Wie wir wissen, werden lokale Netzwerke (LANs) verwendet, um Geräte zu verbinden, die sich nahe beieinander befinden. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit in lokalen Netzwerken ist daher oft recht hoch. WANs hingegen verbinden Geräte, die geografisch weit voneinander entfernt sind. Daher unterscheidet sich die WAN-Technologie auch von der LAN-Technologie.
WAN verwendet andere Übertragungsmethoden, Hardware und Protokolle als LAN. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit im WAN ist zudem deutlich geringer als im LAN. Wir werden einen Überblick über WAN-Technologien aus verschiedenen Perspektiven geben.
Erfahren Sie mehr über WAN
WANs gibt es schon seit den Anfängen der Computertechnik. Sie basierten ursprünglich auf geschalteten Telefonleitungen und Modems. Zu den heutigen Konnektivitätsoptionen gehören aber auch Standleitungen, drahtlose Verbindungen, MPLS, Breitband-Internet und Satellitenverbindungen.
Mit dem technologischen Wandel verändern sich auch die Übertragungsgeschwindigkeiten. Aus den 2400-Bit/s-Modems der Anfangszeit sind heute Verbindungen mit 40 Gbit/s und 100 Gbit/s geworden. Diese Geschwindigkeitssteigerungen ermöglichen den Anschluss von mehr Geräten an das Netzwerk und ermöglichen eine explosionsartige Zunahme vernetzter Computer, Smartphones, Tablets und kleinerer IoT-Geräte.
Darüber hinaus ermöglichen Geschwindigkeitsverbesserungen die superschnelle Übertragung bandbreitenintensiver Anwendungen über das WAN. Unternehmen konnten dadurch Anwendungen wie Online-Meetings und die Sicherung großer Dateien implementieren. Niemand würde jemals auf die Idee kommen, ein Online-Meeting über ein 28-kbit/s-Modem durchzuführen. Doch jetzt können Mitarbeiter von zu Hause aus per Video von überall auf der Welt an Unternehmensmeetings teilnehmen.
Viele WAN-Verbindungen werden über Providerdienste bereitgestellt, wobei der Datenverkehr eines Kunden über Einrichtungen geleitet wird, die von anderen Kunden gemeinsam genutzt werden. Kunden können auch dedizierte Verbindungen erwerben, die nur für den Datenverkehr eines einzelnen Kunden genutzt werden. Diese werden häufig für latenz- oder prioritätssensitive Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Bandbreite erfordern, wie beispielsweise Videokonferenzen.
WANs werden oft mit lokalen Netzwerken (LANs) verglichen. LANs sind Netzwerke, die typischerweise auf ein kleines Gebäude oder einen Campus beschränkt sind. Sie sind privat für eine Organisation oder sogar eine einzelne Person und können mit relativ kostengünstiger Ausrüstung erstellt werden. Ihr WLAN-Heimnetzwerk ist ein LAN.
Die Technologien und Protokolle, die die Einrichtung von LANs vereinfachen, sind nicht über eine bestimmte Entfernung hinaus skalierbar und können keine große Anzahl von Endpunkten verarbeiten. Der Zweck eines WAN besteht darin, diese Skalierung durch die Verbindung eines oder mehrerer LANs zu ermöglichen. Die Netzwerktechnologien und Protokolle, die WANs zur Informationsübertragung verwenden, unterscheiden sich von denen in LANs.
Streng genommen ist das Internet ein WAN. Wenn wir jedoch von WANs sprechen, meinen wir in der Regel private oder halbprivate Netzwerke, die entfernte LANs miteinander verbinden. Beispielsweise können Zweigstellen in verschiedenen Städten private interne Unternehmensressourcen über ein WAN gemeinsam nutzen.
Während LANs in der Regel von den eigenen IT-Mitarbeitern eines Unternehmens gewartet werden, sind WANs oft zumindest teilweise auf physische Verbindungen von Telekommunikationsanbietern angewiesen. Die Entscheidung über die Art der Verbindung oder des Kommunikationsprotokolls und deren Bereitstellung bildet die Grundlage für die Erstellung Ihrer WAN-Architektur.
