Пропускна здатність – це, по суті, міра можливості мережі передавати інформацію. Зазвичай її вимірюють у бітах за секунду, демонструючи обсяг даних, який можна переслати за певний проміжок часу. Сьогодні ми розглянемо найкращі інструменти для вимірювання цього параметра. Можливо, дехто з вас запитує, навіщо це потрібно. Адже якщо швидкість з’єднання становить 100 Мбіт/с, то пропускна здатність також має бути 100 Мбіт/с, чи не так? На жаль, не завжди, тому і потрібні інструменти для вимірювання.
Спочатку ми детальніше розглянемо, що таке пропускна здатність. Розберемося, що це таке, а що ні. Також з’ясуємо різницю між пропускною здатністю та швидкістю передачі даних – це пов’язані, але різні поняття. Поговоримо про фактори, що можуть негативно впливати на пропускну здатність. Після цього розставимо всі крапки над “і” щодо бітів та байтів, а також зрозуміємо, що насправді означають показники пропускної здатності. Маючи всі ці знання, ми перейдемо до огляду найкращих інструментів для її вимірювання та коротко розглянемо спеціалізовані інструменти для вимірювання пропускної здатності Інтернету.
Що таке пропускна здатність?
Згідно з визначенням Вікіпедії, “пропускна здатність – це максимальна швидкість виробництва або максимальна швидкість, з якою щось може бути оброблено”. Однак, це досить загальне визначення, а нас цікавить саме пропускна здатність мережі. Тому, якщо звернутися до того ж джерела, у контексті телекомунікацій це “швидкість успішної доставки повідомлень через канал зв’язку”. Це вже ближче до суті.
У контексті комп’ютерних мереж під пропускною здатністю зазвичай розуміють максимальну потужність каналу для передачі даних. Її вимірюють у бітах за секунду (біт/с), часто використовуючи множники, такі як кіло, мега або гіга. Пропускна здатність – це показник, за який ми часто платимо. Наприклад, очікується, що інтерфейс локальної мережі на 100 Мбіт/с матиме пропускну здатність 100 Мбіт/с. Так само, якщо у вас інтернет-з’єднання 20 Мбіт/с, то ви очікуєте, що його пропускна здатність складатиме 20 Мбіт/с.
Точне визначення пропускної здатності може відрізнятися, але для нашої дискусії ми розглядатимемо її як міру можливості мережевого каналу передавати дані. Простіше кажучи, це максимальна пропускна спроможність. Якщо порівняти мережу з шосе, то пропускна здатність – це кількість автомобілів, які вона може пропустити за годину.
Чи тотожні пропускна здатність і швидкість передачі даних?
Виходячи з нашого визначення пропускної здатності, можна припустити, що це те ж саме, що і швидкість передачі даних. Якщо ми подивимося на визначення обох понять, то побачимо багато спільного. Насправді, визначення однієї особи про пропускну здатність може бути визначенням іншої особи про швидкість передачі даних, що може створити враження взаємозамінності цих термінів.
Ми вважаємо, що це не так. Але, по суті, наша думка не має великого значення. Важливо, щоб ми домовилися про те, як називати ці поняття в цій статті. Тому, для нашої подальшої дискусії, ми будемо вважати пропускну здатність МАКСИМАЛЬНОЮ спроможністю каналу для передачі даних, а швидкість передачі даних – ПОТОЧНОЮ швидкістю, з якою дані передаються по каналу. Таким чином, виміряна швидкість передачі даних на каналі з пропускною здатністю 100 Мбіт/с може становити всього 1 Мбіт/с. Або навіть нуль.
Фактори, що впливають на швидкість передачі даних
Отже, якщо пропускна здатність – це максимальна пропускна спроможність каналу, то вона має бути незмінною, чи не так? Насправді, вона може відрізнятися. Важливо розрізняти максимальну та фактичну швидкість передачі даних. Пояснімо це на прикладі: візьмемо шлях передачі даних між сервером в одному центрі обробки даних та іншим сервером в іншому центрі. Звичайно, ми схильні вважати, що пропускна здатність шляху буде дорівнювати пропускній здатності сегменту з найменшою пропускною здатністю. Це правда, але вона ніколи не буде вищою за цей показник, а може бути і нижчою. Кожен пристрій між відправником та отримувачем може додавати затримки, що негативно вплине на швидкість передачі даних.
