Was ist ein Kommunikationsprotokoll?
Ein Satz von Regeln, die Computersysteme und andere technologische Geräte verwenden, um mit anderen Systemen und Geräten zu kommunizieren oder Informationen hin und her zu übertragen, wird als Kommunikationsprotokoll bezeichnet. Ein Protokoll definiert das Format und die Syntax der übertragenen Daten. Dies kann in Form von speziellen Befehlen erfolgen, die vor den eigentlichen Daten gesendet werden, oder durch die Übertragung ganzer serialisierter Objekte eines bestimmten Typs. Protokolle können durch Software implementiert oder in Hardware und eingebettete Systeme eingebaut werden. Es werden viele Kommunikationsprotokolle verwendet, von denen einige für Sicherheitszwecke proprietär und einige für Entwicklungszwecke Open Source sind.
Ein Kommunikationsprotokoll wird erstellt, indem eine Syntax festgelegt wird, die Systeme verstehen und befolgen können. Die tatsächliche Semantik eines Protokolls kann variieren, die meisten sind jedoch ähnlich, da sie auf denselben zugrunde liegenden Prinzipien und Hardwareeinschränkungen basieren. Sobald ein Protokoll erstellt wurde, können alle Systeme, die das Protokoll verstehen, Daten mit anderen derartigen Systemen senden und empfangen. Auf diese Weise ähnelt ein Kommunikationsprotokoll stark der Entwicklung einer gemeinsamen Sprache, die zur Weitergabe von Informationen an und von jemand anderen verwendet wird, der diese Sprache kennt.
Hardware-Protokolle werden häufig verwendet, um Betriebsparameter für zwei Geräte festzulegen. Diese Protokolle können Konstanten wie die Übertragungsrate, die maximale Größe eines Datenblocks sowie Verschlüsselungs- und Komprimierungsmethoden festlegen. Hardware-Protokolle sind zwar sehr effizient, beschäftigen sich aber hauptsächlich mit der Herstellung der physischen Verbindung zwischen zwei Geräten, anstatt Daten oder andere Anforderungen zu interpretieren.
Software-Protokolle können sehr flexibel sein und viel mehr als nur beliebige Daten übertragen. Sobald zwei Softwareteile ein Kommunikationsprotokoll implementiert haben, können sie eine beliebige Anzahl von Algorithmen oder Funktionen aktivieren. Die häufigsten sind Fehlererkennung und Fehlerkorrektur.
Fehlererkennung und -korrektur sind Methoden, mit denen Daten, die über ein bestimmtes Protokoll übertragen werden, redundant auf Fehler überprüft werden können. Dies kann erforderlich sein, wenn die physischen Leitungen zwischen den Geräten unzuverlässig sind oder starkes Rauschen aufweisen, das ein Signal verfälschen könnte. Es wurden mehrere Algorithmen entwickelt, mit denen die Integrität der gesendeten Daten überprüft und wiederhergestellt werden kann.
Protokolle sind kein ausschließlicher Mechanismus und werden sehr oft innerhalb eines Systems oder Frameworks geschichtet. Netzwerkprotokolle sind fast immer geschichtet. Dies bedeutet, dass unterschiedliche Protokolle zugewiesen sind, um unterschiedliche Aufgaben zu erledigen. Einige bieten Zugriff auf Ressourcen im Betriebssystem, während andere Informationen möglicherweise einfach blind an einen anderen Knoten weiterleiten. Die Schichtung von Kommunikationsprotokollen ist eine der Grundlagen des Internets, die es ihm ermöglicht, mit so vielen verschiedenen Arten von Computern und Geräten konsistent zu funktionieren.