Was ist der Zweck eines Web-Crawler-Programms?wie Crawler funktionieren und wofür sie da sind

Jedes Mal, wenn man Google, Bing oder DuckDuckGo durchsucht und in Bruchteilen einer Sekunde eine Rangliste von Seiten erhält, sieht man das Ergebnis von Arbeit, die lange vor der eigenen Eingabe stattgefunden hat. Ein Web-Crawler-Programm ist das Web im Voraus abgegangen, hat Seiten gelesen, deren Links gefolgt und das Gefundene an einen Index übergeben. Das Suchfeld fühlt sich nur sofortig an, weil ein Crawler den langsamen Teil zuerst erledigt hat.

Diese Anleitung erklärt, was ein Web-Crawler-Programm ist, welchem Zweck es tatsächlich dient und wie seine Kernschleife funktioniert: Seed-URLs, eine Warteschlange von zu besuchenden Seiten, Abrufen, Parsen, neue Links extrahieren und wiederholen. Danach schauen wir uns an, wofür Crawler außer für die Suche eingesetzt werden, wie sich ein Crawler von einem Scraper unterscheidet, warum Höflichkeit und robots.txt wichtig sind, und wo ein verwalteter Crawling-Dienst passt, wenn man einen eigenen Crawler betreiben möchte.

Was ist ein Web-Crawler-Programm?

Ein Web-Crawler, manchmal auch Spider oder Bot genannt, ist ein Programm, das das Web auf organisierte, automatisierte Weise durchsucht. Es beginnt bei einer oder mehreren bekannten Seiten, liest sie, folgt den gefundenen Links und macht weiter, während es auf seiner Reise eine Karte des Vorhandenen aufbaut. Suchmaschinen betreiben Crawler nahezu kontinuierlich, damit in dem Moment, in dem man eine Suchanfrage eingibt, bereits eine Liste relevanter Seiten zur Bewertung und Rückgabe bereitsteht.

Die klassische Vorstellung ist ein Bibliothekar in einer riesigen, unorganisierten Bibliothek. Um jedes Buch auffindbar zu machen, geht der Bibliothekar die Regale ab, liest jeden Titel und eine kurze Zusammenfassung, notiert ein wenig, worum es in jedem Buch geht, und schreibt alles auf Karteikarten, damit andere Menschen das richtige Buch später schnell finden können. Ein Crawler tut dasselbe für das Web, nur hören die Regale nie auf und jede Sekunde erscheinen neue Bücher. Er liest eine Seite, notiert, worum es geht, vermerkt, wohin ihre Links führen, und geht weiter zu den Seiten, auf die diese Links zeigen.

Das Ausmaß ist schwer zu übertreffen. Niemand weiß genau, wie viel des öffentlichen Webs gecrawlt und indiziert worden ist, und die Gesamtmenge bewegt sich ständig, weil täglich enorme Mengen neuer Inhalte veröffentlicht werden. Die Arbeit ist nie beendet, weshalb ein Crawler als eine unbegrenzt laufende Schleife gebaut wird und nicht als eine Aufgabe, die abgeschlossen werden kann.

Wie funktioniert ein Web-Crawler?

Unter all dem Ausmaß verbirgt sich ein einfacher Zyklus, der Millionen Mal wiederholt wird. Sobald man die Schritte benennen kann, fügt sich der Rest des Themas von selbst zusammen.

1. Mit Seed-URLs beginnen

Ein Crawler beginnt mit einem Seed: einer URL oder einer Liste bekannter URLs, die zuerst besucht werden. Das sind die Einstiegspunkte. Von einem einzigen gut vernetzten Seed aus kann ein Crawler letztendlich einen enormen Teil des Webs erreichen, indem er einfach Links nach außen folgt.

2. Die Seite abrufen

Der Crawler fordert eine Seite von dem Webserver an, der sie hostet, genauso wie ein Browser es tun würde, wenn man eine Website besucht. Der Server antwortet mit dem Seiteninhalt, und der Crawler hat nun das Rohmaterial, mit dem er arbeiten kann.

