Mạng WAN (Wide Area Network) là hệ thống cơ sở hạ tầng mạng kết nối các vị trí địa lý khác nhau thành một mạng lưới toàn cầu. Với vai trò quan trọng trong việc kết nối các văn phòng, chi nhánh, và người dùng từ xa, mạng WAN đóng vai trò không thể thiếu trong các doanh nghiệp hiện đại.
Bài viết này sẽ khám phá sâu hơn về tầm quan trọng của mạng WAN, cấu trúc cơ bản của nó, và cách hoạt động để cung cấp kết nối đáng tin cậy và hiệu quả trên diện rộng.
WAN là gì?
Mạng WAN là viết tắt của Wide Area Network trong tiếng Anh. WAN là mạng diện rộng, không giới hạn trong một phạm vi cụ thể mà có thể mở rộng ra nhiều địa điểm khác nhau, thậm chí trên toàn cầu. Mạng WAN ra đời để mở rộng kết nối dữ liệu qua nhiều khu vực địa lý rộng lớn, từ thành phố, tiểu bang đến các quốc gia.
Mạng WAN được triển khai bởi các nhà cung cấp và sau đó các doanh nghiệp thuê lại để sử dụng cho việc chuyển tiếp dữ liệu, lưu trữ hoặc giao tiếp với nhau. Mạng WAN được thiết kế để kết nối các thiết bị với nhau ở khoảng cách xa mà không cần phải sử dụng các phương tiện kết nối dây.
Về mặt quy mô địa lý, mạng WAN đứng ở vị trí thứ hai, ngay sau mạng GAN (Global Area Network – mạng toàn cầu liên kết nhiều mạng với nhau và có phạm vi bao phủ không giới hạn).
Lịch sử ra đời của mạng WAN
Mạng WAN có lịch sử phát triển từ khi mạng điện toán ra đời. So với trước đây, mạng WAN ngày nay đã có nhiều cải tiến đáng kể:
Trước đây, mạng WAN phụ thuộc vào các tùy chọn như modem và đường dây chuyển mạch, với tốc độ truyền tải khoảng 2400 bps. Ngày nay, mạng WAN sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến hơn như đường dây thuê bao, MPLS, internet băng thông rộng và vệ tinh, với tốc độ truyền tải có thể đạt đến 40 Gbps và 100 Gbps. Điều này cho phép các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn có thể hoạt động trên WAN với tốc độ cao, giúp các doanh nghiệp triển khai các ứng dụng hiện đại một cách dễ dàng.
So với mạng LAN, mạng WAN cũng có nhiều ưu điểm nổi bật. Trong mạng LAN, các thiết bị như điện thoại, laptop cần phải được kết nối bằng dây cáp và có giới hạn khoảng cách địa lý. Mạng WAN đã khắc phục hoàn toàn những hạn chế này bằng việc cho phép các thiết bị kết nối mạng ở khoảng cách xa hơn.
Trong một môi trường doanh nghiệp, mạng WAN cho phép kết nối đến trụ sở chính, các chi nhánh, cơ sở máy chủ và dịch vụ đám mây, giúp thực hiện các chức năng quan trọng hàng ngày mà không gặp phải các vấn đề chậm trễ.
Lợi ích và hạn chế của mạng WAN là gì?
Cũng như các mạng khác, mạng WAN cũng có những ưu điểm và nhược điểm, điển hình như sau:
Lợi ích
Mạng WAN là một công nghệ phổ biến trong cuộc sống với những ưu điểm nổi bật như sau:
- Mạng có khả năng phủ sóng một khu vực địa lý rộng lớn, cho phép mở rộng ra nhiều địa điểm và kết nối từ xa mà không bị giới hạn tín hiệu.
- Có thể kết nối một lượng lớn các thiết bị đầu cuối như máy tính, điện thoại, máy tính bảng, bảng điều khiển trò chơi,…
- Hiệu quả trong việc kiểm soát truy cập của người dùng.
