Datenströme: Wie Daten Grenzen überschreiten

Grenzüberschreitende Datenströme sind ein großer Teil davon, was das Internet ausmacht. Sie sind längst in den Fokus verschiedener politischer Debatten wie Datenschutz, Überwachung oder Zensur gerückt. Um die Potenziale des globalen Internets nicht zu untergraben, müssen in solchen Debatten auch die technischen und architektonischen Aspekte der Vernetzung berücksichtigt werden. Nur so entstehen Lösungen, die machbar implementiert werden können.

Technische Grundlagen und Konzepte

Das Internet ist auf die Verbreitung von Paketen ausgelegt. Alle diese Pakete enthalten Daten – ob persönlich oder nicht – die gemäß dem Internetprotokoll (IP) durch Schichten und Infrastrukturen wandern, die dafür ausgelegt sind, verschiedene Routen zu ermöglichen und miteinander zu verbinden: basierend auf der Integrität des Pakets, der Zeit und der Entfernung, die es braucht, um das Ziel zu erreichen.

Der Datenstrom erfolgt nicht nur über Kabel, Server, Router und Glasfasern, die zur Infrastruktur gehören, sondern auch auf der Ebene des Transports. Es gibt verschiedene Transportprotokolle, insbesondere unter Berücksichtigung der beteiligten Dienste und Funktionen, aber das am häufigsten verwendete ist das Transport Control Protocol (TCP). Es wurde entwickelt, um andere Protokolle einzubeziehen und mit ihnen zu kommunizieren und so die Überlastregelung, Latenz und Paketintegrität zu verbessern. Diese Kriterien sowie Sicherheit und Authentifizierung werden beispielsweise berücksichtigt, um den Paketverkehr zu entwickeln, Routen einzurichten oder sogar zu vermeiden.

Eine Gruppe von Routen unter derselben Verwaltung, die Protokolle und Standards für die Zusammenarbeit verwenden, nennt man ein Autonomous System (AS). Unterschiedliche Verbindungen zwischen AS schaffen unterschiedliche Netzwerke, und die Summe davon ist die zentrale Idee des Internets. Die Verbindung von AS erzeugt Routen mit unterschiedlichen Topologien, die mehr als die kürzeste Entfernung zwischen zwei Punkten berücksichtigen.

Daten überschreiten ständig Grenzen

Wie verbinden sich verschiedene autonome Systeme miteinander, um ein breiteres Netzwerk zu schaffen? Das Border Gateway Protocol (BGP), das über TCP läuft, verbindet sie und erzeugt Datenverkehr zwischen Netzwerken, die in verschiedenen Ländern angesiedelt sind. Das BGP kann AS aus einem bestimmten Netzwerk oder verschiedenen dezentralen Netzwerken verbinden.

Aufgrund dieser Merkmale kann ein Paket durch das Routing-System in einen Tunnel eintreten, in einen neuen eingekapselt und dann an den nächsten Verkehrspunkt weitergeleitet werden, bis es den Ausgangspunkt erreicht. Während dieses Vorgangs kann das Paket unterschiedliche Tunnel finden, selbst wenn Start- und Endpunkte innerhalb desselben Landes liegen. Diese Tunnel können die Pakete in ein anderes Land und dann zurück in das ursprüngliche Land bringen. Dies wird als Umweg („detour“) bezeichnet und hängt mit dem BGP zusammen, da dieses darauf abzielt, Staus zu kontrollieren sowie Latenzen und den Verlust von Paketen zu verwalten. In der Praxis bedeutet dies, dass das BGP nach der nächstgelegenen, weniger überlasteten, sichereren und zugänglicheren Route für den Transport von Paketen sucht, was das Überschreiten nationaler Grenzen bedeuten kann. Obwohl das Protokoll die Verfolgung von Daten rund um das Netzwerk und das Routing-System ermöglicht, gibt es nicht genau wieder, ob oder wo Datenflüsse Grenzen überschreiten.

Routen und Datenverkehr im Netzwerk definieren

Die Visualisierung von BGP-Routen, AS, IP-Blöcken und Rechenzentren ist besonders wichtig, um Verkehrsprobleme zu beheben, Routen zu korrigieren oder Anomalien zu erkennen. Der Standort jedes Elements des Netzwerks ist oft nicht genau, sondern wird geschätzt oder algorithmisch vorhergesagt.

Bedenken hinsichtlich Überwachung, Datenschutz und Zensur wurden auch in Techniken und Protokolle umgesetzt, die darauf abzielen, den Fluss von Paketen besser zu verstehen und/oder ihre Routen zu beeinflussen, insbesondere beim Überqueren von Grenzen. Einige Vorschläge betreffen Regionen oder eine stärkere Koordinierung zwischen den Betreibern, um die Möglichkeit des Datenflusses in einige andere Länder zu verringern, insbesondere im Zusammenhang mit Überwachungsskandalen wie jenen in den USA. Die genaue Definition der Paketspuren erfordert jedoch hohe Rechenressourcen, um die große Datenmenge zu verarbeiten, die durch das Netzwerk zirkuliert, was zu Verkehrsstaus führen kann. Die Inspektion von Paketen wirft auch Bedenken hinsichtlich ihrer Sicherheit, Privatsphäre und Integrität auf.

Schließlich beziehen die Versuche, den grenzüberschreitenden Datenfluss zu ermitteln, auch die Internetinfrastruktur mit ein und sind nicht einfach durchzuführen. Darüber hinaus zeigt die Existenz von Umleitungen, dass es nicht möglich ist, internationale Ströme vollständig zu vermeiden. Die Analyse des Datenverkehrs umfasst Elemente wie Skala, Geschwindigkeit und Heterogenität der Daten, die durch das Netzwerk fließen. Die Bestimmung grenzüberschreitender Flüsse beinhaltet Fragen des Datenschutzes, der Menge der erforderlichen Rechenressourcen und der Überlastung des Netzwerks.

Ein weiterer Schritt in der Diskussion über den internationalen Paketfluss im globalen Internet sollte die bereits angewandten Protokolle berücksichtigen und deren Nutzung für ein sichereres Internet verbessern. Ob wir grenzüberschreitende Datenströme im Internet genau bestimmen können oder nicht, scheint daher einen anderen Ansatz zu erfordern: Sollten wir?

Dieser Beitrag ist Teil des laufenden Projekts „Follow the Flow: Impacts of Regulation for Cross-border Data in Brazil and Germany“, mit dem Ziel, den disziplinären Dialog über Datenflüsse zu erweitern. Das Projekt wird von der Alexander-von-Humboldt-Stiftung finanziert und ist bei der Gesellschaft für Informatik angesiedelt. Alle Meinungen, die in diesem Beitrag wiedergegeben werden, spiegeln ausschließlich die Ansichten der Autorin wider.  Die Autorin bedankt sich bei Alexandra Resch für ihre redaktionellen Vorschläge und Kommentare.