ワイドエリアネットワーク (WAN) とは何ですか?

ご存知のとおり、ローカル エリア ネットワーク (LAN)は、互いに近くにあるデバイスを接続するために使用されます。したがって、ローカル ネットワークのデータ転送速度は非常に高くなることがよくあります。一方、WAN は地理的に離れたデバイスを接続するため、WAN テクノロジーも LAN テクノロジーとは異なります。

WAN は、LAN とは異なる伝送方法、ハードウェア、およびプロトコルを使用します。 WAN のデータ転送速度も、LAN に比べてはるかに低くなります。 WAN テクノロジーの概要をさまざまな観点から学習します。

WANについて学ぶ

• WANの歴史
• WAN と LAN の違いは何ですか?
• WANアーキテクチャ
• WAN通信の概要
• WANの接続の種類
• 広域ネットワークサービス
• WANハードウェア
• インターフェースプロトコル
• WANにおけるデータのカプセル化方法
• WAN管理と最適化
• WANセキュリティ
• 惑星間インターネット

WANの歴史

WAN はコンピュータの初期の頃から存在していました。 WAN は交換電話回線とモデムに基づいていますが、今日の接続オプションには専用回線、ワイヤレス、MPLS、ブロードバンド インターネット、衛星���含まれます。

テクノロジーが変化すると、伝送速度も変化します。初期の 2400bps モデムは、今日の 40Gbps および 100Gbps 接続へと進化しました。こうした速度の向上により、より多くのデバイスがネットワークに接続できるようになり、接続されるコンピューター、電話、タブレット、小型のIoTデバイスの爆発的な増加が促進されました。

さらに、速度の向上により、大量の帯域幅を必要とするアプリケーションを WAN 経由で超高速で送信できるようになりました。これにより、企業はオンライン会議や大容量ファイルデータのバックアップなどのアプリケーションを導入できるようになりました。 28kbps モデムでオンライン会議を行うことなど誰も考えなかったでしょうが、今では従業員は自宅にいながらにして、世界中の会社の会議にビデオ経由で参加することができます。

多くの WAN リンクはプロバイダー サービスを通じて提供され、顧客のトラフィックは他の顧客が共有する施設を通過します。顧客は、1 人の顧客のトラフィックにのみ使用される専用リンクを購入することもできます。これらは、ビデオ会議など、遅延に敏感な、または最優先で帯域幅を大量に消費するアプリケーションでよく使用されます。

WAN と LAN の違いは何ですか?

WAN は、多くの場合、ローカル エリア ネットワークまたは LAN と対比されます。 LAN は通常、建物または小規模なキャンパス内に限定されたネットワークです。これらは組織または個人専用のものであり、比較的安価な機器で作成できます。自宅の WiFi ネットワークは LAN です。

LAN を簡単にセットアップできるテクノロジーとプロトコルは、特定の制限距離を超えて拡張したり、膨大な数のエンドポイントを処理したりすることはできません。 WAN の目的は、1 つ以上の LAN を接続してこれらの規模に対応することです。 WAN が情報を送信するために使用するネットワーク テクノロジとプロトコルは、LAN で使用されるものとは異なります。

厳密に言えば、インターネットは WAN です。ただし、WAN について話すときは、通常、リモート LAN を組み合わせたプライベート ネットワークまたはセミプライベート ネットワークを意味します。たとえば、異なる都市にある支社は、WAN を介して社内のプライベート リソースを共有できます。

WANアーキテクチャ

LAN は通常、組織独自の IT スタッフによって保守されますが、WAN は、少なくとも部分的には通信サービス プロバイダーが提供する物理接続に依存していることがよくあります。使用する接続または通信プロトコルの種類と展開方法を決定することで、WAN アーキテクチャを作成するための準備が整います。

