Что такое пропускная способность и пропускная способность сети? Факторы, влияющие на производительность

Пропускная способность сети и пропускная способность - два наиболее важных показателя сети, но их часто неправильно понимают и путают. Наша цель сегодня - попытаться пролить свет на этот вопрос и дать вам лучшее понимание того, что это такое, а что нет, какие факторы влияют на эти важные показатели и какие инструменты можно использовать для их реального измерения. Мы постараемся, чтобы наше обсуждение было как можно более нетехническим, но при этом предоставляя как можно больше полезной информации.

Мы начнем с попытки определить, что такое полоса пропускания и пропускная способность, и, что более важно, чем они отличаются, поскольку, похоже, между этими двумя терминами существует некоторая путаница. Далее мы исследуем различные факторы, которые могут повлиять на пропускную способность и производительность сети в целом. Мы рассмотрим задержку и задержку, джиттер и потерю пакетов, поскольку они являются наиболее распространенными факторами, влияющими на производительность. И как только мы закончим с теорией, мы рассмотрим некоторые из лучших инструментов, которые можно использовать для мониторинга или измерения пропускной способности сети.

О пропускной способности и пропускной способности

Пропускная способность и пропускная способность - это несколько разные понятия, несмотря на большую путаницу между ними. Попробуем разобраться, начав с пропускной способности. Пропускная способность сети означает максимальный объем данных, который может быть передан в сети в секунду. Другими словами, это пропускная способность сети, и хотя каналы могут быть модернизированы, это сложная задача, и поэтому пропускная способность не считается чем-то, что мы можем легко контролировать «на лету».

Что касается пропускной способности, это означает фактический объем данных, передаваемых по сети. Пропускная способность часто отличается от пропускной способности по нескольким причинам. Например, может быть недостаточно данных для переноса, чтобы использовать всю доступную полосу пропускания. Как мы вскоре увидим, также могут быть различные факторы, замедляющие трафик.

Еще одна концепция, которая, кажется, ничего не делает, но вносит некоторую путаницу во все это - скорость. Скорость часто относится к тому, сколько данных может быть загружено или выгружено через определенное соединение, такое как интернет-сервис DSL или кабельного модема. Короче говоря, это нетехнический маркетинговый термин, используемый поставщиками услуг для рекламы своих услуг. Однако это примерно соответствует пропускной способности.

Факторы, влияющие на пропускную способность

Итак, если пропускная способность - это максимальная пропускная способность цепи, она не должна меняться, верно? Ну, на самом деле это… на самом деле очень много. Фактически, важно различать максимальную пропускную способность и фактическую пропускную способность. Поясним. Рассмотрим, например, пропускную способность пути данных между сервером в одном центре обработки данных и другим сервером в другом центре обработки данных. Казалось бы, разумное предположение, что пропускная способность пути будет такой же, как у сегмента с наименьшей пропускной способностью. Но хотя это правда, что она никогда не будет выше, она, тем не менее, может быть ниже. Давайте посмотрим на некоторые из основных факторов, которые могут повлиять на пропускную способность.

Задержка и задержка

Задержка и задержка - два основных фактора, влияющих на воспринимаемую производительность сети. И, как и полоса пропускания и пропускная способность, между ними часто возникает путаница до такой степени, что эти два понятия часто используются как взаимозаменяемые. Это понятно, поскольку оба они связаны со временем, которое требуется для перемещения данных от источника к месту назначения. Задержка часто описывается как время, прошедшее с момента отправки пакета источником до пункта назначения, который его получил. Это также может относиться к времени задержки туда и обратно, которое включает одностороннюю задержку от источника к месту назначения плюс одностороннюю задержку от места назначения обратно к источнику. Фактически, задержка приема-передачи используется чаще, в основном потому, что ее можно измерить из одной точки.

Задержка - это физическая характеристика сетей. Это фактор расстояния между источником и местом назначения и скорости света, которая, кстати, также является скоростью, с которой данные перемещаются по любому типу носителя. Как и пропускная способность, задержка - это фиксированный параметр. Единственный способ уменьшить его - переместить источник ближе к месту назначения, а уменьшение расстояния на 100 км (60 миль) устранит задержку примерно на 1 миллисекунду.

