Internet Superrechner im Wohnzimmer

Am Teilchenbeschleuniger Cern bei Genf entsteht das Internet der Zukunft: Es bietet weitaus schnellere Verbindungen und verfügt über eine fast unbegrenzte Zahl an Netzadressen.

Eigentlich hatte er Physik studiert, um die Geheimnisse der Materie zu erkunden. Doch statt den kleinsten Teilchen hinterherzujagen, betreut er heute eines der leistungsfähigsten Computernetze der Welt - es könnte wegweisend sein für die Zukunft des Internet.

Ian Bird steht inmitten einer fußballfeldgroßen Halle, vollgestellt mit über zehntausend Prozessoren in schier endlosen Schrankreihen wie Umkleidespinde in einer Fabrik, deren Surren sich zu einem mächtigen Rauschen vereinigt wie eine Naturgewalt. Der Mann versteht kaum noch sein eigenes Wort, so laut tost und brummt die Datenflut ringsum. Doch ihm reicht die imposante Maschine noch lange nicht.

"Eigentlich brauchten wir hier ein richtig großes Rechenzentrum", brüllt er dem staunenden Besucher ins Ohr, "aber leider haben wir hier vor Ort nur etwa ein Fünftel der Kapazität, die wir benötigen."

Bird, 52, leitet das Rechenzentrum des neuen Teilchenbeschleunigers namens LHC am Kernforschungszentrum Cern in der Nähe von Genf. Rund zehntausend Mitarbeiter schrauben das größte Physikexperiment der Menschheitsgeschichte zusammen, das Bedingungen simuliert, wie sie einst kurz nach dem Urknall geherrscht haben sollen. Im Sommer wird es ernst, dann nimmt der LHC den Betrieb auf.

Doch bevor seine Kollegen den Mikrokosmos erforschen können, muss Bird eines der ambitioniertesten Computernetze der Welt aufbauen: das "LHC Computing Grid". Dabei werden Rechenzentren durch schnelle Verbindungen verknüpft, durch die Informationen mit 600 Megabyte pro Sekunde transportiert werden - über 300mal schneller als bei einem herkömmlichen DSL-Anschluss. Im Grid-Netz würde das Herunterladen einer Musik-CD nur eine Sekunde dauern.

Die Datenflut, die vom Cern aus zur Weiterverarbeitung an andere Forschungszentren geschickt wird, ist riesig: 15 Petabyte an Daten pro Jahr, das entspricht über 20 Millionen Musik-CDs. Übereinandergestapelt ergäbe das einen Turm dreimal so hoch wie der Mount Everest.

Doch nicht das einzigartige Übertragungstempo ist das Besondere des Grid, sondern die Art, wie ein Dutzend Rechenzentren weltweit so miteinander verkoppelt werden, dass sie sich fast so verhalten wie ein einziger riesiger Rechner. Und jeder der elf nachgeordneten Knoten, von Taipeh über Vancouver bis Karlsruhe, ist wiederum mit zig Fachbereichen verbunden, in denen die Daten des Teilchenexperiments ausgewertet werden sollen.

Bird steht vor einem Monitor in der Steuerzentrale des Rechenzentrums. Bunt blinken die Teilnehmerzentren des Grid, als wären sie die Synapsen eines gigantischen digitalen Gehirns. Wenn ein Datensatz versandt wird, schießen rote Pfeile von einem Knotenpunkt zum nächsten.

Doch so futuristisch das Grid anmutet - schon bald könnten sich auch Privatleute in ähnliche Rechnerverbünde einklinken. Es wäre nicht das erste Mal, dass eine Erfindung der Teilchenphysiker am Cern den Alltag von Millionen Menschen verändert: Vor knapp 20 Jahren wurde hier das World Wide Web erfunden. Am Eingang des Rechenzentrums steht wie eine Reliquie der erste Web-Server der Welt in einer Vitrine, eine schwarze Kiste mit der handschriftlichen Warnung des Web-Erfinders Tim Berners-Lee, seinen Rechner ja nicht herunterzufahren: "This machine is a server. Do not power down!!"

