Für die Performance-Optimierung von Netzwerk-, Anwendungs- und Serverressourcen im „Wide Area Network“ bedarf es Transparenz und geeigneter Lösungen, die u. a. Komprimierung, QoS, Monitoring und IT-Servicemanagement in einem Paket anbieten. Nur mit einer ganzheitlichen Herangehensweise lässt sich der Datenverkehr effektiv und kostengünstig beschleunigen.

Insbesondere Unternehmen mit mehreren Standorten und/oder Außendienstmitarbeitern, die über das Internet mit der Zentrale kommunizieren, kennen das Problem: steigende Netzwerkanforderungen im WAN führen häufig zu einer spürbaren Performance-Verschlechterung bis hin zu einen völligen Netzwerkzusammenbruch. Folge: eine rückläufige Geschäftsproduktivität und Mitarbeiterfrust. Zur Behebung dieser Probleme werden oft Tools eingesetzt, die nur wenig oder gar keine Wirkung zeigen, da sie nicht die eigentliche Ursache bekämpfen oder eine Verkettung der verursachenden Faktoren nicht erkennen. Nur eine umfassende Lösung bestehend aus Überwachung, Steuerung, Komprimierung und Beschleunigung kann aktuelle und zukünftige Performanceprobleme im WAN erkennen, um durch gezielte Maßnahmen Abhilfe schaffen zu können.

Transparenz im WAN

In der Regel wird (wenn überhaupt) versucht, Transparenz im WAN mit Hilfe von Netzwerküberwachungstools (Probes) zu erreichen. Diese arbeiten auf den Layern 2 bis 4 und bieten Statistiken und Diagramme sowie Berichte über die Netzwerkauslastung, Top Talker, Top Listener usw. Solche Informationen erlauben aber keine Aussage über die Anwendungen im WAN und deren Verhalten (Bandbreitenbedarf bzw. -beanspruchung). Es fehlen auch Informationen darüber, wer welche Anwendungen wo benutzt.

Mit effizienten Klassifizierungs- und Überwachungstools lässt sich der Anteil von nicht geschäftsrelevantem Verkehr im WAN (Peer-to-Peer, Internetvideos usw.) ermitteln. Eine detaillierte Verkehrsklassifizierung ermöglicht es, den ein- und ausgehenden Verkehr für die einzelnen Datenpakete tiefreichend zu überprüfen. Eine solche Klassifizierung kann dynamische bzw. wechselnde Portzuweisungen erkennen, Anwendungen, die den gleichen Port nutzen, voneinander unterscheiden und mit Hilfe von Layer-7-Anwendungsindikatoren die verschiedenen Anwendungen identifizieren. Dies alles ermöglicht einen umfassenden Überblick über die Bandbreitennutzung und Performance aller Applikationen, Server, Standorte und Benutzer.

Erst die so erreichte hohe Transparenz bietet eine gute Entscheidungsgrundlage für die Zuweisung der Ressourcen in Abhängigkeit von der Geschäftspriorität. Ressourcenintensive Peer-to-Peer-Anwendungen, Multimedia-Downloads, Internetradio oder Websurfen können unterdrückt werden. Geschäftskritischen Anwendungen wie SAP, Siebel und Oracle kann die erforderliche hohe Priorität zugewiesen werden.

Kontrolle über die Netzwerkressourcen

Aufgrund der Komplexität der IT-Architekturen gibt es für eine schlechte Performance im WAN zahlreiche Ursachen. Häufig sind mehrere Engpässe gleichzeitig daran schuld, wenn die Geschwindigkeit spürbar sinkt. Zur Optimierung ist es daher notwendig, diese Ursachen erkennen und kontrollieren zu können.

