帯域幅、遅延、ジッター、パケットロス

ネットワークのパフォーマンスを評価する場合、帯域幅、遅延、ジッター、パケット損失の XNUMX つの側面から評価できます。

ネットワークパフォーマンスメトリクス

帯域幅

概念: 帯域幅は、百度百科では、単位時間内にネットワーク内のある地点から別の地点に通過できる「最高のデータ レート」として定義されています。

コンピュータ ネットワークでは、帯域幅とは、ネットワークが通過できる最高のデータ レート、つまり XNUMX 秒あたりのビット数 (通常は bps で測定) を指します。

簡単に言うと、帯域幅は高速道路にたとえられ、単位時間内に通過できる車両の数を示します。

表現: 帯域幅は通常 bps で表され、XNUMX 秒あたりのビット数を示します。

帯域幅を説明するとき、「ビット/秒」が省略されることがよくあります。 たとえば、100M の帯域幅は 100Mbps です。ここで、Mbps はメガビット/秒を表します。

ただし、ソフトウェアをダウンロードする速度は Byte/s (0 秒あたりのバイト数) で測定されます。 これには、バイトとビット間の変換が含まれます。 1 進数システムでは、8 または XNUMX がデータ記憶の最小単位であるビットであり、XNUMX ビットで XNUMX バイトが構成されます。

ブロードバンド サービスに加入している場合、100M の帯域幅は 100Mbps を指します。 理論上のネットワーク ダウンロード速度はわずか 12.5MBps ですが、実際には 10MBps 未満になる可能性があります。 この不一致は、ユーザーのコンピュータのパフォーマンス、ネットワーク機器の品質、リソースの使用状況、ネットワークのピーク時間、Web サイトのサービスの機能、回線の劣化、信号の減衰など、さまざまな要因によって発生します。その結果、実際のネットワークは理論上の速度に到達できません。

レイテンシ

レイテンシーとは、簡単に言うと、メッセージがネットワークの一端からもう一端に伝わるまでにかかる時間です。

たとえば、コンピューター上の Google のアドレスに ping を送信した場合です。

結果は、レイテンシが 12ms であることを示しています。 この遅延は、ICMP メッセージが私のコンピュータから Google のサーバーに送られて戻ってくるまでに必要な往復時間を指します。

(Ping は、データ パケットがユーザーのデバイスからテスト ポイントに送信され、すぐにユーザーのデバイスに戻るまでにかかる往復時間を指します。これは一般にネットワーク遅延として知られており、ミリ秒 (ms) 単位で測定されます。 )

ネットワーク待ち時間 には、処理遅延、キューイング遅延、送信遅延、伝播遅延の XNUMX つの主要な要素が含まれます。 実際には、主に伝送遅延と伝播遅延を考慮します。

処理遅延：スイッチやルーターなどのネットワークデバイスは、パケットを受信して​​から処理するのに一定の時間がかかります。 これには、カプセル化解除、ヘッダー分析、データ抽出、エラー チェック、ルート選択などのタスクが含まれます。

通常、高速ルーターの処理遅延はマイクロ秒程度か、それ以下です。

キューイング遅延: キュー遅延とは、パケットがルーターやスイッチなどのネットワーク デバイスによって処理される間にキュー内で費やされる時間を指します。

パケットのキュー遅延は、現在キュー内に送信中の他のパケットがあるかどうかによって異なります。

キューが空で、他のパケットが送信されていない場合、パケットのキュー遅延はゼロです。 逆に、トラフィックが多く、他の多くのパケットも送信を待機している場合、キュー遅延が大幅に増加する可能性があります。

実際のキュー遅延は通常、ミリ秒からマイクロ秒の範囲です。

伝送遅延: 送信遅延とは、ルーターとスイッチがデータを送信するのにかかる時間であり、ルーターのキューがパケットをネットワーク リンクに配信するのに必要な時間です。

