusammenhänge und gab die grundlegenden
Gleichungen zur Elektrodynamik an. Ferner beschrieb er die nach ihm benannte elektromagneteische Lichttheorie. Darauf basierte die Entdeckung der elektromagnetischen Wellen im Jahr 1887
durch Heinrich Rudolph Hertz (22.2.1857 - 1.1.1894), der zwischen 1885 und 1888 an der ersten
Technischen Hochschule, ursprünglich Polytechnischen Schule (gegründet 7.10.1825) in Karlsruhe
lehrte und forschte.
Guglielmo Marconi (25.4.1874 - 20.7.1937) begann schon 1895 mit ersten Experimenten zur
Verwendung der elektromagnetischen Wellen für die Funkübertragung (so bezeichnet, da die
elektromagnetischen Wellen anfangs durch elektrische Funken erzeugt wurden). Als Physiker
setzte er seine Experimente systematisch fort und führte am 14.5.1897 am Bristol-Kanal zwischen
Lavernock Point und der Insel Flatholm (5 km Entfernung) erste erfolgreiche Funkversuche vor.
Am 12.12.1901 gelang ihm die erste Funkübertragung über den Atlantik. Er übertrug drei kurze
Signale für den Buchstaben "S" des Morsealphabets von Poldhu in Cornwall über ca. 3400 km
nach Glace Bay in Neuschottland, USA. Am 17.12.1902 gelang dann die Übermittlung eines größeren Textes über diese Strecke. Für die Leistungen zur Entwicklung der drahtlosen Telegraphie
wurde er 1909 zusammen mit Karl Ferdinand Braun (6.6.1850 - 20.4.1918), dem Erfinder des
Halbleiterdetektors und der nach ihm benannten Kathodenstrahlröhre (Bildröhre), der am
14.10.1898 ein Patent für drahtlose Telegraphie erhielt, durch den Nobelpreis für Physik geehrt.
Schon kurz nach der erfolgreichen Erprobung des Funktelegraphie wurden Firmen zu deren industrieller Entwicklung und Auswertung gegründet. In England entstand die Marconi.Gesellschaft.
In Deutschland wurde am 27.5.1903 in Berlin aus Arbeitsgruppen von Siemens & Halske sowie
AEG die Gesellschaft für drahtlose Telegraphie mbH. gegründet, die sich später Telefunken
nannte, und ab dem 1.10.1941 im Alleinbesitz von AEG war.
Am 4.8.1903 fand in Berlin die erste Konferenz mit dem Ziel einer weltweiten Regelung und
Normung des Funkverkehrs statt. Ihr folgt am 3.10.1906 die erste Welt-Funkkonferenz in Berlin,
bei der 27 Länder ein Abkommen über die Regelung des Funkverkehrs schlossen.
Die Funktechnik wurde durch die Erfindung der Verstärkerröhre wesentlich verbessert, für die
Robert von Lieben (5.9.1878 - 20.2.1913) am 3.3.1906 ein Reichspatent anmeldete. Sie wurde
durch weitere Erfindungen, z. B. von Lee de Forest (26.8.1873 - 30.6.1961) in USA, von Manfred
von Ardenne (*20.1.1907 ) und von Walter Schottky (23.7.1886 - 4.3.1976) in Deutschland sowie
einer Reihe weiterer Erfinder verbessert und technisch einsatzfähig gemacht. Zusammen mit dem
von Alexander Meißner (11.9.1883 - 4.1.1958) am 10.4.1913 patentierten Rückkopplungsverfahren konnten damit Röhrensender großer Leistung entwickelt werden.
Am 15.4.1912 sendete der Funker der Titanic vor ihrem Untergang das weltweit vereinbarte Notsignal SOS. Es gelang der daraufhin zu Hilfe gekommenen Carpatia 711 Schiffbrüchige zu retten.
Leider kam für 1490 Passagiere die Rettung zu spät. Dieses Unglück war Anlaß zu der dritten
internationale Funk-Konferenz in London (Titanic-Konferenz).
Am 25.11.1927 wurde auf einer Konferenz in Washington, USA eine Neufassung des Weltfunkvertrages zwischen 76 Staaten abgeschlossen, der am 1.1.1929 in Kraft trat. Am 18.11.1927 wurde das Comité Consultatif International Technique des Communications Radioélectriques (CCIR)
gegründet. Es nahm seine Arbeit am 1.1.1929 in Den Haag auf.
