什麼是網絡吞吐量和帶寬？影響性能的因素

網絡吞吐量和帶寬是網絡最重要的兩個指標，但它們經常被誤解和混淆。我們今天的目標是試圖闡明這個問題，讓您更好地了解它們是什麼——它們不是什麼，影響這些重要指標的因素是什麼，以及可以使用哪些工具來實際衡量它們。我們將盡量保持討論的非技術性，同時提供盡可能多的有用信息。

我們將首先嘗試定義帶寬和吞吐量是什麼，更重要的是，它們有何不同，因為這兩個術語之間似乎存在相當多的混淆。接下來，我們將探討影響吞吐量和網絡性能的各種因素。我們將了解延遲和延遲、抖動和數據包丟失，因為它們是最常見的影響性能的因素。一旦我們完成了理論，我們將回顧一些可以用來監控或測量網絡吞吐量的最佳工具。

關於帶寬和吞吐量

儘管帶寬和吞吐量之間存在很多混淆，但它們還是有些不同的概念。讓我們試著理清它，從帶寬開始。網絡帶寬是指網絡上每秒可以傳輸的最大數據量。換句話說，它是網絡的數據承載能力，雖然電路可以升級，但這是一項複雜的工作，因此，帶寬不被認為是我們可以“即時”輕鬆控制的東西。

至於吞吐量，它是指網絡上實際承載的數據量。出於多種原因，吞吐量通常與帶寬不同。例如，可能沒有足夠的數據來承載所有可用帶寬。我們很快就會看到，也可能有各種因素導致流量變慢。

另一個概念似乎什麼也不做，只是增加了一些混亂，所有這一切都是速度。速度通常是指通過特定連接（例如 DSL 或電纜調製解調器 Internet 服務）可以下載或上傳多少數據。簡而言之，它是服務提供商用來宣傳其服務的非技術性營銷術語。然而，它大致相當於帶寬。

影響吞吐量的因素

所以，如果吞吐量是電路的最大承載能力，它應該不會變化，對吧？嗯，它確實……很多，實際上。事實上，區分最大吞吐量和實際吞吐量很重要。讓我們解釋一下。例如，讓我們考慮一個數據中心的服務器和另一個數據中心的另一台服務器之間的數據路徑的吞吐量。路徑的吞吐量將是具有最低吞吐量的段的吞吐量似乎是一個合理的假設。但是，雖然它永遠不會高於這個水平，但它可能會更低。讓我們來看看可能影響吞吐量的一些主要因素。

延遲和延遲

延遲和延遲是影響感知網絡性能的兩個主要因素。就像帶寬和吞吐量一樣，它們之間經常有很多混淆，以至於這兩個概念經常互換使用。這是可以理解的，因為兩者都與數據從源傳輸到目的地所需的時間有關。延遲通常被描述為從源發送數據包到接收它的目的地所經過的時間。它還可以指往返延遲時間，它包括從源到目的地的單向延遲加上從目的地返回源的單向延遲。事實上，往返延遲使用得更多，主要是因為它可以從一個點來衡量。

延遲是網絡的物理特性。它是源和目的地之間距離和光速的一個因素，順便提一下，它也是數據在任何類型媒體上傳播的速度。與帶寬一樣，延遲也是一個固定參數。減少它的唯一方法是將源移近目的地，將距離減少 100 公里（60 英里）將消除大約 1 毫秒的延遲。

有幾個因素會增加網絡傳輸的延遲。例如，當網關從不同的源接收到指向同一目的地的多個數據包時，就會發生排隊延遲。由於通常一次只能傳輸一個數據包，因此其中一些數據包必須排隊等待傳輸，從而導致額外的延遲。同樣，當網關確定如何處理新接收的數據包時，也會產生處理延遲。緩衝也會導致延遲增加一個數量級或更多。傳播、排隊和處理延遲的組合通常會導致複雜且可變的網絡延遲配置文件。

抖動

抖動是網絡傳輸的最大敵人之一。儘管很容易解釋，但理解它如何以及為什麼會對數據傳輸產生如此不利的影響卻有些複雜。用最簡單的表達方式，抖動是延遲的一種變化。有多種因素會導致抖動。事實上，我們剛剛討論的許多相同的延遲因素也會導致抖動。例如，排隊延遲與隊列長度直接相關。並且由於典型隊列的長度不斷變化，延遲也是如此，因此抖動。

但是抖動不會以相同的方式影響所有網絡流量。抖動帶來的風險是，如果組成消息的多個數據包之間的延遲差異很大，則它們可能會亂序到達目的地。例如，讓我們以由四個數據包組成的傳輸為例，這些數據包以 10 毫秒的間隔傳輸。第一個遇到 20 毫秒的延遲，第二個遇到 60 毫秒，第三個遇到 40 毫秒，最後一個遇到 20 毫秒。我不會給你無聊的數學，但在這種情況下，第一個數據包將首先到達，然後是第四個，然後是第三個，最後是第二個。在許多情況下，這不是問題。例如，如果我們正在處理文件傳輸，則數據包會按順序編號，並且可以在接收端以正確的順序輕鬆重新組合。另一方面，如果我們擁有的是實時流量，例如 VoIP 對話，我們就會遇到麻煩，因為數據包無法實時正確重組，從而導致音頻亂碼。從用戶的角度來看，我們遇到了性能問題。

