ما هي الشبكة واسعة النطاق (WAN)؟

أكبر وأشهر شبكة WAN هي الإنترنت، وهي عبارة عن مجموعة من العديد من الشبكات الأصغر حول العالم.

تم تطبيق شبكات WAN لأول مرة في الخمسينيات من القرن الماضي من قبل القوات الجوية الأمريكية، وقد تطورت على مر السنين من خلال الاستفادة من التطورات في تكنولوجيا الاتصالات الحديثة مثل وضع النقل غير المتزامن (ATM)، وتحويل الحزم، والشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN)، وفي النهاية، الإنترنت الحديث. اليوم، تعتبر شبكات WAN ضرورية لوظائف معظم المؤسسات الحديثة، حيث تساعد الشركات ذات البصمة العالمية في تبادل المعلومات والموارد عبر المناطق الزمنية والقارات وحتى المحيطات.

تتكون شبكات WAN من سلسلة من الشبكات الأصغر والمترابطة، والتي تتكون بدورها من أجهزة كمبيوتر وأجهزة أصغر أخرى تُعرف باسم شبكات المنطقة المحلية (LAN).

شبكة المنطقة المحلية، أو LAN، هي نظام يمكّن الأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة وغيرها من مشاركة البيانات والمعلومات بشكل آمن عبر منطقة جغرافية صغيرة. بينما لا يمكنها تغطية سوى جزء بسيط من المساحة الجغرافية لشبكة WAN، فإن شبكات LAN أسهل في الصيانة وأكثر فعالية من حيث التكلفة. عادةً ما تتطلب الشبكات المحلية تقنية شبكة واحدة فقط لتعمل مثل الإيثرنت أو الواي فاي (بينما غالبًا ما تتطلب الشبكات الواسعة العديد منها).  

تعمل الشبكات الواسعة النطاق (WANs) عن طريق ربط سلسلة من شبكات المناطق المحلية (LAN) عبر منطقة جغرافية، مما يمكّن الأجهزة التي تستخدم شبكات المناطق المحلية من تبادل المعلومات والموارد من خلال مزود الخدمة. تُصمَّم بُنى شبكات WAN وفقًا لنموذج الربط بين الأنظمة المفتوحة (OSI)، وهي مجموعة من القواعد التي تُوحِّد بشكل فعال جميع الاتصالات السلكية واللاسلكية الحديثة.

تعتمد شبكات WAN على تقنيات شبكات مختلفة تعمل على مستويات أو طبقات مختلفة من الشبكة، مما يمكنها من العمل. في جوهرها، تعتمد شبكات WAN بشكل أساسي على عمليات تبادل البيانات التي تتضمن ثلاثة مكونات رئيسية: حزم البيانات، وأجهزة التوجيه، والنقاط الطرفية.  

• حزم البيانات: حزم البيانات هي وحدات صغيرة من المعلومات التي تُرسل عبر شبكة (مثل الإنترنت) تحتوي على البيانات نفسها بالإضافة إلى معلومات لجهاز التوجيه (الراوتر)، مثل مصدرها ووجهتها.

• أجهزة التوجيه والتوجيه: يمكن أن تكون أجهزة التوجيه أجهزة مادية ومكونات منطقية توجه حزم البيانات على مسارات عبر شبكة في عملية تعرف باسم "التوجيه". تعتمد أجهزة التوجيه على المعلومات المضمنة في حزمة البيانات لتحديد أفضل مسار لإرسالها. 

• نقاط النهاية: نقاط النهاية (المعروفة أيضًا بالعُقد) في شبكة WAN هي أجهزة مادية متصلة بشبكة يمكن استخدامها لتبادل البيانات. عادةً ما يكون هذا جهاز كمبيوتر أو كمبيوتر محمول أو هاتف ذكي أو خادم. 

يتم تصنيف شبكات WAN عادةً إما كشبكات WAN مُحوَّلة أو شبكات WAN من نقطة إلى نقطة بناءً على كيفية توصيلها بنقاط النهاية.