Aus dem digitalen Zettelkasten entwickelte sich binnen weniger Jahre das World Wide Web zu einer bunten Tummelwiese für Aktienhandel und Cybersex, Fernstudium und Partnersuche. Nun könnte die Fahndung nach den kleinsten Teilchen wieder einmal zu einem Innovationssprung führen: Zugriff auf Superrechner - quasi vom Wohnzimmer aus.

Die Grundidee des Grid ist einfach: Tausende Computer bündeln ihre Rechenpower und verbünden sich zu einer Art globalem Parallelrechner. In Zukunft soll die Steuerung der gigantischen Rechenmonster über relativ einfache Grid-Browser laufen.

Wieder einmal wird das Internet damit umgekrempelt - so ähnlich, wie es durch die Popularisierung der Web-Browser in den Neunzigern geschah. Erste Unternehmen nutzen schon die Technik der vereinigten Rechenkraft - allerdings in kleinerem Stil als die Teilchenforscher. Vor allem Fondsmanager, Pharmafirmen und Fahrzeughersteller nutzen bereits kleinere, firmeninterne Grid-ähnliche Systeme - von der Deutschen Bank über Aventis bis zu BMW.

Doch das ist wohl nur der Anfang. "Schon heute können auch Kleinbetriebe die Rechenpower von Superrechnern nutzen und zahlen dafür im Stundentakt", sagt Wolfgang Gentzsch, ein Grid-Spezialist, der an der amerikanischen Duke University lehrt.

Der global vernetzte Superrechnerpark ist die Zukunft

Derzeit beginnen Konzerne wie das Internet-Kaufhaus Amazon, Privatleuten die Nutzung ihrer fußballfeldgroßen Rechnerfarmen anzubieten. Eine Berechnung, die am eigenen PC einen Monat dauern würde, kann so in einer Stunde abgeschlossen sein - für unter hundert Dollar. Der Kunde bezahlt am Ende nur für die Recheneinheiten, die er verbraucht hat. Als großes Vorbild dafür gilt das Stromnetz, dessen englische Bezeichnung ("grid") denn auch Pate stand für den Namen der neuen Rechnernetze.

So könnte sich das gute alte Internet weiterentwickeln zu einem global vernetzten Superrechnerpark. Behindert werden solche Zukunftsvisionen allerdings dadurch, dass die in die Jahre gekommene Datenleitungen zunehmend unter Verstopfungen leiden.

Neben dem Aufbau der Grid-Netzwerke ist dies die zweite große Baustelle im Internet: Um den wachsenden Datenstrom aufzulösen, sind dringend neue Verkehrsregeln erforderlich. Doch die Sprache, mit der sich die Rechner austauschen, das sogenannte Internetprotokoll Version 4 (IPv4), ist mittlerweile fast 30 Jahre alt. Die Folge: Internet-Surfer fahren, ohne es zu merken, gleichsam mit angezogener Handbremse, haben mit Aussetzern zu kämpfen und müssen oft stundenlang an irgendwelchen Systemeinstellungen herumfummeln, bis alles klappt.

Dringend empfehlen Fachleute deshalb, eine neue Sprachversion einzuführen: das "Internetprotokoll Version 6" (IPv6). Die Zeit drängt, im scheinbar grenzenlosen Cyberspace wird es eng. Vor allem in Asien gehen den Providern allmählich die Netzadressen aus, die Zahlencodes, welche sich hinter den Netzadressen verbergen. "990 Tage bis zum X-Day", warnt eine Website mit einem dramatischen Countdown: 990 Tage, dann sind alle Adressen vergeben. Das wäre irgendwann im Jahr 2011.

