Was ist Bandbreite?

Sie haben wahrscheinlich die beworbene Bandbreite gesehen, wenn Sie jemals nach einer neuen Internetverbindung gesucht haben. Sie haben wahrscheinlich Ihre tatsächlich gemessene Bandbreite gesehen, wenn Sie einen Internet-Geschwindigkeitstest durchgeführt haben. Obwohl es offensichtlich ist, dass höhere Zahlen besser sind, kann es ein wenig unklar sein, was Bandbreite genau ist, wenn Sie mit der Terminologie nicht so vertraut sind.

Was ist Bandbreite?

Die Bandbreite ist ein Maß für die maximal mögliche Übertragungsrate einer Verbindung. In einigen Grenzfällen, wie bei Bandbreiten für Internetverbindungen, ist die beworbene Bandbreite möglicherweise keine feste Grenze, da einige Länder Gesetze haben, die von ISPs verlangen, dass sie mindestens die beworbenen Geschwindigkeiten für eine bestimmte Bandbreite einhalten. Generell groß ist der Anteil des Kundenstamms. ISPs bieten in der Regel etwas mehr als angekündigt, um potenzielle Klagen zu vermeiden, wenn dies der Fall ist. Die Bandbreite ist die absolute Obergrenze der übertragenen Daten bezogen auf die tatsächliche Bandbreite einer Kabel- oder Funkübertragungstechnik.

Wie bei jedem Datenmaß wird die Bandbreite in Bits oder Bytes gemessen. Ein Bit ist eine einzelne Einheit binärer Daten, entweder 1 oder 0. Ein Byte besteht aus acht Bits, der Standardzahl einer Gruppe von Bits. Glücklicherweise ist die moderne Bandbreite sehr hoch. Bei Millionen oder Milliarden Bit pro Sekunde wird dies im Allgemeinen als Megabit pro Sekunde oder Gigabit pro Sekunde und Megabyte pro Sekunde oder Gigabyte pro Sekunde angezeigt. Die Standardeinheitenkontraktion für diese ist Mbps, Gbps, MBps bzw. GBps. Allerdings kann es vorkommen, dass das „p“ im Laufe der Zeit durch ein „/“ ersetzt wird, wie in anderen Einheiten, z. B. Mb/s.

Hinweis: Einheiten, die in Bits gemessen werden, verwenden immer ein kleines „b“, dh Gb/s. Bytes werden immer mit einem großen „B“ dargestellt, dh MB/s.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass alles, was in Bytes gemessen wird, achtmal kleiner aussieht als dasselbe, was in Bits gemessen wird. Beispielsweise liefert eine Glasfaserverbindung mit 1 Gigabit pro Sekunde 125 Megabyte pro Sekunde. Diese Konvertierungsrate ist wichtig, da Bandbreiten, wie z. B. Ihre Internetgeschwindigkeit, normalerweise in Vielfachen von Bits pro Sekunde angegeben werden. Während Dateigrößen im Allgemeinen in Vielfachen von Bytes pro Sekunde aufgeführt sind.

Latenz

Die Bandbreite ist zwar das bekannteste Maß für die Verbindungsgeschwindigkeit, aber bei weitem nicht das einzige. Latenz ist ein weiteres wichtiges Maß, das berücksichtigt werden muss. Die Latenz wird vom Benutzer bei internen Verbindungen zu seinem Computer oder lokalen Netzwerk oft nicht wahrgenommen. Das heißt aber nicht, dass es keine Wirkung hat. Der Effekt der Latenz ist am häufigsten im Internet zu spüren, obwohl er auch als „Ping“ bezeichnet wird.

Die Latenz ist das Maß für die Verzögerung zwischen dem Senden einer Anfrage und dem Beginn des Empfangs beim Empfänger. Im Internet kann die Latenz je nach Entfernung zum Server, mit dem Sie kommunizieren, variieren. Beispielsweise dauert ein Standard-Ping von Großbritannien in die USA etwa 100 Millisekunden. Wenn Sie in der Nähe des Serverstandorts wohnen, können Sie in einigen Fällen nur 10 oder sogar 8 Millisekunden erreichen. Latenzen darunter treten im Internet jedoch nicht wirklich auf, da Ihr Signal immer noch mehrere Netzwerke durchlaufen muss. In lokalen Netzwerken können Sie Millisekunden- oder Sub-Millisekunden-Pings erhalten. Auf lokal verbundenen Speichergeräten kann die Latenz niedrig genug sein, um in Nanosekunden gemessen zu werden.

Es spielt keine Rolle, wie gut Ihre Bandbreite ist. Wenn Sie eine große Latenz haben, werden Sie eine schlechte Erfahrung machen. Nehmen Sie zum Beispiel den Mars. Selbst wenn Sie eine Gigabit-Internetverbindung zur Erde hätten, würde es immer noch mindestens sechs Minuten dauern, bis das Signal die Erde erreicht, und mindestens weitere sechs Minuten, um eine Antwort zu erhalten. Dies ist nicht gut zum Surfen im Internet oder zum Versuch, Mars-Rover zu fahren.