WAN通信の概要

WAN は、サードパーティのサービス プロバイダー (通常は電話会社) の伝送インフラストラクチャを使用して、長距離接続サービスを提供します。 WAN の最も一般的な構成には、以下に示すコンポーネントが含まれます。メッセージは顧客によって開始され、DTE と呼ばれるデバイスによって WAN サービス プロバイダーに送信されます。サービス プロバイダーの中央オフィスにある DCE デバイスは、パケットを WAN に「プッシュ」し、スイッチを通過して宛先に到達します。受信側で同様のデバイスを使用すると、旅は終了します。

データ端末装置 (DTE): WAN リンクのエッジにあり、データを送受信するデバイス。 DTE は加入者の場所に設置され、加入者の LAN とサービス プロバイダーの WAN 間の接続ポイントとなります。 DTE は通常はルーターですが、場合によってはコンピューターまたはマルチプレクサになることもあります。一方の端の DTE は、もう一方の端の対応する DTE 機器と通信します。

境界点:電話会社の電話回線と加入者の回線との接続点。境界ポイントは、ネットワーク インターフェイスまたはプレゼンス ポイントとも呼ばれます。通常、境界ポイント内のすべての機器については顧客が責任を負い、反対側のすべての機器については通信会社が責任を負います。

ラスト マイル ケーブル (ローカルループ):境界ポイントから電話会社の中央オフィスに接続するケーブル。通常はツイストペアケーブル (UTP) ですが、ツイストペアケーブル、光ファイバーケーブル、その他の種類の伝送媒体の組み合わせになることもあります。

中央オフィス:加入者に最も近い交換局。加入者に最も近い WAN サービス ポイントでもあります。中央オフィスは、「WAN クラウド」への通話のエントリ ポイントを提供し、WAN クラウドから電話ユーザーへの通話の出口ポイントを提供します。さらに、データ パケットを他の中央オフィスに転送するネットワーク スイッチング ポイントとしても機能します。また、回路を確立するためにラストマイルのケーブル配線システムに安定した DC 電流を供給します。

データ回線終端装置（DCE）

DTE と WAN クラウドの両方を備えた通信デバイス。 DCE は通常、顧客と WAN クラウド間でデータを転送するサービス プロバイダー ルーターです。狭義には、DTE は DTE にクロック信号を提供するデバイスです。 DCE は、各タイプのデバイスが別々の役割を果たす点を除けば、DTE (通常はルーター) に似たデバイスでもあります。

WAN クラウド:電話会社の伝送インフラストラクチャを構成する一連のトランク、交換機、および中央オフィス。物理構造は頻繁に変更され、WebTech360 の責任者のみがスイッチボードでデータがどこに送信されるかを知っているため、図ではクラウドとして表されています。顧客にとって、データがネットワーク経由で宛先に転送されていることが重要です。

パケット交換交換機:通信会社のパケット交換ネットワーク上の交換機。 PSE は WAN クラウド内の中間ポイントです。

LAN 経由で送信されるデータは、主に、直接接続を介して 1 つのデジタル デバイス (コンピューター) から別のデジタル デバイスに送信されます。一方、一部の WAN では既存のアナログ電話ネットワークが使用されるため、データ転送には次の方法のいずれかまたは組み合わせが使用される場合があります。

アナログ信号伝送

アナログ信号は通常、波形として表されます。アナログ信号の強度と周波数は連続的に変化するため、連続した動きや音、あるいは複数の状態の動きを正確に表現できます。信号の強度と周波数は、音の高さと音量に応じて増減します。アナログ信号は、リアルタイムデータを表すためによく使用されます。ラジオ、電話、その他のメディアでは、アナログ信号がよく使用されます。

デジタル信号伝送

デジタル信号は、連続的に変化するストリームの代わりに、0 と 1 の 2 つの状態のみを使用してデータ ビットを表します。これはコンピュータ ネットワークに最適なシグナリング方法です。コンピュータには、アナログ電話回線を介してデータを送信するために、コンピュータのデジタル信号をアナログ信号に変換するデバイスであるモデムが必要です。

