Wat zijn netwerkdoorvoer en bandbreedte? Prestatiebeïnvloedende factoren

Netwerkdoorvoer en bandbreedte zijn twee van de belangrijkste metrieken van netwerken, maar ze worden vaak verkeerd begrepen en verward. Ons doel van vandaag is om te proberen enig licht op de zaak te werpen en u een beter begrip te geven van wat ze zijn - en wat ze niet zijn, welke factoren van invloed zijn op deze belangrijke statistieken en welke hulpmiddelen kunnen worden gebruikt om ze daadwerkelijk te meten. We zullen proberen onze discussie zo niet-technisch mogelijk te houden en tegelijkertijd zoveel mogelijk nuttige informatie te verstrekken.

We beginnen met te proberen te definiëren wat bandbreedte en doorvoer zijn en, nog belangrijker, hoe ze verschillen, aangezien er nogal wat verwarring lijkt te bestaan ​​tussen de twee termen. Vervolgens zullen we de verschillende factoren onderzoeken die van invloed kunnen zijn op de doorvoer en netwerkprestaties in het algemeen. We zullen kijken naar vertraging en latentie, jitter en pakketverlies, aangezien dit de meest voorkomende factoren zijn die de prestaties beïnvloeden. En als we eenmaal klaar zijn met de theorie, zullen we enkele van de beste tools bekijken die je kunt gebruiken om de netwerkdoorvoer te bewaken of te meten.

Over bandbreedte en doorvoer

Bandbreedte en doorvoer zijn enigszins verschillende concepten, ondanks veel verwarring tussen beide. Laten we proberen het uit te zoeken, te beginnen met bandbreedte. Netwerkbandbreedte verwijst naar de maximale hoeveelheid gegevens die per seconde op een netwerk kan worden overgedragen. Het is, met andere woorden, de gegevensdragende capaciteit van het netwerk en hoewel circuits kunnen worden geüpgraded, is dit een complexe onderneming en als zodanig wordt bandbreedte niet beschouwd als iets dat we gemakkelijk "on-the-fly" kunnen controleren.

Wat betreft doorvoer, het verwijst naar de werkelijke hoeveelheid gegevens die op een netwerk wordt vervoerd. Doorvoer verschilt vaak van bandbreedte om verschillende redenen. Er kunnen bijvoorbeeld niet genoeg gegevens zijn om alle beschikbare bandbreedte op te gebruiken. Er kunnen ook verschillende factoren zijn die het verkeer vertragen, zoals we binnenkort zullen zien.

Een ander concept dat niets anders lijkt te doen dan wat verwarring toevoegt, is snelheid. Snelheid verwijst vaak naar hoeveel gegevens kunnen worden gedownload of geüpload via een specifieke verbinding, zoals een DSL- of kabelmodem-internetservice. In een notendop, het is een niet-technische, marketingterm die door serviceproviders wordt gebruikt om reclame voor hun services te maken. Het is echter ongeveer gelijk aan bandbreedte.

Factoren die de doorvoer beïnvloeden

Dus als de doorvoer het maximale draagvermogen van een circuit is, zou het niet moeten variëren, toch? Nou, dat doet het eigenlijk... eigenlijk heel veel. In feite is het belangrijk om onderscheid te maken tussen maximale doorvoer en werkelijke doorvoer. Laten we het uitleggen. Laten we bijvoorbeeld eens kijken naar de doorvoer van een datapad tussen een server in het ene datacenter en een andere server in een ander datacenter. Het lijkt een redelijke aanname dat de doorvoer van het pad die van het segment met de laagste doorvoer zal zijn. Maar hoewel het waar is dat het nooit hoger zal zijn dan dat, kan het echter lager zijn. Laten we eens kijken naar enkele van de belangrijkste factoren die van invloed kunnen zijn op de doorvoer.

