شبکه گسترده (WAN) چیست؟
شبکه گسترده (WAN) فناوری‌ای است که دفاتر، مراکز داده، برنامه‌های ابری و فضای ذخیره‌سازی ابری شما را به یکدیگر متصل می‌کند. به آن شبکه گسترده می‌گویند زیرا فراتر از یک ساختمان یا محوطه بزرگ گسترش می‌یابد و چندین مکان پراکنده در یک منطقه جغرافیایی خاص یا حتی در سراسر جهان را شامل می‌شود. به عنوان مثال، کسب‌وکارهایی که دارای شعب بین‌المللی متعددی هستند، از یک WAN برای اتصال شبکه‌های دفتری به یکدیگر استفاده می‌کنند. بزرگترین WAN جهان اینترنت است، زیرا مجموعه‌ای از شبکه‌های بین‌المللی متعدد است که به یکدیگر متصل می‌شوند. این مقاله بر روی WANهای سازمانی و کاربردها و مزایای آنها تمرکز دارد.
هدف از اتصال WAN چیست؟
شبکه‌های گسترده (WAN) امروزه ستون فقرات سازمان‌ها هستند. با دیجیتالی شدن منابع، شرکت‌ها از WANها برای انجام موارد زیر استفاده می‌کنند:
- برقراری ارتباط با استفاده از صدا و تصویر.
- به اشتراک گذاشتن منابع بین کارمندان و مشتریان.
- دسترسی به فضای ذخیره‌سازی داده و پشتیبان‌گیری از داده‌ها از راه دور.
- اتصال به برنامه‌های کاربردی که در فضای ابری اجرا می‌شوند.
- اجرا و میزبانی برنامه‌های کاربردی داخلی.
نوآوری‌های فناوری WAN به سازمان‌ها کمک می‌کند تا به اطلاعات به روشی امن، سریع و قابل اعتماد دسترسی پیدا کنند. WANها برای بهره‌وری و تداوم کسب‌وکار مهم هستند.
معماری WAN چیست؟
معماری‌های شبکه گسترده (WAN) مبتنی بر مدل مرجع OSI (اتصال متقابل سیستم‌های باز) هستند که به طور مفهومی تمام ارتباطات راه دور را تعریف و استاندارد می‌کند. مدل OSI هر شبکه کامپیوتری را به صورت هفت لایه تجسم می‌کند. فناوری‌های مختلف شبکه در هر یک از این لایه‌های مختلف عمل می‌کنند و در کنار هم یک WAN کارآمد را تشکیل می‌دهند.
ما این لایه‌ها را به روش بالا به پایین به شما نشان خواهیم داد و برای درک بهتر آنها یک مثال ارائه خواهیم کرد:
- لایه ۷ – لایه کاربرد (Application layer)لایه کاربرد نزدیک‌ترین لایه به کاربر است و نحوه تعامل کاربر با شبکه را تعریف می‌کند. این لایه شامل منطق برنامه است و از نحوه پیاده‌سازی شبکه آگاه نیست. به عنوان مثال، اگر یک سیستم رزرو تقویم در سازمان خود دارید، این لایه منطق رزرو مانند ارسال دعوت‌نامه، تبدیل مناطق زمانی و موارد دیگر را مدیریت می‌کند.
- لایه ۶ – لایه نمایش (Presentation layer)لایه نمایش داده‌ها را برای انتقال در سراسر شبکه آماده می‌کند. به عنوان مثال، مقداری رمزگذاری به آن اضافه می‌کند تا مجرمان سایبری که WAN شما را تماشا می‌کنند نتوانند به داده‌های حساس جلسه شما نفوذ کنند.
- لایه ۵ – لایه نشست (Session layer)لایه نشست اتصالات یا جلسات بین برنامه‌های محلی و راه دور را مدیریت می‌کند. این لایه می‌تواند اتصال بین دو دستگاه را باز، بسته یا خاتمه دهد. به عنوان مثال، سیستم رزرو شما بر روی یک وب سرور در دفتر مرکزی قرار دارد و شما از خانه کار می‌کنید. لایه نشست پس از احراز هویت، یک اتصال بین رایانه شما و وب سرور باز می‌کند. این اتصال یک اتصال منطقی است، نه یک اتصال فیزیکی واقعی.