注: 以前は、PSTN 電話ネットワークは完全にアナログ ネットワークでした。電話からのアナログ信号は通信会社に到達し、アナログ信号を使用するシステムを通じて宛先まで送信され続けます。現在、現在の電話システムでは、これら 2 つの方法を組み合わせて使用​​しています。通信会社間を接続する交換ネットワークのほとんどはデジタル化されていますが、ほとんどの家庭と一部の企業を接続するラストマイルでは、依然としてアナログ信号が使用されています。下の図は、デジタル コンポーネントとアナログ コンポーネントの両方を持つ WAN を介して 2 台のデジタル コンピュータを接続する方法を示しています。コンピュータが WAN 経由で信号を送信すると、モデムはデジタル信号をアナログ信号に変換し、電話会社に信号を送信します。その後、電話会社のモデムはデータをデジタル形式に変換し、交換網経由で送信します。その後、信号は通信会社の側でアナログに戻され、データを受信するコンピューターのモデムに送信されます。最後に、このモデムはアナログ信号をコンピューター用のデジタル形式に変換します。

WANの接続の種類

メッセージが WAN クラウドを通過する際、パスに沿ってあるポイントから別のポイントにどのように移動するかは、使用される物理接続とプロトコルによって異なります。 WAN 接続は通常、次の種類に分類されます。

専用接続

これは永続的な接続であり、1 つのデバイスを別のデバイスに直接接続します。専用接続は安定しており高速ですが、非常に高価になる可能性があります。 WAN サービス プロバイダーから回線をレンタルするということは、使用しない場合でも接続料金を支払う必要があることを意味します。さらに、専用線は 2 点間のみで直接接続を確立するため、接続する場所の数が増えると必要な回線の数は指数関数的に増加します。たとえば、2 つの場所を接続する場合は 1 つの回線が必要ですが、4 つの場所を接続する場合は 6 つの回線が必要になります。

専用接続の特徴:

• いつでも利用可能
• WANサービスプロバイダの専用加入者線を使用する
• 他のWANソリューションよりも高価
• ポイント間の個別の接続を使用する

次の場合は専用接続を使用します。

• LAN を通じて大量のデータが流れています。
• 頻繁に接続する必要がある
• 相互に接続する必要のある場所はほとんどない

回線交換ネットワーク

回線交換により、専用回線（専用接続）の代わりに共有回線を使用できるようになります。スイッチ ネットワークは双方向に動作し、ダイヤルイン接続とダイヤルアウト接続の両方を確立できます。

スイッチドネットワークを使用する場合:

1. コンピュータはダイヤルデータを回線に送信し、接続が確立されます。
2. データを受信したコンピュータは確認を送信し、回線をロックします。
3. データを送信するコンピューターは、確立された接続を介してデータを送信します。
4. データ転送が完了すると、接続は他のユーザーに解放されます。

スイッチ ネットワークでは、スイッチ仮想回線 (SVC) が使用されます。通信プロセスの開始時に、一連の電子スイッチによって専用のデータ パスが確立されます。このプライベート パスは、通信プロセスが終了するまで維持されます。

公衆電話システムは回線交換ネットワークです。電話をかけると、PSTN はスイッチを使用して、通話中に物理的な直接の専用接続を作成します。通話を切ると、スイッチによって回線が他のユーザーに解放されます。ネットワーク経由で接続されたコンピューターも同様に動作します。コンピュータがネットワークにダイヤルインすると、まずネットワークを経由するパスが確立され、この一時的な専用パスを介してデータが転送できるようになります。

パケット交換ネットワーク

パケット交換ネットワークでは、専用回線や一時的な専用回線は必要ありません。代わりに、データがネットワーク上を移動するときにメッセージ パスが動的に確立されます。パケット交換接続は常時オンの接続です。つまり、接続を設定したり、回線をプライベートに保つことについて心配する必要はありません。各パケットには、宛先に到達するために必要な情報が含まれています。

パケット交換ネットワークには次の特性があります。

• メッセージはパケットと呼ばれる小さな単位に分割されます。
• パケットはインターネット上で独立して送信される（異なるパスで送信される場合もある）
• パケットは宛先で元の順序に戻されます。
• 送信側と受信側のデバイスは、デフォルトで接続を永続的なものとして認識します（ダイヤルアップは不要です）。