Несколько факторов могут увеличить задержку передачи данных по сети. Например, задержка постановки в очередь возникает, когда шлюз получает несколько пакетов из разных источников, направляющихся к одному и тому же месту назначения. Поскольку за один раз обычно может передаваться только один пакет, некоторые из них должны быть поставлены в очередь для передачи, что вызывает дополнительную задержку. Аналогичным образом возникают задержки обработки, пока шлюз определяет, что делать с вновь принятым пакетом. Буферизация также может вызвать увеличение задержек на порядок или больше. Комбинация задержек распространения, постановки в очередь и обработки часто приводит к сложному и изменчивому профилю задержки в сети.

Джиттер

Джиттер - один из главных врагов сетевых передач. Несмотря на простоту объяснения, понимание того, как и почему это может иметь такое отрицательное влияние на передачу данных, несколько сложнее. В самом простом выражении джиттер - это изменение задержки. Есть несколько факторов, которые могут вызвать джиттер. Фактически, многие из тех же факторов, вызывающих задержку, которые мы только что обсудили, также могут вызывать джиттер. Например, задержки в очереди напрямую связаны с длиной очереди. И поскольку типичная очередь постоянно меняется по длине, то же самое происходит с задержкой и, следовательно, с джиттером.

Но джиттер не влияет одинаково на весь сетевой трафик. Риск, связанный с дрожанием, заключается в том, что, если задержки значительно различаются между несколькими пакетами, составляющими сообщение, они могут прибыть в пункт назначения не по порядку. Возьмем, например, передачу, состоящую из четырех пакетов, которые передаются с интервалами 10 мс. Первый обнаруживает задержку 20 мс, второй 60 мс, третий 40 мс и последний 20 мс. Я избавлю вас от скучной математики, но в такой ситуации сначала придет первый пакет, затем четвертый, затем третий и, наконец, второй. Во многих ситуациях это не проблема. Например, если мы имеем дело с передачей файла, пакеты последовательно пронумерованы и могут быть легко собраны в правильном порядке на принимающей стороне. С другой стороны, если у нас есть трафик в реальном времени, такой как разговор VoIP, у нас проблемы, поскольку пакеты не могут быть правильно повторно собраны в реальном времени, что приводит к искажению звука. С точки зрения пользователя, у нас проблемы с производительностью.

Потеря пакетов

Потеря пакетов - еще один важный фактор, влияющий на воспринимаемую производительность сети. Сети несовершенны, и время от времени пакеты данных не попадают в пункт назначения по разным причинам. Когда это происходит с TCP-трафиком, это не представляет особой проблемы, поскольку принимающая сторона может запросить повторную передачу отсутствующих данных. Однако это вызовет некоторую задержку и увеличит объем данных. С UDP-трафиком дела обстоят не так хорошо. Потерянный пакет будет потерян навсегда. В разговоре VoIP это приведет к пропаданию звука, которое, если оно будет слишком серьезным, может сделать речь неразборчивой. В обоих случаях совершенно очевидно, что потеря пакетов повлияет на воспринимаемую производительность.

Лучшие инструменты для измерения пропускной способности

Среди всех инструментов, доступных для мониторинга и измерения производительности сети, одни лучше других подходят для измерения пропускной способности. Это инструменты, которые мы собираемся рассмотреть. Приведенные ниже инструменты используют разные методы для измерения пропускной способности. Некоторые будут использовать протоколы управления и анализа сети, такие как SNMP или NetFlow, в то время как другие будут выполнять различные типы стресс-тестов.

1. Пакет анализатора пропускной способности сети SolarWinds (БЕСПЛАТНЫЙ ПРОБНЫЙ ПЕРИОД)

SolarWinds зарекомендовала себя как производитель лучших инструментов для мониторинга сети. И хотя этого было недостаточно, компания также известна своими многочисленными бесплатными инструментами, которые удовлетворяют специфические потребности сетевых администраторов, такими как Kiwi Syslog Server или Advanced Subnet C alculator .

Но когда дело доходит до полосы пропускания и пропускной способности сети, пакет SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack - это то, что вам нужно. Платформа обеспечивает всесторонний анализ полосы пропускания и мониторинг производительности с помощью мониторинга SNMP и мониторинга потока, который встроен в большинство маршрутизаторов. С помощью этого продукта вы можете обнаруживать, диагностировать и устранять проблемы с производительностью сети. Вы также можете отслеживать и анализировать производительность полосы пропускания и шаблоны трафика. И, наконец, вы можете протестировать пропускную способность сети с единой настраиваемой консоли.