3. Links parsen und extrahieren

Der Crawler liest die Seite, notiert den Text und die Metadaten, die für die Indizierung wichtig sind, und extrahiert jeden darin enthaltenen Hyperlink. Diese Links sind die Fäden, die zu den nächsten Seiten führen.

4. Neue Links zur Frontier hinzufügen

Die neu entdeckten Links kommen in eine Warteschlange von noch zu besuchenden Seiten, oft als Frontier bezeichnet. Der Crawler besucht sie nicht alle auf einmal oder in einem zufälligen Ansturm; er arbeitet die Warteschlange nach Regeln ab, welche Seiten am wichtigsten sind und wie oft sie erneut besucht werden sollen.

5. Wiederholen

Der Crawler nimmt die nächste URL aus der Frontier und führt den Zyklus erneut aus: abrufen, parsen, extrahieren, einreihen. Da jede neue Seite in der Regel mehr Links enthält, füllt sich die Frontier ständig wieder auf, und die Schleife setzt sich fort. Verschiedene Suchmaschinen gewichten diese Schritte mit ihrer eigenen proprietären Logik, sodass sich zwei Crawler etwas unterschiedlich verhalten, aber das Endziel ist dasselbe: Inhalte aus dem Web herunterladen und indizieren.

Ein Crawler kann nicht ewig jedem Link folgen, daher trifft er Entscheidungen. Eine Seite, auf die viele andere Seiten verlinken und die viele Besucher anzieht, signalisiert Autorität und hochwertigen Inhalt, weshalb ein Crawler sie als wert betrachtet, indiziert und erneut besucht zu werden. Der Crawler muss auch entscheiden, wie oft er zurückkommt, um eine Seite auf Aktualisierungen zu prüfen, da Inhalte, die sich ständig ändern, häufigere Besuche benötigen als eine Seite, die sich selten bewegt.

Vom Crawlen zum Suchindex

Crawlen sammelt die Seiten; Indizieren organisiert sie, damit sie durchsuchbar sind. Ein Index funktioniert wie ein Datenbankdatensatz, welcher Inhalt über welche Wörter gefunden werden kann, sodass die Engine bei einer Anfrage nicht das gesamte Web erneut liest. Sie schlägt die Wörter in ihrem Index nach und gibt die relevantesten Treffer zurück.

Die Indizierung konzentriert sich auf den Text einer Seite und ihre Metadaten. Die meisten Suchmaschinen fügen die Wörter einer Seite zum Index hinzu, obwohl manche sehr häufige Wörter überspringen. Google hat beispielsweise historisch Wörter wie "a", "an" und "the" nicht indiziert, weil sie fast überall vorkommen und zu einer Suche wenig beitragen. Das Ergebnis ist eine Struktur, die Milliarden von gecrawlten Seiten in etwas verwandelt, das man in Millisekunden abfragen kann.

Wie Crawler entscheiden, was sie besuchen: robots.txt

Bevor ein Crawler eine Website crawlt, prüft ein gut erzogener Crawler das Robots-Exclusion-Protokoll, in der Regel eine Datei namens robots.txt, die im Stammverzeichnis der Website gehostet wird. Diese Textdatei teilt Bots mit, welche Teile der Website sie crawlen dürfen und welche Links sie in Ruhe lassen sollen. Ein Crawler, der robots.txt respektiert, liest diese Anweisungen auf jeder Website und hält sich daran, was eines der Hauptmerkmale ist, das einen guten Bot von einem schlechten unterscheidet.

Wofür wird ein Web-Crawler verwendet?

Suche ist der bekannteste Anwendungsfall eines Crawlers, aber bei weitem nicht der einzige. Dieselbe Schleife aus Abrufen, Parsen und Links folgen ist die Grundlage für eine breite Palette von Arbeiten, sobald man sie auf die richtigen Seiten richtet und die zurückgebrachten Daten aufbewahrt.

Suchindizierung

Das ist der ursprüngliche Zweck. Crawler von Suchmaschinen durchsuchen das öffentliche Web kontinuierlich, damit immer ein frischer Index zum Einordnen von Anfragen vorhanden ist. Ohne Crawlen hätte eine Suchmaschine nichts zu durchsuchen. Dieser Anwendungsfall existiert seit den späten 1990er Jahren und ist nach wie vor das Rückgrat dafür, wie Menschen online Informationen finden.

