Die Bedeutung einer optimalen Netzwerkleistung
In der heutigen Zeit, in der täglich Billionen von Daten ausgetauscht werden, ist eine stabile und leistungsfähige Netzwerkinfrastruktur unerlässlich.
Laut dem Weltwirtschaftsforum betrug das Datenvolumen im Jahr 2020 rund 44 Zettabyte. Dies entspricht dem 40-fachen der geschätzten Anzahl von Sternen im beobachtbaren Universum.
Es ist zu erwarten, dass diese Zahl in den kommenden Jahren weiter ansteigen wird.
Angesichts dieser enormen Datenmengen ist es von größter Bedeutung, dass Ihr Netzwerk den steigenden Anforderungen gewachsen ist.
Die Leistung eines Netzwerks hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Latenz, Time to First Byte (TTFB), Bandbreite und Durchsatz.
Um ein zuverlässiges und effizientes Netzwerk zu betreiben, ist es wichtig, diese Aspekte zu optimieren. Eine gute Netzwerkleistung hilft Ihnen auch, Strafen von großen Browsern und Suchmaschinen zu vermeiden.
In diesem Artikel werden diese wichtigen Netzwerkbegriffe erläutert und Strategien zur Leistungsoptimierung vorgestellt.
Was ist Latenz?
Latenz bezeichnet die Verzögerung, die bei der Datenübertragung auftritt.
Im Netzwerkbereich ist die Latenz die Zeit, die eine Anfrage oder ein Datenpaket benötigt, um von seinem Ausgangspunkt zum Ziel zu gelangen. Dies umfasst auch die Zeit, die ein Server benötigt, um eine Anfrage zu bearbeiten.
Die Latenz wird üblicherweise als Rundlaufzeit gemessen, also die Zeit, die eine Anfrage für die Hin- und Rückreise zwischen verschiedenen Geräten benötigt, einschließlich der Dekodierung der Antwort beim Endbenutzer.
Eine geringe Latenz ist wünschenswert, da sie eine schnelle Datenübertragung ermöglicht. Hohe Latenzzeiten hingegen führen zu einer schlechteren Benutzererfahrung.
Wie erkennen Sie eine hohe Latenz in Ihrem Netzwerk?
Typische Anzeichen sind:
- Das Laden von Websites oder Anwendungen dauert ungewöhnlich lange.
- Der Zugriff auf Server und Webanwendungen erfolgt langsam.
- Das Versenden von Informationen, z.B. E-Mails mit großen Anhängen, nimmt viel Zeit in Anspruch.
Wenn solche Symptome auftreten, ist eine hohe Netzwerklatenz wahrscheinlich die Ursache.
Die Netzwerklatenz wird in Millisekunden (ms) gemessen und ist unvermeidbar, da diverse Faktoren die Kommunikation in Netzwerken beeinflussen. Es ist jedoch möglich, die Latenz durch geeignete Maßnahmen zu reduzieren, die in den folgenden Abschnitten erläutert werden.
Lassen Sie uns zunächst die Hauptursachen für Netzwerklatenz betrachten.
Ursachen der Latenz
- Die Entfernung zwischen dem Benutzer und dem Serverstandort.
- Serverfehler, wie z.B. 50X-Fehler, können die Leistung von Anwendungen beeinträchtigen.
- Eine unzureichende Backend-Datenbankoptimierung, z.B. durch überlastete Datenbanken oder komplexe Berechnungen.
- Hardwareprobleme mit Routern, Switches, Sicherheitsgeräten, Load Balancern oder Firewalls.
- Einschränkungen der Übertragungsmedien (z.B. drahtlose Verbindungen, Glasfaserkabel).
- Unzureichender Arbeitsspeicher in Betriebssystemen kann die Systemleistung beeinträchtigen.
- Probleme auf der Endbenutzerseite, wie z.B. niedrige CPU- oder Speicherzyklen.
Wie misst man die Latenz?
Spezielle Netzwerküberwachungstools von Anbietern wie SolarWinds oder Datadog können die Netzwerklatenz automatisch analysieren.
Gibt es auch eine manuelle Methode?
Ja, die gibt es.
Öffnen Sie die Eingabeaufforderung Ihres Betriebssystems und geben Sie tracert gefolgt von der Zieladresse ein.
Daraufhin wird eine Liste der Router im Netzwerkpfad angezeigt, zusammen mit der Zeit, die für die jeweilige Strecke benötigt wird. Diese Zeit wird in Millisekunden angezeigt.
