WAN (Wide Area Network): Der ultimative Leifaden

Du nutzt jeden Tag Wide Area Networks (WAN), um zu surfen, zu arbeiten und zu chatten – auch wenn du dir dessen nicht bewusst bist. In diesem Leitfaden erklären wir dir, was ein WAN ist und warum es für dein Online-Leben wichtig ist.

Was ist ein WAN?

Ein WAN ist ein Netzwerk aus kleineren lokalen Netzwerken (LAN), die für einen bestimmten Zweck miteinander verbunden sind. Im Grunde ist es ein Netzwerk von Netzwerken, das sich über mehrere Standorte erstreckt. WANs haben keine Obergrenze, was die Größe angeht, und reichen von einfachen Unternehmensverbindungen zwischen zwei Filialen bis hin zum größten und komplexesten Netzwerk überhaupt – dem Internet.

WAN vs. LAN: Was ist der Unterschied?

Der Hauptunterschied zwischen WANs und LANs liegt in ihrem Umfang. Ein LAN verbindet Geräte in einem einzigen Bereich, egal ob es sich um ein Bürogebäude, einen Hochschulcampus oder sogar einen einzelnen Haushalt handelt. Im Gegensatz dazu verbindet ein WAN mehrere LANs miteinander, sodass Geräte in verschiedenen Netzwerken miteinander kommunizieren können.

Stell dir vor, du willst ein Bild von deinem Laptop in deinen Cloud-Speicher hochladen. Dein Laptop ist mit deinem Heimnetzwerk verbunden, das ein LAN ist. Die Server des Cloud-Anbieters sind über mehrere Rechenzentren verteilt, von denen jedes sein eigenes Netzwerk hat. Diese einzelnen Netzwerke kommunizieren über das Internet – ein globales WAN –, das als Medium für die Datenübertragung dient.

Wie funktioniert ein WAN?

Ein WAN funktioniert, indem es Nachrichten zwischen mehreren verbundenen LANs weiterleitet.

1.
Um ein LAN mit dem WAN zu verbinden, brauchst du ein Gateway – meistens einen Router. Dieses Gateway macht ausgehende Daten für die Übertragung über WAN-Protokolle bereit und sagt, wohin sie geschickt werden sollen.
2.
Das WAN schickt das Paket zu einem anderen Gateway, das zum LAN mit dem Empfangsgerät führt. Die Daten können über verschiedene Netzwerktypen übertragen werden, darunter sowohl öffentliche Infrastrukturen (wie das Internet) als auch private Standleitungen.
3.
Das WAN schickt das Paket zu einem anderen Gateway, das zum LAN mit dem Empfangsgerät führt. Dieses Gateway packt die Daten aus und schickt sie an den Empfänger.

Eine Infografik, die zeigt, wie LANs mit einem WAN zusammenarbeiten, um Nachrichten zwischen Geräten zu verschicken.

Was macht man mit einem WAN?

WANs dienen dazu, dass Geräte aus verschiedenen Netzwerken miteinander kommunizieren können. Das klingt zwar einfach, aber denk dran, dass diese Netzwerke kilometerweit oder sogar Kontinente voneinander entfernt sein können – deshalb sind WANs der Grundstein der globalen Telekommunikation.

Öffentliche WANs wie das Internet werden jeden Tag von Milliarden von Menschen genutzt, um zu kommunizieren und auf Online-Dienste zuzugreifen. Die WAN-Infrastruktur macht's möglich, dass du im Internet surfen (auf Server zugreifen, die die Website-Inhalte hosten), Online-Banking nutzen (Verbindung zum Netzwerk und zu den Diensten der Bank herstellen) und soziale Medien nutzen (Verbindung zur Plattform herstellen) kannst.

Gleichzeitig können multinationale Unternehmen private WANs einrichten, um ihre Büros miteinander zu verbinden, sodass Mitarbeiter in verschiedenen Ländern auf dieselben Systeme zugreifen, Dateien austauschen und täglich zusammenarbeiten können. Bildungseinrichtungen können private WANs nutzen, um einen einfachen Zugang zu Online-Lernangeboten zu ermöglichen und Forschungsergebnisse zwischen Mitarbeitern an verschiedenen Standorten auszutauschen.

Wo werden WANs normalerweise eingesetzt?

WANs werden am häufigsten in den folgenden Bereichen eingesetzt:

Telekommunikation

Wie wir schon gesagt haben, ist das Internet ein riesiges öffentliches WAN, das Millionen von LANs miteinander verbindet. Diese LANs reichen von kleinen Heimnetzwerken bis hin zu öffentlichen Behörden.

Regierungs- und Militärnetzwerke

Sowohl Regierungsbehörden als auch Militär nutzen sichere private WANs, um sich mit sensiblen Einrichtungen wie Militärstützpunkten im Ausland zu verbinden.

