Was ist Netzwerkbandbreite?

Die Netzwerkbandbreite ist eine Messung, die die maximale Kapazität einer drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsverbindung zur Übertragung von Daten über eine Netzwerkverbindung in einer bestimmten Zeit angibt. Typischerweise wird die Bandbreite in der Anzahl der Bits, Kilobit, Megabit oder Gigabit dargestellt, die in 1 Sekunde übertragen werden können. Gleichbedeutend mit Kapazität, Bandbreite und Datenübertragungsrate. Bandbreite ist kein Maß für die Netzwerkgeschwindigkeit – ein weit verbreitetes Missverständnis.

Wie funktioniert Bandbreite?

Je mehr Bandbreite eine Datenverbindung hat, desto mehr Daten kann sie gleichzeitig senden und empfangen. Im Konzept kann die Bandbreite mit dem Wasservolumen verglichen werden, das durch ein Rohr fließen kann. Je breiter der Durchmesser des Rohres ist, desto mehr Wasser kann gleichzeitig durch das Rohr fließen. Bandbreite funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Je höher die Kapazität der Kommunikationsverbindung ist, desto mehr Daten können pro Sekunde durch sie fließen.

Die Kosten für eine Netzwerkverbindung steigen mit zunehmender Bandbreite. Daher ist eine dedizierte DIA-Verbindung (Dedicated Internet Access) mit 1 Gigabit pro Sekunde (Gbps) teurer als eine Verbindung, die einen Durchsatz von 250 Megabit pro Sekunde (Mbps) verarbeiten kann.

Bandbreite vs. Geschwindigkeit

Die Begriffe Bandbreite und Geschwindigkeit werden oft synonym, aber nicht korrekt verwendet. Die Ursache der Verwirrung kann zum Teil auf Werbung von Internet Service Providern (ISPs) zurückzuführen sein, die die beiden miteinander verbinden, indem sie sich auf höhere Geschwindigkeiten beziehen, wenn sie wirklich Bandbreite bedeuten.

Geschwindigkeit bezieht sich im Wesentlichen auf die Geschwindigkeit, mit der Daten übertragen werden können, während die Definition von Bandbreite die Kapazität für diese Geschwindigkeit ist. Um die Wassermetapher noch einmal zu verwenden, bezieht sich Geschwindigkeit darauf, wie schnell Wasser durch ein Rohr gedrückt werden kann; Bandbreite bezieht sich auf die Wassermenge, die über einen festgelegten Zeitrahmen durch das Rohr bewegt werden kann.

Warum Bandbreite wichtig ist

Bandbreite ist keine unbegrenzte Ressource. An einem bestimmten Bereitstellungsort, z. B. zu Hause oder in einem Unternehmen, steht nur so viel Kapazität zur Verfügung. Manchmal ist dies auf physikalische Einschränkungen des Netzwerkgeräts zurückzuführen, z. B. Router oder Modem, Verkabelung oder verwendete drahtlose Frequenzen. In anderen Fällen wird die Bandbreite absichtlich von einem Netzwerkadministrator oder einem Internet- oder WAN-Carrier (Wide Area Network) begrenzt.

Mehrere Geräte, die dieselbe Verbindung verwenden, müssen die Bandbreite gemeinsam nutzen. Einige Geräte, z. B. Fernseher, die 4K-Videos streamen, sind Bandbreitenschweine. Im Vergleich dazu verbraucht ein Webinar in der Regel viel weniger Bandbreite. Obwohl Geschwindigkeit und Bandbreite nicht austauschbar sind, ist eine größere Bandbreite unerlässlich, um tolerierbare Geschwindigkeiten auf mehreren Geräten aufrechtzuerhalten. Um dies zu veranschaulichen, finden Sie hier die durchschnittliche Bandbreite, die für verschiedene Dienste verbraucht wird:

Messung der Bandbreite

Während die Bandbreite traditionell in Bits pro Sekunde (bps) ausgedrückt wird, haben moderne Netzwerkverbindungen jetzt eine weitaus größere Kapazität, weshalb die Bandbreite jetzt häufiger als Mbps oder Gbps ausgedrückt wird.

