Backbone

  • Fabian Sinner
  • Februar 20, 2024

Inhaltsverzeichnis

    Backbone

    Ein Backbone im Internet bezeichnet das zentrale Netz von Hochgeschwindigkeits-Verbindungen und Routern, die die verschiedenen Teile des Internets miteinander verbinden. Es handelt sich dabei um eine Art „Rückgrat“ des Internets, das für den Datenverkehr zwischen weit entfernten Standorten zuständig ist.

    Was genau ist ein Backbone?

    Backbones verbinden lokale und regionale Netzwerke (wie die Netzwerke von Internetdienstanbietern) mit nationalen und internationalen Netzen, wodurch ein globaler Datenverkehr ermöglicht wird. Für die Datenübertragung werden Hochgeschwindigkeitsleitungen verwendet (z.B. Glasfaserkabel), die große Datenmengen schnell über weite Strecken transportieren können. Hinzu kommen Satelliten-gestützte Funkverbindungen.

    Backbones bestehen aus einer Reihe von zentralen Knotenpunkten und Hauptverteilzentren, die in der Regel in großen Städten oder anderen wichtigen Verkehrsknotenpunkten liegen. Backbones sind oft redundant ausgelegt, was bedeutet, dass sie über mehrere parallele Wege verfügen, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen und Ausfälle zu minimieren. Wenn ein Teil des Backbones ausfällt, kann der Datenverkehr dank der Redundanz umgeleitet werden.

    Betreiber der Backbones sind in der Regel große Telekommunikationsunternehmen (z.B. Deutsche Telekom) oder spezialisierte Firmen, die die Infrastruktur warten und erweitern. Untersee- und transkontinentale Kabel sind ein wichtiger Bestandteil von Backbones, da sie Kontinente und Länder miteinander verbinden. Internet-Backbones sind essenziell für die Funktionsfähigkeit des Internets, da sie die Grundlage für den Datenverkehr zwischen verschiedenen Teilen des Netzwerks bilden.

    Die technische Funktionsweise von Backbones

    Die technische Funktionsweise von Internet-Backbones basiert auf einer Kombination von Hardware, Software und Netzwerkprotokollen.

    • Hochgeschwindigkeitsleitungen: Backbones bestehen aus Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsleitungen, meist Glasfaserkabel. Diese Kabel nutzen Licht, um Daten mit extrem hohen Geschwindigkeiten über weite Strecken zu übertragen.
    • Router und Switches: Im Backbone-Netzwerk werden leistungsstarke Router und Switches eingesetzt. Router leiten Datenpakete anhand ihrer Zieladresse weiter. Sie sind entscheidend für die Bestimmung des effizientesten Weges für die Daten durch das komplexe Netzwerk. Switches verbinden Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks und leiten Daten basierend auf der MAC-Adresse weiter.
    • Netzwerkprotokolle: Das Internet verwendet das TCP/IP-Protokoll (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), um den Datenverkehr zu steuern. IP ist verantwortlich für die Adressierung und das Routing von Datenpaketen, während TCP eine zuverlässige Übertragung gewährleistet, indem es die Ankunft von Paketen bestätigt und verlorene oder beschädigte Pakete erneut sendet.
    • Peering und Transit: Backbone-Netzwerke sind über Peering-Abkommen und Transit-Verbindungen miteinander verbunden. Beim Peering tauschen zwei Netzwerke direkt Daten aus, ohne dafür zu bezahlen, während beim Transit ein Netzwerk einem anderen erlaubt, seine Verbindungen für eine Gebühr zu nutzen.
    • Netzwerk-Knotenpunkte (Points of Presence, PoPs): Dies sind physische Zugangspunkte, an denen verschiedene Netzwerke an den Backbone angeschlossen werden. Hier finden oft die Übergänge zwischen verschiedenen Arten von Netzwerken statt, zum Beispiel von lokalen Netzwerken zu nationalen und internationalen Backbones.
    • Management: Backbone-Netzwerke müssen kontinuierlich überwacht und gewartet werden, um Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Dies erfordert fortgeschrittene Netzwerkmanagement-Systeme.
    • Redundanz: Um Ausfälle zu vermeiden, sind Backbones oft redundant konzipiert, mit mehreren Pfaden zwischen zwei Punkten. Falls eine Verbindung ausfällt, kann der Datenverkehr automatisch umgeleitet werden.