WANs nutzen die Übertragungsinfrastruktur eines Drittanbieters, typischerweise einer Telefongesellschaft, um Fernverbindungen bereitzustellen. Die gängigste Konfiguration eines WAN besteht aus den folgenden Komponenten: Eine Nachricht wird vom Kunden initiiert und von einem Gerät namens DTE an den WAN-Dienstanbieter gesendet. DCE-Geräte in der Vermittlungsstelle des Dienstanbieters „schieben“ das Paket in das WAN, wo es Switches durchläuft, um sein Ziel zu erreichen. Ähnliche Geräte am Empfangsende schließen die Reise ab.
Datenendgerät (DTE): Ein Gerät am Rand einer WAN-Verbindung, das Daten sendet und empfängt. Das DTE befindet sich am Standort des Teilnehmers und ist die Verbindung zwischen dessen LAN und dem WAN des Dienstanbieters. Das DTE ist in der Regel ein Router, kann aber auch ein Computer oder ein Multiplexer sein. Die DTEs an einem Ende kommunizieren mit dem entsprechenden DTE-Gerät am anderen Ende.
Dammungspunkt: Der Verbindungspunkt zwischen den Telefonleitungen der Telefongesellschaft und den Leitungen des Teilnehmers. Der Dammungspunkt wird auch als Netzwerkschnittstelle oder Point of Presence bezeichnet. Normalerweise ist der Kunde für alle Geräte innerhalb des Dammungspunkts und das Telekommunikationsunternehmen für alle Geräte auf der anderen Seite verantwortlich.
Last-Mile-Kabel (Local Loop ): Das Kabel, das den Demarkationspunkt mit der Vermittlungsstelle der Telefongesellschaft verbindet. Es handelt sich in der Regel um ein Twisted Pair (UTP)-Kabel, es kann aber auch eine Kombination aus Twisted Pair, Glasfaserkabel und anderen Übertragungsmedien sein.
Zentrale: Die nächstgelegene Telefonzentrale, die gleichzeitig der nächstgelegene WAN-Servicepunkt zum Teilnehmer ist. Die Zentrale dient als Einstiegspunkt für Anrufe in die „WAN-Cloud“ und als Ausgangspunkt für Anrufe aus der WAN-Cloud zum Telefonbenutzer. Darüber hinaus fungiert sie als Netzwerkvermittlungsstelle, um Datenpakete an andere Zentralen weiterzuleiten. Sie versorgt außerdem das letzte Verkabelungssystem mit stabiler Gleichstromversorgung, um die Verbindung herzustellen.
Datenleitungsabschlussgerät (DCE)
Ein Gerät, das sowohl mit dem DTE als auch mit der WAN-Cloud kommuniziert. Ein DCE ist typischerweise ein Router eines Dienstanbieters, der Daten zwischen dem Kunden und der WAN-Cloud weiterleitet. Im engeren Sinne ist ein DTE jedes Gerät, das dem DTE ein Taktsignal liefert. Ein DCE kann auch ein einem DTE ähnliches Gerät (normalerweise ein Router) sein, mit der Ausnahme, dass jeder Gerätetyp eine andere Rolle spielt.
WAN-Cloud: Eine Reihe von Leitungen, Telefonzentralen und Vermittlungsstellen, die die Übertragungsinfrastruktur der Telefongesellschaft bilden. Sie wird als Cloud dargestellt, da sich die physische Struktur ständig ändert und nur die Verantwortlichen von WebTech360 wissen, wohin die Daten in den Telefonzentralen gelangen. Für den Kunden ist wichtig, dass die Daten über die Leitung ihr Ziel erreicht haben.
Paketvermittlungsstelle: Vermittlungsstellen im Paketvermittlungsnetz eines Telekommunikationsunternehmens. PSEs sind Zwischenpunkte in der WAN-Cloud.
Daten, die über ein LAN übertragen werden, werden in der Regel über eine direkte Verbindung von einem digitalen Gerät (Computer) zu einem anderen digitalen Gerät gesendet. Da einige WANs das bestehende analoge Telefonnetz nutzen, kann die Datenübertragung eine oder eine Kombination der folgenden Methoden nutzen:
Analoge Signalübertragung
Analoge Signale werden üblicherweise als Wellenformen dargestellt. Intensität und Frequenz eines analogen Signals variieren kontinuierlich, sodass es kontinuierliche Bewegung, Schall oder Bewegung mit mehreren Zuständen präzise darstellen kann. Intensität und Frequenz des Signals nehmen je nach Tonhöhe und Intensität des Schalls zu und ab. Analoge Signale werden häufig zur Darstellung von Echtzeitdaten verwendet. Radio, Telefon und andere Kommunikationsmedien nutzen häufig analoge Signale.