Von der Funkstation der Reichspost in Königswusterhausen bei Berlin wurden ab dem 1.2.1921
regelmäßige Rundfunksendungen (drahtlose Telefonieprogramme) ausgestrahlt. Es folgte am
1.8.1922 der Wirtschafts-Rundfunk in Berlin, ein erster kommerzieller Rundfunksender, dessen
Empfänger gegen Gebühr vermietet wurden. Ab dem 29.10.1923 wurde aus dem Vox-Haus in
Berlin ein Rundfunk-Programm zur Unterhaltung ausgestrahlt. Damit war der öffentliche Rundfunk entstanden, der später auch aktuelle Nachrichten und viele andere Informationen übertrug.
Die Erfindung des Transistors durch John Bardeen (23.5.1908 - 30.1.1991), Walter Houser Brattain (10.2.1902 - 13.10.1987) und William Bradford Shockley (13.2.1910 - 14.8.1989), die am
25.6.1948 publiziert wurde, brachte für die Funk- und Fernmelde-Technik gravierende Verbesserungen mit sich. Die Erfinder wurden am 10.12.1956 für ihre Arbeit mit dem Nobelpreis für Physik geehrt.
Am 24.9.1979 begann in Genf die "Funkverwaltungs_Konferenz (WARC)", die eine Neuordnung
der weltweiten Verteilung der Funkfrequenzen beschloß.
Satellitenübertragung: Am 4.10.57 wurde der erste künstliche Erdsatellit Sputnik I von der Sowjetunion in eine Umlaufbahn geschossen. Der Satellit sendete Funksignale zur Erde. Der erste
Nachrichtensatellit Telstar wurde von den USA am 10.7.1962 erfolgreich gestartet. Am 8.11.1963
wurde über eine experimentelle Sendeanlage das erste Ferngespräch von Deutschland nach USA
über Satellit geführt. Im Jahr 1964 wurde die Erdefunkstelle der Deutsche Bundepost in Raisting
in Oberbayern in Betrieb genommen. Am 13.2.1964 wurde die "Communication Satellite Corporation (Comsat)" als Gesellschaft zum kommerziellen Betrieb von Nachrichtensatelliten gegründet.
Die Gesellschaft startete am 6.4.1965 ihren ersten Kommerziellen Nachrichtensatelliten Early
Bird.
Lichtwellenleiter: Am 24.5.1881 erhielt Alexander G. Bell in USA ein Patent für den von ihm
erfundenen Photophonic Receiver, ein Gerät zur lichttechnischen Übertragung von Telefonsignalen.
In Deutschland wurde in Berlin-Wilmersdorf erstmals am 16.3.1978 ein Lichtwellenkabel in Betrieb genommen. Das erste Lichtwellenkabel für den normalen Betrieb wurde am 14.2.1979 in
Frankfurt eingeschaltet.
b) Nachrichtenverarbeitung
Codierung: Der deutsche Telegraphen-Beamte Friedrich Clemens Gerke (22.1.1801 - 21-5.1888)
entwickelte im Jahr 1851 den Code für das bis heute verwendete "Morse-Alphabet". Es wurde am
1.7.1852 vom Deutsch-Österreichischen Telegraphenverein allgemein eingeführt. Es besteht aus
zwei Signalen (lang und kurz) und zwei Pausen (kurz zwischen den Signalen und lang zwischen
Zeichen).
Das Morsealphabet
Buchstaben:
a .ä .b -...
c -.-.
ch - - - d -..
e .
f ..-.
g --.
h ....
i ..
j .--k -.l .-..
m -n -.
o --p .--.
q --.r .-.
s ...
t u ..ü ..-v ...w .-x -..y -.-z --..
å .--.é ..-..
ñ --.--
Ziffern:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
.---..--...-.........
-....
--...
---..
----.
-----
Sonderzeichen:
Punkt
.-.-.Komma
--..-Doppelpunkt
---...
Bindestrich
-....Apostroph
.----.
Klammer
-.--.Fragezeichen
..--..
Anführungszeichen . - . . - .
Eine Reihe weiterer Codes für verschiedene technische Anwendungen folgte. So verwendete Baudot 1874 den schon von Francis Bacon benutzten 5-Bit-Code für Drucktelegraphen. Daraus wurde 1887 von Carpentier der Fünf-Spur-Lochstreifen entwickelt. Der von Murray weiterentwickelte
Code wurde 1932 als CCIT-2 Code genormt.
