Wat is bandbreedte?

Je hebt waarschijnlijk de geadverteerde bandbreedte gezien als je ooit hebt gewinkeld voor een nieuwe internetverbinding. Je hebt waarschijnlijk je werkelijk gemeten bandbreedte gezien als je een internetsnelheidstest hebt uitgevoerd. Hoewel het duidelijk is dat hogere getallen beter zijn, kan het een beetje onduidelijk zijn wat precies de bandbreedte is als je niet zo bekend bent met de terminologie.

Wat is bandbreedte?

Bandbreedte is een maat voor de maximaal mogelijke transmissiesnelheid van een verbinding. In sommige randgevallen, zoals bij de bandbreedte van internetverbindingen, is de geadverteerde bandbreedte mogelijk geen harde limiet, aangezien sommige landen wetgeving hebben die ISP's verplicht om ten minste te voldoen aan de geadverteerde snelheden voor een specifieke. Over het algemeen groot, het aandeel van het klantenbestand. ISP's bieden meestal iets meer dan geadverteerd om mogelijke rechtszaken te voorkomen als dit het geval is. De bandbreedte is de absolute bovengrens van verzonden gegevens in termen van de werkelijke bandbreedte van een kabel of draadloze transmissietechnologie.

Zoals bij elke gegevensmaat, wordt bandbreedte gemeten in bits of bytes. Een bit is een enkele eenheid van binaire gegevens, 1 of 0. Een byte is samengesteld uit acht bits, het standaardnummer van een groep bits. Gelukkig is de moderne bandbreedte erg hoog. In de miljoenen of miljarden bits per seconde wordt dit over het algemeen weergegeven als megabits per seconde of gigabits per seconde en megabytes per seconde of gigabytes per seconde. De standaard eenheidscontractie hiervoor is respectievelijk Mbps, Gbps, MBps en GBps. Deze kunnen echter soms de "p" vervangen door een "/" zoals in andere eenheden in de loop van de tijd, zoals Mb/s.

Opmerking: eenheden gemeten in bits gebruiken altijd een kleine letter "b", dwz Gb/s. Bytes worden altijd weergegeven met een hoofdletter "B", dwz MB/s.

Het is belangrijk om te onthouden dat alles gemeten in bytes er acht keer kleiner uitziet dan hetzelfde gemeten in bits. Een glasvezelverbinding van 1 gigabit per seconde levert bijvoorbeeld 125 megabytes per seconde op. Deze conversieratio is essentieel omdat bandbreedtes, zoals uw internetsnelheid, meestal worden weergegeven in veelvouden van bits per seconde. Terwijl bestandsgroottes over het algemeen worden weergegeven in veelvouden van bytes per seconde.

Latentie

Hoewel bandbreedte de meest bekende maatstaf is voor verbindingssnelheid, is het verre van de enige. Latentie is een andere belangrijke maatregel om rekening mee te houden. Latentie wordt vaak niet gevoeld door de gebruiker voor interne verbindingen met hun computer of lokaal netwerk. Dat betekent echter niet dat het geen effect heeft. Het effect van latentie wordt het vaakst gevoeld op internet, hoewel het ook wel 'ping' wordt genoemd.

Latentie is de mate van vertraging tussen het verzenden van een verzoek en het ontvangen van het verzoek door de ontvanger. Op internet kan latentie variëren met de afstand tot de server waarmee u communiceert. Een standaardping naar de VS vanuit het VK duurt bijvoorbeeld ongeveer 100 milliseconden. In sommige gevallen, als u in de buurt van de serverlocatie woont, kunt u slechts 10 of zelfs 8 milliseconden krijgen. Latentie daaronder gebeurt echter niet echt op internet, omdat uw signaal nog steeds door meerdere netwerken moet reizen. Op lokale netwerken kunt u pings van milliseconden of submilliseconden krijgen. Op lokaal aangesloten geheugenapparaten kan de latentie laag genoeg zijn om in nanoseconden te worden gemeten.

Het maakt niet uit hoe goed je bandbreedte is. Als je een grote latentie hebt, heb je een slechte ervaring. Neem bijvoorbeeld Mars. Zelfs als je een gigabit internetverbinding naar de aarde zou hebben, zou het nog minstens zes minuten duren voordat het signaal de aarde bereikt en nog minstens zes minuten om een ​​antwoord te krijgen. Dit is niet geweldig om op internet te surfen of om Mars-rovers te besturen.