Digitale Signalübertragung
Anstelle eines sich ständig ändernden Stroms verwenden digitale Signale nur zwei Zustände, 0 und 1, um Datenbits darzustellen. Dies ist die ideale Methode zur Signalübertragung in Computernetzwerken. Computer benötigen Modems, Geräte, die die digitalen Signale des Computers in analoge Signale umwandeln, um Daten über analoge Telefonleitungen zu übertragen.
Hinweis : Früher war das öffentliche Telefonnetz (PSTN) ein vollständig analoges Netzwerk. Analoge Signale vom Telefon kamen bei der Telefongesellschaft an und wurden dann über analoge Systeme an ihr Ziel weitergeleitet. Heutzutage verwenden Telefonsysteme eine Kombination aus beiden Methoden. Die meisten Wählnetze, die Telefongesellschaften verbinden, sind digital, aber die letzte Meile, die die meisten Haushalte und einige Unternehmen verbindet, ist noch immer analog. Das folgende Diagramm zeigt, wie zwei digitale Computer über ein WAN verbunden werden können, das sowohl digitale als auch analoge Komponenten hat. Wenn ein Computer ein Signal über das WAN sendet, wandelt das Modem das digitale Signal zur Übertragung an die Telefongesellschaft in ein analoges um. Das Modem der Telefongesellschaft wandelt die Daten zur Übertragung über das Wählnetz wieder in ein digitales Format um. Beim Telekommunikationsunternehmen wird das Signal wieder in ein analoges Format umgewandelt und an das Modem des Computers übertragen, der die Daten empfängt. Schließlich wandelt dieses Modem das analoge Signal für den Computer in ein digitales Format um.
Wenn eine Nachricht über eine WAN-Cloud übertragen wird, variiert die Art und Weise, wie sie sich von einem Punkt zum anderen bewegt, je nach physischer Verbindung und verwendetem Protokoll. WAN-Verbindungen werden typischerweise in die folgenden Typen eingeteilt:
Dedizierte Verbindung
Dies ist eine permanente Verbindung, die ein Gerät direkt mit einem anderen verbindet. Dedizierte Verbindungen sind stabil und schnell, können aber sehr teuer sein. Wenn Sie eine Leitung von einem WAN-Anbieter mieten, zahlen Sie für die Verbindung, auch wenn Sie sie nicht nutzen. Da dedizierte Leitungen zudem nur zwei Punkte direkt verbinden, steigt die Anzahl der benötigten Leitungen exponentiell mit der Anzahl der angeschlossenen Standorte. Wenn Sie beispielsweise zwei Standorte verbinden möchten, benötigen Sie eine Leitung, für die Verbindung von vier Standorten jedoch sechs Leitungen.
Merkmale der dedizierten Verbindung:
Verwenden Sie eine dedizierte Verbindung, wenn:
leitungsvermitteltes Netzwerk
Die Leitungsvermittlung bietet Ihnen eine Alternative zu Standleitungen (dedizierten Verbindungen) und ermöglicht die Nutzung gemeinsam genutzter Leitungen. Die Leitungsvermittlung funktioniert bidirektional und ermöglicht sowohl Einwahl- als auch Auswahlverbindungen.
Wenn Sie ein geschaltetes Netzwerk verwenden:
Switched Networks verwenden Switched Virtual Circuits (SVC). Zu Beginn eines Kommunikationsvorgangs wird durch eine Reihe elektronischer Switches ein dedizierter Datenpfad eingerichtet. Dieser dedizierte Pfad bleibt bis zum Ende des Kommunikationsvorgangs bestehen.
Das öffentliche Telefonnetz ist ein leitungsvermitteltes Netz. Wenn Sie einen Anruf tätigen, stellt das öffentliche Telefonnetz über Switches eine physische, direkte und dedizierte Verbindung für die Dauer des Gesprächs her. Beenden Sie das Gespräch, geben die Switches die Leitung für andere Benutzer frei. Computer, die mit dem Netzwerk verbunden sind, funktionieren ähnlich. Wählt sich ein Computer in das Netzwerk ein, wird zunächst ein Pfad durch das Netzwerk aufgebaut, über den die Daten dann temporär übertragen werden.
