Datenpaket

1. Was ist ein Datenpaket?

1. Was ist ein Datenpaket?

In Telekommunikations- und Computernetzwerken wie dem Internet erfolgt die Übertragung von Daten in Form einzelner Datenpakete. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um Sprachdaten, Videodaten oder andere Informationen handelt. Da Daten nur selten als Ganzes in ein Paket hineinpassen, werden sie vorab in einzelne, kleinere Datenpakete zerlegt. Anschließend werden die Pakete unabhängig voneinander verschickt. Das bietet den Vorteil, dass ein Paket nicht noch einmal geschickt werden muss, falls es verloren geht.

Als Datenpaket wird somit eine in sich geschlossene Dateneinheit bezeichnet, welche von einem Sender an einen Empfänger übermittelt wird. Das Verfahren wird auch als Paketvermittlung bezeichnet. Struktur, Aufbau und Datenverschlüsselung der einzelnen Datenpakete werden durch das zugrunde liegende Netzwerkprotokoll definiert. Netzwerkprotokolle sind Kommunikationsprotokolle, die für den Austausch von Daten zwischen Computern oder Prozessen, welche in einem Netzwerk verbunden sind, zuständig sind.

Die beiden wichtigsten Übertragungsprotokolle in diesem Zusammenhang sind das IP (Internet Protocol) und das TCP (Transmission Control Protocol). IP trägt dafür Sorge, dass ein Datenpaket sein Ziel erreicht, während TCP die Datenübertragung kontrolliert.

2. Wie funktioniert die Vermittlung von Datenpaketen?

2. Wie funktioniert die Vermittlung von Datenpaketen?

Bei der Paketvermittlung wird eine größere Menge an Daten in einzelne Datenpakete aufgeteilt und vermittelt. Als Vermittlungsschicht dient dabei das Internet Protocol. Dieses ist unter anderem für Adressierung, Routing und Transport der einzelnen Datenpakete zuständig.

Noch vor dem Versenden wird das Datenpaket mit den wichtigsten Informationen versehen. Dazu gehören die Quell- und Zieladresse des Paketes, wodurch eine zuverlässige Zustellung an den gewünschten Empfänger gewährleistet werden kann. Anschließend werden die Pakete versandt, wobei sie das Internet als eigenständige und unabhängige Dateneinheiten durchqueren. Es wird also verhindert, dass die Datenpakete über dieselben Weiterleitungsknoten geroutet werden. Auf diese Weise wird eine möglichst störungssichere und leitungsunabhängige Übermittlung der Daten sichergestellt.

Sobald die Datenpakete an der Zieladresse angekommen sind, werden sie in der richtigen Reihenfolge wieder zusammengefügt. Geht dabei ein Datenpaket verloren oder wurde es schlecht übertragen, wird es erneut übermittelt.

3. Wie ist ein Datenpaket aufgebaut?

3. Wie ist ein Datenpaket aufgebaut?

Der in einem Netzwerkprotokoll beschriebene Aufbau eines Datenpaketes enthält alle notwendigen Informationen für den Datenaustausch. Ein Datenpaket setzt sich in der Regel aus drei Bestandteilen zusammen:

• dem Header (Kopfdaten)
• den Nutzdaten und
• dem Trailer

  

Der Header ist den Nutzdaten vorangestellt. Der Trailer, oft auch Footer genannt, bildet den Schlussteil des Datenpaketes. Während Header und Nutzdaten obligatorisch sind, ist der Trailer optional.

Die Kopfdaten eines zu übertragenden Datenpaketes werden auch als Header bzw. IP-Header bezeichnet. Dieser enthält die benötigten Verwaltungs- und Steuerinformationen. Dazu zählen Adressinformationen (Quell- und Ziel-IP-Adresse), Kennungsangaben, Paketnummer und Paketstatus sowie die Sendefolge. Die Adressinformationen über den Sender und Empfänger werden dazu benötigt, um ein Paket an das gewünschte Ziel zu transportieren bzw. damit Nicht-Empfänger das Paket ignorieren.

Bei den Nutzdaten (auch Payload oder Nutzlast) handelt es sich um die Daten, die innerhalb eines Paketes eigentlich übertragen werden sollen.

Der Trailer wird den Nutzdaten angehängt und übernimmt die Fehlerprüfung. Er enthält neben Informationen zur Erkennung und Korrektur von Übertragungsfehlern auch die sogenannte Prüfsumme. Diese dient zur Nachvollziehung einer fehlerfreien Übertragung.

Ist in jedem Datenpaket die vollständige Ziel-IP-Adresse enthalten, wird auch von einem Datagramm (IP Data Packet) gesprochen. Ein IP-Paket muss mindestens 20 Byte Header und 8 Byte Nutzdaten enthalten. Während Header und Trailer eine klar definierte Länge haben, kann die Nutzlast eines Datenpakets variabel sein. Die maximale Länge eines Paketes liegt jedoch bei 65.535 Byte, wobei davon meistens nur 1.500 Byte genutzt werden.

3. Datenpakete in der VoIP-Telefonie

3. Datenpakete in der VoIP-Telefonie

Das Prinzip einer paketvermittelten Übertragung von Daten hat sich vor allem mit der Verbreitung von Computernetzwerken etabliert. In der klassischen Telefonie war es hingegen noch üblich, eine dedizierte Verbindung zwischen zwei Gesprächsteilnehmern herzustellen. Erst durch die Einführung bzw. Etablierung der VoIP-Telefonie werden Telefonate zunehmend paketorientiert abgewickelt.

Bei der Voice- oder IP-Telefonie wird zwischen Datenpaketen zum Verbindungsauf- bzw. -abbau sowie den eigentlichen Sprachpaketen (Datenstrom) unterschieden. Während Protokolle wie SIP und H.323 für die Signalisierung zuständig sind, wandeln bestimmte Codecs die analogen Sprachsignale in digitale Datenpakete um. Diese werden anschließend als RTP-Pakete verpackt und mit einem IP-Header versehen.

Nach der Übertragung von einem Sender zum Empfänger werden die Pakete entschlüsselt, auf Vollständigkeit hin überprüft und in der richtigen Reihenfolge wieder zusammengesetzt, sodass der Anwendung ein zusammenhängender Datenstrom übergeben wird.