Netzwerkdurchsatz und Bandbreite sind zwei der wichtigsten Metriken von Netzwerken, dennoch werden sie oft missverstanden und verwechselt. Unser heutiges Ziel ist es, etwas Licht in die Sache zu bringen und Ihnen ein besseres Verständnis dafür zu geben, was sie sind – und was nicht, welche Faktoren diese wichtigen Metriken beeinflussen und mit welchen Tools sie tatsächlich gemessen werden können. Wir werden versuchen, unsere Diskussion so wenig technisch wie möglich zu halten und gleichzeitig so viele nützliche Informationen wie möglich bereitzustellen.
Wir beginnen damit, zu definieren, was Bandbreite und Durchsatz sind und, was noch wichtiger ist, wie sie sich unterscheiden, da zwischen den beiden Begriffen ziemliche Verwirrung zu herrschen scheint. Als Nächstes untersuchen wir die verschiedenen Faktoren, die den Durchsatz und die Netzwerkleistung im Allgemeinen beeinflussen können. Wir werden uns Verzögerung und Latenz, Jitter und Paketverlust ansehen, da dies die häufigsten leistungsbeeinflussenden Faktoren sind. Und wenn wir mit der Theorie fertig sind, sehen wir uns einige der besten Tools an, mit denen Sie den Netzwerkdurchsatz überwachen oder messen können.
Über Bandbreite und Durchsatz
Bandbreite und Durchsatz sind trotz vieler Verwirrung etwas unterschiedliche Konzepte. Lassen Sie uns versuchen, es zu klären, beginnend mit der Bandbreite. Die Netzwerkbandbreite bezieht sich auf die maximale Datenmenge, die pro Sekunde in einem Netzwerk übertragen werden kann. Mit anderen Worten, es ist die Datenübertragungskapazität des Netzwerks, und obwohl die Leitungen aufgerüstet werden können, ist dies ein komplexes Unterfangen, und als solches wird die Bandbreite nicht als etwas angesehen, das wir einfach „on the fly“ kontrollieren können.
Der Durchsatz bezieht sich auf die tatsächliche Datenmenge, die in einem Netzwerk übertragen wird. Der Durchsatz unterscheidet sich oft aus mehreren Gründen von der Bandbreite. Beispielsweise können nicht genügend Daten übertragen werden, um die gesamte verfügbare Bandbreite zu nutzen. Es kann auch verschiedene Faktoren geben, die den Verkehr verlangsamen, wie wir gleich sehen werden.
Ein weiteres Konzept, das nichts zu bewirken scheint, als etwas Verwirrung zu stiften, ist die Geschwindigkeit. Geschwindigkeit bezieht sich oft darauf, wie viele Daten über eine bestimmte Verbindung, wie z. B. einen DSL- oder Kabelmodem-Internetdienst, heruntergeladen oder hochgeladen werden können. Kurz gesagt, es ist ein nicht-technischer Marketingbegriff, der von Dienstanbietern verwendet wird, um ihre Dienste zu bewerben. Sie entspricht jedoch ungefähr der Bandbreite.
Faktoren, die den Durchsatz beeinflussen
Wenn also der Durchsatz die maximale Tragfähigkeit einer Schaltung ist, sollte er nicht variieren, oder? Nun, es tut tatsächlich… viel, eigentlich. Tatsächlich ist es wichtig, zwischen maximalem Durchsatz und tatsächlichem Durchsatz zu unterscheiden. Lass es uns erklären. Betrachten wir zum Beispiel den Durchsatz eines Datenpfads zwischen einem Server in einem Rechenzentrum und einem anderen Server in einem anderen Rechenzentrum. Es scheint eine vernünftige Annahme zu sein, dass der Durchsatz des Pfads der des Segments mit dem niedrigsten Durchsatz ist. Aber obwohl es wahr ist, dass es nie höher sein wird, könnte es jedoch niedriger sein. Sehen wir uns einige der Hauptfaktoren an, die den Durchsatz beeinflussen könnten.
