Was ist ein Protokoll? Einfach erklärt mit Beispielen aus Alltag und IT

Wer sich mit Informatik oder Netzwerktechnik beschäftigt, stößt früher oder später auf den Begriff Protokoll. Häufig begegnen uns dabei Abkürzungen wie TCP, UDP, IP oder HTTPS. Doch was steckt eigentlich dahinter und warum sind Protokolle so wichtig?

Die grundlegende Idee ist einfacher, als man zunächst vermuten könnte.

Was ist ein Protokoll?

Ein Protokoll besteht aus festgelegten Regeln, die bestimmen, wie ein Vorgang ablaufen soll.

Solche Regeln begegnen uns nicht nur in der Informatik, sondern auch im Alltag. Besonders deutlich wird das bei der Kommunikation zwischen Menschen.

Beispiel 1: Gruppengespräch

In einem geregelten Gruppengespräch könnte folgender Ablauf gelten:

1. Eine Person meldet sich.
2. Sie wird aufgerufen.
3. Sie darf sprechen.

Beispiel 2: Telefongespräch

Auch ein Telefongespräch folgt häufig einem bestimmten Ablauf:

1. Begrüßung
2. Gespräch
3. Verabschiedung

Wichtig ist dabei die Unterscheidung: Das Gruppengespräch oder Telefongespräch selbst ist nicht das Protokoll. Die Regeln, die den jeweiligen Ablauf bestimmen, bilden das Protokoll.

Im Alltag sind solche Regeln häufig ungeschrieben. Sie können aber auch ausdrücklich festgelegt werden, beispielsweise in einer Gesprächsordnung.

Warum sind Protokolle wichtig?

Protokolle ermöglichen eine geordnete und verständliche Kommunikation zwischen unterschiedlichen Beteiligten.

Ein gutes Beispiel ist der Schulunterricht. Wenn alle Schülerinnen und Schüler gleichzeitig sprechen, entsteht schnell Chaos. Niemand weiß mehr, wem er zuhören soll.

Gelten dagegen gemeinsame Gesprächsregeln, können sich die Beteiligten besser verständigen.

Das grundlegende Prinzip lautet: Gemeinsame Regeln schaffen die Voraussetzung für eine geordnete Kommunikation.

Und genau dieses Prinzip lässt sich auf die Informatik übertragen.

Warum benötigen wir technische Protokolle?

Während bei einem Gruppengespräch Menschen miteinander kommunizieren, geht es in der Informatik beispielsweise um die Kommunikation zwischen Computern, Smartphones oder anderen technischen Systemen.

Auch hier müssen gemeinsame Regeln existieren.

Stellen wir uns vor, wir möchten eine Datei von einem Windows-Laptop auf ein MacBook mit macOS übertragen.

Beide Geräte verwenden unterschiedliche Betriebssysteme. Trotzdem können sie über ein Netzwerk Dateien austauschen.

Das funktioniert, weil sie gemeinsame Netzwerkprotokolle verwenden.

Diese legen beispielsweise fest, wie Daten übertragen, adressiert und verarbeitet werden.

Dabei spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob auf einem Gerät Windows, macOS oder Linux installiert ist. Entscheidend ist, dass die beteiligten Programme und Geräte dieselben relevanten Protokolle unterstützen.

Was sind Netzwerkprotokolle?

Netzwerkprotokolle sind festgelegte Regeln für die Kommunikation zwischen Geräten und Systemen innerhalb eines Netzwerks.

Davon existieren Hunderte. Viele begegnen uns im Alltag, ohne dass wir sie bewusst wahrnehmen.

Hier einige bekannte Beispiele:

Protokoll	Aufgabe
HTTPS	Sichere Übertragung von Webseiten und anderen Webinhalten
SMTP	Versenden und Weiterleiten von E-Mails
IMAP	Zugriff auf und Synchronisierung von E-Mails auf einem Server
POP3	Abrufen von E-Mails vom Server
TCP	Zuverlässiger Datentransport
UDP	Datentransport mit geringem Protokollaufwand
IP	Adressierung und Vermittlung von Datenpaketen zwischen Netzwerken

Die einzelnen Protokolle übernehmen also unterschiedliche Aufgaben und arbeiten häufig zusammen.

Beispiel: E-Mail

Wer schon einmal ein E-Mail-Konto eingerichtet hat, kennt möglicherweise die Begriffe SMTP, IMAP oder POP3.

SMTP wird insbesondere für den Versand von E-Mails verwendet.

IMAP ermöglicht es, E-Mails auf einem Server zu verwalten und über mehrere Geräte hinweg zu synchronisieren.

POP3 dient ebenfalls dem Abrufen von E-Mails. Im Gegensatz zu IMAP werden Nachrichten dabei typischerweise lokal heruntergeladen. Ob sie anschließend auf dem Server verbleiben oder gelöscht werden, hängt von der Konfiguration ab.

Beispiel: TCP und UDP

Auch beim Datentransport gibt es unterschiedliche Anforderungen.

TCP legt besonderen Wert auf eine zuverlässige und geordnete Übertragung. Fehlende Daten können erneut angefordert und übertragen werden.

Das ist beispielsweise beim Abrufen von Webseiten oder beim klassischen E-Mail-Versand wichtig.

UDP verzichtet dagegen auf solche eingebauten Mechanismen zur zuverlässigen Zustellung. Dadurch entsteht weniger Übertragungsaufwand.

Das kann besonders bei zeitkritischen Anwendungen wie Internettelefonie oder Videokonferenzen sinnvoll sein. Dort ist es häufig wichtiger, dass aktuelle Informationen schnell ankommen, statt auf die erneute Übertragung älterer Daten zu warten.

Beispiel: IP

Das Internet Protocol, kurz IP, kümmert sich unter anderem um die Adressierung und Weiterleitung von Datenpaketen.

Daher stammt auch der bekannte Begriff IP-Adresse.

Mithilfe solcher Adressen können Datenpakete ihren jeweiligen Zielen in Netzwerken zugeordnet werden.

Fazit

Protokolle sind eine grundlegende Voraussetzung für funktionierende Kommunikation.

Im Alltag helfen uns gemeinsame Regeln, Gespräche verständlich und geordnet zu führen. In der Informatik ermöglichen technische Protokolle den Datenaustausch zwischen unterschiedlichsten Geräten und Systemen.

Ohne gemeinsame Netzwerkprotokolle wäre das Internet, wie wir es heute kennen, nicht möglich.

Wer verstehen möchte, wie Netzwerke und das Internet funktionieren, sollte deshalb zunächst das Prinzip der Protokolle verstehen.

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Dieser Beitrag gehört zur Reihe „IT einfach erklärt“. Darin bereite ich grundlegende Themen der Informatik und Netzwerktechnik anhand meiner Unterrichtsmaterialien verständlich und anschaulich auf.