(L) がパケットの長さをビット単位で表し、(R) がルーター A からルーター B へのリンク伝送速度をビット/秒 (bps) で表す場合、伝送遅延は L/R です。

実際の伝送遅延は通常、ミリ秒からマイクロ秒の範囲です。

伝播遅延: 伝播遅延は、メッセージが XNUMX つのルーター間の物理リンクを通過するのにかかる時間です。

伝播遅延は、XNUMX つのルータ間の距離をリンクの伝播速度で割ったものに等しく、(D/S) で示されます。(D) は XNUMX つのルータ間の距離、(S) はリンクの伝播速度です。リンク。

実際の伝播遅延はミリ秒単位です。

これらの遅延を理解することは、ネットワーク パフォーマンスを最適化し、効率的なデータ送信を確保するために重要です。

ジッタ

ネットワークにおけるジッターとは、ネットワークの輻輳、タイミング ドリフト、またはルート変更によって引き起こされる、到着するパケット間の時間遅延の変動を指します。 たとえば、Web サイトにアクセスするときに発生する最大遅延が 10 ミリ秒、最小遅延が 5 ミリ秒の場合、ネットワーク ジッターは 5 ミリ秒になります。

ジッターはネットワークの安定性を評価するために使用されます。 ジッターが小さいほど、ネットワークはより安定します。

これは、良好なゲーム体験を保証するために高いネットワークの安定性が必要とされるオンライン ゲームでは特に重要です。

ネットワーク ジッターの原因: ネットワーク ジッターは、ネットワーク内で輻輳が発生すると発生する可能性があり、エンドツーエンドの遅延に影響を及ぼす可変的なキュー遅延が発生します。 これにより、ルーター A とルーター B の間の遅延が変動し、ネットワーク ジッターが発生する可能性があります。

パケットロス

パケット損失は、XNUMX つ以上のデータ パケットがネットワーク経由で宛先に到達できない場合に発生します。 受信側が欠落データを検出した場合、シーケンス番号に基づいて欠落パケットの再送信を要求します。

パケット損失はいくつかの要因によって発生する可能性がありますが、最も一般的な要因の XNUMX つはネットワークの輻輳です。 データ トラフィックが重すぎてネットワーク機器が処理できない場合、必然的に一部のパケットが失われる可能性があります。

パケットロス率: パケット損失率は、送信されたパケットの総数に対するテスト中に失われたデータ パケットの数の比率です。 たとえば、100 個のパケットが送信され、1 個のパケットが失われた場合、パケット損失率は XNUMX% になります。

積み重ね: スタッキングとは、スタッキング ケーブルを使用してスタッキング機能をサポートする複数のスイッチを接続し、全体としてデータ転送に参加する単一のスイッチ デバイスに論理的に仮想化することを指します。 スタッキングは広く使用されている水平仮想化テクノロジです。 off信頼性の向上、ポート数の拡張、帯域幅の増加、ネットワーク構成の簡素化などの利点があります。

なぜスタッキングが必要なのでしょうか?

従来のキャンパス ネットワークは、デバイスとリンクの冗長性を使用して高い信頼性を確保していますが、リンクの使用率が低く、ネットワークのメンテナンス コストが高くなります。 スタッキング テクノロジーにより、複数のスイッチが XNUMX つのスイッチに仮想化され、ネットワーク展開が簡素化され、ネットワーク メンテナンスの作業負荷が軽減されます。 スタッキングには多くの利点があります。

信頼性の向上: スタッキングにより、複数のスイッチが冗長バックアップ システムを形成できます。 たとえば、スイッチ A とスイッチ B がスタックされている場合、相互にバックアップされます。 スイッチ A に障害が発生した場合、スイッチ B が引き継ぎ、システムが正常に動作し続けることが保証されます。 さらに、スタック型システムはクロスデバイス リンク アグリゲーションをサポートしており、リンクの冗長性も提供します。