Die theoretische Untersuchung der Codierung folgte erst relativ spät. Daraus entstanden systematisch entwickelte Codes für unterschiedliche technische Zwecke.
Fehlererkennung: Arbeiten von Claude Elwood Shannon (*30.4.1916) zur Informationstheorie
lieferten Beiträge zu diesem Arbeitsgebiet. Richard Wesley Hamming (*11.2.1915) beschrieb 1950
fehlererkennende und fehlerkorrigierende Codes.
Datenverarbeitung: Die automatischen Vermittlungseinrichtungen für den Selbstwählbetrieb
waren frühe digitale Prozeßrechner, auch wenn sie nicht als solche bezeichnet werden.
c) Nachrichtenvermittlung
Vermittlungseinrichtungen: Am 25.1.1878 wurde in New Haven, Connecticut, USA das erste
handbetriebene Fernsprech-Vermittlungsamt der Welt (Telephone branch exchange) in Betrieb
genommen. In Deutschland wurde die Telefon-Vermittlungstechnik am 12.1.1881 mit der Inbetriebnahme des Fernsprechamtes an der Französischen Straße eingeführt. Es nahm seinen Betrieb
mit anfangs nur acht Teilnehmern auf, jedoch wuchs die Teilnehmerzahl rasch.
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Es entstehen Firmen, die sich mit der großindustriellen Fertigung von Nachrichtengeräten beschäftigen. In USA wurde am 29.6.1878 in Boston, Masachusetts die Bell Telephone Company gegründet. Aus einer seit etwa 1870 betriebenen Mechanikerwerkstatt gründet Carl Lorenz (1844 21.12.1889) 1880 die Telegraphenbauanstalt, Fabrik für elektrisches Licht, elektrische Eisenbahnen, Kunst und Industrie. Die Firma wurde später mit anderen Firmen zu der C. Lorenz AG,
aus der die Standard Elektrik Lorenz (SEL) entstand. Am 3.3.1885 wurde in Albany, New York
die Firma American Telephone and Telegraph Co (AT & T) gegründet. Sie übernahm 1899 die
Bell Telephone Co. In Berlin gründete Werner Genest (18.8.1850 - 13.3.1920) mit seinem Compagnon die Firma Mix & Genest. Er erhielt im Jahr 1900 von der Reichspost die Genehmigung
zum Bau privater Nebenstellenanlagen. In Frankfurt gründete Harry Fuld zusammen mit Carl Lehner im Jahr 1899 die Deutsche Privat Telephon Gesellschaft, aus der später die Firma Telefonbau
und Normalzeit GmbH wird. Auch diese Firma befaßte sich ab 1900 mit der Produktion und Vermietung privater Telefonanlagen.
Selbstwählbetrieb: Am 3.11.1892 wurde das erste automatische Fernsprech-Vermittlungsamt in
La Porte, Indiana, USA in Betrieb genommen. Es arbeitete nach einem 1891 von Almon B. Strowger (19.10.1839 - 26.5.1902) entwickelten System. Am 10.7.1908 wird in Hildesheim das erste
öffentliche Fernsprechwählamt in Deutschland in Betrieb genommen. Ihm folgen bald weitere
Ortsvermittlungsstellen für den Selbstwählbetrieb. Ab dem 16.5.1923 wurden von der Reichspost
auch automatische Fernwahlsysteme eingesetzt. Aber erst 1952 wurde die Landesfernwahl für den
Telefondienst in Deutschland flächendeckend eingeführt.
Der Selbstwählverkehr nach USA wurde 1970 in Betrieb genommen. Es folgte der weltweite
Selbstwählverkehr nach vielen anderen Ländern. Im Jahr 1955 stellt die Deutsche Bundespost das
Telegraphennetz auf Selbstwählbetrieb um.
Im Jahr 1965 wurde in USA das erste von den Bell Telephone Laboratories entwickelte elektronische Vermittlungssystem mit Computersteuerung Number 1 Electronic Switching System (No. 1
ESS) in Betrieb genommen. 1975 waren in USA schon über 800 solche Systeme in Betrieb. Am
29.8.1974 wurde in München-Perlach das erste rechnergesteuerte Wählsystem (EWS) von der
Deutschen Bundepost zu Versuchszwecken eingeschaltet. Die erste serienmäßig produzierte
EWS-Anlage wurde am 28.10.1977 von Siemens an die Deutsche Bundespost ausgeliefert.
