Co je to propustnost sítě a jak ji měřit?
Propustnost, konkrétně propustnost sítě, je ukazatel kapacity datového obvodu. Měří se v bitech za sekundu (bps) a udává, kolik dat lze přenést v daném časovém úseku. V tomto článku se zaměříme na nástroje, které nám pomáhají propustnost měřit. Možná si kladete otázku, proč je takové měření vůbec potřeba. Neměla by být propustnost 100 Mbps okruhu vždy 100 Mbps? Odpověď zní: ne vždy, a proto potřebujeme nástroje pro její přesné určení.
Naším cílem je objasnit pojem propustnosti, rozlišit ji od šířky pásma a identifikovat faktory, které ji ovlivňují. Zjistíme, jaký je vztah mezi bity a bajty a jak správně interpretovat údaje o propustnosti. V závěru si představíme několik nástrojů, které vám pomohou propustnost měřit, a zaměříme se i na nástroje pro měření rychlosti internetu.
Co je to propustnost sítě?
Propustnost je obecně definována jako maximální rychlost, jakou lze něco vyprodukovat nebo zpracovat. V kontextu telekomunikací hovoříme o „míře úspěšného doručení zprávy komunikačním kanálem“. Z hlediska počítačových sítí je propustnost maximální kapacita okruhu pro přenos dat. Měří se v bitech za sekundu (bps), často s předponami kilo, mega nebo giga. Propustnost je to, za co platíme – například u rozhraní LAN 100 Mbps očekáváme propustnost 100 Mbps, a u 20 Mbps internetového připojení očekáváme 20 Mbps.
Pro účely tohoto článku budeme chápat propustnost jako skutečné měřítko maximální kapacity síťového okruhu pro přenos dat, tedy maximální dosažitelnou šířku pásma okruhu. Představte si ji jako počet aut, které dálnice zvládne přepravit za hodinu.
Je propustnost totéž co šířka pásma?
Na základě naší definice by se mohlo zdát, že propustnost a šířka pásma jsou synonyma. A když se podíváte na definice, skutečně se podobají. Někdy se dokonce definice šířky pásma jednoho člověka může shodovat s definicí propustnosti druhého. My se však domníváme, že se nejedná o zaměnitelné pojmy. Pro účely tohoto článku budeme propustnost definovat jako MAXIMÁLNÍ přenosovou kapacitu okruhu, zatímco šířka pásma bude AKTUÁLNÍ rychlost dat přenášených okruhem. To znamená, že i okruh s propustností 100 Mbps může mít aktuální šířku pásma třeba jen 1 Mbps, nebo dokonce 0.
Faktory ovlivňující propustnost
Pokud je propustnost maximální kapacita okruhu, neměla by být konstantní, že? Skutečnost je taková, že se mění. Je důležité rozlišovat mezi maximální a skutečnou propustností. Představte si datovou cestu mezi dvěma servery v různých datacentrech. Může se zdát, že propustnost cesty odpovídá segmentu s nejnižší propustností. Ačkoliv propustnost nikdy nebude vyšší, může být nižší. Každé zařízení na cestě mezi zdrojem a cílem totiž může způsobit zpoždění, což propustnost ovlivní negativně. Stejně tak ji může ovlivnit přetížení sítě, jako je tomu u dálnice – čím hustší provoz, tím pomaleji se jezdí.
Bity a bajty: pozor na záměnu
Známe-li maximální propustnost cesty, můžeme vypočítat, za jak dlouho se přenese soubor o určité velikosti. Je ale třeba dávat pozor na to, abychom nezaměňovali jablka s hruškami. Propustnost se měří v bitech za sekundu (bps), kilobitech za sekundu (kbps), megabitech za sekundu (Mbps) a gigabitech za sekundu (Gbps). V předponách kilo, mega a giga panuje nejasnost. Podle standardu SI znamenají tyto předpony násobení 1 000 (kilo), 1 000 000 (mega) a 1 000 000 000 (giga).