スタッキング回路図

拡張されたポート番号: ユーザー数が XNUMX つのスイッチで処理できるポート密度を超える場合、既存のスイッチに新しいスイッチを追加してスタック システムを形成し、使用可能なポートの数を拡張できます。

拡張ポート番号の回路図

帯域幅の増加: スイッチのアップリンク帯域幅を増やすために、新しいスイッチを追加してスタック システムを形成できます。 メンバー スイッチの複数の物理リンクをアグリゲーション グループに構成して、スイッチのアップリンク帯域幅を拡張できます。

帯域幅の増加

簡素化されたネットワーク構成: スタック型ネットワークでは、複数のデバイスが単一の論理デバイスとして仮想的に構成されます。 この簡素化により、ループを解消するための MSTP などのプロトコルの必要性がなくなり、ネットワーク構成が合理化され、単一デバイス障害の場合にはクロスデバイス リンク アグリゲーションに依存して迅速なフェイルオーバーが実現されるため、信頼性が向上します。

簡素化されたネットワーク構成

長距離スタッキング：各フロアのユーザーは、廊下のスイッチを介して外部ネットワークにアクセスできます。 遠く離れたコリドー スイッチを接続してスタックを形成することで、各建物を事実上単一のアクセス デバイスに変え、ネットワーク構造を簡素化します。 各建物にはコア ネットワークへの複数のリンクがあり、ネットワークの堅牢性と信頼性が向上します。 複数のコリドー スイッチの構成がスタック システムの構成に簡素化され、管理およびメンテナンスのコストが削減されます。

長距離スタッキング

スタッキングをサポートするデバイス

ほとんどの主流スイッチはスタッキングをサポートしています。 たとえば、ファーウェイの S シリーズ キャンパス スイッチや CloudEngine データセンター スイッチにはスタッキングをサポートするモデルがあります。 S シリーズ キャンパス スイッチの場合、スタッキングをサポートするのはボックス タイプのスイッチのみです。 XNUMX つのシャーシ タイプ スイッチが一緒になってクラスタを形成します。 CloudEngine データセンター スイッチには、シャーシ型スイッチとボックス型スイッチの両方にスタッキングをサポートするモデルがありますが、シャーシ型スイッチは XNUMX 台のデバイスのスタッキングのみをサポートするという違いがあります。

スタック確立の概念

スタッキング システムでは、すべての個々のスイッチはメンバー スイッチと呼ばれます。 機能に基づいて、次の XNUMX つの役割に分類できます。

マスタースイッチ: マスター スイッチはスタック全体の管理を担当します。 スタッキング システムにはマスター スイッチが XNUMX つだけあります。

スタンバイスイッチ: スタンバイ スイッチはマスター スイッチのバックアップとして機能します。 スタッキング システムにはスタンバイ スイッチが XNUMX つだけあります。 障害が発生した場合、元のマスター スイッチのすべての操作を引き継ぎます。

スレーブスイッチ: スレーブ スイッチはビジネス トラフィックの転送に使用されます。 スタッキング システムには複数のスレーブ スイッチが存在できます。 スレーブ スイッチの数が多いほど、スタックの転送帯域幅は大きくなります。

マスター スイッチとスタンバイ スイッチを除くすべてのメンバー スイッチはスレーブ スイッチです。 スレーブ スイッチは、スタンバイ スイッチが使用できない場合にスタンバイ スイッチの役割を引き受けます。

スタックID

スタック ID は、スタック内のメンバー スイッチを識別するために使用され、メンバー スイッチのスロット番号を表します。 各メンバー スイッチには、システム内で一意のスタック ID があります。

スタックの優先順位

スタック優先度はメンバー スイッチの属性であり、主にメンバー スイッチの役割を決定する役割選択プロセス中に使用されます。 優先順位の値が高いほど、マスター スイッチとして選出される可能性が高くなります。