Schaltalgebra: Frühe Versuche zur systematischen Darstellung kombinatorischer Logik stammen
aus der Zeit 1275 bis 1305 von Raimundus Lullus (ca.1234 - 1315). Dessen Ideen wurden von
Giodano Bruno (1550 - 1600) und später in der Zeit von 1672 bis 1676 von Gottfried Wilhelm
Leibniz (21.6.1646 - 14.11.1716) weiter verbessert. Erste graphische Darstellungen zur Logik
entwickelten Leonhard Euler (15.4.1707 - 18.9.1783).
George Boole (2.11.1815 - 8.12.1864) gab 1847 eine Algebra zur Darstellung logischer Probleme
an, die heute nach ihm als Boolsche Algebra benannt wird. Sie wurde weiterentwickelt von Sir
William Hamilton (8.3.1788 - 6.5.1856), Augustus de Morgan (1806 - 1871) und John Venn
(4.8.1834 - 4.4.1923), der im Jahr 1880 graphische Darstellungen zur Logik entwickelte.
Aus der Boolschen Algebra entwickelte Claude E. Shannon bei der Untersuchung von Relaisschaltungen 1938 die Schaltalgebra als Grundlage der Nachrichtenvermittlungstechnik sowie der
digitalen Datenverarbeitung.
Telekonferenzen: Unter Leitung von John J. Carty (1861 - 1932), der Chefingenieur bei AT&T
war, fand in New York am 16.5.1916 eine Ferntagung mit Telefon-Konferenzschaltung statt. Daran waren 1100 Teilnehmer in New York, 1000 Teilnehmer in Chicago, 900 Teilnehmer in Boston,
850 Teilnehmer in Philadelphia, 500 Teilnehmer in Atlanta und 750 Teilnehmer in San Francisco
über Telefon beteiligt.
Digitale Netze und Paketvermittlung: Ein Grundproblem der Nachrichtentechnik stellt die Vermittlung von Nachrichten zwischen bestimmten Sendern und Empfängern innerhalb einer großen
Menge von Teilnehmern dar.
Ursprünglich wurde die Vermittlung durch räumliches Verbinden der Leitungen von Sender und
Empfänger vorgenommen. Damit konnten zeitlich parallel mehrere Teilnehmer miteinander kommunizieren. Das Verfahren wird daher als Raummultiplex-Technik bezeichnet. Aus der anfänglichen, manuellen Verbindung durch Steckschnüre wurden automatisch gesteuerte Vermittlungseinrichtungen mit Relais und später mit elektronischen Koppelfeldern weiterentwickelt
Im Rahmen der Funktechnik entstand die Notwendigkeit der gleichzeitigen Übertragung vieler
Informationen, die auf verschiedene Frequenzbereiche moduliert verteilt wurden. Auch über Leitungen machte man von diesen Modulationsverfahren im Rahmen der Trägerfrequenztechnik Gebrauch. Diese Art der Verteilung der Nachrichten auf verschiede Frequenzen zur zeitgleichen
Übertragung nennt man Frequenzmultiplex-Technik.
Ein weiteres Verfahren, über einen Kanal, z.B. eine Leitung Nachrichten von mehreren Sendern zu
entsprechenden Empfängern zu verteilen, besteht in der zeitlich versetzten Übertragung der einzelnen Nachrichten. Dieses Verfahren nennt man folglich Zeitmultiplex-Verfahren. Da bei dieser
Methode die Nachricht von einem Sender zu einem Empfänger in Form eines oder mehrerer zusammengehörender Datenpakete erfolgt, nennt man diese Technik auch Paketübertragung oder
Paketvermittlung. Die Zuordnung der übertragenen Nachrichten kann synchron zwischen Sender
und Empfänger erfolgen. Dabei müssen die Datenpakete keine besondere Information über den
Empfänger enthalten. Daneben ist auch die asynchrone Zuordnung der übertragenen Datenpakete
an die Empfänger möglich. Dazu müssen die Datenpakete entsprechende Empfängeradressen mitbekommen. Üblicherweise werden die Datenpakete in Rahmendaten mit Prüfinformationen etc.
verpackt. Verschiedene derartige Protokolle wurden genormt.