شبكات WAN المُحوَّلة: تتصل شبكات WAN المحولة بالأجهزة باستخدام بنية تحتية للشبكة مشتركة، مثل برج خلوي في شبكة خلوية. في شبكة WAN المُحوَّلة، تتشارك شبكات LAN التي تستخدم مكونات متعددة موارد الشبكة التي تُدار بواسطة محول تبادلي—وهو بشكل أساسي مركز رئيسي يُوجِّه حركة البيانات عبر الشبكة. تعتمد شبكات WAN المُحوَّلة على تقنية تُعرف باسم وضع النقل غير المتزامن (ATM) التي ترسل حزم البيانات عبر الشبكة بأحجام ثابتة، بدلاً من الأحجام المتغيرة. 

تعد شبكات WAN المُحوَّلة مثالية لنقل البيانات بسرعة عالية وموثوقية مع زمن انتقال قصير—وهو على وجه التحديد نوع نقل البيانات المطلوب من قبل العديد من التطبيقات الحديثة في الوقت الفعلي.

شبكات WAN من نقطة إلى نقطة: في تصميم شبكات WAN من نقطة إلى نقطة، يتم ربط شبكتي LAN عبر خط مؤجر—وهو اتصال خاص، يتم استئجاره عادةً من مزود اتصالات—مما يمنح المؤسسة استخدامًا حصريًا وخاصًا لاتصال إنترنت مخصص. ربما يكون أفضل مثال معروف على شبكة WAN من نقطة إلى نقطة هو اتصالات الإنترنت الأصلية التي تعتمد على خطوط الهاتف. اليوم، تستخدم المؤسسات الحديثة عادةً شبكات WAN من نقطة إلى نقطة لضمان اتصالات خاصة وعالية السرعة وذات نطاق ترددي ثابت بين المكاتب في مواقع فعلية مختلفة.

تعتمد شبكات WAN من نقطة إلى نقطة على تقنية تسمى بروتوكول النفق من نقطة إلى نقطة (PPTP) لكي تعمل. PPTP هو بروتوكول  أو قاعدة، تساعد على إنشاء شبكة خاصة تم التحقق منها (VPN) للمستخدمين. تتيح بروتوكولات PPTP للمستخدمين نقل البيانات من عميل بعيد (نقطة النهاية) إلى خادم باستخدام بروتوكول التحكم في الإرسال/بروتوكول الإنترنت (TCP/IP) وهو معيار يستخدم على نطاق واسع لإرسال المعلومات عبر الشبكة.

عادةً ما تعتمد المؤسسات التي تسعى إلى الاستفادة من شبكة واسعة النطاق (WAN) لأغراض تجارية على مزود خدمات خارجي لتوفير اتصالات الشبكة وخدمات الإنترنت، وذلك لأن بناء البنية التحتية للشبكة الخاصة بها يعتبر مكلفًا ويستهلك الكثير من الموارد. فيما يلي بعض أنواع الاتصالات الأكثر شيوعًا التي تعمل على تشغيل شبكات WAN.

• الخطوط المؤجرة: تعتمد العديد من شبكات WAN على الخطوط المؤجرة، وهي وصلة مباشرة تربط بين نقطتي نهاية لشبكتين محليتين (LANs)، لتوفير الاتصال بينهما. يمتلك مزودو خدمة الإنترنت وصلات مادية وافتراضية يؤجرونها للمؤسسات التي تسعى إلى الاستفادة من البنية التحتية لشبكاتهم لشبكة واسعة النطاق (WAN).

• النقل النفقي: يعد النقل النفقي—نقل حزم البيانات المشفرة عبر الإنترنت العام—طريقة شائعة أخرى لشبكات WAN لربط الشبكات المحلية في مواقع مادية مختلفة. يكلف الخط المستأجر أكثر لأنه يوفر اتصالاً خاصًا مخصصًا بنطاق ترددي مضمون خاص به، بينما يوفر الخط النفقي ببساطة طريقة لتأمين البيانات التي تنتقل عبر شبكة عامة موجودة. عادةً ما يتم استخدام النقل النفقي فقط لتوصيل المستخدمين عن بُعد بشبكة آمنة، بينما يتم استخدام الخطوط المستأجرة لتوصيل مؤسسات بأكملها.

