Wat zijn netwerkdoorvoer en bandbreedte? Prestatiebeïnvloedende factoren

Netwerkdoorvoer en bandbreedte zijn twee van de belangrijkste maatstaven van netwerken, maar ze worden vaak verkeerd begrepen en verward. Ons doel vandaag is om te proberen enig licht op de zaak te werpen en u een beter begrip te geven van wat ze zijn - en wat ze niet zijn, welke factoren van invloed zijn op deze belangrijke statistieken en welke tools kunnen worden gebruikt om daadwerkelijk te meten hen. We proberen onze discussie zo niet-technisch mogelijk te houden en zoveel mogelijk nuttige informatie te verstrekken.

We beginnen met te proberen te definiëren wat bandbreedte en doorvoer zijn en, nog belangrijker, hoe ze verschillen, aangezien er nogal wat verwarring lijkt te bestaan ​​tussen de twee termen. Vervolgens gaan we in op de verschillende factoren die de doorvoer en netwerkprestaties in het algemeen kunnen beïnvloeden. We kijken naar vertraging en latentie, jitter en pakketverlies, aangezien dit de meest voorkomende prestatiebeïnvloedende factoren zijn. En als we klaar zijn met de theorie, bekijken we enkele van de beste tools die u kunt gebruiken om de netwerkdoorvoer te bewaken of te meten.

Over bandbreedte en doorvoer

Bandbreedte en doorvoer zijn enigszins verschillende concepten, ondanks veel verwarring ertussen. Laten we proberen het uit te zoeken, te beginnen met bandbreedte. Netwerkbandbreedte verwijst naar de maximaal hoeveelheid gegevens die per seconde kan worden overgedragen op een netwerk. Het is met andere woorden de capaciteit voor gegevensoverdracht van het netwerk en hoewel circuits kunnen worden geüpgraded, is dit wel het geval een complexe onderneming en als zodanig wordt bandbreedte niet beschouwd als iets dat we gemakkelijk "on the fly" kunnen controleren.

De doorvoer verwijst naar de actueel hoeveelheid gegevens op een netwerk. De doorvoer verschilt vaak om verschillende redenen van de bandbreedte. Er is bijvoorbeeld mogelijk niet genoeg data om alle beschikbare bandbreedte te gebruiken. Er kunnen ook verschillende factoren zijn die het verkeer vertragen, zoals we binnenkort zullen zien.

Een ander concept dat niets anders lijkt te doen dan enige verwarring toe te voegen, dit alles is snelheid. Snelheid verwijst vaak naar hoeveel gegevens kunnen worden gedownload of geüpload via een specifieke verbinding, zoals een DSL- of kabelmodem-internetservice. Kortom, het is een niet-technische marketingterm die door serviceproviders wordt gebruikt om hun diensten te adverteren. Het is echter ongeveer gelijk aan bandbreedte.

Factoren die de doorvoer beïnvloeden

Dus als doorvoer de maximale draagcapaciteit van een circuit is, mag deze niet variëren, toch? Nou, het doet eigenlijk... veel eigenlijk. In feite is het belangrijk onderscheid te maken tussen maximale doorvoer en werkelijke doorvoer. Laten we het uitleggen. Laten we bijvoorbeeld eens kijken naar de doorvoer van een datapad tussen een server in het ene datacenter en een andere server in een ander datacenter. Het lijkt een redelijke aanname dat de doorvoer van het pad die van het segment met de laagste doorvoer zal zijn. Maar hoewel het waar is dat het nooit hoger zal zijn, kan het echter lager zijn. Laten we eens kijken naar enkele van de belangrijkste factoren die de doorvoer kunnen beïnvloeden.

Vertraging en latentie

Vertraging en latentie zijn twee van de belangrijkste factoren die de waargenomen netwerkprestaties beïnvloeden. En net als bandbreedte en doorvoer, is er vaak veel verwarring tussen hen, tot het punt dat de twee concepten vaak onderling uitwisselbaar worden gebruikt. Dit is begrijpelijk omdat beide te maken hebben met de tijd die gegevens nodig hebben om van de bron naar de bestemming te reizen. Latentie wordt vaak beschreven als de tijd die is verstreken vanaf het moment dat de bron een pakket heeft verzonden naar de bestemming die het heeft ontvangen. Het kan ook verwijzen naar de retourvertragingstijd die de eenrichtingslatentie van bron naar bestemming omvatte plus de eenrichtingslatentie van de bestemming terug naar de bron. In feite wordt round-trip latentie vaker gebruikt, vooral omdat deze vanaf één punt kan worden gemeten.