Ein Problem des Zeitmultiplex-Verfahrens ergibt sich daraus, daß der Übertragungskanal den Teilnehmern nur noch zeitlich versetzt zur Verfügung steht. Daraus können sich z.B. bei realzeitabhängigen Übertragungen, wie Sprach- oder Bildübertragung Probleme ergeben.
Durch die Einführung des Integrierten Sprach- und Daten-Netzes (ISDN) durch die Telekommunikationsgesellschaften, z.B. durch die Bundespost im Jahr 1988 wurde die Übertragung von
Sprachdaten in digital codierter Form und von digitalen Daten über das Telefonnetz möglich.
d) Computervernetzung
Die ersten Computersysteme wurden direkt vom Anwender bedient, d.h. der Anwender mußte
selbst an den Computer gehen und hatte auch direkten Zugriff zum Computer. Mit zunehmender
Leistungsfähigkeit und steigender Komplexität, wurde es notwendig, den Computer durch speziell
ausgebildetes Personal, den Operator bedienen zu lassen. Damit ergab sich auch die Möglichkeit,
die Anwenderaufträge, die in Form von Lochkartenstapeln zur Bearbeitung abgegeben wurden, so
effizient, wie möglich in einer Art Fließbandsystem, der Stapelverarbeitung durch den Computer
laufen zu lassen. Allerdings ergaben sich dadurch sehr lange Durchlaufzeiten, die für die Benutzer
zu einer wenig effizienten Arbeitsweise führten. Daher wurden unter Verwendung der Nachrichtenübertragung Methoden entwickelt, die den direkten Zugriff vom Arbeitsplatz aus zum Computer ermöglichten. Es entwickelten sich weitgehend parallel zwei Methoden der Datenfernverarbeitung.
Satpelfernverarbeitung: Einerseits wurden die für die Stapelverarbeitung benötigten Peripheriegeräte, d.h. Lochkartenleser und Drucker über fest verbundene Kabel vom Rechner entfernt betrieben, für die sogenannte Stapelfernverarbeitung (Remote Job Entry).
Time Sharing: Andererseits wurden Fernschreibgeräte (Teletypes, TTY) als interaktive, schreibende Terminal über Leitungen an Computer angeschlossen. Mittels entsprechender Unterstützung
durch zeitscheibengesteuerte Betriebssysteme (Time Sharing System) und Interpreter für Programmiersprachen (Basic) wurde damit der interaktive Betrieb für den Anwender möglich.
Die schreibenden, zeilenorientierten Terminals wurden durch die seitenorientierten Bildschirme
abgelöst, die anfangs noch mit einem festen Satz von Zeichen arbeiteten. Erst die Einführung von
Rastergraphik-Bildschirmen machte die Verwendung von Graphik und Zeichen auf einem Bildschirm möglich, wie wir es heute kennen.
Über Modemstrecken wurde auch die Übertragung digitaler Daten für den Betrieb von Interaktiven Terminals über das Telefonnetz möglich. Allerdings blieben die Übertragungsgeschwindigkeiten durch die geringe Bandbreite der Telefonkanäle von ca. 3 kHz sehr kleun. Andererseits waren
diese exklusiv für einen Benutzer verwendeten Übertragungsstrecken von der gesamten Auslastung her betrachtet dennoch wenig effizient. Um diesen Aspekt zu verbessern wurden oft mehrere
Terminals über Steuereinheiten gebündelt an eine Leitung geschaltet. Dann konnten auch teure
breitbandige Standleitungen noch rentabel genutzt werden. Doch diese Technik war nur dort einsatzfähig, wo eine größere Anzahl Terminals an einem Ort (in max. 30 m Umkreis) benötigt wurde.
Internet: Zur Verbesserung der Datenkommunikation und der Datenfernverarbeitung schlug im
August 1964 Paul Baran, ein Mitarbeiter der Rand Corporation die Übertragung mittels Pakettechnik vor. Er hatte diese Technik im Rahmen von Arbeiten für ein Telefonsystem der USLuftwaffe schon 1962 erarbeitet, doch waren die Unterlagen ursprünglich geheim. Bei der Paketübertragung werden die zu übertragenden Daten mit Rahmendaten versehen, die Zielinformationen, Prüfworte etc. enthalten. Die Übertragungsstrecke, an der alle Benutzer angeschlossen
sind, wird immer nur so lange von einem Paket belegt, wie dieses für die Übertragung benötigt.