Verzögerung und Latenz
Verzögerung und Latenz sind zwei der Hauptfaktoren, die die wahrgenommene Netzwerkleistung beeinflussen. Und ähnlich wie bei Bandbreite und Durchsatz gibt es oft große Verwirrung zwischen ihnen, so dass die beiden Konzepte oft synonym verwendet werden. Dies ist verständlich, da beides mit der Zeit zu tun hat, die die Daten benötigen, um von ihrer Quelle zu ihrem Ziel zu gelangen. Latenz wird oft als die Zeit beschrieben, die von der Quelle, die ein Paket sendet, bis zum Empfänger vergeht. Es kann sich auch auf die Round-Trip-Verzögerungszeit beziehen, die die Einweg-Latenzzeit von der Quelle zum Ziel plus die Einweg-Latenz vom Ziel zurück zur Quelle umfasst. Tatsächlich wird die Roundtrip-Latenz häufiger verwendet, hauptsächlich weil sie von einem einzigen Punkt aus gemessen werden kann.
Latenz ist eine physikalische Eigenschaft von Netzwerken. Sie ist ein Faktor der Entfernung zwischen Quelle und Ziel und der Lichtgeschwindigkeit, die übrigens auch die Geschwindigkeit ist, mit der Daten über beliebige Medien übertragen werden. Die Latenz ist wie die Bandbreite ein fester Parameter. Die einzige Möglichkeit, dies zu reduzieren, besteht darin, die Quelle näher an das Ziel zu bringen und die Entfernung um 100 km (60 Meilen) zu reduzieren, um etwa 1 Millisekunde Latenz zu reduzieren.
Mehrere Faktoren können die Netzwerkübertragungen verzögern. Eine Warteschlangenverzögerung tritt beispielsweise auf, wenn ein Gateway mehrere Pakete von verschiedenen Quellen empfängt, die zum selben Ziel führen. Da typischerweise nur ein Paket gleichzeitig übertragen werden kann, müssen einige von ihnen für die Übertragung in eine Warteschlange gestellt werden, was eine zusätzliche Verzögerung verursacht. Ebenso treten Verarbeitungsverzögerungen auf, während ein Gateway bestimmt, was mit einem neu empfangenen Paket zu tun ist. Pufferung kann auch erhöhte Verzögerungen von einer Größenordnung oder mehr verursachen. Die Kombination von Ausbreitungs-, Warteschlangen- und Verarbeitungsverzögerungen führt oft zu einem komplexen und variablen Netzwerklatenzprofil.
Jitter
Jitter ist einer der größten Feinde von Netzwerkübertragungen. Obwohl es einfach zu erklären ist, ist es etwas komplizierter zu verstehen, wie und warum es die Datenübertragung so beeinträchtigen kann. In seiner einfachsten Form ist Jitter eine Variation der Verzögerung. Es gibt mehrere Faktoren, die Jitter verursachen können. Tatsächlich können viele der gleichen verzögerungsverursachenden Faktoren, die wir gerade besprochen haben, auch Jitter verursachen. Warteschlangenverzögerungen stehen beispielsweise in direktem Zusammenhang mit der Warteschlangenlänge. Und da eine typische Warteschlange ständig in der Länge variiert, ändert sich auch die Verzögerung und damit der Jitter.
Jitter wirkt sich jedoch nicht auf den gesamten Netzwerkverkehr in gleicher Weise aus. Das Risiko von Jitter besteht darin, dass, wenn die Verzögerungen zwischen den mehreren Paketen, aus denen eine Nachricht besteht, erheblich variieren, diese möglicherweise außerhalb der Reihenfolge an ihrem Ziel ankommen. Nehmen wir zum Beispiel eine Übertragung bestehend aus vier Paketen, die in Intervallen von 10 ms übertragen werden. Der erste hat eine Latenz von 20 ms, der zweite 60 ms, der dritte 40 ms und der letzte 20 ms. Ich erspare Ihnen die langweilige Mathematik, aber in einer solchen Situation kommt zuerst das erste Paket, dann das vierte, dann das dritte und schließlich das zweite. In vielen Situationen ist dies kein Problem. Wenn es sich beispielsweise um eine Dateiübertragung handelt, werden die Pakete fortlaufend nummeriert und können beim Empfänger leicht in der richtigen Reihenfolge wieder zusammengesetzt werden. Auf der anderen Seite, Wenn wir Echtzeitverkehr haben, wie beispielsweise eine VoIP-Konversation, sind wir in Schwierigkeiten, da Pakete in Echtzeit nicht korrekt wieder zusammengesetzt werden können, was zu verstümmeltem Audio führt. Aus Benutzersicht haben wir ein Leistungsproblem.