• التبديل بين العلامات متعددة البروتوكولات: التبديل بين العلامات متعددة البروتوكولات (MPLS) هو أسلوب توجيه يعمل على تحسين الأمان وقابلية التوسع عند إرسال البيانات عبر شبكة. تتيح MPLS للمؤسسات توجيه البيانات الحساسة عبر الشبكة على مسار أقصر وأسرع، مما يحسن الأداء. تساعد تقنية MPLS المؤسسات على إنشاء شبكة موحدة بالاعتماد على البنية التحتية للشبكات الموجودة، مثل ATM وإيثرنت وتقنية ترحيل الإطارات (وهي معيار واسع الانتشار لشبكات WAN يعتمد على تقنية OSI). تمكّن MPLS بعض المؤسسات من إدارة الشبكات الكبيرة والمعقدة ذات مجالات التوجيه المتعددة بشكل أكثر كفاءة.

• شبكة WAN المحددة بالبرمجيات:  شبكة المنطقة الواسعة المحددة بالبرمجيات (SD-WAN) هي ببساطة تطبيق آخر لتقنية MPLS بهدف تقليل التكاليف وزيادة المرونة. في SD-WAN، يتم تطبيق تقنية MPLS على اتصال إنترنت واسع النطاق، بدلًا من الاتصال الثابت. على عكس شبكة WAN التقليدية، تعتمد SD-WAN على وحدة تحكم مركزية لإدارة حركة المرور على الشبكة، مما يسمح بتوجيه أكثر قابلية للتخصيص للبيانات لتلبية احتياجات التطبيق المحددة وظروف الشبكة المتغيرة. تُستخدم SD-WAN بشكل متكرر لتوفير اتصالات سريعة وفعالة وموثوقة بتطبيقات البرمجيات كخدمة (SaaS) المستندة إلى الحوسبة السحابية، والتي تستهلك الكثير من الموارد، ويمكن أن تتباطأ بسبب اتصالات WAN و MPLS التقليدية. شبكة SD-WAN هي واحدة من أسرع أنواع تقنيات شبكات WAN نموًا. ومع حجم سوق يقارب 4 مليارات دولار أمريكي، من المتوقع أن تنمو بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 32.5% على مدى السنوات الخمس القادمة.¹

مثل أي شبكة أخرى، تعمل شبكات WAN وفقًا لمجموعة مبادئ قائمة على قواعد تُعرف باسم البروتوكولات التي تحكم طريقة مشاركة البيانات والموارد. فيما يلي بعض أهم البروتوكولات التي تتحكم في شبكات WAN. 

• ترحيل الإطار: ترحيل الإطار هو طريقة لتغليف البيانات بحيث يمكن أن تنتقل عبر الشبكة بين عُقد ترحيل الإطار—وهي في الأساس مفاتيح تبديل تمرر البيانات بين النقاط على الشبكة. ينقل ترحيل الإطار البيانات بين المفاتيح وأجهزة التوجيه التي تنتمي إلى الشبكات المحلية في مواقع جغرافية متفرقة، ويربطها بشبكة WAN أكبر ويسهل تبادل البيانات والموارد بسرعة وأمان.

• وضع النقل غير المتزامن: وضع النقل غير المتزامن (ATM) هو تقنية تشغل أجهزة شبكة ATM التي تعتمد على تقنية الشبكات واسعة النطاق (WAN) لتهيئة البيانات في خلايا بحجم 53 بايت ليتم إرسالها إلى وجهة أو عقدة أخرى. عندما تصل خلايا ATM إلى عقدة وجهتها، يتم إعادة تجميعها في تنسيقها الأصلي حتى يمكن قراءتها. في أواخر التسعينيات، تم استبدال العديد من شبكات الصراف الآلي بتوصيلات إيثرنت بسبب تكاليفها المنخفضة وسرعاتها العالية.

• TCP / IP: تُعدّ حزمة بروتوكولات التحكم في الإرسال/بروتوكول الإنترنت (TCP/IP) واحدة من أكثر البروتوكولات استخدامًا في شبكات الكمبيوتر، وهي المسؤولة بشكل أساسي عن كيفية انتقال البيانات عبر الإنترنت. تحدد TCP/IP قواعد لكيفية تجميع البيانات في حزم وعنونتها وإرسالها بين العُقد حول العالم. وقد مرّت بالعديد من الإصدارات على مر السنين، وأحدثها هو IPv6 (بروتوكول الإنترنت الإصدار السادس).

