شبکه گسترده (WAN) چیست؟

چرا به شبکه گسترده نیاز داریم؟

شبکه گسترده یا WAN، عملکردی شبیه به یک بزرگراه دیجیتال دارد که مناطق جغرافیایی وسیعی را به هم متصل می‌کند. تصور کنید شرکتی با دفاتر پراکنده در سراسر جهان دارد. برای برقراری ارتباط موثر بین این دفاتر و تبادل اطلاعات، به یک شبکه قدرتمند نیاز است. این جا است که WAN وارد عمل می‌شود. با استفاده از WAN، همه بخش‌های شرکت، از جمله دفاتر، مراکز داده، نرم‌افزارها و حتی ذخیره‌سازی ابری، به یکدیگر متصل شده و به صورت یکپارچه عمل می‌کنند. تفاوت WAN با LAN چیست؟ اگر WAN را به یک بزرگراه تشبیه کنیم، شبکه محلی یا LAN شبیه به یک خیابان کوچک درون شهری است. LAN برای اتصال دستگاه‌های محدودی مانند کامپیوترها، پرینترها و سرورها در یک محیط کوچک مثل یک دفتر کار یا خانه استفاده می‌شود، در حالی که WAN، مرزهای جغرافیایی را در هم می‌شکند و امکان ارتباط بین مکان‌های بسیار دور را فراهم می‌کند. دنیای شبکه‌ها، دنیای گسترده‌ای است. به همین دلیل است که شبکه‌های کامپیوتری بر اساس وسعت منطقه تحت پوشش به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

• شبکه‌های شخصی (PAN): محدود به دستگاه‌های شخصی مانند گوشی موبایل، تبلت و لپ‌تاپ است.
• شبکه‌های محلی (LAN): برای اتصال دستگاه‌ها در یک محیط کوچک مانند یک ساختمان استفاده می‌شود.
• شبکه‌های شهری (MAN): شبکه‌ای گسترده‌تر از LAN است که چندین شبکه محلی را در یک شهر به هم متصل می‌کند.
• شبکه‌های گسترده (WAN): بزرگ‌ترین نوع شبکه است که مناطق جغرافیایی بسیار وسیعی را پوشش می‌دهد.

اینترنت؛ بزرگ‌ترین شبکه WAN

بزرگ‌ترین و شناخته‌شده‌ترین نمونه یک شبکه WAN، اینترنت است. اینترنت از میلیون‌ها شبکه کوچک‌تر تشکیل شده که در سراسر جهان به هم متصل شده‌اند و به ما امکان می‌دهند تا به اطلاعات نامحدودی دسترسی داشته باشیم و با افراد در هر کجای دنیا ارتباط برقرار کنیم. امروزه، شبکه‌های WAN نقش بسیار مهمی در زندگی روزمره ما ایفا می‌کنند. از کسب‌وکارهای کوچک تا شرکت‌های بزرگ، از دولت‌ها تا سازمان‌های غیرانتفاعی، همه به نوعی به شبکه‌های WAN وابسته هستند. این شبکه‌ها امکاناتی به شرح زیر در اختیار ما قرار می‌دهند:

• ارتباطات جهانی: برقراری ارتباط با افراد در هر کجای دنیا
• دسترسی به اطلاعات: جستجو و دسترسی به اطلاعات نامحدود در اینترنت
• تجارت الکترونیک: انجام خرید و فروش کالا و خدمات به صورت آنلاین
• تله‌کنفرانس: برگزاری جلسات و کنفرانس‌های ویدیویی
• ابر محاسباتی: استفاده از منابع محاسباتی در ابر

در نتیجه، شبکه‌های WAN به عنوان شاهرگ‌های ارتباطی دنیای مدرن، نقش بسیار مهمی در پیشرفت فناوری و ارتباطات ایفا می‌کنند.

تفاوت شبکه LAN با شبکه WAN چیست؟

شبکه‌ LAN شبکه‌ای کوچک‌ با ظرفیتی محدود، اما سرعت و عملکرد بالاتری است. در واقع، یک شبکه WAN از اتصال چندین شبکه LAN به همدیگر تشکیل می‌شود. بنابراین طبیعی است که طراحی، راه‌اندازی و مدیریت یک شبکه LAN آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر باشد. این شبکه تنها از یک فناوری اتصال مشخص استفاده می‌کند. در حالی که در مورد یک شبکه WAN، فناوری‌های مختلف شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند و گرچه سرعت عملکرد شبکه پایین‌تر است، اما ظرفیت آن بسیار زیادتر است. راه‌اندازی و مدیریت این مدل شبکه‌ها نیز پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر است. تفاوت مهم این دو نوع شبکه در ارتباط با نوع مالکیت آن‌ها است. به طور معمول، مالکیت یک شبکه LAN خصوصی است، در مورد شبکه WAN این مالکیت ممکن است خصوصی یا عمومی باشد.

