🗃 Wie funktioniert das Internet

Thema der Stunde(n)

Beschreibung des Themas

Die Schüler:innen lernen die Entstehungsgeschichte des Internets kennen, verstehen die technischen Grundlagen zur Übertragung von Daten und setzen sich mit Alltagsbeispielen wie Streaming und Download auseinander. Ziel ist es, grundlegende Netzwerkkonzepte zu verstehen und kritisch über Nutzungsmöglichkeiten nachzudenken.

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Aufgaben und Ziele

• Schüler:innen können wichtige Stationen der Geschichte des Internets beschreiben.
• Schüler:innen verstehen, wie Daten in Paketen übertragen werden.
• Schüler:innen können den Unterschied zwischen Streaming und Download erklären.
• Schüler:innen reflektieren eigene Nutzungsgewohnheiten beim Streamen/Downloaden.

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Inhalte

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Hinweis für Theoriethemen

Beim ersten Theoriethema gemeinsam ein Worddokument “Fragenkatalog” beginnen, in dem die SuS Fragen und Antworten notieren, um eine Sammlung für einen möglichen Test aufzubauen.

Fragenkatalog DG 2.Klasse

Geschichte des Internets

© Timelime

• 🌍 Ursprünge
  • ARPANET in den 1960er Jahren (US-Militärprojekt)
  • Ziel: Kommunikation auch bei Ausfall von Teilen des Netzes sicherstellen
• 🧑‍🔬 Forschungsnetzwerke
  • Universitäten und Forschungseinrichtungen verbanden ihre Computer
  • Erste E-Mails und Dateiübertragungen in den 1970ern
• 🔗 World Wide Web (WWW)
  • Erste Website (Info-Seite am CERN) 1991 öffentlich abrufbar
  • Erste grafische Browser (z. B. Mosaic 1993, später Netscape) machen das Web leicht bedienbar
  • Unterschied: Internet = Infrastruktur (Netzwerke); WWW = Dienst darauf (verlinkte Dokumente)
  • Mitte/Ende 1990er: Suchmaschinen (z. B. Yahoo, später Google 1998) erleichtern Auffindbarkeit von Inhalten
  • Heute: Mobile Nutzung, Cloud-Dienste, Streaming, KI-Integration, Progressive Web Apps
• 📈 Verbreitung
  • Ab 1990er Jahren durch private Nutzung (E-Mail, Browser)
  • Heute: globales Netz, Milliarden Geräte verbunden

Mosaic Browser

Diskussion: Wie hat sich Darstellung und Funktion verändert?

Video - Das Netz

Frage

Warum wurde das Internet ursprünglich entwickelt?

Richtige Antwort: Um Kommunikation auch bei Ausfall von Teilen des Netzes sicherzustellen (US-Militärprojekt ARPANET). Falsche Antworten: Um soziale Netzwerke zu schaffen; Um Online-Shopping zu ermöglichen;

Frage

Ist das “Internet” dasselbe wie das “World Wide Web”?

Richtige Antwort: Nein, das Internet ist die Infrastruktur (Netzwerke), während das WWW ein Dienst darauf ist (verlinkte Dokumente). Falsche Antworten: Ja, sie sind Synonyme; Das WWW ist ein Teil des Internets; Das Internet ist nur für E-Mails da.

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Streaming vs. Download

• 📥 Download
  • Datei wird vollständig auf das Gerät gespeichert
  • Nutzung auch offline möglich
  • Beispiel: Musik als MP3, PDF-Dateien
• 📡 Streaming
  • Daten werden in kleinen Teilen (Paketen) übertragen und sofort abgespielt
  • Keine dauerhafte Speicherung notwendig (außer Zwischenspeicher/Cache)
  • Beispiele: YouTube, Spotify, Netflix
• ⚖️ Vergleich
  • Vorteile Download: offline, “Besitz der Datei”
  • Vorteile Streaming: sofortige Nutzung, keine große Speicherauslastung
  • Nachteile: Streaming verbraucht viel Datenvolumen und Energie (Serverleistung, Netzwerke)

Download Geschwindigkeit herausfinden

Speedtest von Ookla nutzen, um die eigene Download- und Upload-Geschwindigkeit zu messen.

Frage

Welche Unterschiede gibt es zwischen Streaming und Download?

Richtige Antworten:

• Beim Download wird die Datei vollständig auf das Gerät gespeichert, während beim Streaming die Daten in kleinen Teilen übertragen und sofort abgespielt werden.
• Download ermöglicht die Nutzung offline (ohne Internetverbindung)
• Streaming benötigt eine Internetverbindung
• Streaming verbraucht auf Dauer mehr Datenvolumen und Energie.

Falsche Antworten:

• Streaming speichert die Datei dauerhaft auf dem Gerät.
• Heruntergeladene Dateien benötigen immer eine Internetverbindung.
• Streaming verbraucht weniger Datenvolumen als Download, weil nur kleine Teile übertragen werden.