Paketvermitteltes Netzwerk
Paketvermittelte Netzwerke benötigen keine Standleitungen oder temporären Verbindungen. Stattdessen wird der Nachrichtenpfad dynamisch festgelegt, während die Daten durch das Netzwerk übertragen werden. Paketvermittelte Verbindungen sind immer aktiv. Sie müssen sich also nicht um den Verbindungsaufbau oder die Dedizierthaltung der Leitung kümmern. Jedes Paket enthält alle Informationen, die zum Erreichen seines Ziels erforderlich sind.
Paketvermittlungsnetze weisen die folgenden Eigenschaften auf:
Paketvermittelte Netzwerke verwenden permanente virtuelle Verbindungen (PVCs). Obwohl PVCs dedizierten Direktverbindungen ähneln, kann der Pfad, den jedes Paket durch das Internetwork nimmt, unterschiedlich sein.
Öffentliches Telefonnetz
Das öffentliche Telefonnetz ist das älteste und größte für die WAN-Kommunikation verfügbare Netz. Zu den Funktionen des PSTN gehören:
Abbildung 8: PSTN-Telefonnetz
Standleitung
Für manche Unternehmen überwiegen die Vorteile einer Standleitung die Kosten. Standleitungen sind unabhängig und bieten höhere Geschwindigkeiten als herkömmliche Festnetzleitungen. Sie sind jedoch teuer und werden in der Regel nur von größeren Unternehmen genutzt. Weitere Vorteile von Standleitungen sind:
X.25
X.25 wurde in den 1970er Jahren eingeführt. Ursprünglich diente es dazu, Großrechner mit Remote-Terminals zu verbinden. Der Vorteil von X.25 gegenüber anderen WAN-Lösungen liegt in der integrierten Fehlerprüfung. Wählen Sie X.25, wenn Sie analoge Leitungen verwenden müssen oder die Leitungsqualität nicht hoch ist.
X.25 ist ein ITU-T-Standard für paketvermittelte WAN-Kommunikation über das Telefonnetz. Der Begriff X.25 wird auch für die Protokolle der Bitübertragungsschicht und der Sicherungsschicht verwendet, aus denen ein X.25-Netzwerk besteht. Ursprünglich für die Nutzung analoger Leitungen zum Aufbau eines paketvermittelten Netzwerks konzipiert, können X.25-Netzwerke auch auf einem digitalen Netzwerk aufgebaut werden. Heute umfasst das X.25-Protokoll einen Regelsatz, der den Aufbau und die Aufrechterhaltung von Verbindungen zwischen DTEs und DCEs in einem öffentlichen Datennetz (PDN) definiert. Es legt fest, wie DTE/DCE-Geräte und Paketvermittlungsstellen (PSEs) Daten übertragen.
Frame Relay
Frame Relay ist effizienter als X.25 und ersetzt es zunehmend. Bei der Nutzung von Frame Relay zahlen Sie für die Miete einer Leitung zum nächstgelegenen Knoten im Frame-Relay-Netzwerk. Sie senden Daten über Ihre Leitung, und das Frame-Relay-Netzwerk leitet sie an den nächstgelegenen Knoten des Empfängers weiter und leitet die Daten über die Leitung des Empfängers weiter. Frame Relay ist schneller als X.25
Frame Relay ist ein Standard für paketvermittelte WAN-Kommunikation über hochwertige digitale Leitungen. Ein Frame-Relay-Netzwerk weist folgende Merkmale auf:
Wenn Sie sich für den Frame-Relay-Dienst anmelden, verpflichten Sie sich zu einem Servicelevel namens Committed Information Rate (CIR). Die CIR ist die maximale Datenübertragungsrate, die Sie in einem Frame-Relay-Netzwerk garantiert erhalten. Bei geringem Netzwerkverkehr können Sie Daten jedoch mit Geschwindigkeiten senden, die über der CIR liegen. Bei hohem Netzwerkverkehr haben Kunden mit hohen CIRs Vorrang.