به طور خلاصه، شبکه‌های محلی (LAN) و گسترده (WAN) دو مفهوم اساسی در دنیای شبکه‌های کامپیوتری هستند که هر کدام ویژگی‌ها، کاربردها و محدودیت‌های خاص خود را دارند. شبکه LAN، همانطور که از نامش پیداست، برای اتصال دستگاه‌ها در یک محیط کوچک و محدود مانند یک ساختمان، دفتر کار یا خانه طراحی شده است. این شبکه‌ها معمولاً از طریق کابل‌های اترنت یا شبکه‌های بی‌سیم ایجاد می‌شوند و برای اشتراک‌گذاری فایل‌ها، پرینترها و سایر منابع در یک محیط کوچک بسیار مناسب هستند. ویژگی‌های کلیدی شبکه LAN به شرح زیر هستند:

• سرعت بالا: به دلیل محدود بودن مسافت، شبکه‌های LAN معمولاً سرعت بالاتری نسبت به شبکه‌های WAN دارند.
• هزینه پایین: راه‌اندازی و نگهداری یک شبکه LAN نسبتاً ساده و کم‌هزینه است.
• امنیت بالا: به دلیل محدود بودن دسترسی به شبکه، امنیت شبکه‌های LAN به راحتی قابل مدیریت است.
• ظرفیت محدود: ظرفیت شبکه‌های LAN به تعداد دستگاه‌های متصل و پهنای باند موجود محدود می‌شود.

شبکه WAN، بر خلاف LAN، برای اتصال شبکه‌های محلی در مناطق جغرافیایی گسترده استفاده می‌شود. این شبکه‌ها می‌توانند شهرهای، کشورها و حتی قاره‌ها را به هم متصل کنند. ویژگی‌های کلیدی شبکه WAN به شرح زیر است:

• ظرفیت بالا: شبکه‌های WAN می‌توانند حجم عظیمی از داده‌ها را در مسافت‌های طولانی منتقل کنند.
• هزینه بالا: راه‌اندازی و نگهداری یک شبکه WAN به دلیل زیرساخت‌های مورد نیاز، پیچیدگی و هزینه‌های ارتباطات طولانی‌مدت، بسیار گران‌تر از LAN است.
• سرعت پایین‌تر: به دلیل مسافت طولانی و استفاده از تجهیزات مختلف، سرعت انتقال داده در شبکه‌های WAN معمولاً کمتر از LAN است.
• امنیت پیچیده‌تر: امنیت شبکه‌های WAN به دلیل گستردگی و تنوع تجهیزات و کاربران، چالش‌های بیشتری دارد.

کاربردهای شبکه WAN چیست؟

این روزها، شبکه‌های WAN شاهراه اصلی تبادل اطلاعات به شمار می‌روند. این شبکه‌ها به ما اجازه می‌دهند کارهای زیر را انجام دهیم:

• برقراری ارتباطات چند رسانه‌ای در سطح شرکت را برقرار می‌کند.
• امکان اشتراک‌گذاری منابع مختلف را میان کارکنان تسهیل می‌کند.
• دسترسی از راه دور به داده‌های ذخیره شده در زیرساخت‌ها را امکان‌پذیر می‌کند و اجازه می‌دهد از داده‌های خود نسخه نسخه پشتیبان تهیه کنید.
• امکان نصب برنامه‌ها را به شکل درون سازمانی فراهم می‌کند.
• به برنامه‌ها و سرویس‌های خود در فضای ابری متصل شوید.

با توجه به توضیحاتی که ارائه کردیم، شبکه WAN اجازه می‌دهد یک سازمان بتواند به شکل امن، سریع و مطمئن به اطلاعات دسترسی داشته باشید.

