Öncelikli olarak OSI referans modelinin 1. ve 2. katmanlarında çalışan WAN işlemlerinin kullandığı başlıca protokoller aşağıda verilmiştir (Bu dökümanda, günümüzde çok az kullanılan eski WAN protokollerinden X.25 ve ISDN yer almamaktadır.)

• HDLC (Yüksek Seviyede Veri Bağlantı Kontrolü)
• PPP (Noktadan noktaya protokolü)
• Frame Relay (Çerçeve Aktarma)
• ATM

Çerçeve Aktarma (Frame Relay)

1988’ de ITU-T tarafından 1.22 standardı ile ISDN ortamı üzerinde paket anahtarlamalı olarak çalışan bir hızlı paket hizmeti tanımlanmış ve çerçeve aktarma modunda taşıma hizmeti ya da kısaca çerçeve aktarma olarak adlandırılmıştır. Değişen paket uzunluklarında çalışan çerçeve aktarma hem kiralık hatların hem de X.25’ in alternatifi olarak görülüp, ATM gibi geniş bir hız ve hizmet spektrumu sunan teknolojilere de bir geçiş olarak yorumlanır.

Çerçeve aktarma, patlamalı (bursty) trafiği ihtiyaca göre bant genişliği prensibi uyarınca kiralık hatlara göre çok daha verimli ve ekonomik olarak taşır. Hata ve akış kontrolü bulunmayan Çerçeve Aktarma, geleneksel X.25 şebekelerine göre daha yüksek ve hizmet sırasında arttırılabilen esnek hızlar sağlar ve mevcut alt yapıyı kullanabilmesi açısından ve yeni bir şebeke kurulmasını gerektiren ATM’ ye göre bazı hız bölgelerinde daha avantajlı görülür.

Çerçeve aktarmanın gelişmesindeki itici güç, uzak bölgelerdeki LAN’ lar arasında bağlantı kurma ihtiyacının giderek artmasıdır.

Çerçeve aktarma bağlantı yönelimli bir taşıma sağlar. Yani veri transferinden önce kaynak ve hedef kullanıcılar arasında sanal bir devre kurulur, bu sanal devrelere (lojik kanallara) DLCI-Veri Linki Bağlantı Tanıtıcısı denilen bir numara verilmiştir. İletilen her çerçevenin başlığında kararlaştırılan DLCI numarası yer alır.

Bağlantı yönelimli olma, adresleme ve yöneltmenin çok basitleşmesini sağlarken, yol kurma fazından dolayı gecikme artmaktadır. Gecikmeyi azaltan bir çözüm, PVC (Permanent virtual circuit)-Sürekli Sanal Devre denilen uygulamadır. Bu uygulamada iki nokta arasındaki haberleşmede daima, aboneliğin başlangıcında saptanan aynı sanal devre kullanılmaktadır. Çerçeve aktarmanın ilk yıllarında daha çok PVC çalışma görülürken, günümüzde SVC (Switched virtual circuits)-Anahtarlamalı Sanal Devre uygulamaları, yani her bir haberleşme için önce bir sanal devre kurma şeklindeki çalışma da ağırlık kazanmıştır. 

Asenkron Transfer Modu (Asynchronous Transfer Mode (ATM))

Genel ve özel şebekeler üzerinden ses, görüntü ve veri iletimine olanak verir. Çerçeve tabanlı bir mimariden daha çok, hücre tabanlı bir mimari üzerine kurulmuştur. ATM hücreleri her zaman sabit 53 byte uzunluktadır. ATM hücreleri 5 byte değerinde bir başlıktan ve 48 byte değerinde bir yükten (payload) oluşmaktadır. Küçük ve sabit uzunluklu hücreler ses ve görüntü trafiğinin taşınması için iyi uyumludurlar. Çünkü, bu trafiğin gecikmeye tahammülü yoktur. Görüntü ve ses trafiğinin, iletimin başlaması için daha büyük paketleri beklemesine ihtiyacı yoktur.

