Paketvermittlung (englisch packet switching) ist das Verfahren zur Datenübertragung, auf dem das heutige Internet beruht. Längere Nachrichten werden in einzelne Datenpakete aufgeteilt, die unabhängig voneinander durch das Netz transportiert und am Ziel wieder zusammengesetzt werden. Die Pakete können dabei unterschiedliche Wege nehmen — eine feste Leitung gibt es nicht.
Wie funktioniert Paketvermittlung?
Ein Sender zerlegt eine Nachricht in kleine Einheiten, die Netzwerkpakete. Jedes Paket trägt die Absender- und Zieladresse sowie eine Sequenznummer für die richtige Reihenfolge. Vermittlungsknoten — in der Praxis Router und Switch — leiten jedes Paket einzeln weiter und entscheiden anhand der Adressen über den nächsten Schritt. Die Übertragung erfolgt entweder verbindungslos als Datagramm oder über eine virtuelle Verbindung mit vorab vereinbarter Route.
Weil sich viele Sender die Übertragungskapazität teilen (statistisches Multiplexing), wird die vorhandene Bandbreite deutlich besser ausgenutzt als bei der Leitungsvermittlung. Fällt ein Knoten oder eine Leitung aus, werden Pakete einfach über einen anderen Weg umgeleitet — das Netz bleibt verfügbar.
Geschichte
Das Konzept wurde unabhängig voneinander von Paul Baran (RAND Corporation, USA) und Donald Davies (National Physical Laboratory, Großbritannien) in den frühen 1960er-Jahren entwickelt. Davies prägte den Begriff „packet“ für die Datenblöcke; Barans „message blocks“ von 1962 waren der erste Vorschlag eines Datenpakets. Auf dieser Grundlage entstand das ARPANET, der Vorläufer des Internets.
Vorteile und Nachteile
- Effiziente Nutzung der Leitung: Kapazität wird nur bei tatsächlichem Datenverkehr belegt
- Robustheit: Ausfälle einzelner Knoten führen zu Umleitungen statt Verbindungsabbrüchen
- Kostengünstig: keine dedizierten Leitungen pro Verbindung nötig
- Nachteil: keine garantierte Übertragungsrate — Pakete können verzögert ankommen (Jitter), und Überlastungen führen zu Verlusten
Die Vermittlungsart ist der Gegensatz zur leitungsvermittelten Telefonverbindung. Auch die Nachrichtenvermittlung stellt eine Alternative dar, bei der ganze Nachrichten zwischengespeichert werden.
Verwandte Grundlagen
Die Paketvermittlung baut auf den Protokollen TCP und UDP auf, die über IP-Adressen und Ports kommunizieren. Das Netzwerkprotokoll regelt dabei die Sprache der beteiligten Systeme, das OSI-Modell ordnet die Schichten ein. Moderne Übertragung über QUIC nutzt Paketvermittlung auf UDP-Basis.