Dann kann ein anderer Benutzer Daten übertragen. Der Empfänger erkennt seine Daten an der
Zieladresse im Datenpaket.
Solche Netze erlauben bei relativ geringem Netzaufwand eine sehr betriebssichere und preiswerte
Übertragung. Auch können die Netze sehr flexibel genutzt werden. Allerdings wird das mit einigen
neuen Problemen erkauft. Insbesondere benötigt man für den sinnvollen Betrieb solcher Netze
Rechner, die den Datenverkehr kontrollieren und steuern. Auch besteht die Möglichkeit, daß
fremde Daten mitgelesen werden können, was nur durch Chiffrierung verhindert werden kann.
Mit der Advanced Research Projects Agency (ARPA) förderte die US Regierung ab etwa 1957 im
Rahmen des technologischen Wettlauf mit dem Ostblock unter militärischen Aspekten die Forschung in den USA insbesondere auch an den Hochschulen. Dabei erwuchs sehr bald die Notwendigkeit, verstärkt Computer zu nutzen. Ab 1964 wurde in USA die Vernetzung von Computern
diskutiert. Erste Testinstallationen wurden 1966 untersucht. Im Jahr 1968 wurde in Großbritannien ein erstes Paketübertragungsnetz von den National Physical Laboratories (NPL) in Betrieb genommen. Um die Datenfernverarbeitung zu verbessern und preiswerter zu machen wurde in USA
im Oktober 1967 ein erster Plan für das Arpanet vorgelegt, das mit Paketübertragungstechnik arbeiteten sollte. Der erste Netzknoten wurde 1969 von Frank Heart, Robert Kahn, Severo Ornstein,
William Crowther und David Walden, Mitarbeitern der BBN Inc. in Cambridge entwickelt. Im
Dezember 1969 wurde der erste Netzknoten an der Universität von Californien in Los Angeles
(UCLA) eingerichtet. Es wurden anfänglich die Universität von Utah, die Universität von California in Santa Barbara und das Stanford Research Institut (SRA) angeschlossen. Im Jahr 1970
schlossen sich die Harvard University und das MIT in Boston an das Netz an.
Das Arpanet wurde im Oktober 1972 anläßlich der International Conference on Computer Communications (ICCC) in Washington erstmals öffentlich vorgeführt. Im Januar 1973 waren schon 35
Knoten von Hochschulen und Forschungsinstituten an das Netz angeschlossen. Dabei ergab sich
das Problem, daß zumeist schon eigene interne Netzstrukturen vorhanden waren, die mit dem
überregionalen Netz verbunden werden mußten. Neben der Terminalkommunikation entstanden in
dieser Zeit weitere Dienste auf dem Netz, insbesondere der Dateiübertragungsdienst (File Transfer
Protocol, FTP) und Programme für elektronische Post (E-Mail).
Im Jahr 1973 startete DARPA (Defense Advanced Research Project Agency, die aus ARPA entstanden war) das Internet-Projekt, um die unterschiedlichen Netzstrukturen mit einem einheitlichen Protokoll zu verbinden. Dabei wurden ein paketorientiertes Satellitennetz, ein paketorientiertes Funknetz, das bisherige Arpanet und das von XEROX PARC (Palo Alto Research Center)
entwickelte Ethernet (IEEE standard 802.3) für die verschiedenen Übertragungsbereiche verbunden. Im Jahr 1976 wurde die ursprünglich problematische Verbindung verschiedener Netzprotokolle durch die Entwicklung eines einheitlichen Übertragungsprotokolls verbessert, das zum Internet-Protokoll wurde (Transmission Control Protocol / Internet Protocol, TCP/IP). An dieser Entwicklung waren Bob Kahn (DARPA) und Vincent Cerf (Stanford University) führend beteiligt.
