O que são taxa de transferência e largura de banda da rede? Fatores que afetam o desempenho

A taxa de transferência e a largura de banda da rede são duas das métricas mais importantes das redes, embora sejam frequentemente mal interpretadas e confusas. Nosso objetivo hoje é tentar lançar alguma luz sobre o assunto e dar a você uma melhor compreensão do que eles são - e o que não são, quais fatores estão afetando essas métricas importantes e quais ferramentas podem ser usadas para realmente medi-las. Tentaremos manter nossa discussão o menos técnica possível, fornecendo o máximo de informações úteis possível.

Começaremos tentando definir o que é largura de banda e taxa de transferência e, mais importante, como eles diferem, pois parece haver um pouco de confusão entre os dois termos. A seguir, exploraremos os vários fatores que podem afetar a taxa de transferência e o desempenho da rede em geral. Veremos o atraso e a latência, o jitter e a perda de pacotes, pois são os fatores que afetam o desempenho mais comuns. E quando terminarmos com a teoria, revisaremos algumas das melhores ferramentas que podem ser usadas para monitorar ou medir a taxa de transferência da rede.

Sobre largura de banda e taxa de transferência

Largura de banda e taxa de transferência são conceitos um tanto diferentes, apesar da grande confusão entre eles. Vamos tentar resolver isso, começando com a largura de banda. A largura de banda da rede se refere à quantidade máxima de dados que podem ser transferidos por segundo em uma rede. Em outras palavras, é a capacidade de transporte de dados da rede e, embora os circuitos possam ser atualizados, este é um empreendimento complexo e, como tal, a largura de banda não é considerada algo que possamos controlar facilmente “em tempo real”.

Quanto à taxa de transferência, refere-se à quantidade real de dados transportados em uma rede. A taxa de transferência geralmente difere da largura de banda por vários motivos. Por exemplo, pode não haver dados suficientes para transportar e usar toda a largura de banda disponível. Também pode haver vários fatores que diminuem o tráfego, como veremos em breve.

Outro conceito que parece não fazer nada além de adicionar alguma confusão a tudo isso é a velocidade. A velocidade geralmente se refere à quantidade de dados que pode ser baixada ou carregada por meio de uma conexão específica, como um serviço de Internet DSL ou modem a cabo. Em suma, é um termo de marketing não técnico usado por provedores de serviço para anunciar seus serviços. É, no entanto, aproximadamente equivalente à largura de banda.

Fatores que afetam a taxa de transferência

Portanto, se a taxa de transferência é a capacidade máxima de carga de um circuito, ela não deve variar, certo? Bem, na verdade faz ... muito, na verdade. Na verdade, é importante distinguir entre a taxa de transferência máxima e a taxa de transferência real. Vamos explicar. Vamos considerar, por exemplo, a taxa de transferência de um caminho de dados entre um servidor em um data center e outro servidor em outro data center. Parece ser uma suposição razoável que a taxa de transferência do caminho será aquela do segmento com a taxa de transferência mais baixa. Mas embora seja verdade que nunca será mais alto do que isso, poderia, no entanto, ser mais baixo. Vamos dar uma olhada em alguns dos principais fatores que podem estar afetando a taxa de transferência.

Atraso e latência

Atraso e latência são dois dos principais fatores que afetam o desempenho percebido da rede. E assim como a largura de banda e a taxa de transferência, geralmente há muita confusão entre eles, a ponto de os dois conceitos serem usados ​​alternadamente. Isso é compreensível, pois ambos têm a ver com o tempo que os dados levam para viajar da origem ao destino. A latência é freqüentemente descrita como o tempo decorrido desde a origem de envio de um pacote até o destino de recebimento. Também pode se referir ao tempo de atraso de ida e volta, que compreendia a latência unilateral da origem ao destino mais a latência unidirecional do destino de volta à origem. Na verdade, a latência de ida e volta é usada com mais frequência, principalmente porque pode ser medida a partir de um único ponto.

Latência é uma característica física das redes. É um fator que determina a distância entre a origem e o destino e a velocidade da luz que, aliás, é também a velocidade com que os dados trafegam por qualquer tipo de mídia. Como a largura de banda, a latência é um parâmetro fixo. A única maneira de reduzi-lo é mover a fonte para mais perto do destino e reduzir a distância em 100 km (60 milhas) removerá cerca de 1 milissegundo de latência.

