Was versteht man unter Backbone?

Backbone ist ein englisches Wort für Rückgrat und bezeichnet in der Informationstechnologie die Hauptleitungen, die kleinere Teilnetze zu einem größeren Netz verbinden. Diese Backbones müssen die größte Übertragungskapazität im gesamten Netzwerk aufweisen. Der Backbone ist in einem Netzwerk gewissermassen die Haupt-Autobahn, über die Daten übertragen werden. Da der Netzwerk-Backbone von den meisten Nutzern in Anspruch genommen werden, sind auch die Anforderungen an die Zuverlässigkeit eines Backbones entsprechend hoch.

Warum ist ein Backbone überhaupt nötig?

In einem kleinen Netzwerk kann jeder Teilnehmer mit einer Zentrale verbunden werden, die dann die Verbindungen zwischen zwei Teilnehmern herstellt. Beispiele sind das Telefonnetz einer kleinen Organisation oder ein lokales Netz mit einem Router, der je zwei Geräte verbinden kann und auch die Verbindung des ganzen Teilnetzes nach außen herstellt.
Steigt die Zahl der Teilnehmer, ist ein solcher Aufbau nicht mehr möglich, da dann zu viele Leitungen nötig wären. Das größere Netzwerk wird dann hierarchisch aufgebaut. Kleinere Netze werden über Router zu größeren Netzen zusammengeschaltet. Diese Zusammenschaltung erfolgt über eine Leitung, die von allen Teilnehmern der Teilnetze benützt werden kann. Je größer diese Teilnetze werden, umso mehr Kapazität ist für die Verbindung notwendig, da dann die Zahl der Nutzer entsprechend ansteigt.
Die größten Teilnetze sind über eine Leitung des Backbones des Netzwerks verbunden. Auch die Verbindungen kleiner Unternetzwerke in einer Organisation können mit dem Ausdruck Backbone bezeichnet werden. Das bekannteste Beispiel für ein Backbone ist aber sicher dasjenige des globalen Internets.

Anforderungen an ein Backbone

Die Leitungen eines Backbones müssen die höchsten Übertragungskapazitäten aufweisen. Sind nämlich große Teilnetze über ein solches Backbone verbunden, läuft jede Verbindung eines Teilnehmers des einen Teilnetzes mit einem Teilnehmer eines anderen über das Backbone. Für die technische Umsetzung wird deshalb die leistungsfähigste Technologie der Kommunikationstechnik eingesetzt. Das ist heute entweder eine Glasfaserkabelleitung oder eine Verbindung über Satelliten.

Für ein Backbone muss Redundanz vorgesehen werden. Fällt ein Backbone aus und steht keine Ausweichmöglichkeit zur Verfügung, würde das zu sehr ernsten und praktisch nicht akzeptablen Folgen führen. Zwei Teilnehmer in verschiedenen Teilnetzen hätten dann plötzlich keine Möglichkeit mehr, miteinander eine Verbindung aufzubauen.
Die meisten Daten im Internet werden über ein Backbone übertragen. Deshalb sind Backbones auch entsprechend lohnende Ziele für eine Überwachung. Es ist nicht überraschend, dass Organisationen zur Signalaufklärung wie die NSA der USA Anstrengungen unternommen haben, die Daten von Backbones abzusaugen und auszuwerten. Eine Möglichkeit zum Schutz vor solcher Überwachung ist die Verwendung von Verschlüsselung.

Die Technik

Die eigentlichen Leitungen verbinden Router, bei denen es sich oft selbst um Computer handelt, die die Netzwerkinfrastruktur betreiben. Manche dieser Router sind nur dazu da, die Übertragung im Netzwerk der Backbones zu garantieren. Manche haben aber auch die Aufgabe, die Anbindung von Teilnetzen herzustellen.
Die für Backbones am meisten eingesetzte Technologie ist das Glasfaserkabel. Es ist möglich, gleichzeitig Signale auf verschiedenen Wellenlängen über ein solches Kabel zu übertragen, was ein Grund für die sehr hohe Übertragungskapazität eines Glasfaserkabels ist. Im Gegensatz zu elektrischen Kabeln gibt es zwischen nebeneinander verlegten Glasfaserkabeln keine Interferenzen. Auch gegen elektrische Felder aus anderen Quellen sind Glasfaserkabel unempfindlich. Sie eignen sich insbesondere für die Verlegung unter Wasser, was für die Verbindung verschiedener Kontinente von entscheidender Bedeutung ist.

Wer sind die Betreiber?

Die Leitungen des Internets sind in sogenannte Tiers organisiert. Das oberste Niveau besteht aus den Tier 1 Leitungen, die weltweit von den sechs Unternehmen Lumen Technologies (früher: CenturyLink), Telia Carrier, NTT, GTT, Tata Communications und Telecom Italia betrieben werden. Als Backbone werden aber nicht nur diese Verbindungen bezeichnet.
Naheliegenderweise werden manche Backbone-Leitungen von Telekommunikationsunternehmen betrieben. Dazu gehört natürlich auch die Deutsche Telekom.
Daneben finden sich unter den Betreibern von Backbones auch Unternehmen in den Bereichen des Kabelfernsehens und der Energieversorgung. Diese verfügen schließlich schon über ein umfangreiches Netz von Leitungen. Es liegt für solche Firmen also nahe, sich mit der Verlegung von Backbones entlang der eigenen Netze ein weiteres Geschäftsmodell zu erschließen.

Seit der Mitte der 2000er-Jahre sind es aber auch die großen Internetkonzerne wie Google, die sich gewissermaßen mit eigenen Backbones an der Infrastruktur des Internets beteiligen. Mit ihren Leitungen verbinden sie ihre eigenen Rechenzentren, die auf der ganzen Welt verteilt sind. Damit können Nutzer unabhängig von ihrem Standort mit derselben Verzögerung auf Inhalte zugreifen. Besonders wichtig ist das natürlich bei Streamingangeboten, die eine zeitkritische Anwendung darstellen. Die Verbindungen der firmeneigenen Server garantiert also eine global gleich niedrige Latenz.
Die Integration dieser Netze in das globale Internet stellt durchaus interessante Fragen nach der Organisation des globalen Netzwerks und seiner Kontrolle, die damit zum Teil durch private Unternehmen ausgeübt wird.