Bandbreitenverbindungen können symmetrisch sein, was bedeutet, dass die Datenkapazität in beiden Richtungen – Upload und Download – gleich ist, oder asymmetrisch, was bedeutet, dass Download- und Upload-Kapazität nicht gleich sind. Bei asymmetrischen Verbindungen ist die Upload-Kapazität in der Regel kleiner als die Download-Kapazität. WAN- und DIA-Verbindungen der Unternehmensklasse verfügen häufiger über symmetrische Bandbreite.

Überlegungen zur Berechnung der Bandbreite

Der technologische Fortschritt hat einige Bandbreitenberechnungen komplexer gemacht und kann von der Art der verwendeten Netzwerkverbindung abhängen. Beispielsweise können Glasfasern, die verschiedene Arten von Lichtwellen und Zeitmultiplex verwenden, im Vergleich zu Kupfer-Ethernet-Alternativen mehr Daten gleichzeitig über eine Verbindung übertragen, wodurch die Bandbreite effektiv erhöht wird.

In mobilen Datennetzen wie Long-Term Evolution oder LTE und 5G ist die Bandbreite definiert als das Frequenzspektrum, das Betreiber von der Federal Communications Commission und der National Telecommunications and Information Administration für die Verwendung in den USA lizenzieren können. Der Träger kann dann drahtlose Technologien verwenden, um Daten über dieses Spektrum zu transportieren, um die größte Bandbreite zu erreichen, die die Hardware bereitstellen kann.

Das Wi-Fi-Spektrum gilt dagegen als nicht lizenziert. Somit kann jeder mit einem WLAN-Zugangspunkt (AP) oder WLAN-Router ein drahtloses Netzwerk erstellen. Der Nachteil ist, dass das Spektrum nicht garantiert verfügbar ist. Daher kann die Wi-Fi-Bandbreite leiden, wenn andere Wi-Fi-APs versuchen, einige oder alle der gleichen Frequenzen zu verwenden.

Die effektive Bandbreite – die höchste zuverlässige Übertragungsrate, die eine Verbindung auf einer bestimmten Transporttechnologie bereitstellen kann – kann mit einem Bandbreitentest gemessen werden. Während eines Bandbreitentests wird die Kapazität der Verbindung bestimmt, indem wiederholt die Zeit gemessen wird, die eine bestimmte Datei benötigt, um ihren Ursprungspunkt zu verlassen und erfolgreich an ihrem Zielort herunterzuladen.

Nachdem der Bandbreitenverbrauch im gesamten Netzwerk ermittelt wurde, muss ermittelt werden, wo sich Anwendungen und Daten befinden, und der durchschnittliche Bandbreitenbedarf für jeden Benutzer und jede Sitzung berechnet werden.

Um zu verstehen, wie viel Bandbreite ein Netzwerk-Uplink oder Internet-Breitband benötigt, führen Sie die folgenden vier Schritte aus:

1. Bestimmen Sie, welche Anwendungen verwendet werden.
2. Bestimmen Sie die Bandbreitenanforderungen jeder Anwendung.
3. Multiplizieren Sie die Anwendungsanforderungen jeder Anwendung mit der Anzahl der erwarteten gleichzeitigen Benutzer.
4. Addieren Sie alle Anwendungsbandbreitennummern zusammen.

Um den Bandbreitenbedarf für öffentliche oder private Clouds über Internet- oder WAN-Verbindungen zu ermitteln, gilt dieselbe Berechnung. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass die verfügbare Bandbreite in einem lokalen Netzwerk oder WLAN im Vergleich zu WAN- oder ETHERNET-Verbindungen normalerweise weitaus größer ist. Daher ist eine genaue Bewertung der Bandbreitenanforderungen ebenso wichtig wie die Überwachung der Verbindungsauslastung im Laufe der Zeit. Die Überwachung der Bandbreite, die im Laufe des Tages, der Woche, des Monats oder des Jahres verwendet wird, kann Netzwerktechnikern dabei helfen, festzustellen, ob eine WAN / ETHERNET-Verbindung über ausreichende Bandbreite verfügt oder ob ein Bandbreitenupgrade erforderlich ist.