Velikosti souborů se však měří v bajtech, kilobajtech, megabajtech a gigabajtech, přičemž 1 bajt se skládá z 8 bitů. V současné době mají předpony kilo, mega a giga stejný význam v souladu se standardy IEC z roku 1998. Nicméně, někteří stále používají starší binární konvenci, kde kilobajt je 1 024 bajtů. V tom případě je 1 megabajt 1 024 x 1 024 bajtů (1 048 579) a 1 gigabajt 1 024 x 1 024 x 1 024 bajtů (1 073 741 824).
Rozdíl mezi SI gigabajtem a klasickým binárním gigabajtem je téměř 74 megabajtů! Při výpočtu času přenosu musíte tedy vědět, zda velikost souboru a propustnost používají SI nebo binární předpony.
Zjednodušování výrazů a jejich dopady
Lidé mají tendenci zkracovat běžně používané výrazy. Soubor o velikosti 64 kB označíme jako 64 kB soubor, nebo soubor o velikosti 100 MB jako 100 MB soubor. Stejně tak propustnost 256 kilobitů za sekundu označíme jako 256 k a 2 Mbps jako 2 mega. Při výpočtech přenosových časů je ale třeba být opatrný. Velikost souboru se totiž udává v bajtech, zatímco propustnost se měří v bitech. Například 64 kB soubor je 64 x 1 024 (předpokládejme binární násobiče) x 8 bitů, tedy 524 288 bitů. 64k okruh přenáší 64 x 1 000 bitů, tedy 64 000 bps. Přenos 64 kB souboru přes 64k okruh tedy trvá nejméně 524 288/64 000, tj. 8,192 sekund. Běžnou chybou je předpoklad, že „k“ je vždy stejné, a přenos 64k souboru přes 64k okruh trvá 1 sekundu.
Nástroje pro měření propustnosti
Existuje mnoho nástrojů pro sledování a měření výkonu sítě, z nichž některé jsou specializované na měření propustnosti. Nástroje používají různé metody, například analytické protokoly jako SNMP nebo NetFlow, nebo zátěžové testy.
1. SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack (ZKUŠEBNÍ VERZE ZDARMA)
SolarWinds je známá svými kvalitními nástroji pro monitorování sítí, včetně bezplatných nástrojů pro síťové administrátory.
Jejich Network Bandwidth Analyzer Pack je rozšířením k Network Performance Monitor (monitorovací nástroj SNMP) nebo NetFlow Traffic Analyzer (sběrač a analyzátor NetFlow).
Balíček Network Bandwidth Analyzer nabízí analýzu propustnosti sítě, monitoruje výkon sítě, pomáhá najít chyby, sleduje dostupnost a výkon zařízení a sbírá data o toku pro měření propustnosti. Dokáže také identifikovat uživatele a aplikace, které zatěžují šířku pásma, ověřovat zásady prioritizace síťového provozu a měřit efektivitu QoS.
Sada SolarWinds Network Bandwidth Pack je licencována dle počtu uzlů, rozhraní nebo svazků. Pro cenovou nabídku je nutné kontaktovat společnost SolarWinds. Jelikož se jedná o doplněk k NPM nebo NTA, je nutné započítat i jejich cenu. K dispozici je bezplatná zkušební verze.
2. Iperf3
Iperf3 je nástroj pro měření maximální propustnosti v IP sítích. Umožňuje nastavení parametrů týkajících se časování, protokolů a vyrovnávacích pamětí. Pro každý test hlásí naměřenou propustnost, ztrátu a další parametry. Oproti starším verzím nabízí mnoho vylepšení, včetně režimu nulového kopírování a výstupu JSON. Iperf3 není zpětně kompatibilní s původním iperf.
Iperf3 je vyvíjen ESnet / Lawrence Berkeley National Laboratory pod licencí BSD. Primárně je vyvíjen pro CentOS Linux, FreeBSD a OS X, které jsou i oficiálně podporovány. Úspěšně byl ale používán i na OpenBSD, Androidu a dalších distribucích Linuxu. Původní verze iperf (iperf2) je stále aktivně vyvíjena jinou organizací. Pro nejlepší funkčnost doporučujeme používat iperf3, který si můžete stáhnout z GitHubu.
