Der Durchsatz, insbesondere der Netzwerkdurchsatz, stellt ein Maß für die Fähigkeit eines Netzwerkes dar, Daten zu transportieren. Diese Kapazität wird in der Regel in Bits pro Sekunde (bps) angegeben und gibt Auskunft über die Datenmenge, die in einer bestimmten Zeiteinheit übertragen werden kann. Wir werden uns heute mit den besten Werkzeugen zur Messung des Durchsatzes befassen. Einige mögen sich fragen, warum man überhaupt ein solches Werkzeug benötigt. Sollte der Durchsatz einer 100-Mbit/s-Verbindung nicht genau 100 Mbit/s betragen? Die Antwort lautet: Nicht immer, daher ist die Notwendigkeit von Messwerkzeugen gegeben.
Zunächst werden wir den Durchsatz genauer unter die Lupe nehmen und klären, was er ist und was nicht. Anschließend werden wir die oft auftretende Verwechslung zwischen Bandbreite und Durchsatz beseitigen. Diese beiden Begriffe sind zwar verwandt, aber nicht identisch. Wir werden auch auf Faktoren eingehen, die den Durchsatz negativ beeinflussen können. Im Anschluss daran werden wir uns mit den Einheiten Bits und Bytes auseinandersetzen, um sicherzustellen, dass jeder versteht, was Durchsatzzahlen tatsächlich bedeuten. Abschließend werden wir einige der besten Tools zur Durchsatzmessung vorstellen, die wir finden konnten, und uns kurz mit den spezifischen Werkzeugen befassen, die zur Messung des Internetdurchsatzes verwendet werden.
Was genau ist der Durchsatz?
Laut Wikipedia ist „der Durchsatz die maximale Produktionsrate oder die maximale Rate, mit der etwas verarbeitet werden kann“. Dies ist jedoch eine allgemeine Definition. Unser Fokus liegt auf dem Netzwerkdurchsatz. Im Kontext der Telekommunikation wird der Durchsatz von Wikipedia als „die Rate der erfolgreichen Nachrichtenübermittlung über einen Kommunikationskanal“ definiert. Damit nähern wir uns der eigentlichen Bedeutung des Durchsatzes.
Im Bezug auf Computernetzwerke bezieht sich der Durchsatz in der Regel auf die maximale Fähigkeit einer Schaltung oder Verbindung, Daten zu übertragen. Sein Wert wird in Bits pro Sekunde (bps) angegeben, wobei häufig Vielfache wie Kilo, Mega oder Giga verwendet werden. Der Durchsatz ist oft das, wofür man bezahlt. So erwarten Sie beispielsweise, dass eine 100-Mbit/s-LAN-Schnittstelle einen Durchsatz von 100 Mbit/s bietet. Bei einer 20-Mbit/s-Internetverbindung erwarten Sie einen Durchsatz von 20 Mbit/s.
Die präzise Definition des Durchsatzes ist nicht ganz eindeutig, aber für unsere Diskussion gehen wir davon aus, dass es sich um das tatsächliche Maß für die Datenübertragungskapazität eines Netzwerks handelt. Vereinfacht ausgedrückt ist der Durchsatz die maximal erreichbare Bandbreite einer Verbindung. Wenn wir eine Autobahn als Analogie verwenden, entspricht der Durchsatz der Anzahl der Autos, die sie pro Stunde transportieren kann.
Sind Durchsatz und Bandbreite das Gleiche?
Wenn man unsere Definition des Durchsatzes betrachtet, könnte man zum Schluss kommen, dass Durchsatz und Bandbreite dasselbe sind. Betrachtet man die Definitionen von Netzwerkbandbreite und Netzwerkdurchsatz, wird man viele Gemeinsamkeiten feststellen. Es kann sogar so weit gehen, dass die Definition der Bandbreite einer Person der Definition des Durchsatzes einer anderen entspricht, was die beiden Begriffe scheinbar austauschbar macht.
Wir sind jedoch der Ansicht, dass sie nicht austauschbar sind. Es spielt aber letztendlich keine Rolle, was wir denken. Entscheidend ist, dass wir uns darauf einigen, was wir in diesem Artikel wie definieren. Im weiteren Verlauf unserer Diskussion werden wir den Durchsatz als die MAXIMALE Datenübertragungskapazität einer Verbindung bezeichnen, während wir die Bandbreite als die AKTUELLE Datenübertragungsrate dieser Verbindung definieren. So kann die gemessene Bandbreite einer Verbindung mit einem Durchsatz von 100 Mbit/s nur 1 Mbit/s betragen. Sie könnte sogar null sein.