Перевантаження мережі через надмірне використання також може впливати на швидкість. Якщо повернутися до аналогії з шосе, то всім відомо, що інтенсивний рух сповільнює швидкість. Те ж саме відбувається і з перевантаженими мережами.
Не плутайте біти та байти
Знання максимальної пропускної здатності каналу дозволяє розрахувати час, необхідний для передачі файлу певного розміру. Але потрібно бути уважним, щоб не плутати яблука з апельсинами.
Пропускну здатність зазвичай вимірюють у бітах за секунду (біт/с), кілобітах за секунду (кбіт/с), мегабітах за секунду (Мбіт/с) та гігабітах за секунду (Гбіт/с). Існує певна плутанина щодо значення префіксів “кіло”, “мега” та “гіга”. Згідно зі стандартом SI, ці префікси означають множення на 1000 (кіло), 1 000 000 (мега) та 1 000 000 000 (гіга).
Розміри файлів зазвичай вимірюють у байтах, кілобайтах, мегабайтах та гігабайтах, де 1 байт дорівнює 8 бітам. У наш час префікси “кіло”, “мега” та “гіга” мають ті самі значення SI, що відповідають стандарту Міжнародної електротехнічної комісії (IEC) від 1998 року. Проте, багато людей досі використовують двійкові угоди, які визначають кілобайт як 1024 байти. Отже, розмір файлу 1 мегабайт – це 1024 × 1024 (або 1 048 579) байтів, а 1 гігабайт – це 1024 × 1024 × 1024 (або 1 073 741 824) байтів.
Тут важливо відзначити, що різниця між гігабайтом SI та старим двійковим гігабайтом становить майже 74 мегабайти. Тому, при розрахунку часу, необхідного для передачі даних, потрібно знати, які префікси використовують показники розміру файлу та пропускної здатності – SI чи двійкові.
Розуміння цифрових значень
Часто люди скорочують загальновживані вирази. Наприклад, ми часто називаємо файл розміром 64 кілобайти файлом “64 кб”, або файл розміром 100 мегабайт – “100 мб”. Аналогічно, ми часто скорочуємо показники пропускної здатності каналу. Так, ми можемо говорити про канал “256 кб” замість “256 кілобіт на секунду” або про канал “2 Мб” замість “2 мегабіти на секунду”. Звісно, при розрахунку часу передачі потрібно бути уважними, адже розмір файлу вимірюють у байтах, а пропускну здатність – у бітах.
Наприклад, файл розміром 64 кб насправді становить 64 × 1024 (якщо використовувати двійкові множники) × 8 біт, тобто 524 288 біт. Аналогічно, канал 64 кбіт/с буде передавати дані зі швидкістю 64 × 1000 або 64 000 біт/с. Отже, час передачі файлу розміром 64 кб через канал 64 кбіт/с становитиме щонайменше 524 288 / 64 000, або 8,192 секунди. Багато людей помилково вважають, що “к” завжди означає одне й те саме, і думають, що файлу розміром 64 кб потрібно 1 секунда для передачі через канал 64 кбіт/с.
Найкращі інструменти для вимірювання пропускної здатності
Серед безлічі інструментів для моніторингу та вимірювання продуктивності мережі є ті, які спеціалізуються на вимірюванні пропускної здатності. Саме їх ми розглянемо далі. Ці інструменти використовують різні методи: деякі використовують аналітичні протоколи, такі як SNMP або NetFlow, а інші – стрес-тести.
1. Пакет аналізатора пропускної здатності мережі SolarWinds (БЕЗКОШТОВНА ПРОБНА ВЕРСІЯ)
Компанія SolarWinds заслужила репутацію розробника одних з найкращих інструментів для моніторингу мережі. Американська компанія також відома своїми безкоштовними інструментами, які задовольняють конкретні потреби мережевих адміністраторів, наприклад, TFTP-сервер або калькулятор підмереж.
Компанія також пропонує рішення для аналізу пропускної здатності в пакеті Network Bandwidth Analyzer Pack. Це не окремий продукт, а доповнення до SolarWinds Network Performance Monitor (одного з найкращих інструментів моніторингу SNMP) або до SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer (чудового збирача та аналізатора NetFlow).