Vertraging en latentie

Vertraging en latentie zijn twee van de belangrijkste factoren die de waargenomen netwerkprestaties beïnvloeden. En net als bandbreedte en doorvoer, is er vaak veel verwarring tussen hen, tot het punt dat de twee concepten vaak door elkaar worden gebruikt. Dit is begrijpelijk, aangezien beide te maken hebben met de tijd die gegevens nodig hebben om van de bron naar de bestemming te reizen. Latentie wordt vaak beschreven als de tijd die is verstreken vanaf de bron die een pakket verzendt naar de bestemming die het ontvangt. Het kan ook verwijzen naar de retourvertragingstijd die bestaat uit de eenrichtingslatentie van bron naar bestemming plus de eenrichtingslatentie van de bestemming terug naar de bron. Retourlatentie wordt zelfs vaker gebruikt, vooral omdat deze vanaf één punt kan worden gemeten.

Latency is een fysiek kenmerk van netwerken. Het is een factor van de afstand tussen de bron en de bestemming en de lichtsnelheid die overigens ook de snelheid is waarmee gegevens over elk type medium reizen. Net als bandbreedte is latentie een vaste parameter. De enige manier om dit te verminderen, is door de bron dichter bij de bestemming te brengen en de afstand met 100 km (60 mijl) te verkleinen, verwijdert ongeveer 1 milliseconde latentie.

Verschillende factoren kunnen vertraging toevoegen aan netwerktransmissies. Wachtrijvertraging treedt bijvoorbeeld op wanneer een gateway meerdere pakketten ontvangt van verschillende bronnen die op weg zijn naar dezelfde bestemming. Aangezien er doorgaans slechts één pakket tegelijk kan worden verzonden, moeten sommige ervan in de wachtrij worden geplaatst voor verzending, wat een extra vertraging met zich meebrengt. Evenzo ontstaan ​​er verwerkingsvertragingen terwijl een gateway bepaalt wat te doen met een nieuw ontvangen pakket. Buffering kan ook leiden tot grotere vertragingen van een orde van grootte of meer. De combinatie van propagatie, wachtrijen en verwerkingsvertragingen resulteert vaak in een complex en variabel netwerklatentieprofiel.

Jitter

Jitter is een van de grootste vijanden van netwerktransmissies. Ondanks dat het gemakkelijk uit te leggen is, is het iets gecompliceerder om te begrijpen hoe en waarom het zo'n nadelig effect kan hebben op datatransmissies. In zijn eenvoudigste uitdrukking is jitter een variatie in vertraging. Er zijn verschillende factoren die jitter kunnen veroorzaken. Veel van dezelfde vertragingsfactoren die we zojuist hebben besproken, kunnen zelfs jitter veroorzaken. Wachtrijvertragingen zijn bijvoorbeeld direct gerelateerd aan de lengte van de wachtrij. En aangezien een typische wachtrij constant in lengte varieert, neemt ook de vertraging toe, dus jitter.

Maar jitter beïnvloedt niet al het netwerkverkeer op dezelfde manier. Het risico van jitter is dat, als de vertragingen aanzienlijk variëren tussen de meerdere pakketten waaruit een bericht bestaat, ze in de verkeerde volgorde op hun bestemming kunnen aankomen. Laten we bijvoorbeeld een transmissie nemen die bestaat uit vier pakketten die worden verzonden met intervallen van 10 ms. De eerste heeft een latentie van 20 ms, de tweede 60 ms, de derde 40 ms en de laatste 20 ms. Ik zal je de saaie wiskunde besparen, maar in zo'n situatie zal het eerste pakket eerst aankomen, gevolgd door het vierde, dan het derde en tenslotte het tweede. In veel situaties is dit geen probleem. Als we bijvoorbeeld te maken hebben met een bestandsoverdracht, zijn de pakketten opeenvolgend genummerd en kunnen ze gemakkelijk weer in de juiste volgorde worden samengevoegd aan de ontvangende kant. Anderzijds, als we realtime verkeer hebben, zoals een VoIP-gesprek, zitten we in de problemen omdat pakketten niet correct in realtime opnieuw kunnen worden samengesteld, wat resulteert in onleesbare audio. Vanuit het oogpunt van een gebruiker hebben we een prestatieprobleem.

