Кіріспе

Желінің өткізу қабілетін әртүрлі платформаларда қолжетімді әртүрлі құралдар арқылы өлшеуге болады. Осы бетте осы құралдардың өлшеуге тырысатын теориясы және осы өлшемдерге қатысты мәселелер түсіндіріледі. Желіде өткізу қабілетін өлшеу себептері. Адамдар көбінесе байланыс желісінің немесе желіге қолжетімділіктің секундына биттермен ең жоғары деректерді өткізу қабілетін өлшеу туралы алаңдайды. Өлшеуді жүргізудің әдеттегі тәсілі – "ірі" файлды бір жүйеден екінші жүйеге жіберу және файлды көшіруді немесе көшіруді аяқтауға кеткен уақытты өлшеу. Содан кейін өткізу қабілеті файл көлемін уақытқа бөлу арқылы мегабит, килобит немесе секундына биттермен есептеледі. Алайда, мұндай тәжірибенің нәтижесі көбінесе теориялық ең жоғары деректерді өткізу қабілетінен төмен жақсы өнімділік көрсеткішін береді, бұл адамдар өздерінің байланыс желісі дұрыс жұмыс істемейді деп ойлауына себеп болады. Шындығында, өткізу қабілетіндегі шығындардан басқа, өткізуге көптеген қосымша шығындар да кіреді, оларға кідіріс, TCP қабылдау терезесінің көлемі және жүйелік шектеулер жатады, яғни есептелген жақсы өнімділік ең жоғары қол жетімді өткізу қабілетін көрсетпейді.

Жарық кеңдігін тексеру бағдарламалық жасақтамасы

Желілік кеңістікті сынау бағдарламалық жасақтамасы желі немесе интернет қосылысының максималды өткізгіштігін анықтау үшін қолданылады. Әдетте, бұл белгілі бір уақыт ішінде максималды көлемдегі деректерді жүктеу немесе белгілі бір көлемдегі деректерді ең аз уақыт ішінде жіберу арқылы жасалады. Осы себепті, кеңістіктік сынақтар олар жүргізіліп жатқанда интернет арқылы деректерді жіберуді баяулатуы мүмкін, сондай-ақ деректерді пайдалану құнын арттыруы да мүмкін.

Номенклатура

Байланыс желілерінің өткізу қабілеті секундына биттерде (бит/с), секундына килобиттерде (кбит/с), секундына мегабиттерде (Мбит/с) және секундына гигабиттерде (Гбит/с) өлшенеді. Бұл қолданбада кило, мега және гига – стандартты S.I. префикстері болып табылады, олар 1000 (кило), 1 000 000 (мега) және 1 000 000 000 (гига) еселігін көрсетеді. Файл өлшемдері әдетте байттармен өлшенеді – килобайттар, мегабайттар және гигабайттар қолданылады, мұнда бір байт сегіз биттен тұрады. Қазіргі оқулықтарда бір килобайт 1000 байт, бір мегабайт 1 000 000 байт, және т.б. деп, 1998 жылғы Халықаралық электротехникалық комиссияның (IEC) стандартына сәйкес анықталады. Дегенмен, Windows жүйелерінде қабылданған конвенция бойынша 1 килобайт 1024 (немесе 210) байтқа тең, бұл 1 кибибайтқа сәйкес келеді. Сол сияқты, "1 мегабайт" көлеміндегі файл 1024 × 1024 байт, яғни 1 мебибайтқа тең, ал "1 гигабайт" 1024 × 1024 × 1024 байт = 1 гибибайтқа тең.