Khả năng lưu trữ và chia sẻ thông tin trên một phạm vi lớn. - Cho phép chia sẻ tài nguyên và phần mềm bằng cách kết nối các máy trạm với nhau.
Hạn chế
- Tốc độ truyền tải khác nhau tùy vào vị trí và điều kiện mạng, có thể từ nhanh đến chậm.
- Chi phí thiết lập ban đầu của mạng WAN cao hơn đáng kể so với mạng LAN do tính phức tạp của hệ thống mạng.
- Quá trình xử lý và khắc phục sự cố trên mạng WAN có thể tốn nhiều thời gian.
- Để đảm bảo mạng WAN hoạt động ổn định, cần sự can thiệp của các chuyên viên kỹ thuật và quản trị viên có kinh nghiệm.
- Tính bảo mật của mạng WAN thường đòi hỏi các biện pháp bảo mật chặt chẽ để ngăn chặn các mối đe dọa từ bên ngoài.
Mạng Wan có các kiểu kết nối nào?
Theo kiểu truyền thống
Dựa trên các yêu cầu về địa lý, ứng dụng và các dịch vụ được cài đặt sẵn bởi nhà cung cấp, mạng WAN được thiết kế thành ba kiểu truyền thống chính là:
- Thiết kế mạng WAN theo cấu trúc hình sao.
- Thiết kế mạng WAN theo cấu trúc hình lưới.
- Thiết kế mạng WAN theo cấu trúc hình lưới bán phần.
Theo kiến trúc dự phòng
Vì mạng WAN có tốc độ thấp và độ tin cậy không cao, việc triển khai thiết kế mạng dự phòng là cực kỳ cần thiết.
Thiết kế mạng dự phòng giúp cải thiện tính sẵn có của mạng WAN và giảm thiểu thời gian gián đoạn khi xảy ra sự cố kết nối. Đặc biệt, mạng WAN có thể dễ dàng triển khai mô hình kết nối quay số hoặc thuê kênh riêng.
Kết nối WAN có mục đích gì ?
Mạng diện rộng (WAN) được coi là trụ cột của các doanh nghiệp hiện đại. Với việc tài nguyên số hóa, các công ty sử dụng mạng WAN để thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Thực hiện giao tiếp bằng giọng nói và video.
- Chia sẻ tài nguyên giữa nhân viên và khách hàng.
- Truy cập và sao lưu dữ liệu từ kho lưu trữ từ xa.
- Kết nối với các ứng dụng chạy trên đám mây.
- Chạy và lưu trữ các ứng dụng nội bộ.
Việc cải tiến công nghệ WAN giúp các tổ chức truy cập thông tin một cách an toàn, nhanh chóng và tin cậy. Mạng WAN đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và đảm bảo tính liên tục của các doanh nghiệp.
Kiến trúc WAN là gì?
Mạng diện rộng (WAN) được xây dựng dựa trên mô hình Kết nối hệ thống mở (OSI), mô hình này định nghĩa và tiêu chuẩn hóa các phương tiện viễn thông trong mạng. Mô hình OSI bao gồm 7 lớp, mỗi lớp có chức năng riêng biệt và các công nghệ mạng hoạt động trên từng lớp này để tạo thành một mạng WAN hoạt động.
- Lớp 7 – Lớp ứng dụng: Lớp ứng dụng giao tiếp trực tiếp với người dùng và quản lý cách các ứng dụng tương tác với mạng. Ví dụ: Ứng dụng lịch đặt trước quản lý việc đặt lịch, gửi lời mời, thay đổi múi giờ.
- Lớp 6 – Lớp trình bày: Lớp trình bày chuẩn bị dữ liệu để truyền trên mạng và áp dụng các phương pháp mã hóa. Ví dụ: Mã hóa dữ liệu trong cuộc họp để đảm bảo bảo mật thông tin.
- Lớp 5 – Lớp phiên: Lớp phiên quản lý các kết nối giữa các ứng dụng trên các thiết bị khác nhau. Ví dụ: Thực hiện kết nối giữa máy tính cá nhân và máy chủ web khi làm việc từ xa.