معماری و پروتکل‌های شبکه WAN

یک شبکه گسترده (WAN) همچون یک اکوسیستم پیچیده، از لایه‌های مختلفی تشکیل شده است که هر لایه وظیفه خاصی را بر عهده دارد. این لایه‌ها بر اساس مدل OSI تعریف شده‌اند و برای برقراری ارتباط موثر بین دستگاه‌های مختلف در یک شبکه WAN ضروری هستند. مدل OSI سرنام (Open Systems Interconnection) یک مدل مرجع است که نحوه ارتباط بین سیستم‌های کامپیوتری را در هفت لایه تعریف می‌کند. هر لایه وظایفی خاص را انجام می‌دهد و با لایه‌های مجاور خود تعامل می‌کند. در یک شبکه WAN، این لایه‌ها به شرح زیر عمل می‌کنند:

لایه فیزیکی: این لایه به سخت‌افزار فیزیکی شبکه مانند کابل‌ها، کارت‌های شبکه و هاب‌ها مربوط می‌شود. سیگنال‌های الکتریکی یا نوری در این لایه منتقل می‌شوند.

• لایه پیوند داده‌ها: این لایه داده‌ها را به فریم‌هایی تقسیم می‌کند و آدرس‌های فیزیکی دستگاه‌ها را به آن‌ها اضافه می‌کند.
•  لایه شبکه: این لایه مسئول مسیریابی بسته‌های داده بین شبکه‌های مختلف است.
•  لایه انتقال: این لایه اطمینان از انتقال صحیح داده‌ها بین فرستنده و گیرنده را بر عهده دارد.
•  لایه جلسه: این لایه ارتباط بین دو دستگاه را مدیریت می‌کند.
•  لایه ارائه: این لایه داده‌ها را به شکلی قالب‌بندی می‌کند که برای برنامه‌های کاربردی قابل استفاده باشد.
•  لایه کاربرد: این لایه شامل پروتکل‌هایی مانند HTTP، FTP و SMTP می‌شود که برای ارائه خدمات شبکه‌ای به کاربران استفاده می‌شوند.

پروتکل‌های شبکه WAN کدامند؟

پروتکل‌ها مجموعه قوانین و استانداردهایی هستند که دستگاه‌های مختلف در یک شبکه برای برقراری ارتباط از آن‌ها استفاده می‌کنند. در شبکه‌های WAN، پروتکل‌های مختلفی برای انجام وظایف مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از مهم‌ترین پروتکل‌های شبکه WAN عبارتند از:

•  TCP/IP: مجموعه پروتکل‌های اصلی اینترنت است که برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها استفاده می‌شود.
•  HTTP: پروتکل انتقال ابرمتن برای دسترسی به صفحات وب استفاده می‌شود.
•  FTP: پروتکل انتقال فایل برای انتقال فایل‌ها بین سیستم‌ها استفاده می‌شود.
•  SMTP: پروتکل انتقال ساده‌ی پست الکترونیکی برای ارسال ایمیل استفاده می‌شود.
•  PPP: پروتکل نقطه به نقطه برای ایجاد ارتباط بین دو دستگاه از طریق یک خط سریال استفاده می‌شود.

Frame Relay: پروتکل سوئیچینگ بسته که برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های WAN با سرعت بالا استفاده می‌شود. رله فریم، یک فناوری شبکه‌ای است که برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های گسترده WAN استفاده می‌شود. این فناوری با تقسیم داده‌ها به فریم‌های کوچک و ارسال آن‌ها از طریق شبکه، پهنای باند را به طور کارآمدتری مدیریت می‌کند. رله فریم به عنوان یک جایگزین برای فناوری‌های قدیمی‌تر مانند X.25 شناخته می‌شود و به دلیل سرعت بالاتر، انعطاف‌پذیری بیشتر و هزینه کمتر، به طور گسترده در شبکه‌های WAN مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این فناوری، هر اتصال به عنوان یک کانال مجازی (VC) شناخته می‌شود و هر VC می‌تواند پهنای باند متفاوتی داشته باشد. این ویژگی به رله فریم اجازه می‌دهد تا به طور پویا پهنای باند را بین کاربران مختلف توزیع کند. به زبان ساده‌تر، رله فریم یک روش سریع و کارآمد برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های بزرگ است که به کسب‌وکارها اجازه می‌دهد تا به صورت موثر و مقرون به صرفه به اطلاعات دسترسی داشته باشند.

