Zeit für ein neues Netz
Von David Talbot
Technology Review 03/2006, Features





David D. Clark – einer der Gründerväter und einst der leitende Protokoll-Architekt des Internets – sitzt in seinem Büro im MIT Stata Center mit seiner eigenwilligen Mischung aus gleißenden Stahlfassaden und roten Ziegelsteingemäuern und druckt eine alte PowerPoint-Präsentation aus. Der Vortrag aus dem Jahr 1992 beschäftigt sich vor allem mit technischen Fragen wie etwa dem Domainnamen-System.
Auf einer Folie allerdings weist Clark auf die dunkle Seite des Internets hin: auf den Mangel an eingebauten Sicherheitsvorkehrungen. Auf anderen führt er aus, dass die größten Katastrophen manchmal nicht durch plötzliche Ereignisse, sondern durch schleichende Veränderungen ausgelöst werden - und er merkt an, dass wir dazu neigen, Probleme zu ignorieren. "Die Dinge werden allmählich schlimmer. Menschen passen sich an", heißt es in Clarks Präsentation, "das Problem liegt darin, den angemessenen Grad an Furcht vor einer entfernten Elefantenherde zu entwickeln." Heute, glaubt Clark, sind die Elefanten schon über uns gekommen. Zwar hat das Internet Wunder vollbracht: Der elektronische Handel floriert, und E-Mails sind ein allgegenwärtiges Kommunikationsmittel. Beinahe eine Milliarde Menschen nutzen das Netz, und zunehmend arbeiten auch kritische Industrien wie die Finanzbranche damit. Doch zugleich haben die Mängel des Internets zu Sicherheitslücken geführt und machen es immer schwieriger, das Netz mit neuen Technologien in Einklang zu bringen.
"Wir stehen an einem Wendepunkt", behauptet Clark. Seine Prognose, wie das Internet ohne massiven Eingriff enden wird, ist ausgesprochen pessimistisch: "Wir könnten jetzt an dem Punkt stehen, wo der Nutzen des Internets nicht mehr zunimmt – und vielleicht sogar wieder abnimmt."
 

Zeit für ein neues Netz
Von David Talbot
VON VIREN UND LIEBESBRIEFEN
Die ursprünglichen Internet-Protokolle stammen aus den späten sechziger Jahren und wurden für einen einzigen Zweck entworfen: um die Kommunikation zwischen einigen hundert Universitäts- und Regierungsangehörigen zu erleichtern. Die Protokolle teilen digitale Daten auf effiziente Weise in einfache Einheiten, die man Pakete nennt, auf und senden diese durch eine Serie von Netzwerk-Routern an ihren Bestimmungsort. Sowohl Router als auch Rechner – so genannte Knoten – haben einzigartige digitale Adressen, die man Internet-Protokoll- oder IP-Adressen nennt. Und das ist im Grunde auch schon alles. Das System funktioniert unter der Voraussetzung, dass alle Nutzer vertrauenswürdig sind und dass die vernetzten Rechner zumeist an einem festen Ort stehen.
Beim Design des Internets war es unerheblich, ob die Informationspakete einen bösartigen Virus oder einen Liebesbrief enthielten; es sollte einfach Daten befördern. Und es war auch nicht für bewegliche Teilnehmer vorgesehen, wie etwa PDAs, die sich von einer Myriade von Standorten aus einwählen können. Einer der vielen Patches vergibt heute an jeden mobilen Rechner jedes Mal, wenn dieser sich von einem neuen Ort aus einklinkt, eine neue IP-Adresse.
Offensichtlich halten die Sicherheits-Patches mit der Entwicklung nicht Schritt. Das liegt einerseits daran, dass unter- schiedliche Menschen unterschiedliche Patches benutzen und nicht jeder sie mit dem gleichen Eifer aktualisiert; manche Leute verzichten ganz darauf. Zugleich hat der am weitesten verbreitete Mobilitäts-Patch – der die IP-Adresse bei Ortswechseln verändert – seine Kehrseiten: Wenn ein mobiler Computer bei jeder Verbindung eine neue Identität besitzt, dann erkennen ihn die Webseiten, mit denen er verbunden ist, nicht wieder. Das kann beispielsweise bedeuten, dass die Webseite einer Fluggesellschaft nicht wie gewohnt ein Reservierungsformular ausspuckt, auf dem Name und Kundennummer bereits eingetragen sind. Und der Mobilitäts-Patch bringt auch mit sich, dass Online-Verbrecher mit mobilen Geräten viel schwieriger aufzuspüren sind.
