Netzwerkprotokolle
Damit Computer miteinander kommunizieren können, brauchen sie gemeinsame Regeln – genau wie wir Menschen eine Sprache brauchen, um uns zu verstehen.
Diese Regeln heißen Netzwerkprotokolle. Sie legen fest, wie Daten verpackt, adressiert, übertragen und am Ende wieder zusammengesetzt werden.
Ein anschauliches Beispiel ist die Post:
Die Adresse auf dem Umschlag entspricht der IP-Adresse.
Die Transportart (Einschreiben oder Postkarte) entspricht TCP oder UDP.
Der Inhalt im Umschlag entspricht den Anwendungsprotokollen wie HTTP oder SMTP.
Ohne solche Protokolle wäre ein Datenaustausch nicht möglich – es wäre, als würden wir versuchen, jemandem einen Brief ohne Adresse, Sprache und Format zu schicken.
Transportprotokolle
Das Transportprotokoll entscheidet, wie Daten zwischen zwei Computern übertragen werden. Es gibt zwei Hauptvarianten: TCP und UDP.
TCP – zuverlässig, aber langsamer
TCP (Transmission Control Protocol) ist wie ein Einschreiben mit Rückschein. Bevor Daten gesendet werden, findet ein 3-Wege-Handshake statt:
Client Server
|--- SYN --------->|
|<-- SYN/ACK ------|
|--- ACK --------->| → Verbindung steht
|<-- Daten --------|
|--- Daten ------->|
|--- FIN --------->| → Verbindung schließen
|<-- ACK ----------|
Erst danach beginnt die eigentliche Datenübertragung. Jedes Paket wird bestätigt, fehlende Pakete erneut gesendet. So ist garantiert, dass die Daten vollständig und in der richtigen Reihenfolge ankommen.
UDP – schnell, aber unsicher
UDP (User Datagram Protocol) funktioniert wie eine Postkarte: Man schreibt eine Nachricht, wirft sie in den Briefkasten – und hofft, dass sie ankommt.
Es gibt keinen Verbindungsaufbau, keine Bestätigung, keine Fehlerkorrektur. Dadurch ist UDP extrem schnell und ideal für Echtzeit-Anwendungen wie Online-Spiele, Video-Streaming oder Internettelefonie.
Interaktive Abbildung: TCP vs. UDP
Hier kannst du ausprobieren, wie unterschiedlich TCP und UDP arbeiten.
Bei TCP siehst du zuerst den Handshake, dann die Datenübertragung mit Bestätigungen.
Bei UDP werden mehrere Pakete direkt verschickt, einige gehen eventuell verloren.
Klick auf die Buttons, um die Abläufe Schritt für Schritt zu verfolgen.
TCP vs. UDP
Wähle ein Protokoll und beobachte, wie die Daten übertragen werden:
Netzwerkprotokolle
Damit Daten im Netz ihr Ziel finden, braucht es Protokolle für die Adressierung und Weiterleitung.
Das wichtigste ist das Internet Protocol (IP).
Jedes Gerät bekommt eine eindeutige Adresse, ähnlich wie eine Hausnummer. Mit IPv4 sind das 32 Bit (z. B. 192.168.0.1), mit IPv6 sogar 128 Bit.
Damit der Versand funktioniert, gibt es noch ARP (Address Resolution Protocol). Es übersetzt IP-Adressen in MAC-Adressen. Stell es dir vor wie ein Telefonbuch: Du weißt den Namen (IP), brauchst aber noch die Telefonnummer (MAC), um anrufen zu können.
Anwendungsprotokolle
Ob Webseiten, E-Mails oder Dateien – ganz oben kommen die Protokolle ins Spiel, die wir im Alltag direkt erleben.
HTTP ist die Sprache des Webs. Dein Browser fragt beim Server eine Ressource an, und der Server liefert sie zurück. Jede Anfrage ist unabhängig – der Server merkt sich nichts zwischen zwei Abfragen.
SMTP wird genutzt, um E-Mails zu verschicken. Schritt für Schritt übergibt der Client Absender, Empfänger und den Inhalt an den Server, der jeden Schritt quittiert.
Interaktive Abbildung: HTTP-Anfrage und Antwort
Klicke auf den Browser, um eine Anfrage zu stellen. Beobachte, wie der Server die Anfrage verarbeitet und eine Antwort zurückschickt.
Zusammenfassung
Netzwerkprotokolle sind wie die Verkehrsregeln im Internet. Ohne sie gäbe es Chaos, denn jedes Gerät würde Daten anders verstehen.
TCP sorgt für sichere und vollständige Übertragung.
UDP setzt auf Schnelligkeit und verzichtet auf Garantien.
IP regelt Adressierung und Routing.
ARP löst IP-Adressen in Hardwareadressen auf.
HTTP und SMTP sind Beispiele für Protokolle, die wir täglich nutzen.
Damit kennst du die Grundidee hinter allen Netzwerkprotokollen: Sie sorgen dafür, dass Informationen zuverlässig, sinnvoll und verständlich von A nach B kommen.