Latentie is een fysiek kenmerk van netwerken. Het is een factor van de afstand tussen de bron en de bestemming en de lichtsnelheid die overigens ook de snelheid is waarmee gegevens over elk type medium reizen. Net als bandbreedte is latentie een vaste parameter. De enige manier om dit te verminderen, is door de bron dichter bij de bestemming te brengen en door de afstand met 100 km (60 mijl) te verkleinen, wordt ongeveer 1 milliseconde latentie verwijderd.

Verschillende factoren kunnen vertraging in netwerktransmissies veroorzaken. Wachtrijvertraging treedt bijvoorbeeld op wanneer een gateway meerdere pakketten ontvangt van verschillende bronnen die op weg zijn naar dezelfde bestemming. Aangezien doorgaans slechts één pakket tegelijk kan worden verzonden, moeten sommige ervan in de wachtrij worden gezet voor verzending, wat een extra vertraging met zich meebrengt. Evenzo ontstaan ​​verwerkingsvertragingen terwijl een gateway bepaalt wat te doen met een nieuw ontvangen pakket. Bufferen kan ook leiden tot grotere vertragingen van een orde van grootte of meer. De combinatie van propagatie-, wachtrij- en verwerkingsvertragingen resulteert vaak in een complex en variabel netwerklatentieprofiel.

Jitter

Jitter is een van de grootste vijanden van netwerktransmissies. Ondanks dat het gemakkelijk uit te leggen is, is het wat ingewikkelder om te begrijpen hoe en waarom het zo'n nadelig effect kan hebben op de gegevensoverdracht. In zijn eenvoudigste uitdrukking is jitter een variatie in vertraging. Er zijn verschillende factoren die jitter kunnen veroorzaken. Veel van dezelfde vertragingsveroorzakende factoren die we zojuist hebben besproken, kunnen zelfs jitter veroorzaken. Wachtrijvertragingen zijn bijvoorbeeld direct gerelateerd aan de wachtrijlengte. En aangezien een typische wachtrij constant in lengte varieert, vertraagt ​​ook vertraging, vandaar jitter.

Maar jitter beïnvloedt niet al het netwerkverkeer op dezelfde manier. Het risico dat jitter met zich meebrengt, is dat, als vertragingen aanzienlijk variëren tussen de meerdere pakketten waaruit een bericht bestaat, ze niet op volgorde op hun bestemming kunnen aankomen. Laten we bijvoorbeeld een transmissie nemen die bestaat uit vier pakketten die worden verzonden met intervallen van 10 ms. De eerste ondervindt 20 ms latentie, de tweede 60 ms, de derde 40 ms en de laatste 20 ms. Ik zal je de saaie wiskunde besparen, maar in zo'n situatie komt het eerste pakket eerst aan, gevolgd door het vierde, dan het derde en ten slotte het tweede. In veel situaties is dit geen probleem. Als we bijvoorbeeld te maken hebben met een bestandsoverdracht, worden de pakketten opeenvolgend genummerd en kunnen ze aan de ontvangende kant gemakkelijk in de juiste volgorde opnieuw worden samengesteld. Aan de andere kant, als we realtime verkeer hebben, zoals een VoIP-gesprek, zitten we in de problemen omdat pakketten niet correct opnieuw kunnen worden samengesteld in realtime, wat resulteert in onleesbare audio. Vanuit het oogpunt van een gebruiker hebben we een prestatieprobleem.