Das Transmission Control Protocol (TCP) stellt in erster Linie sicher, dass die Datenpakete ihr Ziel erreichen. TCP verwendet die gesamte verfügbare Bandbreite für die Payloads und die erneute Übertragung von verloren gegangenen Paketen. Das trägt zu einer WAN-Überlastung bei. TCP betrachtet außerdem alle Arten von Verkehr als gleichwertig und erzeugt so eine Art Konkurrenz um die zur Verfügung stehende Bandbreite. Zudem werden durch die Funktionsweise des TCP-Protokolls drastische Schwankungen im Datenverkehr erzeugt.

Im Gegensatz zum TCP sendet das User Datagram Protocol (UDP) Daten an den Empfänger, ohne zu prüfen, ob die Daten tatsächlich angekommen sind. Da UDP keine End-to-End-Verbindungen verwaltet, kann es einen Datenstau weder verhindern noch entsprechend reagieren. UDP kann dadurch erheblich zu einer Datenverkehrsüberlastung beitragen. Dadurch können insbesondere Latenzzeit-sensitive Datenströme wie z.B. VoIP oder Citrix verzögert und somit unter Umständen unbrauchbar werden.

Auch Paketmarkierungstechniken auf Grundlage von CoS- oder ToS-Standards (Class of Service / Type of Service) sind proaktive Maßnahmen, um Performance-Problemen vorzubeugen. Sie bieten jedoch keine Unterstützung für garantierte Durchsatzraten. Paketmarkierungen werden oft in MPLS-Tags (Multi-Protocol Label Switching) übersetzt und als „Premium“-Verkehr gekennzeichnet, wenn sie über den Carrier-Backbone transportiert werden. Das eigentliche Performace-Problem jedoch tritt in der Regel an der Verbindung vom LAN zum WAN auf, also vor dem Übergang in das Carrier-Netzwerk.

Warteschlangen (Queues) sind per Definition Datenpakete, die in einer Reihe warten. Dadurch kommt es zu Verzögerungen und Paketverlusten. Verlorene Pakete verursachen erneute Übertragungen. Dadurch wird wiederum mehr Bandbreite gebunden, die Netzwerkperformance verschlechtert sich. Queuing wird erst aktiv, wenn eine Stausituation im WAN bereits eingetreten ist. Warteschlangen zwingen einen Router zu einer zusätzlichen CPU-intensiven Paketverarbeitung. Ein ohnehin bereits überlastetes Gerät wird dadurch noch stärker belastet.

In den letzten Jahren ist MPLS zu einem Verbindungsstandard für Unternehmen mit verteilten Standorten geworden. Viele Unternehmen nutzen MPLS, mithilfe der verschiedenen Serviceklassen die erforderliche Performance gewährleisten zu können. Die Platzierung der wichtigsten Anwendungen in der Premium-Serviceklasse allein bringt jedoch nicht zwangsläufig die erhofften Vorteile. Den MPLS-Serviceklassen wird häufig nicht der richtige Datenverkehr zugewiesen. Premium-Serviceklassen erbringen dann nicht die erwartete hohe Performance, weil sie in unwichtigen Datenfluten „ertrinken“ bzw. wichtige und unwichtige Anwendungen innerhalb der Premium-Serviceklasse miteinander konkurrieren. Wichtige Anpplikationen werden dagegen fälschlicherweise in Best-Effort-Serviceklassen verschoben. Zusätzlich kommt es zu Engpässen kurz vor den jeweiligen Zugangspunkten zum MPLS-Netzwerk des Providers, während nicht verwalteter Verkehr in Richtung LAN (Inbound) mit einer unverhältnismäßig hohen Flussrate strömt.

Um diese zahlreichen genannten Ursachen für Performance-Engpässe erkennen zu können, bedarf es wie bereits erwähnt geeigneter effizienter Klassifizierungs- und Überwachungstools; um sie beheben zu können, kommen Tools zum Bandbreitenmanagement und QoS zum Einsatz. Erweitert um Mindest- und Höchstbandbreitenraten, relative Prioritäten, Fokussierung des richtigen Verkehrs sowie der Kontrolle des ein- und ausgehenden Datenverkehrs bilden diese beiden Technologien eine effektive Lösung zur Behebung der Defizite von Warteschlangen und Paketmarkierungen.