SEO-Audits

Da die Sichtbarkeit in Suchmaschinen davon abhängt, ob und wie ein Crawler die eigene Website lesen kann, betreiben Website-Betreiber eigene Crawler, um sie so zu auditieren, wie es Google tun würde. Ein Crawl offenbart defekte Links, durch robots.txt blockierte Seiten, doppelte Inhalte, fehlende Metadaten und verwaiste Seiten ohne eingehende Links. Suchmaschinenoptimierung ist die Praxis, Inhalte so vorzubereiten, dass sie gut indiziert werden, und ein Crawl ist die Methode zu prüfen, ob eine Seite tatsächlich erreichbar ist. Eine Seite, die kein Spider crawlt, kann nicht indiziert werden, und eine nicht indizierte Seite wird nie in den Suchergebnissen erscheinen, weshalb Betreiber ihre eigene Crawlbarkeit auditieren anstatt sie dem Zufall zu überlassen.

Preis- und Marktüberwachung

Unternehmen richten Crawler auf Wettbewerber-Kataloge und Marktplätze aus, um Preise, Lagerbestände und Produktänderungen im Zeitverlauf zu verfolgen. Planmäßig betrieben verwandelt ein Crawler verstreute öffentliche Listings in einen strukturierten Feed, der Preisstrategie und Marktanalyse informiert. Das ist einer der häufigsten kommerziellen Gründe, warum Unternehmen eigene Crawler aufbauen statt sich auf eine allgemeine Suchmaschine zu verlassen.

Web-Archivierung

Archive verwenden Crawler, um Schnappschüsse von Seiten zu erfassen, wie sie zu einem bestimmten Zeitpunkt existierten, und bewahren so Inhalte, die andernfalls verändert werden oder verschwinden würden. Der Crawler besucht eine Seite, speichert ihren Inhalt und geht weiter, wobei er einen historischen Datensatz aufbaut, den Forscher und die Öffentlichkeit später wieder aufsuchen können.

Trainingsdaten für KI

Moderne maschinelle Lernmodelle werden auf großen Sammlungen von Text und anderen Inhalten trainiert, die aus dem öffentlichen Web gesammelt wurden. Crawler stellen diese Sammlungen zusammen, indem sie Seiten in großem Maßstab durchlaufen und das Gefundene speichern. Da die Nachfrage nach datengetriebenen Produkten gewachsen ist, ist dies einer der am schnellsten wachsenden Gründe, einen Crawler zu betreiben, neben den länger bestehenden Analyse- und Überwachungsanwendungen.

Hinter all diesen Anwendungen steht derselbe Treiber: Organisationen wollen zunehmend Entscheidungen auf der Grundlage von Daten treffen, und das öffentliche Web ist die größte Quelle dafür. Werkzeuge, die diese Informationen in großem Maßstab sammeln und organisieren können, machen den Rest erst möglich. Selbst wenn eine Handvoll dominanter Suchmaschinen wie Google, Bing, Baidu und Yandex bereits das Web crawlen, bauen Unternehmen immer dann eigene Crawler, wenn sie spezifische Daten, nach einem spezifischen Zeitplan, in einer Form benötigen, die eine allgemeine Suchmaschine nicht liefert.

Web-Crawler vs. Web-Scraper: Was ist der Unterschied?

Die Begriffe werden oft synonym verwendet, aber es gibt einen echten Unterschied, den es wert ist, klar zu haben.

Die Aufgabe eines Web-Crawlers ist es, zu entdecken und zu kartieren: Er scannt Seiten und folgt Links breit, katalogisiert, was auf einer Website oder dem gesamten Web existiert. Man stelle es sich als Zeichnen der Karte vor. Die Aufgabe eines Web-Scrapers ist es, zu extrahieren: Er zielt auf spezifische Seiten und zieht spezifische Werte heraus, wie Preise, Titel oder Kontaktdaten. Man stelle es sich als Verwenden einer Lupe auf der Karte vor, die der Crawler gezeichnet hat.