Розглянемо, що пропонує Network Bandwidth Analyzer Pack. Він надає комплексний аналіз пропускної здатності мережі та моніторинг її продуктивності. Він відстежує та аналізує продуктивність та пропускну здатність, допомагає виявляти несправності мережі, відстежує доступність та продуктивність пристроїв, а також збирає дані про потік для вимірювання пропускної здатності.
Програмне забезпечення також може допомогти визначити користувачів та додатки, які перевантажують пропускну здатність, ідентифікувати, які користувачі, додатки або мережеві протоколи використовують найбільшу пропускну здатність, перевірити політики пріоритизації мережевого трафіку та виміряти ефективність політик QoS.
Ліцензування SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack відбувається на основі кількості вузлів, інтерфейсів або томів. Для отримання ціни необхідно зв’язатися з SolarWinds. Оскільки це доповнення до NPM або NTA, потрібно враховувати також вартість одного з цих продуктів. Доступна безкоштовна пробна версія.
2. Iperf3
Серію інструментів iperf можна використовувати для визначення максимальної пропускної здатності IP-мереж. Інструмент має різні налаштування, що дозволяють регулювати параметри часу, протоколів та буферів. Для кожного тесту iperf3 виводить дані про пропускну здатність, втрати та інші параметри.
Iperf3 має багато покращень порівняно з попередніми версіями і тепер включає ряд функцій, які раніше можна було зустріти в інших інструментах, таких як nuttcp та netperf. Наприклад, ця версія має режим нульового копіювання та додатковий вихід JSON. Зауважте, що iperf3 не сумісний з оригінальним iperf.
Iperf3 в основному розроблений ESnet / Національною лабораторією Лоуренса Берклі. Він поширюється під ліцензією BSD з трьома пунктами. Основними платформами для розробки є CentOS Linux, FreeBSD та OS X, які є єдиними офіційно підтримуваними платформами. Однак є повідомлення про успішне використання на OpenBSD, Android та інших дистрибутивах Linux.
Слід відзначити, що попередня версія iperf, iperf2, все ще активно розробляється іншою організацією. Однак, якщо вам потрібна найкраща функціональність, слід використовувати iperf3, який можна завантажити зі сторінки GitHub.
3. TotuSoft LAN Speed Test
Незважаючи на свою назву, LAN Speed Test не обмежується тестуванням лише локальних мереж. Він розроблений як простий, але потужний інструмент для вимірювання швидкості передачі файлів, жорстких дисків, USB-накопичувачів та локальних мереж. Інструмент обчислює час, необхідний для передачі відомого обсягу даних. Якщо вибрати локальний жорсткий диск або USB-накопичувач як пункт призначення, то він вимірює пропускну здатність цього пристрою. Якщо ж вибрати віддалений пристрій зберігання, він вимірює пропускну здатність мережі.
LAN Speed Test створює тестовий файл в пам’яті, а потім передає його в обох напрямках (щоб уникнути негативного впливу кешування файлів Windows/Mac), відстежуючи час, необхідний для завершення передачі. Потім він проводить необхідні обчислення.
Існує також можливість передавати файл на віддалений комп’ютер, на якому запущено сервер LAN Speed Test. Це корисно, оскільки гарантує вимірювання пропускної здатності саме локальної мережі, і будь-які затримки підсистеми зберігання віддаленого хоста ігноруються. Як і інструмент LAN Speed Test, сервер зберігає отримані дані в пам’яті, а не на диску.
LAN Speed Test доступний у безкоштовній версії з обмеженою функціональністю та у платній версії, вартість якої починається від $10 за ліцензію.
4. NetStress
NetStress – це інструмент, що спеціалізується на вимірюванні пропускної здатності бездротових мереж. Це двокомпонентний інструмент, що складається з клієнта та сервера, який ефективно вимірює пропускну здатність між ними. Таким чином, він може використовуватись і для дротових мереж.
Рекомендовано використовувати цей інструмент спочатку для встановлення еталонних показників продуктивності мережі. Коли з’являються проблеми, і ви підозрюєте, що продуктивність погіршилась, потрібно знову провести тест та порівняти результати з еталонним тестом. Це допоможе визначити наявність проблем з пропускною здатністю та вжити необхідних заходів. Саме в цьому полягає спеціалізація цього інструменту для бездротових мереж.