MILLIARDEN FÜR SICHERHEIT
Nach Ansicht vieler Experten gibt es sogar noch tiefer gehende Probleme. "Wir sind seit 30 Jahren damit beschäftigt, das Internet schrittweise zu verbessern", sagt Larry Peterson, Informatiker an der Princeton-Universität. "Wenn wir eine verletzliche Stelle entdecken, setzen wir einen Flicken darüber. Das hat 30 Jahre lang funktioniert; aber wenn man ohne einen langfristigen Plan immer nur das nächste Problem zupflastert, dann bekommt man ein zunehmend komplexes und brüchiges System. Zudem könnten wir eines Tages in einer Sackgasse enden. Es wird Probleme geben, bei denen zusätzliche Patches nicht mehr ausreichen."
Über das Prinzip Flickwerk beklagt sich sogar der Gründer eines Unternehmens, das im Prinzip einen ausgeklügelten und trickreichen Patch für einige der Schwachstellen des Internets anbietet. Tom Leighton ist der Mitbegründer und Forschungsleiter von Akamai, das die Verfügbarkeit von Webseiten oder Anwendungen auch dann sicherstellt, wenn es zu massiven Zugriffen kommt oder ein entscheidendes Glasfaserkabel durchtrennt ist. Obwohl er Kapital aus den Lücken im Netz schlägt, spricht sich Leighton als Mitglied des US-Beratungsausschusses für Informationstechnologie für eine grundlegende Überholung des ganzen Systems aus: "Wir sind ständig damit beschäftigt, die Löcher im Damm zu stopfen. Aber es gibt mehr und mehr Löcher, und immer mehr Ressourcen werden für das Stopfen dieser Löcher verbraucht, dagegen immer weniger Ressourcen für einen wirklichen Wandel."
Wenn Leighton "Ressourcen" sagt, dann spricht er über viele Milliarden Dollar. Ein Beispiel dafür ist Microsoft: Inzwischen werden von den sechs Milliarden Dollar, die Microsoft jährlich in Forschung und Entwicklung steckt, schätzungsweise ein Drittel für Bemühungen um Sicherheit aufgewandt. "Die Gefahren, die von Webservern, Webbrowsern oder E-Mails ausgehen, haben die Verhältnisse auf den Kopf gestellt", sagt Steve Lipner, der bei Microsoft für die Sicherheitsund Technikstrategie verantwortlich ist. "Vor zehn Jahren hat unsere Branche neuartige Software entwickelt, die leistungsfähiger oder anwendungsfreundlicher war, was immer auch gewünscht war. Heute trainieren wir jeden auf Sicherheit."
In Bezug auf Microsoft könnte der Einwand laut werden, dass das Unternehmen jetzt nur für den jahrelangen Verkauf von unsicheren Produkten bezahlt. Aber anderswo ist die Lage durchaus ähnlich: Eric Brewer, der Leiter von Intels Forschungslabor im kalifornischen Berkeley, betrachtet die Ausgaben für Sicherheit als eine Art Steuer, die sich auf "Milliarden und Milliarden von Dollar" beläuft. Sie versteckt sich im Anteil an Prozessor- und Speicherkapazität, der für Schutzprogramme gebraucht wird, im Anteil der Netzkapazität, der mit Spam verstopft wird, und in den Kosten, die jedem Durchschnittsmenschen für den Kauf der neuesten Firewall entstehen. "Wir können die Dinge natürlich auch einfach laufen lassen. Aber dann zahlen wir ständig diese 30 Prozent Steuern, und sie könnten noch steigen", sagt Brewer.
Auch neuen Technologien steht die heutige Architektur des Internets im Weg. Netzwerke aus intelligenten Sensoren, die im Kollektiv Informationen wie die Bedingungen in Fabriken, Wetterdaten oder Videobilder überwachen und auswerten, könnten die Datenverarbeitung im gleichen Maß verändern, wie es billige PCs vor 20 Jahren getan haben. Aber sie stellen völlig andere Anforderungen an die Kommunikationswege. "Die Netzwerke der Zukunft werden nicht aus PCs bestehen, die sich mit Großrechnern verbinden. Es wird eher darum gehen, dass ein Auto Kontakt zu einem anderen aufnimmt. Das alles passiert eingebettet in einen Kontext und dreht sich eher um die Kommunikation von Maschinen untereinander", sagt Dipankar Raychaudhuri, Leiter des Wireless Information Network Laboratory (Winlab) an der Rutgers University. Eine interessante Vision - aber auf Grundlage der heutigen Netz-Architektur ließe sie sich nur mit Patches und noch mehr Patches realisieren.