In einer traditionellen Pipeline arbeiten die beiden sequenziell. Ein Crawler kartiert, welche Seiten existieren, und ein Scraper extrahiert dann die gewünschten Felder aus diesen Seiten. Crawlen ist breit und kontinuierlich, Links folgend, wohin auch immer sie führen; Scrapen ist eng und gezielt, auf bekannte Seiten oder eine bekannte Website ausgerichtet. Im alltäglichen Sprachgebrauch hat sich die Grenze verwischt, und "Scraper" ist das gebräuchlichere Wort geworden, da immer mehr Unternehmen Web-Daten für geschäftliche Zwecke extrahieren, während "Crawler" nach wie vor tendenziell speziell Suchmaschinen-Aktivitäten evoziert. Die folgende Tabelle fasst den Kontrast zusammen.

Wer tiefer in die Entdeckungsseite einsteigen möchte, findet in diesem Primer über was ein Web-Crawler ist, mit Anwendungsfällen und Beispielen eine Erweiterung derselben Ideen, und die Übersicht der Web-Crawling-Techniken und Frameworks zeigt, wie Crawler in der Praxis aufgebaut werden.

Herausforderungen, denen ein Web-Crawler-Programm begegnet

Einen Crawler zu betreiben ist schwieriger als die einfache Schleife vermuten lässt, sobald man in irgendeinem echten Maßstab operiert. Einige wiederkehrende Probleme prägen das Design von Produktions-Crawlern.

Den Index frisch halten

Websites ändern sich ständig, und dynamische Seiten können sich bei jedem Besuch ändern. Daten, die ein Crawler gestern gesammelt hat, könnten heute schon veraltet sein. Um die Ergebnisse aktuell zu halten, muss ein Crawler Seiten erneut besuchen und entscheiden, welche er am häufigsten erneut besucht, ohne Aufwand damit zu verschwenden, Seiten erneut zu crawlen, die sich kaum bewegen.

Crawler-Fallen

Einige Websites erzeugen endlose Linkstrukturen, manchmal absichtlich, die einen Crawler verlocken, für immer in einer Schleife Seiten anzufordern. Diese Fallen verschwenden Zeit und Ressourcen des Crawlers, weshalb ein gut gebauter Crawler Grenzen und Schleifenerkennung benötigt, um nicht stecken zu bleiben.

Netzwerkbandbreite

Das Abrufen einer großen Anzahl irrelevanter Seiten oder zu aggressives erneutes Crawlen verbraucht erhebliche Bandbreite und belastet sowohl den Crawler als auch die Server, die er besucht. Effiziente Crawler priorisieren, damit sie ihre Kapazität auf Seiten konzentrieren, die wichtig sind.

Doppelter Inhalt

Derselbe Inhalt erscheint häufig unter mehreren URLs, was die Entscheidung erschwert, welche Version man behalten soll. Suchmaschinen gehen damit um, indem sie eine einzige kanonische Version nahezu identischer Seiten für die Ergebnisse auswählen, anstatt jede Kopie zu indizieren.

Höflich crawlen: robots.txt und Rate Limits

Ein Crawler stellt Anfragen, die ein Webserver beantworten muss, genauso wie jeder Besucher. Zu viele, zu schnell, und man kann die Bandbreitenkosten einer kleinen Website in die Höhe treiben oder ihre Server überlasten. Website-Betreiber haben möglicherweise auch Seiten, die sie einfach nicht gecrawlt haben wollen, wie interne Suchergebnisseiten, automatisch generierte Seiten, die nur für einen Nutzer nützlich sind, oder nicht gelistete Kampagnen-Landingpages, die sie lieber von den Suchmaschinen fernhalten möchten. Betreiber signalisieren diese Wünsche mit einem "noindex"-Tag oder einer "disallow"-Regel in robots.txt, und ein verantwortungsbewusster Crawler hält sich daran.

Der Unterschied zwischen einem guten Bot und einem schlechten liegt in dieser Zurückhaltung. Ein Scraper, der Inhalte ohne Genehmigung grabscht, ignoriert möglicherweise die Last, die er einem Server aufbürdet, während Crawler von großen Suchmaschinen robots.txt befolgen und ihre Anfragen so dosieren, dass sie die besuchten Websites nicht überwältigen. Drei Praktiken halten einen Crawler auf der richtigen Seite dieser Linie.