Суффикстерді шатастыратын және сәйкес келмейтін қолдану

Адамдар көбінесе жиі қолданылатын сөздерді қысқартып айтуға бейім. Файл өлшемі үшін біреудің '64 к' файлы (яғни 64 килобайт) немесе '100 мег' файлы (яғни 100 мегабайт) бар деп айтуы жиі кездеседі. Желінің бит жылдамдығы туралы сөйлескенде, адамдар өткізу қабілеті, ені және жылдамдық терминдерін бір-бірімен алмастырып қолданады және желіні '64 к' желісі немесе '2 мег' желісі деп атайды, яғни 64 кбит/с немесе 2 Мбит/с (қосылымның жолақты ендерінің тізімін де қараңыз). Дегенмен, '64 к' желісі бір секунд ішінде '64 к' файлын жібермейді. Бұл телекоммуникация және компьютерлік техника саласында тәжірибесі жоқ адамдарға түсініксіз болуы мүмкін, сондықтан кейде жаңсақтықтар туындайды. Шындығында, 64 килобайт файлдың көлемі 64 × 1,024 × 8 бит, ал 64 к желісі биттерді 64 × 1,000 бит/с жылдамдықпен жібереді, сондықтан 64 к желісі арқылы 64 килобайт файлды жіберуге кететін уақыт кем дегенде (64 × 1,024 × 8) / (64 × 1,000) секундты құрайды, яғни 8,192 секунд.

Жалпы шығындар және деректердің форматтары

Көптеген адамдар қолданатын жалпы байланыс желісі – асинхронды басталу-тоқталу немесе жай ғана "асинхронды" сериялық байланыс. Егер сізде үйдегі немесе кеңседегі компьютерге қосылған сыртқы модем болса, онда байланыс асинхронды сериялық қосылым арқылы болуы мүмкін. Оның артықшылығы – ол қарапайым, оны тек үш сым арқылы іске асыруға болады: жіберу, қабылдау және сигналдық жер (немесе сигналдық ортақ). RS 232 интерфейсінде бос уақыттағы қосылымға үздіксіз теріс кернеу қолданылады. "Нөл" биті сигналдық жерге қатысты оң кернеу айырмасы ретінде, ал "бір" биті сигналдық жерге қатысты теріс кернеу ретінде көрсетіледі, сондықтан ол бос күйден ажыратылмайды. Бұл дегеніміз, сіз біт "бір" бастағанын оны бос уақыттан ажырату үшін білуіңіз керек. Бұл алдын ала келісілгендей, деректердің сілтеме арқылы қаншалықты жылдам жіберілетінін, содан кейін байттың басталуын белгілейтін бастапқы битті қолдану арқылы жасалады. Бұл бастапқы бит "нөл" биті болады. Тоқтату биттері "бір" биттер, яғни теріс кернеу. Шын мәнінде, біт беру жылдамдығы, әр таңбадағы бит саны, паритет және тоқтату биттерінің саны (таңбаның соңын білдіретін) туралы алдын ала келісілген нәрселер болады. "9600 8 E 2" белгілемесі секундына 9600 бит, әр таңбаға 8 бит, жұп паритет және 2 тоқтату битін білдіреді. Асинхронды сериялық қосылымның жиі қолданылатын орнатылуы – 9600 8 N 1 (9600 бит/с, әр таңбаға 8 бит, паритет жоқ және 1 тоқтату биті) – бір 8 биттік таңбаны жіберу үшін барлығы 10 бит жіберіледі (бір бастапқы бит, 8 биттен тұратын байт және бір тоқтату биті). Бұл 20% үстеме шығын, сондықтан 9600 бит/с асинхронды сериялық сілтеме деректерді секундына 9600/8 байт (1200 байт/с) жылдамдығымен емес, бұл жағдайда секундына 9600/10 байт (960 байт/с) жылдамдығымен жібереді, бұл күткеннен әлдеқайда баяу. Жағдай нашарлауы мүмкін. Егер паритет көрсетілсе және 2 тоқтату биті қолданылса, 8 биттік таңбаны тасымалдау үшін барлығы 4 бит қажет (бір бастапқы бит, бір паритет биті және екі тоқтату биті) немесе 50%! Бұл жағдайда 9600 бит/с қосылым 9600/12 байт/с (800 байт/с) тасымалдайды. Асинхронды сериялық интерфейстер әдетте 230,4 кбит/с дейін биттік беру жылдамдығын қолдайды. Егер ол паритетсіз және бір тоқтату битімен орнатылса, бұл байт беру жылдамдығы 23,04 кбайт/с дегенді білдіреді. Асинхронды сериялық қосылымның артықшылығы – оның қарапайымдылығы. Бір кемшілігі – деректерді тасымалдаудың төмен тиімділігі. Бұл проблеманы синхронды интерфейсті пайдалану арқылы шешуге болады. Интерфейстің бұл түрінде сағат сигналы бөлек сымға қосылады, ал биттер сағатпен синхронды түрде жіберіледі – интерфейс әр жеке таңбаның басталу және тоқтату биттерін іздеудің қажеті жоқ, алайда жіберу және қабылдау сағаттарының синхронды сақталуын қамтамасыз ететін механизм болуы керек, сондықтан деректер белгілі делимитаторлармен бөлінген бірнеше таңбалардың фреймдеріне бөлінеді. Фреймді байланыс үшін үш жалпы кодтау схемасы бар – HDLC, PPP және Ethernet.