Pakketverlies

Pakketverlies is een andere belangrijke factor die de waargenomen netwerkprestaties beïnvloedt. Netwerken zijn niet perfect en van tijd tot tijd halen datapakketten om verschillende redenen hun bestemming niet. Wanneer dit gebeurt met TCP-verkeer, is dit niet zo'n groot probleem, aangezien de ontvangende partij kan verzoeken om herverzending van de ontbrekende gegevens. Het zal echter enige vertraging veroorzaken en het gegevensvolume vergroten. Met UDP-verkeer is het niet zo goed. Een verloren pakket gaat voor altijd verloren. In een VoIP-gesprek zou dat resulteren in uitval van audio die, indien te ernstig, spraak onverstaanbaar kan maken. In beide gevallen is het heel duidelijk dat pakketverlies van invloed is op de waargenomen prestaties.

De beste tools om de doorvoer te meten

Van alle tools die beschikbaar zijn om netwerkprestaties te bewaken en te meten, zijn sommige beter dan andere in het meten van de doorvoer. Dat zijn de tools die we gaan beoordelen. De onderstaande tools gebruiken verschillende methoden om de doorvoer te meten. Sommigen zullen netwerkbeheer- en analyseprotocollen gebruiken, zoals SNMP of NetFlow, terwijl anderen verschillende soorten stresstests zullen uitvoeren.

SolarWinds heeft een stevige reputatie opgebouwd door het maken van enkele van de beste tools voor netwerkbewaking. En alsof dat nog niet genoeg was, staat het bedrijf ook bekend om zijn vele gratis tools die voorzien in specifieke behoeften van netwerkbeheerders zoals Kiwi Syslog Server of de Geavanceerde SUbnet Calculator.

Maar als het gaat om netwerkbandbreedte en -doorvoer, de SolarWinds Netwerk Bandwidth Analyzer Pack is wat je nodig hebt. Het platform biedt uitgebreide bandbreedte-analyse en prestatiebewaking met behulp van SNMP-bewaking en de stroombewaking die in de meeste routers is ingebouwd. Met dit product kunt u netwerkprestatieproblemen opsporen, diagnosticeren en oplossen. U kunt ook bandbreedteprestaties en verkeerspatronen volgen en analyseren. En tot slot kunt u de netwerkdoorvoer testen vanaf één enkele aanpasbare console.

Het SolarWinds Network Bandwidth Monitor Pack bevat twee verschillende tools. Ten eerste is er de SolarWinds Network Performance Monitor. Dit is SolarWinds’Vlaggenschipproduct voor het monitoren van netwerkgebruik. Het primaire doel van de tool is SNMP-bandbreedtebewaking, maar het kan nog veel meer. In de kern biedt het uitgebreide foutbewaking en prestatiebeheer. De tool gebruikt voornamelijk SNMP voor gegevensverzameling en is daardoor compatibel met netwerkapparatuur van de meeste leveranciers. Bovendien is het NetPath functie kunt u het kritieke netwerkpad tussen twee bewaakte punten op uw netwerk bekijken en de tool kan ook automatisch netwerkkaarten genereren.

• GRATIS PROEF: SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack
• Officiële downloadlink: https://www.solarwinds.com/network-bandwidth-analyzer-pack/registration

Geavanceerde waarschuwingen zijn een van de sterke punten van het product en dat geldt ook voor het PerfStack prestatie analyse dashboard. Een andere exclusieve functie is de Netwerkinzichten functionaliteit die complexe apparaatbewaking mogelijk maakt. Over complexere use-cases gesproken, de tool kan Software Defined Networks (SDN) monitoren en heeft een ingebouwde tool Ondersteuning van Cisco ACI en de mogelijkheid om draadloze netwerken te bewaken en netwerkprestaties te genereren basislijnen.

Het andere onderdeel van dit pakket is de SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer. Deze krachtige tool gebruikt het NetFlow-protocol om gedetailleerde informatie te verzamelen over wat het waargenomen verkeer is. Het kan bijvoorbeeld rapporteren welk type verkeer vaker voorkomt of welk gebruiker of apparaat de meeste bandbreedte gebruikt. Er zijn verschillende weergaven beschikbaar op het dashboard van de tool, zoals topapplicaties, topprotocollen of toppraters. De tool ondersteunt de meeste NetFlow-varianten van verschillende fabrikanten.