パケット交換ネットワークでは、永久仮想回線 (PVC) が使用されます。 PVC は専用の直接接続に似ていますが、インターネットワーク上で各パケットがたどるパスは異なる場合があります。

広域ネットワークサービス

公衆回線

公衆交換電話網は、WAN 通信に利用できる最も古く、最大のネットワークです。 PSTN の機能は次のとおりです。

• これは、世界規模でカバーされる回線交換ネットワークです。
• PSTN へのインターフェースはアナログなので、コンピューターはモデムを使用して PSTN に接続します。
• PSTN の速度は通常 56 Kbit/s に制限されます。
• PSTN をオンデマンドで使用することも、専用回線をレンタルすることもできます。

図8: PSTN電話ネットワーク

専用線

企業によっては、専用回線のメリットがコストをはるかに上回る場合があります。専用回線は独立しており、通常の PSTN 回線よりも速度が速くなります。ただし、非常に高価なので、通常は大企業でのみ使用されます。専用回線のその他の特徴は次のとおりです。

• 定期的に安定した高品質の接続を提供する
• 追加料金を支払うことで専用回線をアップグレードできます。

X.25

X.25は1970年代に誕生しました。本来の目的は、メインフレームとリモート端末を接続することでした。 X.25 が他の WAN ソリューションよりも優れている点は、エラー チェック機能が組み込まれていることです。アナログ回線を使用する必要がある場合、または回線品質が高くない場合は、X.25 を選択します。

X.25 は、電話ネットワークを介したパケット交換 WAN 通信の ITU-T 標準です。 X.25 という用語は、X.25 ネットワークを構成する物理層およびデータリンク層プロトコルにも使用されます。当初設計された X.25 はアナログ回線を使用してパケット交換ネットワークを形成していましたが、X.25 ネットワークはデジタル ネットワーク上に構築することもできます。現在、X.25 プロトコルは、公衆データ ネットワーク (PDN) 内の DTE と DCE 間の接続を確立および維持する方法を定義する一連の規則です。 DTE/DCE および PSE (パケット交換) デバイスがデータを送信する方法を指定します。

• X.25 ネットワークを使用する場合は、サブスクリプション料金を支払う必要があります。
• X.25 ネットワークを使用する場合、専用回線を介して PDN への接続を作成できます。
• X.25ネットワークは64Kbit/s（アナログ回線経由）で動作します。
• X.25 ネットワークのパケット サイズ (フレームと呼ばれる) は固定ではありません。
• X.25 プロトコルは非常に強力なエラー チェックおよび修正メカニズムを備えているため、低品質のアナログ電話回線でも比較的安定して動作します。
• X.25 は現在、この番号がまだ普及しておらず、回線品質がまだ低い世界中の多くの国で広く使用されています。

フレームリレー

フレーム リレーは X.25 よりも効率的であり、この標準に徐々に取って代わりつつあります。フレーム リレーを使用する場合、フレーム リレー ネットワーク上の最も近いノードに回線レンタル料金を支払います。自分の回線でデータを送信すると、フレーム リレー ネットワークがそれを受信者に最も近いノードにルーティングし、受信者の回線にデータを渡します。フレームリレーはX.25よりも高速です

フレーム リレーは、高品質のデジタル回線を介したパケット交換 WAN 通信の標準です。フレームリレー ネットワークには次の特性があります。

• X.25 ネットワークの展開には多くの類似点があります。
• エラーチェック機構はあるが、エラー訂正機構はない
• データ転送速度は最大1.54 Mbit/s
• 異なるパケットサイズに対応
• LANへのバックボーン接続として接続可能
• さまざまな接続タイプ（56K、T-1、T-3）で展開可能
• OSI モデルの物理層とデータリンク層で動作します。