ISDN (Integrated Services Digital Network)
Einer der Zwecke von ISDN besteht darin, Privathaushalten und Unternehmen über Kupferleitungen WAN-Zugang zu ermöglichen. Aus diesem Grund sahen die ersten Pläne für den ISDN-Einsatz vor, bestehende analoge Leitungen durch digitale zu ersetzen. Heute vollzieht sich der Übergang von analog zu digital weltweit in rasantem Tempo. ISDN verbessert die Betriebsleistung im Vergleich zum WAN-DFÜ-Zugang und ist kostengünstiger als Frame Relay.
ISDN definiert Standards für die Nutzung analoger Telefonleitungen sowohl für die digitale als auch für die analoge Datenübertragung. Die Merkmale von ISDN sind:
Geldautomat
ATM (Asynchronous Transfer Mode) ist ein fortschrittliches Paketvermittlungssystem, das Daten, Sprache und digitale Bilder gleichzeitig in LAN- und WAN-Netzwerken übertragen kann.
Dies ist eine der schnellsten derzeit verfügbaren WAN-Verbindungsmethoden mit Geschwindigkeiten von 155 Mbit/s bis 622 Mbit/s. Theoretisch sind damit sogar deutlich höhere Geschwindigkeiten möglich als mit den heutigen Übertragungsmedien. Höhere Geschwindigkeiten bedeuten jedoch auch höhere Kosten. ATM ist deutlich teurer als ISDN, X25 oder FrameRelay. Zu den ATM-Funktionen gehören:
Verwendet kleine Datenpakete (Zellen) mit fester Größe (53 Byte), die einfacher zu handhaben sind als die Pakete mit variabler Größe in X.25 und Frame Relay.
Die von Ihnen verwendete WAN-Hardware hängt vom gewünschten WAN-Dienst ab. Jedes WAN-Protokoll hat unterschiedliche Spezifikationen und Anforderungen an Hardware und Übertragungsmedien. Abhängig von Ihrer Wahl gibt es jedoch viele Hardwareoptionen, die mit verschiedenen WAN-Diensten kompatibel sein können.
Der WAN-Dienstanbieter ist für das WAN verantwortlich und stellt dem Demarc die Teilnehmeranschlussleitung zur Verfügung (siehe Internet Made Simple Nr. 2/2004). Die Teilnehmeranschlussleitung besteht in der Regel aus Kupferkabeln, dem gleichen Kabeltyp, der auch für den Telefondienst verwendet wird.
Richten Sie eine Telefonleitung ein
Viele Haushalte und Unternehmen nutzen heute ein 4-adriges Kabel mit zwei verdrillten Kupferadern: Das erste Paar dient für Telefone, das zweite als Backup. So können neue Unternehmen eine WAN-Verbindung herstellen, ohne neue Leitungen verlegen zu müssen. Eine analoge Leitung nutzt zwei Kupferadern, eine digitale Leitung kann je nach Art der WAN-Verbindung zwei oder alle vier Kupferadern des Last-Mile-Kabels nutzen. Telefongesellschaften müssen die Leitungsvermittlung in der Vermittlungsstelle anpassen, um digitale Signale über das Last-Mile-Kabel übertragen zu können.
Kupferleitungen werden nach ihrer Bandbreite klassifiziert. Die Bandbreite bestimmt wiederum, wie viele Daten übertragen werden können und ob das Signal analog oder digital ist. Im Folgenden betrachten wir zwei Methoden zur Klassifizierung der Bandbreite von Kupferleitungen.
Einfacher Telefondienst (POTS)
Das analoge Telefonsystem sendet nur ein analoges Signal über jedes Adernpaar: Jedes dieser Signale wird als Kanal betrachtet. Mit POTS und einem Modem erhalten Sie einen 64-kbit/s-Kanal, von dem nur 56 kbit/s Bandbreite für die Datenübertragung zur Verfügung stehen. Modems und herkömmliche Telefonleitungen eignen sich gut für die Nutzung des Internets für E-Mail und andere allgemeine Zwecke. Das Senden und Empfangen großer Datenmengen kann jedoch lange dauern.
