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        廣域網概述

        概念

          廣域網(Wide Area Network ,簡稱WAN)是一種跨地域的數據通訊網絡,通??缭搅艘粋€地區、國家甚至多個國家。其特點表現在:
          主要提供面向通信的服務,支持用戶使用計算機進行遠距離的信息交換;
          覆蓋范圍廣,通信的距離遠,需要考慮的因素增多,如組網成本、線路的冗余、帶寬的利用和差錯處理等;
          由電信運營商或用戶自行負責組建、管理和維護,管理難度大;
          帶寬利用率較低,用戶體驗與LAN(局域網)相距甚遠。
          目前普及的廣域網接入方式有專線和VPN。專線主要有DDN、SDH和幀中繼等,優勢表現在傳輸質量高、時延短、速率高。這一點對政府、金融、能源和企業集團等大型用戶在本地和異地間組建"專網"非常適用。它的不足之處主要表現為:對于部分用戶而言,費用相對偏高,如果涉及大規??鐓^域組網,組網實現周期較長。 VPN(Virtual Private Network)虛擬專用網,借助于VPN設備在Internet或者專線上組建安全性能更高的廣域網連接。 優勢表現在數據安全性高,組網費用相對較低。不足之處主要為:延遲過高,數據傳輸和應用系統效率低下。

        面臨的問題及影響

          當前分布式網絡建設越來越多,各企業分支和公司總部之間的網絡建設日漸完善,絕大多數企業更傾向于建設集中的數據中心。作為企業網絡的心臟,集中方式部署的數據中心面臨著眾多挑戰。擴展性、靈活性、高性能、可靠性、高密度和安全性無一不是數據中心不可或缺的要求,尤其是在數據流急劇增長時還要保障持續穩定的運行。
        很難想象用戶會在屢次遇到"Server Too Busy"后還能再次訪問這個網站;更難以想象正在進行信用卡支付時遇到掉線會有多么嚴重的后果。那么,如何解決這個瓶頸問題呢?如何才能切實提高網絡的服務質量呢?要想解決這個問題,我們首先要搞清楚,造成網絡服務質量低下的問題到底有哪些。
        下面讓我們進入問題的本質,來看一下廣域網傳輸(DDN,SDH,幀中繼,ISDN等)究竟受到哪些因素的影響?
        與局域網鏈路相比,通常情況下廣域網鏈路的帶寬更低而延時則更高。但在復雜的網絡環境中是如何影響應用系統的性能呢?因素主要有五個,其中一個與帶寬相關,而其它的四個則相對比較復雜一點,顯得不是那么直觀,而且一般只會在不存在帶寬瓶頸的情況下才會被注意到。
          ◆ 帶寬這個瓶頸顯而易見
          沒有任何一種應用系統在發送數據時可以突破帶寬容量的限制,帶寬永遠是廣域網應用會遇到的一個重大問題,但是是不是解決了帶寬就能完全解決廣域網傳輸性能問題?是不是我們有了100M的帶寬,傳輸速度就能夠達到100M呢?很不幸,很多時候我們并不能使用到物理數據鏈路所提供的實際帶寬大??!
          影響:帶寬瓶頸不僅造成現有帶寬無法充分利用,在一定程度上造成浪費。有的時候還會造成數據包的丟失以及重傳,嚴重影響數據傳輸和應用系統的使用效率。
          ◆網絡延時才是首要問題
          在我們的內部網絡中,網絡延時通常是可控的(可以通過更高性能的設備等方式),基本可以達到毫秒級的控制。但是到了公網上,這個時長通常都不是用戶所能控制的(在衛星線路或者跨國線路中,這個問題特別明顯),而網絡延時一方面直接導致我們的系統響應變慢,另外還通過對網絡控制協議和應用協議的影響進一步放大對系統響應速度的影響。
          根據實際測試數據顯示一條2Mb/s帶寬的ADSL線路,在網絡延時小于40ms時,線路能達到其帶寬允許的最高數據吞吐量,但是當網絡延時逐漸增大時,線路傳輸效率明顯下降。當延時達到200ms左右,實際的吞吐量只能達到帶寬所允許的最高數據吞吐量的10%左右,實際的測試數據如下圖所示:


