Può capitare, girando su Internet o leggendo riviste specializzate, di imbattersi nell’espressione ‘WAN Optimization’, termine che indica una delle ultime tecnologie arrivate sul mercato, e come tale relativamente poco conosciuta, quantomeno al grande pubblico.

In questo articolo di approfondimento cerchiamo di spiegare, a grandi linee, di cosa si tratta.

Diciamo subito che queste tecnologie riguardano i collegamenti tra sedi distanti di una stessa azienda, e dunque non interessano, se non a livello informativo e di approfondimento, il privato, o il tecnico che gestisce l’informatica di realtà aziendali medio-piccole, che non possiedono sedi distaccate o che comunque non hanno la necessità di interconnetterle.

Il termine WAN, acronimo di Wide Area Network, sta ad indicare le connessioni effettuate su scala geografica, mediante linee affittate dalle aziende di telecomunicazioni (le famose ‘linee dedicate’). Il termine WAN si contrappone a LAN, acronimo di Local Area Network, che indica invece le connessioni locali, effettuate nello stesso ufficio o edificio.
Le connessioni WAN sono storicamente sempre state molto più lente di quelle LAN. Si pensi ad esempio al fatto che le connessioni a 10 Mbit/s in ambito locale sono considerate obsolete da diversi anni, mentre in ambito WAN sono considerate di eccellenti prestazioni e ad appannaggio di pochi, ancora nel 2008.
Il motivo è semplice, ed origina da banali considerazioni di carattere fisico: più lontano si trasmette un segnale, più difficile è la sua trasmissione (perdita di potenza del segnale, disturbi lungo la linea, ecc.); inoltre il segnale deve attraversare vari nodi, come ad es. i router, in ciascuno dei quali si origina un ritardo dovuto all’elaborazione del pacchetto. Tutti questi elementi fanno sì che le velocità di trasmissione in WAN siano nettamente inferiori a quelle nelle LAN.
Per decenni, gli amministratori di rete, per non parlare degli utenti, hanno sopportato stoicamente il fatto che la connessione ad un computer remoto posto dall’altra parte di là di una linea WAN fosse di alcune centinaia di volte più lenta di una connessione ad un computer della propria LAN, accettando il fatto come ineluttabile.
L’arrivo sul mercato di connessioni a banda larga sempre più prestanti ed economiche ha alleviato in parte, ma solo in parte, come stiamo per vedere, il problema.

A cavallo degli anni tra i due millenni, divenne evidente l’importanza dell’introduzione di valide tecniche di ‘ottimizzazione delle connessioni WAN’, ed alcuni inventori di tecnologie non si tirarono certo indietro, arrivando a proporre pressoché contemporaneamente un paio di tecnologie complementari tra loro, utilizzabili separatamente o in coppia, a seconda delle esigenze (e del budget disponibile).
La prima tecnologia prendeva il nome di Quality of Service (QoS), e si basava su un assunto piuttosto elementare. La QoS, difatti, analizza il traffico che passa su una determinata linea WAN, e assegna delle priorità ai vari tipi di traffico, riservando una quota maggiore della larghezza di banda disponibile ai programmi che l’azienda ritiene critici, come ad es. la contabilità aziendale od un software per il customer care, mentre limita la banda disponibile per compiti meno critici, come ad es. la consultazione di Internet ma anche, se vogliamo, la stessa posta elettronica. L’assunto di base era che è perfettamente inutile implementare su di una connessione una o più altre tecniche di ottimizzazione della WAN che man mano sarebbero uscite sul mercato, se si continuava a consentire ad operazioni non critiche o addirittura dannose per l’azienda, come ad es. lo scarico di files Mp3, di occupare della banda a scapito di attività critiche come la consultazione di un database aziendale. Elementare, no ?!
La seconda tecnologia era in realtà l’unione di due tecnologie da sempre presenti in informatica e nella trasmissione dati: la compressione ed il caching. La loro applicazione congiunta alle esigenze di ottimizzazione della WAN prende il nome di data reduction (riduzione dei dati). Non vi è molto di nuovo da dire sull’applicazione di queste tecniche alla WAN Optimization, se non un’unica cosa, piuttosto interessante: esse funzionano bene con determinati protocolli, dove compressione e caching possono essere applicati con successo, ma funziona meno bene, o non funziona affatto, con protocolli già ottimizzati per conto loro in tal senso; ad es., il VOIP mal si presta ad essere ulteriormente ottimizzato con queste tecniche.
Quest’ultima considerazione ne porta un’altra, sempre importante. Premesso che QoS e data reduction vengono realizzate mediante l’installazione di apparati specifici (le cosiddette ‘appliances’), generalmente in coppia, uno per ciascun lato della connessione, il fatto che non tutti i protocolli vengano trattati allo stesso modo implica che non è sufficiente installare a caso degli apparati di WAN Optimization quali che siano, per ottenere dei risultati, ma occorre procedere ad un’attenta analisi preventiva della situazione. Sembra una banalità, ma è sempre meglio precisare.

