Jaka jest przepustowość i przepustowość sieci? Czynniki wpływające na wydajność

Przepustowość i przepustowość sieci to dwa najważniejsze wskaźniki sieci, ale często są one źle rozumiane i mylone. Naszym dzisiejszym celem jest próba rzucenia nieco światła na tę sprawę i lepszego zrozumienia, czym one są — a czym nie są, jakie czynniki wpływają na te ważne dane i jakich narzędzi można użyć do ich rzeczywistego pomiaru. Postaramy się, aby nasza dyskusja była jak najbardziej nietechniczna, dostarczając jednocześnie jak najwięcej przydatnych informacji.

Zaczniemy od spróbowania określenia, czym jest przepustowość i przepustowość, a co ważniejsze, jak się różnią, ponieważ wydaje się, że między tymi dwoma terminami jest sporo zamieszania. Następnie zbadamy różne czynniki, które mogą ogólnie wpływać na przepustowość i wydajność sieci. Przyjrzymy się opóźnieniom i opóźnieniom, jitterowi i utracie pakietów, ponieważ są to najczęstsze czynniki wpływające na wydajność. A kiedy skończymy z teorią, przyjrzymy się niektórym z najlepszych narzędzi, których można użyć do monitorowania lub pomiaru przepustowości sieci.

Informacje o przepustowości i przepustowości

Przepustowość i przepustowość to nieco inne koncepcje, pomimo wielu pomyłek między nimi. Spróbujmy to rozwiązać, zaczynając od przepustowości. Przepustowość sieci odnosi się do maksymalnej ilości danych, które mogą być przesyłane w sieci na sekundę. Innymi słowy, jest to pojemność sieci do przenoszenia danych i chociaż obwody można aktualizować, jest to złożone przedsięwzięcie i jako takie nie uważa się, że przepustowość jest czymś, co możemy łatwo kontrolować „w locie”.

Przepustowość odnosi się do rzeczywistej ilości danych przesyłanych w sieci. Przepustowość często różni się od przepustowości z kilku powodów. Na przykład może nie być wystarczającej ilości danych do przeniesienia, aby wykorzystać całą dostępną przepustowość. Jak zobaczymy wkrótce, ruch może być spowalniany przez różne czynniki.

Kolejna koncepcja, która wydaje się nic nie robić, ale wprowadzać trochę zamieszania, wszystko to jest szybkość. Szybkość często odnosi się do ilości danych, które można pobrać lub przesłać za pośrednictwem określonego połączenia, takiego jak usługa internetowa modemu DSL lub kablowego. Krótko mówiąc, jest to nietechniczne, marketingowe określenie używane przez usługodawców do reklamowania swoich usług. Jest to jednak z grubsza równoważne przepustowości.

Czynniki wpływające na przepustowość

Tak więc, jeśli przepustowość jest maksymalną nośnością obwodu, nie powinna się różnić, prawda? Cóż, właściwie to… dużo, właściwie. W rzeczywistości ważne jest rozróżnienie między przepustowością maksymalną a przepustowością rzeczywistą. Wyjaśnijmy. Rozważmy na przykład przepustowość ścieżki danych między serwerem w jednym centrum danych a innym serwerem w innym centrum danych. Wydaje się rozsądnym założeniem, że przepustowość ścieżki będzie odpowiadała segmentowi o najniższej przepustowości. Ale chociaż prawdą jest, że nigdy nie będzie wyższy, może jednak być niższy. Przyjrzyjmy się niektórym głównym czynnikom, które mogą wpływać na przepustowość.

Opóźnienie i latencja

Opóźnienia i opóźnienia to dwa główne czynniki wpływające na postrzeganą wydajność sieci. I podobnie jak przepustowość i przepustowość, często jest między nimi wiele zamieszania, do tego stopnia, że ​​te dwa pojęcia są często używane zamiennie. Jest to zrozumiałe, ponieważ oba dotyczą czasu potrzebnego na podróż danych od źródła do miejsca docelowego. Opóźnienie jest często opisywane jako czas, jaki upłynął od wysłania pakietu przez źródło do odbiorcy, który go odebrał. Może również odnosić się do czasu opóźnienia w obie strony, który obejmuje opóźnienie w jedną stronę od źródła do miejsca przeznaczenia plus opóźnienie w jedną stronę z miejsca docelowego z powrotem do źródła. W rzeczywistości opóźnienie w obie strony jest używane częściej, głównie dlatego, że można je zmierzyć z jednego punktu.