Durchsatz

Der Durchsatz ist ein weiteres Maß. Sie ist der Bandbreite sehr ähnlich, misst aber die aktuell genutzte nutzbare Datenbandbreite. Es berücksichtigt jeglichen Signalisierungs-Overhead und die Tatsache, dass einige Geräte möglicherweise nicht in der Lage sind, eine Verbindung mit hoher Bandbreite zu sättigen.

Nehmen Sie zum Beispiel ein SATA-Kabel. Es hat eine Bandbreite von 6 Gb/s oder 750 MB/s. SATA wird traditionell zum Anschluss von HDDs verwendet. Eine HDD kann jedoch typischerweise nur Daten mit etwa 230 MB/s lesen. Dies ist das tatsächliche Maß der übertragenen Daten und nicht die theoretische Spitzenbandbreite der Verbindung. Der Durchsatz ist entscheidend, wenn die Bandbreite einer Verbindung nicht der begrenzende Faktor ist.

Dieses Diagramm erklärt deutlich den Unterschied zwischen Bandbreite, Durchsatz und Latenz. Quelle: DNSstuff

Ein klassisches Beispiel

Ein großes Problem mit der Bandbreite zeigt sich, wenn Sie versuchen, große Übertragungen durchzuführen. Stellen Sie sich ein Unternehmen vor, das einen Katastrophenstreik erlitten hat, der mehrere kritische Festplatten beschädigt hat. Angenommen, ein Stromstoß hat die Laufwerke durchgebrannt. Zum Glück hatten sie Ersatzlaufwerke zur Hand, die sie einfach austauschen konnten, und Backups, von denen sie sie wiederherstellen konnten.

Jetzt jedoch erkennen sie das Bandbreitenproblem. Sie speichern Daten auf schnellen PCIe-Gen3-SSDs, aber das Backup wird remote gespeichert. Die Gegenstelle verfügt über eine Gigabit-Ethernet-Verbindung. Das klingt für Privatanwender großartig, aber 1 Gb/s sind nur 125 MB/s, was langsamer ist, als eine Festplatte Daten übertragen kann. Mit einem Backup im Bereich von 100 TB und Nutzung der gesamten Bandbreite der Verbindung dauert es mehr als neun Tage, um die Übertragung abzuschließen. Das ist natürlich schlecht.

Hier bietet ein Ingenieur eine Lösung an. Sie fahren die dreistündige Fahrt zum anderen Rechenzentrum, sammeln und beschriften sorgfältig alle erforderlichen Laufwerke und fahren dann mit ihnen in ihrem Auto zurück. Der Plan sieht vor, dass sie nach Abschluss des Roundtrips die Laufwerke lokal anschließen und den Wiederherstellungsprozess mit viel schnelleren lokalen Übertragungsgeschwindigkeiten abschließen können.

Während dieser Plan eine schreckliche Latenzzeit von drei Stunden und eine Hin- und Rücklaufzeit von mindestens sechs Stunden haben kann, bietet das manuelle Bewegen der Laufwerke eine hervorragende Bandbreite, sodass der gesamte Prozess in weniger als einem Tag abgeschlossen werden kann. Dies führt zu dem klassischen Satz in Disaster-Recovery-Planungsszenarien: „Unterschätzen Sie niemals die Bandbreite eines Lastwagens voller Festplatten.“

Hinweis: Die „LKW voller Festplatten“-Methode wird häufig verwendet, um umfangreiche wissenschaftliche Datensätze vom Standort zu übertragen. Wo die Daten an den Supercomputer gesammelt wurden, der sie verarbeitet.

Abschluss

Die Bandbreite ist ein Maß für die maximal mögliche Übertragungsgeschwindigkeit einer Verbindung. Es ist ein wichtiges Maß für die Verbindungsgeschwindigkeit, aber im Allgemeinen nur, wenn es der begrenzende Faktor ist. Es ist wichtig zu wissen, wann die Bandbreite ein wichtiger limitierender Faktor ist und wann nicht. Andere Verbindungsgeschwindigkeitsmaße wie Latenz und Durchsatz können ebenfalls wichtige einschränkende Faktoren sein. Idealerweise möchten Sie nicht, dass ein einzelner großer Engpass und Übertragungsgeschwindigkeiten übereinstimmen, während Sie eine nützliche Verbindung für Ihre Anwendungsfälle bereitstellen.

Einige Serversysteme, hauptsächlich Dashboards zur Nutzung von Cloud-Servern, beziehen sich häufig auf die Bandbreite. In diesem Fall bedeuten sie im Allgemeinen nicht die Spitzenübertragungsrate. Stattdessen beziehen sie sich auf die Gesamtmenge der im Laufe der Zeit übertragenen Daten, typischerweise einen Tag, eine Woche, einen Monat oder ein Jahr. Technisch gesehen sollte dies nicht als Bandbreite bezeichnet werden. Ein besserer Name dafür wäre „monatlich übertragene Daten“ oder ähnlich, da dies ein Maß für die tatsächliche Nutzung ist, nicht für die theoretische Spitzendatenübertragung.