Unter Stateful Packet Inspection (SPI) versteht man eine dynamische Paketfiltertechnik, bei der jedes Datenpaket einer bestimmten aktiven Session zugeordnet wird. Die Datenpakete werden analysiert und der Verbindungsstatus wird in die Entscheidung einbezogen. Bei dieser Technik, die in Firewalls eingesetzt wird, werden die Datenpakete während der Übertragung auf der Vermittlungsschicht analysiert und in dynamischen Zustandstabellen gespeichert. Auf Basis des Vergleichs von mehreren Datenpaketen und durch die Ermittlung der Korrelation zwischen zusammengehörenden Datenpakete werden die Entscheidungen für die Weiterleitung der Datenpakete getroffen. Datenpakete, die nicht bestimmten Kriterien zugeordnet werden können oder eventuell zu einer DoS-Atacke gehören, werden verworfen. Firewalls mit SPI-Technik sind daher in sicherheitsrelevanten Anwendungen den reinen Paketfilter-Firewalls überlegen.

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Eine weiterführende Technik ist das Deep Packet Inspection (DPI) bei dem der Informationsinhalt des Payloads analysiert und interpretiert wird. Das DPI-Verfahren kann für die Kontrolle und auch für die Zensur eingesetzt werden.