пропускная способность и задержка

Термин "пропускная способность" в области знаний о компьютерах и сетях соотносится с объемами данных, которые могут передаваться при имеющейся сетевой связи или интерфейсе. Самая распространенная оценка пропускной способности - в единицах "бит в секунду" (бит/сек.). Само понятие пришло из электроинженерной отрасли, где пропускная способность /* bandwidth – дословно переводится как ширина полосы частот (диапазона) или полоса пропускания */ представляет собой общее расстояние или область между самым высоким и самым низким сигналами коммуникационного канала (частоты). Сетевая пропускная способность не является единственным определяющим фактором при оценке "скорости" сети, как зачастую думают конечные пользователи. Среди других ключевых элементов - производительность сети, задержки, а также выполняемые сетевые приложения могут оказывать свое влияние.

что такое пропускная способность?

Производители сетевого оборудования проделали большую работу, развивая и углубляя само понятие пропускной способности. Практически каждый знает пропускную способность своего модема, или своего широкополосного интернет-соединения. В сущности, пропускная способность представляет собой качество соединения, и очевиден факт, что чем лучше качество соединения, тем более высокая будет производительность. Пропускная способность может соотноситься как с практической, так и с теоретической производительностью, и в данном случае весьма важно отличать одно от другого. К примеру, модем V.90 поддерживает пиковую пропускную способность 56 Кбит/сек., но по причине ограничений, которыми наделена телефонная линия, и по некоторым другим факторам, для домашней dial-up-сети совершенно невозможно достичь указанного уровня. Также как сети Fast Ethernet теоретически поддерживают пропускную способность в 100 Мбит/сек., но данный уровень не может быть достигнут на практике, благодаря ныне существующему оборудованию и операционным системам.

высокая пропускная способность и широкополосная связь

Применительно к Интернет, сетевики часто используют термин высокая пропускная способность для определения высокопроизводительного интернет-соединения на традиционных скоростях dial-up доступа. Определения могут варьироваться, но соединения с высокой пропускной способностью поддерживают передачу данных как минимум от 64 Кбит/сек. и, обычно, 200 или 300 Кбит/сек. и выше. Определение высокой пропускной способности отличается от определения широкополосной связи. Технически, термин широкополосная связь относится к методу соединения, а пропускная способность в свою очередь, к объему данных, которые проходят через соединение за определенный период времени.

измерение пропускной способности сети

Существует множество инструментов, которые призваны помчь сетевому персоналу в измерении пропускной способности сетевого соединения. В пределах LAN, в число этих инструментов входят netperf и ttcp. В масштабах Интернет, существует несколько программных "тестов пропускной способности" или "тестов скорости", и многие из них доступны для интерактивного использования на некоторых общедоступных Интернет-сайтах. Каждый, кто воспользуется этими программами, в конце концов поймет, что пропускная способность постоянно варьируется и измерить ее точно очень сложно. Причиной этому то, что обычная сетевая архитектура включает множество уровней оборудования и программного обеспечения, равно как и обладает своими временными характеристиками прохождения информации через них.

пропускная способность против задержки

Пропускная способность — всего лишь единичный элемент в целом комплексе факторов, оказывающих влияние на скоростные характеристики сети. Еще один из элементов этого комплекса, очень близко связанный с пропускной способностью — задержка. Задержка в общем ее понимании может быть соотнесена с задержками в процессе передачи данных по сети, которых может быть несколько разных видов. В общем-то справедливым будет утверждение, что задержка суть скорость прохождения одного конкретного пакета через канал передачи данных – от пункта А к пункту Б. Пропускная способность же указывает на количество данных (можем тоже для наглядности представить количество пакетов), которые могут пройти через некоторый интерфейс, скажем, А (или Б :) за единицу времени (обычно берутся секунды). Однако задержка и пропускная способность взаимосвязаны. Если теоретическая величина пропускной способности фиксирована, практическая, или эффективная пропускная способность изменяется и на нее воздействуют долгие задержки. Слишком большая задержка в слишком короткий промежуток времени может создать своеобразный затор, который будет препятствовать полному заполнению канала данными, таким образом значительно снижая эффективность пропускной способности канала. Справедливо и обратное: если реальная загрузка (утилизация) канала приближается к 100%, а пользователи все продолжают слать потоки данных (такое случается, когда суммарная теоретическая пропускная способность каналов от всех пользователей превышает пропускную способность общего канала, по которому их трафик идет, скажем, к серверу или ISP) – пользователи замечают резкое увеличение задержки пакетов при прохождении через общий канал. Это происходит в результате того, что пакет, вместо того, чтобы попасть в канал передачи, стоит в очереди – собственно, задерживается.

задержка и спутниковые интернет-сервисы

Основанный на спутниковых системах интернет-доступ безупречно иллюстрирует различие между задержкой и пропускной способностью. Спутниковое соединение характеризуется как выской пропускной способностью, так и высоким уровнем задержки. В процессе загрузки веб-страницы, к примеру, большинство пользователей спутникового Интернета могут отметить короткий, но в то же время заметный промежуток времени, который проходит с момента, когда они ввели веб-адрес сайта, и до того момента, когда страница начинает загружаться. Эта высокая степень задержки вызывана преимущественно тем, что запрос с высокой, но все же конечной скоростью направляется на удаленную спутниковую станцию, и возвращается назад в домашнюю сеть. И с того момента, как эти сообщения достигают домашней сети - страница загружается достаточно быстро, практически за одно мгновение, благодаря высокой пропускной канала. Кроме задержек, связаных с проблемой распространения сигнала, задержка также может включать проблемы доставки (на уровне физического оборудования) и задержки процессинга (такие как при прохождении через прокси-серверы, или при скачках качества интернет-соединения).

измерение сетевой задержки

Сетевые инструменты, такие как ping и traceroute измеряют задержку посредством определения времени, которое требуется для того, чтобы определенный сетевой пакет прошел путь от начальной точки до места назначения и обратно, замеряется так называемое время "туда-обратно" (Round-Trip Time, RTT). Это, тем не менее, не единственный способ измерить задержку, но наиболее общеупотребительный.

заключение

Двумя ключевыми элементами сетевой производительности являются пропускная способность и задержка. Среднестатистический пользователь сети скорее всего более осведомлен именно о первом из них, тогда как о втором возможно, знает лишь понаслышке (выбирая сервер для игры в Quake ;). Это не значит, что задержка играет менее значительную роль. С другой стороны, многие пользователи принимают задержку за единственный критерий опеределения качества канала (любители попинговать все подряд) – что тоже есть в корне неверно. Представители бизнес- ;). Это не "качество сервиса" (Quality of Service, QoS), когда говорят об измерении и поддержании в рабочем состоянии постоянного уровня производительности сети, принимая при этом во внимание как пропускную способность, так и задержку.

Брэдли Митчел, перевод Дениса Матвеева, дополнения и примечания Alice D. Saemon.