Was ist ein Protokoll?

Kommunikation im Internet besteht nicht einfach nur daraus, Daten zu senden. Sie funktioniert, weil Sender und Empfänger Daten nach denselben Regeln austauschen.

Diese Kommunikationsregeln nennt man Protokolle.

Wenn Sie eine Website ansehen, eine E-Mail senden oder eine App mit einem Server kommuniziert, werden im Hintergrund verschiedene Protokolle verwendet. HTTP, DNS, TCP, UDP und TLS sind Protokolle mit jeweils unterschiedlichen Rollen.

Für Einsteiger können sie wie voneinander getrennte Fachbegriffe wirken. Tatsächlich sind sie aber alle "Vereinbarungen, damit Kommunikation zustande kommt".

Dieser Artikel vertieft Protokolle nicht im Detail, sondern ordnet ein, welche Rolle sie jeweils in der Kommunikation haben.

Protokolle sind Vereinbarungen für Kommunikation

Ein Protokoll ist eine Regelmenge für Kommunikation.

Bei Kommunikation muss im Voraus festgelegt werden, zum Beispiel:

• in welchem Format Daten gesendet werden
• in welcher Reihenfolge der Austausch stattfindet
• wie die Gegenstelle angegeben wird
• wie bestätigt wird, dass Daten angekommen sind
• ob Kommunikationsinhalte verschlüsselt werden
• wie Fehler behandelt werden

Wenn Sender und Empfänger nach verschiedenen Regeln arbeiten, kommt keine Kommunikation zustande. Selbst wenn Daten gesendet werden, kann die empfangende Seite ihre Bedeutung nicht verstehen.

Protokolle sind also gemeinsame Regeln, damit Computer korrekt miteinander kommunizieren können.

Warum Kommunikation Vereinbarungen braucht

Im Internet kommunizieren viele verschiedene Geräte auf der ganzen Welt.

PCs, Smartphones, Server, Router, DNS-Server, Apps, Browser und viele andere Geräte und Softwarekomponenten sind beteiligt. Wenn alle auf eigene Weise kommunizieren würden, könnten Daten nicht korrekt gesendet oder empfangen werden.

Deshalb werden für verschiedene Arten von Kommunikation gemeinsame Regeln festgelegt. Wenn diese Regeln eingehalten werden, können Geräte unterschiedlicher Hersteller und unterschiedliche Betriebssysteme auf dieselbe Website zugreifen.

Weil es Protokolle gibt, können die vielfältigen Geräte im Internet innerhalb derselben Mechanismen miteinander kommunizieren.

Typische Protokolle im Web

Wenn Sie eine Website aufrufen, sind mehrere Protokolle und Mechanismen beteiligt.

Typische Beispiele sind:

Sie haben nicht alle dieselbe Rolle. Sie sind innerhalb der Kommunikation für unterschiedliche Bereiche zuständig.

Die Rolle von DNS

DNS ist ein Mechanismus, um die IP-Adresse zu ermitteln, die zu einem Domainnamen gehört.

Wenn Sie eine Website aufrufen, geben Sie normalerweise nicht direkt eine IP-Adresse ein. Stattdessen verwenden Sie zum Beispiel einen Domainnamen wie example.com.

Damit ein Computer tatsächlich Daten an das Kommunikationsziel senden kann, braucht er jedoch eine IP-Adresse. Deshalb wird DNS verwendet, um die IP-Adresse zu ermitteln, die zum Domainnamen gehört.

DNS ist also ein Mechanismus, um die IP-Adresse der Gegenstelle zu ermitteln, mit der Sie kommunizieren möchten.

Herkömmliche DNS-Anfragen können unverschlüsselt gesendet werden. In diesem Fall kann im Netzwerk sichtbar werden, welcher Domainname abgefragt wurde.

Die Rollen von HTTP und HTTPS

HTTP ist ein Protokoll für den Austausch von Webseitendaten.

Es wird verwendet, wenn ein Browser bei einem Webserver anfragt: "Bitte zeigen Sie mir diese Seite", und der Server Daten wie HTML, Bilder, CSS und JavaScript zurückgibt.

