WAN の理解:定義、実際の例、コア テクノロジー

ワイド エリア ネットワーク (WAN) は、データ センター、クラウド アプリケーション、ローカル オフィス、およびその他のローカル エリア ネットワーク (LAN) を広い地理的領域にわたって接続します。しかし、WAN と LAN の違いは何でしょうか?また、WAN ネットワーキングはどのように機能するのでしょうか?最も重要なデータをリンクするために WAN が何をするのか、そして安全な VPN がデータの保護にどのように役立つのかを説明します。

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ワイド エリア ネットワーク (WAN) とは何ですか?

WAN はワイド エリア ネットワークの略です。 WAN は、2 つ以上の LAN またはローカル エリア ネットワークの接続として定義できます。 WAN は、大企業が国を越えてオフィスを接続するなど、地理的に異なる地域にまたがるローカル ネットワークを接続するために使用されます。 WAN プロバイダー (ISP など) を使用すると、さまざまなネットワークが相互に通信できるようになります。

WAN の定義には、デジタル加入者線 (DSL)、マルチプロトコル ラベル スイッチング (MPLS)、ワイヤレス WAN (WWAN)、ケーブル インターネット、およびファイバー インターネットによって接続されたネットワークが含まれます。

WAN またはワイド エリア ネットワークを使用すると、別々の LAN を 1 つのシステムのように見せることができます。しかし、WAN と LAN は何でしょうか?

WAN と LAN:違いは何ですか?

LAN は 2 つ以上のデバイスが接続されたものであり、WAN は 2 つ以上の LAN が接続されたものです。 LAN はスイッチと呼ばれるデバイスを使用して 2 つ以上のデバイスを接続し、WAN はルーターを使用して 2 つ以上の LAN を接続します。 LAN は短距離で情報をプライベートに送信しますが、WAN は長距離で外部に情報を送信します。

LAN はローカル エリア内のデバイスを接続しますが、WAN はより広範囲の複数の場所を接続します。

すべてのデバイスには、ネットワーク経由で情報を受信するための、自宅の住所のようなプライベート IP アドレスがあります。ネットワーク スイッチを使用すると、あるデバイスが短距離 (LAN) を介して別のデバイスに情報を送信できますが、長距離には対応できません。そのためにはルーターが必要です。ルーターを介して 2 つの LAN を接続すると、LAN が WAN になります。

WAN には、さまざまなネットワークに接続するためのサードパーティ プロバイダーが必要です。したがって、WAN と LAN のもう 1 つの重要な違いは、WAN は他人によって提供および制御されるのに対し、LAN は自分で所有および運用するということです。

WAN と LAN はどちらも、ポートを使用してそれぞれのデバイス (WAN の場合はルーター、LAN の場合はスイッチ) に接続します。 WAN ポートと LAN ポートの違いは、WAN ポートが外部の ISP (インターネット サービス プロバイダー) に情報を送信するのに対し、LAN ポートはローカル ネットワーク内の内部に情報を送信することです。最近のほとんどのルーターにはスイッチが組み込まれているため、LAN ネットワークと WAN ネットワークを自由に切り替えることができます。

LAN と WAN の主な違い LAN WAN 主にスイッチを使用する主にルーターを使用する1 つの場所複数の場所独立して制御サードパーティのプロバイダーによって制御情報をローカルに送信外部に情報を送信ローカル デバイス (プリンター、コンピューター、電話) を接続LAN に接続

WAN の例

2 つ以上の LAN からなるネットワークは、ワイド エリア ネットワーク (WAN) の「ワイド エリア」とみなされます。 インターネット WAN は WAN の代表的な例であり、世界中のネットワークを接続する「ワイド エリア ネットワーク」の中で最も広いエリアです。ワイド エリア ネットワークのもう 1 つの例は銀行です。 、全国各地の支店と ATM 機がリンクされています。

他の WAN の例:

• リモートワーカーをつなぐオフィス

• 国または大陸全体にネットワーク化された研究データベース

• さまざまな都市のキャンパスにネットワーク化された大学

• さまざまな支店に接続する多国籍企業

• 医療提供者、医師、病院、患者を結ぶ医療ネットワーク

• 実店舗、倉庫、本社を接続する小売業者

ワイド エリア ネットワークが使用されるのはなぜですか?

ワイド エリア ネットワークは、2 つ以上のローカル ネットワークを接続するために使用されます。ネットワークは一部の情報をプライベートに保つ必要がありますが、遠く離れた他のネットワークと通信してデータを共有する必要もあります。ワイド エリア ネットワークの主な機能は、ネットワークが長距離にわたって安全かつ効果的に情報を送信できるようにすることです。

ワイド エリア ネットワークの用途には次のようなものがあります。

• クラウドベースのサービスへの接続

• フォルダー、ファイル、アプリケーションの共有

• さまざまな音声およびビデオ技術を介したコミュニケーション

• 主要なデータとバックアップ ストレージ サービスへのアクセス

• 旅行中や Google マップへの接続など、衛星への接続

WAN により、分散ネットワーク全体でのクラウド アクセス、ファイル共有、デバイスの同期、長距離通信、位置情報サービスが可能になります。

WAN はどのように機能しますか?

