Definition

Was ist WAN-Optimierung?

| Autor / Redakteur: tutanch / Andreas Donner

(© aga7ta - Fotolia)

Die WAN-Optimierung hat das Ziel, die Effizienz der Übertragung von Datenströmen für verschiedene Anwendungen in einem Wide Area Network zu verbessern. Es kommen Techniken wie Traffic Shaping, Priorisierung, Komprimierung oder das Software-Defined Networking zum Einsatz.

Die WAN-Optimierung bündelt eine Vielzahl verschiedener Techniken, mit denen die Effizienz der Datenübertragung in einem Weitverkehrsnetz gesteigert werden sollen. Ein anderer Begriff für WAN-Optimierung ist WAN-Beschleunigung.

Für die verschiedenen Anwendungen soll eine WAN-Basis bereitgestellt werden, die sowohl zeitkritische Applikationen als auch zeitunkritische oder bandbreiteintensive Applikationen mit ihren verschiedenen Anforderungen gleichzeitig bedienen kann. Die Techniken zur WAN-Optimierung können software- oder hardwarebasiert sein.

Ein strategischer Ansatz für mehr Effizienz im WAN ist das Software-Defined Networking (hier SD-WAN), bei dem die Control-Plane und die Data-Plane voneinander getrennt sind. Namhafte Netzwerkhardware-Hersteller und Netzwerk-Ausrüster bieten unterschiedliche Lösungen zur Optimierung im Wide Area Networking. Dazu zählen beispielsweise die Unternehmen Cisco, Juniper, F5 Networks, Blue Coat Systems, Riverbed Technology, Silver Peak Systems, Dell/EMC oder Expand Networks.

Ziele der Optimierung des Datenverkehrs im Wide Area Network

Die Optimierung im WAN ist vor allem erforderlich, da das Weitverkehrsnetz viele unterschiedliche Arten von Daten für verschiedene Anwendungen gleichzeitig übertragen muss. Die einzelnen Datenströme sollen sich gegenseitig nicht negativ beeinflussen und gleichzeitig die unterschiedlichen Anforderungen in puncto Bandbreite, Latenzzeit oder Verfügbarkeit erfüllen.

Außer für zeitunkritische Anwendungen wie E-Mail-Verkehr sind in den Netzen Ressourcen für zeitkritische Applikationen wie Audio- oder Videostreams, Steuerungskommunikation der Industrie-4.0-Prozesse oder VoIP-Datenströme bereitzustellen. Damit die verschiedenen, untereinander um Bandbreiten und Ressourcen konkurrierenden Anwendungen zuverlässig und störungsfrei funktionieren, muss das WAN eine definierte Performance bieten. Die WAN-Optimierung setzt verschiedene hardware- und softwarebasierte Techniken ein, um diese Performance zu liefern.

Wichtige Techniken und Methoden der WAN-Optimierung

Am Markt existiert eine Vielzahl an verschiedenen Lösungen zur WAN-Optimierung, die unterschiedliche Techniken und Methoden einsetzen. Sie können zentral oder dezentral implementiert und in Software oder Hardware realisiert sein. Oft ist zentrale Management-Software vorhanden, die das Netzwerk für die verschiedenen Datenströme optimiert. Typische Techniken und Methoden der WAN-Optimierung sind:

  • Komprimierung von Daten
  • Caching / Deduplizierung von Daten
  • Traffic Shaping
  • Bandbreitenmanagement
  • Priorisierung von Daten
  • Protokoll-Optimierung
  • Multimedia-Optimierung

Um das zu transportierende Datenvolumen zu reduzieren und Ressourcen im Netzwerk freizugeben, lässt sich die Komprimierung einsetzen. Sie sucht nach Mustern und Redundanzen in den übertragenen Datenströmen und ersetzt sie durch kürzere, komprimierte Daten. An den Endstellen der komprimierten Verbindungen wird Rechenleistung zur Umwandlung der Datenströme benötigt.

Das Caching bzw. die Deduplizierung versucht die wiederholte oder parallele Übertragung gleicher Daten im WAN zu reduzieren, indem häufig abgerufene Informationen in einem Zwischenspeicher lokal vorgehalten bzw. identische Inhalte zusammengeführt werden. Immer wenn sich Daten ändern, wird der Cache aktualisiert.

Traffic Shaping und Bandbreitenmanagement setzen bei den Applikationen selbst an. Das Traffic Shaping bereitet den Datenstrom für die Übertragung im WAN vor und das Bandbreiten-Management versucht Ressourcen für die Applikationen im Netz zu reservieren. So lassen sich beispielsweise Bandbreiten anfordern oder Ressourcen von zeitunkritischen Anwendungen zuweisen.

Die Priorisierung teilt die zu übertragenden Daten abhängig von ihren spezifischen Anforderungen in verschiedene Klassen ein. Das Netz bietet für die verschiedenen Leistungsklassen (Classes of Service; CoS) unterschiedliche Dienstgüten (Quality of Service; QoS). Je nach Leistungsklasse und angeforderter Dienstgüte können in den verschiedenen Netzknoten einzelne Daten priorisiert und damit bevorzugt übertragen werden.

Einige Protokolle sind speziell für die Übertragung in einem LAN (Local Area Network) konzipiert und erzielen dadurch im WAN eine schlechte Performance. Die Protokoll-Optimierung passt diese Protokolle auf die Eigenheiten eines Weitverkehrsnetzes an und unterbindet LAN-typische Verhaltensweisen wie das Versenden von kleinen, unadressierten Broadcastpaketen.

Eine Form der Multimedia-Optimierung können Mulitcast- oder Broadcast-Mechanismen für Videostreams im WAN sein. Gleiche Videoinhalte werden im Netz nicht mehrfach übertragen, sondern jeweils nur einfach zu einem Multicast- oder Broadcast-Replikationspunkt transportiert. Erst dort findet die Vervielfachung der Videostreams statt. Für eine hohe Effizienz des Verfahrens ist der Replikationspunkt möglichst nahe am Abnehmer des Streams zu realisieren.

Welche Techniken und Methoden zur WAN-Optimierung genutzt werden, ist stark von der eingesetzten Lösung abhängig. In der Regel handelt es sich um einen Mix verschiedener Verfahren.

WAN-Optimierung und das Software-Defined Networking (SDN)

Ein genereller technischer Ansatz für die WAN-Optimierung ist das so genannte Software-Defined Networking (SDN). Das SD-WAN trennt die Control-Plane von der Data-Plane und versucht Daten möglichst effizient zu ihrem Ziel zu transportieren. Die Control Plane und die Data Plane sind nicht mehr gemeinsam auf einem Netzknoten untergebracht. Netzknoten kümmern sich nur noch um das reine Weiterleiten der Daten und werden von einer abstrahierten, zentralisierten Control Plane gesteuert.

Die Control Plane kennt die Anforderungen der verschiedenen zu transportierenden Applikations-Datenströme und erstellt die Vorgaben, wie die Netzknoten die Daten weiterzuleiten haben, um die verschiedenen Anforderungen zu erfüllen. Das Monitoring und das Management der Datenströme ist nicht mehr an die einzelnen Netzknoten gebunden, sondern bewegt sich hin zu einer zentralen, anwendungsorientierten Intelligenz.

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