- لایه ۴ – لایه انتقال (Transport layer)لایه انتقال توابع و رویه‌های انتقال داده را تعریف می‌کند. این لایه داده‌ها را برای انتقال طبقه‌بندی و ارسال می‌کند. همچنین ممکن است داده‌ها را به بسته‌های داده‌ای بسته‌بندی کند. به عنوان مثال، هنگامی که از سایت رزرو بازدید می‌کنید، پروتکل کنترل انتقال (TCP) با مرتب‌سازی آن به بسته‌های درخواست و پاسخ، ارتباط را مدیریت می‌کند.
- لایه ۳ – لایه شبکه (Network layer)لایه شبکه نحوه حرکت بسته‌های داده در سراسر شبکه را مدیریت می‌کند. به عنوان مثال، قوانین مسیریابی بسته، تعادل بار و از دست دادن بسته را تعریف می‌کند.
- لایه ۲ – لایه پیوند داده (Data link layer)لایه پیوند داده مسئول برقراری قوانین یا پروتکل‌های ارتباطی در عملیات لایه فیزیکی است. به عنوان مثال، تصمیم می‌گیرد چه زمانی یک اتصال مستقیم را شروع یا خاتمه دهد. عملکرد این لایه بسته‌ها را از یک دستگاه به دستگاه دیگر ارسال می‌کند تا زمانی که به مقصد برسند.
- لایه ۱ – لایه فیزیکی (Physical layer)لایه فیزیکی انتقال داده‌های خام را به صورت بیت‌های دیجیتال، سیگنال‌های نوری یا امواج الکترومغناطیسی در سراسر رسانه‌های انتقال شبکه مختلف، مانند فیبرهای نوری و فناوری‌های بی‌سیم، مدیریت می‌کند.
پروتکل‌های WAN چیست؟
پروتکل‌های شبکه گسترده (WAN) یا پروتکل‌های شبکه، قوانین ارتباطی در سراسر هر شبکه را تعریف می‌کنند. در زیر چند نمونه آورده شده است:
- Frame relay (چارچوب رله)Frame relay یک فناوری اولیه است که داده‌ها را به صورت فریم بسته‌بندی می‌کند و آن را از طریق یک خط خصوصی به یک گره Frame relay منتقل می‌کند. Frame relay در لایه‌های ۱ و ۲ کار می‌کند و انتقال اطلاعات از یک LAN به LAN دیگر را از طریق چندین سوئیچ و روتر تسهیل می‌کند.
- Asynchronous transfer mode (ATM) (حالت انتقال ناهمزمان)Asynchronous Transfer Mode (ATM) نیز یک فناوری اولیه WAN است که داده‌ها را به سلول‌های داده‌ای ۵۳ بایتی قالب‌بندی می‌کند. دستگاه‌های شبکه ATM از مالتی‌پلکسی زمانی (time-division multiplexing) استفاده می‌کنند که سیگنال‌های دیجیتال را به سلول‌های با اندازه ثابت تبدیل می‌کند، آنها را منتقل می‌کند و سپس در مقصد دوباره مونتاژ می‌کند.
- Packet over SONET/SDH (POS) (بسته بر روی SONET/SDH)Packet over SONET/SDH (POS) یک پروتکل ارتباطی است که نحوه ارتباط پیوندهای نقطه به نقطه هنگام استفاده از فیبر نوری را تعریف می‌کند.
- TCP/IP (پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت)پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت (TCP/IP) ارتباطات انتها به انتها را با تعیین نحوه بسته‌بندی، آدرس‌دهی، انتقال، مسیریابی و دریافت داده‌ها تعریف می‌کند. IPv6 آخرین نسخه از رایج‌ترین روش مورد استفاده است.
