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, mas geralmente são incompreendidas e confusas. Nosso objetivo hoje é tentar lançar alguma luz sobre o assunto e oferecer 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 medir eles. Vamos tentar manter nossa discussão o mais não técnica possível, fornecendo o máximo de informações úteis possível.

Começaremos tentando definir o que são largura de banda e taxa de transferência e, mais importante, como elas 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. Analisaremos o atraso e a latência, instabilidade e perda de pacotes, pois são os fatores que afetam o desempenho mais comuns. E assim que terminarmos com a teoria, revisaremos algumas das melhores ferramentas que podemos usar para monitorar ou medir o rendimento da rede.

Sobre largura de banda e taxa de transferência

Largura de banda e taxa de transferência são conceitos um pouco diferentes, apesar de muita confusão entre eles. Vamos tentar resolver o problema, começando pela largura de banda. A largura de banda da rede refere-se ao máximo quantidade de dados que podem ser transferidos por segundo em uma rede. É, em outras palavras, a capacidade de transporte de dados da rede e, embora os circuitos possam ser atualizados, isso é um empreendimento complexo e, como tal, a largura de banda não é considerada algo que podemos controlar facilmente "on the fly".

Quanto à taxa de transferência, refere-se à real quantidade de dados transportados em uma rede. O rendimento geralmente difere da largura de banda por vários motivos. Por exemplo, talvez não haja dados suficientes para transportar 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, mas acrescenta alguma confusão, tudo isso é velocidade. A velocidade geralmente se refere à quantidade de dados que podem ser baixados ou carregados por meio de uma conexão específica, como um serviço de Internet DSL ou modem a cabo. Em poucas palavras, é um termo de marketing não técnico usado pelos prestadores de serviços para anunciar seus serviços. É, no entanto, aproximadamente equivalente à largura de banda.

Fatores que afetam a produtividade

Então, 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. De fato, é importante distinguir entre taxa de transferência máxima e 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 de que a taxa de transferência do caminho será a do segmento com a taxa de transferência mais baixa. Mas, embora seja verdade que nunca será maior do que isso, poderia, no entanto, ser menor. 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 frequentemente usados ​​de forma intercambiável. Isso é compreensível, pois ambos têm a ver com o tempo que leva para os dados viajarem da origem ao destino. A latência é frequentemente descrita como o tempo decorrido desde a origem que envia um pacote para o destino que o recebe. Também pode se referir ao tempo de atraso de ida e volta que incluía a latência unidirecional da origem ao destino mais a latência unidirecional do destino de volta à origem. De fato, 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 da distância entre a fonte e o destino e a velocidade da luz que, aliás, também é 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 aproximar a fonte 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 diferentes origens em direção ao mesmo destino. Como apenas um pacote pode ser transmitido por vez, alguns deles devem estar na fila para transmissão, causando um atraso adicional. Da mesma forma, ocorrem atrasos no processamento enquanto um gateway determina o que fazer com um pacote recém-recebido. O buffer também pode causar atrasos aumentados de uma ordem de magnitude ou mais. A combinação de atrasos de propagação, enfileiramento e processamento geralmente resulta em um perfil de latência de rede complexo e variável.

Jitter

O jitter é um dos maiores inimigos das transmissões em 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 tremulação. De fato, muitos dos mesmos fatores causadores de atraso que acabamos de discutir também podem causar instabilidade. 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, com a instabilidade.

Mas o jitter não afeta todo o tráfego da rede da mesma maneira. O risco apresentado pelo jitter é que, se os atrasos variarem consideravelmente entre os vários pacotes que compõem uma mensagem, eles poderão chegar ao seu destino fora de sequência. Vamos considerar, 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 a matemática chata, mas, em tal situação, o primeiro pacote chegará primeiro, seguido pelo quarto, depois pelo terceiro e finalmente pelo segundo. Em muitas situações, isso não é um problema. Por exemplo, se estamos lidando com uma transferência de arquivos, os pacotes são numerados sequencialmente e podem ser facilmente remontados na ordem correta no lado de recebimento. Por outro lado, se o que temos é tráfego em tempo real, como uma conversa de VoIP, estamos com problemas, pois os pacotes não podem ser remontados corretamente em tempo real, resultando em áudio ilegível. Do ponto de vista de um usuário, estamos tendo um problema de desempenho.

