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Die Evolution des Internet
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30 Jahre Freundeskreis Hans-Furler-Gymnasium Oberkirch

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  • location of area under investigation south faced hill-slope of Bernese Alps between Sion and Sierre

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  • 1. 30 Jahre FreundeskreisHans-Furler-Gymnasium OberkirchDie Evolution des InternetTorsten BraunComputer Networks and Distributed SystemsInstitut für Informatik und angewandte MathematikUniversität Bernbraun@iam.unibe.ch, cds.unibe.ch
  • 2. Torsten Braun: Evolution des Internet Übersicht 1. Geschichte und Entwicklung 2. Struktur und Funktionsweise 3. Forschungsaktivitäten 19. Oktober 2012 2
  • 3. 30 Jahre FreundeskreisHans-Furler-Gymnasium OberkirchDie Evolution des Internet:Geschichte und Entwicklung
  • 4. Torsten Braun: Evolution des Internet Sputnik > 4. Oktober 1957: — Die Sowjetunion bringt den Satelliten Sputnik in die Erdumlaufbahn. > Februar 1958: — US-Präsident Eisenhower gründet Advanced Research Projects Agency (ARPA). — Ziel der ARPA: Koordination u. Förderung der angewandten Forschung in universitären und militärischen Einrichtungen 19. Oktober 2012 4
  • 5. Torsten Braun: Evolution des Internet Informatikforschung bei der ARPA > 1962: Berufung des Psychologie-Professors Joseph Licklider (MIT) zum Direktor des Information Processing Techniques Office der ARPA — Vision: interaktive Benutzung von Computern zur Unterstützung menschlicher Entscheidungsprozesse → Time-Sharing, d.h. Aufteilung der Rechenzeit auf mehrere Prozesse / Benutzer > 1966: Bob Taylor entwickelt die Idee, Grosscomputer miteinander zu verbinden statt für jeden Rechner ein separates Terminal zu benutzen 19. Oktober 2012 5
  • 6. Torsten Braun: Evolution des Internet Terminalverbindungen und Rechnernetze Wesley Clark (1966) Realisierung ? 19. Oktober 2012 6
  • 7. Torsten Braun: Evolution des Internet Verteilte Kommunikationsnetze > Paul Baran (RAND): „On Distributed Communications: I. Introduction to Distributed Communications Network‖, August 1964 > Motivation: Aufbau eines robusten Kommunikationsnetzes, welches einen atomaren Angriff überlebt. → verteilter Ansatz > Air Force unterstützt Realisierungsprojekt, AT&T lehnt ab. → Baran zieht Projektidee zurück. zentral dezentral verteilt 19. Oktober 2012 7
  • 8. Torsten Braun: Evolution des Internet Paketvermittlung 1966: Donald Davies (Imperial College, London): „Proposal for a Digital Communication Network― > Aufteilen der auszutauschenden Daten in einzelne, voneinander unabhängige Pakete fester Grösse > Paket = Steuerinformation (inkl. Ziel- und Quelladresse) + Daten > Weiterleiten der Pakete über Netz von Vermittlungsknoten > Ziel setzt Daten wieder zusammen. Daten Steuerinfo 19. Oktober 2012 8
  • 9. Torsten Braun: Evolution des Internet Leitungs- und Paketvermittlung B B A C A C D D 19. Oktober 2012 9
  • 10. Torsten Braun: Evolution des Internet Die Geburt des ARPANET > Oktober 1967: ACM Symposium in Gatlinburg (USA) — Vorträge von Larry Roberts (ARPA) u. Roger Scantlebury (Imperial College) — Beitrag von Imperial College zitiert Barans Arbeiten. > August 1968: ARPA veröffentlicht Ausschreibung zur Realisierung der Interface Message Processors (IMPs) — Auswahl der Offerte von Bolt, Beranek & Newman (BBN, MIT Spin-off) — Januar 1969: Vertrag mit BBN (1 Mio. $) > September 1969: Lieferung des ersten IMP an UCLA (University of California at Los Angeles) — Realisierung auf der Basis von Honeywell-Minicomputern — weitere Lieferungen in Abständen von 1 Monat > Dezember 1969: ARPANET besteht aus 4 Knoten, Verbindung über Telefonnetz 19. Oktober 2012 10
