3.5 Netzwerkprotokolle

Netzwerkprotokolle sind standardisierte Regelwerke, die den Datenaustausch zwischen Geräten in einem Netzwerk steuern. Sie definieren, wie Daten formatiert, übertragen, empfangen und interpretiert werden, um eine reibungslose Kommunikation zu gewährleisten.

Viele dieser Protokolle werden in sogenannten Request for Comments (RFC)-Dokumenten festgelegt, die von der Internet Engineering Task Force (IETF) veröffentlicht werden. Diese RFCs dienen als offizielle Spezifikationen und Standards für Internetprotokolle und -technologien.

Warum heißen RFCs 'Request for Comments'?

Der Begriff Request for Comments (RFC) entstand in den frühen Tagen des ARPANET, dem Vorläufer des Internets. Im Jahr 1969 verfasste Steve Crocker als Doktorand an der University of California das erste RFC-Dokument, um technische Ideen und Protokolle für das Netzwerk zu dokumentieren. Der Titel "Request for Comments" wurde gewählt, um einen offenen und informellen Austausch zu fördern, bei dem die Community eingeladen wurde, Feedback und Vorschläge einzubringen. Diese offene Herangehensweise trug wesentlich zur kollaborativen Entwicklung der Internetstandards bei.

Netzwerkprotokolle in der Medientechnik

In der Medientechnik kommen spezifische Protokolle zum Einsatz, die den Anforderungen an Echtzeitübertragung und hohe Datenraten gerecht werden. Wichtige Protokolle sind:

  • RTSP (Real-Time Streaming Protocol): Dient der Steuerung von Multimedia-Streams und ermöglicht Funktionen wie Play, Pause und Stop.

  • RTP (Real-Time Transport Protocol): Zuständig für die Übertragung von Audio- und Videodaten mit Echtzeitanforderungen.

  • SIP (Session Initiation Protocol): Ermöglicht den Aufbau, die Steuerung und den Abbau von Kommunikationssitzungen, beispielsweise bei VoIP.

  • HLS (HTTP Live Streaming): Ein von Apple entwickeltes Protokoll zur Übertragung von Live- und On-Demand-Inhalten über HTTP.

  • MPEG-DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP): Ein adaptives Streaming-Protokoll, das die Bitrate dynamisch an die Netzwerkbedingungen anpasst.

Zustandshaltende und zustandslose Protokolle

Netzwerkprotokolle lassen sich hinsichtlich ihres Verbindungsmanagements in zustandshaltende (stateful) und zustandslose (stateless) Protokolle unterteilen. Zustandshaltende Protokolle behalten Informationen über den Status der Verbindung, während zustandslose Protokolle jede Anfrage unabhängig behandeln.

Protokoll (OSI-Schicht) Zustandslos
RTSP (Schicht 7) Nein
HTTP (Schicht 7) Ja
HLS (Schicht 7) Ja
MPEG-DASH (Schicht 7) Ja
SIP (Schicht 5) Nein
RTP (Schicht 5) Ja
TCP (Schicht 4) Nein
UDP (Schicht 4) Ja
IP (Schicht 3) Ja

Was bedeutet zustandshaltend und zustandslos?

In der Informatik beschreibt zustandshaltend (englisch stateful) Systeme oder Protokolle, die Informationen über den aktuellen Zustand einer Verbindung oder Sitzung speichern. Dies ermöglicht es, den Kontext zwischen aufeinanderfolgenden Interaktionen beizubehalten. Ein Beispiel hierfür ist das Transmission Control Protocol (TCP), das den Verbindungsstatus zwischen zwei Kommunikationspartnern verfolgt.

Im Gegensatz dazu speichern zustandslose (englisch stateless) Systeme oder Protokolle keine Informationen über vorherige Interaktionen. Jede Anfrage wird unabhängig und ohne Kenntnis früherer Anfragen behandelt. Ein typisches Beispiel ist das Hypertext Transfer Protocol (HTTP), bei dem jede Anfrage separat verarbeitet wird, ohne den Zustand der vorherigen Anfragen zu berücksichtigen.

Zustandslose Protokolle verbrauchen weniger Rechnerleistung als zustandshaltende Protokolle. Der Grund dafür liegt darin, dass zustandslose Protokolle keine Informationen über den Zustand der Kommunikation speichern müssen. Jede Anfrage wird unabhängig von vorherigen Anfragen behandelt, was den Ressourcenaufwand für die Verwaltung von Sitzungsdaten reduziert.

Im Gegensatz dazu speichern zustandshaltende Protokolle Informationen über den Kommunikationszustand, was zusätzlichen Speicher- und Verarbeitungsaufwand erfordert.

Grundlegende Eigenschaften von Netzwerkprotokollen

Die Protokolle können wie folgt klassifiziert werden:

  • Interoperabilität: Unterschiedliche Geräte und Systeme können miteinander kommunizieren.

  • Zuverlässigkeit: Daten werden korrekt und vollständig übertragen.

  • Sicherheit: Protokolle bieten Mechanismen zum Schutz vor unbefugtem Zugriff und Datenverlust.