Clark plädiert für eine radikalere Lösung, und er nennt ihre Ziele: Größere Sicherheit sei die "wichtigste Motivation für den Neuentwurf". Zweitens müssten die neuen Protokolle praxisnah ausgelegt sein, sodass Internet-Provider die Datenströme besser steuern und auch in Kooperationen fortschrittliche Dienste anbieten können. Drittens müsse Geräten jeder Größe ein Netzzugang möglich sein – nicht nur PCs, sondern auch Sensoren und eingebetteten Prozessoren. Viertens bedürfe es einer Technologie, die das Netz nicht nur leichter zu verwalten, sondern auch widerstandsfähiger macht.

Zeit für ein neues Netz
Von David Talbot
Technology Review 03/2006, Features

VOM PATCH ZUM NEUEN NETZ
Die gute Nachricht ist, dass manche dieser Ziele nicht in weiter Ferne liegen. Die NSF hat in den letzten Jahren mehr als 30 Millionen Dollar darauf verwandt, entsprechende Forschung zu planen und zu unterstützen. Universitäten und Unternehmen haben bereits viele Technologien dieser Art entwickelt: Methoden, um Leute zu authentifizieren, die online sind; um Kriminelle zu identifizieren und gleichzeitig die Privatsphäre zu schützen; um drahtlose Geräte und Sensoren besser zu integrieren. Auch wenn niemand von einer bestimmten Technologie behauptet, dass sie in einer neuen Architektur enthalten sein wird, so vermitteln sie doch eine Vorstellung davon, wie ein neues Internet aussehen könnte. Einige viel versprechende Technologien, die in der neuen Architektur eine Rolle spielen könnten, kommen von Planet- Lab, das Peterson in den vergangenen Jahren in Princeton vorangetrieben hat (siehe TR 11/2003). Wissenschaftler aus aller Welt haben in diesem immer noch wachsenden Projekt Software entwickelt, die den tumben Routern des heutigen Internets aufgepfropft werden kann.
Ein Beispiel ist eine Software, die den Datenstrom nach Würmern durchsucht: Sie hält nach verräterischen Paketen Ausschau, die von verwurmten Rechnern auf der Suche nach neue Wirten ausgesandt werden, und kann die Systemadministratoren davor warnen. Andere Software-Prototypen erkennen einen entstehenden Datenstau und finden Möglichkeiten, den Verkehr umzuleiten. Derartige Algorithmen könnten Teil einer grundlegend neuen Infrastruktur werden, sagt Peterson.
Andere Technologien könnten dabei helfen, die Kommunikation im Internet zu authentifizieren. Heutzutage liegt die Last der Authentifizierung beim Internetnutzer, dem ständig die unterschiedlichsten Auskünfte abverlangt werden: Passwörter, Kreditkartennummern, Geheimzahlen und so weiter. Doch wenn Millionen von Nutzern beständig diese Türöffner eingeben, dann haben Spionageprogramme leichtes Spiel. An einer Lösung des Problems arbeitet Internet2, ein Forschungskonsortium aus Ann Arbor in Minnesota: Die "Shibboleth" genannte Software vermittelt zwischen einem Absender und einem Empfänger; sie überträgt die gewünschte ID-Nummer, Passwörter und andere Informationen zur Identifikation an den Empfänger, abgesichert durch den zentralisierten Austausch von digitalen Zertifikaten und andere Mittel. So wird nicht nur der Informationsaustausch sicherer, auch die Privatsphäre wird geschützt: Shibboleth legt nur die Attribute eines Menschen offen, die für eine bestimmte Transaktion verlangt werden, nicht aber seine volle Identität.
