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Netzwerkprotokolle

Ein Protokoll ist eine Vereinbarung darüber, wie zwei Systeme Daten austauschen: welches Format gilt, wer wann sendet, wie Fehler behandelt werden. Weil kein einzelnes Protokoll alle Aufgaben lösen kann, sind sie in Schichten organisiert — jede nutzt die darunterliegende und stellt der darüberliegenden einen Dienst bereit. Diese Ordnung ist zugleich der beste Zugang zu dieser Kategorie.

Auf der Sicherungsschicht geht es um die Übertragung zwischen unmittelbar benachbarten Geräten. Zugriffsverfahren wie CSMA/CD und CSMA/CA regeln, wer auf ein geteiltes Medium senden darf; ARP verbindet Netzwerkadressen mit den Hardwareadressen des lokalen Segments.

Auf der Vermittlungsschicht steht IP mit Adressierung, Netzmasken und Fragmentierung. Hier liegen auch NAT, das Adressknappheit überbrückt und dabei die Ende-zu-Ende-Erreichbarkeit aufgibt, sowie ICMP für Diagnose und Rückmeldungen.

Die Transportschicht kennt zwei Grundhaltungen: TCP stellt eine gesicherte Verbindung her, nummeriert, quittiert und wiederholt — mit Mechanismen wie Sliding Window, MSS und dem Nagle-Algorithmus. UDP verzichtet auf all das und ist deshalb dort im Vorteil, wo Verzögerung schwerer wiegt als Verlust.

Darüber liegen die Anwendungsprotokolle für Namensauflösung, Dateiübertragung, Mail, Verzeichnisdienste, Zeitsynchronisation und Netzverwaltung.

Quer dazu stehen zwei weitere Gruppen: Verfahren zur Dienstgüte, die Verkehr priorisieren und Verzögerung begrenzen, und Protokolle für Redundanz, die Ausfälle einzelner Komponenten auffangen. Beide greifen auf mehreren Schichten zugleich an und lassen sich deshalb nicht sauber einordnen — was beim Nachschlagen zu bedenken ist.

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