فرادرسشبکه WAN چیست؟ | به زبان ساده + کاربردها و مزایا
در این نوشته از مجله فرادرس سعی می‌کنیم یاد بگیریم که شبکه WAN چیست و انواع شبکه WAN کدام است. شبکه گسترده (Wide Area Network | WAN) شبکهای است که منطقه جغرافیایی وسیعی شامل چندین مکان مختلف را پوشش می‌دهد. برای مثال، شرکتی که دارای چندین شعبه بین‌المللی است برای برقراری ارتباط بین شعب و دفاتر کاری خود از یک شبکه WAN بهره می‌برد. با استفاده از این فناوری، دفاتر، مراکز داده، نرم‌افزارهای کاربردی و ذخیره‌سازهای ابری این شرکت به هم متصل خواهند بود. این مفهوم معمولا در مقابل مفهوم شبکه محلی (Local Aria Network | LAN) به کار می‌رود که به شبکهای برای اتصال چند کامپیوتر یا ابزار دیگر در یک محدوده مکانی کوچک مثل یک ساختمان، مدرسه یا دفتر کار اشاره دارد. در واقع، دسته‌بندی های مختلفی از شبکه‌های کامپیوتری بر اساس وسعت جغرافیایی منطقه تحت پوشش مطرح است. در یک دسته‌بندی، این شبکه‌ها به شبکه‌های شخصی (Personal Area Networks | PAN)، شبکه‌های LAN، شبکه‌های شهری (Metropolitan Area Networks | MAN) و شبکه‌های WAN تقسیم می‌شوند. و اما بزرگ‌ترین شبکه WAN شبکه اینترنت است که خود متشکل از تعداد زیادی شبکه بین‌المللی است که به همدیگر متصل شده‌اند.
تفاوت شبکه LAN با شبکه WAN چیست؟
شبکه LAN شبکهای کوچک با ظرفیتی محدود اما با سرعت عملکرد بالاتر است. در واقع، یک شبکه WAN از اتصال چندین شبکه LAN به همدیگر تشکیل میشود. بنابراین طبیعی است که طراحی، راهاندازی و مدیریت یک شبکه LAN آسانتر و کمهزینهتر باشد. این شبکه تنها از یک فناوری اتصال مشخص استفاده میکند. در حالی که در مورد یک شبکه WAN، فناوریهای مختلف شبکه مورد استفاده قرار میگیرند و گرچه سرعت عملکرد شبکه پایینتر است، اما ظرفیت آن بسیار زیادتر است.
راهاندازی و مدیریت چنین شبکهای البته پیچیدهتر و پرهزینهتر است. تفاوت دیگری که بین این دو نوع شبکه قابل ذکر است به نوع مالکیت آن‌ها بازمی‌گردد. در حالی که مالکیت یک شبکه LAN معمولا خصوصی است، در مورد شبکه WAN مالکیت شبکه ممکن است خصوصی یا عمومی باشد.
کاربردهای شبکه WAN چیست؟
این روزها، شبکه‌های WAN به عنوان ستون اصلی یک موسسه یا شرکت تجاری بزرگ شناخته می‌شوند. به کمک این شبکه‌هاست که شرکت‌ها می‌توانند:
- ارتباطات صوتی و ویدیویی خود در سطح شرکت را برقرار کنند.
- منابع مختلف را با کارکنان و مشتریان خود به اشتراک بگذارند.
- از راه دور به داده‌های ذخیره شده دسترسی پیدا کرده و از داده‌های خود بکاپ تهیه کنند.
- اپلیکیشن‌های داخلی شرکت را راهاندازی نمایند.
- به اپلیکیشن‌ها و خدمات خود در فضای ابری متصل شوند.
در یک کلام، شبکه WAN کمک میکند که یک سازمان بتواند به صورتی امن، سریع و مطمئن به اطلاعات دسترسی داشته باشد.
