Kommunikationsprotokoll

Begriff und Bedeutung

Ein Kommunikationsprotokoll ist in der Informatik, Telekommunikation und Kommunikationstechnik eine Vereinbarung für die Daten- oder Nachrichtenübertragung zwischen zwei oder mehreren Parteien, meist elektronischen Geräten. Es besteht aus Regeln, die Syntax, Semantik und Synchronisation der Kommunikation bestimmen. Syntax legt fest, wie Nachrichten aufgebaut sind, Semantik beschreibt ihre Bedeutung, und Synchronisation regelt den zeitlichen Ablauf der Kommunikation.

Protokolle können durch Hardware, Software oder eine Kombination aus beidem umgesetzt werden. Auf der untersten Ebene des OSI-Modells bestimmen sie das Verhalten der Verbindungshardware. Erfolgt die Kommunikation in einem Rechnernetz, spricht man von einem Netzwerkprotokoll. Kommunikationsprotokolle sind damit eine Grundlage des Internets und vieler anderer Technologien zur Informationsübertragung.

Typische Aufgaben und Eigenschaften

Kommunikationsprotokolle unterscheiden sich stark hinsichtlich Zweck und Komplexität. Häufig legen sie mehrere der folgenden Abläufe fest:

Sie stellen die zugrunde liegende physikalische Verbindung fest, etwa ein LAN oder W-LAN, oder prüfen, ob der andere Endpunkt vorhanden ist.
Sie regeln den Datenfluss, zum Beispiel durch Handshaking, also eine Abstimmung zwischen den Kommunikationspartnern.
Sie vereinbaren die Eigenschaften der Verbindung.
Sie bestimmen, wie eine Nachricht beginnt und endet.
Sie legen das Format einer Nachricht fest.
Sie regeln den Umgang mit beschädigten oder falsch formatierten Nachrichten, einschließlich Verfahren zur Fehlerkorrektur.
Sie bestimmen, wie ein unerwarteter Verbindungsverlust erkannt wird und welche Reaktion darauf folgt.
Sie legen die Beendigung der Verbindung fest.

Technische Beispiele

Ein bekanntes Beispiel ist das Internet Protocol (IP) zusammen mit dem Transmission Control Protocol (TCP). Diese Kombination wird als TCP/IP bezeichnet. Die meisten Internetprotokolle sind in den RFCs genauer beschrieben. RFCs sind technische Dokumente der Internet Engineering Task Force (IETF).

Weitere Beispiele sind parallele und heute weitverbreitete serielle Kommunikationsprotokolle. Sie werden in der Computertechnik, in der Unterhaltungselektronik und auch im industriellen Bereich eingesetzt.

Protokollstapel und OSI-Modell

Nur die einfachsten Protokolle werden allein verwendet. Die meisten Netzwerkprotokolle bestehen aus einem geschichteten Protokollstapel. Dabei werden die Aufgaben auf mehrere Ebenen verteilt. Ein Protokollstapel bezeichnet eine bestimmte Kombination von Protokollen, die zusammenarbeiten.

Davon zu unterscheiden ist ein Referenzmodell. Es beschreibt eine Softwarearchitektur, die jede Schicht und die von ihr bereitzustellenden Dienste aufführt. Das klassische Sieben-Schichten-Modell ist das OSI-Modell. Es dient dazu, Protokollstapel und gleichrangige Kommunikationseinheiten, sogenannte Peer-Einheiten, systematisch zu beschreiben.

Das OSI-Modell vermittelt außerdem allgemeine Konzepte der Softwaretechnik: Kapselung, also das Verbergen von Einzelheiten innerhalb einer Schicht, Modularität und die Delegation von Aufgaben. Das Modell besteht weiterhin, obwohl viele seiner ursprünglichen Bestandteile durch die ISO abgelöst wurden. Es ist jedoch nicht das einzige mögliche Referenzmodell.