NetStress має багато функцій. По-перше, є лише один інструмент, який може працювати як сервер або клієнт. Він підтримує передачу даних як за протоколом TCP, так і UDP, зі змінним розміром сегментів, а також підтримує кілька потоків даних. Він також має ряд розширених налаштувань. Наприклад, можна вибрати одиниці відображення в бітах або байтах за секунду.
NetStress можна безкоштовно завантажити з веб-сайту nutsaboutnets.com.
5. TamoSoft Throughput Test
TamoSoft Throughput Test – єдиний інструмент у нашому списку, що позиціонується саме як інструмент для тестування пропускної здатності. Це безкоштовний інструмент, тобто, він доступний безкоштовно, але не є відкритим вихідним кодом. Інструмент безперервно надсилає потоки даних TCP та UDP у мережу, розраховуючи важливі показники. Наприклад, він обчислює значення пропускної здатності в обох напрямках, втрату пакетів та час обороту. Результати відображаються як у цифровому, так і в графічному форматі.
TamoSoft Throughput Test підтримує з’єднання IPv4 та IPv6 і дозволяє оцінити продуктивність мережі залежно від налаштувань якості обслуговування (QoS). Як і ряд інших інструментів у нашому списку, він складається з двох компонентів – сервера та клієнта.
Принцип роботи простий: клієнтська частина підключається до сервера, який прослуховує з’єднання. Після встановлення з’єднання клієнт та сервер обмінюються даними в обох напрямках, а клієнтська частина програми потім обчислює та відображає показники мережі. Цей простий, але ефективний спосіб дозволяє виміряти фактичну пропускну здатність.
TamoSoft Throughput Test є безкоштовним, а TamoSoft також пропонує повноцінне рішення для аналізу продуктивності WLAN під назвою TamoGraph Site Survey.
6. IxChariot
Останній у нашому списку – IxChariot від Ixia, підрозділу Keysight, відомого виробника обладнання для тестування електроніки. IxChariot – це більше, ніж просто інструмент для вимірювання пропускної здатності, це повноцінне рішення для аналізу мережі з великою кількістю розширених функцій. Він вимірює пропускну здатність, інакше його не було б у цьому списку, але він може робити набагато більше.
Ось деякі з основних характеристик продукту: він дозволяє миттєво оцінити продуктивність мережі, включаючи продуктивність бездротової мережі та геолокацію. Його кінцеві точки можуть працювати на мобільних пристроях, ПК, Mac або у будь-якому гіпервізорі або хмарному сервісі, дозволяючи централізоване управління будь-якою платформою. Програмне забезпечення забезпечує повну емуляцію додатків та основні показники продуктивності, включаючи пропускну здатність, втрату пакетів, тремтіння, затримку, MOS та відео OTT, наприклад, Netflix або YouTube.
IxChariot – це продукт високого рівня, який має відповідну ціну. Для отримання інформації про вартість необхідно надіслати запит. Безкоштовна пробна версія недоступна, але є безкоштовна онлайн-демонстрація.
Про тестування пропускної здатності Інтернету
Перед тим, як закінчити, хотілося б поговорити про інший популярний тип інструментів для вимірювання пропускної здатності мережі, а саме про інструменти для перевірки швидкості Інтернету. Ці інструменти дозволяють досить точно виміряти максимальну швидкість завантаження та вивантаження, яку надає ваш інтернет-провайдер.
Існує багато таких інструментів, але Speedtest від Ookla, мабуть, є одним з найпопулярніших. Він використовується для проведення понад десяти мільйонів унікальних тестів щодня. З моменту заснування у 2006 році через Speedtest було проведено понад 20 мільярдів тестів. Основна мета компанії – “забезпечити прозорість у роботі мереж”.
Speedtest зараз доступний як веб-інструмент за адресою Speedtest.net, а також у вигляді окремих додатків для iOS, Android, OS X, Windows, Google Chrome та Apple TV.
Існують й інші подібні інструменти, які ви можете використовувати для цієї мети. Більшість великих інтернет-провайдерів мають свої власні інструменти, які можуть використовувати їхні клієнти. Однак, краще використовувати сторонні інструменти, оскільки вони пропонують неупереджений підхід.