معماری شبکه WAN چگونه است؟
معماری یک شبکه WAN بر مبنای یکی از مدل‌های شبکه کامپیوتری موسوم به مدل «اتصال سامانه‌های باز» (Open Systems Interconnection | OSI) است. بر اساس این مدل، عملکرد تمامی سیستم‌های کامپیوتری یک شبکه در ۷ لایه مختلف توصیف شده و به این ترتیب ارتباط بین این سیستم‌ها برقرار میشود. فناوریهای مختلف شبکه، هر کدام بر روی یکی از این لایه‌ها عمل کرده و در مجموع یک شبکه کارا به صورت شبکه WAN را تشکیل می‌دهند. البته پیش‌تر در مجله فرادرس راجع به مدل‌های شبکه‌های کامپیوتری صحبت کرده‌ایم.
پروتکل‌های شبکه WAN کدامند؟
پروتکل‌های یک شبکه WAN، مجموعه مقرراتی هستند که برای برقراری ارتباطات در آن شبکه تعریف شده‌اند. برخی از مثال‌های پروتکل شبکه در ادامه آمده‌اند.
رله فریم (Frame Relay)
رله فریم یک فناوری قدیمی است که در آن داده‌ها به صورت یک سری فریم بسته‌بندی شده و بر روی یک خط اختصاصی از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر از شبکه ارسال می‌شوند. رله فریم در لایه‌های ۱ و ۲ از شبکه کار میکند و اطلاعات را در مسیری مشتمل بر چندین سوییچ و مسیریاب (روتر) از یک شبکه LAN به شبکه LAN دیگر منتقل میکند.
ATM
حالت انتقال ناهمزمان (Asynchronous Transfer Mode | ATM) هم مانند رله فریم یک فناوری قدیمی در شبکه‌های WAN به حساب می‌آید. در این فناوری داده‌ها در قالب سلول‌های داده ۵۳ بایتی ارسال می‌شوند. ابزارهای یک شبکه ATM با استفاده از ویژگی تسهیم زمانی (Time Division Multiplexing | TDM) سیگنال‌های دیجیتال را به سلول‌هایی با اندازه ثابت تبدیل کرده و آن‌ها را منتقل می‌نمایند. سپس در مقصد دوباره این سیگنال‌ها بازسازی شده و به صورت اولیه در می‌آیند.
انتقال بسته بر SONET/SDH
انتقال بسته بر سونت (Synchronous Optical Networking | SONET) یا اس‌دی‌اچ (Synchronous Digital Hierarchy | SDH) پروتکلی برای برقراری ارتباط نقطه به نقطه با استفاده از فیبرهای نوری است.
TCP/IP
پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol | TCP/IP) روش برقراری ارتباط از یک مبدأ به مقصد را با مشخص نمودن نوع بسته‌بندی داده‌ها، آدرس‌دهی، انتقال، مسیریابی و دریافت بسته در مقصد تعریف میکند. آخرین نمونه از پروتکل‌های رایج در این زمینه IPv6 است.
انواع شبکه WAN چیست؟
شرکت‌ها و مؤسسات بزرگ برای برقراری ارتباط بین مراکز داده، دفاتر کار و فضاهای ابری اختصاصی خود از چند نوع اتصال شبکه و سرویس اینترنت استفاده می‌کنند. از آن‌جایی که این سازمان‌ها نمی‌توانند تمامی ادوات و امکانات شبکه را خود در چندین نقطه مکانی مختلف فراهم سازند، معمولا آن‌ها را از شرکت‌های ارائه‌کننده این خدمات اجاره می‌کنند. در ادامه بعضی از انواع این اتصالات تشریح می‌شوند.
WAN مبتنی بر خطوط اجاره‌ای (Leased Lines)
یک خط اجاره‌ای سرویسی است که برای اتصال مستقیم به شبکه از طریق یک شرکت ارائه‌دهنده خدمات اینترنت قابل تهیه است. این سرویس، اتصال بین دو LAN را از طریق خصوط فیزیکی یا اتصال مجازی هموار می‌سازد.
WAN مبتنی بر تونل‌زنی (Tunneling)
تونل‌زنی روشی برای پنهان‌سازی بسته‌های داده در حین عبور از شبکه اینترنت عمومی است. در این روش، شما از طریق اتصال اینترنت می‌توانید با سرورهای شرکت خود در کشوری دیگر ارتباط برقرار کنید؛ در حالی که اطلاعات را به صورت بسته‌های رمزدار شده ارسال می‌نمایید. به این ترتیب، شبکه مجازی اختصاصی (Virtual Private Network | VPN) خود را راهاندازی کرده‌اید.
