تفاوت پهنای باند، سرعت و توان عملیاتی شبکه چیست؟

سرعت شبکه، پهنای باند و توان عملیاتی؛ شاید بارها این عبارات را شنیده باشیداما ممکن است معنای دقیق آنها و تفاوتی که با هم دارند را ندانید. در این مطلب وبلاگ، قصد داریم به معرفی و بیان  تفاوت‌های بین سرعت شبکه، پهنای باند شبکه و توان عملیاتی شبکه و نحوه اندازه‌گیری آنها می‌پردازیم تا به شما در درک بهتر نحوه بهینه‌سازی و عیب‌یابی عملکرد شبکه کمک کنیم.

تفاوت پهنای باند، سرعت و توان عملیاتی شبکه چیست؟
 
پهنای باند شبکه، سرعت شبکه و توان عملیاتی شبکه اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما آنها یکسان و به یک معنا نیستند. در حالی که همه اصطلاحات به مقدار داده‌ای که می‌تواند از طریق یک شبکه منتقل شود، اشاره دارد، آنها به روش های مختلف اندازه گیری می شوند و اهداف مختلفی را دنبال می کنند.

• سرعت شبکه (Network Speed)، رایج‌ترین معیاری است که در مورد عملکرد شبکه و اپلیکیشن صحبت می‌شود، به سرعت انتقال داده بین دو دستگاه در یک شبکه اشاره دارد.
• پهنای باند شبکه (Network Bandwidth) به حداکثر مقدار داده ای اشاره دارد که می تواند از طریق یک شبکه یا کانال ارتباطی در یک دوره زمانی معین منتقل شود.
• توان عملیاتی یا گذرداد شبکه (Throughput) به مقدار واقعی داده ای اشاره دارد که در یک دوره زمانی معین از طریق یک شبکه یا کانال ارتباطی منتقل می شود.

درک تفاوت بین سرعت شبکه، پهنای باند و توان عملیاتی برای مدیران شبکه و هر کسی که درگیر مدیریت یا عیب یابی مشکلات عملکرد شبکه است، مهم است.

سرعت شبکه چیست؟

سرعت شبکه که به عنوان سرعت انتقال داده نیز شناخته می‌شود، به سرعت انتقال داده بین دو دستگاه در یک شبکه اشاره دارد. معمولا با بیت بر ثانیه (bps) یا بایت بر ثانیه (Bps) اندازه گیری می شود. سرعت شبکه بسته به نوع شبکه، دستگاه های مورد استفاده و فاصله بین آنها می تواند متفاوت باشد.

به زبان ساده، سرعت شبکه سرعت انتقال داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر در شبکه است. سرعت شبکه بالاتر به این معنی است که داده ها می توانند سریعتر منتقل شوند و در نتیجه دانلودها، آپلودها و سرعت کلی مرور اینترنت سریعتر می شود.

ما همیشه می شنویم که مردم هنگام اشاره به عملکرد شبکه در مورد سرعت صحبت می کنند. عمدتا به این دلیل که سرعت یکی از ساده ترین معیارهای شبکه برای درک است.

اما وقتی پای نظارت بر سرعت شبکه به میان می آید، اندازه گیری سرعت شبکه با یک راه حل مانیتورینگ شبکه سرتاسر مهم است که سایر معیارهای کلیدی شبکه را نیز اندازه گیری می کند، مانند packet loss ، jitter و latency  تا عملکرد واقعی را به طور کامل مشاهده کنید. 

پهنای باند شبکه چیست؟

پهنای باند حداکثر مقدار داده ای است که می تواند از طریق یک لینک، از یک منبع به یک مقصد منتقل شود. پهنای باند یک اندازه گیری بلادرنگ (real-time) نیست، بلکه به ظرفیت کلی یک لینک شبکه اشاره دارد. وقتی استفاده از پهنای باند را نظارت می کنید، معمولا با مگابیت بر ثانیه (Mbps) یا گیگابیت بر ثانیه (Gbps) اندازه گیری می شود.