Opóźnienie to fizyczna cecha sieci. Jest to czynnik odległości między źródłem a miejscem docelowym oraz prędkość światła, która, nawiasem mówiąc, jest również prędkością, z jaką dane przechodzą przez dowolny rodzaj nośnika. Podobnie jak przepustowość, opóźnienie jest stałym parametrem. Jedynym sposobem na jego zmniejszenie jest przesunięcie źródła bliżej celu, a zmniejszenie odległości o 100 km (60 mil) usunie około 1 milisekundę opóźnienia.

Kilka czynników może zwiększyć opóźnienie transmisji w sieci. Na przykład opóźnienie kolejkowania występuje, gdy brama odbiera wiele pakietów z różnych źródeł zmierzających do tego samego miejsca docelowego. Ponieważ tylko jeden pakiet może być przesyłany w danej chwili, niektóre z nich muszą być ustawione w kolejce do transmisji, co wiąże się z dodatkowym opóźnieniem. Podobnie opóźnienia w przetwarzaniu występują, gdy brama określa, co zrobić z nowo odebranym pakietem. Buforowanie może również powodować zwiększone opóźnienia o rząd wielkości lub więcej. Kombinacja opóźnień propagacji, kolejkowania i przetwarzania często skutkuje złożonym i zmiennym profilem opóźnień w sieci.

Drganie

Jitter to jeden z największych wrogów transmisji sieciowych. Mimo łatwości wyjaśnienia, zrozumienie, w jaki sposób i dlaczego może to mieć tak niekorzystny wpływ na transmisję danych, jest nieco bardziej skomplikowane. W najprostszym ujęciu jitter jest odmianą opóźnienia. Istnieje kilka czynników, które mogą powodować drgania. W rzeczywistości wiele z tych samych czynników powodujących opóźnienia, które właśnie omówiliśmy, może również powodować jitter. Na przykład opóźnienia kolejkowania są bezpośrednio związane z długością kolejki. A ponieważ długość typowej kolejki stale się zmienia, to samo dzieje się z opóźnieniem, a co za tym idzie jitterem.

Jednak jitter nie wpływa na cały ruch w sieci w ten sam sposób. Ryzyko związane z fluktuacją polega na tym, że jeśli opóźnienia różnią się znacznie między wieloma pakietami składającymi się na wiadomość, mogą one dotrzeć do miejsca docelowego poza kolejnością. Weźmy na przykład transmisję złożoną z czterech pakietów, które są przesyłane w odstępach 10 ms. Pierwszy napotyka 20 ms opóźnienia, drugi 60 ms, trzeci 40 ms, a ostatni 20 ms. Oszczędzę Ci nudnej matematyki, ale w takiej sytuacji pierwsza paczka dotrze jako pierwsza, potem czwarta, potem trzecia i wreszcie druga. W wielu sytuacjach nie stanowi to problemu. Na przykład, jeśli mamy do czynienia z transferem plików, pakiety są ponumerowane sekwencyjnie i można je łatwo złożyć w odpowiedniej kolejności po stronie odbiorczej. Z drugiej strony, jeśli mamy do czynienia z ruchem w czasie rzeczywistym, takim jak rozmowa VoIP, mamy kłopoty, ponieważ pakiety nie mogą być poprawnie ponownie złożone w czasie rzeczywistym, co skutkuje zniekształceniem dźwięku. Z punktu widzenia użytkownika mamy problem z wydajnością.

Utrata pakietów

Utrata pakietów jest kolejnym ważnym czynnikiem wpływającym na postrzeganą wydajność sieci. Sieci nie są doskonałe i od czasu do czasu pakiety danych nie docierają do celu z różnych powodów. Gdy tak się dzieje z ruchem TCP, nie stanowi to większego problemu, ponieważ odbiorca może zażądać ponownej transmisji brakujących danych. Spowoduje to jednak pewne opóźnienie i zwiększy ilość danych. Z ruchem UDP sprawy nie wyglądają tak dobrze. Zgubiony pakiet zostanie utracony na zawsze. W rozmowie VoIP spowodowałoby to zaniki dźwięku, które, jeśli są zbyt poważne, mogą sprawić, że mowa będzie niezrozumiała. W obu przypadkach jest bardzo jasne, że utrata pakietów będzie miała wpływ na postrzeganą wydajność.

