شبکه WAN چیست؟ — شبکه گسترده به زبان ساده

شبکه WAN چیست؟ یک شبکه گسترده WAN است که برای اتصال چندین شبکه محلی کوچک‌تر LAN طراحی شده است. این شبکه کامپیوتری «Network Computer» به ارتباط و تبادل اطلاعات بین سیستم‌ها یا دستگاه‌ها در سراسر جهان از طریق شبکه WAN کمک می‌کند. این شبکه کامپیوتری گسترده جغرافیایی وسیعی را پوشش می‌دهد و شامل دو یا چند شبکه محلی LAN یا شبکه کلان شهری MAN است. این شبکه‌ها با استفاده از مدارهای اجاره‌ شده مخابراتی ایجاد می‌شوند، که در هر دو طرف آن روترهایی «Router» وجود دارد که شبکه‌های LAN را از دو طرف را به هم وصل کرده و ارتباط را آسان‌تر می‌کنند.

مقدمه

شبکه گسترده WAN یک تکنولوژی‌ است که دفاتر، مراکز داده، برنامه‌های ابری و ذخیره‌سازی ابری شما را به هم متصل می‌کند که به آن شبکه گسترده گفته می‌شود چون فراتر از یک ساختمان یا محوطه بزرگ است و چندین مکان را در یک منطقه جغرافیایی خاص یا حتی در سراسر جهان شامل می‌شود. برای مثال، کسب‌ و کارهایی که دفاتر و شعبه بین‌المللی زیادی دارند، از WAN برای اتصال استفاده می‌کنند. بزرگ‌ترین WAN جهان، اینترنت است که مجموعه‌ای از شبکه‌های بین‌المللی متصل به هم است. این مقاله بر شبکه‌های WAN سازمانی و کاربردها و مزایای آن‌ها تمرکز دارد.

تاریخچه شبکه WAN

ریشه‌های WAN به وزارت دفاع ایالات متحده بازمی‌گردد که شبکه ARPANET را برای ارتباط و اشتراک منابع کامپیوتری به‌ صورت از راه دور بین پژوهشگران توسعه داد. اتصالات WAN می‌تواند از خطوط تلفن سوئیچ مدار، انتقال موج رادیویی یا انتقال فیبر نوری تشکیل شود. WAN برای تبادل داده با کاربران سراسر جهان به کار می‌رود که ممکن است مشتری، کارمند، خریدار، فروشنده، دانشجو و غیره باشند. WAN توانایی انتقال داده، تصویر، صوت و ویدئو را در فواصل طولانی دارد.

پاورپوینت شبکه فیبر نوری

کلیک کنید

شبکه WAN چیست؟

WAN مخفف شبکه گسترده Wide Area Network است. این یک شبکه کامپیوتری است که ناحیه جغرافیایی وسیعی را پوشش می‌دهد و شامل دو یا چند شبکه محلی LAN یا کلان شهری MAN می‌باشد. این شبکه‌ها از طریق خطوط اجاره‌ای مخابراتی ایجاد می‌شوند و در دو طرف اتصال، روترهایی قرار دارند که LAN هر طرف را به یکدیگر متصل می‌کنند تا ارتباط میان آن‌ها برقرار شود. شبکه گسترده WAN برای اتصال چندین شبکه محلی LAN کوچکتر طراحی شده است. این یک شبکه کامپیوتری است که ارتباط، اشتراک‌گذاری اطلاعات و بسیاری از قابلیت‌های دیگر را بین سیستم‌ها یا دستگاه‌ها در سراسر جهان از طریق یک ارائه‌دهنده خدمات WAN امکان‌پذیر می‌سازد.

هدف اتصال شبکه WAN چیست؟

شبکه‌های گسترده  WAN زیرساخت اصلی سازمان‌های امروزی هستند. با دیجیتالی شدن منابع، شرکت‌ها از WAN برای موارد زیر استفاده می‌کنند:

• برقراری ارتباط صوتی و تصویری
• اشتراک منابع بین کارکنان و مشتریان
• دسترسی به ذخیره‌سازی داده و پشتیبان‌گیری از راه دور
• اتصال به برنامه‌های ابری
• اجرای برنامه‌های داخلی

نوآوری‌های فناوری WAN به سازمان‌ها کمک می‌کند اطلاعات را به روشی امن، سریع و قابل‌ اطمینان دسترسی کنند. WANها برای بهره‌وری و استمرار کسب‌ و کار اهمیت زیادی دارند.

معماری شبکه WAN چیست؟

معماری شبکه گسترده WAN بر اساس مدل OSI (Open Systems Interconnection) است که تمامی ارتباطات مخابراتی را به صورت مفهومی تعریف و استاندارد می‌کند. مدل OSI شبکه کامپیوتری را در هفت لایه نمایش می‌دهد. فناوری‌های مختلف شبکه در هر یک از این لایه‌ها عمل می‌کنند و در کنار هم یک WAN کارآمد ایجاد می‌کنند.