در تصویر بالا، لینک آبی بین PC1 و PC2 دارای پهنای باند شبکه 400 مگابیت بر ثانیه (Mbps) است. به این معنی که ظرفیت کلی برای انتقال داده با سرعت 400 مگابیت بر ثانیه را دارد نه اینکه داده ها همیشه آنقدر داده را به یکباره منتقل می کنند، فقط به این معنی است که می تواند این کار انجام شود.

بیایید به مثالی از بزرگراه برای نشان دادن بهتر پهنای باند نگاه کنیم.

بالای بزرگراه می تواند 10 ماشین بر ثانیه را هندل کند، این نشان دهنده پهنای باند آن (حداکثر ظرفیت) است. این بدان معنا نیست که جاده همیشه 10 ماشین بر ثانیه از آن عبور می کند، فقط به این معنی است که جاده توانایی حمل 10 ماشین بر ثانیه را دارد.

هنگام خرید اتصال اینترنتی، ارائه دهندگان خدمات اغلب سرعت خود را با گفتن حداکثر سرعت به بازار عرضه می کنند. آنچه شما باید بدانید این است که همیشه سرعت های تبلیغ شده را دریافت نمی کنید، اما این توانایی را دارد که پهنای باند زیادی را مدیریت کند.
امیدوارم که تا اینجا  درک کرده باشید که پهنای باند چیست. حالا بیایید به سراغ توان عملیاتی برویم.

توان عملیاتی شبکه چیست؟

توان عملیاتی اندازه گیری داده های واقعی است که بین دو دستگاه شبکه منتقل می شود. توان عملیاتی را می توان به عنوان نرخ انتقال داده نیز نامید و بر حسب بیت بر ثانیه (bps) اندازه گیری می شود.

در تصویر بالا  خط آبی حداکثر پهنای باند اتصال و خط قرمز میزان خروجی (میزان داده ای که در زمان واقعی(real-time) از طریق اتصال عبور می کند) است. بنابراین اتصال آبی می تواند 400 مگابیت بر ثانیه را تحمل کند اما تنها 1000 کیلوبیت بر ثانیه توسط دو کامپیوتر استفاده می شود.

تفاوت پهنای باند و  توان عملیاتی چیست؟

اگر از ابتدای این مقاله شروع کرده اید، احتمالا تفاوت بین پهنای باند و توان عملیاتی را می دانید. به طور خلاصه:

• Bandwidth = حداکثر مقدار داده ای که می تواند منتقل شود.
• Throughput = مقدار واقعی داده ای که بین دو دستگاه منتقل می شود.

ساده ترین مثال برای نشان دادن این موضوع می‌تواند یک بزرگراه باشد.

بزرگراه می تواند 10 خودرو بر ثانیه (پهنای باند) را انتقال دهد، اما تنها 7 خودرو در هر ثانیه در حال انتقال هستند (بازده)، پس در بزرگراه می تواند تعداد بیشتر یا کمتری اتومبیل تردد کند تا حداکثر 10 اتومبیل بر ثانیه.

حالا بیایید به پهنای باند در مقابل توان عملیاتی در نمودار شبکه نگاه کنیم.

این شبکه دارای یک اتصال 10 گیگابیت بر ثانیه از کامپیوتر شخصی تا اینترنت است. هنگامی که کامپیوتر شخصی یک فایل را از اینترنت دانلود می کند، تنها 100000 کیلوبیت بر ثانیه (100 مگابیت بر ثانیه) دارد. رایانه شخصی تنها از 1 درصد پهنای باند استفاده می کند.

بنابراین سوال بزرگ این است که من 10 گیگابیت بر ثانیه اتصال دارم چرا با این سرعت دانلود یا انتقال نمی دهم؟ عوامل زیادی وجود دارد که می تواند بر توان عملیاتی شبکه شما تأثیر بگذارد و من در بخش بعدی به این موضوع خواهم پرداخت.
 

