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Grundlagen der WAN Optimierung

Unter der Bezeichnung „WAN Optimierung“ werden technische Mechanismen zusammengefasst, welche einzeln sowie kombiniert zur bestmöglichen Auslastung der Übertragungsban­dbreite in einem Weitverkehrsnetz beitragen und die Performance genutzter Applikationen steigern.

WAN Optimierungsmecha­nismen für eine „LAN“-like Performance
WAN Optimierung: Daten komprimieren & Daten zwischenspeichern (Compression & Caching/De-Duplication)

Diese Techniken minimieren das Datenvolumen einer Übertragung, indem wiederkehrende Datenmuster identifiziert und anschließend in ein Format mit geringerer Bit-Größe umgewandelt werden. Wurde ein Datenmuster bereits einmal versandt, bleibt dies an den Endpunkten einer Verbindung im Cache gespeichert. Bei einer erneuten Anfrage wird anstatt der wiederholten Übermittlung ein Platzhalter (Token) in den Datenstrom eingesetzt. Die Deduplikation erfolgt auf Layer 3 (Network Layer, IP Layer) in Echtzeit. Bei einer Veränderung des Datenmusters wird dieses oder auch nur der geänderte Teil des Musters neu übertragen.

WAN Optimierung: Daten regeln (QoS shaping)

Mit Hilfe von festgelegten Regeln werden explizierte Datenmuster identifiziert und entsprechend Ihrer Relevanz bei einer Übertragung bevorzugt oder geblockt. Es lassen sich somit für Anwendungen individuell Bandbreiten konfigurieren. Dies ist eine absolut wichtige Funktion, da ansonsten die WAN Optimierung die technisch mögliche Bandbreite mit dem Datenverkehr einer Anwendung voll befüllt und so z.B. VoIP nicht mehr korrekt arbeiten könnte.

WAN Optimierung: TCP optimieren (TCP Acceleration)

Der Datendurchsatz im TCP Protokoll basiert auf einer Fenstergröße (Windows-Size) von ca. 64 kByte. Die Fenstergröße zeigt an, wie viele Daten der Sender übertragen kann, bevor er vom Empfänger eine Empfangsbestätigung (Acknowledge) erhält. Die Wartezeit auf die Empfangsbestätigung bestimmt dabei die maximale Transportgeschwin­digkeit der Übertragung. Über große Distanzen können somit Latenzzeiten bis zu hunderten Millisekunden entstehen und zu langsamen Übertragungen führen. Mit TCP Optimierung wird die Fenstergröße auf ca. 1 GByte erhöht, um die sogenannten „Window-Effekte“ bestmöglich zu beseitigen.

WAN Optimierung: Read ahead Application Acceleration (Layer 7)

Der Datendurchsatz verschiedener Applikationen wie zum Beispiel das Lesen eines Sharepoint Files kann durch die Methode „Read ahead“ stark beschleunigt werden. Davon ausgehend, dass das gesamte Sharepoint-File übertragen werden soll, liest der sendende Accelerator die Datensätze lokal mit LAN-Speed aus und nützt dabei die geringe lokale Laufzeit bei den Lesezyklen aus. Nun werden gleich mehrere Datensätze nach allen Regeln der Deduplikation optimiert an den entfernten Accelerator übertragen. Sobald die Anwendung den nächsten Lesebefehl absetzt, sind schon die vorausgelesenen Datensätze im Cache des Accelerators verfügbar und werden sofort mit LAN-Speed an die Anwendung übergegeben.

Multimedia Optimierung durch Splitstreaming und Multimedia-Caching

Für die Optimierung von bandbreitenin­tensiven Multimedia-Anwendungen wie IP-TV, Videokonferenzen etc. besteht die Methode Splitstreaming. Hierbei wird ein gleicher Videostream nicht an jeden einzelnen User sondern an eine Zwischenstelle übertragen, welche den Stream anschließend verteilt. Eine weitere Methode, speziell für das Abrufen von Videodaten, ist das Multimedia-Caching. Wurde ein Video bereits einmal an einem Standort heruntergeladen, bleibt dieses im Cache gespeichert und wird bei einer erneuten Anfrage des gleichen Videos nicht nochmals neu übertragen.

WAN Optimierung: Forward Error Correction (FEC) und Packet Order Correction (POC)

Forward Error Correction (FEC) wird auf der Netzwerk-Ebene angewandt, um bei verloren gegangenen IP-Paketen erneute Paketübertragungen zu verhindern. Das Verfahren ergänzt hierfür bei einer Datenübertragung die IP-Pakete um ein zusätzliches FEC-Paket. Wird beim Empfänger ein Verlust eines IP-Paketes festgestellt, kann dieses durch das FEC-Paket rekonstruiert werden, ohne eine erneute Datenübertragung zu benötigen.
Packet Order Correction (POC) minimiert Datenverluste, indem jedes zu übertragende Datenpaket eine Markierung erhält (Tagging). Nehmen Datenpakete bei einer Übertragung unterschiedliche Wege, können sie durch die eindeutige Kennzeichnung auf der Empfängerseite korrekt zugeordnet werden.