Hier zijn enkele van de SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer’S beste eigenschappen:

• Het kan worden gebruikt om het netwerkgebruik te controleren op applicatie, protocol en IP-adresgroep.
• Het zal Cisco NetFlow-, Juniper J-Flow-, sFlow-, Huawei NetStream- en IPFIX-stroomgegevens bewaken om te identificeren welke applicaties en protocollen de grootste bandbreedtegebruikers zijn.
• Het verzamelt verkeersgegevens, correleert deze in een bruikbaar formaat en presenteert deze op de webgebaseerde gebruikersinterface
• Het kan u helpen identificeren welke applicaties en categorieën de meeste bandbreedte verbruiken voor een betere zichtbaarheid van het netwerkverkeer en het ondersteunt Cisco NBAR2.

De SolarWinds-netwerkbandbreedte Analyzer Pack is gelicentieerd op basis van het aantal knooppunten, interfaces of volumes dat u moet bewaken. Prijzen zijn niet direct beschikbaar en u moet contact opnemen met SolarWinds om een ​​offerte te krijgen die is aangepast aan uw exacte behoeften. Als je het product liever uitprobeert voordat je het koopt, er is een volledig functionele gratis proefperiode van 30 dagen beschikbaar om te downloaden.

2. Iperf3

De iperf reeks tools kan worden gebruikt om de maximale doorvoer van IP-netwerken te bepalen. Het beschikt over verschillende afstembare parameters met betrekking tot timing, protocollen en buffers, zodat u de taak aan uw exacte behoeften kunt aanpassen. Voor elke test rapporteert iperf3 de gemeten doorvoer, verlies en andere parameters.

Iperf3 biedt veel verbeteringen ten opzichte van eerdere versies en bevat nu een aantal functies die te vinden zijn in andere tools zoals nuttcp en netperf. Deze handige functies ontbraken in de vorige iperf. Deze versie heeft bijvoorbeeld een nulkopie-modus en een optionele JSON-uitvoer. Merk op dat iperf3 niet achterwaarts compatibel is met de originele iperf.

Iperf3 wordt voornamelijk ontwikkeld door ESnet / Lawrence Berkeley National Laboratory. Het wordt vrijgegeven onder een BSD-licentie met drie clausules. Voornamelijk ontwikkeld op CentOS Linux, FreeBSD en OS X, dit zijn de enige officieel ondersteunde platforms. Er zijn echter enkele succesmeldingen met OpenBSD, Android en andere Linux-distributies.

Merk op dat de vorige versie van iperf, iperf2, nog steeds actief wordt ontwikkeld door een andere organisatie. Als je echter de beste functionaliteit wilt, moet je iperf3 gebruiken die kan worden gedownload van het GitHub-huis.

3. LAN-snelheidstest

Ondanks de naam test LAN Speed ​​Test van Totusoft niet alleen Local Area Networks. Het is vanaf de grond af ontworpen als een eenvoudig maar krachtig hulpmiddel voor het meten van bestandsoverdracht, harde schijf, USB-drive en LAN-snelheden. De tool berekent de tijd die nodig is om een ​​bekende hoeveelheid gegevens te verplaatsen. Als u een lokale harde schijf of USB-opslagapparaten als bestemming selecteert, meet het de doorvoer van dat apparaat. Aan de andere kant, als u een externe opslaglocatie selecteert, meet het de netwerkdoorvoer.

LAN Speed ​​Test bouwt het testbestand op in het geheugen en draagt ​​het vervolgens op beide manieren over (zonder de nadelige effecten van het cachen van Windows / Mac-bestanden) terwijl de tijd wordt bijgehouden die nodig is om de overdracht te voltooien. Vervolgens worden alle berekeningen voor u uitgevoerd.

Er is ook een optie om het bestand over te zetten naar een externe computer met de LAN Speed ​​Test Server. Dit kan nuttig zijn omdat het vaststelt dat wat u meet in feite de LAN-doorvoer is en dat eventuele latentie in het externe hostopslagsubsysteem wordt genegeerd. Net als de LAN Speed ​​Test-tool, zal de LAN Speed ​​Test Server de ontvangen gegevens in het geheugen opslaan in plaats van op schijf.

