Web Server

Ein Web Server (Webserver) ist eine Software, die Anfragen von Clients über die Protokolle HTTP oder HTTPS entgegennimmt und ihnen Webinhalte sendet oder die Anfragen zur Verarbeitung an andere Komponenten einer Webanwendung weiterleitet. Als Client dient meist ein Browser, auf einen Webserver können jedoch auch mobile Anwendungen, API-Clients, Suchmaschinen-Crawler und andere Programme zugreifen.

Der Begriff Webserver kann sowohl eine Serversoftware wie Nginx oder Apache HTTP Server als auch einen physischen oder virtuellen Server bezeichnen, auf dem diese Software ausgeführt wird.

Wie funktioniert ein Webserver?

Wenn ein Benutzer eine Website aufruft, stellt der Browser eine Verbindung zum Server her und sendet eine HTTP-Anfrage. Der Webserver nimmt diese entgegen, ermittelt die angeforderte Ressource und erstellt eine entsprechende Antwort.

Vereinfacht läuft der Prozess folgendermaßen ab:

• Der Benutzer gibt die Adresse einer Website ein oder folgt einem Link.
• DNS ermittelt die IP-Adresse, die dem Domainnamen zugeordnet ist.
• Der Browser stellt eine Verbindung zum Server her.
• Bei Verwendung von HTTPS wird eine verschlüsselte TLS-Verbindung aufgebaut.
• Der Client sendet eine HTTP-Anfrage.
• Der Webserver verarbeitet die Anfrage selbst oder leitet sie an eine Anwendung weiter.
• Der Server sendet eine HTTP-Antwort zurück.
• Der Browser empfängt HTML, CSS, JavaScript, Bilder und andere Ressourcen und stellt die Seite dar.

Beispielsweise löst der Aufruf einer einzigen Produktseite in einem Onlineshop dutzende solcher Anfragen aus — für das HTML-Dokument, Stylesheets, Skripte und jedes einzelne Bild.

Beim Laden einer einzelnen Webseite sendet der Browser in der Regel nicht nur eine, sondern zahlreiche Anfragen an den Server.

HTTP und HTTPS

Die wichtigsten Protokolle für die Kommunikation zwischen einem Client und einem Webserver sind HTTP (Hypertext Transfer Protocol) und HTTPS (HTTP Secure).

HTTP definiert die Regeln für den Austausch von Anfragen und Antworten. Ein Client kann beispielsweise eine Seite anfordern, woraufhin der Server deren Inhalt und einen entsprechenden Statuscode zurückgibt.

HTTPS ist HTTP über eine verschlüsselte TLS-Verbindung. TLS sorgt für die Verschlüsselung der übertragenen Daten und ermöglicht die Authentifizierung des Servers mithilfe eines digitalen Zertifikats.

HTTP verwendet traditionell standardmäßig den TCP-Port 80, HTTPS den Port 443. Das moderne HTTP/3 nutzt QUIC über UDP, weshalb Webprotokolle nicht ausschließlich auf TCP beschränkt sind.

Statische und dynamische Inhalte

Ein Webserver kann statische und dynamische Inhalte bereitstellen.

Statische Inhalte liegen als fertige Dateien vor. Dazu können gehören:

• HTML-Seiten;
• Bilder;
• CSS-Dateien;
• JavaScript;
• Schriftarten;
• Dokumente und andere Dateien.

Beispielsweise liefert der Webserver das Logo einer Website unverändert an jeden Besucher aus, ohne dass eine Anwendung beteiligt ist.

In diesem Fall kann der Webserver die angeforderte Datei direkt finden und an den Client senden.

Dynamische Inhalte werden von einer Anwendung zum Zeitpunkt der Anfrage erzeugt. Ein Onlineshop kann beispielsweise eine Produktseite anhand von Informationen aus einer Datenbank generieren.

In einer solchen Architektur nimmt der Webserver die Anfrage entgegen und leitet sie an eine Anwendung weiter. Diese führt die Geschäftslogik aus, greift bei Bedarf auf eine Datenbank zu und gibt das Ergebnis zurück.

Hauptfunktionen eines Webservers

Ein moderner Webserver kann deutlich mehr Aufgaben übernehmen als lediglich HTML-Dateien bereitzustellen.

Je nach Produkt und Konfiguration kann er folgende Funktionen übernehmen:

• Verarbeitung von HTTP- und HTTPS-Anfragen;
• Bereitstellung statischer Dateien;
• TLS-Verschlüsselung;
• Weiterleitung von Anfragen;
• Proxying von Anfragen an Anwendungen;
• Lastverteilung;
• Caching von Inhalten;
• Komprimierung übertragener Daten;
• Verwaltung virtueller Hosts;
• Protokollierung von Anfragen und Fehlern;
• Beschränkung des Zugriffs auf bestimmte Ressourcen.

Beispielsweise kann ein Webserver eine Antwort für eine festgelegte Zeit zwischenspeichern und sie bei erneuten Anfragen direkt ausliefern, ohne die Anwendung dahinter zu belasten.