スタック確立プロセス

スタックを確立するプロセスには、次の XNUMX つの段階が含まれます。

• ネットワーク要件に基づいて、スタッキング ケーブルと接続方法を選択します。 製品が異なれば、サポートされる物理接続方法も異なります。 S シリーズ キャンパス ボックス スイッチおよび CloudEngine データ センター ボックス スイッチでは、チェーンおよびリング接続トポロジがサポートされています。 CloudEngine データセンター シャーシ スイッチの場合、SIP ポート接続とサービス ポート接続がサポートされています。
• マスタースイッチを選択します。 すべてのメンバー スイッチの電源がオンになった後、スタッキング システムはマスター スイッチの選択を開始します。 スタッキング システム内の各メンバー スイッチには定義された役割があり、マスター スイッチがスタック全体を管理します。
• スタック ID を割り当て、スタンバイ スイッチを選択します。 マスター スイッチの選択が完了すると、すべてのメンバー スイッチからトポロジ情報が収集され、スタック フォワーディング テーブル エントリが計算され、すべてのメンバー スイッチに配布され、スタック ID が割り当てられます。 その後、マスター スイッチのバックアップとして機能するスタンバイ スイッチの選択が行われます。 マスタスイッチ以外で先に装置の起動が完了したスイッチが優先的にスタンバイスイッチとなります。
• ソフトウェアのバージョンと構成ファイルを同期します。 ロールの選択とトポロジの収集が完了すると、すべてのメンバー スイッチはマスター スイッチのソフトウェア バージョンと設定ファイルを自動的に同期します。
• スタッキング システムはシステム ソフトウェアを自動的にロードできます。 スタックを形成するメンバー スイッチには同じソフトウェア バージョンは必要ありません。 互換性があることだけが必要です。 スタンバイまたはスレーブ スイッチのソフトウェア バージョンがマスター スイッチのソフトウェア バージョンと異なる場合、スタンバイまたはスレーブ スイッチはマスター スイッチからシステム ソフトウェアを自動的にダウンロードし、新しいシステム ソフトウェアで再起動し、スタックに再参加します。
• スタッキング システムには、構成ファイルの同期メカニズムもあります。 マスタースイッチはスタック全体の設定ファイルを保存し、システム全体の設定を管理します。 スタンバイまたはスレーブ スイッチは、マスター スイッチからの設定ファイルを自分のスイッチに同期して実行します。 これにより、スタック内の複数のデバイスがネットワーク内で単一のデバイスとして動作できるようになり、マスター スイッチに障害が発生した場合でも、残りのスイッチがすべての機能を正常に実行できます。

SFP (SFP+) 光モジュールの概要

光モジュールとスイッチは、エンタープライズ ネットワークの展開やデータ センターの構築などの一般的なネットワーク プロジェクトに不可欠です。 光モジュールは主に電気信号を光信号に変換し、スイッチはこれらの光電子信号の転送を容易にします。 利用可能なさまざまな光モジュールの中で、SFP+ モジュールは現在最も広く使用されているモジュールの XNUMX つです。 スイッチを使用したさまざまな接続方法により、さまざまなネットワーク要件に対応できます。

SFP+光モジュールとは

SFP+ 光モジュールは、通信プロトコルに依存しない、SFP ファミリ内の 10G ファイバー モジュールの一種です。 通常、スイッチ、ファイバ ルータ、およびファイバ ネットワーク カードに接続され、10G bps イーサネットおよび 8.5G bps ファイバ チャネル システムで使用され、データ センターの高速要求に応え、ネットワークの拡張と変換を容易にします。

SFP+モジュール off高いラインカード密度とコンパクトなサイズにより、他のタイプの 10G モジュールとの相互運用性が可能になります。 これにより、データセンターの設置密度が高まり、コストが削減され、市場で主流のプラグ可能光モジュールとなっています。

SFP+光モジュールの種類

一般に、SFP+ 光モジュールは実際のアプリケーションに基づいて分類されます。 一般的なタイプには、10G SFP+、BIDI SFP+、CWDM SFP+、および DWDM SFP+ モジュールが含まれます。