Unternehmensnetzwerke

Firmen, Einzelhandelsketten und Franchise-Unternehmen nutzen private WANs, um ihre regionalen Büros zu verbinden, damit Mitarbeiter auf der ganzen Welt auf die gleichen Ressourcen zugreifen können.

Bildung

Schulen und Unis können ein WAN einrichten, das den ganzen Campus oder sogar mehrere Campusse in der Region abdeckt. Diese WANs werden sowohl für die Forschung (z. B. zum Austausch von Daten zwischen Professoren) als auch für die Verwaltung genutzt.

Private Gesundheitsversorgung

Gesundheitsunternehmen, die mehrere Krankenhäuser oder Forschungslabore betreiben, nutzen oft private WANs, um vertrauliche Patientendaten und Forschungsergebnisse auszutauschen.

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Die gängigsten WAN-Protokolle und -Technologien

Die Übertragung von Infos über ein WAN wird durch WAN-Protokolle geregelt – das sind Standard-Regeln für die Formatierung, Packaging und Weiterleitung von Daten. Diese Protokolle brauchen WAN-Technologien, um zu funktionieren, die die physische und logische Infrastruktur des Netzwerks selbst bilden.

Arten von WAN-Protokollen

„WAN-Protokoll“ ist ein Sammelbegriff für alle Protokolle, die bei der Übertragung über ein WAN zu entfernten LANs verwendet werden. Die WAN-Protokollsuite umfasst:

PPP (Point-to-Point Protocol) ist ein Protokoll der Datenverbindungsschicht (Schicht 2 im Standard-OSI-Modell), das zwei Router direkt miteinander verbindet. PPP war mal eine zuverlässige Option für sichere Kommunikation über einfache WAN-Verbindungen, aber das Protokoll wird heute meistens durch die Ethernet-Technologie ersetzt.

High-Level Data Link Control (HDLC) ist ein weiteres Layer-2-Protokoll, das früher für zuverlässige Datenübertragung in Punkt-zu-Punkt- und Mehrpunktkommunikation genutzt wurde. Genau wie PPP wurde auch HLDC durch die Ethernet-Technologie ersetzt.

IP (Internet Protocol) ist das typische WAN-Protokoll – schließlich ist das Internet selbst ein WAN. Jeder Router hat eine WAN-IP-Adresse (auch als öffentliche IP-Adresse bezeichnet), damit andere Netzwerke ihn über das WAN, mit dem er verbunden ist, finden können. IP ist ein Layer-3-Protokoll nach dem OSI-Modell.

Das Border Gateway Protocol (BGP) kümmert sich um das Routing von Datenpaketen im Internet, indem es Routing- und Erreichbarkeitsinfos zwischen Edge-Routern austauscht. BGP wird oft von autonomen Systemen benutzt – das sind Gruppen von IP-Netzwerken und Routern, die von einer einzigen Stelle gesteuert werden. BGP läuft auf Schicht 7 des OSI-Modells.

Open Shortest Path First (OSPF) ist ein weiteres Layer-7-Protokoll, mit dem Router Netzwerktopologiekarten erstellen können, um den kürzesten Weg für Daten zu finden.

Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) hilft Routern dabei, Infos auszutauschen, um den effizientesten Weg durch das Netzwerk zu finden.

Arten von WAN-Technologien

Die folgenden Technologien sind in WAN-Setups weit verbreitet.

Ethernet ist eine Gruppe von Technologien und Protokollen, die den Großteil des Internets, das wir heute nutzen, unterstützen. Ethernet läuft nach dem IEEE 802.3-Standard (oder dem Ethernet-Standard), den Spezifikationen, die in den 1980er Jahren vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) entwickelt wurden. Ethernet hat sich im Laufe der Jahre immer weiter entwickelt – während die erste Version nur Geschwindigkeiten von 10 Mbit/s schaffte, können einige häufig verwendete Typen jetzt Geschwindigkeiten von etwa 40 Gbit/s erreichen.
Softwaredefinierte Netzwerktechnologien sind das Rückgrat von SD-WANs (softwaredefinierten WANs), die keine spezielle Hardware brauchen, um den Netzwerkverkehr zu steuern. Die Möglichkeit, Netzwerke aufzubauen, ohne viel in die physische Infrastruktur zu stecken, hat SD-WANs zur beliebtesten WAN-Lösung gemacht.
Breitbandinternet ist der Sammelbegriff für Netzwerktechnologien, die Daten mit hoher Bandbreite übertragen und so für eine schnelle Internetverbindung sorgen. Breitband ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, um auf öffentliche WANs, einschließlich des Internets, zuzugreifen – ohne sie wären viele Aktivitäten, wie das Streamen von Videos oder die Durchführung von Online-Konferenzen, für die meisten Menschen einfach nicht möglich. Während die meisten Breitbandverbindungen von mehreren Benutzern gemeinsam genutzt werden, mieten einige Unternehmen ihre eigenen dedizierten Leitungen (eine Praxis, die als Direct Internet Access, DIA, bekannt ist).
MPLS (Multiprotocol Label Switching) wird von Unternehmen genutzt, die auf schnelle Verbindungen zwischen mehreren Standorten angewiesen sind. Es leitet Daten von einem Knoten zum nächsten weiter, indem es kurze Pfadbezeichnungen statt langer Netzwerkadressen nutzt.
Frame Relay war in den 90er Jahren eine beliebte WAN-Technologie, wird heute aber weitgehend durch MPLS und Ethernet ersetzt. Frame Relay packt Daten in Frames und schickt sie über virtuelle Leitungen durch paketvermittelte Netzwerke.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) organisiert Daten in kleinen Paketen mit fester Größe, die als Zellen bezeichnet werden, was ein sehr schnelles Switching ermöglicht. Dies machte ATM in den Anfängen des Internets ideal für Sprach- und Videodatenverkehr, doch mit der zunehmenden Geschwindigkeit von Ethernet-Netzwerken ist es weitgehend in Vergessenheit geraten.