شبکه‌های محلی (LAN) چیست؟
شبکه‌های محلی (LAN) بلوک‌های سازنده یک WAN هستند. یک LAN از رایانه‌ها و سایر دستگاه‌های متصل به هم تشکیل شده است که به یک مکان کوچک، مانند یک ساختمان، مدرسه یا دفتر محدود می‌شوند.
مقایسه LAN و WAN
LANها شبکه‌های کوچکتر با ظرفیت محدود اما سرعت بالاتر هستند. طراحی، راه‌اندازی و مدیریت آنها آسان‌تر و مقرون به صرفه‌تر است. آنها شبکه‌های خصوصی هستند که معمولاً از یک فناوری اتصال واحد استفاده می‌کنند.
از طرف دیگر، WANها LANها را به یکدیگر متصل می‌کنند. یک WAN واحد می‌تواند انواع مختلفی از فناوری‌های شبکه را برای برقراری ارتباط در سراسر LANها داشته باشد. سرعت ارتباط آن کند است، اما ظرفیت آن بالا است. از آنجایی که WAN یک شبکه بزرگ است، ممکن است راه‌اندازی و مدیریت آن پیچیده‌تر باشد.
WAN چگونه کار می‌کند؟
سازمان‌ها منابعی دارند که در مراکز داده محلی مختلف، دفاتر شعبه و ابرهای خصوصی مجازی (VPC) اجرا می‌شوند. برای اتصال این منابع، سازمان‌ها از چندین اتصال شبکه و خدمات اینترنتی استفاده می‌کنند. از آنجایی که شرکت‌ها نمی‌توانند زیرساخت شبکه خود را در مرزهای جغرافیایی متعدد بسازند، معمولاً آن را از یک ارائه‌دهنده خدمات شخص ثالث اجاره می‌کنند.
در زیر برخی از انواع رایج اتصالات آورده شده است:
- Leased lines (خطوط اجاره‌ای)یک خط اجاره‌ای یک اتصال شبکه مستقیم است که می‌توانید آن را از یک ارائه‌دهنده شبکه بزرگ، مانند یک ISP، اجاره کنید. این خط می‌تواند دو نقطه پایانی LAN را به یکدیگر متصل کند. خطوط اجاره‌ای لزوماً خطوط فیزیکی نیستند. آنها ممکن است اتصالات مجازی باشند که ارائه‌دهندگان خدمات بر روی سایر زیرساخت‌های شبکه پیاده‌سازی می‌کنند.
- Tunneling (تونل‌زنی)تونل‌زنی روشی برای رمزگذاری بسته‌های داده در هنگام حرکت در اینترنت عمومی است. در تونل‌زنی، از یک اتصال اینترنتی برای دسترسی به سرورهای سازمانی در کشور دیگر استفاده می‌کنید. اما آنها را به صورت بسته‌های کپسوله‌شده ارسال می‌کنید و شبکه خصوصی مجازی (VPN) خود را تشکیل می‌دهید.
- Multiprotocol label switching (MPLS) (سوئیچینگ برچسب چند پروتکل)Multiprotocol Label Switching (MPLS) یک تکنیک است که ترافیک داده را بر اساس برچسب‌های از پیش تعیین‌شده مسیریابی می‌کند. این تکنیک تلاش می‌کند ترافیک داده‌های حیاتی را از طریق مسیرهای شبکه کوتاه‌تر یا سریع‌تر مسیریابی کند و عملکرد شبکه را بهبود بخشد. این تکنیک بین لایه‌های ۲ و ۳ مدل OSI کار می‌کند. می‌توانید از آن برای ایجاد یک شبکه یکپارچه در سراسر زیرساخت‌های موجود، مانند IPv6، frame relay، ATM یا اترنت استفاده کنید. می‌توانید از خطوط اجاره‌ای MPLS یا MPLS با VPN برای ایجاد شبکه‌های کارآمد و ایمن استفاده کنید.