數據包丟失

數據包丟失是影響感知網絡性能的另一個主要因素。網絡並不完美，有時，由於各種原因，數據包無法到達目的地。當 TCP 流量發生這種情況時，這不是什麼大問題，因為接收端可以請求重新傳輸丟失的數據。但是，它會導致一些延遲並增加數據量。對於 UDP 流量，情況就不是那麼好了。丟失的數據包將永遠丟失。在 VoIP 對話中，這會導致音頻丟失，如果太嚴重，會導致語音無法理解。在這兩種情況下，很明顯丟包會對感知性能產生影響。

測量吞吐量的最佳工具

在可用於監控和測量網絡性能的所有工具中，有些工具在測量吞吐量方面優於其他工具。這些是我們將要審查的工具。下面的工具使用不同的方法來衡量吞吐量。有些將使用網絡管理和分析協議，例如 SNMP 或 NetFlow，而其他將執行各種類型的壓力測試。

1. SolarWinds 網絡帶寬分析器包（免費試用）

SolarWinds在製作一些最好的網絡監控工具方面贏得了良好的聲譽。這還不夠，該公司還以其許多滿足網絡管理員特定需求的免費工具而聞名，例如Kiwi Syslog Server或Advanced Subnet C計算器。

但是，當涉及到網絡帶寬和吞吐量時，SolarWinds網絡帶寬分析器包正是您所需要的。該平台使用 SNMP 監控和大多數路由器內置的流量監控提供全面的帶寬分析和性能監控。使用此產品，您可以檢測、診斷和解決網絡性能問題。您還可以監控和分析帶寬性能和流量模式。最後，您可以從一個可自定義的控制台測試網絡吞吐量。

SolarWinds Network Bandwidth Monitor Pack 包含兩種不同的工具。首先是SolarWinds 網絡性能監視器。這是SolarWinds用於監控網絡使用情況的旗艦產品。該工具的主要目的是 SNMP 帶寬監控，但它可以做更多的事情。它的核心是提供全面的故障監控和性能管理。該工具主要使用 SNMP 進行數據收集，因此與大多數供應商的網絡設備兼容。此外，其NetPath功能可讓您查看網絡上任意兩個監控點之間的關鍵網絡路徑，該工具還可以自動生成智能網絡地圖。

免費試用：SolarWinds 網絡帶寬分析器包
官方下載鏈接：https://www.solarwinds.com/network-bandwidth-analyzer-pack/registration

高級警報是該產品的另一個強項，其PerfStack性能分析儀表板也是如此。另一個獨有功能是Network Insights功能，它允許進行複雜的設備監控。談到更複雜的用例，該工具可以監控軟件定義網絡 (SDN)，它具有內置的 Cisco ACI 支持以及監控無線網絡和生成網絡性能基線的能力。

此包的另一個組件是SolarWinds NetFlow 流量分析器。這個強大的工具使用 NetFlow 協議來收集有關觀察到的流量的詳細信息。例如，它可以報告哪種類型的流量更頻繁，或者哪個用戶或設備使用的帶寬最多。該工具的儀表板上提供了不同的視圖，例如頂級應用程序、頂級協議或頂級談話者。該工具將支持來自不同製造商的大多數 NetFlow 變體。

以下是SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer的一些最佳功能：

它可用於按應用程序、協議和 IP 地址組監視網絡使用情況。
它將監控 Cisco NetFlow、Juniper J-Flow、sFlow、Huawei NetStream 和 IPFIX 流數據，以確定哪些應用程序和協議是最大的帶寬消耗者。
它將收集交通數據，將其關聯爲可用格式，並將其呈現在其基於 Web 的用戶界面上
它可以幫助您確定哪些應用程序和類別消耗的帶寬最多，以實現更好的網絡流量可見性，並且它支持 Cisco NBAR2。

該SolarWinds的網絡帶寬分析器包是基於你必須監控節點，接口或卷的數量授權。定價不容易獲得，您需要聯繫 SolarWinds 以獲得適合您的確切需求的報價。如果您想在購買前試用該產品，可以下載30 天全功能免費試用版。

2.iperf3

該iperf的一系列工具，可用於確定最大吞吐量的IP網絡。它具有與時序、協議和緩衝區相關的各種可調參數，使您可以根據自己的確切需求自定義作業。對於每個測試，iperf3 報告測量的吞吐量、損耗和其他參數。

Iperf3對以前的版本進行了許多改進，現在它合併了許多其他工具（如 nuttcp 和 netperf）中的功能。以前的 iperf 缺少這些有用的功能。例如，此版本具有零複製模式和可選的 JSON 輸出。請注意，iperf3 與原始 iperf 不向後兼容。