Paketverlust
Paketverlust ist ein weiterer wichtiger Faktor, der die wahrgenommene Netzwerkleistung beeinflusst. Netzwerke sind nicht perfekt und Datenpakete kommen aus verschiedenen Gründen von Zeit zu Zeit nicht an ihr Ziel. Wenn dies beim TCP-Datenverkehr passiert, ist dies kein großes Problem, da das empfangende Ende eine erneute Übertragung der fehlenden Daten anfordern kann. Dies führt jedoch zu Verzögerungen und erhöht das Datenvolumen. Beim UDP-Verkehr sieht es nicht so gut aus. Ein verlorenes Paket ist für immer verloren. In einem VoIP-Gespräch würde dies zu Audioaussetzern führen, die, wenn sie zu stark sind, Sprache unverständlich machen können. In beiden Fällen ist klar, dass Paketverluste Auswirkungen auf die wahrgenommene Leistung haben.
Die besten Tools zum Messen des Durchsatzes
Von allen verfügbaren Tools zum Überwachen und Messen der Netzwerkleistung sind einige beim Messen des Durchsatzes besser als andere. Dies sind die Tools, die wir überprüfen werden. Die folgenden Tools verwenden verschiedene Methoden zum Messen des Durchsatzes. Einige verwenden Netzwerkverwaltungs- und Analyseprotokolle wie SNMP oder NetFlow, während andere verschiedene Arten von Stresstests durchführen.
1. SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack (KOSTENLOSE TESTVERSION)
SolarWinds hat sich einen guten Ruf als Hersteller einiger der besten Tools zur Netzwerküberwachung erarbeitet. Damit nicht genug, ist das Unternehmen auch für seine vielen kostenlosen Tools bekannt, die auf spezielle Anforderungen von Netzwerkadministratoren zugeschnitten sind, wie etwa Kiwi Syslog Server oder der Advanced Subnet C alculator .
Aber wenn es um Netzwerkbandbreite und -durchsatz geht , ist das SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack genau das Richtige für Sie. Die Plattform bietet eine umfassende Bandbreitenanalyse und Leistungsüberwachung mithilfe von SNMP-Überwachung und der Flussüberwachung, die in die meisten Router integriert ist. Mit diesem Produkt können Sie Probleme mit der Netzwerkleistung erkennen, diagnostizieren und beheben. Sie können auch die Bandbreitenleistung und Verkehrsmuster überwachen und analysieren. Und schließlich können Sie den Netzwerkdurchsatz von einer einzigen, anpassbaren Konsole aus testen.
Das SolarWinds Network Bandwidth Monitor Pack enthält zwei verschiedene Tools. Da ist zunächst der SolarWinds Network Performance Monitor . Dies ist das Flaggschiffprodukt von SolarWinds zur Überwachung der Netzwerknutzung. Der Hauptzweck des Tools ist die Überwachung der SNMP-Bandbreite, aber es kann noch viel mehr. Im Kern bietet es eine umfassende Fehlerüberwachung und Leistungsverwaltung. Das Tool verwendet hauptsächlich SNMP zur Datenerfassung und ist dadurch mit Netzwerkgeräten der meisten Hersteller kompatibel. Darüber hinaus können Sie mit der NetPath- Funktion den kritischen Netzwerkpfad zwischen zwei beliebigen überwachten Punkten in Ihrem Netzwerk anzeigen und das Tool kann auch automatisch intelligente Netzwerkkarten erstellen.
Advanced Alerting ist eine weitere Stärke des Produkts, ebenso wie das PerfStack- Leistungsanalyse-Dashboard. Ein weiteres exklusives Feature ist die Network Insights- Funktionalität, die eine komplexe Geräteüberwachung ermöglicht. In Bezug auf komplexere Anwendungsfälle kann das Tool Software Defined Networks (SDN) überwachen und verfügt über eine integrierte Cisco ACI-Unterstützung sowie die Möglichkeit, drahtlose Netzwerke zu überwachen und Netzwerkleistungs-Baselines zu generieren.
Die andere Komponente dieses Pakets ist der SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer . Dieses leistungsstarke Tool verwendet das NetFlow-Protokoll, um detaillierte Informationen über den beobachteten Datenverkehr zu sammeln. Es kann beispielsweise melden, welche Art von Datenverkehr häufiger ist oder welcher Benutzer oder welches Gerät die meiste Bandbreite nutzt. Auf dem Dashboard des Tools stehen verschiedene Ansichten zur Verfügung, wie zum Beispiel Top-Anwendungen, Top-Protokolle oder Top-Talker. Das Tool unterstützt die meisten NetFlow-Varianten verschiedener Hersteller.