Пакет SolarWinds Network Bandwidth Monitor Pack включает два разных инструмента. Во-первых, есть монитор производительности сети SolarWinds . Это флагманский продукт SolarWinds для мониторинга использования сети. Основная цель этого инструмента - мониторинг полосы пропускания SNMP, но он может гораздо больше. По своей сути, он предлагает комплексный мониторинг неисправностей и управление производительностью. Инструмент в основном использует SNMP для сбора данных и, таким образом, совместим с сетевым оборудованием большинства поставщиков. Кроме того, его функция NetPath позволяет вам просматривать критический сетевой путь между любыми двумя наблюдаемыми точками в вашей сети, а также инструмент может автоматически создавать интеллектуальные карты сети.

• БЕСПЛАТНАЯ ПРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: пакет анализатора пропускной способности сети SolarWinds
• Официальная ссылка для скачивания: https://www.solarwinds.com/network-bandwidth-analyzer-pack/registration

Расширенные оповещения - еще одна сильная сторона продукта, как и его панель анализа производительности PerfStack . Еще одна эксклюзивная функция - это функция Network Insights, которая позволяет осуществлять комплексный мониторинг устройств. Говоря о более сложных случаях использования, инструмент может отслеживать программно определяемые сети (SDN), и он имеет встроенную поддержку Cisco ACI, а также возможность мониторинга беспроводных сетей и создания базовых показателей производительности сети.

Другой компонент этого пакета - анализатор трафика SolarWinds NetFlow . Этот мощный инструмент использует протокол NetFlow для сбора подробной информации о наблюдаемом трафике. Например, он может сообщать, какой тип трафика более частый или какой пользователь или устройство используют наибольшую полосу пропускания. На панели инструментов инструмента доступны различные представления, например, основные приложения, основные протоколы или ведущие участники. Инструмент поддерживает большинство вариантов NetFlow от разных производителей.

Вот некоторые из лучших функций SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer :

• Его можно использовать для мониторинга использования сети по приложениям, протоколам и группам IP-адресов.
• Он будет отслеживать данные потоков Cisco NetFlow, Juniper J-Flow, sFlow, Huawei NetStream и IPFIX, чтобы определять, какие приложения и протоколы являются основными потребителями полосы пропускания.
• Он будет собирать данные о трафике, сопоставлять их в удобном формате и представлять в своем веб-интерфейсе пользователя.
• Он может помочь вам определить, какие приложения и категории потребляют наибольшую полосу пропускания для лучшей видимости сетевого трафика, и он поддерживает Cisco NBAR2.

Пакет SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack лицензируется в зависимости от количества узлов, интерфейсов или томов, которые вы должны отслеживать. Ценообразование недоступно, и вам нужно будет связаться с SolarWinds, чтобы получить предложение, адаптированное к вашим конкретным потребностям. Если вы предпочитаете опробовать продукт перед его покупкой, вы можете загрузить 30-дневную полнофункциональную бесплатную пробную версию.

2. Иперф3

Для определения максимальной пропускной способности IP-сетей можно использовать серию инструментов iperf . Он имеет различные настраиваемые параметры, связанные с таймингом, протоколами и буферами, что позволяет настроить задание в соответствии с вашими потребностями. Для каждого теста iperf3 сообщает измеренную пропускную способность, потери и другие параметры.

Iperf3 предлагает множество улучшений по сравнению с предыдущими версиями, и теперь он включает ряд функций, имеющихся в других инструментах, таких как nuttcp и netperf. Эти полезные функции отсутствовали в предыдущем iperf. Например, в этой версии есть режим нулевого копирования и дополнительный вывод JSON. Обратите внимание, что iperf3 не имеет обратной совместимости с исходным iperf.

Iperf3 в основном разработан ESnet / Национальной лабораторией Лоуренса Беркли. Он выпущен под лицензией BSD с тремя пунктами. В первую очередь разработанные для CentOS Linux, FreeBSD и OS X, это единственные официально поддерживаемые платформы. Однако были сообщения об успехе OpenBSD, Android и других дистрибутивов Linux.

Обратите внимание, что предыдущая версия iperf, iperf2, все еще активно разрабатывается другой организацией. Однако, если вам нужна лучшая функциональность, вам следует использовать iperf3, который можно загрузить с его домашней страницы GitHub.