フレーム リレー サービスにサインアップすると、CIR (Committed Information Rate) と呼ばれるサービス レベルが適用されます。 CIR は、フレーム リレー ネットワークで受信する最大コミット データ レートです。ただし、ネットワーク トラフィックが少ない場合は、CIR よりも高速な速度でデータを送信できます。ネットワーク トラフィックが多い場合、CIR レベルの高い顧客に優先権が与えられます。

ISDN（総合デジタル通信網）

ISDN の目的の 1 つは、銅線電話回線を使用して家庭や企業に WAN アクセスを提供することです。そのため、最初の ISDN 導入計画では、既存のアナログ回線をデジタル回線に置き換えることが提案されました。現在、世界ではアナログからデジタルへの転換が盛んに起こっています。 ISDN はダイヤルアップ WAN アクセスよりも運用パフォーマンスが向上し、フレーム リレーよりもコストが低くなります。

ISDN は、デジタルとアナログの両方のデータ伝送にアナログ電話回線を使用するための標準を定義します。 ISDN の特徴は次のとおりです。

• 複数のデータ タイプ (音声、ビデオ、グラフィックなど) のブロードキャストを可能にします
• 従来のダイヤルアップ接続よりも高いデータ転送速度と接続速度

ATM

ATM (非同期転送モード) は、LAN ネットワークと WAN ネットワークの両方でデータ、音声、デジタル画像を同時に送信できる高度なパケット スイッチング システムです。

これは、速度が 155 Mbit/s ～ 622 Mbit/s の範囲で、現在利用可能な最速の WAN 接続方法の 1 つです。実際、理論的には、現在の伝送媒体で可能な速度よりも高い速度をサポートできます。ただし、速度が速いということはコストも高くなることを意味します。ATM は、ISDN、X25、または FrameRelay よりもはるかに高価です。 ATM の機能は次のとおりです:

X.25 やフレーム リレーの可変サイズのパケットよりも扱いやすい、小さな固定サイズ (53 バイト) のデータ パケット (セル) を使用します。

• 高いデータ転送速度、理論上は1.2 Gbit/sに達する
• 高品質、低ノイズなのでエラーチェックはほとんど不要
• さまざまな物理伝送媒体（同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、光ファイバーケーブル）で使用できます。
• 複数の種類のデータを同時に送信できる

WANハードウェア

使用する WAN ハードウェアは、接続する WAN サービスによって異なります。各 WAN プロトコルには、ハードウェアと伝送メディアに関する異なる仕様と要件があります。ただし、選択次第では、さまざまな WAN サービスと互換性のあるハードウェアが多数存在します。

WAN サービス プロバイダーは WAN を担当し、Demarc へのローカル ループを提供します (Internet Made Simple #2/2004 を参照)。ラストマイル ケーブルは通常、電話サービスに使用されるものと同じ種類の銅線です。

電話回線を設定する

今日、多くの家庭や企業では、 2 対の銅線の撚り線で構成される4 線ケーブルを使用しています。最初の対は電話用に使用され、2 番目の対はバックアップとして使用されます。これにより、新しいケーブルを設置することなく、新しいビジネスで WAN 接続の準備を整えることができます。アナログ信号線では 2 本の銅線が使用され、デジタル信号線では WAN 接続の種類に応じてラスト マイル ケーブルの 2 本または 4 本の銅線すべてが使用されます。電話会社は、ラスト マイル ケーブルを介してデジタル信号を送信できるように、中央局の回線交換を変更する必要があります。

銅導体は帯域幅に応じて分類されます。帯域幅によって、送信できるデータの量と信号がアナログかデジタルかが決まります。以下では、銅ケーブルの帯域幅を分類する 2 つの方法について説明します。

一般電話サービス（POTS）

アナログ電話システムでは、各ワイヤ ペアを介して 1 つのアナログ信号のみを送信します。これらの個別の信号はそれぞれチャネルと見なされます。 POTS とモデムを使用してアナログ信号を送信すると、64Kbit/s チャネルが提供され、そのうち 56Kbit/s の帯域幅のみがデータ転送に使用できます。電子メールやその他の一般的な目的でインターネットを使用する場合は、モデムと従来の電話回線で十分です。ただし、大量のデータを送受信する必要がある場合は、かなり時間がかかります。