L’adozione delle due tecnologie ha portato negli anni a risultati interessanti, e spesso ha consentito alle realtà che le implementavano di ridurre i costi delle telecomunicazioni, riducendo la banda affittata dal provider, oppure di evitare costi aggiuntivi dati dall’affitto di ulteriore banda.
Ma il vero salto di qualità è arrivato più di recente, tra il 2004 e il 2005, quando è apparsa sul mercato una tecnologia nuova e rivoluzionaria, nota come ottimizzazione di protocollo, che rappresenta ad oggi la terza e ultima tra le tecnologie standard di WAN Optimization.
Se le prime due tecnologie sono ‘banali’, se vogliamo, nei loro assunti di base, in quanto si limitano ad applicare il buon senso alla trasmissione dati su linee WAN, la terza tecnologia è invece rivoluzionaria, come dicevamo, e la sua nascita rimanda molto alle atmosfere da thriller che si vivono sulla soglia di una vera e propria scoperta scientifica.
Tutto nasce quando alcuni tecnologi impegnati nella ricerca sulla trasmissione dati si accorgono che da qualche parte nell’apparato teorico alla base delle tecnologie di trasmissione dati su WAN c’è qualcosa che non quadra.
Abbiamo visto che nei decenni gli addetti ai lavori hanno accettato con rassegnazione differenze di prestazioni tra LAN e WAN di un paio di ordini di grandezza. Secondo calcoli nominali piuttosto semplici da eseguire, spesso la differenza nominale tra LAN e WAN è di un fattore 100. Ciò avviene ad es. nel caso in cui due LAN vadano a 100 Mb/s e siano unite da una linea WAN ad 1 Mb/s (lasciamo perdere il discorso su banda minima garantita, ecc., in quanto qui stiamo facendo delle approssimazioni ‘didattiche’).
Bene, con sommo stupore di chi ci si è imbattutto per le prime volte, ci si è resi conto che le velocità reali con cui operano su WAN determinati protocolli, come ad es. il file transfer tra computer, sono nettamente più basse di quelle nominali, fino ad arrivare ad un rapporto incredibile tra le due velocità di 500/1, contro il 100/1 nominale! Quindi, c’è un ‘fattore nascosto’ che rende le comunicazioni WAN, per determinati protocolli, cinque volte più lente del dovuto. Dunque la lentezza di alcune comunicazioni WAN va ben al di là dei fattori fisici che ricordavamo all’inizio, ed è data da qualcosa che occorreva investigare.
Un altro modo di dire la stessa cosa, che è oggettivamente tremendo da sentire dal punto di vista economico, è che la banda resa disponibile dal provider difficilmente viene sfruttata per più del 20 %. Un altro aspetto della situazione è che anche ad aumenti consistenti della banda corrisponde un aumento di solo il 20 % della banda acquisita in più.
I provider non hanno colpa di questa situazione: la banda che nominalmente mettono a disposizione della clientela è quella correttamente rispondente a quella ‘fisica’ delle linee installate, che è quella prevista contrattualmente (lasciamo perdere, evidentemente, i discorsi su banda minima garantita, disservizi, ecc.). La ricerca tecnologica, difatti, ha stabilito che l’origine del problema va individuata in alcuni aspetti progettuali dei protocolli di comunicazione, che possono essere definiti come la ‘non ottimizzazione di alcuni protocolli per l’utilizzo in WAN’.
Non è il caso in questa sede di approfondire eccessivamente la tematica dal punto di vista tecnico. Diciamo, sintetizzando, che quello che si è scoperto è che la grande maggioranza dei protocolli di comunicazione e applicativi che operano in rete presentano gravi difetti progettuali, che li portano ad avere prestazioni accettabili quando operano in LAN, ma rovinosamente basse quando operano in WAN: nessuno, quando sono stati progettati, poteva lontanamente ipotizzare lo sviluppo che avrebbero avuto le comunicazioni informatiche, e la conseguente importanza che avrebbero assunto le connessioni WAN. Di conseguenza, non è stata data la dovuta attenzione al comportamento su WAN di questi protocolli.