- Software-defined WAN (SD-WAN) (شبکه گسترده مبتنی بر نرم‌افزار)شبکه گسترده مبتنی بر نرم‌افزار (SD-WAN) تکامل بیشتر فناوری MPLS است. این فناوری عملکردهای MPLS را در یک لایه نرم‌افزاری انتزاعی می‌کند. از آنجایی که SD-WAN بر روی اتصالات اینترنت پهن باند تجاری کار می‌کند، اغلب می‌تواند هزینه‌های شبکه را کاهش دهد و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به یک اتصال ثابت ارائه دهد.
مقایسه MPLS و SD-WAN
MPLS می‌تواند ادغام ابری را کند کند زیرا ترافیک را از طریق دفتر مرکزی شرکت مسیریابی می‌کند که به عنوان نقاط گلوگاهی مرکزی عمل می‌کنند. از طرف دیگر، SD-WAN از ابر آگاه است و با زیرساخت‌های ابری مدرن بسیار بهتر ادغام می‌شود. SD-WAN همچنین مقرون به صرفه است. می‌تواند بر روی MPLS کار کند، بنابراین می‌توانید از پهنای باند به طور کارآمدتر در خطوط اجاره‌ای گران‌قیمت MPLS استفاده کنید.
بهینه‌سازی WAN چیست؟
بهینه‌سازی شبکه گسترده (WAN) مجموعه‌ای از تکنیک‌ها است که معیارهای عملکرد WAN مانند توان عملیاتی، ازدحام و تأخیر را بهبود می‌بخشد. طراحی WAN، انتخاب فناوری و تنظیمات جریان ترافیک همگی بر عملکرد WAN تأثیر می‌گذارند. در زیر برخی از تکنیک‌های رایج برای بهینه‌سازی WAN آورده شده است:
- Traffic flow management (مدیریت جریان ترافیک)مدیریت جریان ترافیک شامل تکنیک‌هایی است که میزان داده‌های ارسالی از طریق شبکه را به حداقل می‌رساند. در اینجا چند نمونه آورده شده است:
- ذخیره‌سازی اطلاعات پرکاربرد در سرورهای محلی (Caching)
- شناسایی و حذف نسخه‌های داده‌های تکراری برای برنامه‌های پشتیبان‌گیری و بازیابی فاجعه (Identifying and eliminating redundant data copies for data backup and disaster recovery applications)
- فشرده‌سازی یا زیپ کردن فایل‌های داده (Compressing or zipping data files)
- Protocol acceleration (شتاب‌دهی پروتکل)برخی از پروتکل‌های WAN پرحرف هستند—یعنی ممکن است برای یک درخواست واحد به ارتباطات داده‌ای رفت و برگشتی زیادی نیاز داشته باشند. به عنوان مثال، هم سرویس‌گیرنده و هم سرویس‌دهنده ممکن است داده‌های تأییدیه را برای تأیید دریافت داده ارسال کنند. شتاب‌دهی پروتکل، ارتباطات پروتکل‌های پرحرف را دسته‌بندی می‌کند تا تعداد بسته‌های داده در شبکه کاهش یابد.
- Rate and connection limits (محدودیت‌های نرخ و اتصال)مدیران شبکه می‌توانند تعداد پیوندهای دسترسی به اینترنت باز، تعداد کاربران و میزان پهنای باندی که هر کاربر می‌تواند در یک زمان به آن دسترسی داشته باشد را محدود کنند. به عنوان مثال، آنها می‌توانند قوانینی را برای جلوگیری از پخش ویدیو توسط کارمندان در WAN سازمانی تنظیم کنند.
- Network segmentation (بخش‌بندی شبکه)شکل‌دهی ترافیک جریان داده را برای برنامه‌های کاربردی خاص کنترل می‌کند، که پهنای باند شبکه را به طور بهینه بین برنامه‌ها تقسیم می‌کند. اپراتور شبکه می‌تواند اولویت‌بندی برنامه‌های کاربردی حیاتی خاص را برای بهبود عملکرد آنها انتخاب کند.
