何謂 WAN?

廣域網路 (WAN) 可以在大範圍的地理區域內,將多台電腦連線在一起,通常跨越多個城市甚至多個國家/地區。一般來說,組織使用私有 WAN 連結將其分支機構連線至總部或企業資料中心。在大多數情況下,組織不會自行建置 WAN 連線,而是使用租用線路來連線服務供應商。在 WAN 連線中,通常使用 SD-WAN 和多重通訊協定標籤交換 (MPLS) 等技術。過去還使用過其他技術,如 X.25、Frame Relay 和異步傳輸模式 (ATM)。

WAN 說明

WAN 使用安裝在網路各端的路由器,將大範圍地理區域內的多個區域網路 (LAN) 互連起來,跨越城市、州省甚至大洲。

WAN 有兩種類型:私有和公有。私有 WAN 是由單一組織擁有和營運的網路,用於連線組織不同部分的裝置,例如不同的分支機構。私有 WAN 通常使用租用線路或專用線路來建置,提供高層級的安全性和可靠性。

另一種則是公有 WAN,用於連線不同組織之設備的網路。最常見的公有 WAN 就是網際網路。

WAN 如何運作?

WAN 依賴於多種技術,包括光纖、衛星、微波連結和線路交換電話線。隨著技術的進化,這些連結的速度顯著增加。光纖連結的速度通常可達到 100 Gbps 甚至更高。

在 WAN 上,資料以封包形式傳輸。封包是一個小型資料單位,包含的資訊包括來源、目的地和資料本身。當裝置想要在 WAN 上傳送資料時,它會將資料拆分成封包,再透過網路傳送。之後,這些封包會在目的地重新組合。

此外,由於來源和目的地之間的距離,WAN 通常容易受到延遲影響,進而影響網路效能。為了克服這些影響,WAN 傳輸可以利用各種技術進行最佳化,包括 WAN 最佳化、TCP 通訊協定加速、重複資料刪除或資料壓縮等。

WAN 的歷史

WAN 的歷史就是不斷地透過技術改善來提高傳輸速率的歷史。在 1980 年代,網路速度以 Kbit/s 計算。如今,網際網路連線的速度可以達到 100 Gbit/s 之高。

以下是用於連接廣域網路的一些主要技術:

  • X.25:在 1970 年代,國際電話電報諮詢委員會 (CCITT,即現在的 ITU-T) 開發出了 X.25 通訊協定。它是最早的封包交換資料通訊協定 (將資料分組成封包的方法),並使用至 2015 年。這項技術採用點對點架構,用於將遠端終端連線到大型主機。技術的運作依賴從電話公司租用的類比通道。
  • Frame Relay:在 1980 年代,Frame Relay 成為 X.25 的替代方案,提供了更高的速度。透過改進語音和視訊效能,Frame Relay 在美國的企業中得到廣泛應用,而 X.25 仍然是歐洲的標準。Frame Relay 主要是在虛擬線路連線上傳輸可變大小的資料單元,稱為「訊框 (frame)」。它不會執行任何錯誤修正,例如資料重新傳輸,而是將錯誤檢查交給終端處理。如果偵測到錯誤,封包就會被丟棄。
  • ATM:異步傳輸模式 (ATM) 是在 1980 年代末和 1990 年代初開發而成的。它與 Frame Relay 有所不同,它是傳輸固定大小的資料格 (53 位元組)。此外,不同於 Frame Relay,ATM 還提供錯誤修正功能,並且速度更快 (高達 622 Mbps,而 Frame Relay 為 45 Mbps)。然而,ATM 未如預期的成功,原因是以網際網路通訊協定為基礎的產品具有更好的性價比,而且 ATM 的資料格大小 (53 位元組) 效率並不高。
  • MPLS:多重通訊協定標籤交換 (MPLS) 在 1990 年代末,作為比 ATM 更靈活且可擴充的替代方案開發而成。MPLS 根據標籤而不是 IP 位址來路由封包。可以與任何網路通訊協定搭配使用,包括乙太網路、ATM 和 Frame Relay。雖然 MPLS 提供了可擴充性和效能優勢,但它無法支援現代雲端架構,因為 SaaS 流量需要回傳到資料中心進行安全檢查,這會影響應用程式的效能。
  • SD-WAN:誕生於 2010 年代的 SD-WAN 可以透過網路虛擬化,將異質連結 (包括 MPLS、寬頻網際網路和 5G 等) 結合在一起,實現備援並改進效能。這項技術讓組織能利用低成本的網際網路連線,減少對 MPLS 的依賴。使用 SD-WAN,分支機構還可以更好地管理 SaaS 流量,避免將雲端流量回傳到資料中心。SD-WAN 也是 SASE (安全存取服務邊緣) 的一部分,可確保從任何位置和任何裝置都能安全存取雲端應用程式。

傳統 WAN 與 SD-WAN

雖然 WAN 和 SD-WAN 都用於連線遠距離區域的裝置,但兩者之間存在顯著差異。WAN 是一種傳統的網路技術,使用實體連線 (例如租用線路和衛星連結) 來連接裝置。相對的,SD-WAN 是較新的技術,它使用軟體來管理及最佳化網路上的資料流動。

SD-WAN 可以將多個連結 (包括 MPLS、寬頻網際網路和 5G 等) 結合在一起,增加網路頻寬和效能。SD-WAN 具有彈性,可以在任何連結上運作。不僅如此,SD-WAN 還可以讓組織快速啟動新的分支機構,並為要求嚴苛的應用程式 (如語音和視訊應用程式) 提供更好的效能。進階 SD-WAN 解決方案確實包括最佳化技術,以克服寬頻網際網路連結中常見的封包遺失和抖動等問題。例如,前向錯誤修正 (FEC) 能使用同位檢查封包,在目的地重建遺失的封包,從而在寬頻網際網路連結上提供類似專線的效能。此外,SD-WAN 能根據業務需求結合多個連結,也能將某些特定連結用於容錯移轉,藉此為關鍵應用程式提供備援,從而消除可能發生的停電或斷電的風險。

進階 SD-WAN 解決方案還將 WAN 最佳化、新一代防火墻等其他功能納入單一平台,讓組織能大幅減少分支機構的硬體占用空間。

SD-WAN 支援現代的雲端架構,現已獲得組織廣泛採用。它能智慧地將 SaaS 流量直接導向雲端,而不需要將流量回傳到資料中心。受信任的應用程式流量會直接傳送到雲端,其他流量則會傳送到 SASE 架構中的 SSE 服務 (安全服務邊緣)。進階 SD-WAN 甚至可以部署在 AWS、Microsoft Azure 和 Google Cloud 等雲端供應商平台上,從而提高應用程式的效能和安全性。

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