Da von den Hochschulen in USA überwiegend Rechner mit dem Betriebsystem UNIX verwendet
wurden, war es für die Entwicklung der Netze sehr vorteilhaft, daß die Bell Laboratories (AT&T)
das von ihnen entwickelte Betriebssystem durch Werkzeuge zur Datenfernverarbeitung über das
Netz erweiterten. So entstand u.a. 1978 das Programm UUCP (Unix to Unix CoPy). Es wurde
von 1979 von Tom Truscott und Steve Bellovin für das von ihnen entwickelte Usenet (Users Network) eingesetzt. Dieses Netz diente vorwiegend zur Verteilung von Informationen in NewsGruops, die im Internet nicht gut unterstützt wurden.
Im Jahr 1981 entstand als weiteres Paketnetz das BITNET (Because It's Time Network). Es arbeitete mit relativ preiswerter 9600 bps Übertragungsrate, während das Arpa-Net zu dieser Zeit
mit 56 kbps Leitungen betrieben wurde. Im BITNET wurde das Network Job Entry (NJE) Protokoll verwendet, die Ein- und Ausgabe über Lochkarten nachbildete.
Im Rahmen der Tagung der EUUG (European Unix User's Group) wurde im April 1982 von Teus
Hagen, Peter Collins und Keld Simonsen das European Unix Network (Eunet) ins Leben gerufen.
Es diente vorwiegend zum Austausch von E-Mail und für News Groups mittels UUCP.
Am 1.1.1983 wurde die Verwaltung des Netzes von DARPA an die Defense Communications
Agency (DCA) übergeben. Im Arpanet wurde für alle Knoten das einheitliche Protokoll TCP/IP
eingeführt. Zugleich wurde der militärische Teil des Netzes als Milnet vom Arpanet getrennt weiter betrieben. In UNIX wurde TCP/IP ebenfalls integriert (BSD Version 4.2). Es gab in diesem
Jahr etwa 390 Knotenrechner im Arpanet.
Im Jahr 1984 entwickelte Rick Adams für den Zugang zum Netz über serielle Terminals das Serial
Line IP (SLIP). Das von Paul Mockapetris entwickelte Domain Name System (DNS) wurde im
Internet eingeführt.Es ordnet jedem Computer im Netz eine eindeutige numerische Adresse zu und
erlaubt zugleich weitgehend frei gewählte, selbsterklärende Namen für die Computer zu vergeben.
In diesem Jahr wurde auch das European Academic and Research Network (EARN) und das FidoNet gegründet. Im Jahr 1984 wurde in Deutschland der Verein zur Förderung des Deutschen
Froschungsnetzes (DFN) gegründet, der zusammen mit der Deutschen Bundespost, später der
Telekom das Wissenschaftsnetz (WIN) aufbaute. Das WIN wurde über Gateways an das Internet
angeschlossen. Ab Okober 1992 wurde die Nutzung des DFN-Netzes liberalisiert und war nicht
mehr an die Mitgliedschaft im DFN gekoppelt. Seither bieten auch eine Vielzahl privater Anbieter
(Provider) Zugänge zum Netz für Jedermann an. Die Deutsche Telekom hat 1995 den Zugang
über ihren T-Online Dienst eingerichtet.
Im Jahr 1985 wurde von der National Science Foundation (NSF) ein Netz von fünf Supercomputern über das NSFNET-Backbone (backbone = Rückgrat, Sammelleitung) mit 56 kbs Leitungen
eingerichtet. Im Jahr 1988 wurden im NSFNET Klasfaserkabel mit 1,54 Mbps als Backbone (T1Backbone) eingeführt. Damit stiegen die Nutzungsmöglichkeiten sowohl von der übertragenen
Datenmenge, wie auch der Nutzerzahl drastisch. 1990 wurde das T3-Backbone mit 45 Mbps eingeführt.
196 entwickelten Brian Kantor und Phil Lapsley das Network News Transfer Protocol (NNTP),
das für die Kommunikation der News Groups auf dem Internet eingeführt wurde. 1989 entwikkelte D. Perkins das PPP (Point to Point Protocol), wodurch das zu fehleranfällige SLIP für die
serielle Verbindung von Rechnern im Netz ersetzt wurde.
1989 wurde in Europa die Organisation RIPE (Resaux IP Europeens) zur Koordination der IPNetze gegründet. 1990 wurde die Arpanet-Institution aufgelöst. Das Netz wurde nun weltweit
zum Internet.
Durch die rasch steigende Zahl von Rechnern und folglich auch Informationen im Internet wurde
es sehr schwierig gezielt nach Informationen zu suchen. Daher entwickelten Alan Emtage und Peter Deutsch an der McGill Universty in Montreal das Suchsystem Archie und Brewster Kahle das
System WAIS (Wide Area Information Servers). 1991 folgte das von Paul Lindner und Mark P.
