Speichern und Weiterleiten
Englisch: store and forward
Das Verfahren, bei dem Informationen an eine Zwischenstation gesendet werden, wo sie gespeichert und später an ihr Ziel weitergeleitet werden.
Speichern und Weiterleiten: Nachrichtenpufferung über Zeit und Entfernung
Speichern und Weiterleiten ist ein Nachrichtenübertragungsverfahren, bei dem Daten an einem Zwischenknoten ankommen, im Speicher oder auf der Festplatte zwischengespeichert werden und später weitergeleitet werden, wenn die Bedingungen es erlauben. Anstatt dass vor der Übertragung eine durchgehende Verbindung bestehen muss, nimmt die Zwischenstation die vollständige Nachricht an, speichert sie zuverlässig und leitet sie später weiter. Dies entkoppelt das Senden und Empfangen zeitlich voneinander und ermöglicht Kommunikation selbst dann, wenn das Ziel vorübergehend unerreichbar oder offline ist.
Die Technik ist grundlegend für asynchrone Kommunikationssysteme. Im elektrotechnischen Kontext erscheint sie in Paketvernetzungen, wo Router eingehende Pakete puffern, bevor sie sie zum nächsten Hop zum Ziel weiterleiten. Die Telegrafie verwendete Speichern und Weiterleiten in großem Umfang: Ein Operator empfing eine Nachricht, schrieb sie auf oder zeichnete sie elektromagnetisch auf und übertrug sie dann erneut, wenn die Leitung zur nächsten Station verfügbar war. E-Mail-Systeme arbeiten nach dem Speichern-und-Weiterleiten-Prinzip und halten Nachrichten auf Mail-Servern, bis Empfänger diese abrufen.
Die kritische Anforderung ist zuverlässige Speicherung an Zwischenknoten. Frühe Telegrafiesysteme verwendeten Papierstreifen oder Operator-Notizbücher; moderne Implementierungen verwenden RAM, Festkörperlaufwerke oder rotierende Festplattenspeicher, je nach Leistungsanforderungen und Datenvolumen. Ein Paketrouter muss eingehende Frames schnell genug puffern, um Verluste zu vermeiden, wenn die Ankunftsrate die Übertragungsrate übersteigt. Ein Nachrichtenwarteschlangen-System muss Daten persistent speichern, um einen Stromausfall zu überstehen. Die Speicherkapazität begrenzt direkt, wie viele Nachrichten gepuffert werden können und wie lange.
Varianten und Kompromisse
Verzögerung ist die inhärente Kosten des Speichern und Weiterleiten. Eine Nachricht muss ihre gesamte Reise durch mehrere Hops absolvieren und an jeder Zwischenstation anhalten, anstatt in Echtzeit zu reisen. In Paketnetzen führt dies zu Latenzzeiten im Millisekundenbereich bis zu mehreren Sekunden, abhängig von Entfernung und Last. Speichern und Weiterleiten kann nicht verwendet werden, wenn synchroner Betrieb erforderlich ist, etwa bei Sprachübertragung in Echtzeit über ältere vermittelte Netze. Die Methode glänzt, wenn Zuverlässigkeit wichtiger ist als Geschwindigkeit: Dateiübertragung, E-Mail, SMS, Transaktionsprotokolle. Sie ermöglicht auch effizient Broadcast und Multicast, da eine Nachricht einmal gespeichert und nach verschiedenen Zeitplänen an mehrere Ziele weitergeleitet werden kann.
Der Name spiegelt die Operationsreihenfolge wider: Daten werden gespeichert (an einem Knoten gehalten) und dann weitergeleitet (zur nächsten Station gesendet). Die Technik steht im Kontrast zu Leitungsvermittlung, wo vor der Übertragung ein dedizierter Pfad eingerichtet wird, und zum Cut-through-Switching, wo die Weiterleitung beginnt, bevor der gesamte Frame ankommt. Das Verständnis von Speichern und Weiterleiten ist wesentlich für jeden, der Netzwerke, Kommunikationssysteme oder eine andere Infrastruktur entwirft oder troubleshootet, in der Nachrichten mehrere Stationen durchlaufen müssen oder wo Sender und Empfänger keine simultane Verbindung aufrechterhalten können.