HTTPS ist ein Mechanismus, der HTTP-Kommunikation mit TLS schützt. Indem die über HTTP ausgetauschten Inhalte durch TLS verschlüsselt werden, werden sie auf dem Kommunikationsweg schwerer lesbar.

Bei HTTP allein sind Kommunikationsinhalte nicht verschlüsselt. Bei HTTPS dagegen werden Kommunikationsinhalte verschlüsselt, sodass sie von einem Netz dazwischen nicht ohne Weiteres im Klartext gelesen werden können.

Auch bei HTTPS werden jedoch nicht alle Informationen über die Kommunikation verborgen. Die Ziel-IP-Adresse, das Datenvolumen, der Verbindungszeitpunkt und ähnliche Informationen können in anderer Form sichtbar bleiben.

Die Rollen von TCP und UDP

TCP und UDP sind Protokolle, die mit der Art der Datenzustellung zusammenhängen.

TCP legt Wert darauf, Daten zuverlässig zuzustellen. Es hat Mechanismen, um unterwegs verlorene Daten erneut zu senden und die Reihenfolge zu ordnen.

Es wird häufig für Kommunikation verwendet, bei der Genauigkeit wichtig ist, etwa beim Aufrufen von Websites, bei E-Mail oder Dateiübertragungen. Heute gibt es allerdings auch Webkommunikationsmechanismen wie HTTP/3, die UDP verwenden.

UDP legt dagegen Wert auf Geschwindigkeit und Schlankheit. Da es nicht wie TCP detaillierte Zustellbestätigungen durchführt, kann es helfen, Kommunikationsverzögerungen zu verringern.

UDP kann bei Kommunikation eingesetzt werden, bei der geringe Verzögerung wichtig ist, etwa bei Sprachanrufen, Videoanrufen, Online-Spielen oder DNS.

TCP und UDP stehen nicht in einem Oben-unten-Verhältnis. Für Kommunikation mit Schwerpunkt auf Genauigkeit wird TCP verwendet, für Kommunikation mit Schwerpunkt auf Geschwindigkeit und Echtzeitfähigkeit UDP.

Die Rolle von TLS

TLS ist ein Protokoll zur Verschlüsselung von Kommunikationsinhalten.

Wenn Sie eine Website über HTTPS aufrufen, ist TLS der Teil, der den Schutz der Kommunikationsinhalte tatsächlich übernimmt. TLS verschlüsselt die Inhalte, die zwischen Browser und Server ausgetauscht werden.

Login-Daten, Suchinhalte oder Inhalte, die in Formulare eingegeben werden, sind durch HTTPS auf dem Kommunikationsweg zum Beispiel schwerer lesbar.

TLS betrifft nicht nur Verschlüsselung, sondern auch die Prüfung der Gegenstelle und die Erkennung von Manipulationen. Für diesen Artikel reicht es jedoch zunächst, TLS als "Mechanismus zum Schutz von Kommunikationsinhalten" zu verstehen.

Außerdem schützt TLS Kommunikationsinhalte, verbirgt aber nicht die Existenz der Kommunikation selbst vollständig. Informationen wie mit welchem Server kommuniziert wird, wann kommuniziert wurde und wie groß die Datenmenge war, können in anderer Form sichtbar sein.

Eine einzelne Kommunikation nutzt mehrere Protokolle

Beim Aufruf einer Website wird nicht nur ein einziges Protokoll verwendet.

Wenn Sie zum Beispiel eine Website im Browser öffnen, sieht der grobe Ablauf so aus:

1. Mit DNS die IP-Adresse ermitteln, die zum Domainnamen gehört
2. Mit TCP, UDP oder ähnlichen Mechanismen Eigenschaften der Datenzustellung behandeln
3. Mit TLS Kommunikationsinhalte schützen
4. Mit HTTP Webseitendaten austauschen

Die tatsächliche Kommunikation enthält noch feinere Verarbeitungsschritte. Wichtig ist jedoch, dass mehrere Protokolle sich die Rollen teilen.