Perda de pacotes

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

As melhores ferramentas para medir o rendimento

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

SolarWinds conquistou uma sólida reputação por criar algumas das melhores ferramentas de monitoramento de rede. E como isso não foi suficiente, a empresa também é famosa por suas muitas ferramentas gratuitas que atendem a necessidades específicas de administradores de rede, como Servidor Kiwi Syslog ou o Advanced Subnet Calculador.

Mas quando se trata de largura de banda e taxa de transferência de rede, o SolarWinds Rede Pacote de analisador de largura de banda é o que você precisa. A plataforma fornece análise abrangente da largura de banda e monitoramento de desempenho usando o monitoramento SNMP e o monitoramento de fluxo incorporado na maioria dos roteadores. Com este produto, você pode detectar, diagnosticar e resolver problemas de desempenho da rede. Você também pode monitorar e analisar o desempenho da largura de banda e os padrões de tráfego. E, finalmente, você pode testar o rendimento da rede em um único console personalizável.

O SolarWinds Network Bandwidth Monitor Pack inclui duas ferramentas diferentes. Primeiro, há o Monitor de desempenho de rede SolarWinds. Isto é SolarWindsPrincipal produto para monitorar o uso da rede. O objetivo principal da ferramenta é o monitoramento da largura de banda SNMP, mas pode fazer muito mais. Na sua essência, oferece monitoramento abrangente de falhas e gerenciamento de desempenho. A ferramenta usa principalmente SNMP para coleta de dados e, portanto, é compatível com os equipamentos de rede da maioria dos fornecedores. Além disso, sua NetPath O recurso permite visualizar o caminho crítico da rede entre dois pontos monitorados na rede e a ferramenta também pode gerar automaticamente mapas de rede inteligentes.

• TESTE GRÁTIS: Pacote do analisador de largura de banda de rede da SolarWinds
• Link para download oficial: https://www.solarwinds.com/network-bandwidth-analyzer-pack/registration

O alerta avançado é outro dos pontos fortes do produto, assim como sua PerfStack painel de análise de desempenho. Outro recurso exclusivo é o Network Insights funcionalidade que permite o monitoramento complexo do dispositivo. Falando sobre casos de uso mais complexos, a ferramenta pode monitorar redes definidas por software (SDN) e incorporou Suporte Cisco ACI, bem como a capacidade de monitorar redes sem fio e gerar desempenho de rede linhas de base.

O outro componente deste pacote é o Analisador de Tráfego SolarWinds NetFlow. Essa ferramenta poderosa usa o protocolo NetFlow para coletar informações detalhadas sobre o tráfego observado. Pode, por exemplo, relatar que tipo de tráfego é mais frequente ou qual usuário ou dispositivo está usando mais largura de banda. Diferentes visualizações estão disponíveis no painel da ferramenta, como os principais aplicativos, protocolos ou oradores, por exemplo. A ferramenta suportará a maioria das variantes do NetFlow de diferentes fabricantes.