POTS サービスには次の特徴があります。

• 現在の回線では、2 本のツイストペア線のみが使用されます。
• ラストマイル ケーブル上の信号はアナログ信号です。
• デジタル信号をアナログ信号に変換するにはモデムが必要です。
• 実効回線速度は 56 Kbit/s に制限されます。

Tキャリー

米国の多くの WAN システムの物理層は、Bell/AT&T が開発した T-Carrier テクノロジに基づいています。 T-1 回線では、データの送信に 1 組、受信に 1 組、合計 4 本の銅線すべてを使用します。追加の物理ワイヤは使用せず、仮想チャネルを確立します。ラストマイル ケーブルに使用される光ファイバー ケーブルやその他の種類の伝送線路により、より高速なデータ伝送速度が可能になります。

T-carries テクノロジーには次の特徴があります。

• 2対のツイスト銅線ケーブルを使用する
• デジタル信号の使用
• 1本のワイヤで複数の64 Kbit/sチャネルをサポート

T キャリア回線は、サポートできるチャネル数に基づいて分類されます。

• T1（24チャネル、米国で使用）
• E1（31チャネル、ヨーロッパで使用）

T キャリア ラインは、ライン上で送信されるデータの種類 (純粋なデータ、デジタル オーディオ、デジタル ビデオなど) によっても分類されます。さらに、ユーザーは T1 回線サービスの一部に加入し、利用可能なチャネルの一部を利用することもできます。

注: T キャリア タイプは、WAN プロトコルではなく、帯域幅の説明のために区別されます。たとえば、ISDN は 4 線式のデジタル信号伝送方式を使用する WAN サービスです。 ISDN 帯域幅は、T1 回線容量がどれだけ使用されているかによって異なります。

基本料金ISDN（BRI）

基本速度 ISDN は、2 つの 64Kbit/s チャネル (B チャネルと呼ばれる) と 1 つの 16 Kbit/s チャネル (D チャネルと呼ばれる) で構成されます。そのため、2B+Dとも呼ばれます。 B チャネルはデジタル データ、オーディオ、ビデオを伝送します。 D チャネルは、データと制御情報の両方に使用されるサービス チャネルです。 ISDN BRI は、従来のモデムよりも高速なデータ転送速度を必要とする家庭や中小企業に最適です。

以下は、ISDN BRI の最も一般的な 2 つの使用例です。

• 1 つの B チャネルは音声に使用され、もう 1 つはデータに使用されます。
• 両方のチャネルは合計速度 128 Kbit/s でのデータ転送に使用されます。

注: ISDN BRI の総帯域幅は 144 Kbit/s (2 つの B チャネルと 1 つの D チャネル) ですが、総データ伝送速度は 128 Kbit/s (データは 2 つの B チャネルのみで送信されます) です。

プライマリーレートISDN(PRI)

米国では、プライマリ レート ISDN は T1 回線全体を使用し、23 個の 64 Kbit/s B チャネルと 1 個の 64 Kbit/s D チャネルをサポートするため、23B+D と呼ばれます。 ISDN PRI は、高速で常時接続が必要なビジネスで使用されます。

ヨーロッパでは、プライマリ レートは、E-1 ライン全体を使用して 30 個の B チャネルと 1 個の D1 チャネルをサポートするため、30B+D と呼ばれることがよくあります。

回線に加えて、WAN に接続し、使用する接続の種類に合わせて信号を正しくフォーマットするためのハードウェアが必要です。たとえば、ハードウェアとしては、デジタル信号をアナログ信号に変換するモデムなどが考えられます。完全デジタル ネットワークでは、次の種類のハードウェアのうち 1 つまたは 2 つを使用します。

マルチプレクサ

下の図に示すように、マルチプレクサは伝送線路の両端で動作します。送信側では、マルチプレクサは 2 つ以上の他のデバイスからの信号を結合して、単一の伝送ラインを介して送信するデバイスです。受信側では、多重化解除機能を備えたマルチプレクサが結合された信号を元の個別の信号に分離します。多くの WAN ルーターにはマルチプレクサが組み込まれています。