Pakketverlies

Pakketverlies is een andere belangrijke factor die de waargenomen netwerkprestaties beïnvloedt. Netwerken zijn niet perfect en van tijd tot tijd bereiken datapakketten om verschillende redenen hun bestemming niet. Wanneer dit met TCP-verkeer gebeurt, is dat niet zo'n groot probleem, aangezien de ontvangende partij een hertransmissie van de ontbrekende gegevens kan aanvragen. Het zal echter enige vertraging veroorzaken en het datavolume vergroten. Met UDP-verkeer gaat het niet zo goed. Een verloren pakket zal voor altijd verloren gaan. In een VoIP-gesprek zou dat resulteren in audio-uitval die, indien te ernstig, spraak onverstaanbaar kan maken. In beide gevallen is het heel duidelijk dat pakketverlies een impact zal hebben op de waargenomen prestaties.

De beste tools om de doorvoer te meten

Van alle tools die beschikbaar zijn om netwerkprestaties te bewaken en te meten, zijn sommige beter dan andere in het meten van de doorvoer. Dat zijn de tools die we gaan bespreken. De onderstaande tools gebruiken verschillende methoden om de doorvoer te meten. Sommigen zullen netwerkbeheer- en analyseprotocollen gebruiken, zoals SNMP of NetFlow, terwijl anderen verschillende soorten stresstests zullen uitvoeren.

1. SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack (GRATIS PROEF)

SolarWinds heeft een solide reputatie opgebouwd voor het maken van enkele van de beste tools voor netwerkbewaking. En alsof dat nog niet genoeg was, staat het bedrijf ook bekend om zijn vele gratis tools die inspelen op specifieke behoeften van netwerkbeheerders, zoals Kiwi Syslog Server of de Advanced Subnet C alculator .

Maar als het gaat om netwerkbandbreedte en doorvoer, is het SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack wat u nodig heeft. Het platform biedt uitgebreide bandbreedte-analyse en prestatiebewaking met behulp van SNMP-bewaking en de stroombewaking die in de meeste routers is ingebouwd. Met dit product kunt u problemen met netwerkprestaties detecteren, diagnosticeren en oplossen. U kunt ook de bandbreedteprestaties en verkeerspatronen bewaken en analyseren. En tot slot kunt u de netwerkdoorvoer testen vanaf een enkele, aanpasbare console.

Het SolarWinds Network Bandwidth Monitor Pack bevat twee verschillende tools. Ten eerste is er de SolarWinds Network Performance Monitor . Dit is het vlaggenschipproduct van SolarWinds voor het monitoren van netwerkgebruik. Het primaire doel van de tool is SNMP-bandbreedtebewaking, maar het kan veel meer. In de kern biedt het uitgebreide foutbewaking en prestatiebeheer. De tool gebruikt voornamelijk SNMP voor het verzamelen van gegevens en is daardoor compatibel met netwerkapparatuur van de meeste leveranciers. Bovendien kunt u met de NetPath- functie het kritieke netwerkpad tussen twee bewaakte punten op uw netwerk bekijken en kan de tool ook automatisch intelligente netwerkkaarten genereren.

• GRATIS PROEF: SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack
• Officiële downloadlink: https://www.solarwinds.com/network-bandwidth-analyzer-pack/registration

Geavanceerde waarschuwingen zijn een van de sterke punten van het product, net als het PerfStack- dashboard voor prestatieanalyse. Een andere exclusieve functie is de Network Insights- functionaliteit die complexe apparaatbewaking mogelijk maakt. Over complexere gebruiksscenario's gesproken: de tool kan Software Defined Networks (SDN) bewaken en heeft ingebouwde Cisco ACI-ondersteuning, evenals de mogelijkheid om draadloze netwerken te bewaken en basislijnen voor netwerkprestaties te genereren.

Het andere onderdeel van dit pakket is de SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer . Deze krachtige tool gebruikt het NetFlow-protocol om gedetailleerde informatie te verzamelen over wat het waargenomen verkeer is. Het kan bijvoorbeeld rapporteren welk type verkeer frequenter is of welke gebruiker of welk apparaat de meeste bandbreedte gebruikt. Op het dashboard van de tool zijn verschillende weergaven beschikbaar, zoals bijvoorbeeld topapplicaties, topprotocollen of toppraters. De tool ondersteunt de meeste NetFlow-varianten van verschillende fabrikanten.