Durch die Addition dieser Zeiten können Sie die Gesamt-Latenz Ihres Netzwerks ermitteln.
Es gibt auch andere Methoden zur Latenzmessung:
Time to First Byte (TTFB)
Die Zeit, die vergeht, bis ein Benutzer die erste Datenantwort von einem Server erhält, wird als Time to First Byte (TTFB) bezeichnet.
TTFB ist ein wichtiger Indikator für die Reaktionsfähigkeit des Servers und die Netzwerklatenz.
Round-Trip-Time (RTT)
Die Round Trip Time (RTT) ist die Zeit, die ein Datenpaket für den Hin- und Rückweg zwischen Quelle und Ziel benötigt. Diese Methode ist relativ genau, kann jedoch durch unterschiedliche Rückwege der Datenpakete beeinflusst werden.
Ping-Test
Administratoren verwenden oft Ping-Tests, um die Zeit zu messen, die 32 Bytes benötigen, um den Server zu erreichen, sowie die Zeit, die für die Rückantwort benötigt wird. Diese Methode kann genutzt werden, um die Latenz und Leistung verschiedener Server gleichzeitig zu überprüfen. Online-Ping-Tests sind ebenfalls verfügbar.
Methoden zur Verbesserung der Netzwerklatenz
Routing optimieren
Durch den Einsatz von Optimierungstools können Engpässe im Netzwerk behoben und das Routing verbessert werden. Verstärker können ebenfalls verwendet werden, wenn Übertragungsmedien das Problem darstellen.
Komprimierung und Caching
Hochgradig verteilte IPs überbrücken große Distanzen. Durch die Nutzung von Edge-Servern in der Nähe der Endbenutzer können Übertragungszeiten verkürzt und die Seitenladegeschwindigkeit erhöht werden. Zudem reduzieren Techniken wie Bildoptimierung und Dateikomprimierung die benötigte Bandbreite.
Peering
Peering ermöglicht die direkte Verbindung und den Datenaustausch zwischen zwei oder mehr Netzwerken, ohne dass ein Drittanbieter für die Datenübertragung benötigt wird. Durch die Einrichtung von mehreren Netzwerkpfaden, die über das Internet verfügbar sind, kann eine verbesserte Konnektivität gewährleistet werden.
Netzwerkprotokolle optimieren
Durch die Optimierung von Netzwerkprotokollen für Interoperabilität und minimale Latenz können regulatorische Standards eingehalten werden.
Verwendung von HTTP/2
HTTP/2 hilft, die Serverlatenz zu reduzieren, indem es die Anzahl der Roundtrips und die parallele Datenübertragung minimiert. Die Anzahl der externen HTTP-Anfragen, einschließlich Bildern und JS- bzw. CSS-Dateien, sollte ebenfalls minimiert werden.
Prefetching
Obwohl Prefetching die Netzwerklatenz nicht direkt reduziert, kann es die Leistung von Websites hinsichtlich der Seitenladegeschwindigkeit verbessern.
Time to First Byte (TTFB)
Wie bereits erwähnt, ist TTFB eine wichtige Metrik zur Messung der Serverreaktionsfähigkeit. TTFB kann dabei helfen, Schwachstellen im Verbindungsprozess zu identifizieren. Durch die Lokalisierung von Verzögerungen können Ihre Dienste für eine schnellere und zuverlässigere Leistung optimiert werden. TTFB hat auch Auswirkungen auf SEO, daher ist es auch für die Online-Sichtbarkeit von entscheidender Bedeutung.
Faktoren, die TTFB beeinflussen
TTFB wird durch drei Hauptaktionen beeinflusst:
Senden einer Serveranfrage
Sobald ein Benutzer eine Anfrage sendet, empfängt der Server diese, was durch Faktoren wie DNS-Suche, Netzwerkgeschwindigkeit und Serverentfernung beeinflusst wird. Ab diesem Moment beginnt TTFB.
Bearbeitung der Anfrage
Nachdem der Server die Anfrage empfangen hat, muss er diese bearbeiten und eine Antwort generieren, was Datenbankabrufe, Kommunikation mit anderen Systemen und die Ausführung von Skripten umfasst.
Antworten
Der Server übermittelt die generierte Antwort zurück an den Benutzer. Die Geschwindigkeit dieses Prozesses wird von der Verbindungsgeschwindigkeit des Benutzers und des Unternehmensnetzwerks beeinflusst.