عوامل موثر بر توان عملیاتی شبکه چیست؟

خیلی وقت‌هابا این پرسش مواجه می‌شویم که : «من کانکشن 1 گیگ دارم، چرا سرعت دانلودم اینقدر پایینه؟»

این سوال بسیار رایج است و در پاسخ به آن باید توجه داشت که  توان عملیاتی اغلب کمتر از پهنای باند است. در زیر مهمترین دلایلی که توان عملیاتی کمتر از پهنای باند است آورده شده است:

• سایر کاربران و دستگاه هایی که پهنای باند مصرف می کنند

درک این نکته مهم است که در شبکه شما تنها کاربر آن نیستید. بنابراین احتمالا هرگز توان عملیاتی را که ممکن است انتظار داشته باشید نخواهید دید، مگر اینکه در زمانی که هیچ کس دیگری متصل نیست (شاید نیمه شب) وصل باشید.

نمودار بالا نشان می دهد که چگونه چندین کامپیوتر  از اتصال 1 گیگابیت بر ثانیه استفاده می کنند. 1 گیگابیت بر ثانیه کل پهنای باند موجود است و باید بین همه دستگاه ها به اشتراک گذاشته شود. هر کامپیوتری نمی تواند همزمان با سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه دانلود کند، زیرا می‌شود 3 گیگابیت برثانیه است و آنقدر پهنای باند در دسترس نیست!

معمولا دستگاه‌ها پهنای باند موجود را دریافت می‌کنند. بنابراین اگر PC1 یک فایل را دانلود می کند و از سرعت 100 مگابیت بر ثانیه استفاده می کند، این بدان معناست که پهنای باند 900 مگابیت بر ثانیه برای PC2 و PC3 در دسترس است.

این یکی از عوامل اصلی است که بر توان عملیاتی تأثیر می گذارد. PC2 ممکن است یک فایل عظیم را دانلود کند و 600 مگابیت بر ثانیه از پهنای باند مصرف کند و تنها 400 را برای دستگاه های دیگر باقی بگذارد.

• تجهیزات شبکه ای که باعث ایجاد Bottleneck پهنای باند می شود

برای به دست آوردن حداکثر توان از اتصالات خود، همه تجهیزات از ابتدا به انتها باید یک اتصال داشته باشند.

نمودار بالا دارای اتصالات 10 گیگابیت بر ثانیه از کامپیوتر -> سوئیچ -> روتر است، اما از روتر به فایروال فقط یک اتصال 1 گیگابیت بر ثانیه برقرار است. این یک Bottleneck ایجاد می کند و عملکرد شبکه را کاهش می دهد. به دلیل این Bottleneck ، دستگاه‌ها هرگز اتصال اینترنت سریعتر از 1 گیگابیت بر ثانیه نخواهند داشت.

• فایروال‌ها می‌توانند تاثیر زیادی بر توان عملیاتی داشته باشند

فایروال ها برای تجزیه و تحلیل ترافیک در هنگام ورود و خروج از شبکه شما طراحی شده اند، این می تواند تاخیر و توان عملیاتی را افزایش دهد.

در زیر یک جریان ترافیک معمولی با فایروال نصب شده است.

1. PC1 درخواستی را به اینترنت ارسال می کند
2. فایروال درخواست را دریافت می کند
3. فایروال آن را به موتور تحلیلگر می فرستد تا بررسی های مختلف را انجام دهد
4. وقتی پردازش انجام شد، موتور آنالیز آن را به فایروال باز می‌فرستد
5. فایروال ترافیک را جلو می برد

همانطور که می بینید فایروال باید ترافیک را قبل از ارسال درخواست به اینترنت پردازش کند. این تاخیر را اضافه می کند که می تواند سرعت شبکه را کاهش دهد.

بهترین کاری که باید انجام دهید این است که فایروال خود را به درستی اندازه بگیرید تا قدرت کافی برای پردازش ترافیک شبکه بدون تاخیر زیاد داشته باشد.

• تجهیزات شبکه معیوب یا نامناسب پیکربندی شده است

تجهیزات معیوب مانند کابل شبکه بد یا کارت شبکه خراب، عملکرد شبکه را از بین می برد. تجهیزات معیوب پکتها را رها می کنند، تأخیر اضافه می کنند و باعث ایجاد خطا در هنگام انتقال ترافیک می شوند.