  • 11. Torsten Braun: Evolution des Internet ARPANET 19. Oktober 2012 11
  • 12. Torsten Braun: Evolution des Internet Network Working Group > Anfang 1969: Etablierung einer Arbeitsgruppe an den beteiligten Universitäten zur Entwicklung von Kommunikationssoftware — Wie kommunizieren IMPs und Endsysteme miteinander ? — Wie kommunizieren Endsysteme miteinander ? — Welche Anwendungen sollten unterstützt werden ? > Mitglieder der Arbeitsgruppe sind meist Doktoranden — Gründer: Jon Postel, Steve Crocker, Vint Cerf > Spezifikationen = Request for Comments (RFC) — Ausdruck einer freundlichen, kooperativen und konsensorientierten Arbeitsweise — S. Crocker: „Host Software―, April 1969, RFC 1 — S. Crocker, J. Postel et al.: A Prototypical Implementation of the NCP, RFC 55, Juni 1970 – NCP = Network Control Program > Heute: Internet Engineering Task Force (IETF) 19. Oktober 2012 12
  • 13. Torsten Braun: Evolution des Internet Frühe ARPANET-Anwendungen > 1971: Ray Tomlison (BBN) entwickelt erstes Email-Programm > 1971: erste RFCs über TELNET (Terminal-Emulation) und FTP (file transfer protocol) > 1973: TALK: einfaches Chat-Programm für zwei Benutzer, die sich auf dem selben Computer eingeloggt haben 19. Oktober 2012 13
  • 14. Torsten Braun: Evolution des Internet TCP/IP > Bisher: ARPANET als zuverlässiges Netz mit Fehlerbehandlung in IMPs > 1974: Entwicklung des Transmission Control Protocol (TCP) zur zuverlässigen Kommunikation → Fehlererkennung und Fehlerkorrektur in Endsystemen → Internet = Network of networks > 1977: Aufteilung von TCP in TCP/IP (IP = Internet Protocol) > ab 1974: TCP/IP wird in Unix implementiert und AT&T verteilt Unix gegen geringe Gebühr an Forschungseinrichtungen. Unix wird de facto Betriebssystem auf wissenschaftlichen Arbeitsplatzrechnern. > ab 1981: Aufbau und Zusammenschluss von Forschungsnetzen in den USA und Europa, Kopplung mit ARPANET > 1983: Umstellung des ARPANET von NCP auf TCP/IP 19. Oktober 2012 14
  • 15. Torsten Braun: Evolution des Internet Internet = Network of Networks Backbone (NSFnet) Gateway (Router) regionales Netz 19. Oktober 2012 15
  • 16. Torsten Braun: Evolution des Internet World Wide Web > 1989: Tim Berners-Lee beginnt am CERN in Genf die Entwicklung des World Wide Web (WWW). Motivation: Bedarf für ein einfaches System zum Sammeln, Aktualisieren und Austausch von Wissen > 1991: NSFNet öffnet Internet für private/kommerzielle Nutzer > 1993: Mosaic Browser von University of Illinois > 1994: WWW Consortium (W3C), Netscape Torsten Braun: Geschichte und Entwicklung des Internets, Informatik-Spektrum, Vol. 33, Nr. 2, Februar, 2010, S. 201-207, Springer Berlin / Heidelberg 19. Oktober 2012 16
  • 17. Torsten Braun: Evolution des Internet Internet-Multimedia-Anwendungen 19. Oktober 2012 17
  • 18. Torsten Braun: Evolution des Internet Entwicklung des Internet in Zahlen Heute: > 1 Milliarde Endsysteme im Internet > 1 Milliarde Facebook-Nutzer > 15 Millionen *.de Domänen-Namen 19. Oktober 2012 18
  • 19. 30 Jahre FreundeskreisHans-Furler-Gymnasium OberkirchDie Evolution des Internet:Struktur und Funktionsweise