Bu bahsettiğimiz 53 byte değerindeki ATM hücresi Çerçeve Aktarma ve X.25’ deki daha büyük çerçeve ve paketlerden daha az verimlidir. Hücre parçalara ayrılmış şebeke katmanı paketlerini taşıdığında ise masraf daha fazladır. Çünkü, ATM bağlaştırıcısı aynı zamanda bu paketleri varılacak noktada tekrar birleştirmek durumundadır. Tipik bir ATM hattının aynı miktarda şebeke katmanı verisini taşıyabilmek için hemen hemen %20 daha fazla band genişliğine ihtiyacı vardır.
ATM'de hem PVC hem de SVC kullanımı mümkündür. Ama, yine de WAN’ larda PVC kullanımı daha yaygındır. Ayrıca, diğer paylaşımda olan teknolojilerde olduğu gibi ATM, şebekeye bir tek kiralık hat bağlantısı üzerinde çoklu VC kullanılmasını mümkün kılar.

ATM' nin Avantajları

• ATM hızla gelişen bir teknolojidir. ITU-T ve ATM Forum, standartlaşma çalışmalarında bulunmaktadır. Gelecekte belirecek talepler şimdiden birçok büyük firmanın bu konuda araştırmalara başlamasına yol açmaktadır. Büyük firmalar bu konuda iş yapan küçük firmaları kendi bünyelerine katarak bu konuda çalışmalarını hızlandırmaktadır.
• ATM ile verileri çok büyük hızlarda taşımamız mümkündür. Hızı arttırma amaçlı olarak hata  kontrolü minimum düzeyde tutulur. Bu durumda, hata kontrolü kullanıcının sorumluluğuna bırakılmaktadır.
• Video, ses, TV, text gibi türlü veri tiplerinin hepsini  destekleyen ve bütün ağların  bir ortamda entegrasyonu için taban sağlayacak BISDN (Broadband Integrated Services Digital Network) için ITU-T tarafından anahtarlama (switching) modeli olarak ATM seçilmiştir.
• ATM, fiziksel taşıma ortamından bağımsızdır. Kablolar koaksiyel kablo olabileceği gibi fiber de olabilmektedir. Fiziksel katman olarak SONET tavsiye edilmektedir. 
• ATM var olan sistemlerle uyumludur. Bu, onun her tür ağ ortamıyla sorun olmadan konuşabilmesini sağlamaktadır.  
• ATM, veri iletiminde esnektir. Değişken bit hızlarını destekler niteliktedir. Kullanıcı isteğine göre iletişim hızı belirlenir. Hatta bazı anahtarlar, kullanıcılara ait bant genişliği de sunabilirler.
• ATM ağında hata oranı ve gecikme değeri bildirilerek belli bir kalitede hizmet alınabilir. Bu bilgiler, ağa bağlanıldığında kullanıcı tarafından ağ ortamına bildirilir. İstenilen şey hız ise hata oranı göz önüne alınmayabilir, hata oranı önemliyse o zaman hızdan ödün vermek gerekecektir.  
• ATM, sabit boyutlarda ve küçük hücreleri anahtarladığından ağ kaynaklarını optimum kullanabilir. Devre anahtarlamadaki gibi devre bütün bağlantı için kapatılmaz. Paket anahtarlama tekniği kullanılarak sadece bilgi transfer edilirken devre kullanılır. Diğer taraftan anahtarlar, yalnızca iletişimin gerekli olduğu düğümler (nodes) arasında kurduğu bağlantılarla, ağ bant genişliğinin etkin kullanımını sağlamaktadır.
• ATM ağ yapısı büyümeye elverişlidir.
• ATM onu yorumlayan firmaya göre bazı değişiklikler taşıyabilir. Belirli şartları sağladıkları sürece değişik ATM-LAN' lar birbirleriyle iletişim kurabilirler.
• ATM istatistiki çoklama tekniğini kullanarak çok kullanıcının veri trafiğini tek bir ağ üzerinde birleştirir. Bunu da en etkin şekilde yapar.  
• ATM anahtarlama, yönlendiricilere (Router) göre daha kolay anlaşılır, uygulaması kolay ve daha ekonomik bir çözümdür. Yönlendiricilerin mevcut yazılımlarının düzeyi, karmaşıklığı, mimarisi ve fiyatı anahtarlar karşısında devre dışı kalmalarına yol açmaktadır.
• ATM anahtarları, mevcut ağ ekipmanı üzerinde hiç değişiklik yapmadan ya da çok küçük bazı değişiklikler yaparak ağa eklenebilir.