لایه‌ها به ترتیب از بالا به پایین به شرح زیر هستند:

• لایه ۷ – لایه کاربرد: نزدیک‌ترین لایه به کاربر است و نحوه تعامل کاربر با شبکه را تعریف می‌کند. برای مثال، سیستم رزرو تقویم در سازمان، منطق رزرو مانند ارسال دعوت‌نامه و تبدیل منطقه زمانی را این لایه مدیریت می‌کند.
• لایه ۶ – لایه نمایش: داده‌ها را برای ارسال در شبکه آماده می‌کند، مثلا با افزودن رمزگذاری تا داده‌های حساس قابل هک شدن نباشند.
• لایه ۵ – لایه نشست: ارتباط بین برنامه‌های محلی و راه دور را مدیریت می‌کند. می‌تواند اتصال بین دو دستگاه را باز، بسته یا قطع کند. مثلا بعد از احراز هویت، بین کامپیوتر شما و سرور وب ارتباط منطقی ایجاد می‌کند.
• لایه ۴ – لایه انتقال: وظایف و روش‌های انتقال داده را تعریف می‌کند و داده‌ها را برای انتقال طبقه‌بندی و بسته‌بندی می‌کند. مثلا پروتکل TCP در سایت رزرو، داده‌ها را به بسته‌های درخواست و پاسخ تقسیم می‌کند.
• لایه ۳ – لایه شبکه: مسیر حرکت بسته‌های داده در شبکه را مدیریت می‌کند، مانند قوانین مسیریابی، توزیع بار و کنترل از دست رفتن بسته‌ها.
• لایه ۲ – لایه پیوند داده: مسئول تعیین قواعد و پروتکل‌های ارتباطی در لایه فیزیکی است. مثلا تصمیم می‌گیرد چه زمانی اتصال مستقیم شروع یا قطع شود و بسته‌ها را از یک دستگاه به دستگاه دیگر تا رسیدن به مقصد هدایت می‌کند.
• لایه ۱ – لایه فیزیکی: انتقال داده‌های خام به صورت بیت‌های دیجیتال، سیگنال‌های نوری یا امواج الکترومغناطیسی را در رسانه‌های انتقال مانند فیبر نوری و فناوری‌های بی‌سیم مدیریت می‌کند.

پروتکل‌های شبکه WAN چیست؟

پروتکل‌های شبکه گسترده WAN قواعد ارتباط در شبکه را تعریف می‌کنند. نمونه‌هایی از آن‌ها عبارتند از:

• فریم رله: فریم رله تکنولوژی اولیه‌ای است که داده‌ها را به صورت فریم بسته‌بندی کرده و از طریق خط خصوصی به گره فریم رله ارسال می‌کند. این پروتکل در لایه‌های ۱ و ۲ کار می‌کند و انتقال اطلاعات بین شبکه‌های LAN را از طریق چندین سوئیچ و روتر ممکن می‌سازد.
• حالت انتقال غیرهمزمان (ATM): ATM تکنولوژی اولیه دیگری است که داده‌ها را به سلول‌های ۵۳ بایتی تقسیم می‌کند. دستگاه‌های شبکه ATM از تکنیک تقسیم زمانی استفاده می‌کنند که سیگنال‌های دیجیتال را به سلول‌های با اندازه ثابت تبدیل، ارسال و در مقصد دوباره ترکیب می‌کند.
• پکت روی SONET/SDH :POS پروتکلی است که نحوه ارتباط لینک‌های نقطه به نقطه در فیبر نوری را تعریف می‌کند.
• TCP/IP: پروتکل کنترل انتقال/ پروتکل اینترنت TCP/IP ارتباط نقطه به نقطه را تعریف می‌کند و مشخص می‌کند چگونه داده‌ها بسته‌بندی، آدرس‌دهی، ارسال، مسیریابی و دریافت شوند. IPv6 جدیدترین نسخه این روش پرکاربرد است.

انواع فناوری‌های شبکه WAN

در طراحی شبکه WAN عمدتا از دو فناوری اصلی استفاده می‌شود:

• سوئیچینگ مدار (Circuit Switching): در این شبکه‌ها، اتصال به صورت مجازی برقرار می‌شود به گونه‌ای که همه پیام‌ها مسیر یکسانی را طی می‌کنند و منابع در طول این مسیر برای اتصال خاص تخصیص داده می‌شوند.
• سوئیچینگ بسته (Packet Switching): اندازه هر بسته در این نوع شبکه‌ها بر اساس لینک خروجی تعیین می‌شود و بسته‌ها ممکن است مسیرهای مختلفی را طی کنند. در مقصد، بسته‌ها جمع‌آوری و دوباره به هم متصل می‌شوند.
• مجموعه پروتکل TCP/IP: پروتکل TCP/IP مجموعه‌ای از پروتکل‌های پایه اینترنت است که برای اتصال دستگاه‌ها در اینترنت و سایر شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود.
• روتر: روتر دستگاهی است که بسته‌های داده را بین شبکه‌های مختلف انتقال می‌دهد و برای اتصال شبکه‌های محلی LAN به منظور تشکیل شبکه گسترده WAN کاربرد دارد.
• Packet over SONET/SDH (PoS): این پروتکل ارتباطی برای انتقال داده در WAN است و هنگام استفاده از فیبر نوری و پروتکل‌های SONET یا SDH، نحوه ارتباط لینک‌های نقطه به نقطه را تعریف می‌کند.
• سوئیچینگ برچسب چندپروتکلی (MPLS): MPLS تکنیکی برای مسیریابی بسته‌های IP است که به جای استفاده از جداول مسیریابی پیچیده، بسته‌ها را بر اساس برچسب‌ها هدایت می‌کند و به بهینه‌سازی مسیرهای شبکه کمک می‌کند.

شبکه WAN چگونه کار می‌کند؟

سازمان‌ها منابع خود را در مراکز داده محلی، شعب مختلف و فضای ابری خصوصی مجازی (VPC) دارند. برای اتصال این منابع، از چندین اتصال شبکه و خدمات اینترنت استفاده می‌کنند. چون شرکت‌ها نمی‌توانند زیرساخت شبکه خود را در مرزهای جغرافیایی مختلف بسازند، معمولا آن را از ارائه‌ دهندگان خدمات اجاره می‌کنند.

انواع اتصال شبکه WAN

انواع معمول اتصال WAN عبارت‌اند از:

• خطوط اجاره‌ای: خط اجاره‌ای اتصال مستقیمی است که از ارائه‌دهنده بزرگی مثل ISP اجاره می‌شود و می‌تواند دو نقطه LAN را به هم وصل کند. این خطوط لزوماً فیزیکی نیستند و ممکن است اتصالات مجازی باشند که ارائه‌دهندگان روی زیرساخت‌های دیگر ایجاد می‌کنند.
• تونل‌زنی: تونل‌زنی روشی برای رمزگذاری بسته‌های داده است که از طریق اینترنت عمومی ارسال می‌شوند. در این روش، اتصال اینترنتی برای دسترسی به سرورهای سازمان در کشور دیگر استفاده می‌شود، اما داده‌ها به صورت بسته‌های کپسوله شده و تشکیل شبکه خصوصی مجازی (VPN) ارسال می‌شوند.
• مسیریابی بر اساس برچسب چندپروتکلی (MPLS): MPLS تکنیکی است که ترافیک داده را بر اساس برچسب‌های از پیش تعیین شده مسیریابی می‌کند و سعی دارد ترافیک حیاتی را از مسیرهای کوتاه‌تر یا سریع‌تر عبور دهد تا عملکرد شبکه بهبود یابد. این روش بین لایه‌های ۲ و ۳ مدل OSI کار می‌کند و می‌توان از آن برای ایجاد شبکه‌ای یکپارچه روی زیرساخت‌های موجود مانند IPv6، فریم رله، ATM یا اترنت استفاده کرد. همچنین می‌توان MPLS را با خطوط اجاره‌ای یا VPN ترکیب کرد تا شبکه‌های امن و کارآمد ایجاد شود.
• WAN نرم‌افزارمحور (SD-WAN): SD-WAN پیشرفت تکنولوژی MPLS است که عملکردهای MPLS را در لایه نرم‌افزاری خلاصه می‌کند. چون SD-WAN روی اینترنت پهن‌ باند عادی کار می‌کند، معمولا هزینه‌های شبکه را کاهش داده و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به اتصال ثابت دارد.
• مقایسه MPLS و SD-WAN: ممکن است اتصال به فضای ابری را کند کند چون ترافیک را از طریق مرکز اصلی شرکت هدایت می‌کند که به عنوان گلوگاه عمل می‌کند. در مقابل، SD-WAN آگاه به فضای ابری است و بهتر با زیرساخت مدرن ابری هماهنگ می‌شود. SD-WAN همچنین مقرون به صرفه است و می‌تواند همراه با MPLS کار کند تا پهنای باند خطوط اجاره‌ای گران‌ قیمت را بهینه‌تر استفاده کند.

