Was ist ein Weitverkehrnetz (Wide Area Network, WAN)?

Das größte und bekannteste WAN ist das Internet, eine Ansammlung vieler kleinerer Netzwerke auf der ganzen Welt.

WANs wurden erstmals in den 1950er Jahren von der US Air Force eingeführt und haben sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt, indem sie Fortschritte in der modernen Kommunikationstechnologie wie Asynchronous Transfer Mode (ATM), Packet Switching, Software-Defined Networking (SDN) und schließlich das moderne Internet genutzt haben. WANs sind heute für die Funktionalität der meisten modernen Unternehmen von entscheidender Bedeutung. Sie helfen Unternehmen mit globaler Präsenz beim Austausch von Informationen und Ressourcen über Zeitzonen, Kontinente und sogar Ozeane hinweg.

WANs bestehen aus einer Reihe kleinerer, miteinander verbundener Netzwerke, die wiederum aus Computern und anderen kleineren Geräten bestehen, die als Local Area Networks (LANs) bezeichnet werden.

Ein lokales Netzwerk (LAN) ist ein System, das es Geräten wie Computern, Mobiltelefonen und mehr ermöglicht, Daten und Informationen sicher über einen kleinen geografischen Bereich zu teilen. Sie können zwar nur einen Bruchteil des geografischen Gebiets eines WAN abdecken, aber LANs sind sowohl einfacher zu warten als auch kostengünstiger. LANs benötigen in der Regel nur eine einzige Netzwerktechnologie wie Ethernet oder WiFi, um zu funktionieren (während WANs oft mehrere benötigen).  

Wide Area Networks (WANs) funktionieren, indem sie eine Reihe von LANs in einem geografischen Gebiet miteinander verbinden, sodass Geräte, die LANs nutzen, Informationen und Ressourcen über einen Dienstanbieter austauschen können. WAN-Architekturen werden gemäß der Open Systems Interconnection (OSI) -Modellierung entworfen, einem Regelwerk, das die gesamte moderne Telekommunikation effektiv standardisiert.

WANs basieren auf verschiedenen Technologien, die auf verschiedenen Ebenen oder Schichten des Netzwerks agieren und dessen Betrieb ermöglichen. Im Kern sind WANs am meisten auf den Datenaustausch angewiesen, an dem drei Schlüsselkomponenten beteiligt sind: Datenpakete, Router und Endgeräte.  

• Datenpakete: Datenpakete sind kleine Informationseinheiten, die über ein Netz (z. B. das Internet) übertragen werden. Sie enthalten sowohl die Daten selbst als auch Informationen für den Router, z. B. seine Quelle und sein Ziel.

• Router und Routing: Router können sowohl physische Geräte als auch logische Komponenten sein, die Datenpakete in einem Prozess, der als „Routing“ bekannt ist, auf Pfaden durch ein Netzwerk leiten. Router verlassen sich auf die in einem Datenpaket enthaltenen Informationen, um die beste Route für die Weiterleitung des Datenpakets zu bestimmen. 

• Endgeräte: Endgeräte (auch Knoten genannt) in einem WAN sind physische Geräte, die mit einem Netzwerk verbunden sind und zum Austausch von Daten verwendet werden können. In der Regel handelt es sich dabei um einen Computer, Laptop, Smartphone oder Server. 

WANs werden in der Regel entweder als Switched-WANs oder Punkt-zu-Punkt-WANs bestimmt, je nachdem, wie sie mit Endgeräten verbunden sind.

Geschaltetes WANS: Switched-WANs verbinden sich mit Geräten über eine gemeinsam genutzte Netzwerkinfrastruktur, z. B. einen Mobilfunkmast in einem Mobilfunknetz. Bei einem geswitchten WAN teilen sich LANs, die mehrere Komponenten verwenden, Netzwerkressourcen, die von einer Vermittlungsstelle verwaltet werden, d. h. von einem zentralen Hub, der den Datenverkehr über das Netzwerk leitet. Geswitchte WANs basieren auf einer Technologie, die als asynchroner Übertragungsmodus (ATM) bekannt ist und Datenpakete in festen Größen über ein Netzwerk sendet, im Gegensatz zu variablen Größen. 

Geswitchte WANs eignen sich ideal für eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung mit relativ geringer Latenz– genau die Art von Datenübertragung, die für viele moderne Echtzeitanwendungen erforderlich ist.

Punkt-zu-Punkt-WANs: Bei einem Punkt-zu-Punkt-WAN werden zwei LANs über eine Standleitung verbunden - eine private Verbindung, die in der Regel von einem Telekommunikationsanbieter gemietet wird -, die einem Unternehmen die exklusive, private Nutzung einer dedizierten Internetverbindung ermöglicht. Das vielleicht bekannteste Beispiel für ein Punkt-zu-Punkt-WAN ist die ursprüngliche Internet-Einwahlverbindung, die auf Telefonleitungen basierte. Moderne Unternehmen nutzen heute in der Regel Punkt-zu-Punkt-WANs, um private Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit fester Bandbreite zwischen Büros an verschiedenen Standorten zu gewährleisten.