HDLC

HDLC қолданғанда, әр байттың бастауы, қателерді тексеру биті және бір немесе екі тоқтау биті болмай, байттар бір фреймге жиналады. Фреймнің басталуы мен аяқталуы "жалауша" арқылы көрсетіледі, ал қателерді анықтау фреймді тексеру тізбегі арқылы жүзеге асырылады. Егер фреймде 32 биттік максималды адрес, 16 биттік максималды басқару бөлігі және 16 биттік максималды фреймді тексеру тізбегі болса, фреймге шамамен 64 биттік үстеме шығын жұмсалуы мүмкін. Егер әрбір фреймде тек бір байт болса, деректерді өткізу тиімділігі өте төмен болады. Бірақ байттар көбінесе жиналады, сондықтан максималды 64 биттік үстеме шығынмен, 24 байттан астам дерек көтерген фреймдер асинхронды тізбекті қосылымдардан тиімдірек. Фреймдердің мөлшері өзгеріп отыруы мүмкін, себебі олар әртүрлі мөлшердегі деректерді тасымалдай алады, бұл HDLC қосылысының үстеме шығыны тұрақты емес екенін білдіреді.

ҚТҚ

"Нүктеден нүктеге протоколы" (PPP) RFC 1570, RFC 1661 және RFC 1662 Интернеттік сұрау тілектерімен анықталады. Пакеттерді қаптау тұрғысынан, PPP HDLC-ге өте ұқсас, бірақ деректердің ашықтығын сақтай отырып, фреймдерді шектеу үшін биттік және байттық ("октат толтырылған") әдістерін қолдайды.

Эфир желісі

Ethernet – бұл "жергілікті желі" (LAN) технологиясы, және ол кадрлар түрінде ұйымдастырылған. Екі жүйе арасындағы байланыста кадрдың электрлік түрде қалай анықталатыны, HDLC немесе PPP протоколдары қолданылатын, әдеттегі кең аймақтық желі технологиясынан өзгеше, бірақ бұл ерекшеліктер өткізу қабілетін есептеу үшін маңызды емес. Ethernet – ортақ орта, сондықтан екі жүйе бір-біріне файл жіберген кезде, олардың байланысқа толыққанды қол жеткізілгеніне кепілдік жоқ. Егер бірнеше жүйе бір уақытта байланыс құруға тырысса, кез келген екі жүйе арасындағы өткізу қабілеті қол жетімді номиналды ендік жолақтан әлдеқайда төмен болуы мүмкін.