Nicht alle diese Funktionen sind für einen Webserver zwingend erforderlich. Einige davon können auch von separaten Infrastrukturkomponenten übernommen werden.

Beliebte Webserver

Es gibt mehrere weit verbreitete Webserver-Lösungen.

Nginx wird für die Bereitstellung statischer Inhalte, als Reverse Proxy, für Load Balancing sowie für die Verarbeitung einer großen Anzahl gleichzeitiger Verbindungen eingesetzt.

Apache HTTP Server ist ein Webserver mit modularer Architektur und umfangreichen Konfigurationsmöglichkeiten.

Microsoft Internet Information Services (IIS) ist der Webserver von Microsoft und in das Windows-Server-Ökosystem integriert.

Caddy ist ein Webserver, dessen Besonderheiten unter anderem die automatisierte HTTPS-Konfiguration umfassen.

Darüber hinaus gibt es Webserver, die in verschiedene Softwareplattformen und Frameworks integriert sind.

Web Server und Application Server

Web Server und Application Server (Anwendungsserver) erfüllen unterschiedliche Aufgaben, auch wenn die Grenze zwischen ihnen in modernen Systemen teilweise fließend ist.

Ein Webserver ist in erster Linie für die Verarbeitung von HTTP-Anfragen, die Bereitstellung statischer Inhalte und die Weiterleitung von Anfragen zuständig.

Ein Anwendungsserver führt die Programmlogik aus: Er verarbeitet Daten, kommuniziert mit Datenbanken und anderen Diensten und erzeugt dynamische Ergebnisse.

Beispiel:

Browser → Nginx → Webanwendung → Datenbank

In einer solchen Architektur nimmt Nginx die externe HTTP-Anfrage entgegen und leitet sie an die Anwendung weiter. Die Anwendung verarbeitet die Anfrage und greift bei Bedarf auf die Datenbank zu. Anschließend wird die Antwort über den Webserver an den Benutzer zurückgegeben.

Was ist ein Reverse Proxy?

Ein Reverse Proxy nimmt Client-Anfragen entgegen und leitet sie an einen oder mehrere interne Server weiter.

Für den Benutzer erscheint der Reverse Proxy als der eigentliche Server der Website, obwohl die tatsächliche Verarbeitung der Anfrage auf einem anderen System erfolgen kann.

Ein Reverse Proxy kann verwendet werden für:

• Verteilung von Anfragen auf mehrere Server;
• Verbergen der internen Infrastrukturstruktur;
• zentrale Verarbeitung von HTTPS;
• Caching;
• Weiterleitung von Anfragen an unterschiedliche Anwendungen;
• Anwendung zusätzlicher Sicherheitsregeln.

Beispielsweise kann ein Reverse Proxy alle TLS-Zertifikate zentral verwalten, sodass die Anwendungen dahinter ausschließlich unverschlüsselten internen Verkehr verarbeiten.

Nginx wird häufig gleichzeitig als Webserver und Reverse Proxy eingesetzt.

Virtuelle Hosts

Ein einzelner Webserver kann mehrere Websites oder Domainnamen bedienen. Dafür werden virtuelle Hosts (Virtual Hosts) verwendet.

Beispielsweise können die Websites example.com und example.org auf demselben Server liegen und dieselbe IP-Adresse verwenden. Der Webserver erkennt, zu welcher Website eine Anfrage gehört, und wendet die entsprechende Konfiguration an.

Dieser Mechanismus ermöglicht eine effiziente Nutzung von Serverressourcen und das Hosting zahlreicher unabhängiger Webprojekte auf einer gemeinsamen Infrastruktur.

Web Server und DNS

DNS und Webserver erfüllen unterschiedliche Funktionen.

DNS (Domain Name System) ordnet einem Domainnamen eine IP-Adresse oder andere erforderliche Netzwerkinformationen zu. Dadurch kann der Client ermitteln, mit welchem System er eine Verbindung herstellen muss.

Der Webserver nimmt nach dem Aufbau der Verbindung die HTTP-Anfrage entgegen und liefert Inhalte zurück oder leitet die Anfrage an eine Anwendung weiter.

DNS speichert oder überträgt daher nicht die Website selbst, sondern hilft dabei, die Adresse des Servers zu ermitteln, auf dem der gewünschte Dienst verfügbar ist.

Wo werden Webserver eingesetzt?

Webserver sind eine grundlegende Komponente moderner Webinfrastrukturen. Sie werden eingesetzt für:

• Websites und Onlineshops;
• Unternehmensportale;
• Webanwendungen;
• REST APIs und andere HTTP-Schnittstellen;
• Cloud-Services;
• SaaS-Plattformen;
• Content-Management-Systeme;
• Bereitstellung statischer Dateien;
• Microservice-Anwendungen.

Beispielsweise bedient bei einer Microservice-Anwendung häufig ein einziger Webserver als Eingangspunkt dutzende dahinterliegende Dienste.

In größeren Infrastrukturen können vor den Webservern zusätzlich CDNs, Load Balancer, Web Application Firewalls (WAF) und weitere Komponenten eingesetzt werden.

FAQ

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