Punkt-zu-Punkt-WANs funktionieren basierend auf einer Technologie, die als Punkt-zu-Punkt-Tunneling-Protokoll (PPTP) bezeichnet wird. PPTP ist ein Protokoll oder eineRegel, die dabei hilft, ein verifiziertes privates Netzwerk (VPN) für Benutzer einzurichten. PPTPs ermöglichen es Benutzern, Daten von einem Remote-Client (Endgerät) zu einem Server zu übertragen, indem sie das Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) verwenden, einen weit verbreiteten Standard für das Senden von Informationen über ein Netzwerk.

Unternehmen, die ein WAN für geschäftliche Zwecke nutzen möchten, verlassen sich in der Regel auf einen Drittanbieter für Netzwerkverbindungen und Internetdienste, da der Aufbau einer eigenen Netzwerkinfrastruktur zu kostspielig und ressourcenintensiv ist. Hier sind einige der gängigsten Arten von Verbindungen, die WANs unterstützen.

• Mietleitungen: Viele WANs sind für ihre Konnektivität auf Mietleitungen angewiesen, eine direkte Verbindung, die zwei LAN-Endgeräte miteinander verbindet. Internet Service Provider besitzen sowohl physische als auch virtuelle Verbindungen, die sie an Unternehmen vermieten, die ihre Netzinfrastruktur für ein WAN nutzen wollen.

• Tunneling: Tunneling, die Übertragung von verschlüsselten Datenpaketen über ein öffentliches Internet, ist eine weitere gängige Methode für WANs, um LANs an verschiedenen Standorten zu verbinden. Eine Standleitung ist teurer, weil sie eine separate private Verbindung mit einer eigenen garantierten Bandbreite bietet, während das Tunneling lediglich eine Möglichkeit darstellt, Daten zu sichern, die über ein bestehendes öffentliches Netz übertragen werden. Tunneling wird in der Regel nur eingesetzt, um Remote-Benutzer mit einem sicheren Netzwerk zu verbinden, während Mietleitungen für die Verbindung ganzer Unternehmen eingesetzt werden.

• Multiprotocol Label Switching: Multiprotocol Label Switching (MPLS) ist eine Routing-Methode, die Sicherheit und Skalierbarkeit beim Senden von Daten über ein Netzwerk verbessert. Mit MPLS können Unternehmen kritische Daten auf einem kürzeren, schnelleren Weg durch ein Netzwerk leiten und so die Netzwerkleistung verbessern. MPLS hilft Unternehmen beim Aufbau eines einheitlichen Netzes auf vorhandener Netzinfrastruktur wie Geldautomat, Ethernet und Frame Relay (ein weit verbreiteter WAN-Standard, der auf OSI-Technologie basiert). MPLS ermöglicht es einigen Unternehmen, große, komplexe Netzwerke mit mehreren Routingdomänen effizienter zu verwalten.

• Softwaredefiniertes WAN: Ein softwaredefiniertes Wide Area Network (SD-WAN) ist einfach eine weitere Anwendung der MPLS-Technologie mit dem Ziel, Kosten zu senken und die Flexibilität zu erhöhen. In einem SD-WAN wird die MPLS-Technologie auf eine Breitband-Internetverbindung und nicht auf eine Festverbindung angewendet. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen WAN ist ein SD-WAN auf einen zentralen Controller angewiesen, der den Datenverkehr im Netzwerk verwaltet. Dies ermöglicht eine individuellere Weiterleitung der Daten, um spezifischen Anwendungsanforderungen und sich ändernden Netzwerkbedingungen gerecht zu werden. SD-WAN wird häufig genutzt, um schnelle, effiziente und zuverlässige Verbindungen zu ressourcenintensiven, cloudbasierten Software-as-a-Service-Anwendungen (SaaS) bereitzustellen, die durch herkömmliche WAN- und MPLS-Verbindungen verlangsamt werden können. SD-WAN ist eine der am schnellsten wachsenden Arten von WAN-Technologien. Bei einer Marktgröße von fast 4 Mrd. USD wird erwartet, dass der Markt in den nächsten 5 Jahren eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 32,5 % aufweisen wird.¹

Wie jedes andere Netzwerk funktionieren auch WANs auf der Grundlage von regelbasierten Prinzipien, die als Protokolle bekannt sind und die Art und Weise der gemeinsamen Nutzung von Daten und Ressourcen regeln. Hier sind einige der wichtigsten Protokolle, die WANs steuern. 