Najlepsze narzędzia do pomiaru przepustowości

Spośród wszystkich dostępnych narzędzi do monitorowania i pomiaru wydajności sieci, niektóre są lepsze od innych w mierzeniu przepustowości. To są narzędzia, które zamierzamy przejrzeć. Poniższe narzędzia wykorzystują różne metody pomiaru przepustowości. Niektórzy będą korzystać z protokołów zarządzania i analizy sieci, takich jak SNMP lub NetFlow, podczas gdy inni będą przeprowadzać różnego rodzaju testy warunków skrajnych.

1. Pakiet analizatora przepustowości sieci SolarWinds (BEZPŁATNA PRÓBNA)

SolarWinds wypracował sobie solidną reputację, tworząc jedne z najlepszych narzędzi do monitorowania sieci. A ponieważ tego było mało, firma słynie również z wielu darmowych narzędzi, które zaspokajają specyficzne potrzeby administratorów sieci, takich jak Kiwi Syslog Server czy Advanced Subnet C alculator .

Ale jeśli chodzi o przepustowość i przepustowość sieci, pakiet analizatora przepustowości sieci SolarWinds jest tym, czego potrzebujesz. Platforma zapewnia kompleksową analizę przepustowości i monitorowanie wydajności za pomocą monitorowania SNMP i monitorowania przepływu wbudowanego w większość routerów. Ten produkt umożliwia wykrywanie, diagnozowanie i rozwiązywanie problemów z wydajnością sieci. Możesz także monitorować i analizować wydajność przepustowości oraz wzorce ruchu. I wreszcie, możesz przetestować przepustowość sieci z jednej, konfigurowalnej konsoli.

Pakiet monitora przepustowości sieci SolarWinds zawiera dwa różne narzędzia. Po pierwsze, monitor wydajności sieci SolarWinds . Jest to flagowy produkt SolarWinds do monitorowania wykorzystania sieci. Głównym celem narzędzia jest monitorowanie przepustowości SNMP, ale może zrobić znacznie więcej. W swojej istocie oferuje kompleksowe monitorowanie błędów i zarządzanie wydajnością. Narzędzie wykorzystuje przede wszystkim protokół SNMP do gromadzenia danych, dzięki czemu jest kompatybilne ze sprzętem sieciowym większości dostawców. Co więcej, funkcja NetPath umożliwia przeglądanie krytycznej ścieżki sieciowej między dowolnymi dwoma monitorowanymi punktami w sieci, a narzędzie może również automatycznie generować inteligentne mapy sieci.

• BEZPŁATNA PRÓBA: Pakiet analizatora przepustowości sieci SolarWinds
• Oficjalny link do pobrania: https://www.solarwinds.com/network-bandwidth-analyzer-pack/registration

Zaawansowane alerty to kolejna mocna strona produktu, podobnie jak pulpit analizy wydajności PerfStack . Kolejną wyjątkową funkcją jest funkcjonalność Network Insights, która pozwala na kompleksowe monitorowanie urządzeń. Mówiąc o bardziej złożonych przypadkach użycia, narzędzie może monitorować sieci definiowane programowo (SDN) i ma wbudowaną obsługę Cisco ACI, a także możliwość monitorowania sieci bezprzewodowych i generowania linii bazowych wydajności sieci.

Innym składnikiem tego pakietu jest SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer . To potężne narzędzie wykorzystuje protokół NetFlow do zbierania szczegółowych informacji o obserwowanym ruchu. Może na przykład raportować, jaki rodzaj ruchu jest częstszy lub jaki użytkownik lub urządzenie wykorzystuje najwięcej przepustowości. Na desce rozdzielczej narzędzia dostępne są różne widoki, takie jak na przykład najważniejsze aplikacje, popularne protokoły lub najczęstsze rozmowy. Narzędzie będzie obsługiwać większość wariantów NetFlow różnych producentów.