Hier zijn enkele van de beste eigenschappen van de SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer :

• Het kan worden gebruikt om het netwerkgebruik te bewaken per applicatie, protocol en IP-adresgroep.
• Het zal de stroomgegevens van Cisco NetFlow, Juniper J-Flow, sFlow, Huawei NetStream en IPFIX controleren om te identificeren welke applicaties en protocollen de grootste bandbreedteverbruikers zijn.
• Het verzamelt verkeersgegevens, correleert het in een bruikbaar formaat en presenteert het op zijn webgebaseerde gebruikersinterface
• Het kan u helpen te identificeren welke toepassingen en categorieën de meeste bandbreedte verbruiken voor een betere zichtbaarheid van het netwerkverkeer en het heeft ondersteuning voor Cisco NBAR2.

Het SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack wordt gelicentieerd op basis van het aantal nodes, interfaces of volumes dat u moet bewaken. Prijzen zijn niet direct beschikbaar en u moet contact opnemen met SolarWinds om een ​​offerte te krijgen die is aangepast aan uw exacte behoeften. Als u het product liever eerst wilt proberen voordat u het aanschaft, kunt u een volledig functionele gratis proefperiode van 30 dagen downloaden.

2. Iperf3

De iperf- serie tools kan worden gebruikt om de maximale doorvoer van IP-netwerken te bepalen. Het beschikt over verschillende afstembare parameters met betrekking tot timing, protocollen en buffers, zodat u de taak precies aan uw behoeften kunt aanpassen. Voor elke test rapporteert iperf3 de gemeten doorvoer, het verlies en andere parameters.

Iperf3 biedt veel verbeteringen ten opzichte van eerdere versies en het bevat nu een aantal functies die te vinden zijn in andere tools zoals nuttcp en netperf. Deze handige features ontbraken bij de vorige iperf. Deze versie heeft bijvoorbeeld een zero-copy-modus en een optionele JSON-uitvoer. Merk op dat iperf3 niet achterwaarts compatibel is met de originele iperf.

Iperf3 is voornamelijk ontwikkeld door ESnet / Lawrence Berkeley National Laboratory. Het wordt vrijgegeven onder een drie-clausule BSD-licentie. Voornamelijk ontwikkeld op CentOS Linux, FreeBSD en OS X, dit zijn de enige officieel ondersteunde platforms. Er zijn echter enkele meldingen van succes met OpenBSD, Android en andere Linux-distributies.

Merk op dat de vorige versie van iperf, iperf2, nog steeds actief wordt ontwikkeld door een andere organisatie. Als je echter de beste functionaliteit wilt, moet je iperf3 gebruiken, die kan worden gedownload van de GitHub-homepage.

3. LAN-snelheidstest

Ondanks zijn naam zal LAN Speed ​​Test van Totusoft niet alleen Local Area Networks testen. Het is van de grond af ontworpen als een eenvoudig maar krachtig hulpmiddel voor het meten van bestandsoverdracht, harde schijf, USB-drive en LAN-snelheden. De tool werkt door de tijd te berekenen die nodig is om een ​​bekende hoeveelheid gegevens te verplaatsen. Als u een lokale harde schijf of USB-opslagapparaat als bestemming selecteert, wordt de doorvoer van dat apparaat gemeten. Aan de andere kant, als u een externe opslaglocatie selecteert, meet deze de netwerkdoorvoer.

LAN Speed ​​Test bouwt het testbestand op in het geheugen en draagt ​​het vervolgens in beide richtingen over (zonder de nadelige effecten van Windows/Mac-bestandscaching), terwijl de tijd bijgehouden wordt die nodig is om de overdracht te voltooien. Het doet dan alle berekeningen voor je.

Er is ook een optie om het bestand over te brengen naar een externe computer waarop de LAN Speed ​​Test Server wordt uitgevoerd. Dit kan handig zijn omdat het vaststelt dat wat u meet echt de LAN-doorvoer is en dat eventuele latentie in het externe hostopslagsubsysteem wordt genegeerd. Net als de LAN Speed ​​Test-tool, slaat de LAN Speed ​​Test Server de ontvangen gegevens op in het geheugen in plaats van op schijf.