• Frame Relay: Frame Relay ist eine Methode zum Verpacken von Daten, sodass diese über ein Netzwerk zwischen Frame Relay-Knoten übertragen werden können. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Switches, die Daten zwischen Punkten in einem Netzwerk weiterleiten. Frame Relay verschiebt Daten zwischen Switches und Routern, die zu LANs an weit verteilten geografischen Standorten gehören, verbindet sie zu einem größeren WAN und ermöglicht einen schnellen, sicheren Daten- und Ressourcenaustausch.

• Asynchroner Übertragungsmodus: Asynchronous Transfer Mode (ATM) ist eine Technologie, die ATM-Netzwerkgeräte betreibt, die auf WAN-Technologie angewiesen sind, um Daten in 53-Byte-Zellen zu formatieren, die an einen anderen Zielort oder Knotenpunkt übertragen werden. Wenn ATM-Zellen ihren Zielknoten erreichen, werden sie wieder in ihrem ursprünglichen Format zusammengefügt, sodass sie gelesen werden können. In den späten 1990er Jahren wurden viele Geldautomatennetzwerke aufgrund ihrer geringeren Kosten und höheren Geschwindigkeiten durch Ethernetverbindungen ersetzt.

• TCP/IP: Das Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) ist eines der am häufigsten verwendeten Protokolle in Computernetzwerken und hauptsächlich dafür verantwortlich, wie Daten im Internet übertragen werden. Das TCP/IP legt Regeln dafür fest, wie Daten in Pakete eingeteilt, adressiert und zwischen Knoten rund um den Globus gesendet werden. Im Laufe der Jahre hat es viele Versionen gegeben, die neueste ist IPv6 (Internet Protocol Version 6).

• Packet over SONET/SDH (POS): Packet over SONET/SDH (POS) ist ein wichtiges WAN-Kommunikationsprotokoll, das beschreibt, wie Punkt-zu-Punkt-Kommunikation in Netzwerken stattfinden kann, die auf Glasfaser basieren, wie z. B. Internet-Services oder Kabelfernsehensanbieter. POS ermöglicht die effiziente Übertragung großer Mengen an Datenpaketen mit hoher Geschwindigkeit über Glasfaserkabel. 

Seit ihrer Erfindung in den 1950er Jahren stehen WANs an der Spitze der Fortschritte in der digitalen Technologie. Sie nutzen bahnbrechende Innovationen wie Cloud Computing, drahtlose Technologie und sogar künstliche Intelligenz (KI), um die Leistung zu steigern. Hier sind drei Möglichkeiten, wie moderne Unternehmen die WAN-Leistung optimieren.

• Protokoll-Beschleunigung: Die Protokollbeschleunigung ist eine weit verbreitete Methode der WAN-Optimierung, die die Art und Weise der Datenübertragung über das Netzwerk verbessert. Durch Datenkomprimierung und intelligente Handhabung von Protokollen kann die Protokollbeschleunigung die Datenkommunikation zwischen Knoten an verteilten Standorten optimieren, die Latenz reduzieren und sogar die Bandbreitennutzung verringern.

• Festlegen von Raten- und Verbindungslimits: Eine weitere Möglichkeit für moderne Netzwerkadministratoren, die WAN-Leistung zu verbessern, besteht darin, die Bandbreite und die Anzahl der offenen Internet-Zugangsverbindungen in einem Netzwerk zu reduzieren. Durch Festlegung von Regeln zur Nutzung von WAN, z. B. durch Einschränkung von Video Streaming, Spielen oder anderen ressourcenintensiven Aktivitäten, können sie die Bandbreite und Verfügbarkeit für Geschäftsanwendungen erhöhen.

• Traffic-Shaping und Netzwerksegmentierung: Traffic-Shaping und Netzwerksegmentierung sind moderne Netzwerkadministrator-Tools, die zur Verbesserung der Sicherheit und Leistung in einem WAN beitragen. Traffic-Shaping priorisiert, welche Arten von Datenpaketen über bestimmte schnellere Routen in einem Netzwerk geleitet werden können, sodass ein Netzwerkadministrator den Datenfluss für entscheidende Anwendungen priorisieren kann. Die Netzwerksegmentierung unterteilt ein Netzwerk in separate Zonen, sodass Administratoren den Traffic innerhalb dieser Zonen genauer kontrollieren können und es für Cyberangriffe schwieriger wird, sich von einer Zone zur anderen auszubreiten. 

