Ein Protokollstack ist ein Satz von Protokollen, die miteinander in Bezug stehen und funktional zusammenarbeiten. Als Protokollgruppe unterstützen sie einige oder alle sieben Schichten des OSI-Referenzmodells. Nicht jeder Protokollstack deckt die Funktionalität jeder einzelnen Schicht ab, aber ein einzelnes Protokoll kann durchaus mehrere Schichten bedienen. Ein Protokollstack umfasst die Protokollsoftware für benachbarte, in Abhängigkeit stehende Schichten, wie beispielsweise TCP/IP.

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Protokollstacks dienen der Implementierung spezieller Netzwerkarchitekturen, wie DECnet, AppleTalk u.a.