Protokollstapel

Ein Protokollstapel oder Protokollturm (vom englischen protocol stack, auch als Protokollstack, Netzwerkstack oder Netzwerkstapel genannt) ist in der Datenübertragung eine konzeptuelle Architektur von Netzprotokollen. Anschaulich sind die einzelnen Protokolle dabei als fortlaufend nummerierte Schichten (layers) eines Stapels (stacks) übereinander angeordnet. Jede Schicht benutzt dabei zur Erfüllung ihrer speziellen Aufgabe die jeweils tiefere Schicht im Protokollstapel.

Daten, die über ein Netz übertragen werden, werden von einem Netzprotokoll des Stapels nach dem anderen verarbeitet. Jedes Netzprotokoll entfernt beim Empfang aus den Daten diejenigen Steuerinformationen, die nur für dieses Protokoll selbst bestimmt sind, und übergibt die verbliebenen Daten dem nächsthöheren Netzprotokoll. In der Senderichtung werden die Steuerinformationen hinzugefügt, bevor sie dem nächsttieferen Netzprotokoll übergeben werden - eine Nachricht trägt also auf der Leitung sämtliche Header der darüberliegenden Schichten. Eine HTTP-Nachricht, die via Ethernet versandt wird, lässt sich wie folgt veranschaulichen:

Ethernet-Frame
	IP-Paket
		TCP-Segment
			HTTP-Nachricht

Beispiel Ethernet

Untergliedert man die Funktionen einer Protokollschicht in einzelne Abläufe, die unabhängig voneinander und nacheinander ablaufen, kann man sie in Teilschichten aufteilen.

Die Abbildung zeigt als Beispiel für einen Protokollstapel die Teilschichten von Ethernet. Als Referenz dazu ist das OSI-Modell abgebildet. Während Ethernet nur Funktionen besitzt, die im OSI-Modell Schicht 1 (Physical Layer) und Schicht 2 (Data Link Layer) zugeordnet sind, werden bei genauer Betrachtung diese beiden Schichten beim Ethernet-Protokollstapel in 7 Teilschichten aufgelöst.

Dieses Beispiel zeigt einen Protokollstapel, der beim gegenwärtigen Stand der Technik, der Übertragungsgeschwindigkeiten von 100 Mbit/s und mehr erlaubt, komplett in einem Integrierten Schaltkreis (IC), also in Hardware, realisiert wird. Technologien wie ATM sind für noch wesentlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten entworfen: Bei ihnen wird auch die Vermittlungsschicht (Schicht 3) in Hardware realisiert.

Das Beispiel zeigt außerdem zwei Schnittstellen zwischen den Protokollschichten: das Media Dependent Interface MDI und das Media Independent Interface MII. Die Aufteilung der Teilschichten von Ethernet wurde so gewählt, dass die Schichten oberhalb des MII unabhängig vom Übertragungsmedium sind, also unabhängig davon, ob Ethernet beispielsweise über ein Koaxialkabel oder eine Glasfaser übertragen wird. Damit wurde es möglich, ICs mit einer standardisierten Schnittstelle MII herzustellen, die für verschiedene Übertragungsmedien geeignet sind und deswegen kostengünstig in höherer Stückzahl produziert werden können.