Was ist eine WAN-Architektur?

Die WAN-Architektur zeigt, wie das Netzwerk insgesamt aufgebaut ist – also wie die LANs, aus denen das WAN besteht, miteinander verbunden sind. Die WAN-Architektur umfasst die verwendeten Technologien, die Datenflussanordnungen, die Verbindungspunkte und die Netzwerksicherheitsmaßnahmen.

Die wichtigsten Teile von einem WAN sind:

Kundenseitige Geräte (CPE)

CPE steht für Netzwerkgeräte, die (wie der Name schon sagt) beim Kunden zu Hause stehen. Diese Geräte trennen das LAN vom WAN, übersetzen die Adressen zwischen den beiden Netzwerken und nutzen Firewalls, um Eindringlinge fernzuhalten.

Edge-Appliances

Jede Software oder Hardware, die sich zwischen einem LAN und den WAN-Routern befindet, ist eine Edge-Appliance. In Heim- und kleinen Büronetzwerken fungieren diese Geräte auch als CPE – nur größere Unternehmen nutzen Edge-Appliances außerhalb ihrer Räumlichkeiten. Die bekannteste Edge-Appliance ist der Router, der LANs und WANs miteinander verbindet. Diese Kategorie umfasst jedoch auch Firewalls und SD-WAN-Appliances, die die Zugangspunkte zum LAN schützen.

Verbindungsmedien

WANs brauchen eine physische Infrastruktur, um LANs an entfernten Orten zu erreichen. Ein Unternehmen, das zum Beispiel ein privates WAN einrichten will, muss vielleicht unterirdische Glasfaserkabel zwischen Standorten verlegen oder Mobilfunkmasten bauen, um ein Gebiet mit 5G-Signal abzudecken.

Protokolle

WAN-Protokolle bestimmen, wie Daten im Netzwerk priorisiert, übertragen und gesichert werden.

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Arten von WAN-Verbindungen

Der Begriff „WAN-Verbindung“ bezieht sich auf die Infrastruktur, die die LANs miteinander verbindet, einschließlich der physischen Medien und der logischen Protokolle. Die drei Haupttypen von WAN-Verbindungen sind kabelgebunden, kabellos und hybrid.

Kabelgebundene WANs nutzen ein Netz aus physischen Kabeln, um LANs miteinander zu verbinden. Sie können einfach und schnell eingerichtet werden, wenn du die vorhandene Infrastruktur nutzt – aber sie werden schnell ziemlich kompliziert, wenn du das Netzwerk komplett neu aufbauen musst. Standleitungen (Infrastruktur, die vom Internetdienstanbieter nur für eine Organisation gemietet wird) sind eine der häufigsten kabelgebundenen WAN-Verbindungen.

Wireless-WAN (WWAN) Technologien ermöglichen es Benutzern, drahtlose Netzwerke von wirklich beeindruckender Größe zu bilden – während ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) ein Gebäude abdecken kann, könnte ein WWAN einen Bezirk oder sogar eine ganze Stadt miteinander verbinden. WWANs nutzen oft Mobilfunktechnologien (wie 5G) für die Datenübertragung.

Hybride WANs kombinieren sowohl kabelgebundene als auch kabellose Verbindungen. Diese WANs verbinden oft sowohl öffentliche als auch private Infrastrukturen in einem einzigen Netzwerk. Das beste Beispiel für ein Hybrid-WAN ist das Internet – während Städte Breitbandkabel haben, müssen weniger entwickelte ländliche Gebiete vielleicht auf Mobilfunknetze oder Satellitenabdeckung für den Internetzugang setzen.

Was sind die Vor- und Nachteile der verschiedenen WAN-Verbindungstypen?

Jeder WAN-Verbindungstyp hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Die folgende Vergleichstabelle zeigt dir die wichtigsten Unterschiede zwischen kabelgebundenen, kabellosen und hybriden WANs.