DNS hat die Rolle, die IP-Adresse des Kommunikationsziels zu ermitteln. TCP und UDP haben die Rolle, die Art der Datenzustellung zu bestimmen. TLS hat die Rolle, Kommunikationsinhalte zu schützen. HTTP hat die Rolle, Informationen einer Webseite auszutauschen.

So werden selbst bei einem einzelnen Webzugriff mehrere Protokolle kombiniert.

Jedes Protokoll schützt einen anderen Bereich

Beim Verständnis von Protokollen ist wichtig, die Bereiche getrennt zu betrachten, für die sie jeweils zuständig sind.

Nur weil HTTPS verwendet wird, sind zum Beispiel nicht alle Informationen über die Kommunikation verborgen. HTTPS schützt vor allem die Inhalte, die zwischen Browser und Webserver ausgetauscht werden.

Die Ziel-IP-Adresse, DNS-Anfragen, Datenvolumen, Verbindungszeitpunkte und ähnliche Informationen können jedoch aus anderen Perspektiven sichtbar sein.

Auch herkömmliche DNS-Anfragen können unverschlüsselt gesendet werden. In diesem Fall kann im Netzwerk sichtbar werden, welcher Domainname abgefragt wurde.

Deshalb ist es wichtig zu verstehen, was ein bestimmtes Protokoll schützt und was es nicht schützt.

Eine wichtige Perspektive für Anonymität

Wenn es um Anonymität geht, ist das Verständnis von Protokollen sehr wichtig.

Denn je nachdem, welches Protokoll verwendet wird, ändern sich die sichtbaren Informationen und der geschützte Bereich.

Wenn HTTPS verwendet wird, sind die Inhalte einer Webseite zum Beispiel verschlüsselt. Die Ziel-IP-Adresse oder der Zeitpunkt der Kommunikation werden dadurch jedoch nicht vollständig verborgen.

Wenn Sie verstehen, wie DNS funktioniert, erkennen Sie, dass vor dem Aufruf einer Website eine Abfrage des Domainnamens stattfindet. Wenn Sie den Unterschied zwischen TCP und UDP verstehen, lässt sich leichter einordnen, welche Eigenschaften eine Kommunikation hat und in welchen Situationen welches Verfahren verwendet wird. Wenn Sie die Rolle von TLS verstehen, können Sie den verschlüsselten Bereich von Informationen trennen, die möglicherweise nicht verschlüsselt sind.

Um Anonymität zu erhöhen, reicht es nicht aus, nur darauf zu schauen, ob etwas "verschlüsselt" ist. Man muss für jedes Protokoll getrennt betrachten, welche Teile der Kommunikation sichtbar sind und welche geschützt werden.

Zusammenfassung

Ein Protokoll ist eine Vereinbarung, damit Kommunikation zustande kommt.

Wenn Sender und Empfänger denselben Regeln folgen, können Computer korrekt Daten miteinander austauschen.

In der Webkommunikation sind mehrere Protokolle und Mechanismen beteiligt, darunter DNS, HTTP, HTTPS, TCP, UDP und TLS. Sie haben innerhalb der Kommunikation jeweils unterschiedliche Rollen.

DNS ermittelt die IP-Adresse, die zu einem Domainnamen gehört. HTTP tauscht Webseitendaten aus. HTTPS schützt HTTP-Kommunikation mit TLS. TCP stellt Daten mit Schwerpunkt auf Genauigkeit zu. UDP sendet Daten mit Schwerpunkt auf Geschwindigkeit und Echtzeitfähigkeit. TLS schützt Kommunikationsinhalte.

Auch eine einzelne Kommunikation kombiniert mehrere Protokolle.

Für Anonymität ist es wichtig zu verstehen, welches Protokoll was schützt und was sichtbar lässt. Wenn Sie die Unterschiede zwischen Protokollen verstehen, lässt sich leichter einordnen, welche Teile der Kommunikation geschützt sind und wo Informationen zurückbleiben können.

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