• حزمة عبر SONET/SDH (POS): حزمة عبر SONET/SDH (POS) هي بروتوكول اتصالات WAN مهم يصف كيف يمكن أن يتم الاتصال من نقطة إلى نقطة في الشبكات التي تعتمد على الألياف الضوئية، مثل مزودي خدمة الإنترنت أو تلفزيون الكابل. تُمكِّن POS النقل الفعال لكميات كبيرة من حزم البيانات بسرعات عالية عبر كابلات الألياف الضوئية. 

منذ اختراع شبكات WAN في الخمسينيات من القرن الماضي، كانت في طليعة التطورات في مجال التقنية الرقمية، مستفيدةً من الابتكارات المتطورة مثل الحوسبة السحابية، والتقنية اللاسلكية، وحتى الذكاء الاصطناعي (AI) لتحسين الأداء. فيما يلي ثلاث طرق تعمل بها المؤسسات الحديثة على تحسين أداء شبكة WAN.

• تسريع البروتوكولات: تسريع البروتوكولات هو طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتحسين الشبكة واسعة النطاق (WAN) تعمل على تحسين طريقة نقل البيانات عبر الشبكة. باستخدام ضغط البيانات والمعالجة الذكية للبروتوكولات، يمكن لتسريع البروتوكولات تبسيط عملية تبادل البيانات بين العقد الموجودة في مواقع متباعدة على نطاق واسع، مما يقلل من زمن الانتقال ويخفض حتى من استخدام عرض النطاق الترددي.

• تحديد معدلات وحدود الاتصال: هناك طريقة أخرى يستخدمها مديرو الشبكات الحديثون لتحسين أداء شبكات WAN وهي تقليل عرض النطاق وعدد روابط الوصول إلى الإنترنت المفتوحة على الشبكة. بوضع قواعد تحدد كيفية استخدام شبكة WAN—على سبيل المثال، عن طريق تقييد بث الفيديو أو الألعاب أو الأنشطة الأخرى التي تستهلك الكثير من الموارد —يمكنهم زيادة عرض النطاق الترددي وتوافره لتطبيقات الأعمال.

• تشكيل حركة المرور وتقسيم الشبكة: يعد تشكيل حركة المرور وتقسيم الشبكة من الأدوات الحديثة لمسؤولي الشبكات التي تساعد في تحسين الأمان والأداء عبر شبكة WAN. تشكيل حركة المرور يعطي الأولوية لأنواع حزم البيانات التي يمكن أن تتدفق عبر مسارات أسرع معينة في الشبكة، مما يسمح لمسؤول الشبكة بتحديد أولويات تدفق البيانات للتطبيقات الهامة. تقوم عملية تقسيم الشبكة بتجزئة الشبكة إلى مناطق منفصلة، مما يسمح للمسؤولين بالتحكم في حركة المرور داخل تلك المناطق بشكل أدق ويجعل من الصعب على الهجمات الإلكترونية الانتشار من منطقة إلى أخرى. 

توفر شبكات WAN للمؤسسات التي تمتد مكاتبها في مناطق جغرافية واسعة طرقًا آمنة وسريعة وفعالة للتواصل ومشاركة الموارد. باستخدام شبكة WAN، يمكن للمؤسسات ربط العاملين عن بُعد بالمكاتب الفرعية والمقر الرئيسي وتشغيل التطبيقات الحساسة في مواقع متعددة في نفس الوقت. فيما يلي بعض الفوائد الأكثر شيوعًا التي تحققها المؤسسات من بنية شبكة WAN:

شبكات WAN تربط الموظفين والتطبيقات بشكل آمن عبر مناطق جغرافية واسعة، تمتد أحيانًا لمئات وحتى آلاف الأميال. على سبيل المثال، يمكن لفريق في آسيا يعمل طوال الليل للوفاء بموعد نهائي استخدام نفس التطبيق الذي يستخدمه فريق في نيويورك سيقدم عمله في الصباح. يمكن لكليهما التواصل والتعاون ومشاركة الموارد في الوقت الفعلي.