Iperf3 主要由 ESnet/勞倫斯伯克利國家實驗室開發。它是在三條款 BSD 許可下發布的。主要在 CentOS Linux、FreeBSD 和 OS X 上開發，這些是唯一官方支持的平台。然而，已經有一些關於 OpenBSD、Android 和其他 Linux 發行版成功的報告。

請注意，iperf 的先前版本 iperf2 仍在由另一個組織積極開發。但是，如果您想要最好的功能，則應該使用 iperf3，可以從其 GitHub 主頁下載。

3. 局域網速度測試

儘管它的名字，來自 Totusoft 的 LAN Speed Test 不僅會測試局域網。它從一開始就設計為一個簡單但功能強大的工具，用於測量文件傳輸、硬盤驅動器、USB 驅動器和 LAN 速度。該工具通過計算移動已知數據量所需的時間來工作。如果您選擇本地硬盤驅動器或 USB 存儲設備作為其目的地，它將測量該設備的吞吐量。另一方面，如果您選擇遠程存儲位置，它將測量網絡吞吐量。

LAN Speed Test 在內存中構建測試文件，然後以兩種方式傳輸它（沒有 Windows/Mac 文件緩存的不利影響），同時跟踪完成傳輸所需的時間。然後它會為你做所有的計算。

還有一個選項可以將文件傳輸到運行 LAN 速度測試服務器的遠程計算機。這很有用，因為它可以確定您測量的實際上是 LAN 吞吐量，並且忽略遠程主機存儲子系統中的任何延遲。就像 LAN Speed Test 工具一樣，LAN Speed Test Server 會將接收到的數據存儲在內存中而不是磁盤中。

LAN Speed Test 提供功能減少的免費版本或付費版本，單個許可證的起價為 10 美元，多個副本的批量折扣。

4. 網絡壓力

NetStress 是一種專門用於測量無線網絡吞吐量的工具。它是一個包含客戶端和服務器的雙組件工具，它將有效地測量兩者之間的吞吐量。因此，它也可以用於有線網絡。

此工具的推薦用法是首先使用它來建立網絡性能的基準。然後，當報告問題並且您懷疑性能下降時，您再次運行它並將結果與基准進行比較。這將告訴您吞吐量是否確實存在問題，並指出修復該問題所需的步驟。這實際上是該工具的無線專業化的用武之地。

NetStress 加載了各種功能。首先，只有一種工具既可以是服務器，也可以是客戶端。它還將支持具有可變段大小的 TCP 和 UDP 數據傳輸，並將支持多個數據流。它還具有幾個可以根據您的喜好進行調整的高級參數。例如，您可以選擇以比特或字節每秒為單位的顯示單位。

5. TamoSoft 吞吐量測試

TamoSoft 吞吐量測試是我們列表中唯一被宣傳為吞吐量測試工具的工具。它是一個免費軟件工具。這意味著雖然它是免費提供的，但它不是開源的。該工具的工作原理是通過網絡持續發送 TCP 和 UDP 數據流併計算重要指標。例如，它將計算上行和下行吞吐量值、數據包丟失和往返時間。該軟件以數字和圖表格式顯示結果。

TamoSoft 吞吐量測試支持 IPv4 和 IPv6 連接，並允許用戶根據服務質量 (QoS) 設置評估網絡性能。與我們列表中的其他一些工具一樣，這是一個由服務器和客戶端組成的兩部分工具。

以下是這些工具的工作原理：客戶端部分連接到偵聽連接的服務器部分。建立連接後，客戶端和服務器會雙向交換數據，然後應用程序的客戶端部分會計算並顯示網絡指標。這相當簡單，但它在測量實際吞吐量方面做得非常出色。

TamoSoft 吞吐量測試是免費軟件，TamoSoft 還為 WLAN 性能分析提供成熟的解決方案，稱為 TamoGraph 站點調查。

6. IXChariot

我們名單上的最後一個是來自 Ixia 的 IxChariot，它是 Keysight 的軟件分支，是世界上一些最知名的電子測試設備的製造商。IxChariot 實際上不僅僅是一個吞吐量測量工具，它還是一個具有無數高級功能的完整網絡分析解決方案。它將測量吞吐量——否則它不會出現在這個列表中——但它會做更多的事情。

該產品可讓您即時評估網絡性能，包括無線性能和地理位置。其性能端點將在移動設備、PC、Mac 或任何管理程序或云服務中運行，並允許對任何平台進行集中管理。該軟件提供完整的應用程序仿真和關鍵性能指標，包括吞吐量、數據包丟失、抖動、延遲、MOS 和 OTT 視頻（如 Netflix 或 YouTube）。

這是一種頂級產品，帶有隻能通過請求正式報價才能獲得的頂級價格。雖然沒有免費試用版，但有免費在線演示。