Басқа төменгі деңгейдегі протоколдар

Топтық-топтық байланыстар жүйелер арасындағы көптеген қосылыстар үшін жалғыз нұсқа емес. Фрейм релейі, ATM және MPLS негізіндегі қызметтерді де қолдануға болады. Деректердің өтімділігін есептеу немесе бағалау кезінде кадр/клетка/пакет форматының және технологияның толыққанды іске асырылуының мән-жайларын түсіну қажет.

Фреймді релелеу

Фрейм релейі деректерді тасымалдайтын кадр форматын анықтау үшін өңделген HDLC форматын пайдаланады.

АТМ

Асинхронды беру режимі (ATM) деректерді тасымалдаудың түбегейлі басқа әдісін қолданады. Өзгермелі ұзындығы бар кадрлар немесе пакеттердің орнына деректер белгілі бір өлшемдегі жасушаларда тасымалданады. Әрбір жасушаның ұзындығы 53 байтқа тең, алғашқы 5 байты – тақырып, ал келесі 48 байты – пайдалы жүктеме ретінде анықталады. Деректер желісі көбінесе 48 байттан асатын дерек пакеттерін қажет етеді, сондықтан кіші жасушалармен тасымалдау үшін үлкен дерек пакеттерін стандартты тәртіппен қалай бөлу керектігін анықтайтын бейімделу процесі бар. Бұл процесс тасымалданатын деректерге байланысты өзгереді, сондықтан ATM терминологиясында ATM бейімделу қабаттарының әртүрлі түрлері бар. Көптеген деректер үшін анықталған процесс ATM бейімделу қабаты №5 немесе AAL5 деп аталады. ATM байланыстарының өнімділігін түсіну үшін, тасымалданатын деректер үшін қандай ATM бейімделу қабаты қолданылғанын білу қажет.

MPLS

Көппротоколдық белгілер ауыстыру (MPLS) қолданыстағы деректер пакеттеріне «белгі» деп аталатын стандартты таңба немесе бас қосады. Кейбір жағдайларда MPLS-ті «үстелген» түрде қолдануға болады, яғни таңбалар бұрыннан белгіленген пакеттерге қосылады. MPLS жүйелері арасындағы байланыс «табиғи» болуы мүмкін, яғни негізгі тасымалдау протоколы болмайды, немесе MPLS белгісі бар пакеттер фреймдік релелік немесе HDLC пакеттерінің ішінде пайдалы жүктеме ретінде тасымалдануы мүмкін. Дұрыс өнімділікті есептеу үшін мұндай конфигурацияларды ескеру қажет. Мысалы, деректер пакетіне екі MPLS белгісі «белгілерді үйіп қою» арқылы тіркелуі мүмкін, содан кейін ол HDLC кадрының ішіне пайдалы жүктеме ретінде орналастырылады. Бұл, пакетке бір MPLS белгісін тіркеп, оны ешқандай негізгі протоколсыз «табиғи» түрде қабылдау жүйесіне жіберуге қарағанда көбірек жүктеме тудырады.

Жоғары деңгейдегі хаттамалар

Кейбір жүйелер файлдар мен деректерді HDLC немесе PPP кадрларының "Деректер" өрісіне файлдың мазмұнын көшіру арқылы жібереді, бірақ деректерді HDLC немесе PPP кадрының "Деректер" өрісінде форматтау үшін тағы бір протокол қабаты қолданылады. Ең көп қолданылатын мұндай протокол – RFC 791 стандартымен анықталған Интернет протоколы (IP). Бұл өз қосымша шығындарын тудырады. Қайтадан, көптеген жүйелер файлдың мазмұнын IP пакеттеріне көшірмейді, екі жүйе арасындағы байланысты басқаратын тағы бір протоколды қолданады – RFC 1812 стандартымен анықталған TCP (Тасымалдау бақылау протоколы). Бұл да өз шығындарын қосады. Соңында, деректерді беру процесін басқаратын соңғы протокол қабаты болады. Бұл үшін жиі қолданылатын протокол – файлдарды беру протоколы.