Hier sind einige der besten Funktionen von SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer :
Das SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack wird basierend auf der Anzahl der zu überwachenden Knoten, Schnittstellen oder Volumes lizenziert. Die Preise sind nicht ohne weiteres verfügbar und Sie müssen SolarWinds kontaktieren, um ein Angebot zu erhalten, das genau auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist. Wenn Sie das Produkt lieber vor dem Kauf testen möchten, steht Ihnen eine kostenlose 30-Tage-Testversion mit vollem Funktionsumfang zum Download zur Verfügung.
2. Iperf3
Mit den Tools der iperf- Reihe lässt sich der maximale Durchsatz von IP-Netzwerken ermitteln. Es verfügt über verschiedene einstellbare Parameter in Bezug auf Timing, Protokolle und Puffer, sodass Sie den Job genau an Ihre Bedürfnisse anpassen können. Für jeden Test meldet iperf3 den gemessenen Durchsatz, den Verlust und andere Parameter.
Iperf3 bietet viele Verbesserungen gegenüber früheren Versionen und enthält jetzt eine Reihe von Funktionen, die in anderen Tools wie nuttcp und netperf zu finden sind. Diese nützlichen Funktionen fehlten im vorherigen iperf. Diese Version verfügt beispielsweise über einen Zero-Copy-Modus und eine optionale JSON-Ausgabe. Beachten Sie, dass iperf3 nicht abwärtskompatibel mit dem ursprünglichen iperf ist.
Iperf3 wird hauptsächlich vom ESnet / Lawrence Berkeley National Laboratory entwickelt. Es wird unter einer dreiteiligen BSD-Lizenz veröffentlicht. In erster Linie auf CentOS Linux, FreeBSD und OS X entwickelt, sind dies die einzigen offiziell unterstützten Plattformen. Es gibt jedoch einige Erfolgsberichte mit OpenBSD, Android und anderen Linux-Distributionen.
Beachten Sie, dass die vorherige Version von iperf, iperf2, noch von einer anderen Organisation aktiv weiterentwickelt wird. Wenn Sie jedoch die beste Funktionalität wünschen, sollten Sie iperf3 verwenden, das von seiner GitHub-Homepage heruntergeladen werden kann.
3. LAN-Geschwindigkeitstest
Trotz seines Namens testet der LAN Speed Test von Totusoft nicht nur lokale Netzwerke. Es wurde von Grund auf als einfaches, aber leistungsstarkes Tool zum Messen von Dateiübertragungs-, Festplatten-, USB-Laufwerk- und LAN-Geschwindigkeiten entwickelt. Das Tool berechnet die Zeit, die zum Verschieben einer bekannten Datenmenge erforderlich ist. Wenn Sie als Ziel eine lokale Festplatte oder ein USB-Speichergerät auswählen, wird der Durchsatz dieses Geräts gemessen. Wenn Sie hingegen einen Remote-Speicherort auswählen, wird der Netzwerkdurchsatz gemessen.
LAN Speed Test erstellt die Testdatei im Speicher und überträgt sie dann in beide Richtungen (ohne die nachteiligen Auswirkungen von Windows/Mac-Datei-Caching), während die zum Abschluss der Übertragung erforderliche Zeit verfolgt wird. Es übernimmt dann alle Berechnungen für Sie.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Datei auf einen Remote-Computer zu übertragen, auf dem der LAN-Geschwindigkeitstestserver ausgeführt wird. Dies kann nützlich sein, da es sicherstellt, dass es sich bei dem, was Sie messen, tatsächlich um den LAN-Durchsatz handelt und dass jegliche Latenz im Speichersubsystem des entfernten Hosts ignoriert wird. Genau wie das LAN-Geschwindigkeitstest-Tool speichert der LAN-Geschwindigkeitstestserver die empfangenen Daten im Speicher und nicht auf der Festplatte.
LAN Speed Test ist als kostenlose Version mit eingeschränkten Funktionen oder als kostenpflichtige Version ab 10 US-Dollar für eine Einzellizenz mit Mengenrabatten für mehrere Kopien erhältlich.