3. LAN Speed Test od TotuSoft
LAN Speed Test (navzdory svému názvu) netestuje pouze lokální sítě. Byl navržen pro měření rychlosti přenosu souborů, pevných disků, USB disků a LAN. Nástroj měří čas potřebný k přenosu známého množství dat. Cílem může být lokální disk nebo vzdálené úložiště (v případě měření propustnosti sítě).
LAN Speed Test vytvoří testovací soubor v paměti a poté ho přenese oběma směry, přičemž sleduje čas potřebný k dokončení přenosu. Alternativně lze přenést soubor na vzdálený počítač s běžícím LAN Speed Test Serverem, který přijatá data ukládá spíše do paměti, než na disk. LAN Speed Test je k dispozici v bezplatné verzi s omezenými funkcemi nebo v placené verzi za 10 USD za jednu licenci (s množstevními slevami).
4. NetStress
NetStress se specializuje na měření propustnosti v bezdrátových sítích, ale lze ho použít i pro kabelové sítě. Jedná se o dvousložkový nástroj (klient a server), který efektivně měří propustnost mezi nimi. Nejprve se používá k vytvoření referenčního měřítka výkonu sítě a následně pro srovnání v případě podezření na pokles výkonu.
NetStress podporuje datové přenosy TCP a UDP s proměnnou velikostí segmentu, více datových toků a mnoho pokročilých parametrů. Můžete si například zvolit zobrazení v bitech nebo bajtech za sekundu. NetStress je zdarma ke stažení na webu nutsaboutnets.com.
5. TamoSoft Throughput Test
TamoSoft Throughput Test je freewarový nástroj pro testování propustnosti. Funguje tak, že odesílá datové toky TCP a UDP po síti a vypočítává důležité metriky, jako jsou upstream a downstream hodnoty propustnosti, ztrátovost paketů a doba oběhu. Výsledky se zobrazují v číselném i grafickém formátu.
TamoSoft Throughput Test podporuje IPv4 i IPv6 a umožňuje vyhodnotit výkon sítě v závislosti na nastavení QoS. Jedná se o dvousložkový nástroj (server a klient). Klientská část se připojí k serverové části a po navázání spojení si klient a server vyměňují data v obou směrech, přičemž klientská část vypočítá a zobrazí síťové metriky. TamoSoft nabízí také plnohodnotné řešení pro analýzu výkonu WLAN – TamoGraph Site Survey.
6. IxChariot
IxChariot od společnosti Ixia je komplexní řešení pro síťovou analýzu s mnoha pokročilými funkcemi. Měří propustnost, ale i mnohem více. Umožňuje okamžité vyhodnocení výkonu sítě, včetně bezdrátového připojení. Jeho výkonové koncové body běží na různých platformách a umožňují centrální správu jakékoli platformy. IxChariot poskytuje plnou emulaci aplikací a klíčové metriky výkonu, včetně propustnosti, ztráty paketů, jitteru a zpoždění.
Jedná se o špičkový produkt s vysokou cenou, která je k dispozici pouze na základě formální nabídky. Bezplatná zkušební verze není k dispozici, ale je k dispozici online demo.
Testování propustnosti internetu
Existuje ještě jeden oblíbený typ nástroje pro měření propustnosti – nástroje pro testování rychlosti internetu. Tyto nástroje měří maximální propustnost odesílání a stahování, kterou získáváte od svého poskytovatele internetových služeb. Speedtest od Ookla je pravděpodobně jedním z nejoblíbenějších. Každý den se používá pro více než deset milionů unikátních testů. Speedtest je k dispozici jako webový nástroj na Speedtest.net a jako aplikace pro různé platformy (iOS, Android, OS X, Windows, Google Chrome a Apple TV). Existují i další podobné nástroje, ale doporučujeme používat nástroje třetích stran, pro jejich nezaujatý přístup.