Netzwerkprotokoll
Allgemein
Das Netzwerkprotokoll ist eine exakte Vereinbarung (Protokoll), nach der Daten zwischen Computern bzw. Prozessoren ausgetauscht werden, die durch ein Netz miteinander verbunden sind (verteiltes System). Die Vereinbarung besteht aus einem Satz von Regeln und Formaten (Syntax), die das Kommunikationsverhalten der kommunizierenden Instanzen in den Computern bestimmen (Semantik). Der Austausch von Nachrichten erfordert häufig ein Zusammenspiel verschiedener Protokolle, die unterschiedlichen Aufgaben übernehmen (z.B. Internetprotokollfamilie). Um die damit verbundene Komplexität beherrschen zu können, werden die einzelnen Protokolle in Schichten organisiert.
Jedes Protokoll gehört einer bestimmten Schicht an und ist für die Erledigung von speziellen Aufgaben zuständig (z.B. Überprüfen der Daten auf Vollständigkeit – Schicht 2). Die Protokolle höherer Schichten verwenden Dienste von Protokollen tieferer Schichten (z.B. Schicht 3 verlässt sich darauf, dass die Daten vollständig angekommen sind). Zusammen bilden die so strukturierten Protokolle einen Protokollstapel. Die Nachrichten einer bestimmten Schicht werden auch als Protokolldateneinheiten (Protocol Data Units) bezeichnet.
Typischer Aufbau eines Protokolls
Der in einem Protokoll beschriebene Aufbau eines Datenpakets enthält für den Datenaustausch wichtige Informationen über das Paket, wie
- Absender und Empfänger
- Typ des Pakets (z.B. Verbindungsauf- und abbau oder reine Nutzdaten)
- Paketlänge
- eine Prüfsumme.
Diese Informationen werden den Nutzdaten als Header vorgestellt oder als Trailer angehängt. In manchen Protokollen werden feste Paketsequenzen für Verbindungsauf- und abbau beschrieben. Darauf folgt ein weiterer Datenverkehr (Traffic) auf den Datenleitungen, den so genannten Overhead. Dieser Overhead ist unerwünscht, denn er belastet die Kapazität und wird aufgrund der wichtigen Aufgaben, die die Protokolle leisten in Kauf genommen.
Unterscheidungsmerkmale von Netzwerkprotokollen
In der Anzahl von Parteien, die an der Kommunikation teilnehmen. Man spricht von Unicast, wenn es für eine Übermittlung nur einen Empfänger gibt und bei einer Übertragung an mehrere Teilnehmer spricht man von Multicast.
Es wird von Simplex gesprochen, wenn die Kommunikation in nur eine Richtung stattfindet, fließen die Daten wechselweise in beide Richtungen, so nennt man das Halbduplex und fließen die Daten gleichzeitig in beide Richtungen, dann spricht man von Vollduplex.
Stellung der Kommunikationspartner: Sind die Partner untereinander gleichberechtigt, so spricht man von Peer-to-Peer oder symmetrischer, ansonsten von asymmetrischer Kommunikation. Das Client-Server-System ist das am weitesten verbreitete asymmetrische Modell, bei dem ein Dienstanbieter (Server) Anfragen von verschiedenen Clients bearbeitet (hierbei sind es die Clients, die die Kommunikation initiieren, d.h. den Kanal öffnen).
Wird nach einer Anfrage auf Antwort gewartet, spricht man von synchroner Kommunikation, ansonsten von asynchroner Kommunikation.
Während einer paketorientierten Kommunikation werden Nachrichten bzw. Datenpakete übertragen, beim Streaming wird mit einem kontinuierlichen Datenstrom einzelner Zeichen gearbeitet.