統計マルチプレクサ: 同じ物理回線上の個別の仮想チャネルを使用して、異なる信号を同時に送信します。 （信号は回線上で同時に送信されます）。

時分割マルチプレクサ: 異なる信号のデータ パケットを異なる時間間隔で送信します。物理メディアをチャネルに分割する代わりに、データ ストリームが特定の時間「スロット」でメディアを使用できるようにします (信号は短い期間でメディアを交互に使用します)。

CSU/DSU（チャネル サービス ユニット/データ サービス ユニット）

T-1などの高速回線でネットワークを接続する装置です。このデバイスは、データ ストリームをフレーミング形式にフォーマットし、デジタル伝送のライン コードを決定します。一部の CSU/DSU はマルチプレクサでもあり、ルーターに組み込まれています。 CSU/DSU はデジタル モデムの一種であるという話も耳にすることがあるかもしれませんが、これは完全に正しいわけではありません。モデムはデータをアナログからデジタルへ、またその逆へ変換しますが、CSU/DSU は既存のデジタル形式のデータのみを再フォーマットします。

CSU は信号を受信し、受信した信号を WAN 回線に送信し、電話会社が機器を確認する必要があるときに応答信号を反射し、電磁干渉を防止します。

DSU は、DTE と CSU 間のモデムに似ています。これは、データ フレームを LAN で使用される形式から T-1 回線で使用される形式に変換し、その逆も行います。また、回線管理、時分割エラー、信号再生も処理します。

インターフェースプロトコル

WAN 接続にはさまざまな種類の「インターフェース」プロトコルがあります。ここでの「インターフェース」とは、物理層フレームの形式、またはビット信号を定義する方法（電磁パルスのフォーマット）を指します。

同期シリアルプロトコル

同期シリアル プロトコルは、DCE と DTE 間の正確なクロック信号を使用して、データ転送の時間を計ります。同期通信では、同期クロックとデータ転送速度が事前に確立されると、多数のデータ フレームが送信されます。これは非常に帯域幅効率の高い通信方法です。

同期シグナリング プロトコルには次のものがあります。

• V.35
• RS-232（EAI/TIA）
• X.21
• RS-449
• RS-530

各「インターフェース」プロトコルは特定のタイプのコネクタを使用しますが、ほとんどのコネクタは複数のインターフェースに使用できます。通常、使用するコネクタは、お持ちのハードウェアの種類によって決まります。実際には、コネクタのピン番号をチェックして、デバイスのシリアル ポートと一致していることを確認してください。一般的なコネクタの種類には、DB60、DB25、DB15、DB9 などがあります (数字はコネクタのピンの数を表します)。

非同期プロトコル

非同期伝送プロトコルは、送信側と受信側のデバイスが事前に合意したクロックを使用する必要はなく、各パケットにスタート ビットとストップ ビットを追加してパケットを薄くします。非同期シグナリングは、通常、2 つのモデム間で使用されます。ただし、余分なビットによってデータの転送速度が低下するため、この転送方法はコストがかかります。

非同期プロトコルは、アナログ モデムの通信の標準を確立するために使用されます。購入するモデムは、1 つ以上の異なる非同期通信規格をサポートしている場合があります。非同期通信プロトコルには、V.92、V.45、V.35、V.34、V.32、V.32 bis、V.32 turbo、V.22 などがあります。

標準の電話回線とジャックを使用した非同期信号伝送。コネクタは、RJ-11 (2 線)、RJ-45 (4 線)、RJ-48 のいずれかになります。

WANにおけるデータのカプセル化方法

WAN 物理層プロトコルは、ビット信号を送信するハードウェアと方法を定義します。データ リンク層プロトコルは次の機能を制御します。

• エラーを確認して修正する
• リンクを設定
• データフレームのフィールドの整理
• ポイントツーポイントフロー制御

物理リンク層プロトコルは、データのカプセル化方法やデータ フレームの形式も定義します。 WAN におけるデータのカプセル化の方法は、一般に HDLC (高レベル データ リンク制御) と呼ばれます。この用語は、データ リンク プロトコルの総称であると同時に、WAN プロトコルおよびサービス スイート内のプロトコルの名前でもあります。 WAN サービスと接続方法に応じて、次のいずれかのデータ カプセル化方法を使用できます。