McCahill an der University of Minnesota entwickelte Recherche-Werkzeug Gopher. Alle diese
Suchwerkzeuge wurden schließlich von dem 1992 von Tim Berners-Lee und Kollegen am CERN
(Centre Europeen de Recherche Nucléaire) in Genf entwickelten WWW (World Wide Web) abgelöst, das mit Hypertext-Methoden im gesamten weltweiten Netz zu suchen erlaubt.
Nicht zuletzt auf der Basis des WWW und der dafür entwickelten Browser (z.B. Mosaic, Netscape etc.) entwickelte sich das Internet in den folgenden Jahren weiter zu dem heute von jedermann
benutzbaren Netz.
Multimediale Kommunikation: Durch Ergänzung der WWW-Browser mit Darstellungsmöglichkeiten für Graphiken einschließlich 3D.Darstellung und bewegten Szenen sowie Tonwiedergabe wird eine multimediale Kommunikation möglich.
Verteilte Datenverarbeitung: Durch den Einsatz dynamisch erzeugter HTML-Seiten und die
Ergänzung der Netbrowser durch plattformunabhängige Übersetzer für die C++ ähnliche Sprache
JAVA wird es möglich, aktive Elemente in die Darstellung einzubeziehen. Damit eröffnen sich
Möglichkeiten zur verteilten Datenverarbeitung, deren Auswirkungen bislang noch nicht endgültig
abzusehen sind.
Sonstige Netze: Neben dem Internet entstanden die schon erwähnten militärischen Netze. Aber
auch viele Firmen, insbesondere Großfirmen installierten eigene Datennetze.
Zur Zeit ihrer Gründung viel diskutiert waren die Netze der Polizei. Ab 1972 begann unter Horst
Herold, der ab 1971 Leiter des BKA (Bundeskriminalamt) war, entsprechend dem am 22.3.1972
von der Bundesregierung beschlossenen Schwerpunktprogramm "Innere Sicherheit" ein beispielloser Ausbau der Poizeiorgane mit Computern, Datenbanken und dem INPOL-Netzwerk. Heute ist
das Netz in das europäische Netz der Polizei mit zentralen Computern in Straßburg eingebunden.
Daneben gibt es auch Netze der Geheimdienste, über die ihrer Bestimmung entsprechend wenig
bekannt ist. Das Grundgesetz verlangt eine sorgsame Trennung dieser Dienste von der Polizei, die
nach den aus der leidvollen Vergangenheit der Zeit des 3.Reiches gemachten Erfahrungen auch
dringend geboten ist. Die Überwachung obliegt u.a. den Datenschutzbeauftragten. Heute werden
diese Computernetze viel weniger kritisch diskutiert als in der Zeit ihrer Gründung, obgleich sie
heute viel wirksamer eingesetzt werden können. Vielmehr erhitzen sich die Gemüter an Problemen, wie pornographischen und politischen Darstellungen im Internet. Alle möglichen Leute streben Regelungen für die Benutzung des Internet an, nicht zuletzt, um Macht darüber ausüben zu
können.
Nachdem das Fernmeldemonopol der Bundespost aufgehoben wurde, versuchen derzeit einige
Private Firmengruppen, neben dem öffentlichen Telekommunikationsnetz kommerzielle Netze
aufzubauen.
Weiterführende Literatur:
1. Von Weiher, Sigfrid: Tagebuch der Nachrichtentechnik - von 1600 bis zur Gegenwart.
Berlin: VDE-Verlag, 1980. ISBN 3-8007-1182-6
2. Kyas, Othmar: Internet: Zugang, Utilities, Nutzung. Bergheim: DATACOM-Verlag, 1994.
ISBN 3-89238-098-8
3. Lindner, R.; Wohak, B.; Zeltwanger, H.: Planen, Entscheiden, Herrschen. Vom Rechnen
zur elektronischen Datenverarbeitung. Reinbeck bei Hamburg: Rowohlt Taschenbuch
Verlag, 1984. ISBN 3-499-17715-3
4. Goldberg, Adele (ed.): A History of Personal Workstations. Reading, MA.: AddisonWesley, 1988. ISBN 0-201-11259-0