WAN مبتنی بر MPLS
ام‌پی‌ال‌اس (Multi-Protocol Label Switching | MPLS) روشی برای مسیریابی ترافیک بر اساس برچسب‌های از پیش تعیین شده است. با استفاده از این روش، مسیریابی سریع‌تر شده و عملکرد کلی شبکه بهبود می‌یابد. MPLS مابین لایه‌های ۲ و ۳ از مدل OSI عمل میکند. با بهره‌گیری از MPLS برقراری شبکه بین ادوات گوناگون که بر مبنای فناوریهای رله فریم، ATM و اترنت کار می‌کنند ممکن میشود. همچنین استفاده از خطوط اجاره‌ای MPLS و سرویس‌های VPN مبتنی بر MPLS امکانپذیر است.
WAN مبتنی بر نرم‌افزار
WAN مبتنی بر نرم‌افزار یا اس‌دی‌ون (Software-Defined WAN | SD-WAN) فناوری دیگری است که به نوعی از تکامل فناوری MPLS به وجود آمده است. در این نوع از شبکه WAN، کارکردهای MPLS در لایه نرم‌افزاری مدلسازی و مورد استفاده قرار میگیرند. از آن‌جایی که SD-WAN بر اتصالات اینترنت پهن‌باند کار میکند، استفاده از آن هزینه‌های شبکه‌سازی را کاهش داده و همچنین انعطاف زیادی را ایجاد می‌نماید. مزیت مهمی که این فناوری نسبت به فناوری MPLS دارد قابلیت تجمیع بهتر با ادوات و امکانات ابری مدرن است.
بهینهسازی شبکه WAN چیست؟
بهینهسازی شبکه WAN مجموعه اقداماتی است که شاخصهای عملکردی شبکه همچون خروجی، تراکم ترافیک و میزان تأخیر در شبکه را بهبود میبخشد. چگونگی طراحی شبکه WAN، نوع فناوری انتخابی و روش تنظیم جریان ترافیک در شبکه همگی از عواملی هستند که بر کیفیت عملکرد یک شبکه تأثیرگذارند. در ادامه متن زیر از مجله فرادرس، برخی از روش‌های بهینهسازی شبکه WAN ذکر می‌شوند.
مدیریت جریان ترافیک
این موضوع به استفاده از تکنیک‌هایی برای کمتر کردن میزان داده ارسالی بر روی شبکه اشاره دارد. برخی از مثال‌ها در این زمینه عبارتند از:
- انتقال مداوم اطلاعات ذخیره شده به حافظه کش (cache) در سرورهای محلی
- تشخیص و حدف داده‌های حشو و اضافی برای کاربردهای بازیابی یا تهیه بکاپ از داده‌ها
- فشرده‌سازی فایل‌های داده
تسریع پروتکل
برخی از پروتکل‌های شبکه WAN نیازمند برقراری ارتباطات پی‌درپی برای اجرای یک درخواست مشخص هستند. برای مثال، هر دو طرف سرور و کلاینت ممکن است که برای تأیید دریافت داده از همدیگر نیاز به ارسال بسته تأیید (acknowledgement) داشته باشند. تکنیک‌های تسریع پروتکل، این ارتباطات پروتکلی را دسته‌بندی و متمرکز کرده و در نهایت موجب ارسال تعداد بسته کمتر در شبکه می‌شوند.
محدودیت اتصال و نرخ ارسال داده
ادمین‌های شبکه می‌توانند تعداد لینک‌های دسترسی به شبکه، تعداد کاربران و میزان پهنای باند هر کاربر در یک زمان مشخص را محدود کنند. برای مثال، آن‌ها می‌توانند قوانینی را برای کارکنان سازمان جهت جلوگیری از ارسال ویدئو بر روی شبکه WAN سازمان در نظر بگیرند.
تقسیم‌بندی شبکه
تقسیم‌بندی بهینه پهنای باند بین کاربردهای مختلف و کنترل جریان ترافیک برای هر کاربرد، یکی دیگر از روش‌های بهینهسازی شبکه است. کاربران شبکه برای دسترسی بهتر به شبکه می‌توانند اولویت‌های کاربری خود را تعیین نمایند.