يتم إنشاء شبكات WAN بطريقة تسمح بإدارتها وصيانتها من موقع مركزي واحد. يستطيع قادة تكنولوجيا المعلومات نشر التحديثات وحل المشكلات باستخدام إطار عمل SaaS، مما يحافظ على تحديث الموظفين بأحدث إصدارات التطبيقات الهامة ومراقبة الأداء وتحسينه عن بُعد.

توفر شبكات WAN تطبيقات سريعة وآمنة للعاملين عن بُعد، أينما كانوا. على شبكة WAN، يمكن للموظفين الوصول إلى الملفات المهمة ومشاركتها والتعاون في العمل واستخدام التطبيقات الحساسة أينما كانوا. بالإضافة إلى ذلك، تتضمن شبكات WAN الحديثة أحدث التقنيات الأمنية مثل جدران الحماية والتشفير لحماية البيانات الحساسة التي يتشاركها الموظفون. 

تتيح شبكات WAN الحديثة قابلية تطوير سلسة للتطبيقات والقوى العاملة من خلال تمكين الشركات من إضافة أو إزالة اتصالات الشبكة بسهولة بغض النظر عن موقعها. باستخدام أحدث الحلول السحابية وتقنيات الشبكات اللاسلكية، يمكن للمؤسسات التي تنشر شبكات WAN توسيع أو تقليص شبكتها حسب الحاجة دون الحاجة إلى إصلاح شامل للبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات الحالية.

تُستخدم على نطاق واسع من قبل العديد من أنجح المؤسسات في العالم، بدءًا من الحكومات وشركات فورتشن 500 وصولًا إلى الجامعات والبنوك والمستشفيات. فيما يلي بعض حالات استخدام شبكة WAN الأكثر شيوعًا.

تعتمد الوكالات الحكومية، مثل مكتب التحقيقات الفيدرالي (FBI) ووزارة الخزانة ووزارة الخارجية، بشكل كبير على شبكات WAN حتى يتمكن الموظفون من مشاركة الموارد والوصول إلى التطبيقات الهامة عن بُعد. تتيح سرعة شبكات WAN ومرونتها وأمانها قدرات أساسية مثل مشاركة المعلومات السرية والحساسة للوقت في بيئة آمنة. 

تربط شبكات WAN فروع البنوك والخدمات المصرفية عبر الإنترنت في جميع أنحاء العالم، مما يضمن سرعة وأمان المعاملات المالية في الوقت الفعلي. لقد ساعدت شبكات SD-WAN في تسريع وتبسيط معاملات الحسابات ومشاركة السجلات المالية بفضل مرونتها المتزايدة، مما يسمح لها باستخدام أنواع مختلفة من الاتصالات، بما في ذلك MPLS و LTE والنطاق العريض.

تستخدم المستشفيات شبكات واسعة النطاق (WAN) لمشاركة معلومات المرضى السرية للغاية والحساسة للوقت غالبًا بأمان وسلامة، كما أنها تمنح الأطباء إمكانية الوصول إلى تطبيقات متقدمة. في قطاع الرعاية الصحية، تساعد شبكات WAN مقدمي الرعاية الصحية على الوصول إلى السجلات الصحية الإلكترونية (EHRs) والتعاون في خطط العلاج عن بُعد.

تعتمد سلاسل البيع بالتجزئة مثل متاجر الملابس ومتاجر الإلكترونيات المنزلية التي لها مواقع في دول مختلفة على شبكات WAN لربط أنظمة المخزون الخاصة بها بمستودعاتها، وتنبيهها عندما تحتاج السلع إلى الشحن. بالإضافة إلى ذلك، تعمل شبكات WAN على تشغيل تطبيقات التحليلات المتقدمة التي توفر معلومات في الوقت الفعلي حول تفضيلات العملاء واتجاهاتهم، مما يساعد المديرين على توقع متى سيكون هناك طلب مرتفع أو منخفض على سلع معينة.

في مجال التصنيع، تربط شبكات WAN المصانع بالعمليات التجارية، مما يساعد المديرين على مراقبة العمليات التجارية وتحديد أوجه القصور بكفاءة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، تدعم شبكات WAN تطبيقات توفر معلومات فورية حول سلاسل التوريد والمخزون، مما يساعد المديرين على اتخاذ قرارات مستنيرة بشكل أكبر بشأن المنتجات وجهود الابتكار.