Wenn in einem Netzwerk nicht genügend Bandbreite vorhanden ist, funktionieren Anwendungen und Dienste schlecht.

Faktoren, die die Netzwerkleistung beeinflussen

Die maximale Kapazität einer Netzwerkverbindung ist nur ein Faktor, der die Netzwerkleistung beeinflusst. Paketverlust, Latenz und Jitter können den Netzwerkdurchsatz beeinträchtigen und dazu führen, dass eine Verbindung mit hoher Kapazität wie eine Verbindung mit weniger verfügbarer Bandbreite funktioniert.

Ein End-to-End-Netzwerkpfad besteht normalerweise aus mehreren Verbindungen mit jeweils unterschiedlicher Bandbreitenkapazität. Infolgedessen wird die Verbindung mit der niedrigsten Bandbreite oft als Engpass bezeichnet, da sie die Gesamtkapazität aller Verbindungen im Pfad einschränken kann.

Viele Unternehmensnetzwerke werden mit mehreren aggregierten Links bereitgestellt, die als eine einzige logische Verbindung fungieren. Wenn beispielsweise ein Switch-Uplink vier aggregierte 1-Gbit/s-Verbindungen verwendet, verfügt er über eine effektive Durchsatzkapazität von 4 Gbit / s. Wenn jedoch zwei dieser Verbindungen ausfallen würden, würde das Bandbreitenlimit auf 2 Gbit / s sinken.

Bandbreite nach Bedarf

Bandbreite für Internet- oder WAN-Verbindungen wird normalerweise zu einem festgelegten Preis pro Monat verkauft. Bandwidth on Demand – auch dynamische Bandbreitenzuweisung oder Burstable Bandwidth genannt – ist jedoch ein alternatives Modell, mit dem Abonnenten die verfügbare Bandbreite zu bestimmten Zeiten oder für bestimmte Zwecke erhöhen können. Bandwidth on Demand ist eine Technik, die zusätzliche Kapazität auf einer Kommunikationsverbindung bereitstellen kann, um Bursts im Datenverkehr aufzunehmen, die vorübergehend mehr Bandbreite erfordern.

Anstatt das Netzwerk das ganze Jahr über mit teuren dedizierten Links zu überversorgen, wird Bandwidth on demand häufig in WANs verwendet, um die Kapazität nach Bedarf für ein besonderes Ereignis oder eine Tageszeit zu erhöhen, zu der der Datenverkehr voraussichtlich ansteigen wird. Ein Online-Blumenhändler zum Beispiel muss seine Kapazität möglicherweise nur in den Wochen vor dem Muttertag erhöhen. Bandwidth on Demand ermöglicht es Unternehmen, nur für die zusätzliche Bandbreite zu bezahlen, die sie über einen kürzeren Zeitraum verbrauchen.

Bandbreite nach Bedarf ist über viele Internet- und WAN-Dienstanbieter verfügbar. Abhängig von der Netzwerkverbindung, die ein Kunde derzeit nutzt, kann ein Anbieter möglicherweise zusätzliche Kapazität bei Bedarf über die vorhandene Verbindung bereitstellen. Beispielsweise kann eine 100-Mbit / s-Verbindung bis zu 1 GB bursten, da die Verbindung des Dienstanbieters über verfügbare Kapazität verfügt. Wenn ein Kunde mehr als die absolute maximale Bandbreite benötigt, die auf dieser Verbindung verfügbar ist, wäre eine andere physische Verbindung erforderlich.

Gelegentlich ermöglicht ein Dienstanbieter Kunden, ihre abonnierte Bandbreitenobergrenze zu überschreiten, ohne zusätzliche Gebühren zu erheben. Wenn Kunden jedoch regelmäßig mehr als 100 Mbit / s mit der Burst-Funktion erhalten, werden sie üblicherweise vom Dienstanbieter anhand von 95-Perzentilberechnungen in Rechnung gestellt.

