Przepustowość sieci a przepustowość: co to oznacza i co wpływa na wydajność
Przepustowość to przepustowość łącza sieciowego lub ścieżki; przepustowość to rzeczywista prędkość, z jaką dane są przesyłane w danym teście lub okresie. Połączenie reklamowane z określoną prędkością nie gwarantuje tej samej szybkości transferu danych przez aplikację: konkurujący ruch, narzut protokołu, utrata pakietów, warunki sieci bezprzewodowej oraz urządzenia po obu stronach mogą obniżyć wynik.
Szerokość pasma opisuje pojemność ścieżki; przepustowość to szybkość przesyłania danych w praktyce.
Przepustowość, przepustowość i dobra przepustowość
W codziennej komunikacji przepustowość często oznacza maksymalną przepustowość w abonamencie internetowym lub nominalną prędkość łącza. Ścieżka sieciowa może jednak obejmować kilka łączy, a segment o najmniejszej dostępnej przepustowości może ograniczyć cały transfer. Inni użytkownicy również mogą dzielić tę przepustowość. IETF rozróżnia przepustowość sieci od jej obserwowanego wykorzystania i dostępnej przepustowości w swoich definicjach przepustowości sieci .
Przepustowość to mierzona szybkość transmisji danych między wybranymi punktami końcowymi, w określonym kierunku i przedziale czasowym. Wynik testu opisuje zatem daną ścieżkę i warunki, a nie każde połączenie w sieci. Przepustowość dobra jest węższa: zlicza użyteczne dane aplikacji, z wyłączeniem nagłówków i retransmitowanych bajtów. Przepustowość dobra jest zazwyczaj niższa niż przepustowość obserwowana na łączu lub warstwie IP. Przepustowość może być wyrażona w megabitach na sekundę (Mb/s) lub megabajtach na sekundę (MB/s); jeden bajt zawiera osiem bitów, dlatego przed porównaniem liczb należy sprawdzić jednostkę.
Co wpływa na przepustowość i odczuwalną wydajność?
Czynnik
Efekt
Wąskie gardła i zatory
Wolniejsze łącze, przeciążone łącze w górę lub zajęty kanał współdzielony mogą ograniczać przepustowość. Kolejkowanie w okresach wzmożonego ruchu również może powodować opóźnienia.
Opóźnienie i czas podróży w obie strony
Opóźnienie to opóźnienie w podróży pakietu; czas podróży w obie strony (RTT) obejmuje podróż tam i z powrotem. Dłuższy RTT może ograniczyć transfer TCP, gdy nadawca nie jest w stanie utrzymać wystarczającej ilości danych w locie, nawet jeśli łącze ma wolną przepustowość. Odległość wyznacza próg propagacji, a kolejki i przetwarzanie dodają zmienne opóźnienie.
Jitter i utrata pakietów
Jitter jest powszechnie używany do określenia zmienności opóźnienia pakietów (precyzyjniejszym terminem IETF jest zmienność opóźnienia pakietów). Nierównomierne przybycie pakietów może zakłócać transmisję głosu lub obrazu. Utracone pakiety TCP są retransmitowane, co pochłania czas i ogranicza przepustowość; zamiast tego ruch UDP w czasie rzeczywistym może napływać z przerwami.
Wi-Fi, urządzenia i konfiguracja
Zakłócenia, słaby sygnał, współdzielony czas antenowy, ograniczenia routera lub karty sieciowej, obciążenie procesora, szyfrowanie VPN i niedopasowane bufory MTU lub TCP ścieżki mogą ograniczać transfer testowy lub rzeczywisty.
Przepustowość i doświadczenie użytkownika są ze sobą powiązane, ale nie można ich stosować zamiennie. Pobieranie dużego pliku może zakończyć się pomyślnie na ścieżce o wysokiej przepustowości z niewielkim opóźnieniem; rozmowa wideo może nadal wydawać się słaba, gdy opóźnienie ulega zmianie lub pakiety są tracone. Metryka zmienności opóźnienia pakietów IETF wyjaśnia, dlaczego zmienność czasu przybycia ma znaczenie dla aplikacji wymagających regularnych odstępów między pakietami.
Standardowy harmonogram pakietów obsługuje media w czasie rzeczywistym; odchylenia i straty mogą powodować przerwy w działaniu.
Narzędzia do pomiaru lub monitorowania przepustowości
iperf3 : Uruchamia aktywny test między klientem a kontrolowanym przez Ciebie serwerem. Może testować protokoły TCP, UDP lub SCTP i raportować zmierzone wartości przepustowości oraz inne metryki. Służy do izolowania sieci LAN, WAN lub ścieżki do centrum danych; sam w sobie nie mierzy całej usługi dostawcy usług internetowych, chyba że serwer testowy znajduje się poza tą usługą.
LibreNMS: Wykorzystuje liczniki interfejsów SNMP do tworzenia długoterminowych wykresów ruchu. Pomaga wykrywać powtarzające się szczyty i porównywać wykorzystanie ruchu przychodzącego i wychodzącego, ale raportuje ruch interfejsów zamiast przeprowadzać kompleksowy test transferu aplikacji.
SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer: analizuje obsługiwane rekordy przepływu, aby pokazać wzorce ruchu oraz to, które aplikacje, protokoły lub urządzenia wykorzystują przepustowość. Jest przydatny do znajdowania użytkowników o dużym natężeniu ruchu i źródeł przeciążenia; jest to komercyjny produkt do monitorowania.
Wireshark: Wykresy wejścia/wyjścia pozwalają na przedstawienie przechwyconego ruchu jako liczby bitów w odstępie czasu. Przechwycone dane można wykorzystać do inspekcji krótkich pakietów lub rozwiązywania problemów na określonej ścieżce; wynik obejmuje tylko pakiety widoczne w punkcie przechwytywania.
Aktywny test przepustowości mierzy konkretną trasę pomiędzy klientem i serwerem.
Jak uzyskać użyteczny pomiar
Zdecyduj, czy potrzebujesz aktywnego testu end-to-end, czy historii użycia interfejsu. Wybierz iperf3 w pierwszym przypadku, a SNMP lub monitorowanie przepływu w drugim.
Zapisz punkty końcowe, kierunek, protokół, czas trwania testu oraz informację, czy połączenie jest przewodowe, czy bezprzewodowe. Uruchom test w obu kierunkach, jeśli ścieżki przesyłania i pobierania mogą się różnić.
Powtarzaj testy w okresach słabego i dużego natężenia ruchu. Porównuj stałe wyniki i utratę pakietów, a nie tylko pojedynczą wartość szczytową. Sprawdź procesor punktu końcowego, wynegocjowaną przepustowość łącza, błędy interfejsu, RTT i ruch konkurencyjny, zanim obwinisz dostawcę usług internetowych lub jedno urządzenie.
Zachowaj ostrożność podczas testów obciążeniowych w sieciach produkcyjnych: celowo generują one ruch i mogą wpływać na innych użytkowników. Zacznij od ograniczonego testu i skoordynowaj większe przebiegi z właścicielem sieci.
Najbardziej użyteczne jest porównanie typu „podobne do podobnego”: te same punkty końcowe, ten sam kierunek, ten sam protokół i podobne warunki testowe. Dzięki temu wynik stanowi wskazówkę diagnostyczną, a nie mylące porównanie między nominalną przepustowością planu a pojedynczą próbką przepustowości.