علاوه بر این، تجهیزاتی که به درستی پیکربندی نشده‌اند می‌توانند عملکرد بزرگی در شبکه شما داشته باشند. به عنوان مثال، اگر ISP شما یک اتصال 1 گیگابیت بر ثانیه به روتر خود ارائه دهد، اما اگر آن را به یک اینترفیس  100 مگابیت بر ثانیه متصل کنید، فقط یک bottleneck ایجاد کرده اید.

نحوه بهینه سازی توان عملیاتی

سه مرحله برای نحوه بهینه سازی توان عملیاتی وجود دارد:

1. داده ها را جمع آوری کنید

اولین قدم برای بهینه سازی بسیاری از انواع فرآیندها، جمع آوری داده ها است. از نرم افزارهای کاربردی برای اندازه گیری توان عملیاتی شبکه های خود در یک دوره زمانی استفاده کنید. همچنین می توانید بررسی کنید که آیا توان عملیاتی شما در زمان های خاص کند است یا خیر. به دست آوردن این اطلاعات ایده ای از عملکرد فعلی شبکه شما را ارائه می دهد و به شما امکان می دهد به راه های موثری برای بهبود طراحی و عملکرد شبکه فکر کنید.

2. مشکل را شناسایی کنید

پس از ارزیابی نرخ توان خود، به دنبال علل اولیه آنها باشید. در اینجا برخی از احتمالات وجود دارد:

• Network latency

تاخیر شبکه زمانی است که شبکه برای انتقال بسته ها در فواصل مختلف از مبدا به مقصد نیاز دارد. می توانید این زمان را به عنوان زمان رفت و برگشت یا زمان انتقال داده یک طرفه اندازه گیری کنید. نرخ تأخیر بالا به این معنی است که شبکه شما برای انتقال داده ها زمان زیادی می برد. برای کاربران، این می تواند به این معنی باشد که پس از درخواست، دوره های زیادی از انتظار برای پاسخ وجود دارد. نرخ پایین تاخیر ایده آل است و منجر به رضایت بالای کاربر می شود. کاهش تأخیر کلیدی برای بهینه سازی توان عملیاتی شماست.

• Packet loss

از دست دادن بسته، عدم رسیدن بسته های داده به مقصد است. این مشکل برای برنامه‌هایی که به پردازش بسته‌های real-time وابسته هستند، مانند برنامه‌های ویدیویی، صوتی و بازی رایج‌تر است. به عنوان مثال، Packet loss ممکن است باعث شود صدای یک پروتکل صوتی از طریق اینترنت (VoIP) رد شود. منجر به کندی سرویس، اختلال در اتصال و حتی از دست دادن کامل اتصال شبکه می شود. دلایل Packet loss شامل congestion و اشکالات نرم افزاری است.

• Jitter 

Jitter به تاخیر در ارسال بسته های داده در سراسر شبکه ها اشاره دارد که معمولا به دلیل ازدحام (congestion) یا تغییر مسیر ایجاد می شود. این باعث تاخیر یا اشکال برای کاربرانی می شود که سعی در دسترسی به برنامه ها دارند. جیتر می تواند مشکلاتی را در VoIP ایجاد کند و صحبت کردن و شنیدن واضح در تماس را سخت کند.

3. به مشکلات رسیدگی کنید

یکی از رایج ترین دلایل تاخیر زیاد، bottleneck شبکه است. این به ازدحام (congestion) ترافیک اشاره دارد، پدیده ای که در آن افراد زیادی به طور همزمان سعی می کنند از یک شبکه استفاده کنند. مثلا درشبکه برخی مشاغل، این می تواند بعد از ناهار رایج باشد، زمانی که کارمندان یکباره به محل کار خود باز می گردند. اگر بسیاری از افراد در تلاش برای دانلود فایل‌ها یا استفاده از برنامه‌های پیچیده هستند، سرعت شبکه می‌تواند حتی کمتر هم بشود. شما می توانید با پرداختن مستقیم به bottleneck تاخیر را به حداقل برسانید.

