WAN-Access
Staufrei durchs Weitverkehrsnetz
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Ausweg: WAN-Optimierung
Einen Ausweg aus dieser Situation bietet der Einsatz von WAN-Optimierungslösungen wie beispielsweise der NX-, VX- und VRX-Appliances von Silver Peak Systems. Solche Systeme stehen als Hardware-Appliance oder in Form von Virtual-Machines zur Verfügung.
Um Latenzzeiten zu minimieren, verwenden solche Systeme mehrere Verfahren. Eines besteht darin, die Sende- und Empfangsfenster von TCP-Paketen zu erweitern. Statt 64 KByte kommen Windows von bis zu 1 GByte zum Einsatz. Weitere Verbesserungen bringen Techniken wie das präzisere Ermitteln der Round-Trip-Zeit (RTT) eines Pakets sowie eine Überlastkontrolle (Congestion-Control). Hier kommen häufig herstellerspezifische Verfahren zum Einsatz, etwa Highspeed-TCP von Silver Peak. Highspeed-TCP passt die TCP-Sende- und Empfangsfenster dynamisch an, und zwar abhängig von der aktuellen Paketverlustrate. Diese Technik eignet sich vor allem für WAN-Verbindungen mit hoher Bandbreite, die auf kurze Latenzzeiten angewiesen sind.
Die Datenintegrität sicherstellen
Auch dann, wenn eine WAN-Verbindung auf der physikalischen Ebene keine Fehler aufweist, kann es auf der Netzwerk-Ebene zu Paketverlusten kommen. Die Ursache sind beispielsweise überlastete Router oder falsch konfigurierte Links. Erfahrungen aus der Praxis belegen, dass speziell in VPNs (Virtual-Priate-Networks) auf Basis von IP und in MPLS-Netzen (Multi-Protocol-Label-Switching) Paketverlustraten von bis zu fünf Prozent auftreten. Bereits bei einer Rate von 0,5 Prozent ist es schwer, einen Durchsatz von mehr als 10 MBit/s pro TCP-Flow zu erreichen.
Verhindern lässt sich das mithilfe von Techniken wie Forward-Error-Correction (FEC) und Packet-Order-Correction (POC), die in WAN-Appliances führender Hersteller zum Einsatz kommen. FEC fügt einer bestimmten Zahl n von Paketen ein Fehlerkorrekturpaket hinzu. Es enthält Informationen über jedes Paket, mit dem es zusammen übermittelt wird. Mithilfe dieser Zusatzinformationen lassen sich verloren gegangene Pakete nach der Übermittelung wiederherstellen. Sie müssen nicht erneut übertragen werden. Dies spart Bandbreite und entlastet die Übermittlungssysteme. POC verhindert, dass Pakete in der falschen Reihenfolge übertragen werden.
Mit FEC und POC lassen sich die Paketverlust-raten auf 0,1 Prozent verringern. Das ist für Applikationen wie VoIP oder Citrix-Xen-App ausreichend, auch für das Replizieren von Daten zwischen Rechenzentren. Wichtig ist, dass das WAN-Optimierungssystem die Fehlerkorrektur mittels FEC und POC in Echtzeit durchführt. Viele Lösungen verwenden Verfahren, bei denen verloren gegangene Pakete erneut übermittelt werden. Das erhöht die Latenzzeit und geht zu Lasten der WAN-Bandbreite.
Deduplizierung einsetzen
Um die Bandbreite einer WAN-Strecke optimal auszunutzen, eliminieren WAN-Optimierungssysteme mehrfache vorhandene Daten (Deduplizierung). Besonders effizient ist die Deduplizierung auf Byte-Ebene. In diesem Fall wird jedes Byte daraufhin überprüft, ob es mit anderen Daten identisch ist, die bereits übermittelt wurden. Dazu speichern WAN-Optimierungs-Appliances an den Endpunkten der Übertragungsstrecke die Daten auf einer Festplatte oder in ihrem Arbeitsspeicher (RAM). Identische Daten werden durch Zeiger ersetzt. Mithilfe dieser Methode lassen sich zwischen 50 und 98 Prozent der zu übertragenden Daten einsparen.
Wie effizient mehrfach vorhandene Daten ausgefiltert werden, ist vom Aufbau einer WAN-Optimierungs-Appliance abhängig. Ein System mit integrierten Festplatten oder Solid-State-Disks (SSDs) kann den Datenverkehr speichern und analysieren, der während eines Zeitraums von mehreren Tagen übertragen wird. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass identische Pakete entdeckt und durch Zeiger ersetzt werden. Anders bei Systemen, die den Datenverkehr nur in ihrem Arbeitsspeicher untersuchen. Solche Appliances verfügen in der Regel über 8 bis 48 GByte RAM. Über eine WAN-Verbindung mit 155 MBit/s laufen bei einer typischen durchschnittlichen Auslastung von zwölf Prozent etwa 1 TByte pro Tag. Ein Sys-tem, das diese Datenmenge durch seinen Arbeitsspeicher schleusen und analysieren muss, stößt schnell an Belastungsgrenzen.
Praxisbeispiel WAN-Optimierung
Wie sich die Optimierung von WAN-Verbindungen in der Praxis auswirkt, zeigt das Beispiel der Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft Ernst & Young LLP. Das Unternehmen erzielte auf einer SONET-/SDH-Strecke mit 500 MBit/s in Kanada, über die 4.000 Mitarbeiter angebunden waren, einen maximalen Datendurchsatz von zehn Prozent. Dies machte es beinahe unmöglich, Echtzeitanwendungen zu nutzen, etwa das Replizieren von Daten zwischen Standorten. Auch Standard-Applikationen, die über das zentrale Rechenzentrum bereitgestellt wurden, litten unter der mangelhaften Performance, darunter IBM-Lotus-Notes und Microsoft-File-Services.
Ernst & Young entschloss sich daher, WAN-Optimierungssysteme der Reihe NX zu implementieren. Das Resultat: Die zur Verfügung stehende Bandbreite erhöhte sich drastisch, teilweise um den Faktor 73 (siehe Tabelle „Performance-Gewinne durch WAN-Optimierung“). Über die Weitverkehrsverbindung steht somit nach der Optimierung eine Bandbreite zur Verfügung, die fast der eines LANs entspricht.
- Staufrei durchs Weitverkehrsnetz
- Bandbreite nicht unbegrenzt verfügbar
- Ausweg: WAN-Optimierung
- Checkliste WAN-Optimierungssysteme
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