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Wie gesund und resilient ist das Internet in Pandemie-Zeiten?

Sehr wahrscheinlich hat Corona zur Digitalisierung mehr beigetragen als viele politische Programme oder Unternehmensstrategien. Die Arbeit hat sich durch Homeschooling und Homeoffice immer mehr ins Internet verlagert, doch das Internet ist erstaunlich gesund geblieben.

Deutschland stellt mit dem Internet-Knoten DE-CIX in Frankfurt den weltweit am meisten ausgelasteten Internet-Zugang. Im Jahr 2020 feierte der DE-CIX sein 25-jähriges Jubiläum und verzeichnete seit seiner Gründung die höchsten Steigerungen des Peak-Traffics von bis zu 27 Prozent in den Monaten März und November. Allein der Datenverkehr durch Videokonferenzen wie Skype, Teams oder WebEx nahm um mehr als 120 Prozent zu. Mitte November wurde mit 10,3 Terabit Datendurchsatz pro Sekunde sogar ein neuer Weltrekord aufgestellt. Im ganzen Jahr 2020 liefen über 32 Exabytes an Daten über den DE-CIX-Knoten, was der Speichermenge von 250 Million High-End-Smartphones entspricht. Der dazu gehörige DE-CIX-Bericht schreibt dazu: „Die Hauptnutzungszeit lag vor Corona unter der Woche in den Abendstunden, während sie sich seit März gleichermaßen über den Tag erstreckt. Die Netzauslastung an den Wochentagen ähnelt somit erstmals der am Wochenende.“ Die bange Frage, ob das Internet einen so massiven Anstieg bedienen kann, hat nicht nur die Praxis, sondern auch die begleitende Forschung erfolgreich beantwortet.

Dr. Christoph Dietzel, Global Head of Products & Research bei DE-CIX, beschreibt die aktuellen Erkenntnisse: „Zudem finden die Nutzungssteigerungen hauptsächlich außerhalb der früheren Hauptnutzungszeiten statt. Die Auswirkungen des gestiegenen Verkehrsaufkommens können gut abgefangen werden: entweder durch vorhandene Reservekapazitäten oder die schnelle Schaltung zusätzlicher Bandbreite. Das Internet ist robust und anpassungsfähig genug.“

Das Netz von 2021 sieht anders aus als bei der Einführung seiner Basisprotokolle TCP und UDP vor 40 Jahren. Neben dem verbindungsorientierten TCP-Protokoll gibt es das unzuverlässigere, dafür schnellere paketorientierte UDP-Protokoll. Beide werden von verschieden höherwertigen Anwendungsprotokollen verwendet. Zu den Bekanntesten zählen hierzu DNS, NTP, SMTP und HTTP. Da das Internet ursprünglich als Forschungsnetz konzeptioniert war, wurde an Datensicherheit am Anfang nicht gedacht bzw. war das bei den damaligen Ressourcen kaum umsetzbar.

Über viele Jahre wurden die Protokolle kaum weiterentwickelt. Erst durch Google wurden HTTP/2 aber auch DNS-over-TLS (RFC 7858) weiterentwickelt und machten das Netz schneller und sicherer. Doch gerade der Verbindungsaufbau ist bei dem 40 Jahre alten Transportpferd TCP durch den 3-Wege-Handshake eher gemächlich, was sich vor allem bei großen Seiten und mobilen Verbindungen negativ auswirkt. Hier entwickelt Google seit 2012 an dem HTTP-Nachfolger HTTP/3 bzw. QUIC, der auf UDP statt wie bisher auf TCP basiert und seit 2021 als IETF-Standard vorliegt. Die Verschlüsselung ist dabei zwingend und nicht optional, wie bisher vorgeschrieben. Auch wenn alle gängige Browser und zahlreiche Webserver bestimmte Funktionen von HTTP/3 bereits unterstützen, wird die Umstellung diesmal etwas länger dauern als bei HTTP/2.

Aktuell sind es vor allem die Internet-Schwergewichte, wie Google, Facebook, Akamai, F5 oder Cloudflare, die ihre Hauptseiten zusätzlich mit dieser schnelleren und sicheren HTTP-Alternative ausgerüstet haben. Das zeigt sich in einem stetigen Anstieg des über HTTP/3 bereits abgewickelten Internet-Verkehrs seit dem Sommer 2020. Aktuell liegt der Anteil von HTTP/3 bei allen ausgelieferten Webseiten bereits bei 18 Prozent.

Die Weiterentwicklung des Internets ist auch durch eine Pandemie nicht aufzuhalten. Es hat sich auch in der Pandemie als robust und anpassungsfähig erwiesen, sodass niemand etwas von dem enorm gestiegenen Bedarf gemerkt hat. Das Coronavirus hat sich als ungewöhnlicher Treiber für Veränderungen und Neuerungen erwiesen. Auf die wartenden Herausforderungen durch disruptive Technologien, wie 5G oder das Internet of Things, ist das Internet gut vorbereitet. Es ist zu hoffen, dass es für uns alle weiterhin so vital, offen und belebend bleibt.

Weitere Informationen:

Warum das Netz hält: Die Internetinfrastruktur in Zeiten von COVID-19 von Dr. Christoph Dietzel, Global Head of Products & Research at DE-CIX

The Lockdown Effect: Implications of the COVID-19 Pandemic on Internet Traffic

25 Jahre Internet-Knoten DE-CIX

QUIC: A UDP-Based Multiplexed and Secure Transport

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Autoreninfo

Frank Pientka ist Principal Software Architekt bei Materna in Dortmund und Gründungsmitglied der iSAQB, die sich um die Zertifizierung von Software-Architekten kümmert. Er beschäftigt sich seit mehreren Jahrzehnten mit skalierbaren und flexiblen Diensten in der Cloud. Dabei setzt er sich intensiv mit innovativen Software-Themen auseinander. Darüber schreibt und referiert er über verschiedenen Kanäle.

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