سعی کنید روترها یا سوئیچ‌های خود را ارتقا دهید تا با ترافیک بالا هماهنگ باشد. همچنین می‌توانید تعداد گره‌هایی (node) را که شبکه استفاده می‌کند کاهش دهید، تا بسته‌ها مسافت کوتاه‌تری برای سفر داشته باشند. به طور معمول، هر چه دستگاه‌های شبکه بیشتریدر مسیر داده‌ها وجود داشته باشد، زمان بیشتری طول می‌کشد تا داده‌ها به مقصد برسند. به این دلیل که داده در  هر دستگاه با تاخیر اندکی مواجه می‌شود،  با کاهش این دستگاه‌ها، می‌توان داده‌ها را سریع‌تر به مقصد رساند.

در ادامه چند راهکار دیگر برای کاهش تاخیر و حل مسائل مختلف توان عملیاتی  بیان شده است:

• بررسی مصرف نقطه پایانی؛ برخی از کارمندان ممکن است با استفاده از برنامه‌های غیرمرتبط با کار، تاخیر ایجاد کنند.
• استفاده از کابل اترنت؛ می تواند تاخیر و  پکت لاس را کاهش دهد.
• ریستارت شبکه؛  می تواند به رفع اشکالات نرم افزار کمک کند.
• بستن برنامه‌های اضافی؛  برخی از برنامه ها به ویژه پهنای باند فشرده هستند.
• غیر فعال کردم فایروال؛  فایروال ها ممکن است باعث افزایش ترافیک شوند.
• ارتقای سخت افزاری؛  خرید روترها و سوئیچ های به روز شده را در نظر بگیرید.
• تماس با ارائه دهنده خدمات اینترنتی؛  مشکل ممکن است  کلی باشد.

نحوه بهینه سازی پهنای باند

در حالی که توان عملیاتی و پهنای باند بسیار مشابه هستند، تمرکز بر روی بهینه سازی هر یک به طور خاص می تواند در ایجاد بهبودهای طولانی مدت در سیستم های شبکه کمک کند. می‌توانید از نرم‌افزار و داده‌های نظارتی برای بررسی اینکه آیا پهنای باند کافی برای رسیدگی به نیازهای کسب‌وکارتان دارید یا خیر، استفاده کنید. اگر نه، در اینجا چند مرحله برای حل مشکلات پهنای باند وجود دارد:

1. تنظیمات کیفیت خدمات خود را تنظیم کنید

تنظیمات کیفیت خدمات دستورالعمل هایی هستند که می توانید به روتر خود منتقل کنید. اینها را تنظیم کنید تا مطمئن شوید شبکه شما مهم ترین انواع داده ها و ترافیک را در اولویت قرار می دهد. این اجازه می دهد تا برنامه های کاربردی با تعمیر و نگهداری بالا پهنای باند کافی برای عملکرد خوب داشته باشند.

2. استفاده از برنامه های کاربردی مبتنی بر ابر را در نظر بگیرید

در مورد استفاده از برنامه های مبتنی بر ابر برای کمک به مدیریت حجم زیادی از داده ها فکر کنید. برون سپاری ترافیک به شرکت های شخص ثالث می تواند فشار روی شبکه شما را کاهش دهد و سرعت و عملکرد را بهبود بخشد. همچنین ممکن است از مزایای دیگری مانند امنیت داده ها نیز بهره مند شوید.

3. ترافیک غیر ضروری را حذف کنید

مسدود کردن انواع خاصی از ترافیک یا وب‌سایت‌ها در ساعات کاری مانند برنامه‌های ویدیویی و سرویس‌های پخش را در نظر بگیرید. این نوع برنامه ها می توانند حجم زیادی از پهنای باند را مصرف کنند و فضای کمی برای نرم افزارهای مهم باقی بگذارند. به این ترتیب، می توانید کارمندان را تشویق کنید که از پهنای باند برای عملیات ضروری تجاری استفاده کنند.