4. NetStress
NetStress ist ein Tool, das sich auf die Messung des Durchsatzes in drahtlosen Netzwerken spezialisiert hat. Es ist ein Zweikomponenten-Tool mit einem Client und einem Server und misst effektiv den Durchsatz zwischen den beiden. Es kann also auch für kabelgebundene Netzwerke verwendet werden.
Die empfohlene Verwendung für dieses Tool besteht darin, es zunächst zu verwenden, um einen Benchmark für die Leistung eines Netzwerks zu erstellen. Wenn dann Probleme gemeldet werden und Sie vermuten, dass sich die Leistung verschlechtert hat, führen Sie es erneut aus und vergleichen die Ergebnisse mit dem Benchmark. Dadurch erfahren Sie, ob tatsächlich ein Problem mit dem Durchsatz vorliegt, und zeigt die erforderlichen Schritte zur Behebung an. Hier kommt die drahtlose Spezialisierung des Tools ins Spiel.
NetStress ist vollgepackt mit Funktionen. Erstens gibt es nur ein Tool, das entweder der Server oder der Client sein kann. Es unterstützt auch TCP- und UDP-Datenübertragungen mit variabler Segmentgröße und unterstützt mehrere Datenströme. Es hat auch mehrere erweiterte Parameter, die nach Ihren Wünschen angepasst werden können. Sie können beispielsweise die Anzeigeeinheiten in Bits oder Bytes pro Sekunde wählen.
5. TamoSoft-Durchsatztest
Der TamoSoft Throughput Test ist das einzige Tool auf unserer Liste, das als Durchsatztesttool beworben wird. Es ist ein Freeware-Tool. Das bedeutet, dass es zwar kostenlos verfügbar ist, aber nicht Open Source. Das Tool funktioniert, indem es kontinuierlich TCP- und UDP-Datenströme über Ihr Netzwerk sendet und wichtige Metriken berechnet. Es berechnet beispielsweise Upstream- und Downstream-Durchsatzwerte, Paketverluste und Round-Trip-Zeiten. Die Software zeigt die Ergebnisse sowohl im numerischen als auch im Diagrammformat an.
Der TamoSoft Throughput Test unterstützt sowohl IPv4- als auch IPv6-Verbindungen und ermöglicht es dem Benutzer, die Netzwerkleistung abhängig von den Quality of Service (QoS)-Einstellungen zu bewerten. Wie einige andere Tools auf unserer Liste ist dies ein Zweikomponenten-Tool mit einem Server und einem Client.
So funktionieren die Tools: Der Client-Teil verbindet sich mit dem Server-Teil, der auf Verbindungen wartet. Sobald die Verbindung hergestellt ist, tauschen Client und Server Daten in beide Richtungen aus und der Client-Teil der Anwendung berechnet dann die Netzwerkmetriken und zeigt sie an. Dies ist ziemlich einfach, aber es leistet hervorragende Arbeit, um den tatsächlichen Durchsatz zu messen.
Der TamoSoft Throughput Test ist Freeware und TamoSoft bietet mit TamoGraph Site Survey auch eine vollwertige Lösung zur WLAN-Leistungsanalyse an.
6. IxChariot
Als letztes auf unserer Liste steht IxChariot von Ixia, dem Softwarezweig von Keysight, dem Hersteller einiger der weltweit renommiertesten elektronischen Testgeräte. IxChariot ist eigentlich weit mehr als nur ein Werkzeug zur Durchsatzmessung, es ist eine komplette Netzwerkanalyselösung mit unzähligen erweiterten Funktionen. Es misst den Durchsatz – sonst würde es nicht auf dieser Liste stehen –, aber es wird noch viel mehr tun.
Mit diesem Produkt können Sie die Netzwerkleistung sofort beurteilen, einschließlich der WLAN-Leistung und der geografischen Standortbestimmung. Seine leistungsstarken Endpoints laufen auf mobilen Geräten, PCs, Macs oder in jedem Hypervisor oder Cloud-Dienst und ermöglichen die zentrale Verwaltung jeder Plattform. Die Software bietet eine vollständige Anwendungsemulation und wichtige Leistungskennzahlen, einschließlich Durchsatz, Paketverlust, Jitter, Verzögerung, MOS und OTT-Videos wie Netflix oder YouTube.
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