Was passiert, wenn du eine Webadresse eintippst?
Du tippst einen Namen ein, drückst Enter, und kurz darauf erscheint eine Seite. Dazwischen wird der Name in eine Maschinenadresse übersetzt, ein Weg durch viele Netze gewählt und eine geschützte Verbindung ausgehandelt. Es ist keine feste Ein-Sekunden-Route, sondern eine Kette von Aufgaben, die ineinandergreifen.
DNS macht aus einem Namen eine Adresse
Eine Webadresse wie webdirekt-online.de ist für Menschen gemacht. Computer brauchen dagegen eine IP-Adresse, also eine Zahlenadresse, um das Zielsystem zu finden. Diese Übersetzung übernimmt das Domain Name System, kurz DNS. Man kann es sich wie ein Verzeichnis vorstellen, das Namen nicht zu Personen, sondern zu Rechneradressen zuordnet.
Häufig liegt die Antwort schon bereit. Ein rekursiver Resolver, ein DNS-Server, der im Auftrag deines Geräts sucht, darf frühere Antworten in einem Zwischenspeicher behalten. Findet er dort einen passenden Eintrag, muss er nicht weiterfragen.
Ohne gespeicherte Antwort kann die Suche über vier Stationen laufen: den rekursiven Resolver, einen Root-Nameserver, den Nameserver der Endung wie .de oder .com und schließlich den autoritativen Nameserver der Domain. Autoritativ heißt hier: Dieser Server kennt die maßgebliche Zuordnung für genau diese Domain.
Die Root-Zone ist dabei kein riesiges Verzeichnis aller Websites. Sie verweist nur auf die Nameserver der obersten Endungen. Deshalb führt die Suche Schritt für Schritt näher an die gesuchte Adresse heran.
Hinter den 13 Root-Identitäten stehen nicht 13 einzelne Rechner. 12 unabhängige Betreiber verwalten mehr als 1.500 Serverinstanzen mit denselben Root-Zonen-Informationen.
Hinter den 13 Root-Identitäten stehen nicht 13 einzelne Rechner. 12 unabhängige Betreiber verwalten mehr als 1.500 Serverinstanzen mit denselben Root-Zonen-Informationen.
Router entscheiden immer nur über den nächsten Schritt
Mit der IP-Adresse weiß dein Gerät, wohin die Anfrage soll. Es kennt damit aber noch keinen festen Weg dorthin. Die Daten werden als Pakete verschickt. IP, das Internet Protocol, behandelt diese Pakete als unabhängige Datengramme: kleine Datenstücke, die nicht an eine dauerhaft reservierte Leitung gebunden sind.
Ein Router ist ein Gerät, das Pakete weiterleitet. Er schaut nicht bis zum Ende der Reise, sondern entscheidet anhand seiner Routingtabelle über den nächsten Router oder das Ziel. Eine Routingtabelle ist seine laufend gepflegte Wegübersicht. Router tauschen Informationen darüber aus, welche Ziele erreichbar sind, damit sich diese Übersichten an die aktuelle Netzstruktur anpassen können.
Ein Router bestimmt jeweils nur den nächsten Abschnitt. Der physische Gesamtweg eines Pakets steht daher nicht vorher für alle Fälle fest.
Jedes IPv4-Paket trägt außerdem eine Lebensdauer. Bei jeder Verarbeitung sinkt sie mindestens um eins. Bei null wird das Paket verworfen, damit es nicht endlos im Kreis fährt.
Ein Router bestimmt jeweils nur den nächsten Abschnitt. Der physische Gesamtweg eines Pakets steht daher nicht vorher für alle Fälle fest.
TCP und TLS schaffen eine verlässliche, geschützte Verbindung
Vor dem eigentlichen Austausch muss der Browser mit dem Server klären, dass beide miteinander sprechen wollen. Beim klassischen Aufbau einer TCP-Verbindung geschieht das in drei Signalen: SYN, SYN plus ACK, danach ACK. Dieser Ablauf heißt Drei-Wege-Handshake – er ist das kurze Anklopfen vor dem Datenaustausch. TCP ist ein Übertragungsprotokoll. Es nummeriert Daten und bestätigt ihren Empfang, damit fehlende Stücke erneut gesendet werden können.
Wenn die Adresse mit HTTPS beginnt, folgt ein TLS-Handshake. TLS ist ein Schutzprotokoll für die Verbindung. Browser und Server handeln Schutzverfahren aus, der Server weist mindestens seine Identität nach und beide erzeugen gemeinsames Schlüsselmaterial.
Nach dem TLS-Handshake schützt die Verbindung nicht nur den sichtbaren Seiteninhalt. Auch HTTP-Kopfzeilen und Inhalte werden mit den vereinbarten Schlüsseln geschützt. HTTP-Kopfzeilen sind Zusatzinformationen einer Anfrage oder Antwort, etwa Angaben dazu, welche Inhalte übertragen werden.
Nach dem TLS-Handshake schützt die Verbindung nicht nur den sichtbaren Seiteninhalt. Auch HTTP-Kopfzeilen und Inhalte werden mit den vereinbarten Schlüsseln geschützt.
Der Server sendet die Seite zurück, Paket für Paket
Jetzt kann der Browser seine HTTP-Anfrage senden. HTTP ist die Sprache, in der Browser und Webserver Anfragen und Antworten austauschen. Der Server antwortet wiederum mit Paketen. TCP hält dabei über Nummern und Empfangsbestätigungen fest, ob alles angekommen ist. Fehlt ein Teil, kann er erneut übertragen werden.
Die Reise endet also nicht an einem einzigen Punkt. Ein lesbarer Name wird zur IP-Adresse, Router reichen Pakete weiter, TCP sorgt für Ordnung und TLS schützt die Verbindung. Diese Schritte bilden eine Abfolge. Dabei hat jedes Protokoll eine andere Aufgabe: DNS findet die Adresse, IP befördert Pakete, TCP achtet auf ihre Vollständigkeit und TLS schützt den Austausch. Wie lange das zusammen dauert und welchen physischen Weg die Pakete nehmen, ist nicht allgemein festgelegt.
Die Reise endet also nicht an einem einzigen Punkt. Ein lesbarer Name wird zur IP-Adresse, Router reichen Pakete weiter, TCP sorgt für Ordnung und TLS schützt die Verbindung.
Häufige Fragen zur Webadresse
Warum braucht eine Webadresse DNS?
Weil Menschen mit Namen arbeiten und Rechner eine IP-Adresse brauchen, um ein Zielsystem zu finden. DNS übersetzt den Namen in diese Adresse.
Geht jede DNS-Suche bis zu den Root-Servern?
Nein. Ein rekursiver Resolver kann eine frühere Antwort aus seinem Zwischenspeicher liefern und weitere Anfragen überspringen.
Fährt ein Datenpaket immer dieselbe Strecke?
Nein. Router entscheiden anhand ihrer aktuellen Routingtabellen über den nächsten Abschnitt. Einen allgemeingültigen physischen Gesamtweg gibt es nicht.