網路吞吐量與頻寬：它們的意義以及影響效能的因素

頻寬是指網路鏈路或路徑的資料承載能力；吞吐量是指在特定測試或時間段內資料實際傳輸的速率。即使連線宣稱的速率相同，也無法保證應用實際傳輸速率也相同：其他流量、協定開銷、丟包、無線網路狀況以及兩端的裝置都可能降低傳輸速率。

一台電腦和一台伺服器透過路由器連接，寬通道代表網路容量，窄通道顯示實際資料流。 — 頻寬描述的是路徑的容量；吞吐量是路徑實際承載的資料速率。

頻寬、吞吐量和有效吞吐量

在日常對話中，頻寬通常指的是網路套餐中的最大速率或連結的額定速度。然而，網路路徑可能包含多個鏈路，其中可用容量最小的鏈路段可能會限制整個傳輸速度。其他用戶也可能共享該頻寬。 IETF 在其網路容量定義中區分了網路的實際容量、已觀察到的使用情況和可用容量。

吞吐量是指在指定方向和時間間隔內，選定端點之間的資料傳輸速率。因此，測試結果描述的是該路徑和這些條件，而不是網路上的所有連接。有效吞吐量則更為狹窄：它僅統計有用的應用程式數據，不包括標頭和重傳位元組。有效吞吐量通常低於鏈結層或 IP 層的實際速率。速率的單位可以是兆位元每秒 (Mbps) 或兆位元組每秒 (MB/s)；一個位元組包含八位，因此在比較數值之前，請務必確認單位。

哪些因素會影響吞吐量和感知效能？

因素	影響
瓶頸和擁堵	鏈路速度慢、上行鏈路過載或共享通道繁忙都可能限制吞吐量。繁忙時段的排隊也會增加延遲。
延遲和往返時間	延遲是指資料包傳輸過程中的時間；往返時間 (RTT) 包括資料包往返所需的時間。即使連結容量充足，較長的 RTT 也會限制 TCP 傳輸，因為傳送者無法保證足夠的資料傳輸。距離決定了傳輸的最低限度，而佇列和處理過程會增加可變延遲。
抖動和丟包	抖動通常用於描述封包延遲的變化（IETF 更精確的術語是封包延遲變化）。資料包到達時間的不均勻會導致語音或視訊中斷。遺失的 TCP 封包需要重傳，這會消耗時間和頻寬；而即時 UDP 流量則可能出現到達間斷的情況。
Wi-Fi、裝置與配置	幹擾、訊號弱、共享空口時間、路由器或網路卡限制、CPU負載、VPN加密以及路徑MTU或TCP緩衝區不匹配等因素都可能限制測試或實際傳輸。

吞吐量和使用者體驗相關，但並非可以互換。大檔案下載在高吞吐量路徑上可以順利完成，延遲也相對較低；而視訊通話如果延遲不穩定或出現丟包，用戶體驗仍然會很差。 IETF 的資料包延遲變化指標解釋了為什麼到達時間變化對於需要規律性資料包間隔的應用至關重要。

三種資料包路徑比較了發送方和接收方之間資料包的正常到達、不規則到達時間和遺失情況。 — 規律的資料包定時支援即時媒體；波動和遺失會導致中斷。

用於測量或監控吞吐量的工具

iperf3：在您控制的用戶端和伺服器之間執行主動測試。它可以測試 TCP、UDP 或 SCTP 協議，並報告測得的吞吐量和其他指標。您可以使用它來隔離 LAN、WAN 或資料中心路徑；除非測試伺服器位於您的 ISP 服務之外，否則它本身無法測量您的整個 ISP 服務。
LibreNMS：使用SNMP介面計數器建立長期流量圖。它有助於發現週期性峰值並比較入站和出站流量使用情況，但報告的是介面流量，而不是端到端應用傳輸測試。
SolarWinds NetFlow流量分析器：分析支援的流量記錄，以顯示流量模式以及哪些應用程式、協定或裝置正在使用頻寬。它有助於尋找高負載用戶和擁塞來源；這是一款商業監控產品。
Wireshark：其 I/O 圖表可以以每時間間隔的位元數來繪製捕獲的流量。使用擷取功能可以檢查短突發流量或排查特定路徑的問題；結果僅包含在擷取點可見的資料包。

用戶端電腦和伺服器透過交換器和路由器交換數據，同時一張未標記的圖表追蹤測試過程。 — 主動吞吐量測試測量客戶端和伺服器之間的特定路由。

如何獲得有用的測量結果

確定您需要進行端對端測試還是需要介面使用歷史記錄。前者選擇 iperf3，後者選擇 SNMP 或流量監控。
記錄端點、方向、協定、測試持續時間以及連接方式（有線或無線）。如果上傳和下載路徑可能不同，則需雙向測試。
在空閒時段和繁忙時段重複測試。比較持續測試結果和丟包率，而不僅僅是單一峰值。在將問題歸咎於 ISP 或某台設備之前，請先檢查終端 CPU 使用率、協商連結速率、介面錯誤、往返時間 (RTT) 和競爭流量。
在生產網路上進行負載測試時務必謹慎：此類測試會人為增加網路流量，可能會影響其他使用者。建議先進行小規模測試，並與網路所有者協調安排更大規模的測試。

最有效的比較方法是進行同類比較：相同的端點、相同的方向、相同的協議以及相似的測試條件。這樣，比較結果就能提供診斷線索，而不是將套餐的額定頻寬與單一吞吐量樣本進行誤導性的比較。