Grundlagen des Wide Area Networkings im Überblick

Intelligente WAN-Beschleunigungs-Technologien – So fern und doch so nah

26.11.2009 | Autor / Redakteur: Thomas Boele / Andreas Donner

Thomas Boele, Manager Systems Engineering CEE bei Riverbed Technology
Thomas Boele, Manager Systems Engineering CEE bei Riverbed Technology

Für verteilte Unternehmen ist es heute von entscheidender Bedeutung, jederzeit von jedem Ort aus auf zentral vorgehaltene Anwendungen und Daten zugreifen zu können. Immer mehr Unternehmen setzen deshalb WAN Optimization Controller ein, um die Performance von Anwendungen und File Services über das WAN zu verbessern und zu beschleunigen.

Mit Hilfe von WAN Optimization Controllern (WOCs) können IT-Manager überall im Unternehmensnetzwerk einen LAN-ähnlichen Zugriff auf Daten und Anwendungen bereitstellen und Benutzern in Zweigniederlassungen sowie mobilen Mitarbeitern eine Zusammenarbeit quasi in Echtzeit überall auf der Welt ermöglichen. Zudem ermöglicht der Einsatz derartiger Technologien eine Konsolidierung von IT-Ressourcen sowie effiziente Backup/Restore- und Disaster-Recovery-Strategien.

Applikationsbeschleunigung über das WAN

Hohes Datenaufkommen, sich wiederholende Datenfragmente sowie die hohe Anzahl an Roundtrips, die von Protokollen für das Ausführen von Transkationen in der Transport- und Applikationsschicht benötigt werden, sorgen auf latenzbehafteten WAN-Strecken für eine nicht akzeptable Performance. Daraus lassen sich die drei Bereiche Datenreduktion, TCP Transport-Optimierung und Application Layer Protokoll-Optimierung ableiten, in denen ein WAN Accelerator tätig werden kann, um zu optimieren.

Betrachtet man die Struktur der Daten, die in den Weitverkehrsnetzen vieler Unternehmen zwischen den einzelnen Standorten übertragen werden, so sind dort häufig Redundanzen zu erkennen: Präsentationen, Dokumente, E-Mails mit Attachments, CAD-Zeichnungen und Backup-Daten werden zwischen den einzelnen Standorten übertragen, ein wenig geändert und wieder in der Gegenrichtung übertragen. Hier – und bei einer Reihe anderer TCP-basierter Protokolle – können Disk- und Speicher-basierte Byte-Level-Datenreduktionsmechanismen in Kombination mit effizienten Kompressionsverfahren dabei helfen, die tatsächlich über das WAN übertragene Datenmenge um bis zu 99% zu reduzieren.

Die Payload übertragener Daten wird dabei auf Byte-Level mit Hilfe sehr schnell konvergierender Algorithmen segmentiert und auf redundante Daten hin untersucht. Dabei werden Byte-Sequenzen in Wörterbüchern auf Plattenspeichern abgelegt und mit Symbolen versehen. Wird dieses Bytemuster mithilfe des String-Search-Algorithmus später erneut erkannt, wird lediglich das Symbol übertragen. Auf der Gegenseite wird dann im Wörterbuch nachgeschlagen und die korrespondierende Bytesequenz wieder in das Datenpaket als Payload eingefügt. Idealerweise wird die Payload bereits bei der ersten Übertragung z.B. mit dem Lempel-Ziv-Verfahren (LZ) komprimiert, um schon beim „kalten“ Transfer – also bei der ersten Übertragung ohne Redundanzvergleich – eine Datenreduktion zu erreichen. Verbindungsanfragen sollten dabei immer vom Client zum Server durchgereicht werden, um zu gewährleisten, dass die gelieferten Daten zu jedem Zeitpunkt aktuell sind. Auch sollten die Optimierungs-Aktivitäten für Client und Server transparent geschehen.

Auf der Transportebene werden darüber hinaus spezielle Verfahren angewandt, um die verfügbare Bandbreite möglichst schnell voll auszunutzen. Dazu gehören Large Initial Windows, selektive Acknowledgements (SACK), Congestion Window Scaling/Virtual Window Extension durch das Zusammenfassen mehrerer Symbole in einem TCP-Paket, veränderte Backoff-Parameter, etc. Weitere Verfahren sollen die Anzahl der Roundtrips – insbesondere bei kurzlebigen Verbindungen – minimieren, beispielsweise durch das Vorhalten bereits etablierter Verbindungen, so dass die WOCs den 3-Wege-Handshake bei neuen Verbindungsanfragen auf Client- und Server-Seite lokal beantworten können.

Von essentieller Bedeutung ist darüber hinaus aber die Optimierung von transaktionsintensiven bzw. sequentiellen Applikationsprotokollen, insbesondere CIFS, MAPI (Exchange 2000/2003/2007), Lotus Notes, NFS, HTTP/HTTPS, etc. Durch effektive Prädiktion von Transaktionen (z.B. Read-Ahead, Write-Behind) und Parallelisierung von Abfragen auf Applikationsebene kann in Verbindung mit den darunterliegenden Verfahren für Datenreduktion und TCP-Optimierung eine Applikationsbeschleunigung bis hin zum Faktor 200 erreicht werden.

weiter mit: Interception, In-Path-Deployment, Virtual In-Path-Deployment & Co.

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