Binär-Protokolle

Definition

Ein binäres Protokoll ist eines, bei dem die Nachrichtenformate bitgenau spezifiziert sind.

Hier ist vor allem die Anwendungsebene gemeint. Prinzipiell sind natürlich Ethernet, IP, TCP und UDP auch binäre Protokolle.

Vorbemerkungen und Abgrenzungen

Mit zunehmender Bandbreite und Rechnerleistungen werden auch oft XML-basierte Protokolle verwendet.
Ein Messversuch innerhalb eines kommerziellen Projekts hat ergeben, dass gegenüber "handgestrickten" binär-Protokolls das Volumen um den Faktor 10 aufgebläht wird.
Die Umgehung dieser Blähung ist die Datenkompression, die natürlich einen erhöhten Rechenzeitbedarf haben, der z.B. in Echtzeitsystemen oft nicht akzepabel ist.

Bevor man binäre Protokolle entwirft, sollte man Konponententechnologie in betracht ziehen, bei der Protokollgeneratoren die Serialisierer und Deserialisierung automatisch erzeugen. Historisch

• Netzwerkschnittstelle sockets ist die Grundlage
• XDR - EXternal Data Representation ist ein Protokollgenerator
• RPC - mit rpcgen(8) werden die Stubs automatisch generiert
• CORBA - Objektorientierter RPC + Messageing

Bei folgenden Problemstellungen ist eine Wahl von binären Protokollen angebracht:

Hochperformanzansprüche sowie Ausnutzung von Kommunikationsverbindungen niedrieger Bandbreite, bei denen jedes Bit ausgenutzt werden muß

Bei Funkverbindungen z.B. zwischen Satellit und Bodenstation

Anbindung von Altsystemen

Implementierung der Kommunikationsmechanismen auf der untersten Abstraktionsebne

Protokolle wie Ethernet, IP, UDP, TCP sind natürlich auch binäre solche

Beschreibung binärer Strukturen

Protokolle mit Generatoren

Hier wird die Protokolldefinition sowohl menschen- als auch maschienenlesbar spezifiziert und die Implementierung kann automatisch erzeugt werden.

• ASN1

Programmiersprachliche Unterstützung

• cplusplus

Bibliotheken zum Erzeugen binärer Strukturen

Dokumentenbasierte Schnittstellenbeschreibungen

Typischerweise sind diese mit einem Office-Textverarbeitungsprogramm erstellten Dokument beschrieben und werden manuell implementiert.
Der einzige Vorteil ist die ansprechende Textgestaltung, die schöner Aussieht wie eine rein textbasierte Form. Sonst gibt es nur Nachteile:

• Es ist aufwändig zu Testen, ob diese Schnittstellenbeschreibung korrekt interpretiert und implementiert wurde.
• Die manuelle Implementierung ist mühsam und fehleranfällig