Kompression und Protokollbeschleunigung

Beschleunigung ist ein weiterer wichtiger Baustein, um die Performance und den Wert vorhandener WAN-Verbindungen zu steigern. Die gegenwärtig besten WAN-Komprimierungslösungen setzen meistens eine Reihe verschiedener Komprimierungsalgorithmen ein. Jeder Algorithmus ist dabei für eine bestimmte Art von Datenverkehr besonders geeignet. Eine intelligente Komprimierungslösung wählt automatisch den am besten geeigneten Algorithmus für den jeweiligen Anwendungstyp und sucht darüber hinaus nach Möglichkeiten, den Paketstrom zu optimieren. Außerdem werden nur Daten komprimiert, für die eine Komprimierung auch sinnvoll ist. Durch die korrekte Anwendung von Komprimierungsalgorithmen erhöht sich die verfügbare Bandbreite und beschleunigt sich die Informationsübertragung.

Kompression als alleinige Optimierungsmethode bietet jedoch nur einen begrenzten Nutzen. Optimale Ergebnisse erreicht Kompression erst durch die Integration in eine umfassende WAN-Optimierungsstrategie mit Transparenz und Kontrolle als Grundlage. Die durch die Komprimierung zusätzlich verfügbare Bandbreite kann je nach IT-Gesamtkonzept und entsprechend der Geschäftsprioritäten an Nutzer, Anwendungen, Netzwerkressourcen etc. neu zugewiesen werden.

Mit Hilfe der Protokollbeschleunigung können WAN-Verbindungen effizienter und umfassender genutzt werden. Sie erhöht die Performance von Transaktionen in WANs, wenn diese durch weite Entfernungen oder Überlastung beeinträchtigt ist. Protokollbeschleunigung ermöglicht es, die gesamte Verbindung vollständig auszunutzen. Grosse Dateien können dadurch sehr viel schneller übertragen werden.

Protokollbeschleunigung erhöht auch die Performance von web-basierenden Anwendungen im WAN. Sie erhöht die Geschwindigkeit des TCP für Verbindungen mit hoher Latenzzeit und ermöglicht dadurch einen höheren Datendurchsatz. Besonders profitieren davon Satellitenverbindungen, mobile Datenlinks und interkontinentale WAN-Verbindungen aufgrund ihrer üblicherweise extrem hohen Latenzzeiten.

Außerdem spart die Protokollbeschleunigung Bandbreite und Antwortzeit, da verloren gegangene Daten erneut übertragen werden, ohne den restlichen Datenverkehr dadurch zu beeinträchtigen. Ebenso hilft sie, Datenleitungen mit großer Bandbreite auch bei hohen Latenzzeiten vollständig auszufüllen, was vor allem der Übertragung großer Datenströme zugute kommt.

Fazit

WAN-Optimierung verfolgt das Ziel, mit der bestehenden WAN-Infrastruktur die maximale Performance zu erzielen. Auf diese Weise spart ein optimiertes WAN Kosten, da die aktuell vorhandene Bandbreite besser ausgenutzt wird und man so kostspielige Upgrades der WAN-Verbindungen vermeiden kann.

Eine solche Optimierung erfordert jedoch eine ganzheitliche Herangehensweise mit Betrachtung aller Netzwerk-, Anwendungs- und Serverressourcen in einem Unternehmen und ist entsprechend komplex. Die Wahl der richtigen WAN-Optimierungslösung kann mitunter eine schwierige Herausforderung darstellen. Als Packteer-Partner ist die PDV-Systeme GmbH in der Lage, zu diesem Thema umfassend zu beraten, Messungen durchzuführen und ggf. Teststellungen zu realisieren.