          在另外的100Mb/s帶寬的線路上面進行相同的測試,得到的結果顯示在網絡延時大于200ms以后,100Mb/s帶寬線路的數據吞吐量和2Mb/s的線路幾乎下降到同樣的水平,所以說在網絡延時較大的時候100Mb/s帶寬線路的數據傳輸能力并不比2Mb/s帶寬線路的數據傳輸能力強多少。
          影響:延遲造成的最直觀的感受就是應用系統緩慢,難以忍受。比如:1. 啟動Notes或者其他郵件收發客戶端的時候,在輸入用戶名和密碼之后要等待很長時間才能夠進入郵件系統,延時過大的時候甚至在輸入用戶名或者密碼時都需要等待較長的時間。2. 遠程文件共享的時候,耗時較長,如果延時過高,甚至造成文件傳輸失敗。3. 應用系統經常由于延時的影響而長時間沒有響應,嚴重的影響了工作效率。
          ◆協議處理機制嚴重影響網絡性能
          目前廣域網中使用最廣泛的傳輸協議就是TCP(Transfer Control Protocol)協議,TCP協議是一個確保安全的傳輸協議,在網絡兩端的主機建立TCP連接時需要進行三次握手等連接確認機制,但是這些機制往往會因為網絡延時和丟包而顯得效率低下。比如在訪問WEB頁面的時候,一個頁面中的各個元素都是由單獨的TCP會話來進行傳輸的,可能的會話數達到幾十個,每一個會話都要處理繁雜的確認機制,在遇到由于延時或者丟包造成確認不成功時又會重新發起會話,導致頁面訪問緩慢。
        此外在TCP協議傳輸數據的時候,一端到另一端所正在傳輸的數據量還受數據報窗口的大小限制,當該窗口滿了以后,發送方就無法發送更多的數據,直到接受方確認已經接收了窗口中的部分數據。如果數據報窗口太小的話,必然會影響數據傳輸和應答的速率,從而影響整個數據鏈路的吞吐能力。如果傳輸兩端的系統能夠很好的對數據窗口大小進行協商的話是可以一定程度上避免出現這種情況的,但是前大部分系統并不能很好的處理廣域網環境下的數據報協商機制。
        影響:現有帶寬無法充分利用,經常出現等待超時,引起數據包的丟包和重傳,會造成文件傳輸耗時長甚至失敗,應用程序無響應,嚴重影響了工作效率。
          ◆重復數據導致效率低下
          在網絡兩端往往需要傳輸大量的重復數據,比如公司總部的通知,下屬分支機構的每一個員工如果都需要閱讀的話,通常情況下每個人的電腦都通過傳輸線路到公司總部的服務器上面去取相應的文件,這樣同樣的一份數據在線路中傳輸了很多次,使得線路帶寬的利用率低下。
        還有我們發送群組郵件、不同的文件里面有相同的內容(比如word文件的格式、排版等數據都是一樣),這樣的重復數據大量擠占了我們寶貴的帶寬資源,導致重要業務數據無法獲得充分的網絡資源。
        影響:大量重復數據在網絡上傳輸,不僅消耗路由器、交換機的性能,而且造成帶寬的浪費,影響應用系統的使用效率。
          ◆應用系統無法與廣域網相融合
        還有就是一些應用系統的網絡交互設計無法和廣域網進行很好的融合,就像TCP協議遇到的情況一樣。拿我們經常用到的網上鄰居來看(網上鄰居是WINDOWS系統通過CIFS協議提供的文件共享服務),同樣在遇到網絡延時和消息大小限制的時候,實際的網絡傳輸效率是會隨著延時的增加而迅速下降的。
        影響:原本在局域網內正常使用的應用系統,一旦融入到廣域網環境中,就變得效率低下甚至無法使用。這大大影響了企業業務范圍的拓展,無形中對企業發展形成一道隱形的屏蔽。
          通過上面的內容,我們能夠看到:廣域網應用存在很多的問題等待我們去解決。處理好這些問題能夠極大的提升我們在信息化時代的核心競爭力。

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