Faktoren, die den Durchsatz beeinflussen
Wenn der Durchsatz die maximale Kapazität einer Verbindung darstellt, sollte er doch konstant sein, oder? Nun, er variiert tatsächlich. Es ist wichtig, zwischen maximalem und tatsächlichem Durchsatz zu unterscheiden. Nehmen wir als Beispiel den Durchsatz eines Datenpfads zwischen einem Server in einem Rechenzentrum und einem anderen Server in einem anderen Rechenzentrum. Man könnte annehmen, dass der Durchsatz des Pfads durch das Segment mit dem niedrigsten Durchsatz bestimmt wird. Das ist insofern richtig, als dass der Durchsatz nie höher sein wird, er kann aber durchaus niedriger sein. Jedes einzelne Gerät auf dem Weg zwischen Quelle und Ziel kann Verzögerungen verursachen, die sich negativ auf den Durchsatz auswirken.
Auch Netzwerküberlastungen können den Durchsatz beeinträchtigen. Um bei der Analogie der Autobahn zu bleiben: Jeder weiß, dass eine stark befahrene Autobahn viel langsamer befahren wird als eine mit wenig Verkehr. Das gleiche gilt für überlastete Netzwerke.
Verwechslungsgefahr: Bits und Bytes
Wenn man den maximalen Durchsatz einer Leitung oder eines Pfads kennt, sollte man die benötigte Zeit für die Übertragung einer bestimmten Datei berechnen können. Man muss aber darauf achten, dass man Äpfel nicht mit Birnen verwechselt.
Der Durchsatz wird üblicherweise in Bit pro Sekunde (bps), Kilobit pro Sekunde (kbps), Megabit pro Sekunde (Mbps) und Gigabit pro Sekunde (Gbps) gemessen. Und es herrscht etwas Verwirrung darüber, was die Präfixe Kilo, Mega und Giga bedeuten. Gemäß dem SI-Standard bezeichnen diese Präfixe die Multiplikation mit 1.000 (Kilo), 1.000.000 (Mega) und 1.000.000.000 (Giga).
Dateigrößen werden üblicherweise in Bytes, Kilobytes, Megabytes und Gigabytes gemessen, wobei ein Byte acht Bit entspricht. Heutzutage haben die Präfixe Kilo, Mega und Giga die gleichen SI-Standardbedeutungen, die mit den Standards der International Electrotechnical Commission (IEC) von 1998 übereinstimmen. Viele verwenden aber immer noch die ältere binäre Konvention, die ein Kilobyte mit 1.024 Byte definiert. Folglich entspricht eine Dateigröße von 1 Megabyte 1.024 × 1.024 (oder 1.048.576) Byte und 1 Gigabyte 1.024 × 1.024 × 1.024 (oder 1.073.741.824) Byte.
Wichtig ist, dass der Unterschied zwischen dem SI-Gigabyte und dem binären Gigabyte der alten Schule fast 74 Megabyte beträgt. Wenn man also die für die Übertragung einer beliebigen Datenmenge benötigte Zeit berechnen will, muss man wissen, ob die Dateigrößen- und Durchsatzzahlen SI- oder binäre Präfixe verwenden.
Klarheit bei den Zahlen
Es ist nicht ungewöhnlich, dass man häufig verwendete Ausdrücke abkürzt. So bezeichnen wir beispielsweise eine 64-Kilobyte-Datei häufig als 64-KB-Datei oder eine 100-Megabyte-Datei als 100-MB-Datei. Dasselbe tun wir oft beim Leitungsdurchsatz. So wird eine 256-Kilobit-pro-Sekunde-Verbindung als 256-k-Leitung oder eine 2-Mbit/s-Leitung als 2-Meg-Leitung bezeichnet. Das bedeutet natürlich, dass man bei der Berechnung der Übertragungszeiten vorsichtig sein muss, denn Dateigrößen werden in Bytes gemessen, während der Durchsatz einer Verbindung in Bit gemessen wird.