  • 20. Torsten Braun: Evolution des Internet Internet: Netz von Netzen 19. Oktober 2012 20
  • 21. Torsten Braun: Evolution des Internet Netz der Universität Bern 19. Oktober 2012 21
  • 22. Torsten Braun: Evolution des Internet Schweizer Forschungsnetz 19. Oktober 2012 22
  • 23. Torsten Braun: Evolution des Internet Deutsches Forschungsnetz 19. Oktober 2012 23
  • 24. Torsten Braun: Evolution des Internet Europäisches Forschungsnetz 19. Oktober 2012 24
  • 25. Torsten Braun: Evolution des Internet Weltweiter Verbund der Forschungsnetze 19. Oktober 2012 25
  • 26. Torsten Braun: Evolution des Internet Internet: Netz von Netzen 19. Oktober 2012 26
  • 27. Torsten Braun: Evolution des Internet Internet Software/Hardware-Architektur Endsystem Server @ Anwendungen Transport (TCP/UDP) Router Betriebssystem Internet Protocol (IP) Hardware Netz physikalisches Medium 19. Oktober 2012 27
  • 28. Torsten Braun: Evolution des Internet Domain Name System (DNS) > Abbildung von Rechnernamen (z.B. www.unibe.ch) auf Internet-Adressen (z.B. 130.92.253.210) root *.fr *.de *.ch *.unige.ch *.unibe.ch *.unizh.ch 19. Oktober 2012 28
  • 29. Torsten Braun: Evolution des Internet Abruf einer WWW-Seite Internet- Provider ADSL-Modem GET index.html Daten SYN Router Web-Server www.unibe.ch (130.92.253.210) ACK index.html Daten 19. Oktober 2012 29
  • 30. Torsten Braun: Evolution des Internet Router Zieladresse, z.B. 130.92.253.210 Quelladresse, z.B. 217.162.38.195 TCP- Daten Anwendungsdaten Steuerinfos Ausgang 1 Router IP-Steuerinfos 10101001 11101001 00001111 00010101 ... Ausgang 2 Ziel Ausgang 66.*.*.* 1 130.*.*.* 2 19. Oktober 2012 30
  • 31. 30 Jahre FreundeskreisHans-Furler-Gymnasium OberkirchDie Evolution des Internet:Forschungsaktivitäten
  • 32. Torsten Braun: Evolution des Internet Internet der Dinge > Vision des „allgegenwärtigen Rechnens― (Ubiquitous Computing) für das 21. Jahrhundert von Mark Weiser (1991) > Nahtlose Integration von Rechnern in die Umgebung > Viele Rechner pro Person > RFIDs, Sensoren und Aktoren als Schlüsseltechnologie Internet Basisstation 19. Oktober 2012 32
  • 33. Torsten Braun: Evolution des Internet A4-Mesh Forschungsprojekt mit Hydrologen > Messen von — Wasserfluss — Boden- und Luftfeuchtigkeit — Boden- und Lufttemperatur — Niederschlag — Wind — Versickerung von Wasser im Boden zur Modellierung des zukünftigen Klimas und des Wasserfluss in alpinen Regionen > Unterstützung des Projekts MontanAqua in der Region Crans-Montana > oft: keine GSM/UMTS-Abdeckung > Lösung erlaubt permanenten Zugriff auf Messdaten durch Hydrologen und Transfer grösserer Datenmengen → bessere Modelle > Anforderungen: Robustheit, Sicherheit, Selbst-Management, Energieeffizienz Markus Anwander, Torsten Braun, Almerima Jamakovic, Thomas Staub: Authentication and Authorisation Mechanisms in support of Secure Access to WMN Resources, 4th IEEE International Workshop on Hot Topics in Mesh Networking, San Francisco, 25. Juni 2012 19. Oktober 2012 33
  • 34. Torsten Braun: Evolution des Internet Wetterdaten-Messeinrichtungen Windgeschwindigkeit und -richtung Lufttemperatur & relative Feuchte Sonneneinstrahlung Regen 19. Oktober 2012 34
  • 35. Torsten Braun: Evolution des Internet Bodenmessungen Lysimeter Bodenfeuchtigkeit 19. Oktober 2012 35
  • 36. Torsten Braun: Evolution des Internet Wasserflussmessungen 19. Oktober 2012 36