ルーターは、これまで接続されていなかった 2 つ以上の LAN をリンクし、相互にデータ パケットを送受信できるようにすることで WAN を作成します。ルーターがなければ、データ パケットは狭いエリアでローカルにリンクされている他のデバイスにのみ送信できます。ルーターを使用すると、データ パケットを広域ネットワーク経由で外部に送信できます。

データ パケット、つまりネットワーク パケットは、送信者の IP アドレス、受信者の IP アドレス、およびメッセージが含まれる手紙のようなものです。ルーターは、ルーティング テーブルで IP アドレスを検索して手紙を分類し、データ パケットを正しい IP アドレスに送信する郵便局員のようなものです。

サードパーティは、さまざまなテクノロジーを使用して WAN ネットワーキングを提供します。一部の WAN テクノロジーには次のものがあります。

• 専用回線: ISP からレンタルされた直接ネットワーク接続。

• 仮想プライベート ネットワーク (VPN): VPN は、パブリック インターネットを使用して 2 つ以上の LAN 間のトンネル内のデータを暗号化するテクノロジーです。

• デジタル加入者線 (DSL): 既存の電話回線を使用して最小限のコストでデータを送信するインターネット接続。

• ケーブル: 本来はテレビ用の同軸ケーブルを使用するインターネット接続の一種。ケーブルは DSL よりも信頼性の高い帯域幅と速度を提供します。

• 繊維: 光ファイバー ケーブルを使用して、より高速にデータを送信するインターネット接続。

WAN 接続は有線でも無線でも可能です。有線 WAN 接続は、ISP が提供するブロードバンド インターネット サービスを使用し、通常はマルチ プロトコル ラベル スイッチング (MPLS) を使用して、あらかじめ決められたパスにトラフィックを効率的に送信します。ワイヤレス WAN 接続は通常、電波を使用して情報を送信する 4G、5G、または LTE (Long-Term Evolution) ネットワークで構成されます。

WAN はまた、物理ネットワーク上のデジタル オーバーレイを使用して、柔軟性を高め、必要な場所にトラフィックを転送します。デジタル オーバーレイは、データ パケットの操作を容易にする物理インフラストラクチャ上の仮想レイヤーであり、ワイド エリア ネットワーク内の多数のレイヤーの 1 つにすぎません。

WAN インフラストラクチャ

WAN は、すべての通信を支える Open Systems Interconnection (OSI) モデルに基づいて構築されています。 OSI は、データがネットワーク間を移動する方法に関する標準的な概念的フレームワークを提供します。

OSI モデルには 7 つの層があります。

• レイヤー 1: ケーブルやワイヤなどの物理メディアを介したビットの生の伝送を処理する物理層。

• レイヤー 2: ネットワーク ノード間で確実に転送できるようにネットワーク上のデータをフォーマットするデータ リンク層。

• レイヤー 3: ネットワーク間でデータ パケットをルーティングする場所を選択するネットワーク層。

• レイヤー 4: TCP (Transmission Control Protocol) や UDP (User Datagram Protocol) などのプロトコルを使用して、データを秩序ある方法で送信するトランスポート層。

• レイヤー 5: 通信セッションを確立、維持、終了するセッション層。

• レイヤー 6: データを暗号化、圧縮し、使用可能な形式で表示するプレゼンテーション層。

• レイヤー 7: ユーザーがソフトウェア インターフェイスを通じてネットワーク サービスと対話できるようにするアプリケーション層。

WAN プロトコル

OSI モデルに加えて、WAN 上のさまざまなタイプのデータ送信には特定のプロトコルが使用されます。データを送信または受信する前に、2 つのデバイスがその情報の構造について合意する必要があります。プロトコルは、データの送信方法と受け入れ方法に関するルールを定義します。

一般的な WAN プロトコルは次のとおりです。

• TCP/IP (伝送制御プロトコル/インターネット プロトコル): インターネットおよび最新のネットワークの基本的なプロトコル スイート。 TCP は、エラー チェックを実行し、失われたパケットを再送信し、順序が狂ったパケットを並べ替えることによって信頼性を確保します。 IP は、IPv4 または IPv6 を使用して IP アドレスを割り当て、ネットワーク全体にパケットを送信することにより、アドレス指定とルーティングを処理します。 TCP/IP は、ファイル転送や Web 通信など、すべてのデータを完全かつ正確に配信する必要がある場合に使用されます。

• UDP (ユーザー データグラム プロトコル): UDP は同じ TCP/IP プロトコル スイート内で動作しますが、エラー チェック、失われたパケットの再送信、またはパケット順序の保証を実行しないため、信頼性が低くなります。ただし、その方が速いです。 UDP は、VoIP、ビデオ ストリーミング、オンライン ゲームなど、完全な精度よりも速度が優先されるリアルタイム アプリケーションに使用されます。