4. زمان بندی پشتیبان گیری و به روز رسانی خود را سازماندهی کنید

پشتیبان گیری، به روز رسانی و فعالیت های مشابه از فضای پهنای باند زیادی استفاده می کند و ممکن است منجر به کندی عملکرد شبکه و خاموش شدن برخی از عملکردهای شبکه شود. انجام این تعمیرات نرم افزار و سایر اقدامات نگهداری خارج از ساعات کاری عادی بسیار مهم است. به این ترتیب، کارمندان می توانند از ظرفیت کامل برنامه ها در زمانی که در محل کار به آن نیاز دارند بهره مند شوند.
 

نحوه مانیتورینگ پهنای باند و توان عملیاتی شبکه

می‌توانید دستگاه‌های فردی(individual devices) مانند کارت رابط شبکه را بررسی کنید، اما این تصویر کامل را به شما نشان نمی‌دهد. شما باید روتر، سوئیچ ها، فایروال ها و هر دو اتصال ورودی (inbound) و خروجی (outbound) خود را مانیتور کنید. در زیر برخی از ابزارهای توصیه شده وجود دارد که نظارت بر پهنای باند و توان عملیاتی را آسان می کند.

• iPerf

iPerf یک ابزار خط فرمان است که برای اندازه گیری پهنای باند در شبکه های IP طراحی شده است. عملکرد اصلی آن تنظیم اندازه ویندوز TCP است اما برای آزمایش توان عملیاتی و حداکثر پهنای باند قابل دستیابی عالی عمل می کند.

توجه: iPerf برای اجرای آزمایش‌های منفرد روی یک رابط مستقل استفاده می‌شود، این ابزاری نیست که شبکه را 7/24 نظارت کند. اگر می خواهید به طور مداوم پهنای باند و توان عملیاتی را کنترل کنید، بقیه این لیست را بررسی کنید.

• ابزار Network Performance Monitor

SolarWinds Network Performance Monitor (NPM)  ابزاری محبوب برای نظارت بر پهنای باند و توان عملیاتی است. SolarWinds پیشرو در فضای نظارت بر عملکرد شبکه با بیش از 300000 مشتری است. آنچه من در مورد NPM بیشتر دوست دارم داشبورد با کاربری آسان آن است، شما می توانید به سرعت از یک صفحه به کل شبکه خود نگاهی بیندازید.

• ابزار Paessler PRTG

ابزار عالی دیگر برای نظارت بر پهنای باند و توان عملیاتی، مانیتور شبکه Paessler PRTG است. مانیتور PRTG دارای یک ویژگی کشف خودکار (auto-discover) عالی برای اضافه کردن سریع دستگاه‌هایی است که می‌خواهید پهنای باند و توان عملیاتی آنها را نظارت کنید. PRTG می تواند ترافیک را از روتر شما بخواند و نتایج را در یک نمودار ساده نمایش دهد تا به راحتی استفاده از پهنای باند را مشاهده کند.

• ابزار Network Bandwidth Analyzer Pack

بسته تحلیلگر پهنای باند شبکه (BAP) ابزار نهایی برای ردیابی پهنای باند، توان عملیاتی و نظارت بر عملکرد شبکه است. با BAP می توانید مشکلات پهنای باند را تا سطح اپلیکیشن و کاربر پیگیری کنید.

خلاصه

امیدوارم این مقاله در مورد تفاوت  پهنای باند و توان عملیاتی مفید بوده باشد

به عنوان مدیر یک شبکه، درک تفاوت و نحوه عیب یابی مشکلات عملکرد شبکه مهم است. مشکل ممکن است سرعت دانلود پایین باشد و باید بدانید که آیا مشکل از پهنای باند است یا توان پردازشی.

سرمایه گذاری بر روی یک ابزار مانیتور بر شبکه واقعا می تواند کار را آسان کند. فقط مطمئن شوید که تمام دستگاه های شبکه و اتصالات ورودی و خروجی را مانیتور می‌کنید.