- Lớp 4 – Lớp truyền tải: Lớp truyền tải quản lý quá trình truyền gửi dữ liệu qua mạng và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Ví dụ: TCP (Giao thức điều khiển truyền vận) quản lý việc đóng gói và gửi dữ liệu từ máy tính đến máy chủ.
- Lớp 3 – Lớp mạng: Lớp mạng quản lý địa chỉ IP và định tuyến dữ liệu qua mạng. Ví dụ: Quản lý đường đi cho các gói tin thông qua địa chỉ IP.
- Lớp 2 – Lớp liên kết dữ liệu: Lớp liên kết dữ liệu thiết lập, duy trì và chấm dứt kết nối vật lý giữa các thiết bị trên mạng. Ví dụ: Quản lý truyền dẫn dữ liệu từ một thiết bị mạng sang thiết bị mạng khác.
- Lớp 1 – Lớp vật lý: Lớp vật lý quản lý việc truyền dữ liệu dưới dạng bit, tín hiệu quang hoặc sóng điện từ qua các phương tiện truyền dẫn. Ví dụ: Quản lý truyền dẫn dữ liệu qua cáp sợi quang hoặc kết nối không dây.
Các giao thức WAN là gì?
Các giao thức mạng diện rộng (WAN), hay các giao thức mạng, đóng vai trò quan trọng trong xác định các quy tắc giao tiếp trên các mạng. Dưới đây là một số ví dụ:
Frame Relay
Chuyển tiếp khung là công nghệ đóng gói dữ liệu vào các khung và truyền chúng qua các đường dây riêng đến các nút chuyển tiếp khung. Frame Relay hoạt động trên lớp 2 (Data Link Layer), cho phép truyền thông tin từ mạng LAN này sang mạng LAN khác thông qua nhiều bộ chuyển mạch và bộ định tuyến.
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
ATM là công nghệ WAN sử dụng các ô dữ liệu có kích thước cố định là 53 byte. Thiết bị mạng ATM sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian để chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số thành các ô dữ liệu có kích thước cố định, sau đó truyền chúng và tập hợp lại tại điểm đích.
Packet over SONET/SDH (POS)
Gói tin qua SONET/SDH (POS) là giao thức truyền thông xác định cách các liên kết điểm-điểm giao tiếp bằng sử dụng cáp quang. POS thường được sử dụng để truyền dữ liệu giữa các điểm trong một mạng WAN.
TCP/IP
Giao thức Điều khiển Truyền vận/Internet (TCP/IP) xác định cách dữ liệu được đóng gói, gửi, truyền, định tuyến và nhận. IPv6 là phiên bản mới nhất của TCP/IP, được sử dụng rộng rãi trong các mạng WAN và Internet để đảm bảo việc giao tiếp đầu-cuối hiệu quả.
Các thức mà mạng WAN hoạt động?
Doanh nghiệp có tài nguyên chạy tại nhiều trung tâm dữ liệu, văn phòng chi nhánh và các đám mây riêng ảo (VPC). Để kết nối các tài nguyên này, doanh nghiệp sử dụng nhiều loại kết nối mạng và dịch vụ Internet từ các nhà cung cấp dịch vụ bên thứ ba. Dưới đây là một số loại kết nối phổ biến:
Đường dây thuê (Leased Line)
Đường dây thuê là kết nối mạng trực tiếp có thể thuê từ nhà cung cấp mạng lớn như ISP. Nó kết nối hai điểm cuối của mạng LAN với nhau và có thể là kết nối vật lý hoặc ảo trên cơ sở hạ tầng mạng khác.
Virtual Private Network (VPN) qua Internet
VPN qua Internet là cách mã hóa các gói dữ liệu khi chúng di chuyển qua Internet công cộng. Bằng cách này, bạn có thể truy cập vào các máy chủ của doanh nghiệp từ xa và tạo ra một mạng riêng ảo (VPN) để bảo vệ dữ liệu.