Der POTS-Dienst weist die folgenden Merkmale auf:
T-Carries
Die physikalische Schicht vieler WAN-Systeme in den USA basiert auf der von Bell/AT&T entwickelten T-Carrier-Technologie. T-1-Leitungen nutzen alle vier Kupferleitungen: ein Paar zum Senden und ein Paar zum Empfangen von Daten. Sie verwenden keine zusätzlichen Leitungen, sondern bilden virtuelle Kanäle. Glasfaserkabel und andere Arten von Übertragungsleitungen, die für Last Mile Cable verwendet werden, ermöglichen höhere Datenraten.
Die T-Carries-Technologie weist die folgenden Eigenschaften auf:
T-Trägerleitungen werden anhand der Anzahl der Kanäle klassifiziert, die sie unterstützen können.
T-Carrier-Leitungen werden auch nach der Art der über die Leitung übertragenen Daten (z. B. reine Daten, digitales Audio, digitales Video usw.) klassifiziert. Darüber hinaus können Benutzer einen Teil des Dienstes der T1-Leitung abonnieren und einige der verfügbaren Kanäle nutzen.
Hinweis: Die T-Trägertypen beschreiben die Bandbreite, nicht die WAN-Protokolle. ISDN beispielsweise ist ein WAN-Dienst, der digitale Übertragung über vier Leitungen nutzt. Die ISDN-Bandbreite hängt von der Auslastung der T1-Leitungskapazität ab.
Basistarif-ISDN (BRI)
Basic Rate ISDN besteht aus zwei 64-kbit/s-Kanälen (B-Kanäle genannt) und einem 16-kbit/s-Kanal (D-Kanal genannt). Daher wird es auch als 2B+D bezeichnet. Die B-Kanäle übertragen digitale Daten, Sprache und Video. Der D-Kanal ist der Servicekanal für Daten und Steuerinformationen. ISDN BRI eignet sich ideal für Privathaushalte und kleine Unternehmen, die höhere Datenraten als herkömmliche Modems benötigen.
Nachfolgend sind die beiden typischsten Anwendungsfälle von ISDN BRI aufgeführt:
Hinweis: Die Gesamtbandbreite von ISDN BRI beträgt 144 Kbit/s (2 B-Kanäle und 1 D-Kanal), während die gesamte Datenübertragungsrate 128 Kbit/s beträgt (Daten werden nur über 2 B-Kanäle gesendet).
Primärmultiplex-ISDN (PRI)
In den USA nutzt Primary Rate ISDN die gesamte T1-Leitung und unterstützt 23 B-Kanäle mit je 64 Kbit/s und einen D-Kanal mit je 64 Kbit/s. Daher wird es als 23B+D bezeichnet. ISDN PRI wird in Unternehmen eingesetzt, die schnelle, ständig verfügbare Verbindungen benötigen.
In Europa wird der Primärratenanschluss häufig als 30B+D bezeichnet, da er die gesamte E-1-Leitung nutzt, um 30 B-Kanäle und einen D1-Kanal zu unterstützen.
Zusätzlich zur Leitung benötigen Sie Hardware für die Verbindung mit dem WAN und die korrekte Formatierung des Signals für die verwendete Verbindungsart. Beispielsweise können Modems digitale Signale in analoge Signale umwandeln. Für rein digitale Netzwerke benötigen Sie ein oder zwei der folgenden Hardwaretypen.
Multiplexer
Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, arbeiten Multiplexer an beiden Enden einer Übertragungsleitung. Am Sendeende ist ein Multiplexer ein Gerät, das Signale von zwei oder mehr Geräten für die Übertragung über eine einzige Leitung kombiniert. Am Empfangsende trennt ein Multiplexer mit Demultiplexfunktion die kombinierten Signale in ihre ursprünglichen Einzelsignale. Viele WAN-Router verfügen über integrierte Multiplexer.
Statistischer Multiplexer: Verwendet separate virtuelle Kanäle auf derselben physischen Leitung, um verschiedene Signale gleichzeitig zu senden. (Signale werden gleichzeitig auf der Leitung übertragen).
Zeitmultiplexer: Sendet Pakete mit unterschiedlichen Signalen in unterschiedlichen Zeitintervallen. Anstatt das physische Medium in Kanäle aufzuteilen, ermöglicht er den Datenströmen, das Medium in bestimmten Zeitfenstern zu nutzen (Signale wechseln sich für kurze Zeiträume mit der Nutzung des Mediums ab).