Oto niektóre z najlepszych funkcji analizatora ruchu SolarWinds NetFlow :

• Może być używany do monitorowania użycia sieci według aplikacji, protokołu i grupy adresów IP.
• Będzie monitorować dane przepływu Cisco NetFlow, Juniper J-Flow, sFlow, Huawei NetStream i IPFIX, aby zidentyfikować aplikacje i protokoły o największej przepustowości.
• Będzie zbierać dane o ruchu, korelować je w użyteczny format i prezentować w internetowym interfejsie użytkownika
• Może pomóc w określeniu, które aplikacje i kategorie zużywają najwięcej przepustowości dla lepszej widoczności ruchu w sieci, a także obsługuje Cisco NBAR2.

SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pakiet jest licencjonowany w oparciu o liczbę węzłów, interfejsy, lub objętości trzeba monitorować. Ceny nie są łatwo dostępne i musisz skontaktować się z SolarWinds, aby uzyskać wycenę dostosowaną do Twoich potrzeb. Jeśli wolisz wypróbować produkt przed jego zakupem, możesz pobrać 30-dniową, w pełni funkcjonalną bezpłatną wersję próbną .

2. Iperf3

W iperf szereg narzędzi mogą być wykorzystane do określenia maksymalnej przepustowości sieci IP. Posiada różne dostrajane parametry związane z synchronizacją, protokołami i buforami, co pozwala na dostosowanie zadania do dokładnych potrzeb. Dla każdego testu iperf3 raportuje zmierzoną przepustowość, straty i inne parametry.

Iperf3 oferuje wiele ulepszeń w stosunku do poprzednich wersji, a teraz zawiera szereg funkcji, które można znaleźć w innych narzędziach, takich jak nuttcp i netperf. Tych przydatnych funkcji brakowało w poprzednim iperf. Na przykład ta wersja ma tryb zerowego kopiowania i opcjonalne dane wyjściowe JSON. Zauważ, że iperf3 nie jest wstecznie kompatybilny z oryginalnym iperf.

Iperf3 jest rozwijany głównie przez ESnet / Lawrence Berkeley National Laboratory. Jest wydany na trzyklauzulowej licencji BSD. Opracowane głównie na CentOS Linux, FreeBSD i OS X, są to jedyne oficjalnie obsługiwane platformy. Pojawiły się jednak pewne doniesienia o sukcesach z OpenBSD, Androidem i innymi dystrybucjami Linuksa.

Należy zauważyć, że poprzednia wersja iperf, iperf2, jest nadal aktywnie rozwijana przez inną organizację. Jeśli jednak chcesz uzyskać najlepszą funkcjonalność, powinieneś użyć iperf3, który można pobrać z jego strony domowej GitHub.

3. Test szybkości sieci LAN

Pomimo swojej nazwy, LAN Speed ​​Test firmy Totusoft będzie testował nie tylko sieci lokalne. Został zaprojektowany od podstaw jako proste, ale potężne narzędzie do pomiaru prędkości przesyłania plików, dysku twardego, dysku USB i sieci LAN. Narzędzie działa, obliczając czas potrzebny na przeniesienie znanej ilości danych. Jeśli jako miejsce docelowe wybierzesz lokalny dysk twardy lub urządzenie pamięci masowej USB, zmierzy się przepustowość tego urządzenia. Z drugiej strony, jeśli wybierzesz lokalizację magazynu zdalnego, zmierzy ona przepustowość sieci.

Test szybkości sieci LAN buduje plik testowy w pamięci, a następnie przesyła go w obie strony (bez negatywnych skutków buforowania plików Windows/Mac), śledząc czas wymagany do zakończenia transferu. Następnie wykonuje za Ciebie wszystkie obliczenia.

Istnieje również możliwość przesłania pliku na zdalny komputer z uruchomionym serwerem testów szybkości sieci LAN. Może to być przydatne, ponieważ zapewnia, że ​​mierzona wartość jest w rzeczywistości przepustowością sieci LAN i że wszelkie opóźnienia w podsystemie pamięci masowej hosta zdalnego są ignorowane. Podobnie jak narzędzie do testowania prędkości sieci LAN, serwer testów prędkości sieci LAN będzie przechowywać odebrane dane w pamięci, a nie na dysku.

Test szybkości sieci LAN jest dostępny w wersji bezpłatnej o ograniczonej liczbie funkcji lub w wersji płatnej, począwszy od 10 USD za pojedynczą licencję z rabatami ilościowymi dla wielu kopii.