Multiprotocol Label Switching (MPLS)
MPLS là kỹ thuật định tuyến dựa trên nhãn trước, giúp quản lý lưu lượng dữ liệu hiệu quả hơn. Nó hoạt động ở các lớp OSI 2 và 3 và được sử dụng để tạo một mạng hợp nhất trên nền tảng hạ tầng hiện có như IPv6, Frame Relay, ATM hoặc Ethernet.
Software-Defined WAN (SD-WAN)
SD-WAN là bước tiến từ MPLS, tập trung các chức năng mạng vào một lớp phần mềm. SD-WAN hoạt động trên các kết nối Internet băng thông rộng hàng hóa, mang lại tính linh hoạt và giảm chi phí so với kết nối MPLS truyền thống.
Tối ưu hóa mạng WAN là gì?
Để tối ưu hóa mạng diện rộng (WAN), có một số kỹ thuật phổ biến được áp dụng để cải thiện các chỉ số hiệu suất như thông lượng, tắc nghẽn và độ trễ. Dưới đây là phân loại các kỹ thuật này:
Quản lý luồng lưu lượng:
- Lưu vào bộ nhớ đệm: Được sử dụng để lưu trữ thông tin thường xuyên trên các máy chủ cục bộ, giúp giảm độ trễ khi truy cập dữ liệu.
- Loại bỏ bản sao dữ liệu: Xác định và loại bỏ các bản sao dữ liệu dư thừa, đặc biệt là trong các ứng dụng sao lưu dữ liệu và phục hồi sau thảm họa.
- Nén dữ liệu: Áp dụng nén hoặc tạo tệp dữ liệu ở định dạng zip để giảm lượng dữ liệu cần phải truyền đi trên mạng.
Tăng tốc giao thức: Kết hợp thông tin giao tiếp qua giao thức trò chuyện để giảm số lượng gói dữ liệu trên mạng và tăng tốc độ truyền dữ liệu.
Tốc độ và giới hạn kết nối: Quản trị viên mạng có thể giới hạn số lượng kết nối truy cập Internet đồng thời, số lượng người dùng hoặc lượng băng thông mà mỗi người dùng có thể sử dụng, nhằm giảm tải cho mạng WAN.
Phân đoạn mạng: Kiểm soát luồng dữ liệu cho từng ứng dụng cụ thể, giúp phân bổ băng thông mạng một cách hiệu quả giữa các ứng dụng khác nhau. Các nhà mạng có thể ưu tiên hóa các ứng dụng quan trọng để cải thiện hiệu suất chung của hệ thống.
Bảo mật mạng WAN
Bạn có thể sử dụng những phương pháp sau để có thể bảo mật mạng WAN:
- Thực hiện sao lưu dữ liệu quan trọng thường xuyên.
- Cài đặt và định kỳ cập nhật phần mềm diệt virus.
- Gỡ bỏ các tập tin, chương trình và dịch vụ không cần thiết.
- Cập nhật hệ điều hành định kỳ.
- Cài đặt và cấu hình tường lửa.
- Đóng các cổng truy cập không cần thiết.
- Đặt mật khẩu cho BIOS máy tính.
- Thiết lập các quy định bảo mật cho Group Policy Objects (GPO).
- Sử dụng phần mềm lọc nội dung cho HTTP, FTP, SMTP.
- Sử dụng phần mềm chống thư rác hiệu quả.
Những nguyên tắc này giúp tăng cường bảo mật và giảm thiểu các rủi ro cho mạng máy tính, đặc biệt là trong môi trường doanh nghiệp nhỏ.
Thiết bị được sử dụng cho mạng WAN
Các thiết bị phổ biến được sử dụng trong mạng WAN bao gồm:
- Router.
- WAN Switch.
- Modem (CSU/DSU).
- Access server (máy chủ truy cập).
Các dạng mạng diện rộng
Các loại mạng diện rộng mà bạn có thể tham khảo gồm:
- ATM
- Cable modem
- Dial-up
- DSL
- Frame relay
- ISDN
- Leased line
- X.25
Giao thức đường truyền gồm những kiểu nào?