LAN Speed ​​Test is beschikbaar in een gratis versie met beperkte functionaliteit of in een betaalde versie vanaf $10 voor een enkele licentie met volumekortingen voor meerdere exemplaren.

4. NetStress

NetStress is een tool die gespecialiseerd is in het meten van de doorvoer op draadloze netwerken. Het is een tool met twee componenten met een client en een server en het zal effectief de doorvoer tussen beide meten. Het kan dus ook worden gebruikt voor bekabelde netwerken.

Het aanbevolen gebruik van deze tool is om deze eerst te gebruiken om een ​​benchmark van de prestaties van een netwerk vast te stellen. Wanneer er vervolgens problemen worden gemeld en u vermoedt dat de prestaties zijn afgenomen, voert u het opnieuw uit en vergelijkt u de resultaten met de benchmark. Dit geeft aan of er daadwerkelijk een probleem is met de doorvoer en geeft aan welke stappen nodig zijn om het probleem op te lossen. Dit is eigenlijk waar de draadloze specialisatie van de tool van pas komt.

NetStress zit boordevol functies. Ten eerste is er maar één tool die de server of de client kan zijn. Het ondersteunt ook zowel TCP- als UDP-gegevensoverdrachten met variabele segmentgrootte en het ondersteunt meerdere gegevensstromen. Het heeft ook verschillende geavanceerde parameters die naar wens kunnen worden aangepast. U kunt bijvoorbeeld de weergave-eenheden kiezen in bits of bytes per seconde.

5. TamoSoft-doorvoertest

De TamoSoft Throughput Test is de enige tool op onze lijst die wordt geadverteerd als een throughput test tool. Het is een freeware-tool. Dit betekent dat hoewel het gratis beschikbaar is, het niet open source is. De tool werkt door continu TCP- en UDP-gegevensstromen over uw netwerk te verzenden en belangrijke statistieken te berekenen. Het berekent bijvoorbeeld stroomopwaartse en stroomafwaartse doorvoerwaarden, pakketverlies en retourtijd. De software geeft de resultaten weer in zowel numerieke als grafiekformaten.

De TamoSoft Throughput Test ondersteunt zowel IPv4- als IPv6-verbindingen en stelt de gebruiker in staat om de netwerkprestaties te evalueren, afhankelijk van de Quality of Service (QoS)-instellingen. Net als een paar andere tools op onze lijst, is dit een tool met twee componenten met een server en een client.

Zo werken de tools: Het clientgedeelte maakt verbinding met het servergedeelte dat naar verbindingen luistert. Zodra de verbinding tot stand is gebracht, wisselen de client en server gegevens in beide richtingen uit en het clientgedeelte van de toepassing berekent en geeft vervolgens de netwerkstatistieken weer. Dit is vrij eenvoudig, maar het is een uitstekende manier om de werkelijke doorvoer te meten.

De TamoSoft Throughput Test is freeware en TamoSoft biedt ook een volwaardige oplossing voor WLAN-prestatieanalyse die TamoGraph Site Survey wordt genoemd.

6. IxChariot

De laatste op onze lijst is IxChariot van Ixia, de softwaretak van Keysight, maker van enkele van 's werelds meest bekende testapparatuur voor elektronica. IxChariot is eigenlijk veel meer dan alleen een meetinstrument voor doorvoer, het is een complete oplossing voor netwerkanalyse met talloze geavanceerde functies. Het zal de doorvoer meten - het zou anders niet op deze lijst staan ​​- maar het zal veel meer doen.

Met dit product kunt u direct de netwerkprestaties beoordelen, inclusief draadloze prestaties en geolocatie. De performance Endpoints draaien op mobiele apparaten, pc's, Macs of in elke hypervisor of cloudservice en maken centraal beheer van elk platform mogelijk. De software levert volledige applicatie-emulatie en belangrijke prestatiestatistieken, waaronder doorvoer, pakketverlies, jitter, vertraging, MOS en OTT-video's zoals Netflix of YouTube.

Dit is een topproduct met een topprijs die alleen kan worden verkregen door een formele offerte aan te vragen. En hoewel er geen gratis proefversie beschikbaar is, is een gratis online demo dat wel.