Nehmen wir zum Beispiel eine 64-k-Datei. Sie ist tatsächlich 64 × 1.024 (vorausgesetzt, wir verwenden binäre Multiplikatoren) × 8 Bit groß, also insgesamt 524.288 Bit. Ebenso überträgt eine 64-k-Leitung Bits mit einer Rate von 64 × 1.000 oder 64.000 bps. Daher beträgt die Zeit, die für die Übertragung einer 64-k-Datei über die 64-k-Leitung benötigt wird, mindestens 524.288/64.000 oder 8,192 Sekunden. Viele Leute gehen fälschlicherweise davon aus, dass ein „k“ immer dasselbe ist, und schließen daraus, dass eine 64-k-Datei 1 Sekunde für die Übertragung über eine 64-k-Leitung benötigt.
Die besten Werkzeuge zur Durchsatzmessung
Unter all den verfügbaren Werkzeugen zur Überwachung und Messung der Netzwerkleistung sind einige speziell auf die Durchsatzmessung ausgerichtet. Diese Werkzeuge werden wir uns im Folgenden ansehen. Die folgenden Werkzeuge verwenden unterschiedliche Methoden zur Messung des Durchsatzes. Einige verwenden Analyseprotokolle wie SNMP oder NetFlow, während andere Belastungstests durchführen.
1. SolarWinds Network Bandwidth Analyzer Pack (KOSTENLOSE TESTVERSION)
SolarWinds hat sich einen guten Ruf als Anbieter einiger der besten Werkzeuge zur Netzwerküberwachung erworben. Das Unternehmen ist auch für seine vielen kostenlosen Tools bekannt, die auf die speziellen Bedürfnisse von Netzwerkadministratoren zugeschnitten sind, wie z. B. ein TFTP-Server oder ein Subnetzrechner.
Das Unternehmen bietet auch eine Lösung für die Durchsatzanalyse in seinem Network Bandwidth Analyzer Pack an. Dies ist jedoch kein eigenständiges Produkt, sondern ein Add-on entweder zum SolarWinds Network Performance Monitor, einem der besten SNMP-Überwachungswerkzeuge, oder zum SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer, einem ausgezeichneten NetFlow-Sammler und -Analysator.
Sehen wir uns nun an, was das Network Bandwidth Analyzer Pack bietet. Das Produkt bietet eine umfassende Netzwerkdurchsatzanalyse und Leistungsüberwachung. Es überwacht und analysiert somit die Netzwerkleistung und den Durchsatz. Es hilft auch bei der Fehlersuche im Netzwerk, der Überwachung der Verfügbarkeit und Leistung von Geräten und der Erfassung von Flussdaten zur Durchsatzmessung.
Die Software kann auch dabei helfen, bandbreitenintensive Benutzer und Anwendungen zu identifizieren, zu bestimmen, welche Benutzer, Anwendungen oder Netzwerkprotokolle die meiste Bandbreite verbrauchen, Richtlinien zur Priorisierung des Netzwerkverkehrs zu validieren und die Wirksamkeit von QoS-Richtlinien zu messen.
Das SolarWinds Network Bandwidth Pack wird auf der Grundlage der größten Anzahl von Knoten, Schnittstellen oder Volumes lizenziert. Für ein Angebot müssen Sie SolarWinds kontaktieren. Da es sich um ein Add-on für NPM oder NTA handelt, müssen Sie auch die Kosten für eines dieser Produkte berücksichtigen. Wer das Produkt vor dem Kauf testen möchte, kann eine kostenlose Testversion nutzen.
2. IPerf3
Mit den Werkzeugen der iperf-Reihe lässt sich der maximale Durchsatz von IP-Netzwerken bestimmen. Es verfügt über verschiedene konfigurierbare Parameter in Bezug auf Timing, Protokolle und Puffer, mit denen man die Tests genau an die eigenen Bedürfnisse anpassen kann. Für jeden Test meldet iperf3 den gemessenen Durchsatz, Verluste und andere Parameter.
Iperf3 bietet viele Verbesserungen gegenüber früheren Versionen und enthält jetzt eine Reihe von Funktionen, die in anderen Werkzeugen wie nuttcp und netperf zu finden sind. Diese nützlichen Funktionen fehlten in der vorherigen iperf-Version. Diese Version bietet zum Beispiel einen Zero-Copy-Modus und eine optionale JSON-Ausgabe. Es ist wichtig zu beachten, dass iperf3 nicht abwärtskompatibel mit der ursprünglichen iperf ist.