بهینه‌سازی شبکه WAN چیست؟

بهینه‌سازی شبکه گسترده WAN مجموعه‌ای از تکنیک‌ها است که عملکرد WAN را از نظر توان عبور داده، تراکم و تأخیر بهبود می‌بخشد. طراحی WAN، انتخاب فناوری‌ها و نحوه جریان ترافیک همگی روی عملکرد WAN تأثیر می‌گذارند. برخی تکنیک‌های رایج بهینه‌سازی WAN عبارتند از:

مدیریت جریان ترافیک:

• شامل روش‌هایی است که حجم داده ارسالی در شبکه را کاهش می‌دهد، مانند ذخیره‌سازی مکرر اطلاعات روی سرورهای محلی.
• شناسایی و حذف نسخه‌های تکراری داده‌ها در برنامه‌های پشتیبان‌گیری و بازیابی اطلاعات
• فشرده‌سازی یا زیپ کردن فایل‌های داده

شتاب‌دهی پروتکل: برخی پروتکل‌های WAN حجم زیادی از تبادل داده را برای یک درخواست ایجاد می‌کنند. برای مثال، هر دو طرف ارسال‌کننده و گیرنده اطلاعات تأیید دریافت می‌فرستند. شتاب‌دهی پروتکل این ارتباطات چت‌دار را بسته‌بندی می‌کند تا تعداد بسته‌های داده در شبکه کاهش یابد.

محدودیت سرعت و اتصال: مدیران شبکه می‌توانند تعداد لینک‌های دسترسی به اینترنت، تعداد کاربران و پهنای‌باند قابل استفاده هر کاربر را محدود کنند. برای مثال، قوانینی وضع کنند که از پخش ویدئو توسط کارکنان در WAN سازمان جلوگیری کند.

تقسیم‌بندی شبکه: شکل‌دهی ترافیک جریان داده را برای برنامه‌های خاص کنترل می‌کند و پهنای‌باند شبکه را بهینه بین برنامه‌ها تقسیم می‌کند. اپراتور شبکه می‌تواند برخی برنامه‌های حیاتی را اولویت‌بندی کند تا عملکردشان بهتر شود.

ویژگی‌های شبکه WAN

• گستردگی بیشتر: دامنه پوشش WAN از نظر مساحت جغرافیایی بسیار وسیع است و می‌تواند یک منطقه، کشور یا حتی کل جهان باشد.
• ظرفیت بالا: ظرفیت WAN از نظر تعداد شبکه‌های LAN یا WAN متصل شده بسیار زیاد است که منجر به اتصال تعداد زیادی کاربر در مکان‌های مختلف سراسر جهان می‌شود.
• استفاده از حامل عمومی: WAN از شبکه تلفن، سیستم‌های کابلی، ماهواره‌ها و غیره برای اتصال و انتقال داده استفاده می‌کند که به آسانی در دسترس هستند.
• اشتراک منابع: WAN به کاربران خود امکان اشتراک‌گذاری داده و اطلاعات در گستره وسیع را می‌دهد. منابع کامپیوتری به صورت از راه دور قابل دسترسی هستند که انتقال و تبادل داده را بسیار آسان می‌کند.

مزایای شبکه WAN

• این شبکه پوشش جغرافیایی وسیعی دارد که باعث افزایش دسترسی سازمان برای انتقال سریع و ارزان داده‌ها می‌شود.
• داده‌ها می‌توانند به صورت متمرکز ذخیره شوند زیرا دسترسی از راه دور به داده‌ها توسط WAN فراهم شده است.
• هزینه‌های سفر برای پوشش دادن منطقه کاری کاهش می‌یابد.
• WAN به کاربران یا سازمان‌ها امکان می‌دهد به آسانی با جهان ارتباط برقرار کرده، داده‌ها را تبادل کنند و در سطح جهانی تجارت کنند.

معایب شبکه WAN

• ترافیک شبکه گسترده بسیار زیاد است.
• توانایی تحمل خطا در WAN بسیار کم است.
• به دلیل وجود نقاط اتصال متعدد، نویز و خطا به مقدار زیاد دیده می‌شود.
• سرعت انتقال داده نسبت به LAN کندتر است، به دلیل فاصله‌های طولانی و تعداد زیاد سیستم‌های متصل در شبکه.

نتیجه‌گیری

شبکه WAN یکی از انواع شبکه‌های کامپیوتری مهم و پرکاربرد به شمار می‌رود که امکان دسترسی گسترده و ارتباط بین مناطق جغرافیایی مختلف را برای کاربران فراهم می‌کند. این شبکه به شما اجازه می‌دهد تا به راحتی داده‌ها و اطلاعات را در فاصله‌های دور منتقل کنید و ارتباط مؤثری بین دفاتر یا شعب مختلف برقرار سازید. امیدواریم مطالب ارائه شده در این مقاله توانسته باشد به تمامی سؤالات و ابهامات شما درباره شبکه WAN پاسخ‌های جامع و مفیدی ارائه دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر و بهره‌مندی از مقالات تخصصی دیگر، پیشنهاد می‌کنیم به وبلاگ پویان آی تی مراجعه کنید و تجربیات، نظرات و پیشنهادات ارزشمند خود را با ما به اشتراک بگذارید.