Vários fatores podem adicionar atraso às transmissões da rede. Por exemplo, o atraso de enfileiramento ocorre quando um gateway recebe vários pacotes de fontes diferentes indo para o mesmo destino. Como apenas um pacote pode ser transmitido por vez, alguns deles devem ser enfileirados para transmissão, incorrendo em um atraso adicional. Da mesma forma, ocorrem atrasos no processamento enquanto um gateway determina o que fazer com um pacote recém-recebido. O armazenamento em buffer também pode causar atrasos maiores de uma ordem de magnitude ou mais. A combinação de propagação, enfileiramento e atrasos de processamento geralmente resulta em um perfil de latência de rede complexo e variável.

Jitter

Jitter é um dos maiores inimigos das transmissões de rede. Apesar de ser fácil de explicar, entender como e por que isso pode ter um efeito tão adverso nas transmissões de dados é um pouco mais complicado. Em sua expressão mais simples, jitter é uma variação no atraso. Existem vários fatores que podem causar instabilidade. Na verdade, muitos dos mesmos fatores que causam atrasos que acabamos de discutir também podem causar jitter. Por exemplo, atrasos na fila estão diretamente relacionados ao comprimento da fila. E como uma fila típica varia constantemente em comprimento, o mesmo ocorre com o atraso e, portanto, o jitter.

Mas o jitter não afeta todo o tráfego da rede da mesma maneira. O risco representado pelo jitter é que, se os atrasos variam consideravelmente entre os vários pacotes que compõem uma mensagem, eles podem chegar ao seu destino fora da seqüência. Tomemos, por exemplo, uma transmissão composta por quatro pacotes que são transmitidos em intervalos de 10 ms. O primeiro encontra 20 ms de latência, o segundo 60 ms, o terceiro 40 ms e o último 20 ms. Vou poupar você da matemática chata, mas em tal situação o primeiro pacote chegará primeiro, seguido pelo quarto, depois o terceiro e finalmente o segundo. Em muitas situações, isso não é um problema. Por exemplo, se estamos lidando com uma transferência de arquivo, os pacotes são numerados sequencialmente e podem ser facilmente remontados na ordem correta na extremidade de recebimento. Por outro lado, se o que temos é tráfego em tempo real, como uma conversa VoIP, estamos com problemas, pois os pacotes não podem ser remontados corretamente em tempo real, resultando em áudio truncado. Do ponto de vista do usuário, estamos tendo um problema de desempenho.

Perda de Pacote

A perda de pacotes é outro fator importante que afeta o desempenho percebido da rede. As redes não são perfeitas e, de vez em quando, os pacotes de dados não chegam ao seu destino por vários motivos. Quando isso acontece com o tráfego TCP, não é um grande problema, pois a extremidade receptora pode solicitar uma retransmissão dos dados ausentes. No entanto, isso causará algum atraso e aumentará o volume de dados. Com o tráfego UDP, as coisas não vão muito bem. Um pacote perdido será perdido para sempre. Em uma conversa VoIP, isso resultaria em falhas de áudio que, se muito graves, podem tornar a fala ininteligível. Em ambos os casos, é muito claro que a perda de pacotes terá um impacto no desempenho percebido.

As melhores ferramentas para medir a taxa de transferência

Entre todas as ferramentas disponíveis para monitorar e medir o desempenho da rede, algumas são melhores do que outras para medir a taxa de transferência. Essas são as ferramentas que estamos prestes a revisar. As ferramentas abaixo usam métodos diferentes para medir o rendimento. Alguns usarão protocolos de gerenciamento e análise de rede, como SNMP ou NetFlow, enquanto outros realizarão vários tipos de testes de estresse.

1. Pacote de analisador de largura de banda de rede SolarWinds (AVALIAÇÃO GRATUITA)

A SolarWinds conquistou uma sólida reputação por fazer algumas das melhores ferramentas de monitoramento de rede. E como é que não foi o suficiente, a empresa também é famosa por suas muitas ferramentas gratuitas que as necessidades de endereços específicos de administradores de rede, tais como Kiwi Syslog servidor ou o avançado S ubnet C alculator .

Mas quando se trata de largura de banda de rede e taxa de transferência, o SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack é o que você precisa. A plataforma oferece análise abrangente de largura de banda e monitoramento de desempenho usando monitoramento SNMP e o monitoramento de fluxo embutido na maioria dos roteadores. Com este produto, você pode detectar, diagnosticar e resolver problemas de desempenho de rede. Você também pode monitorar e analisar o desempenho da largura de banda e os padrões de tráfego. E, finalmente, você pode testar a taxa de transferência da rede a partir de um único console personalizável.