 ATM: حالت انتقال ناهمزمان، یک فناوری سوئیچینگ سلولی برای انتقال صدا، داده و ویدئو با سرعت بالا استفاده می‌شود. حالت انتقال غیر همزمان (ATM) یک فناوری شبکه‌ای است که برای انتقال داده‌ها با سرعت بسیار بالا و به صورت یکپارچه طراحی شده است. در این فناوری، داده‌ها به سلول‌های کوچک و ثابت تقسیم می‌شوند و این سلول‌ها به صورت ناهمزمان و با اولویت‌بندی در شبکه منتقل می‌شوند. ATM قادر است انواع مختلفی از ترافیک داده‌ای مانند صدا، ویدئو و داده‌های کامپیوتری را به طور همزمان منتقل کند. این فناوری به دلیل سرعت بالا، کیفیت خدمات تضمینی (QoS) و قابلیت انعطاف‌پذیری، در شبکه‌های ارتباطی با پهنای باند بالا مانند شبکه‌های تلفن همراه نسل سوم و چهارم و شبکه‌های سازمانی بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، به دلیل پیچیدگی و هزینه بالای تجهیزات، ATM به تدریج جای خود را به فناوری‌های جدیدتری مانند Ethernet داده است. به زبان ساده‌تر، ATM یک روش بسیار سریع و کارآمد برای انتقال انواع مختلف داده‌ها در شبکه‌های بزرگ است که به دلیل سرعت و کیفیت بالای آن، در بسیاری از کاربردهای حساس به تأخیر مانند ارتباطات ویدئویی و انتقال داده‌های مالی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع شبکه WAN چیست؟

• شبکه های سوئیچ شده (Switched WAN): در این نوع شبکه، داده‌ها از طریق سوئیچ‌هایی که بسته‌های داده را بین مقصدهای مختلف مسیریابی می‌کنند، منتقل می‌شوند. این نوع شبکه‌ها معمولا از فناوری‌هایی مثل Frame Relay، ATM و MPLS استفاده می‌کنند.
• شبکه‌های اختصاصی (Leased Line): در این نوع شبکه، یک خط ارتباطی اختصاصی بین دو نقطه ایجاد می شود. این خطوط معمولا برای ارتباطات با پهنای باند بالا و کیفیت خدمات تضمینی (QoS) استفاده می‌شوند.
• شبکه‌های ماهواره‌ای: این شبکه‌ها از ماهواره‌ها برای انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی استفاده می‌کنند. این نوع شبکه‌ها معمولا برای مناطقی که دسترسی به زیرساخت‌های زمینی دشوار است، مناسب هستند.
• WAN مبتنی بر تونل‌زنی (Tunneling): راهکاری برای پنهان‌سازی بسته‌های داده در فرآیند انتقال از شبکه‌های عمومی مثل اینترنت است. در این معماری، از طریق اتصال اینترنت قادر هستید با سرورهای شرکت در کشوری دیگر ارتباط برقرار کنید؛ در حالی که اطلاعات را به صورت بسته‌های رمزدار شده ارسال کنید. به بیان ساده‌تر، شبکه مجازی اختصاصی خود را راه‌اندازی کرده‌اید.
• WAN مبتنی بر MPLS: ام‌پی‌ال‌اس (Multi-Protocol Label Switching) راهکاری به منظور برای مسیریابی ترافیک بر مبنای برچسب‌های از قبل مشخص شده است. بر مبنای روش فوق، مسیریابی سریع‌تر و عملکرد کلی شبکه افزایش پیدا می‌کند. MPLS درست میان لایه‌های ۲ و ۳ مدل ‌OSI قرار می‌گیرد. از طریق بهره‌گیری MPLS برقراری شبکه بین دستگاه‌های گوناگون که بر مبنای فناوری‌های رله فریم، ATM و اترنت کار می‌کنند فراهم می‌شود. همچنین، استفاده از خطوط اجاره‌ای MPLS و سرویس‌های VPN مبتنی بر MPLS دست یافتنی می‌شود.
• WAN مبتنی بر نرم‌افزار: شبکه گسترده مبتنی بر نرم‌افزار (Software-Defined WAN) نوع دیگری از فناوری‌های زیرساختی است که در حقیقت نسخه تکامل یافته فناوری MPLS به شمار می‌رود. در این نوع از شبکه گسترده، عملکردهای MPLS در لایه نرم‌افزاری مدل‌سازی شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به این‌که SD-WAN بر مبنانی اتصالات اینترنت پهن‌باند کار می‌کند، استفاده از آن هزینه‌های شبکه‌سازی را کم می‌کند انعطاف‌پذیری بالایی در اختیار ما قرار می‌دهد. مزیت مهم و کلیدی فناوری مذکور در مقایسه با فناوری‌هایی مثل MPLS این است که قابلیت تجمیع بهتر با دستگاه‌ها و امکانات ابری مدرن را فراهم می‌کند.