SD-WAN vereinfacht dedizierte Bandbreitenkapazitätsplanungsprozesse

Die SD-WAN-Technologie (Software-Defined WAN) kann Kunden zusätzliche Kapazität bieten, indem der Datenverkehr über mehrere WAN- und DIA-Verbindungen anstatt über eine einzelne Verbindung ausgeglichen wird. SD-WAN-Bereitstellungen verwenden häufig eine Multiprotokoll-Label-Switching- oder MPLS-Verbindung oder andere Arten von dedizierten Transportverbindungen in Kombination mit einer kostengünstigeren Breitband-Internet- oder Mobilfunkverbindung.

Wie optimieren und überwachen Sie die Bandbreitennutzung?

Netzwerktechnikern stehen mehrere Optionen zur Verfügung, wenn eine Netzwerkverbindung überlastet ist. Die häufigste Wahl ist die Erhöhung der Bandbreite. Dies kann durch ein Upgrade der physischen Durchsatzfähigkeiten der Verbindung oder durch Portaggregation und Lastenausgleich erreicht werden, um den Datenverkehr logisch auf mehrere Verbindungen aufzuteilen. Manchmal sind diese Techniken jedoch nicht möglich.

ISPs oder Netzwerkadministratoren können auch absichtlich die Geschwindigkeit von Daten, die über das Netzwerk übertragen werden, nach oben oder unten anpassen, eine Maßnahme, die als Bandbreitendrosselung bezeichnet wird. Es gibt verschiedene Gründe für die Bandbreitendrosselung, einschließlich der Begrenzung der Netzwerküberlastung, insbesondere in öffentlichen Zugangsnetzen. ISPs können Drosselung verwenden, um die Bandbreitennutzung durch einen bestimmten Benutzer oder eine bestimmte Benutzerklasse zu reduzieren. Bei gestaffelten Preisen kann ein Dienstanbieter beispielsweise ein Menü mit Upload- und Download-Bandbreite anbieten. ISPs können auch die Bandbreite drosseln, um die Nutzung für alle Benutzer im Netzwerk auszugleichen.

Die Verwendung von Bandbreitendrosselung im Internet wurde von Befürwortern der Netzneutralität kritisiert, die sagen, dass die Praxis aus politischen oder wirtschaftlichen Gründen missbraucht werden kann und dass sie unfair auf Teile der Bevölkerung abzielt.

Ein Geschwindigkeitstest kann durchgeführt werden, um festzustellen, ob ein ISP die Bandbreite drosselt. Geschwindigkeitstests messen die Geschwindigkeit zwischen einem Gerät und einem Testserver über die Internetverbindung eines Geräts. ISPs bieten Geschwindigkeitstests auf ihren eigenen Websites an, und unabhängige Tests sind auch von Diensten wie Speedtest verfügbar. Da viele Faktoren die Ergebnisse eines Geschwindigkeitstests beeinflussen können, wird im Allgemeinen empfohlen, mehrere Tests zu verschiedenen Tageszeiten durchzuführen und verschiedene Server zu aktivieren, die über die Geschwindigkeitstestsite verfügbar sind. Es wird auch empfohlen, einen Geschwindigkeitstest über eine Kabelverbindung durchzuführen.

Datenübertragungsdrosselung schränkt absichtlich die über ein Netzwerk gesendete oder empfangene Datenmenge ein, insbesondere um Spam oder die Massenübertragung von E-Mails über einen Server zu verhindern. Es kann als eine andere Form der Bandbreitendrosselung angesehen werden. Wenn es in einem ausreichend großen Umfang implementiert ist, kann die Drosselung der Datenübertragung die Ausbreitung von Computerviren, Würmern oder anderer Malware über das Internet kontrollieren.

Tools zur Überwachung der Netzwerkbandbreite sind verfügbar, um Leistungsprobleme zu identifizieren, z. B. einen fehlerhaften Router oder einen mit Malware infizierten Computer, der an einem Distributed-Denial-of-Service-Angriff beteiligt ist. Wie bereits erwähnt, kann die Bandbreitenüberwachung Netzwerkadministratoren auch dabei helfen, das zukünftige Netzwerkwachstum besser zu planen – um zu sehen, wo im Netzwerk die Bandbreite am meisten benötigt wird. Überwachungstools können Administratoren auch dabei helfen, festzustellen, ob ihr ISP die Service-Level-Vereinbarung in ihrem Vertrag erfüllt.

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