TTFB ist die Zeit, die ein Benutzer benötigt, um mit dem Empfang der ersten Antwortdaten zu beginnen.
Wie kann man TTFB verbessern?
Latenz reduzieren
Latenz kann sowohl auf Server- als auch auf Benutzerseite auftreten. Während die Verbindungsgeschwindigkeit der Benutzer nicht direkt kontrollierbar ist, können Sie an der Servergeschwindigkeit arbeiten. Durch den Einsatz von CDNs können statische Inhalte in die Nähe der Benutzer gebracht und die Serverlast reduziert werden, was zu schnelleren Seitenladezeiten führt.
Schnelle DNS-Auflösung
Eine DNS-Auflösung sollte nicht länger als 100 Millisekunden dauern. In diesem Fall sollten die DNS-Einstellungen optimiert oder der DNS-Anbieter gewechselt werden.
Verbessertes Website-Hosting
Ein TTFB von mehr als 200 ms kann für Ihre Website problematisch sein. Oft liegt dies an einem überlasteten Netzwerk oder überlasteten Servern des Webhosting-Anbieters. In diesem Fall können Sie sich an den Hosting-Provider wenden, den Plan upgraden oder zu einem anderen Anbieter wechseln. Für WordPress-Nutzer gibt es spezielle Premium-Hosting-Plattformen.
Backend-Performance verbessern
Wenn Ihre Datenbanken nicht richtig normalisiert oder indiziert sind, kann dies die Antwortzeiten verlangsamen. Datenbanken sollten für schnellere Abfragen normalisiert und indiziert werden. Dies ermöglicht der Datenbank, Tabellenspalten schnell zu finden, anstatt jede einzeln zu überprüfen.
Serverseitiges Caching
Durch die Verwendung von Server-Caching können häufig benötigte Dateien und Daten im Servercache zwischengespeichert werden. Dadurch wird die Prozessorlast und die Datenbankabfragen reduziert.
Externe Überwachung
Nachdem Sie TTFB optimiert haben, ist es wichtig, die Leistung zu überwachen, da Änderungen bei Software-Updates, Hardware oder anderen Aktualisierungen zu einer Erhöhung der TTFB führen können. Setzen Sie Werkzeuge zur Website-Leistungsüberwachung ein, um Probleme rechtzeitig zu beheben.
Was ist Bandbreite?
Bandbreite bezeichnet die maximale Kapazität eines Netzwerks, einschließlich der Netzwerkgröße und der Serververarbeitungskapazität. Es ist das Maß für die Datenmenge, die zu einem bestimmten Zeitpunkt gesendet oder empfangen werden kann. Die Bandbreite wird in Bit/Sekunde, Megabit/Sekunde oder Gigabit/Sekunde gemessen.
Faktoren, die die Bandbreite beeinflussen
Jede Internetverbindung hat eine maximale Bandbreite. Es gibt jedoch verschiedene Faktoren, die die Bandbreite für ein einzelnes Gerät einschränken können, was zu einer langsameren Verbindung führt. Diese Faktoren können in der Art der Verbindung oder dem Computer des Benutzers liegen.
Internetnutzung
Die Bandbreite wird durch die Gesamtzahl der Aufgaben beeinflusst, die auf einem Gerät gleichzeitig ausgeführt werden. Mehrere Aufgaben gleichzeitig führen zu einer Verlangsamung der Geschwindigkeit. Es ist daher oft sinnvoll, Aufgaben zu serialisieren.
Upstream- und Downstream-Bandbreite
Daten, die von einem Gerät gesendet werden, werden als Upstream bezeichnet, während Daten, die zu einem Gerät gesendet werden, als Downstream bezeichnet werden. Da Internetprozesse in der Regel mehr Downstream als Upstream-Nutzung erfordern, wird die Downstream-Bandbreite oft stärker betont. Die Bandbreite wird beeinträchtigt, wenn bei großen Datenübertragungen, Video-Chats oder ähnlichen Anwendungen eine Erhöhung des Upstreams erforderlich ist.
Hintergrundverbrauch
Die Anzahl gleichzeitig laufender Downloads und Uploads auf Ihrem Gerät beeinflusst die Bandbreite.
Mehrere Benutzer auf einer Verbindung
Eine Zunahme der Benutzer in einem Netzwerk erhöht die Serverbelastung und kann die Datenübertragung verlangsamen.