Doorvoer

De doorvoer is een andere maatstaf. Het lijkt sterk op bandbreedte, maar meet de bruikbare gegevensbandbreedte die momenteel wordt gebruikt. Het houdt rekening met eventuele signaleringsoverhead en het feit dat sommige apparaten een verbinding met hoge bandbreedte mogelijk niet kunnen verzadigen.

Neem bijvoorbeeld een SATA-kabel. Hij heeft een bandbreedte van 6Gb/s of 750MB/s. SATA wordt traditioneel gebruikt om HDD's aan te sluiten. Een HDD kan echter doorgaans alleen gegevens lezen met een snelheid van ongeveer 230 MB/s. Dit is de echte maatstaf voor verzonden gegevens in plaats van de theoretische piekbandbreedte van de verbinding. Doorvoer is van cruciaal belang wanneer de bandbreedte van een verbinding niet de beperkende factor is.

Dit diagram legt duidelijk het verschil uit tussen bandbreedte, doorvoer en latentie. Bron: DNSstuff

Een klassiek voorbeeld

Een groot probleem met bandbreedte is te zien bij het uitvoeren van grote overdrachten. Stel je een bedrijf voor dat een ramp heeft gehad die verschillende kritieke harde schijven heeft beschadigd. Stel, een stroomstoot heeft de schijven kapot gemaakt. Gelukkig hadden ze reserveschijven bij de hand die ze gewoon konden verwisselen en back-ups van waaruit ze konden herstellen.

Nu realiseren ze zich echter het bandbreedteprobleem. Ze slaan gegevens op snelle PCIe Gen3 SSD's op, maar de back-up wordt op afstand opgeslagen. De remote site heeft een gigabit ethernet verbinding. Dit klinkt geweldig voor thuisgebruikers, maar 1Gb/s is slechts 125 MB/s, wat langzamer is dan een harde schijf gegevens kan overdragen. Met een back-up in het bereik van 100 TB en gebruikmakend van de totale bandbreedte van de verbinding, duurt het meer dan negen dagen om de overdracht te voltooien. Dit is natuurlijk slecht.

Hier biedt een ingenieur uitkomst. Ze rijden de drie uur durende reis naar het andere datacenter, verzamelen en labelen zorgvuldig alle benodigde schijven en rijden er vervolgens mee terug in hun auto. Het plan is dat zodra ze de heen- en terugreis hebben voltooid, ze de schijven lokaal kunnen aansluiten en het herstelproces kunnen voltooien met veel hogere lokale overdrachtssnelheden.

Hoewel dit plan een vreselijke latentie van drie uur kan hebben en een retourtijd van minimaal zes uur, biedt het handmatig verplaatsen van de schijven een uitstekende bandbreedte waardoor het hele proces in minder dan een dag kan worden voltooid. Dit leidt tot de klassieke zin in planningsscenario's voor noodherstel: "Onderschat nooit de bandbreedte van een vrachtwagen vol harde schijven."

Opmerking: de methode "vrachtwagen vol harde schijven" wordt vaak gebruikt om substantiële wetenschappelijke datasets van de locatie over te dragen. Waar de gegevens zijn verzameld naar de supercomputer die deze zal verwerken.

Conclusie

Bandbreedte is een maatstaf voor de hoogst mogelijke overdrachtssnelheid van een verbinding. Het is een belangrijke maatstaf voor de verbindingssnelheid, maar over het algemeen alleen als het de beperkende factor is. Het is belangrijk om te weten wanneer bandbreedte een belangrijke beperkende factor is en wanneer niet. Andere maatstaven voor verbindingssnelheid, zoals latentie en doorvoer, kunnen ook belangrijke beperkende factoren zijn. In het ideale geval wilt u niet dat één enkel groot knelpunt en overdrachtssnelheden overeenkomen, terwijl u een nuttige verbinding biedt voor uw gebruiksscenario's.

Sommige serversystemen, voornamelijk gebruiksdashboards voor cloudservers, verwijzen vaak naar bandbreedte. In dit geval betekenen ze over het algemeen niet de piekoverdrachtssnelheid. In plaats daarvan verwijzen ze naar de totale hoeveelheid gegevens die in de loop van de tijd is overgedragen, meestal een dag, week, maand of jaar. Technisch gezien mag dit geen bandbreedte worden genoemd. Een betere naam hiervoor zou "maandelijkse gegevensoverdracht" of iets dergelijks zijn, aangezien dit een maatstaf is voor het daadwerkelijke gebruik, niet voor de theoretische piekgegevensoverdracht.