4. NetStress

NetStress to narzędzie, które specjalizuje się w pomiarach przepustowości w sieciach bezprzewodowych. Jest to dwuskładnikowe narzędzie z klientem i serwerem, które skutecznie mierzy przepustowość między nimi. Dzięki temu może być również używany w sieciach przewodowych.

Zalecane użycie tego narzędzia to najpierw użyć go do ustalenia punktu odniesienia wydajności sieci. Następnie, gdy zostaną zgłoszone problemy i podejrzewasz, że wydajność spadła, uruchamiasz go ponownie i porównujesz wyniki z testem porównawczym. Dzięki temu dowiesz się, czy rzeczywiście występuje problem z przepustowością i wskaże kroki wymagane do jego rozwiązania. W tym miejscu pojawia się bezprzewodowa specjalizacja narzędzia.

NetStress jest pełen funkcji. Po pierwsze, istnieje tylko jedno narzędzie, które może być serwerem lub klientem. Będzie również obsługiwać transfery danych TCP i UDP ze zmiennym rozmiarem segmentu i będzie obsługiwać wiele strumieni danych. Posiada również kilka zaawansowanych parametrów, które można dostosować do własnych upodobań. Na przykład możesz wybrać jednostki wyświetlania w bitach lub bajtach na sekundę.

5. Test przepustowości TamoSoft

Test przepustowości TamoSoft to jedyne narzędzie na naszej liście, które jest reklamowane jako narzędzie do testowania przepustowości. Jest to darmowe narzędzie. Oznacza to, że chociaż jest dostępny za darmo, nie jest open source. Narzędzie działa poprzez ciągłe wysyłanie strumieni danych TCP i UDP w sieci i obliczanie ważnych metryk. Na przykład obliczy wartości przepustowości w górę i w dół, utratę pakietów i czas podróży w obie strony. Oprogramowanie wyświetla wyniki zarówno w formacie numerycznym, jak i wykresowym.

Test przepustowości TamoSoft obsługuje połączenia IPv4 i IPv6 i pozwala użytkownikowi ocenić wydajność sieci w zależności od ustawień jakości usługi (QoS). Podobnie jak kilka innych narzędzi z naszej listy, jest to narzędzie składające się z dwóch komponentów z serwerem i klientem.

Oto jak działają narzędzia: Część kliencka łączy się z częścią serwerową, która nasłuchuje połączeń. Po nawiązaniu połączenia klient i serwer wymieniają dane w obu kierunkach, a część kliencka aplikacji oblicza i wyświetla metryki sieci. Jest to dość proste, ale świetnie mierzy rzeczywistą przepustowość.

Test przepustowości TamoSoft jest darmowy, a TamoSoft oferuje również pełnoprawne rozwiązanie do analizy wydajności sieci WLAN, które nazywa się TamoGraph Site Survey.

6. IxChariot

Ostatnia pozycja na naszej liście to IxChariot z Ixia, oddziału oprogramowania firmy Keysight, producenta jednych z najbardziej znanych na świecie urządzeń do testowania elektroniki. IxChariot jest w rzeczywistości czymś więcej niż tylko narzędziem do pomiaru przepustowości, to kompletne rozwiązanie do analizy sieci z niezliczonymi zaawansowanymi funkcjami. Będzie mierzył przepustowość — w przeciwnym razie nie znalazłby się na tej liście — ale zrobi znacznie więcej.

Ten produkt pozwoli Ci natychmiast ocenić wydajność sieci, w tym wydajność sieci bezprzewodowej i geolokalizację. Jego wydajność Endpoints będzie działać na urządzeniach mobilnych, komputerach PC, Mac lub w dowolnym hipernadzorcy lub usłudze w chmurze i pozwoli na centralne zarządzanie dowolną platformą. Oprogramowanie zapewnia pełną emulację aplikacji i kluczowe wskaźniki wydajności, w tym przepustowość, utratę pakietów, jitter, opóźnienie, filmy MOS i OTT, takie jak Netflix lub YouTube.

Jest to produkt najwyższego poziomu, który ma najwyższą cenę, którą można uzyskać tylko po złożeniu wniosku o oficjalną wycenę. I chociaż bezpłatna wersja próbna nie jest dostępna, darmowe demo online jest.