Iperf3 wird hauptsächlich von ESnet / Lawrence Berkeley National Laboratory entwickelt. Es wird unter einer BSD-Lizenz mit drei Klauseln veröffentlicht. Da es hauptsächlich auf CentOS Linux, FreeBSD und OS X entwickelt wurde, sind dies die einzigen offiziell unterstützten Plattformen. Es gab jedoch einige Erfolgsmeldungen mit OpenBSD, Android und anderen Linux-Distributionen.
Es ist wichtig zu beachten, dass die vorherige Version von iperf, iperf2, immer noch aktiv von einer anderen Organisation weiterentwickelt wird. Wenn man aber den besten Funktionsumfang wünscht, sollte man iperf3 verwenden, das von der GitHub-Startseite heruntergeladen werden kann.
3. TotuSoft LAN-Geschwindigkeitstest
Trotz seines Namens testet der LAN-Geschwindigkeitstest nicht nur lokale Netzwerke. Es wurde von Grund auf als einfaches, aber leistungsstarkes Werkzeug zur Messung von Dateiübertragungs-, Festplatten-, USB-Laufwerk- und LAN-Geschwindigkeiten entwickelt. Das Werkzeug berechnet die Zeit, die zum Verschieben einer bekannten Datenmenge benötigt wird. Wenn man eine lokale Festplatte oder USB-Speichergeräte als Ziel wählt, wird der Durchsatz dieses Geräts gemessen. Wenn man hingegen einen entfernten Speicherort auswählt, wird der Netzwerkdurchsatz gemessen.
LAN Speed Test erstellt die Testdatei im Speicher und überträgt sie dann in beide Richtungen (ohne die negativen Auswirkungen des Windows/Mac-Datei-Cachings), wobei die für den Abschluss der Übertragung benötigte Zeit erfasst wird. Es führt dann alle Berechnungen aus.
Es gibt auch die Option, die Datei auf einen Remote-Computer zu übertragen, auf dem der LAN-Geschwindigkeitstestserver ausgeführt wird. Dies kann hilfreich sein, da es sicherstellt, dass man wirklich den LAN-Durchsatz misst und dass jegliche Latenz im Remote-Host-Speichersubsystem ignoriert wird. Genau wie das LAN-Geschwindigkeitstest-Tool speichert der LAN-Geschwindigkeitstest-Server die empfangenen Daten im Arbeitsspeicher und nicht auf der Festplatte.
LAN Speed Test ist in einer funktionsreduzierten kostenlosen Version oder in einer kostenpflichtigen Version ab 10 US-Dollar für eine Einzellizenz mit Mengenrabatten für mehrere Exemplare erhältlich.
4. Netzstress
Netzstress ist ein Werkzeug, das sich auf die Messung des Durchsatzes in drahtlosen Netzwerken spezialisiert hat. Es ist ein Zwei-Komponenten-Tool mit einem Client und einem Server und misst effektiv den Durchsatz zwischen den beiden. Es kann also auch für kabelgebundene Netzwerke verwendet werden.
Die empfohlene Verwendung für dieses Werkzeug besteht darin, es zunächst zu verwenden, um einen Benchmark für die Leistung eines Netzwerks zu erstellen. Wenn dann Probleme gemeldet werden und man vermutet, dass sich die Leistung verschlechtert hat, sollte man es erneut ausführen und die Ergebnisse mit dem Benchmark vergleichen. Dies zeigt, ob es tatsächlich ein Problem mit dem Durchsatz gibt und welche Schritte zur Behebung des Problems erforderlich sind. Hier kommt die Wireless-Spezialisierung des Werkzeugs ins Spiel.
NetStress ist vollgepackt mit Funktionen. Erstens gibt es nur ein Tool, das entweder der Server oder der Client sein kann. Es unterstützt auch TCP- und UDP-Datenübertragungen mit variabler Segmentgröße und mehrere Datenströme. Es verfügt auch über mehrere erweiterte Parameter, die an die eigenen Bedürfnisse angepasst werden können. So kann man beispielsweise die Anzeigeeinheiten in Bit oder Byte pro Sekunde wählen.
NetStress kann kostenlos von der Website des Herausgebers nutaboutnets.com heruntergeladen werden.