• 他の Cisco ルータとの同期ポイントツーポイント接続を実現する Cisco HDLC。
• X.25 ネットワーク用の LAPB
• LAPD は、ISDN ネットワークの B チャネル用の他のプロトコルと組み合わせて使用​​されます。
• フレームリレーネットワーク向けCisco/IETF

この図は、最も一般的なデータ カプセル化方法と、一般的な WAN 接続タイプでそれがどのように使用されるかを示しています。図からわかるように、PPP は多くの種類の WAN 接続に使用できる柔軟な方法です。一般的に、どの方法を使用するかは、フレームリレーや ISDN などの WAN サービスの種類と、ネットワーク サービス プロバイダーのデータ カプセル化方法によって異なります。

WAN管理と最適化

データ伝送は依然として物理的なルールに基づいているため、2 つのデバイス間の距離が長くなるほど、それらの間でのデータの伝送にかかる時間は長くなります。同様に、距離が長くなればなるほど、遅延も大きくなります。ネットワークの輻輳やパケットのドロップもパフォーマンスの問題を引き起こす可能性があります。

これらの問題の一部は、データ転送をより効率的にする WAN 最適化を使用することで解決できます。 WAN リンクは高価になる可能性があるため、これは重要です。そのため、WAN リンクを通過するトラフィックの量を削減し、トラフィックが効率的に到達するようにするためのテクノロジが数多く開発されてきました。これらの最適化方法には、冗長データの削減 (重複排除とも呼ばれます)、圧縮、キャッシュ (頻繁に使用されるデータをエンド ユーザーの近くに配置すること) が含まれます。

トラフィックを形成して、VoIP などの時間に敏感なアプリケーションに、電子メールなどの緊急性の低い他のトラフィックよりも高い優先順位を与えることができるため、全体的な WAN パフォーマンスが向上します。これは、各クラスが他のクラスに対して受け取る優先度、各トラフィック クラスが通過する WAN 接続の種類、および各クラスが受け取る帯域幅に応じてトラフィック クラスを定義するサービス品質 (QoS) 設定に形式化できます。

別のカテゴリとして、SD-WAN は WAN を最適化します。

WANセキュリティ

WAN サイト間のトラフィックは、認証、暗号化、機密性、否認不可性など、基盤となる物理ネットワークのセキュリティを提供する仮想プライベート ネットワーク (VPN) によって保護できます。一般的に、WAN 接続は攻撃者がプライベート ネットワークにアクセスするために利用できる潜在的な脆弱性をもたらすため、セキュリティはあらゆる WAN 展開の重要な部分です。

たとえば、専任の情報セキュリティ担当者がいない支社では、サイバーセキュリティ対策が不十分になる可能性があります。その結果、支店のネットワークに侵入したハッカーは、本来アクセスできない貴重な資産を含む、会社のメイン WAN に引き続きアクセスできるようになります。多くの SD-WAN サービスは、ネットワーク機能に加えてセキュリティ サービスも提供しているため、導入時にはこの点に留意する必要があります。

惑星間インターネット

WAN テクノロジーは地球に限定されません。 NASAと他の宇宙機関は、国際宇宙ステーションと地上局の間で実験メッセージを送信することを目的とした、信頼性の高い「惑星間インターネット」ネットワークの構築に取り組んでいます。

DTN (Disruption Tolerant Networking) プログラムは、地球と月や他の惑星間の通信を含む、宇宙ベースのデバイス間の通信にインターネットのような構造を提供するための第一歩です。しかし、物理学における大きな進歩がない限り、ネットワーク速度は光速を超える可能性が高いでしょう。