10G SFP+ モジュール: これらは標準の SFP+ モジュールであり、10G SFP モジュールのアップグレード バージョンとみなされ、市場の主流の設計です。

BIDI SFP+ モジュール: 波長分割多重技術を利用したこれらのモジュールは、最大 11.1G bps の速度と低消費電力を備えています。 光ファイバー ポートが XNUMX つあるため、通常はペアで使用され、データセンター ネットワーク構築におけるファイバーの使用量と建設コストが削減されます。

CWDM SFP+ モジュール: 粗い波長分割多重技術を採用したこれらのモジュールは、シングルモード ファイバでよく使用され、ファイバ リソースと offネットワークにおける柔軟性と信頼性を、低消費電力で実現します。

DWDM SFP+ モジュール: 高密度波長分割多重技術を使用したこれらのモジュールは、最大 80km の長距離データ伝送によく使用されます。 高速、大容量、強力な拡張性が特徴です。

SFP+ 光モジュールとスイッチをペアリングする方法

さまざまなタイプの光モジュールをスイッチに接続して、さまざまなネットワーク ソリューションを実現できます。 以下に、SFP+ 光モジュールとスイッチをペアリングするためのいくつかの実際的なアプリケーション シナリオを示します。

解決策 1: 10G SFP+ 光モジュールとスイッチ間の接続

10 つの 10G SFP+ 光モジュールを 40 つのスイッチの 40Gbps SFP+ ポートに挿入し、次に 10G QSFP+ 光モジュールを別のスイッチの 40Gbps QSFP+ ポートに挿入します。 最後に、ブレークアウト光ファイバージャンパーを使用してそれらを中央で接続します。 この接続方法は主に XNUMXG から XNUMXG へのネットワーク拡張を実現し、データセンターのネットワークアップグレードのニーズに迅速かつ便利に対応できます。

解決策 2: BIDI SFP+ 光モジュールとスイッチ間の接続

光モジュールを XNUMX つのスイッチの SFP+ ポートに挿入し、モジュール ポートに対応する LC 光ファイバ ジャンパを使用して両方のスイッチの光モジュールを接続します。 この接続方法は、最もシンプルで経済的なデータ接続を効果的に実現し、データセンターのイーサネット接続、企業のケーブル配線、通信事業者の伝送に適用できます。

シナリオ 3: CWDM SFP+ 光モジュールとスイッチ間の接続

この接続方法では、リピータ、光ファイバ トランシーバ、および CWDM を使用して光モジュールをスイッチに接続し、45G イーサネット スイッチの RJ10 電気ポートを CWDM マルチプレクサが必要とする CWDM 波長に変換します。

シナリオ 4: DWDM SFP+ 光モジュールとスイッチ間の接続

光モジュールをスイッチの SFP+ ポートに挿入し、外装された光ファイバ ジャンパを使用して DWDM に接続します。 この接続方式は長距離伝送時に光信号を保護し、光波の損失を大幅に低減するため、長距離の光信号伝送に適しています。

SFP+光モジュールとスイッチを接続する場合の注意事項

1. 両方のスイッチで使用される光モジュールの波長と伝送距離が同じであること、またシングル ファイバかデュアル ファイバ、シングルモードかマルチモードであることを確認してください。 不一致がある場合は、対応するコンバータを使用してください。
2. 光モジュールを使用する場合は、静電気や衝撃を避けるようにしてください。 バンプが発生した場合、モジュールの使用を継続することはお勧めできません。
3. 光モジュールの挿入方向に注意してください。 プルリングとラベルが上を向くようにしてください。
4. 光モジュールをスイッチに挿入する際は、奥までしっかりと押し込んでください。 通常、わずかな振動が発生します。 挿入後、モジュールを軽く引っ張って、正しく取り付けられているかどうかを確認します。
5. 光モジュールを分解するときは、まずリングをポートに対して 90 度の位置まで引いてから、モジュールを取り外します。