LAN Speed ​​Test is beschikbaar in een gratis versie met verminderde functionaliteit of in een betaalde versie vanaf $ 10 voor een enkele licentie met volumekortingen voor meerdere exemplaren.

4. NetStress

NetStress is een tool die gespecialiseerd is in het meten van de doorvoer op draadloze netwerken. Het is een tweecomponenten-tool met een client en een server en het zal de doorvoer tussen beide effectief meten. Het kan dus ook voor bekabelde netwerken worden gebruikt.

Het aanbevolen gebruik voor deze tool is om deze eerst te gebruiken om een ​​benchmark voor de prestaties van een netwerk vast te stellen. Wanneer er vervolgens problemen worden gemeld en u vermoedt dat de prestaties zijn verslechterd, voert u deze opnieuw uit en vergelijkt u de resultaten met de benchmark. Dit geeft aan of er daadwerkelijk een probleem is met de doorvoer en geeft aan welke stappen nodig zijn om het probleem op te lossen. Dit is eigenlijk waar de draadloze specialisatie van de tool binnenkomt.

NetStress zit boordevol functies. Ten eerste is er maar één tool die de server of de client kan zijn. Het ondersteunt ook zowel TCP- als UDP-gegevensoverdrachten met variabele segmentgrootte en ondersteunt meerdere gegevensstromen. Het heeft ook verschillende geavanceerde parameters die naar wens kunnen worden aangepast. U kunt er bijvoorbeeld voor kiezen dat de weergave-eenheden in bits of bytes per seconde zijn.

5. TamoSoft Throughput Test

De TamoSoft Throughput Test is de enige tool op onze lijst die wordt geadverteerd als een throughput testtool. Het is een freeware-tool. Dit betekent dat hoewel het gratis beschikbaar is, het niet open source is. De tool werkt door continu TCP- en UDP-gegevensstromen over uw netwerk te verzenden en belangrijke statistieken te berekenen. Het berekent bijvoorbeeld de stroomopwaartse en stroomafwaartse verwerkingswaarden, pakketverlies en retourtijd. De software geeft de resultaten weer in zowel numerieke als grafiekindelingen.

De TamoSoft Throughput Test ondersteunt zowel IPv4- als IPv6-verbindingen en stelt de gebruiker in staat de netwerkprestaties te evalueren, afhankelijk van de Quality of Service (QoS) -instellingen. Net als een paar andere tools op onze lijst, is dit een tool met twee componenten met een server en een client.

Dit is hoe de tools werken: het clientgedeelte maakt verbinding met het servergedeelte dat luistert naar verbindingen. Zodra de verbinding tot stand is gebracht, wisselen de client en server gegevens uit in beide richtingen en berekent en toont het clientgedeelte van de applicatie de netwerkgegevens. Dit is vrij eenvoudig, maar het kan uitstekend de werkelijke doorvoer meten.

De TamoSoft Throughput Test is freeware en TamoSoft biedt ook een volwaardige oplossing voor WLAN-prestatieanalyse, genaamd TamoGraph Site Survey.

6. IxChariot

De laatste op onze lijst is IxChariot van Ixia, de softwaretak van Keysight, maker van enkele van 's werelds meest bekende elektronische testapparatuur. IxChariot is eigenlijk veel meer dan alleen een doorvoermeetinstrument, het is een complete netwerkanalyse-oplossing met talloze geavanceerde functies. Het meet de verwerkingscapaciteit - anders zou het niet op deze lijst staan ​​- maar het zal veel meer doen.

Met dit product kunt u de netwerkprestaties onmiddellijk beoordelen, inclusief draadloze prestaties en geolocatie. De prestatie-endpoints werken op mobiele apparaten, pc's, Macs of in een hypervisor of cloudservice en maken centraal beheer van elk platform mogelijk. De software biedt volledige applicatie-emulatie en belangrijke prestatiestatistieken, inclusief doorvoer, pakketverlies, jitter, vertraging, MOS en OTT-video's zoals Netflix of YouTube.

Dit is een product op het hoogste niveau met een prijs op het hoogste niveau dat alleen kan worden verkregen door een formele offerte aan te vragen. En hoewel er geen gratis proefversie beschikbaar is, is er wel een gratis online demo.