Die Crawl-Rate respektieren

Websites können ausdrücken, wie viel Crawlen sie in einem bestimmten Zeitfenster tolerieren, effektiv eine Geschwindigkeitsbegrenzung für Besuche. Ein guter Crawler bleibt unter diesem Limit, damit er den Server nicht überschwemmt, genauso wie man Verkehrsregeln befolgt, um den Fluss aufrechtzuerhalten.

robots.txt einhalten

robots.txt als Karte behandeln, die zeigt, wo man hin darf. Sie auf jeder Website lesen und nur die erlaubten Bereiche crawlen. Diese Anweisungen zu befolgen ist das klarste Merkmal eines gut erzogenen Crawlers.

IP-Adressen verantwortungsvoll rotieren

Websites beobachten automatisierten Traffic und können Besucher, die nicht-menschlich aussehen, manchmal mit CAPTCHAs herausfordern oder blockieren. Crawler, die öffentliche Daten in großem Maßstab sammeln müssen, verteilen ihre Anfragen über rotierende IP-Adressen, damit sie wie normaler Traffic aussehen und nicht wie eine einzige Maschine, die die Website bombardiert. Verantwortungsvoll durchgeführt, in Kombination mit der Einhaltung von Rate Limits und robots.txt, verhindert das, dass ein legitimer Crawler mit einem Angriff verwechselt wird.

Für mehr zu den Grenzen beim Crawlen in großem Maßstab ist es hilfreich zu verstehen, wie Suchmaschinen Scraper erkennen, da dieselben Signale für jeden automatisierten Client gelten.

Die aktivsten Web-Crawler im Internet

Der Großteil des Crawl-Traffics im öffentlichen Web stammt von einer kleinen Gruppe bekannter Bots, die großen Suchmaschinen zugeordnet sind. Diese Namen findet man in den eigenen Server-Logs:

• Googlebot (Google), der tatsächlich als zwei Crawler läuft, Googlebot Desktop und Googlebot Mobile, für Desktop- und Mobile-Suche.
• Bingbot (Microsofts Bing).
• Yandex Bot (Yandex, die russische Suchmaschine).
• Baidu Spider (Baidu, die chinesische Suchmaschine).
• Amazonbot (Amazon), zur Identifizierung von Web-Inhalten und zur Entdeckung von Backlinks.
• DuckDuckBot (DuckDuckGo).
• Exabot (Exalead, eine französische Suchmaschine).
• Yahoo! Slurp (Yahoo).

Darüber hinaus gibt es viele weniger bekannte Spider, manche mit Suchmaschinen verbunden und manche nicht. Gute Crawler von schädlichen Bots zu unterscheiden ist ein echtes Anliegen für Website-Betreiber: Schlechte Bots können die Performance beeinträchtigen, Server zum Absturz bringen oder Daten stehlen, weshalb das Ziel des Bot-Managements darin besteht, gute Crawler fließen zu lassen und gleichzeitig schädlichen Traffic herauszufiltern, nicht alles Automatisierte zu blockieren.

Einen eigenen Web-Crawler aufbauen

Wenn eine allgemeine Suchmaschine nicht die benötigten Daten liefert, im benötigten Zeitplan, ist der Aufbau eines eigenen Crawlers ein vernünftiger Weg. Die Schleife ist dieselbe wie oben beschrieben: Seed, abrufen, parsen, Links extrahieren, wiederholen, mit einer Frontier zur Verwaltung der Warteschlange und Regeln, um höflich zu bleiben. Die Programmiersprache ist frei wählbar. Viele Teams beginnen in Python, andere bauen Crawler in Java oder anderen Sprachen, je nach ihrem Stack.

Wer einen konkreten Ausgangspunkt möchte, kann einen Crawler mit Python aufbauen oder einem Durchführungsbeispiel folgen, das zeigt, wie man einen Web-Crawler in Java aufbaut. Unabhängig von der Wahl sollte man erwarten, dass der Großteil des Engineering-Aufwands nicht in die Crawl-Schleife selbst geht, sondern in die umgebenden Aspekte: JavaScript-lastige Seiten rendern, IP-Adressen rotieren, CAPTCHAs handhaben, Fehlschläge wiederholen und die Grenzen jeder Website respektieren. Das ist der Teil, für den ein verwalteter Crawling-Dienst konzipiert ist, um ihn abzunehmen, damit man die Logik schreiben kann, die entscheidet, was gecrawlt und was aufbewahrt werden soll.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Zweck eines Web-Crawler-Programms?