Các giao thức đường truyền sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm:
- HDLC – High-level Data Link Control: Sử dụng cho các mạng point-to-point.
- PPP – Point-to-Point Protocol: Sử dụng cho các kết nối quay số (dial-up).
- LAPD – Link Access Procedure D channel: Sử dụng cho các mạng ISDN trên kênh D (D Channel).
- LAPF – Link Access Procedure Frame: Sử dụng cho mạng chuyển mạch gói Frame Relay.
- LAPB – Link Access Procedure Balanced: Sử dụng cho mạng chuyển mạch gói X.25.
10 phương pháp tốt nhất để triển khai và quản lý mạng WAN
- Triển khai kết nối không dây trong định cấu hình mạng diện rộng của bạn: trong các mô hình làm việc kết hợp, nhân viên thường mang theo máy tính xách tay và điện thoại thông minh đến nơi làm việc, đòi hỏi sự tồn tại của kết nối WAN không dây.
- Triển khai mô hình “phần cứng nhẹ” cho kiến trúc WAN: Ví dụ, bạn có thể cần phải thêm các điểm truy cập mới để đáp ứng các thay đổi trong bố cục văn phòng. Ngoài ra, việc mua sắm thiết bị phần cứng mới cũng có thể cần thiết để tăng cường an ninh mạng.
- Thận trọng trong việc chọn nhà cung cấp mạng WAN: bạn có thể tự mình thiết lập môi trường mạng bằng cách làm việc trực tiếp với nhà cung cấp thiết bị phần cứng WAN.
- Triển khai nhiều lớp cơ chế an toàn dự phòng: cơ chế an toàn dự phòng và hạ tầng WAN sao lưu đều quan trọng như kết nối chính. Một cơ chế an toàn dự phòng hiệu quả nên sử dụng công nghệ khác so với mạng WAN chính.
- Xây dựng chiến lược bảo mật cho mạng WAN: tăng cường các biện pháp bảo mật cục bộ bằng cách cấu hình cổng thông tin hợp nhất để chỉ cho phép những người dùng được ủy quyền truy cập và thực hiện kiểm soát truy cập vào mạng.
- Tận dụng các công nghệ tối ưu hóa mạng WAN: Có nhiều công nghệ tối ưu hóa mạng WAN bao gồm việc nén dữ liệu, giảm kích thước gói tin mạng để giảm tải băng thông và ngăn chặn trùng lặp dữ liệu.
- Thiết lập mạng WAN để hỗ trợ môi trường đa đám mây: Việc sử dụng ngày càng nhiều các ứng dụng đám mây là một xu hướng công nghệ đáng chú ý trong giai đoạn 2020-2021.
- Đạt sự cân bằng phù hợp giữa các kênh thuê riêng và kết nối do phần mềm xác định: SD-WAN cung cấp một giải pháp kinh tế hơn so với việc sử dụng các kênh thuê truyền thống, đồng thời đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy và nhất quán trong tương lai.
- Định kỳ đánh giá lại và nâng cấp kiến trúc WAN với các giải pháp mới nổi: Một ví dụ điển hình là Juniper và Intel hiện đang cung cấp các giải pháp WAN hỗ trợ trí tuệ nhân tạo (AI) để tự động hóa các quy trình mạng và cung cấp một cách thông minh.
- Phân tích và nâng cao WAN: Để đảm bảo mạng WAN của bạn luôn hoạt động tốt, hãy xem xét đánh giá lại cấu hình hiện tại hàng năm, kiểm tra xem có thành phần mạng nào đã lỗi thời hoặc cần nâng cấp, và áp dụng các giải pháp mới nhất trên thị trường.
Tóm lại, mạng WAN đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc kết nối các địa điểm và người dùng trên phạm vi rộng. Được xây dựng trên nền tảng các công nghệ và giao thức tiên tiến, mạng WAN không chỉ cung cấp khả năng truy cập đồng nhất mà còn giúp nâng cao hiệu suất và linh hoạt trong hoạt động kinh doanh.
