Definitionen

Algorithmus:

Folge von Handlungsanweisungen (Handlungsanweisungen formal als Zeichenketten in einem Alphabet ausgedrückt, interpretiert als Wörter in einer formalen Sprache, ausgeführt von Maschinen, die geeignet formal beschrieben sind).

Protokoll:

Algorithmus mit mehreren Handelnden (formal: Maschinen), die synchronisiert handeln, z. B. Nachrichten austauschen.

Kommunikationsprotokoll:

Protokoll mit folgenden möglichen Handlungsweisungen:

• Erzeugen einer Nachricht.
• Übermitteln einer Nachricht (Sender an Empfänger).

Das Transformieren einer Nachricht fällt unter »Erzeugen« - (z. B. übersetzen, komprimieren, verschlüsseln, ...) erzeugt wird die transformierte Nachricht; die algorithmischen Details der Transformation werden in diesem Zusammenhang meist nicht betrachtet.

Beispiele:

TCP/IP (telnet, FTP, HTTP ...), OSI

Beschreibung eines Protokolls

• Teilnehmer (Subjekte),
• Nachrichten (Informationen, Daten) (Objekte),
• zeitliche Folge (in diskreter Zeit). Dabei Verzweigungen, Parallelität usw. möglich.

Die Modellierung ist auf verschiedene Weise möglich. Es ist ein zum jeweiligen Protokoll mit seinen Anforderungen passendes Modell zu wählen.

Grundannahmen über Protokolle

• Das Protokoll muss korrekt sein. (Wohldefinierte und eindeutige Handlungsanweisungen.)
• Das Protokoll muss widerspruchsfrei sein.
• Das Protokoll muss vollständig sein. (Jede mögliche Situation muss erfasst sein.)
• Jeder Teilnehmer des Protokolls kennt das Protokoll mit allen Schritten vorher.
• Jeder Teilnehmer folgt dem Protokoll.
  [Achtung! Diese Annahme ist naiv, wenn es um Verlässlichkeit geht. Sicherheitsnachweise erfordern auch Überlegungen, was passiert, wenn Teilnehmer mogeln.]

Kurz: Ein Protokoll muss eindeutig spezifiziert sein wie jeder Algorithmus.

• Diese Spezifikation kann informell, semiformal oder formal sein.
• Eine mindestens semiformale Spezifikation ist nötig, um eine korrekte Implementation zu ermöglichen.
• Eine formale Spezifikation ist (nur) sinnvoll, wenn sich damit etwas beweisen lässt, was nicht offensichtlich ist. (Korrektheits- oder Sicherheitsbeweis)