O SolarWinds Network Bandwidth Monitor Pack inclui duas ferramentas diferentes. Primeiro, existe o SolarWinds Network Performance Monitor . Este é o principal produto da SolarWinds para monitorar o uso da rede. O objetivo principal da ferramenta é o monitoramento da largura de banda SNMP, mas ela pode fazer muito mais. Basicamente, ele oferece monitoramento de falhas abrangente e gerenciamento de desempenho. A ferramenta usa principalmente SNMP para coleta de dados e, portanto, é compatível com equipamentos de rede da maioria dos fornecedores. Além disso, seu recurso NetPath permite que você visualize o caminho crítico da rede entre quaisquer dois pontos monitorados em sua rede e a ferramenta também pode gerar mapas de rede inteligentes automaticamente.

• AVALIAÇÃO GRATUITA: SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack
• Link oficial para download: https://www.solarwinds.com/network-bandwidth-analyzer-pack/registration

O alerta avançado é outro dos pontos fortes do produto, assim como seu painel de análise de desempenho PerfStack . Outro recurso exclusivo é a funcionalidade Network Insights , que permite o monitoramento de dispositivos complexos. Por falar em casos de uso mais complexos, a ferramenta pode monitorar Redes Definidas por Software (SDN) e tem suporte Cisco ACI integrado, bem como a capacidade de monitorar redes sem fio e gerar linhas de base de desempenho de rede.

O outro componente deste pacote é o SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer . Esta ferramenta poderosa usa o protocolo NetFlow para coletar informações detalhadas sobre o que é o tráfego observado. Ele pode, por exemplo, relatar que tipo de tráfego é mais frequente ou que usuário ou dispositivo está usando mais largura de banda. Diferentes visualizações estão disponíveis no painel da ferramenta, como principais aplicativos, principais protocolos ou principais talkers, por exemplo. A ferramenta oferece suporte à maioria das variantes do NetFlow de diferentes fabricantes.

Aqui estão alguns dos melhores recursos do SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer :

• Ele pode ser usado para monitorar o uso da rede por aplicativo, protocolo e grupo de endereço IP.
• Ele monitorará os dados de fluxo do Cisco NetFlow, Juniper J-Flow, sFlow, Huawei NetStream e IPFIX para identificar quais aplicativos e protocolos são os maiores consumidores de largura de banda.
• Ele irá coletar dados de tráfego, correlacioná-los em um formato utilizável e apresentá-los em sua interface de usuário baseada na web
• Ele pode ajudá-lo a identificar quais aplicativos e categorias consomem mais largura de banda para melhor visibilidade do tráfego de rede e tem suporte para Cisco NBAR2.

O SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack é licenciado com base no número de nós, interfaces ou volumes que você deve monitorar. Os preços não estão prontamente disponíveis e você precisará entrar em contato com a SolarWinds para obter um orçamento adaptado às suas necessidades específicas. Se você preferir experimentar o produto antes de comprá-lo, um teste gratuito de 30 dias totalmente funcional está disponível para download.

2. Iperf3

A série de ferramentas iperf pode ser usada para determinar a taxa de transferência máxima de redes IP. Ele apresenta vários parâmetros ajustáveis ​​relacionados a temporização, protocolos e buffers, permitindo que você personalize o trabalho de acordo com suas necessidades exatas. Para cada teste, iperf3 relata a taxa de transferência medida, perda e outros parâmetros.

Iperf3 oferece muitas melhorias em relação às versões anteriores e agora incorpora uma série de recursos encontrados em outras ferramentas, como nuttcp e netperf. Esses recursos úteis estavam faltando no iperf anterior. Por exemplo, esta versão tem um modo de cópia zero e uma saída JSON opcional. Observe que iperf3 não é compatível com versões anteriores do iperf original.

O Iperf3 é desenvolvido principalmente pelo Laboratório Nacional ESnet / Lawrence Berkeley. É lançado sob uma licença BSD de três cláusulas. Desenvolvido principalmente em CentOS Linux, FreeBSD e OS X, essas são as únicas plataformas oficialmente suportadas. No entanto, houve alguns relatos de sucesso com OpenBSD, Android e outras distribuições Linux.

Observe que a versão anterior do iperf, iperf2, ainda é desenvolvida ativamente por outra organização. Se você deseja a melhor funcionalidade, no entanto, deve usar iperf3, que pode ser baixado de sua página inicial no GitHub.

3. Teste de velocidade da LAN

Apesar do nome, o LAN Speed ​​Test da Totusoft não testa apenas redes locais. Ele foi projetado desde o início para ser uma ferramenta simples, mas poderosa, para medir a transferência de arquivos, disco rígido, unidade USB e velocidades de LAN. A ferramenta funciona calculando o tempo necessário para mover uma quantidade conhecida de dados. Se você selecionar um disco rígido local ou dispositivos de armazenamento USB como destino, ele medirá a taxa de transferência desse dispositivo. Por outro lado, se você selecionar um local de armazenamento remoto, ele medirá a taxa de transferência da rede.