  • 37. Torsten Braun: Evolution des Internet MontanAqua Region Plaine Morte Gletscher Tseuzier Stausee Sierre Sion 19. Oktober 2012 37
  • 38. Torsten Braun: Evolution des Internet Topologie eines drahtlosen WiFi-Netzes Sierre Sion 19. Oktober 2012 38
  • 39. Torsten Braun: Evolution des Internet A4-Mesh Geräte 19. Oktober 2012 39
  • 40. Torsten Braun: Evolution des Internet Online-Sensorwerte 19. Oktober 2012 40
  • 41. Torsten Braun: Evolution des Internet Netz mit «Unmanned Aerial Vehicles» (UAVNet) Simon Morgenthaler, Torsten Braun, Zhongliang Zhao, Thomas Staub, Markus Anwander: UAVNet: A Mobile Wireless Mesh Network Using Unmanned Aerial Vehicles, 3rd International Workshop on Wireless Networking and Control for Unmanned Autonomous Vehicles, Anaheim, USA, 3. Dezember 2012 19. Oktober 2012 41
  • 42. Torsten Braun: Evolution des Internet Cloud Computing > basiert auf Netz- u. Server-Virtualisierung (vgl. IBM VM/370, 1972) > diverse Dienste (Rechnen, Speicher, Backup, Spezial-Software) durch Server, betrieben von Dienstanbietern > erfordert permanente Konnektivität > Energiesparpotenzial Server- Server- Server- Prozesse Prozesse Prozesse Betriebssystem Betriebssystem Betriebssystem Virt. Maschine Virt. Maschine Virt. Maschine Virtualisierungs-Software Rechner-Hardware 19. Oktober 2012 42
  • 43. Torsten Braun: Evolution des Internet Cyber-Physical Systems > Verknüpfung der realen physikalischen Welt (Sensoren und Aktoren) mit Cloud-Computing- Infrastrukturen > Echtzeitanforderungen an Messungen u. Steuerung > Anwendungsbereiche — Gesundheit — Gebäudesteuerung — Verkehr — Energie 19. Oktober 2012 43
  • 44. Torsten Braun: Evolution des Internet Smart Grids > Heutige Elektrizitätsnetze sind für die asymmetrische Verteilung der Energie zum Endverbraucher hin ausgelegt. > zukünftig: mehr dezentrale (alternative) Energieerzeugung > Gleichgewicht von Energieerzeugung und -verbrauch notwendig! > → Steuerung von Erzeugung, Verbrauch, Verteilung und Speichern von Energie basierend auf permanenten Messungen > → Internet-basierte Kommunikation zw. Sensoren, Aktoren, Computern > Neuer Ansatz: Energie-Router 19. Oktober 2012 44
  • 45. Torsten Braun: Evolution des Internet Inhaltszentriertes Networking – Paradigma für das zukünftige Internet ? /ard.de/tagesschau/2012-10-19 Data:/ard.de/tageschau/2012-10-19 Interest:/ard.de/tageschau/2012-10-19 1 2 3 4 5 6 7 19. Oktober 2012 45
  • 46. Torsten Braun: Evolution des Internet Zusammenfassung > Das Internet hat sich in letzten Jahrzehnten als das universell einsetzbare und offene Kommunikationsnetz etabliert. > Unterstützung verschiedener Anwendungen (Daten, Sprache, Video, Fernsehen, Spiele, Sensoren, …) > Die Entwicklung des Internet wurde und wird massgeblich durch die akademische Forschung beeinflusst. 19. Oktober 2012 46
  • 47. Torsten Braun: Evolution des Internet CDS-Forschungsgruppe an der Uni Bern > Dr. Desislava Dimitrova > Dr. Almerima Jamakovic-Kapic > Dr. Nikolaos Thomos > Dr. Jacob Cakareski > Islam Alyafawi > Carlos Anastasiades > Alexandru-Florian Antonescu > Markus Anwander > Zan Li > Matthias Thoma > Denis Lima do Rosario > Gerald Wagenknecht > Zhongliang Zhao > Konakt: braun@iam.unibe.ch, cds.unibe.ch 19. Oktober 2012 47
  • 48. Torsten Braun: Evolution des Internet Vielen Dank für die Aufmerksamkeit ! braun@iam.unibe.ch, cds.unibe.ch 19. Oktober 2012 48