Vorigen Mittwoch trafen sich deshalb Experten zu einem internationalen Krisengipfel in Potsdam. Mit dabei: Vertreter des Bundesinnenministeriums, der EU sowie Konzerne wie SAP und Telekom.

Seit rund zehn Jahren gibt es bereits das neue, bessere Protokoll. Betriebssysteme wie Vista, OS X und Linux beherrschen den alten wie den neuen Digitaldialekt. Aber davon haben die Nutzer nichts, solange die Internet-Provider nicht umgestellt haben. Und die Provider wiederum haben es speziell in Europa und den USA nicht besonders eilig; sie haben bereits frühzeitig genügend Internet-Adressen gehortet und folgen derzeit lieber der alten Administratorenweisheit: "Never change a running system."

Doch der Handlungsdruck wächst. "Die Europäer haben lange genug abgewartet; jetzt müssen sie aufpassen, dass sie nicht abgehängt werden", sagt Latif Ladid, Präsident des internationalen IPv6-Forums. "China, Japan und Südkorea sind schon dabei, weitgehend auf IPv6 umzustellen."

Das neue Protokoll bietet etliche wirtschaftliche Vorteile. So ermöglicht es eine fast unbegrenzte Zahl an Internet-Adressen. Das alte Protokoll bietet rund vier Milliarden Netznummern, also nicht einmal für jeden Erdenbürger eine. Das neue Protokoll dagegen verfügt über 340 Sextillionen - genügend, um jeden Quadratmillimeter der Erde mit 600 Billiarden Adressen zu pflastern. Das sollte eine Weile reichen.

In Zukunft könnte jedes Handy und jeder Kühlschrank, jeder Lichtschalter und jeder Joghurtbecher eine eigene Netzadresse bekommen - individuell ansteuerbar und Teil eines "Internet der Dinge". Doch solange ein Großteil der Internet-Nutzer in Europa und Amerika weiter das alte Protokoll verwendet, nützt auch die bereits weit vorangeschrittene Umstellung in Asien wenig, weil normale E-Mails die neuen Adressen nur mit viel Aufwand ansteuern können - fast so, als müsste ein farbenblinder Postbote Briefe zustellen in einer Siedlung, deren Hausnummern mit roter Schrift auf grünem Grund gemalt sind.

Die Fülle an neuen Adressen ist dabei nur die augenfälligste Verbesserung des neuen Protokolls. Vor allem aber bietet es den Vorteil, so etwas wie Überholspuren für besonders eilige Informationen einzurichten. Bislang werden alle Datenpakete gleich behandelt, egal ob es sich um eine E-Mail oder ein Telefonat handelt. Immer wieder brechen daher Internet-Telefongespräche ab. Das neue Protokoll dagegen soll etwa Gespräche, Computerspiele oder das Herunterladen von Filmen (gegen einen Aufpreis) auf die Überholspur schicken.

Ein weiterer Vorteil der neuen Netzversion: Wer einen neuen Rechner oder ein neues Handy kauft, soll künftig automatisch ans Internet angeschlossen sein - ohne mühsames Konfigurieren, fast so simpel, wie man den Stecker eines Toasters in die Dose steckt. Das Bundesinnenministerium will im Herbst den Aufbau eines vereinheitlichten Verwaltungsnetzes für Bund, Länder und Gemeinden ausschreiben, basierend auf dem neuen Standard. Und die Brüsseler Medien-Kommissarin Viviane Reding schlägt am 22. Mai eine Strategie für den EU-weiten Umstieg vor.

Viele Details sind noch unklar. Fest steht nur: Ein Grid-Netz mit dem neuen Protokoll hätte mit dem Internet von heute kaum mehr als den Namen gemein. Es wäre mit ihm etwa so nah verwandt wie die Postkutsche mit einem Porsche.

"Wir tasten uns gerade vor in eine völlig neue Ära", schwärmt Ian Bird im Rechenzentrum am Cern. "So ähnlich muss es in den sechziger Jahren für die Pioniere des Internet gewesen sein."