• ATM (非同期転送モード): このプロトコルは、継続的かつ予測可能な動作のために予約された帯域幅を備えた固定 53 バイト セルでデータを転送します。サービス品質 (QoS) 保証による音声、ビデオ、データの高速伝送をサポートします。かつては広く使用されていましたが、現在ではそのほとんどが MPLS などの最新テクノロジーに置き換えられています。

• MPLS (マルチプロトコル ラベル スイッチング): MPLS はデータ パケットにラベルを割り当て、ネットワーク上に所定のパスを作成します。各ホップで決定を行う IP ルーティングとは異なり、MPLS は転送の決定を 1 回だけ行います。これにより、高速かつ予測可能なトラフィック フローが可能になります。

• フレームリレー: 事前に確立されたポイントツーポイント接続である相手先固定接続 (PVC) を使用するパケット交換プロトコル。コスト効率が高く高速であることで知られていますが、エラー修正機能はありません。

• PoS (SONET/SDH 上のパケット): IP パケットを光ファイバー ネットワーク上に直接封入します。高速かつ低遅延の伝送を実現します。

ソフトウェア デファインド WAN (SD-WAN) とは何ですか?

SD-WANはSoftware-Defined WANの略で、「Software-Defined」の部分がその機能を知る大きなヒントとなります。 SD-WAN は、特定のソフトウェアがネットワーク上で優先されるように指定するため、ユーザーが重要であると定義したソフトウェアにより多くのデータを割り当てることができます。 SD-WAN は、ビデオや音声などのカテゴリに帯域幅を広く割り当てるのではなく、YouTube や Zoom などの特定のサービスにデータを割り当てます。

従来の WAN ネットワークは、利用可能な帯域幅を使用してネットワーク間でトラフィックを送信します。帯域幅が高速道路だとすれば、データ パケットは自動車です。 WAN では、データ トラフィックを送信できる帯域幅が限られています。 SD-WAN はスマート ソフトウェアを使用して、ユーザーが帯域幅の配分方法をより詳細に制御できるようにします。つまり、ユーザーにとって最も重要なアプリに「優先レーン」を開くことになります。

WAN の最適化とは何ですか?

WAN 最適化とは、ワイド エリア ネットワーク上のデータ転送の品質とパフォーマンスを向上させる技術を指します。 WAN の最適化は、レイテンシーの短縮、帯域幅の制限の克服、パケット損失の最小化に重点を置いています。

WAN 最適化手法には次のようなものがあります。

• トラフィック フロー管理: VoIP やビデオ ストリーミングなどの重要なアプリケーションにとって重要なトラフィックを優先します。トラフィック フロー管理は、時間に敏感なアプリケーションの輻輳を軽減し、遅延を減らし、速度を向上させるために、TCP/IP 設定を変更します。

• ローカル サーバー上の情報のキャッシュ: 頻繁にアクセスされるデータをキャッシュすると、より動的なプロセスのために帯域幅が解放されます。キャッシュされたデータには、ダウンロード速度を低下させるためにウェブサイトに保存されたビデオや画像コンテンツ、頻繁に開くファイルのコピー、ウェブ リクエストを高速化するために保存されたドメイン結果などが含まれる場合があります。

• 重複排除: 重複排除は、冗長データの転送を特定して排除します。データの一意のコピーは 1 つだけ送信され、重複したものはその元のコピーを参照するポインタに置き換えられます。

• データ圧縮: データ圧縮によりデータのサイズが削減され、より高速な送信が可能になります。追加の帯域幅を必要とせずに速度と効率を向上させるのに役立ちます。

WAN 上で身を守る

WAN では、特にパブリック ネットワークや安全でないネットワークを通過する場合、セキュリティ リスクが増大する可能性があります。適切な保護策がなければ、転送中のデータは傍受、改ざん、不正アクセスに対して脆弱になる可能性があります。さらに、WAN に接続されているエンドポイントは、ランサムウェアやその他のマルウェア、フィッシング攻撃などのリスクにさらされる可能性があります。

ただし、WAN のセキュリティは実装に大きく依存します。暗号化、ファイアウォール、侵入検知システム、安全な通信プロトコルなどのテクノロジーにより、これらのリスクを大幅に軽減できます。

WAN 上で身を守るには:

• 最新のパッチを入手し、既知のコンピュータ セキュリティの悪用をすべて解決するために、オペレーティング システムを常に最新の状態に保ちます。

• ウイルスやマルウェアを定期的にスキャンし、ファイアウォールを実装します。

• Signal や WhatsApp など、エンドツーエンド暗号化を備えたプライベート メッセージング アプリを使用します。

• 信頼できる VPN を入手して、スヌープからデータをより適切に保護してください。

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