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Technische Grundlagen des Internets

© webtechnologien.com

• 📦 Datenpakete
  • Informationen werden in kleine Pakete zerlegt
  • Jedes Paket hat eine Absender- und Empfängeradresse (IP-Adressen)
  • Am Zielort werden die Pakete wieder zusammengesetzt
• 🌐 Router & Server
  • Router: leitet Daten an den richtigen Empfänger weiter
  • Server: stellt Inhalte bereit (Webseiten, Videos, Spiele)

Cloudflare Ausfall

Warum ist das so gravierend?

• Viele Webseiten und Dienste nutzen Cloudflare als Türsteher (DDoS-Schutz, Bot-Filter)
• Gibt der Türsteher kein grünes Licht, darf man nicht auf die Website

Router (zuhause)

Server (Rechenzentrum)

• 📶 Netzwerke
  • Unterschied LAN (Kabel) und WLAN (drahtlos)
  • Internet = “Netz der Netze” (Verbindung vieler kleiner Netzwerke)
• 🔒 Sicherheit
  • Datenverkehr ist Ende-zu-Ende verschlüsselt (z. B. HTTPS)
  • Sonst könnte jeder Daten abfangen und lesen
  • Zugriff auf mein Gerät = Zugriff auf Daten im Internet!

Bonus: Zivilschutzalarm

Übung Cäsar-Verschlüsselung

Macht euch in 2er-Gruppen jeweils einen Schlüssel aus, und führt die folgende Verschlüsselung durch, um euch Geheimwörter zu schicken.

Text: “Daten werden zerteilt.” Verschiebe jeden Buchstaben um 1 Stelle im Alphabet. Ergebnis: “Ebufo xfsefo Afsufjmu.” Entschlüsseln durch Rückverschiebung um 1 Stelle. Probleme:

• Leerzeichen und Satzzeichen bleiben gleich.
• Leicht durch Probieren zu knacken (Brute-Force).

Besser: Längerer Pincode (z.B. 4 Ziffern) 1234

• Entschlüsselt: “Daten werden zerteilt.”
• Verschlüsselt: “Ecwio yhvegq dftwijnw.”

© Christian Reder

Frage

Wie lautet das folgende verschlüsselte Wort, wenn jeder Buchstabe um 2 Stellen im Alphabet nach hinten verschoben wurde: “Jcnnq”?

Richtige Antwort: Hallo Falsche Antworten: Schule; Cäsar; Daten

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Probleme der Datenübertragung

Das Problem der zwei Generäle

Übernommen aus The Two Generals’ Problem - Tom Scott

Zwei Generäle “Albatross” und “Bradford” wollen gemeinsam eine Burg einnehmen, stehen aber auf getrennten Hügeln. Sie können die Burg nur einnehmen, wenn sie genau gleichzeitig angreifen. Greift aber nur einer an, wird dieser vernichtet.

Ihre Möglichkeiten: Nur Boten können Nachrichten zwischen ihnen durch das feindliche Tal bringen.

DAS PROBLEM: Die Boten können aber gefangen werden oder verloren gehen, es ist also nie sicher ob die Nachricht auch ankommt.

Auflösung

Das Problem ist leider unlösbar!

• 🔁 Bestätigungs-Falle: Wenn General A eine Nachricht schickt und B antwortet, weiß A nie sicher, ob die Antwort wirklich angekommen ist.
• ♻️ Endlose Rückfragen: Jede Bestätigung braucht wieder eine Bestätigung → kein Ende, also keine absolute Sicherheit.
• 🎯 Kernproblem: Über einen unzuverlässigen Kanal lässt sich kein absolut verbindliches gemeinsames Ereignis garantieren.
  • Lösung in der Praxis: Zeitlimits für Rückmeldung festlegen und Sendewiederholung bei Ablauf

🥞🥗🥓Viel wichtiger für uns:

Das Lieferservice Problem

Stell dir vor du bestellst in der App eines Lieferservices dein Essen. Du klickst am Ende auf bezahlen und die App lädt danach eine Weile. Danach zeigt die App an: “Keine Antwort vom Server. Es ist etwas schiefgelaufen, bitte erneut versuchen.”

Was machst du?

• Bestellst du das Essen nochmal?

• Ist deine Bestellung eventuell doch angekommen, aber die Bestätigung vom Server an dich nicht?

  Können wir hier (anders als beim Generäle-Problem) eine Lösung finden?

  Tip: Wir würden gerne zur Sicherheit noch einmal bezahlen können, ohne dass wir am Ende evtl. zwei Bestellungen bekommen, falls die erste doch durchgegangen ist.

Lösung Lieferservice Problem

in diesem Fall gibt es tatsächlich eine Lösung weil…

• Unterschied zum Generäle-Problem: Nur wir brauchen von der App eine Empfangsbestätigung, die App muss aber nicht mehr wissen, ob wir die Bestellung erhalten haben.
  • Lösung: Die App kann eine eindeutige Bestellnummer generieren und mitsenden. Wenn wir jetzt zur Sicherheit noch einmal bezahlen wollen, schicken wir die gleiche Bestellnummer mit. Der Server kann dann erkennen, dass es sich um die gleiche Bestellung handelt und diese nicht doppelt ausliefern.

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Materialien

• Word-Dokument “Fragenkatalog” zur gemeinsamen Sammlung von Fragen/Antworten
• Post-Its für Cäsar-Verschlüsselung

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