Sempre sintetizzando, ecco cosa succede. Quando un protocollo spedisce dei dati ad un’altra macchina, prima di spedire i successivi attende un riscontro da parte del ricevente. Quando le due macchine che dialogano sono in LAN, il riscontro è immediato, in quanto la velocità della LAN è elevata. Ma quando le due macchine sono connesse via WAN, allora il riscontro ci mette molto di più a ritornare, e dunque la seconda spedizione di dati avviene molto più tardi rispetto a quello che avverrebbe in LAN. Si tratta di un classico circolo vizioso: una connessione lenta non solo rallenta le spedizioni di dati, ma mette in moto dei meccanismi che portano ad ulteriori rallentamenti, con effetti esponenziali.
Per decenni nessuno si è accorto del problema, perché in LAN non si poneva ed in WAN veniva data la colpa ai fattori fisici.
Le appliances di ottimizzazione di protocollo operano ‘ingannando’ le macchine poste sulla LAN cui sono connesse. Quando A comincia una spedizione verso la macchina remota B via WAN, l’appliance dal lato di A emette immediatamente il riscontro, cosicché A può emettere immediatamente i dati successivi. Lo stesso accade dal lato di B. Saranno poi le due appliances a gestire in modo efficiente le comunicazioni tra di loro, nascondendone le problematiche ad A e B, ad es. inviandosi un riscontro cumulativo ogni tot riscontri ricevuti da A o B, velocizzando enormemente la velocità di comunicazione del protocollo.
Otteniamo così che la comunicazione lenta tra A e B viene scissa in tre tratte, tutte velocissime: le tratte A-Appliance e B-Appliance perché avvengono in LAN, e la tratta Appliance-Appliance perché avviene attraverso una versione ultra-ottimizzata del protocollo che, appunto, si ottimizza.
In questo modo, i protocolli interessati arrivano a viaggiare a velocità fino a 5 volte superiori a quelle ottenibili senza le appliances, e la banda arriva ad essere utilizzata quasi per intero.
I problemi di ottimizzazione di protocollo non riguardano evidentemente solo i protocolli di file transfer, citati come esempio perché sono quelli per i quali è più facile accorgersi del problema. In pratica, tutti i protocolli di Internet, dall’http all’ftp, fino ai protocolli di posta elettronica e quant’altro, soffrono di questo problema (anche se in realtà per i protocolli Internet il problema è un po’ diverso da quello descritto, pur se a grandi linee riconducibile a problematiche simili: non è possibile trattare anche tale problematica in questa sede, diventerebbe un trattato ….).
Diciamo solo che è molto importante notare come ad appliances diverse corrispondono, in generale, ottimizzazioni diverse, ed è dunque importante stabilire quale effettivamente è la più indicata in una determinata situazione.
Per la particolare importanza che rivestono sul mercato, gli apparati che ottimizzano il file transfer hanno guadagnato l’onore di una definizione commerciale tutta per sé, quella di apparati WAFS (Wide Area File System).

Per concludere, è da notare il fatto che, normalmente, le appliances di WAN Optimization svolgono diverse funzionalità in modo congiunto. Ad es., è facile trovare appliances che svolgono compiti WAFS ma anche di compressione e caching, integrandosi e rafforzandosi a vicenda. Quasi tutte le appliances, inoltre, presentano funzionalità di QoS di base, anche se per avere prodotti veramente efficaci occorre orientarsi su appliances specializzate che fanno solo quello.