Derzeit wird Shibboleth von Universitäten eingesetzt, um den Zugang zu Online-Bibliotheken und anderen Serviceeinrichtungen zu vermitteln; wer sich einloggt, der offenbart die nötigen Attribute – etwa den Status als eingeschriebener Student –, aber nicht den Namen oder andere persönliche Informationen. Das zugrunde liegende Konzept ließe sich erweitern: Der Status des Angestellten könnte den Zugang zu den Servern eines Unternehmens öffnen; das Geburtsdatum könnte den Online-Kauf von Wein ermöglichen. Ein ähnliches Konzept könnte für eine Bank die Legitimität eines Zugriffs sicherstellen und umgekehrt dem Bankkunden versichern, dass Nachrichten einer Bank auch wirklich von dort stammen.
Shibboleth und ähnliche Technologien, die derzeit entwickelt werden, funktionieren auch als Patches und werden derzeit als solche eingesetzt. Aber einige ihrer grundlegenden Elemente könnten auch Bestandteil eines erneuerten Internets werden. "Die meisten Menschen sehen das Internet als eine solch übermächtige Größe an, dass sie nur über kleine Verbesserungen nachdenken können", sagt Clark. "Ich sage: ‚Hey, denk einmal über eine ganz andere Zukunft nach. Wie sollte die Umgebung aussehen, in der die Kommunikation in 10 bis 15 Jahren stattfindet? Was sind unsere Ziele?‘"
Eines allerdings sollte man nicht vergessen: Trotz der zusammengepfuschten Architektur, trotz der Sicherheitsmängel und der damit verbundenen Kosten erfüllt das Internet noch immer seinen Zweck. Jeder Versuch, eine bessere Version durchzusetzen, stößt auf enorme praktische Probleme: Denn alle Anbieter von Internetdiensten müssten sich darauf einigen, ihre Router und ihre Software anzupassen. Und irgendjemand müsste das bezahlen, wobei sich die Kosten wahrscheinlich auf viele Milliarden belaufen dürften.
Doch die NSF schlägt keineswegs vor, das alte Netzwerk aufzugeben oder der Welt etwas mit Gewalt aufzuzwingen. Vielmehr will sie gewissermaßen eine bessere Mausefalle bauen und der Öffentlichkeit ihre Überlegenheit demonstrieren. Der Umstieg soll dann als Reaktion auf die Nachfrage der Nutzer ablaufen. Zu diesem Zweck plant die NSF den schrittweisen Aufbau einer Infrastruktur, die ungefähr 300 Millionen Dollar kosten würde. Sie würde Forschungslabore quer durch die USA umfassen und könnte vielleicht auch Verbindungen zum Ausland haben, wodurch die neuen Strukturen auf Herz und Nieren erprobt werden könnten. Mit einer optischen Hochgeschwindigkeits- Hauptleitung und intelligenten Routern bekäme man so ein weitaus aussagekräftigeres Testnetz als bei kleineren Projekten. Die neue Architektur könnte dann mit echtem Internetverkehr Praxiserfahrung sammeln. "Die Verbesserungen würden hoffentlich nach und nach die Leute dazu bewegen zu wechseln", sagt NSF-Manager Parulkar. Doch er gibt zu: "Wie die Dinge in zehn Jahren aussehen, weiß niemand."
 

Zeit für ein neues Netz
Von David Talbot
Technology Review 03/2006, Features

SICHER UND LANGWEILIG
Und immerhin behaupten Skeptiker, dass ein schlaueres Netzwerk sogar noch komplizierter und dadurch fehleranfälliger sein könnte als das schlichte Original. Einer verbreiteten Meinung nach sollte das Netz dumm bleiben und nur die angeschlossenen Geräte schlauer werden. "Ich bin mit dem gegenwärtigen Zustand nicht glücklich", sagt Vinton Cerf, einer der Erfinder der grundlegenden Internet-Protokolle, der kürzlich einen Job bei Google angenommen hat, dessen Bezeichnung eigens für ihn erfunden wurde: Chief Internet Evangelist. "Aber die größten Schädlinge nutzen noch immer die Löcher in den Betriebssystemen aus. Diese Betriebssysteme schützen sich selbst nicht sehr gut, und man könnte fragen, warum das Netzwerk diesen Job übernehmen sollte."