O LAN Speed ​​Test cria o arquivo de teste na memória e, em seguida, o transfere para os dois lados (sem os efeitos adversos do armazenamento em cache do Windows / Mac) enquanto mantém o controle do tempo necessário para concluir a transferência. Em seguida, ele faz todos os cálculos para você.

Também existe a opção de transferir o arquivo para um computador remoto executando o LAN Speed ​​Test Server. Isso pode ser útil, pois verifica se o que você está medindo é realmente o rendimento da LAN e se qualquer latência no subsistema de armazenamento do host remoto é ignorada. Assim como a ferramenta LAN Speed ​​Test, o LAN Speed ​​Test Server armazenará os dados recebidos na memória, e não no disco.

O LAN Speed ​​Test está disponível em uma versão gratuita com recursos reduzidos ou em uma versão paga a partir de US $ 10 para uma única licença com descontos por volume para várias cópias.

4. NetStress

NetStress é uma ferramenta especializada em medir a taxa de transferência em redes sem fio. É uma ferramenta de dois componentes com um cliente e um servidor e medirá efetivamente a taxa de transferência entre os dois. Portanto, ele também pode ser usado para redes cabeadas.

O uso recomendado para esta ferramenta é primeiro usá-la para estabelecer uma referência de desempenho de uma rede. Então, quando os problemas são relatados e você suspeita que o desempenho diminuiu, execute-o novamente e compare os resultados com o benchmark. Isso informará se há realmente um problema com a taxa de transferência e indicará as etapas necessárias para corrigi-lo. É aqui que entra a especialização sem fio da ferramenta.

NetStress é carregado com recursos. Primeiro, há apenas uma ferramenta que pode ser o servidor ou o cliente. Também suportará transferências de dados TCP e UDP com tamanho de segmento variável e suportará múltiplos fluxos de dados. Também possui vários parâmetros avançados que podem ser ajustados ao seu gosto. Por exemplo, você pode escolher as unidades de exibição em bits ou bytes por segundo.

5. Teste de rendimento TamoSoft

O TamoSoft Throughput Test é a única ferramenta em nossa lista que é anunciada como uma ferramenta de teste de throughput. É uma ferramenta freeware. Isso significa que, embora esteja disponível gratuitamente, não é um código-fonte aberto. A ferramenta funciona enviando continuamente fluxos de dados TCP e UDP pela rede e computando métricas importantes. Ele irá, por exemplo, calcular os valores de throughput upstream e downstream, perda de pacotes e tempo de ida e volta. O software exibe os resultados em formatos numéricos e gráficos.

O TamoSoft Throughput Test suporta conexões IPv4 e IPv6 e permite que o usuário avalie o desempenho da rede dependendo das configurações de Qualidade de Serviço (QoS). Como algumas outras ferramentas em nossa lista, esta é uma ferramenta de dois componentes com um servidor e um cliente.

Veja como as ferramentas funcionam: A parte do cliente se conecta à parte do servidor que está ouvindo as conexões. Uma vez que a conexão é feita, o cliente e o servidor trocam dados em ambas as direções e a parte cliente do aplicativo então calcula e exibe as métricas da rede. Isso é bastante simples, mas faz um excelente trabalho de medição do rendimento real.

O TamoSoft Throughput Test é freeware e a TamoSoft também oferece uma solução completa para análise de desempenho de WLAN chamada TamoGraph Site Survey.

6. IxChariot

O último de nossa lista é o IxChariot da Ixia, o braço de software da Keysight, fabricante de alguns dos mais renomados equipamentos de teste de eletrônicos do mundo. O IxChariot é, na verdade, muito mais do que apenas uma ferramenta de medição de taxa de transferência, é uma solução completa de análise de rede com incontáveis ​​recursos avançados. Ele medirá a taxa de transferência - de outra forma, não estaria nesta lista - mas fará muito mais.

Este produto permitirá que você avalie instantaneamente o desempenho da rede, incluindo desempenho sem fio e localização geográfica. Seu desempenho Endpoints será executado em dispositivos móveis, PCs, Macs ou em qualquer hipervisor ou serviço de nuvem e permite o gerenciamento central de qualquer plataforma. O software oferece emulação de aplicativo completo e métricas de desempenho chave, incluindo taxa de transferência, perda de pacote, jitter, atraso, MOS e vídeos OTT como Netflix ou YouTube.

Este é um produto de nível superior com um preço de nível superior que só pode ser obtido solicitando uma cotação formal. E embora uma versão de teste gratuita não esteja disponível, uma demo online gratuita está.