CSU/DSU (Kanal-Service-Einheit/Daten-Service-Einheit)
Dieses Gerät verbindet Netzwerke mit Hochgeschwindigkeitsleitungen wie T-1. Es formatiert Datenströme in Rahmenformate und definiert Leitungscodes für digitale Leitungen. Einige CSU/DSUs sind auch Multiplexer oder in Router integriert. Man spricht von CSU/DSUs auch als digitales Modem, was jedoch nicht ganz korrekt ist. Modems wandeln Daten von analog in digital und umgekehrt um, während CSU/DSUs die Daten lediglich aus einem vorhandenen digitalen Format umformatieren.
Die CSU empfängt das Signal und überträgt das empfangene Signal an die WAN-Leitung, reflektiert das Antwortsignal, wenn die Telefongesellschaften die Geräte überprüfen müssen, und verhindert elektromagnetische Störungen.
Die DSU fungiert als Modem zwischen DTE und CSU. Sie konvertiert Datenrahmen vom LAN-Format in das T-1-Format und umgekehrt. Sie übernimmt außerdem Leitungsmanagement, Zeitmultiplexfehler und Signalregeneration.
Es gibt verschiedene Arten von Schnittstellenprotokollen für die WAN-Konnektivität. „Schnittstelle“ bezieht sich in diesem Zusammenhang auf das Format der Frames der physischen Schicht oder die Methoden zur Definition von Bitsignalen (Formatierung elektromagnetischer Impulse).
Synchrone serielle Protokolle
Synchrone serielle Protokolle nutzen präzise Taktsignale zwischen DCE und DTE, um Daten zeitgerecht zu übertragen. Bei der synchronen Kommunikation werden viele Datenrahmen gesendet, wenn die Uhr synchronisiert ist und die Datenübertragungsrate voreingestellt ist. Dies ist eine sehr bandbreiteneffiziente Kommunikationsmethode.
Zu den synchronen Signalprotokollen gehören:
Obwohl jedes Schnittstellenprotokoll einen bestimmten Steckertyp verwendet, können die meisten Stecker für mehrere Schnittstellen verwendet werden. In der Regel bestimmt der Hardwaretyp, welcher Stecker verwendet wird. Überprüfen Sie die Pin-Nummer des Steckers, um sicherzustellen, dass sie mit dem seriellen Anschluss Ihres Geräts übereinstimmt. Gängige Steckertypen sind (die Nummern geben die Anzahl der Pins im Stecker an): DB60, DB25, DB15, DB9.
Asynchrone Protokolle
Asynchrone Übertragungsprotokolle fügen jedem Paket Start- und Stoppbits hinzu, um die Übertragung zu verkürzen, anstatt die sendenden und empfangenden Geräte zur Verwendung einer vorab vereinbarten Uhr zu verpflichten. Asynchrone Übertragung wird häufig zwischen zwei Modems eingesetzt. Dies ist jedoch eine kostspielige Übertragungsmethode, da die zusätzlichen Bits die Datenübertragungsrate verlangsamen.
Asynchrone Protokolle dienen zur Festlegung von Standards für die analoge Modemkommunikation. Ein von Ihnen erworbenes Modem unterstützt möglicherweise einen oder mehrere verschiedene asynchrone Kommunikationsstandards. Zu den asynchronen Kommunikationsprotokollen gehören: V.92, V.45, V.35, V.34, V.32, V.32bis, V.32turbo und V.22.
Asynchrone Signalübertragung über Standardtelefonleitungen und -buchsen. Mögliche Anschlüsse: RJ-11 (2-adrig), RJ-45 (4-adrig), RJ-48.
