Paul Baran, Leonard Kleinrock & Donald Davies: Die dreifache Erfindung des Packet Switching

Zwischen Paul Baran und Donald Davies lagen mehrere tausend Kilometer, ein Ozean und, als beide ihre Konzepte veröffentlichten, keinerlei Kenntnis voneinander. Trotzdem kamen beide auf dieselbe Paketgröße (1). Es ist einer jener seltenen Zufälle der Wissenschaftsgeschichte, bei denen zwei Köpfe unabhängig voneinander dieselbe Idee haben und sie dann auch noch fast identisch in Zahlen fassen.

Ein dritter Kopf kannte zu diesem Zeitpunkt weder Baran noch Davies, hatte das Problem aber bereits Jahre zuvor in eine Formel gegossen: Leonard Kleinrock, Doktorand am MIT, beschrieb 1961 mathematisch, wie sich Datenverkehr in einem Netz aus vielen kleinen, verzögerten Paketen verhält (2), bevor ein einziges solches Netz überhaupt existierte. Drei Menschen, drei Länder, drei vollkommen unterschiedliche Beweggründe, ein Prinzip: Nachrichten nicht als Ganzes durch eine feste Leitung zu schicken, sondern in kleine, nummerierte Stücke zu zerlegen, die sich ihren eigenen Weg durchs Netz suchen.

Paul Baran kam 1959 zur RAND Corporation, einer Denkfabrik, die im Kalten Krieg für das US-Militär an Strategien gegen einen sowjetischen atomaren Erstschlag arbeitete (3). Seine Aufgabe: ein Kommunikationssystem entwerfen, das die amerikanische Second-Strike-Capability auch dann sichert, wenn einzelne Vermittlungsstellen durch einen Atomschlag zerstört sind. Die Antwort, die Baran fand, drehte das Prinzip der klassischen Telefonie um. Statt einer festen, zentral geschalteten Leitung zwischen Sender und Empfänger schlug er ein verteiltes Netz vor, in dem jeder Knoten mit mehreren anderen verbunden ist und Nachrichten selbstständig um Schäden herumleiten.

Baran nannte sein Konzept Distributed Adaptive Message Block Switching (4): Nachrichten, zerlegt in kleine Blöcke mit eigener Adresse, die unabhängig voneinander durchs Netz wandern. 1964 veröffentlichte die ARPA-nahe Denkfabrik seine Ergebnisse als elfbändige Studie „On Distributed Communications". Als Baran sie den Ingenieuren von AT&T vorstellte, erntete er vor allem Kopfschütteln: Eine Telefonleitung, die nicht fest einem Gespräch zugeordnet ist, erschien den Fachleuten schlicht nicht funktionsfähig (5). Erst Jahre später, als die ARPA ihr eigenes Computernetz plante, griffen deren Ingenieure auf Barans Studie zurück.

Rund tausend Kilometer östlich, am National Physical Laboratory (NPL) bei London, kam Donald Davies 1965 unabhängig auf ein fast identisches Prinzip (6), allerdings aus einem ganz anderen Antrieb heraus. Davies trieb weniger die nukleare Überlebensfähigkeit um als vielmehr etwas Pragmatischeres: eine effizientere Art, wie mehrere Nutzer gleichzeitig mit entfernten Computern arbeiten könnten. Als er im November 1965 ein NPL-Seminar mit Gästen aus dem MIT-Umfeld organisierte, entstand daraus eine Skizze, die er eine Woche später zu Papier brachte. Im Juni 1966 veröffentlichte er seinen Vorschlag und prägte darin erstmals den Begriff, der bis heute gilt: Packet.

Den Namen wählte Davies mit Bedacht: Er ließ sich von einem Linguisten der NPL beraten, damit sich das Wort problemlos in andere Sprachen übersetzen ließe. Erst nachdem er seine eigenen Ergebnisse veröffentlicht hatte, erfuhr Davies von Barans weitgehend identischer, zwei Jahre älterer Arbeit, ihre Pakete unterschieden sich nur in der Maßeinheit: 1024 Bit bei Baran, 128 Byte bei Davies, exakt dieselbe Größe. Bis heute setzen sich Barans technisches Prinzip und Davies' Wortwahl gemeinsam durch: Niemand spricht von Distributed Adaptive Message Block Switching, jeder spricht von Packet Switching.

Während Baran und Davies an ihren jeweiligen Netzentwürfen arbeiteten, hatte ein Dritter das Grundproblem bereits in Zahlen gefasst, ohne von beiden zu wissen. Leonard Kleinrock reichte 1961 als Doktorand am MIT eine Arbeit mit dem Titel „Information Flow in Large Communication Nets" ein, die 1964 als Buch erschien. Mit Methoden der Warteschlangentheorie, eigentlich ein Werkzeug zur Analyse von Telefonvermittlungen, berechnete er, wie sich Nachrichten in einem Netz aus vielen verzögerten, zwischengespeicherten Paketen verhalten würden, lange bevor ein solches Netz existierte.

Die Theorie blieb nicht akademisch. 1963 wechselte Kleinrock an die UCLA, und als die ARPA 1969 ihr erstes Computernetz in Betrieb nahm, stand sein Labor an erster Stelle: Der erste Knoten des ARPANET ging in Boelter Hall 3420 ans Netz (7). Am 29. Oktober 1969 versuchte Kleinrocks Student Charley Kline, das Wort „login" an das Stanford Research Institute zu übertragen. Nach den Buchstaben „l" und „o" stürzte die Verbindung ab. Die erste Nachricht der Internet-Geschichte lautete, ungewollt, „lo": fast ein Wort, fast ein Treffer, fast das ganze Internet in einer einzigen Silbe vorweggenommen.

Zusammengeführt wurden die drei Stränge von einem Mann, der selbst keiner der drei Erfinder war: Lawrence Roberts, der das ARPANET-Projekt leitete. 1967 stieß Roberts auf Davies' Veröffentlichung und erkannte darin exakt das Prinzip, das er für sein eigenes Netz suchte. Davies wiederum erfuhr erst durch Roberts von Barans älterer, nahezu identischer Arbeit (8). Keiner der drei hatte je mit einem der anderen beiden zusammengearbeitet, und doch trafen sich ihre Ideen in einem einzigen Entwurf.

Baran lieferte die Überlebensfähigkeit, Davies den Namen, Kleinrock die Mathematik, mit der sich das Ganze überhaupt berechnen ließ. Keiner von ihnen hat das Internet allein erfunden. Alle drei haben es gleichzeitig gedacht.