Ein Weitverkehrsnetz (Wide Area Network, WAN) ist ein Rechnernetz, welches einen sehr grossen geografischen Bereich (Land, Kontinent oder die ganze Welt) abdeckt.
Einführung
Ein WAN setzt sich oft aus vielen einzelnen, kleineren, von mehreren Organisationen betriebenen Rechnernetzen zusammen, die über Vermittlungssysteme miteinander verbunden werden. Beispiele für WANs sind das weltweite Telefonnetz inklusive der angeschlossenen Mobilfunknetze sowie das Internet. Einzelne Organisationen wie national oder international operierende Firmen betreiben oft eigene WANs, an welches nur firmeneigene Endsysteme (z.B. Computer, Telefone) angeschlossen sind. Falls ein solches firmeninternes Rechnernetz auf Internet-Protokollen basiert, spricht man auch von einem Intranet.
Adressierung
Typischerweise sind in einem WAN eher viele End- und Zwischensysteme miteinander verbunden. Daher ist es wichtig, dass die Netzarchitektur gute Skalierbarkeitseigenschaften aufweist. Hierzu gehört ein geeignetes Adressierungskonzept, welches erlaubt, dass nicht jedes Endsystem in einem Zwischensystem einen eigenen Eintrag in einer Wegewahltabelle belegt, sondern dass möglichst viele Endsysteme in einem Zwischensystem zu einem Eintrag zusammengefasst werden können. Geeignete Adressierungssysteme sind in der Regel hierarchisch aufgebaut. Dies bedeutet, dass Endsysteme im selben Teilnetz das gleiche Adresspräfix besitzen. Teilnetze können dann wieder aus kleineren Teilnetzen bestehen. Vermittlungssysteme vermitteln zwischen den Teilnetzen, d.h. sie leiten Daten zwischen Teilnetzen weiter.
Leitungsvermittlung
Hinsichtlich der Vermittlung lassen sich zwei grundlegende Konzepte, die Paketvermittlung und die Leitungsvermittlung unterscheiden. Bei der Leitungsvermittlung wird vor der Kommunikation eine Verbindung zwischen Endsystemen aufgebaut und diese nach der Kommunikation wieder abgebaut. Während beim analogen Telefonnetz diese Verbindung physikalisch durchgängig aufgebaut wurde, wird diese heute beim digitalen Telefonnetz (Integrated Services Digital Network, IDSN) mit Hilfe von Zeit- oder Frequenzmultiplexen simuliert. Es werden jedoch Netzressourcen exklusiv für eine Verbindung reserviert. In Backbone-Netzen müssen Übertragungsraten im Gigabit-pro-Sekunde-Bereich unterstützt werden. Bei den dort eingesetzten Verfahren wie Synchronous Digital Hierarchy (SDH) werden die einzelnen Verbindungsdaten per Zeitmultiplexen in periodisch wiederkehrenden Übertragungsrahmen, welche auch Steuerungs- und Managementinformationen enthalten, übertragen. Mehrere Übertragungsrahmen mit einer niedrigeren Bitrate können durch Multiplexer in einem Übertragungsrahmen höherer Bitrate zusammengefasst werden.
Paketvermittlung
Bei der Paketvermittlung werden die Datenströme in Pakete zerlegt. Datagramme sind dabei selbstbeschreibend. Das Weiterleiten der Pakete durch die Vermittlungssysteme hängt ausschließlich von der Analyse der Steuerinformation in den Paketen ab, z.B. von der Zieladresse im Paket-Header. Auch bei virtuellen Verbindungen erfolgt ein Zerlegen der Datenströme in Pakete. Jedoch werden hier ähnlich wie bei der Leitungsvermittlung vor der eigentlichen Kommunikation (virtuelle) Verbindungen aufgebaut und danach wieder abgebaut. Beim Aufbau der virtuellen Verbindungen werden dieser in jedem Vermittlungssystem lokale Verbindungskennungen zugewiesen. Anhand dieser Kennungen erfolgt das Weiterleiten der nachfolgenden Pakete auf entsprechende Ausgänge des Vermittlungssystems sowie das Abbilden auf Verbindungskennungen für das nachfolgende Vermittlungssystem. Beispiele für virtuelle Verbindungen sind X.25 und Asynchronous Transfer Mode (ATM). Wichtigstes Beispiel für die Datagramm-Technik ist das Internet basierend auf dem Internet Protocol (IP). Vermittlungssysteme im Internet heissen auch Router. Multiprotocol Label Switching (MPLS) ist ein Ansatz, welcher virtuelle Verbindungen über IP im Internet unterstützt. MPLS wird zur Verkehrssteuerung (Traffic Engineering), der Unterstützung von Dienstgüten (Quality of Service) und virtuellen privaten Netzen (VPN) im Internet eingesetzt.
Ethernet
Aufgrund des Fortschritts in der optischen Übertragungstechnik lassen sich heute mit Hilfe von Glasfasern große Strecken bis zu 100 km ohne eine Signalaufbereitung überbrücken. Des Weiteren lassen sich in einer Glasfaser mehrere Wellenlängen parallel transportieren. Dies erlaubt auch zunehmend den Einsatz von Technologien, die ursprünglich für lokale Netze (Local Area Networks) entwickelt wurden, in Weitverkehrsnetzen. So lassen sich beispielsweise über längere Glasfaserstrecken Ethernet-Pakete zwischen LAN-Switches austauschen.
Literatur
Tanenbaum, A.: Computernetzwerke, 4. Auflage, Prentice Hall, 2003
Peterson, L.; Davie, B.S.: Computer Networks, 4th edition, Morgan Kaufmann, 2007
Kurose, J.; Ross, K.: Computer Networking, 4th edition, Addison Wesley, 2007