Die Protokolle der WAN-Bitübertragungsschicht definieren die Hardware und die Methode zur Übertragung von Bitsignalen. Die Protokolle der Sicherungsschicht steuern die folgenden Funktionen:
Protokolle der physischen Verbindungsschicht definieren auch die Methode der Datenkapselung oder das Format des Datenrahmens. Die Methode der Datenkapselung in WANs wird häufig als HDLC (High-Level Data Link Control) bezeichnet. Dieser Begriff ist sowohl eine generische Bezeichnung für Data Link-Protokolle als auch die Bezeichnung eines Protokolls innerhalb der WAN-Protokollsuite und des WAN-Dienstes. Je nach WAN-Dienst und Verbindungsmethode können Sie eine der folgenden Datenkapselungsmethoden verwenden:
Die Abbildung zeigt die gängigsten Datenkapselungsmethoden und ihre Anwendung für typische WAN-Verbindungen. Wie die Abbildung zeigt, ist PPP eine flexible Methode, die für viele Arten von WAN-Verbindungen eingesetzt werden kann. Welche Methode verwendet wird, hängt im Allgemeinen vom Typ des WAN-Dienstes (z. B. Frame Relay oder ISDN) und der vom Netzwerkanbieter verwendeten Datenkapselungsmethode ab.
Da die Datenübertragung nach wie vor auf physikalischen Gesetzen beruht, dauert die Datenübertragung umso länger, je größer die Entfernung zwischen zwei Geräten ist. Ebenso steigt die Verzögerung mit zunehmender Entfernung. Netzwerküberlastung und verlorene Pakete können ebenfalls zu Leistungsproblemen führen.
Einige dieser Probleme lassen sich durch WAN-Optimierung lösen, die die Datenübertragung effizienter macht. Dies ist wichtig, da WAN-Verbindungen teuer sein können. Daher wurden verschiedene Technologien entwickelt, um den Datenverkehr über WAN-Verbindungen zu reduzieren und eine effiziente Übermittlung sicherzustellen. Zu diesen Optimierungsmethoden gehören die Reduzierung redundanter Daten (auch bekannt als Deduplizierung), Komprimierung und Caching (wodurch häufig verwendete Daten näher an den Endbenutzer gebracht werden).
Der Datenverkehr kann so gestaltet werden, dass zeitkritische Anwendungen wie VoIP eine höhere Priorität erhalten als weniger dringender Datenverkehr wie E-Mail. Dies verbessert die Gesamtleistung des WAN. Dies lässt sich in Quality of Service (QoS)-Einstellungen formalisieren, die Datenverkehrsklassen basierend auf der Priorität jeder Klasse im Vergleich zu anderen Klassen, der Art der WAN-Verbindung, über die jeder Datenverkehr läuft, und der Bandbreite, die jeder Typ erhält, definieren.
Als separate Kategorie optimiert SD-WAN das WAN.
Der Datenverkehr zwischen WAN-Standorten kann durch ein virtuelles privates Netzwerk (VPN) geschützt werden. Dieses bietet Sicherheit für das zugrunde liegende physische Netzwerk, einschließlich Authentifizierung, Verschlüsselung, Vertraulichkeit und Nichtabstreitbarkeit. Sicherheit ist generell ein wichtiger Aspekt jeder WAN-Bereitstellung, da die WAN-Verbindung eine potenzielle Schwachstelle darstellt, die ein Angreifer ausnutzen könnte, um Zugriff auf das private Netzwerk zu erhalten.
Beispielsweise kann eine Zweigstelle ohne einen hauptamtlichen Informationssicherheitsbeauftragten ihre Cybersicherheitspraktiken vernachlässigen. Infolgedessen kann ein Hacker, der in das Zweigstellennetzwerk eindringt, Zugriff auf das Haupt-WAN des Unternehmens erhalten, einschließlich wertvoller Vermögenswerte, die nicht hätten kompromittiert werden dürfen. Neben Netzwerkfunktionen bieten viele SD-WAN-Dienste auch Sicherheitsdienste, die bei der Bereitstellung berücksichtigt werden sollten.
WAN-Technologie ist nicht auf die Erde beschränkt. Die NASA und andere Weltraumbehörden arbeiten an der Entwicklung eines zuverlässigen „interplanetaren Internets“, das zur experimentellen Nachrichtenübertragung zwischen der Internationalen Raumstation und Bodenstationen genutzt werden soll.
Das Disruption Tolerant Networking (DTN)-Programm ist der erste Schritt zur Schaffung einer internetähnlichen Struktur für die Kommunikation zwischen weltraumgestützten Geräten, einschließlich der Kommunikation zwischen Erde und Mond oder anderen Planeten. Doch ohne bedeutende physikalische Durchbrüche werden die Netzwerkgeschwindigkeiten wahrscheinlich die Lichtgeschwindigkeit überschreiten.
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