Router-Entfernung
Je näher ein Gerät am Router platziert ist, desto höher ist die Bandbreite im Vergleich zu einer weiter entfernten Platzierung.
Wie kann die Bandbreite verbessert werden?
QoS-Einstellungen verwenden
Quality of Service (QoS)-Einstellungen können helfen, den Datenverkehr zu priorisieren und sicherzustellen, dass wichtige Anwendungen nicht um Bandbreite konkurrieren müssen.
Cloud-basierte Anwendungen verwenden
Durch die Verlagerung bestimmter Teile Ihres Datenverkehrs in private und öffentliche Cloud-Netzwerke können Sie Ihr eigenes Netzwerk entlasten und die Netzwerkleistung verbessern.
Unnötigen Datenverkehr blockieren
Durch das Blockieren von nicht wesentlichem Datenverkehr, der nicht zur Produktivität beiträgt, kann die Bandbreite auf wichtige Vorgänge konzentriert werden.
Regelmäßige Updates und Backups
Updates und Backups sind wichtig für die Leistung und Sicherheit, aber sie können viel Bandbreite in Anspruch nehmen. Planen Sie solche Vorgänge daher außerhalb der üblichen Geschäftszeiten.
Was ist Durchsatz?
Der Netzwerkdurchsatz ist das Maß für die Datenmenge, die innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens erfolgreich von einer Quelle zum Ziel übertragen werden kann. Er wird in Bits/Sekunde oder Daten/Sekunde gemessen.
Faktoren, die den Durchsatz beeinflussen
Beschränkung eines Übertragungsmediums
Die Bandbreite eines Übertragungsmediums begrenzt den möglichen Durchsatz. Wenn die Bandbreitenrate beispielsweise 100 Mbit/s beträgt, kann der tatsächliche Durchsatz nicht höher sein. In der Praxis würden die übertragenen Daten eher 95 % dieser Rate erreichen.
Netzwerküberlastung
In einem überlasteten Netzwerk wird der Durchsatz reduziert.
Latenz
Eine höhere Latenz in einem Netzwerk führt zu einem geringeren Durchsatz.
Protokollbetrieb
Die Protokolle, die für die Datenübertragung verwendet werden, können den Durchsatz ebenfalls beeinflussen.
Paketverlust oder Fehler
Paketverluste oder Fehler können den Durchsatz beeinträchtigen, da diese Pakete erneut übertragen werden müssen. Die Ursachen für beschädigte Pakete können Sicherheitsangriffe, beschädigte Geräte oder andere Probleme sein. Zur Messung des Durchsatzes können Tools wie SolarWinds, iPerf, oder Pingb verwendet werden.
Wie kann der Durchsatz verbessert werden?
Latenz minimieren
Einer der ersten Schritte zur Verbesserung des Durchsatzes ist die Reduzierung der Netzwerklatenz. Durch die Reduzierung der Latenz kann die Gesamtleistung verbessert werden. Die oben genannten Methoden können zur Behebung dieses Problems genutzt werden.
Netzwerkengpässe beseitigen
Um Engpässe zu vermeiden, können Router aufgerüstet und die Anzahl der Knoten im Netzwerk reduziert werden. Dies kann den Stau reduzieren und zu einem besseren Durchsatz führen.
Übermäßigen Bandbreitenverbrauch durch Anwendungen vermeiden
Anwendungen, die übermäßig viel Bandbreite verbrauchen, können den Durchsatz reduzieren. Schließen Sie solche Anwendungen, wenn sie nicht unbedingt benötigt werden.
Netzwerk neu starten
Regelmäßige Neustarts von Netzwerkgeräten wie Modems und Routern können die Leistung verbessern.
Hardware überprüfen
Defekte Hardware kann den Durchsatz beeinträchtigen. Überprüfen Sie daher Ihre Netzwerkhardware auf Fehler.
Kontaktieren Sie Ihren ISP
Wenn Sie trotz aller Maßnahmen weiterhin einen schlechten Durchsatz haben, wenden Sie sich an Ihren Internetdienstanbieter (ISP). Das Problem könnte auf deren Seite liegen.
Fazit
Ich hoffe, diese Ausführungen haben Ihnen die Begriffe Latenz, TTFB, Bandbreite und Durchsatz näher gebracht. Durch die Umsetzung der hier genannten Tipps und Tricks können Sie die Leistung Ihres Netzwerks verbessern.
Nutzen Sie dieses Wissen und werden Sie selbst zum Netzwerkadministrator.