Aqui estão alguns dos Analisador de Tráfego SolarWinds NetFlowOs melhores recursos:

• Ele pode ser usado para monitorar o uso da rede por aplicativo, protocolo e grupo de endereços IP.
• Ele monitorará os dados de fluxo Cisco NetFlow, Juniper J-Flow, sFlow, Huawei NetStream e IPFIX para identificar quais aplicativos e protocolos são os principais consumidores de largura de banda.
• Ele coletará dados de tráfego, os correlacionará em um formato utilizável e os apresentará em sua interface de usuário baseada na Web
• Ele pode ajudá-lo a identificar quais aplicativos e categorias consomem mais largura de banda para melhorar a visibilidade do tráfego de rede e oferece suporte ao Cisco NBAR2.

o Largura de banda da rede SolarWinds Analisador Pacote é licenciado com base no número de nós, interfaces ou volumes que você precisa monitorar. O preço não está prontamente disponível e você precisará entrar em contato com a SolarWinds para adaptar um orçamento às suas necessidades exatas. Se você preferir experimentar o produto antes de comprá-lo, está disponível uma avaliação gratuita totalmente funcional por 30 dias para download.

2. Iperf3

o iperf uma série de ferramentas pode ser usada para determinar o rendimento máximo das redes IP. Possui vários parâmetros ajustáveis ​​relacionados a tempo, protocolos e buffers, permitindo que você personalize o trabalho de acordo com suas necessidades exatas. Para cada teste, o iperf3 relata a taxa de transferência medida, a perda e outros parâmetros.

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

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

Observe que a versão anterior do iperf, iperf2, ainda é ativamente desenvolvida por outra organização. Se você deseja a melhor funcionalidade, use o iperf3, que pode ser baixado da página inicial do GitHub.

3. Teste de velocidade da LAN

Apesar do nome, o LAN Speed ​​Test da Totusoft não testará apenas as redes locais. Ele foi desenvolvido desde o início para ser uma ferramenta simples, porém poderosa, para medir a velocidade de transferência de arquivos, disco rígido, unidade USB e 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 depois o transfere para os dois lados (sem os efeitos adversos do cache de arquivos do Windows / Mac), mantendo o controle do tempo necessário para concluir a transferência. Ele faz todos os cálculos para você.

Há também uma opção para transferir o arquivo para um computador remoto executando o LAN Speed ​​Test Server. Isso pode ser útil, pois determina que o que você está medindo é realmente a taxa de transferência da LAN e que 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 redução de recursos ou em uma versão paga a partir de US $ 10 por uma única licença com descontos por volume para várias cópias.

4. NetStress

O 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, também pode ser usado para redes com fio.

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

O NetStress é carregado com recursos. Primeiro, há apenas uma ferramenta que pode ser o servidor ou o cliente. Ele também suporta transferências de dados TCP e UDP com tamanho de segmento variável e suporta vários fluxos de dados. Ele 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 produtividade 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 de código aberto. A ferramenta funciona enviando continuamente fluxos de dados TCP e UDP pela rede e computando métricas importantes. Ele calculará, por exemplo, valores de taxa de transferência upstream e downstream, perda de pacotes e tempo de ida e volta. O software exibe os resultados nos formatos numérico e gráfico.

O TamoSoft Throughput Test suporta conexões IPv4 e IPv6 e permite ao usuário avaliar o desempenho da rede dependendo das configurações de Qualidade de Serviço (QoS). Como algumas outras ferramentas da 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 escutando as conexões. Depois que a conexão é estabelecida, o cliente e o servidor trocam dados nas duas direções e a parte do cliente do aplicativo calcula e exibe as métricas da rede. Isso é bastante simples, mas faz um excelente trabalho na medição da taxa de transferência real.

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

6. IxChariot

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

Este produto permite avaliar instantaneamente o desempenho da rede, incluindo o desempenho sem fio e a localização geográfica. Seu desempenho Endpoints será executado em dispositivos móveis, PCs, Macs ou em qualquer hypervisor ou serviço em nuvem e permitirá o gerenciamento central de qualquer plataforma. O software oferece emulação completa de aplicativos e principais métricas de desempenho, incluindo taxa de transferência, perda de pacotes, instabilidade, atraso, vídeos MOS e OTT, como Netflix ou YouTube.

Este é um produto de nível superior que possui um preço de nível superior que só pode ser obtido mediante solicitação de uma cotação formal. E embora uma versão de avaliação gratuita não esteja disponível, é uma demonstração online gratuita.