WANs bieten Unternehmen, deren Niederlassungen sich über große geografische Gebiete erstrecken, sichere, schnelle und effiziente Möglichkeiten zur Kommunikation und zum Teilen von Ressourcen. Mithilfe eines WAN können Unternehmen Remote-Mitarbeiter mit Zweigstellen und Hauptsitz verbinden und entscheidende Anwendungen an mehreren Standorten gleichzeitig ausführen. Hier sind einige der häufigsten Vorteile einer WAN-Architektur in Unternehmen:

WANs verbinden Mitarbeiter und Anwendungen sicher über große geografische Gebiete hinweg, die manchmal Hunderte und sogar Tausende von Kilometern voneinander entfernt sind. So kann beispielsweise ein Team in Asien, das über Nacht an der Einhaltung einer Frist arbeitet, dieselbe Anwendung verwenden wie ein Team in New York, das am Morgen seine Arbeit präsentiert. Sie können beide in Echtzeit kommunizieren, zusammenarbeiten und Ressourcen teilen.

WANs sind so aufgebaut, dass sie von einem einzigen, zentralen Ort aus verwaltet und gewartet werden können. IT-Leiter können Updates bereitstellen und Probleme lösen, indem sie ein Framework verwenden, die Mitarbeiter auf den neuesten Versionen entscheidender Anwendungen halten und die Leistung aus der Ferne überwachen und optimieren.

WANs bieten schnelle, sichere Anwendungen für Remote-Mitarbeiter, unabhängig davon, wo sie sich befinden. In einem WAN können Mitarbeiter von überall aus auf wichtige Dateien zugreifen und diese teilen, bei der Arbeit zusammenarbeiten und entscheidende Anwendungen nutzen. Darüber hinaus verfügen moderne WANs über die neuesten Sicherheitstechnologien wie Firewall und Verschlüsselung, um die vertraulichen Daten zu schützen, die von Mitarbeitern gemeinsam genutzt werden. 

Moderne WANs ermöglichen eine nahtlose Skalierbarkeit von Anwendungen und Mitarbeitern, da die Unternehmen unabhängig von ihrem Standort problemlos Netzwerkverbindungen hinzufügen oder entfernen können. Durch den Einsatz der neuesten Cloud-Lösungen und drahtlosen Netzwerktechnologie können Unternehmen, die WANs bereitstellen, ihr Netzwerk je nach Bedarf erweitern oder verkleinern, ohne ihre bestehende IT-Infrastruktur zu überarbeiten.

WANs werden von vielen der erfolgreichsten Unternehmen der Welt genutzt, von Regierungen und Fortune-500-Unternehmen bis hin zu Universitäten, Banken und Krankenhäusern. Hier sind einige der beliebtesten Anwendungsfälle.

Regierungsbehörden wie das Federal Bureau of Investigation (FBI), das Finanzministerium und das Außenministerium verlassen sich stark auf WANs, damit Mitarbeiter Ressourcen teilen und aus der Ferne auf entscheidende Anwendungen zugreifen können. Die Geschwindigkeit, Flexibilität und Sicherheit von WANs ermöglichen wichtige Funktionen wie den Austausch vertraulicher, zeitkritischer Informationen in einer sicheren Umgebung. 

WANs verbinden Bankfilialen und Online-Banking-Dienste auf der ganzen Welt und sorgen so für schnelle und sichere Finanztransaktionen in Echtzeit. SD-WANs haben dazu beigetragen, Kontotransaktionen und den Austausch von Finanzunterlagen durch ihre erhöhte Flexibilität zu beschleunigen und zu vereinfachen, was es ihnen ermöglicht, verschiedene Arten von Verbindungen zu nutzen, einschließlich MPLS, LTE und Breitband.

Krankenhäuser nutzen WANs, um streng vertrauliche und oft zeitkritische Patienteninformationen sicher zu teilen, und sie ermöglichen Ärzten den Zugriff auf fortschrittliche Anwendungen. Im Gesundheitswesen helfen WANs Gesundheitsdienstleistern, auf elektronische Gesundheitsakten (EHR) zuzugreifen und aus der Ferne an Behandlungsplänen zusammenzuarbeiten.

Einzelhandelsketten wie Bekleidungsgeschäfte und Heimelektronikgeschäfte, die Standorte in verschiedenen Ländern haben, sind auf WANs angewiesen, um ihre Bestandssysteme mit ihren Lagern zu verbinden und sie zu benachrichtigen, wenn Artikel versendet werden müssen. Darüber hinaus unterstützen WANs fortschrittliche Analyseanwendungen, die Echtzeitinformationen zu Kundenpräferenzen und Trends liefern und Managern dabei helfen, vorherzusagen, wann bestimmte Artikel stark oder wenig nachgefragt werden.

Im Bereich der Branchen verbinden WANs Fabriken mit den Geschäftsabläufen und helfen den Managern, Geschäftsprozesse effizienter zu überwachen und Ineffizienzen zu erkennen. Darüber hinaus unterstützen WANs Anwendungen, die Echtzeitinformationen über Lieferketten und Bestand bereitstellen und Managern helfen, fundiertere Entscheidungen über Produkte und Innovation zu treffen.