Je mehr man von dem Netzwerk verlangt, die Daten zu untersuchen – etwa eine Person zu authentifizieren oder nach einem Virus zu suchen –, desto weniger effizient wird es beim Datentransport, sagt Cerf: "Es ist wirklich schwierig, so etwas auf Netzwerk-Ebene zu leisten, denn dafür muss man die Pakete zu etwas Größerem zusammensetzen und so die Protokolle verletzen. Das kostet eine Menge Ressourcen." Trotzdem sieht der Internet-Altvater einen Sinn in der NSFInitiative: "Wenn Dave Clark auf Ideen kommt, die eine dramatische Verbesserung gegenüber dem, was wir jetzt haben, bedeuten, dann halte ich das für wichtig und gesund."
Eines allerdings bringe ihn ins Grübeln: "Der Zusammenbruch des Netzes, die große Katastrophe, wird nun schon seit einem Jahrzehnt vorhergesagt." Und natürlich hat sich eine solche Katastrophe noch nicht ereignet - zumindest nicht bis zur Drucklegung dieser Ausgabe von Technology Review. Bemühungen, das Netz schlauer zu machen, widersprechen zudem der liberalen Kultur des Internets, sagt Harvard- Forscher Zittrain. Seiner Ansicht nach könnte sich das Heilmittel als schlimmer als die Krankheit herausstellen, denn: "Jeder Versuch, die technischen Voraussetzungen neu zu entwerfen, wird überladen sein vom Bewusstsein über die Konsequenzen, die sich daraus für nicht-technische Fragen ergeben."
Und doch sieht auch Zittrain Gefahren auf uns zukommen, wenn nichts getan wird: Die allgemeinen Sicherheitsprobleme und der Diebstahl geistigen Eigentums könnten eine Gegenreaktion provozieren, die einen harten Eingriff in das Internet bedeuten würde - von einer strengeren Kontrolle der Software- Hersteller über ihre Betriebssysteme bis hin zur völligen Abschaltung von Unternehmensnetzen. Und wenn sich wirklich ein digitales Pearl Harbor ereignen sollte, wären als Reaktion der Regierungen strenge Kontrollen zu erwarten. Dann werden wir unweigerlich ein Internet bekommen, das sicherer ist, so Zittrain – "aber auch weniger spannend".
Über eines aber sind sich alle einig: Die Probleme des Internets nehmen zu, und zugleich wird die Gesellschaft zunehmend von ihm abhängig. Noch vor ein paar Jahren erregte die Arbeit von Wissenschaftlern wie Peterson außerhalb der Netzwerk-Community kaum Aufmerksamkeit. Heute beraten Clark und Peterson die Entscheidungsträger der Politik. "Es hat sich herumgesprochen, dass manche dieser Probleme möglicherweise sehr ernst sind. Man könnte einwenden, dass es sie schon immer gegeben hat", sagt Peterson. "Doch jetzt werden sie auch auf der höchsten Regierungsebene erkannt. Wir sprechen inzwischen direkt mit den Wissenschaftsberatern des Präsidenten. Und so weit ich weiß, ist das ziemlich neu."
An der Tür von Clarks Büro am MIT hat ein Kollege ein Namensschild angebracht, auf dem "Albus Dumbledore" steht – damit ist der Leiter der Hogwarts-Schule für Zauberei und Hexerei aus den "Harry Potter"-Büchern gemeint. Aber auch wenn Clark in früheren Jahren Magisches bewirkt und dabei geholfen hat, die frühen Internet-Protokolle in eine robuste Kommunikations-Technologie umzuwandeln: Viel Einfluss darauf, was als Nächstes geschehen wird, hat er nicht mehr.
BEFREITE GEISTER
Andererseits: "Weil wir keine Macht haben, sind die Chancen größer, dass man es uns in Ruhe versuchen lässt", sagt Clark. "Mir geht es darum, unseren Geist von den momentanen Zwängen zu befreien, damit wir uns eine andere Zukunft überhaupt vorstellen können." Ob am Ende der Bemühungen eine gänzlich neue Architektur stehen wird oder nur eine Reihe von wirksamen Veränderungen der bestehenden Struktur, ist vielleicht nicht entscheidend. Letztlich, so Clark, hätte sich die Mühe schon gelohnt, wenn die Forscher-Community auf gemeinsame Ziele eingeschworen würde und so eine langsame Entwicklung in die richtige Richtung in Gang käme.
David Talbot ist ständiger Mitarbeiter der US-Ausgabe von Technology Review. Seine Schwerpunkte sind Energieversorgung, Transport- und Rüstungstechnologie.
Text entnommen aus TR 03/2006. Das neue Heft ist ab dem 23. Februar am Kiosk zu haben.