5. TamoSoft Durchsatztest
Der TamoSoft Durchsatztest ist das einzige Werkzeug auf unserer Liste, das als Durchsatztestwerkzeug beworben wird. Es handelt sich um ein Freeware-Tool. Das bedeutet, dass es zwar kostenlos verfügbar ist, aber nicht Open Source ist. Das Tool sendet kontinuierlich TCP- und UDP-Datenströme über das Netzwerk und berechnet wichtige Metriken. Es berechnet zum Beispiel Upstream- und Downstream-Durchsatzwerte, Paketverluste und Roundtrip-Zeiten. Die Software zeigt die Ergebnisse sowohl numerisch als auch in grafischer Form an.
Der TamoSoft Durchsatztest unterstützt sowohl IPv4- als auch IPv6-Verbindungen und ermöglicht dem Benutzer, die Netzwerkleistung abhängig von den Quality of Service (QoS)-Einstellungen zu bewerten. Wie einige andere Tools auf unserer Liste ist dies ein Zwei-Komponenten-Tool mit einem Server und einem Client.
So funktionieren die Werkzeuge: Der Client-Teil verbindet sich mit dem Server-Teil, der auf Verbindungen wartet. Sobald die Verbindung hergestellt ist, tauschen Client und Server Daten in beide Richtungen aus, und der Client-Teil der Anwendung berechnet und zeigt dann die Netzwerkmetriken an. Es ist ein relativ einfaches Verfahren, aber es leistet hervorragende Arbeit, um den tatsächlichen Durchsatz zu messen.
Der TamoSoft Durchsatztest ist Freeware und TamoSoft bietet mit TamoGraph Site Survey auch eine vollwertige Lösung zur WLAN-Leistungsanalyse an.
6. IxChariot
Das letzte Werkzeug auf unserer Liste ist IxChariot von Ixia, dem Software-Zweig von Keysight, dem Hersteller einiger der weltweit bekanntesten Elektroniktestgeräte. IxChariot ist tatsächlich viel mehr als nur ein Werkzeug zur Durchsatzmessung, es ist eine vollständige Netzwerkanalyselösung mit unzähligen erweiterten Funktionen. Es misst den Durchsatz – sonst stünde es nicht auf dieser Liste – aber es kann viel mehr.
Hier sind einige der wichtigsten Merkmale des Produkts. Es ermöglicht es, die Netzwerkleistung sofort zu bewerten, einschließlich WLAN-Leistung und Geolokalisierung. Seine Leistungsendpunkte laufen auf mobilen Geräten, PCs, Macs oder in jedem Hypervisor oder Cloud-Dienst und ermöglichen die zentrale Verwaltung jeder Plattform. Die Software bietet eine vollständige Anwendungsemulation und wichtige Leistungsmetriken, einschließlich Durchsatz, Paketverlust, Jitter, Verzögerung, MOS- und OTT-Videos wie Netflix oder YouTube.
Es ist ein High-End-Produkt mit einem entsprechenden Preis, das nur auf Anfrage eines formellen Angebots erhältlich ist. Und obwohl keine kostenlose Testversion verfügbar ist, kann man eine kostenlose Online-Demo nutzen.
Wichtige Infos zum Testen des Internetdurchsatzes
Bevor wir unsere Diskussion abschließen, möchten wir noch eine weitere beliebte Art von Werkzeug zur Messung des Netzwerkdurchsatzes ansprechen. Es handelt sich um Tools zum Testen der Internetgeschwindigkeit. Mit diesen Tools kann man den maximalen Up- und Download-Durchsatz, den man von seinem Internetanbieter erhält, recht genau messen.
Es gibt viele solcher Tools, und Speedtest von Ookla ist wahrscheinlich eines der beliebtesten. Es wird jeden Tag für über zehn Millionen Einzeltests verwendet. Seit seiner Gründung im Jahr 2006 wurden mit Speedtest insgesamt mehr als 20 Milliarden Tests durchgeführt. Das Unternehmen wird von dem Ziel angetrieben, „Transparenz in die Leistung von Netzwerken zu bringen“.
Speedtest ist derzeit als webbasiertes Werkzeug unter Speedtest.net und als eigenständige Anwendungen verfügbar, die auf iOS, Android, OS X, Windows, Google Chrome und Apple TV heruntergeladen und installiert werden können.
Es gibt auch andere ähnliche Tools, die man für diesen Zweck verwenden kann. Die meisten großen Internetanbieter haben ein eigenes Tool, das ihre Kunden nutzen können. Wir empfehlen jedoch, diese zu meiden und stattdessen ein Tool eines Drittanbieters zu verwenden, da diese in der Regel unvoreingenommener sind.