    Warum sind Backbones so wichtig?

    Sie ermöglichen die globale Vernetzung, indem sie lokale und regionale Netzwerke miteinander verbinden. Ohne Backbones wäre es nicht möglich, dass Daten schnell und zuverlässig über Kontinente und Ozeane hinweg übertragen werden. Backbones sind dafür ausgelegt, eine enorme Menge an Datenverkehr zu bewältigen. Sie verwenden Hochgeschwindigkeits-Glasfaserkabel und andere fortschrittliche Technologien, um große Datenmengen effizient zu transportieren.

    Durch redundante Verbindungswege und -systeme stellen Backbones sicher, dass das Internet auch bei Störungen, wie Kabelschäden oder Systemausfällen, funktionsfähig bleibt. Sie ermöglichen eine schnelle Umleitung des Datenverkehrs, um Ausfallzeiten zu minimieren. Backbones sind so konzipiert, dass sie mit dem stetig wachsenden Datenverkehr und den steigenden Anforderungen des Internets skalieren können. Dies ist entscheidend, um mit der zunehmenden Anzahl von Nutzern, Geräten und Diensten Schritt zu halten.

    Vom einfachen Web-Browsing über Streaming-Dienste bis hin zu komplexen Cloud-Anwendungen und dem Internet der Dinge (IoT) – Backbones ermöglichen die breite Palette von Diensten und Anwendungen, die wir täglich nutzen. Sie sind die Grundlage für zahlreiche wirtschaftliche Aktivitäten und sind entscheidend für die moderne Kommunikation. Unternehmen, Regierungen und Privatpersonen sind auf ein zuverlässiges und effizientes Internet angewiesen. Die Existenz und Weiterentwicklung von Internet-Backbones ermöglicht technologische Innovationen und fördert das Wachstum in vielen Bereichen, von der Wirtschaft bis zur Bildung.

    Kurz gesagt, die Internet-Backbones sind das Fundament, auf dem das moderne, globale Internet aufbaut. Sie sind entscheidend für dessen Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Erweiterbarkeit.

    Verschiedene Backbone-Bereiche

    Backbone-Strukturen finden sich in allen Größen von Netzwerken, also sowohl in lokalen, regionalen und überregionalen Netzwerken als auch im gesamten Internet. Es gibt sogenannte Internet-Backbones, aber auch Backbones in Wide Area Networks (WAN) oder Local Area Networks (LAN).

    Was sind Collapsed Backbones und Distributed Backbones?

    Collapsed Backbones und Distributed Backbones spielen vor allem im LAN-Bereich bei der Vernetzung von Stockwerken oder Gebäuden im Rahmen von Unternehmensnetzwerken eine Rolle.

    Der Unterschied zwischen Collapsed Backbones und Distributed Backbones liegt in der Architektur und der Art und Weise, wie Netzwerkverbindungen und Datenverkehr innerhalb eines Netzwerks organisiert und verwaltet werden. Beide Begriffe beziehen sich auf unterschiedliche Ansätze im Design von Netzwerk-Backbones.

    Ein Collapsed Backbone ist eine Netzwerkarchitektur, bei der alle Verbindungen eines Netzwerks in einem einzigen zentralen Router oder Switch konvergieren. Dieses Gerät fungiert als zentraler Knotenpunkt für das gesamte Netzwerk. Ein Distributed Backbone, auch bekannt als verteilter Backbone, ist eine Netzwerkarchitektur, bei der mehrere Backbone-Verbindungen über verschiedene Geräte und Standorte verteilt sind.

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