ATM' nin Dezavantajları

• ATM pahalı bir teknolojidir. Fakat yakın bir zamanda bu teknolojinin ucuzlaması ve yaygınlaşması beklenmektedir.
• ATM, yeni bir teknoloji olduğundan henüz gerekli donanım ve yazılım desteği yeterli değildir. Bunda en önemli etken standartların oluşmamasıdır. Özellikle yazılım konusunda büyük eksiklikler bulunmaktadır. ATM teknolojisi henüz olgunlaşma evresindedir. Endüstri uzmanları, olgunlaşması  için iki ya da üç yıllık bir süre gerektiğini tahmin etmektedir.
• ATM anahtarları, yönlendirici tarafından verilmekte olan hizmet sınıflarının pek çoğunu kendi yapısı içinde kullanıcılara sunmaktadır. Fakat  henüz standartların oluşmaması yüzünden aşağıda sıralanan, yönlendiricinin yapabildiği fonksiyonları anahtarlar henüz yapamamaktadır.

1. Güvenli WAN Erişimi: Yönlendiriciler diğer ağlara bağlanma konusunda şimdilik tek güvenilir cihazlar olarak kabul edilmektedir.
2. Güvenlik Duvarları(Firewall): Yönlendiriciler ağın belirli alanları dışında kullanıcı erişimini sınırlama özelliğine sahiptir. Bu, ortaya çıkan bir sorunun ağın başka bir bölümüne intikal etmesini engellemektedir.  
3. Çoklu Protokol Desteği: Yönlendiriciler, tipik bir heterojen ağda bulunan bütün protokolleri ( IP, IPX, SNA ve Apple Talk gibi) çalıştırabilmektedir.

High-Level Data Link Control Protocol (HDLC-Yüksek Seviyede Veri Bağlantı Kontrolü)
HDLC (Yüksek Seviyede Veri Bağlantı Kontrolü) bir OSI 2. katman protokolüdür. HDLC "point to point (Noktadan noktaya)" cihazları bağlamaya yarayan basit bir protokoldür. Örneğin, elimizde iki farklı şehirde, iki farklı yeri birbirine bağlayan bir point to point kiralık hattımız olsun. Bu senaryoda HDLC en az miktarda yapılandırılarak bağlantıyı sağlamamızı sağlayacak protokol olacaktır ve WAN’ da bu iki konum arasında çalışacaktır.

HDLC tıpkı Ethernet’ te de olduğu gibi hata kontrolü yapar. Cisco’ nun HDLC versiyonu kendisine hastır. Çünkü, bir protokol tipi alanı (protocol type field) eklemişlerdir. Bu yüzden, Cisco HDLC sadece diğer Cisco cihazlarıyla çalışabilmektedir.
HDLC Cisco cihazlarının tüm seri arayüzlerinde varsayılan protokol olarak sunulmaktadır. Bir Cisco yönlendirici üzerinde show running-config komutu çalıştırıldığında, seri arayüzler üzerinde hiç kapsüllenme olmadığı görülür. İşte bunun sebebi, arayüzlere varsayılan protokol olarak HDLC yapılandırılmasındandır. Eğer show interface serial 0/0 komutu çalıştırılırsa da HDLC  nin çalıştığı görülebilir.