Der Zweck eines Web-Crawlers ist es, das Web automatisch zu durchsuchen, Seiten durch Links zu entdecken und deren Inhalte zu sammeln, damit sie indiziert oder anderweitig verwendet werden können. Suchmaschinen verwenden Crawler, um den Index aufzubauen, gegen den sie Anfragen einordnen, aber derselbe Mechanismus treibt auch SEO-Audits, Preisüberwachung, Web-Archivierung und die Sammlung von Trainingsdaten für KI an.

Wie funktioniert ein Web-Crawler?

Ein Crawler beginnt bei einer oder mehreren Seed-URLs, ruft jede Seite ab, parst sie und extrahiert die enthaltenen Hyperlinks. Diese Links kommen in eine Warteschlange namens Frontier, und der Crawler arbeitet diese Warteschlange ab, ruft jede neue Seite ab, parst sie und fügt die gefundenen Links hinzu. Die Schleife wiederholt sich kontinuierlich, was dazu führt, dass ein einziger Ausgangspunkt zu einem enormen Teil des Webs führen kann.

Was ist der Unterschied zwischen einem Web-Crawler und einem Web-Scraper?

Ein Web-Crawler entdeckt und kartiert Seiten breit, indem er Links folgt, während ein Web-Scraper spezifische Daten aus bekannten Seiten extrahiert. Crawlen geht es ums Erkunden und Katalogisieren dessen, was existiert; Scrapen geht es darum, gezielte Werte aus diesem Katalog zu ziehen. In einer traditionellen Pipeline kartiert ein Crawler zuerst die Seiten und ein Scraper extrahiert daraus, obwohl die Begriffe heute oft synonym verwendet werden.

Müssen Web-Crawler robots.txt befolgen?

Seriöse Crawler, einschließlich derjenigen von großen Suchmaschinen, lesen die robots.txt-Datei jeder Website und crawlen nur die erlaubten Bereiche. Die Datei ist der standardmäßige Weg, wie eine Website Bots mitteilt, wo sie hin dürfen und wo nicht. Sie zu ehren, zusammen mit der Crawl-Rate der Website, ist das, was einen gut erzogenen Crawler von einem schlechten Bot unterscheidet, obwohl nichts physisch einen schlecht geschriebenen Crawler zur Einhaltung zwingt.

Warum würde ein Unternehmen einen eigenen Web-Crawler aufbauen?

Unternehmen bauen Crawler, wenn eine allgemeine Suchmaschine ihnen nicht die spezifischen Daten liefert, die sie benötigen, in der Form und im Zeitplan, den sie brauchen. Häufige Gründe sind die Überwachung von Wettbewerberpreisen, das Verfolgen von Markt- und Produktänderungen, das Auditieren der eigenen Website für SEO, das Archivieren von Inhalten und das Zusammenstellen von Datensätzen für Analysen oder maschinelles Lernen.

Ist es legal, einen Web-Crawler zu betreiben?

Das Crawlen öffentlicher Seiten ist weit verbreitet, aber man ist selbst verantwortlich für die Art und Weise. Auf öffentliche Daten beschränken, die Nutzungsbedingungen und robots.txt jeder Website lesen und respektieren, Anfragen ehrlich identifizieren und die Anfragerate vernünftig halten, damit man die Server anderer nicht belastet. Ein verwalteter Crawling-Dienst kann helfen, höflich zu bleiben, indem er Anfragen dosiert und verteilt, aber die Entscheidung, was gesammelt werden soll, bleibt beim Nutzer.

FQ

Farah Qadeer

Content-Visualisierung · Crawlbase

Spezialistin für Content-Visualisierung bei Crawlbase, die dichte Themen rund um Proxys und Web Scraping in klare Grafiken und Schritt-für-Schritt-Anleitungen verwandelt.