Kommunikationsprotokoll

In der Informatik und Telekommunikation bzw. Kommunikationstechnik ist ein Kommunikationsprotokoll eine Vereinbarung, nach der die Datenübertragung bzw. Nachrichtenübertragung zwischen zwei oder mehreren Parteien (elektronische Geräte) abläuft.^[1]^[2] In seiner einfachsten Form kann ein Protokoll definiert werden als eine Menge von Regeln, die Syntax, Semantik und Synchronisation der Kommunikation bestimmen. Protokolle können durch Hardware, Software oder eine Kombination von beiden implementiert werden. Auf der untersten Ebene nach dem OSI-Modell definiert ein Protokoll das Verhalten der Verbindungs-Hardware.

Handelt es sich um die Kommunikation in einem Rechnernetz, so spricht man von einem Netzwerkprotokoll.

Technik

Kommunikationsprotokolle sind Teil verschiedener Geräte und eine Grundlage des Internets und anderen Technologien, die Informationen übertragen. Ein bekanntes Beispiels ist das Internet Protocol (IP) und das Transmission Control Protocol (TCP), zusammengefasst als TCP/IP.^[3] Die meisten Internet-Protokolle sind in den RFCs durch die Internet Engineering Task Force (IETF) genauer beschrieben. Weitere Beispiele sind die parallelen bzw. heutzutage weitverbreiteten seriellen Kommunikationsprotokolle. Sie sind Teil der Computertechnik bzw. der Unterhaltungselektronik und werden auch im industriellen Bereich eingesetzt.

Protokolleigenschaften

Kommunikationsprotokolle unterscheiden sich stark in Zweck und Komplexität. Die meisten Protokolle legen eine oder mehrere der folgenden Vorgehensweisen fest:

Feststellen der zugrundeliegenden physikalischen Verbindung (z. B. LAN oder W-LAN) oder der Existenz des anderen Endpunkts der Verbindung
Datenflusskontrolle (Handshaking)
Vereinbarung der verschiedenen Verbindungscharakteristiken
Wie eine Botschaft beginnt und endet
Wie eine Botschaft formatiert ist
Was mit beschädigten oder falsch formatierten Botschaften getan wird (Fehlerkorrekturverfahren)
Wie unerwarteter Verlust der Verbindung festgestellt wird und was dann zu geschehen hat
Beendigung der Verbindung

Kommunikationsprotokolle als Teil des OSI-Modells

Nur die einfachsten Protokolle werden allein verwendet. Die meisten, insbesondere Netzwerkprotokolle, sind aus Schichten aufgebaute Protokollstapel, bei denen die oben aufgeführten Aufgaben unter den einzelnen Ebenen des Stapels aufgeteilt werden. Während ein „Protokollstapel“ eine bestimmte Kombination von Protokollen kennzeichnet, die zusammenarbeiten, ist ein Referenzmodell eine Softwarearchitektur, die jede Schicht zusammen mit den Diensten aufzählt, die sie erbringen soll. Das klassische Sieben-Schichten-Modell ist das OSI-Modell, das dazu verwendet wird, Protokollstapel und Peer-Einheiten in Begriffe zu fassen. Didaktisch bietet das Referenzmodell auch Gelegenheit, allgemeinere Konzepte der Softwaretechnik zu lehren, wie Kapselung, Modularität und Delegation von Aufgaben. Dieses Modell hat überdauert, obwohl viele seiner ursprünglichen Bestandteile durch die ISO abgelöst wurden. Das OSI-Modell ist allerdings nicht das einzige Referenzmodell.

Siehe auch

Literatur

Fachbücher

John G. Proakis: Digital Communications (= McGraw-Hill Series in Electrical Engineering ; Communications and Signal Processing). 2nd Auflage. McGraw-Hill, New York 1989, ISBN 978-0-07-050937-5 (englisch, archive.org).
Kristian Kroschel: Datenübertragung: Eine Einführung (= Springer eBook Collection Computer Science and Engineering). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1991, ISBN 978-3-540-53746-5, doi:10.1007/978-3-642-86097-3.
Leon W. Couch: Modern Communication Systems: Principles and Applications (= Prentice Hall International Editions). Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ 1995, ISBN 978-0-13-185778-0 (englisch, archive.org).
Hartmut König: Protocol Engineering (= Bernd Becker et al. [Hrsg.]: Leitfäden der Informatik). Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2003, ISBN 978-3-519-00454-7, doi:10.1007/978-3-322-80066-4.
Robin Sharp: Principles of Protocol Design. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2008, ISBN 978-3-540-77540-9, doi:10.1007/978-3-540-77541-6 (englisch).
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy: Nachrichtenübertragung (= Lehrbuch). 6. Auflage. Springer Vieweg, Wiesbaden [Heidelberg] 2018, ISBN 978-3-658-17004-2.
Dawoud Shenouda Dawoud, Peter Dawoud: Serial Communication Protocols and Standards. River Publishers, New York 2022, ISBN 978-1-003-33949-6, doi:10.1201/9781003339496 (englisch).
Julio César García-Álvarez: Digital Electronic Communications. Springer Nature Switzerland, Cham 2024, ISBN 978-3-031-53117-0, doi:10.1007/978-3-031-53118-7 (englisch).
Marcelo Sampaio De Alencar, Valdemar Cardoso Da Rocha: Digital Communications. Springer Nature Switzerland, Cham 2025, ISBN 978-3-031-92396-8, doi:10.1007/978-3-031-92397-5 (englisch).

Geschichte

James L. Pelkey, Andrew L. Russell, Loring G. Robbins: Circuits, Packets, and Protocols: Entrepreneurs and Computer Communications, 1968–1988. ACM, New York, NY, USA 2022, ISBN 978-1-4503-9726-1, doi:10.1145/3502372 (englisch).