Point to Point Protocol (PPP-Noktadan noktaya protokolü)
Bu protokol en çok çevirmeli bağlantıyla internete erişimde kullanılır ve RFC 1661'de tanımlıdır. HDLC  temellidir ve HDLC' ye çok benzemektedir. Her ikisi de kiralık PPP hatları birbirine bağlamada çok iyi çalışır. PPP aşağıdaki maddelerden oluşmaktadır:

• Kapsüllenme(Encapsulation): Çoklu protokol datagramlarını enkapsüle etmek için kullanılan bir metottur. Bu aynı link üzerinde eş zamanlı şebeke katmanı protokollerini çoğullamayı sağlar. En yaygın kullanılan uyumlu donanımlarla uyumu elde edebilmek için dikkatli bir biçimde dizayn edilmiştir.
• Bağlantı Kontrolü Protokolü: PPP tarafından sağlanan LCP çok yönlülüğü ve taşınabilirliği geniş bir çevreye yayılmıştır. LCP kapsüllenme formatı seçeneklerini otomatik olarak kabul etmek, değişen paket boyutlarını kontrol etmek, geri döngülü linkleri (looped-back link) ve diğer genel yapılandırma eksikliğinden gelen hataları bulmak ve linki sonlandırmak için kullanılır. Diğer seçime bağlı özellikleri arasında ise link üzerindeki eşin (peer) kimliğini doğrulamak ve bir linkin doğru şekilde çalışıp çalışmadığına karar vermek yer alır.
• Ağ Kontrolü Protokolü: Veri linklerini kurmak, yapılandırmak, test etmek ve yönetmek için kullanılan genişletilebilir bir LCP’ dir.
• Yapılandırma: Kolay ve otomatik yapılandırma mekanizmaları Link Kontrol Protokol' ünü kullanır. Bu mekanizmalar ayrıca Ağ Kontrol Protokol'leri gibi başka kontrol protokolleri tarafından da kullanılabilir.

Bir point to point (Noktadan noktaya) linki üzerinden bağlantı kurabilmek için, her PPP linki sonu öncelikle veri linkini test ve yapılandırmak için LCP paketleri göndermelidir. Link kurulduktan ve LCP tarafından ihtiyaç duyulan seçime bağlı özellikler kararlaştırıldıktan sonra, PPP bir veya birden çok şebeke katmanı protokolünü seçmek ve yapılandırmak için NCP paketleri göndermelidir. Seçilen şebeke katmanı protokolleri bir kere yapılandırıldıktan sonra şebeke katmanı protokollerinin datagramları artık link üzerinden gönderilebilir.
Link, LCP ve NCP paketleri belirgin bir şekilde linki kapatmadıkça veya dışarıdan herhangi bir müdahale gelmedikçe iletişim için yapılandırılmış halde kalacaktır.

HDLC (Yüksek Seviyede Veri Bağlantı Kontrolü) ve PPP arasındaki farklar:

• PPP bir Cisco router üzerinde kullanıldığında, bu cihaza has olduğu söylenemez.
• PPP’ nin, çalışmasını sağlayan birçok alt protokolü vardır.
• Çevimeli bağlantıda kullanıldığında birçok özelliği de beraberinde getirir. Bu özelliklerden bazıları:

1. Link kalite yönetimi çevirmeli bağlantı linkini ve ne kadar hata alındığını görüntüler. Eğer link çok fazla hata alıyorsa linki kapalı (down) duruma getirir.
2. Çoklu link (multilink) birçok PPP linkini bir araya getirebilir ve onları birbirine bağlayarak bir tek link gibi çalışmasına olanak verebilir.
3. PAP ve CHAP kimlik doğrulama (Authentication) desteklidir. Bu protokoller kullanıcı adı ve şifre sorgulayarak, şebekeye erişmeye çalışan kişiye izin verilip verilmediğini kontrol eder.
4. Bir Cisco router üzerinde HDLC (Yüksek Seviyede Veri Bağlantı Kontrolü)’ den PPP’ye geçiş yapabilmek için encapsulation ppp komutu kullanılabilir.