3. Тест скорости LAN

Несмотря на название, LAN Speed ​​Test от Totusoft не только тестирует локальные сети. Он был разработан с нуля как простой, но мощный инструмент для измерения скорости передачи файлов, жесткого диска, USB-накопителя и локальной сети. Инструмент работает, вычисляя время, необходимое для перемещения известного объема данных. Если вы выберете локальный жесткий диск или USB-накопители в качестве места назначения, он будет измерять пропускную способность этого устройства. С другой стороны, если вы выберете удаленное хранилище, оно будет измерять пропускную способность сети.

Тест скорости LAN создает тестовый файл в памяти, а затем передает его в обе стороны (без неблагоприятных последствий кэширования файлов Windows / Mac), отслеживая время, необходимое для завершения передачи. Затем он сделает все расчеты за вас.

Также существует возможность передать файл на удаленный компьютер, на котором запущен сервер проверки скорости LAN. Это может быть полезно, поскольку позволяет убедиться, что измеряемая вами действительно пропускная способность локальной сети и что любая задержка в подсистеме хранения удаленного хоста игнорируется. Как и инструмент проверки скорости LAN, сервер проверки скорости LAN сохраняет полученные данные в памяти, а не на диске.

LAN Speed ​​Test доступен в бесплатной версии с ограниченным набором функций или в платной версии по цене от 10 долларов за одну лицензию с оптовыми скидками для нескольких копий.

4. NetStress

NetStress - это инструмент, который специализируется на измерении пропускной способности беспроводных сетей. Это двухкомпонентный инструмент с клиентом и сервером, который эффективно измеряет пропускную способность между ними. Таким образом, его можно использовать и для проводных сетей.

Рекомендуемое использование этого инструмента - сначала использовать его для определения производительности сети. Затем, когда сообщается о проблемах и вы подозреваете, что производительность снизилась, вы запускаете его снова и сравниваете результаты с тестом. Это сообщит вам, действительно ли существует проблема с пропускной способностью, и укажет шаги, необходимые для ее устранения. На самом деле здесь вступает в игру специализация инструмента в области беспроводной связи.

NetStress наполнен функциями. Во-первых, есть только один инструмент, который может быть либо сервером, либо клиентом. Он также будет поддерживать передачу данных TCP и UDP с переменным размером сегмента и будет поддерживать несколько потоков данных. Он также имеет несколько дополнительных параметров, которые можно настроить по своему вкусу. Например, вы можете выбрать единицы отображения в битах или байтах в секунду.

5. Тест пропускной способности TamoSoft.

TamoSoft Throughput Test - единственный инструмент в нашем списке, который рекламируется как инструмент тестирования пропускной способности. Это бесплатный инструмент. Это означает, что, хотя он доступен бесплатно, он не является открытым исходным кодом. Инструмент работает, непрерывно отправляя потоки данных TCP и UDP по вашей сети и вычисляя важные показатели. Например, он будет рассчитывать значения пропускной способности восходящего и нисходящего потоков, потери пакетов и время приема-передачи. Программа отображает результаты как в числовом, так и в графическом формате.

Тест TamoSoft Throughput Test поддерживает подключения как IPv4, так и IPv6 и позволяет пользователю оценить производительность сети в зависимости от настроек качества обслуживания (QoS). Как и несколько других инструментов в нашем списке, это двухкомпонентный инструмент с сервером и клиентом.

Вот как работают инструменты: клиентская часть подключается к серверной части, которая прослушивает соединения. После установления соединения клиент и сервер обмениваются данными в обоих направлениях, а затем клиентская часть приложения вычисляет и отображает сетевые показатели. Это довольно просто, но с его помощью можно легко измерить фактическую пропускную способность.

TamoSoft Throughput Test - бесплатное программное обеспечение, и TamoSoft также предлагает полноценное решение для анализа производительности WLAN, которое называется TamoGraph Site Survey.

6. IxChariot

Last on our list is IxChariot from Ixia, the software branch of Keysight, maker of some of the world’s most renown electronics test equipment. IxChariot is actually way more than just a throughput measurement tool, it is a complete network analysis solution with countless advanced features. It will measure throughput—it wouldn’t be on this list otherwise—but it will do much more.

This product will let you instantly assess network performance, including wireless performance and geo-location. Its performance Endpoints will run on mobile devices, PCs, Macs or in any hypervisor or cloud service and allow for central management of any platform. The software delivers full application emulation and key performance metrics, including throughput, packet loss, jitter, delay, MOS, and OTT videos like Netflix or YouTube.

Это продукт высшего уровня с максимальной ценой, которую можно получить, только запросив официальное ценовое предложение. И хотя бесплатная пробная версия недоступна, бесплатная онлайн-демонстрация есть.