Wie Latenz, Paketverlust und Entfernung die Anwendungsleistung beeinträchtigen

Latenz, Paketverlust, Entfernung und Anwendungsleistung. Was haben all diese Begriffe miteinander zu tun?

Wenn Sie IT-Netzwerke für ein globales Unternehmen verwalten, ist es wichtig, einen Schritt zurückzutreten und einen Blick auf das große Ganze zu werfen, damit Sie besser erkennen können, wie sie sich alle gegenseitig beeinflussen.

Das mag für einige von Ihnen wie das Einmaleins der Netzwerktechnik klingen, aber es ist wichtig, die Beziehungen zwischen diesen Begriffen und ihre kombinierten Auswirkungen auf die Anwendungsleistung zu verstehen.

Definitionen:

• (Netzwerk-) Latenz ist ein Ausdruck dafür, wie viel Zeit ein Datenpaket benötigt, um von einem bestimmten Punkt zu einem anderen zu gelangen.
• Ein Paketverlust ist der Ausfall eines oder mehrerer übertragener Pakete (Daten, Sprache oder Video), die nicht an ihrem Ziel ankommen.
• Die Entfernung ist der Raum zwischen zwei Punkten oder – im Falle von Unternehmensnetzwerken – zwischen zwei Büros.
• TCP (Transmission Control Protocol) ist ein Standard, der definiert, wie eine Netzwerkkonversation aufgebaut und aufrechterhalten werden kann, über die Anwendungsprogramme Daten austauschen können.

Das große Bild:

Wenn zwischen dem Ursprungsserver und dem Benutzer, der auf diesen Server zugreift, eine gewisse Entfernung besteht, benötigt der Benutzer zur Erledigung einer Aufgabe ein zuverlässiges Netzwerk für die Verbindung. Dieses Netzwerk kann ein privates Netzwerk sein, wie eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung oder MPLS. Sie kann auch öffentlich sein, typischerweise über das Internet. Wenn es im Netzwerk zu Paketverlusten kommt, nimmt der Gesamtdurchsatz zwischen dem Server und dem Benutzer mit zunehmender Entfernung deutlich ab. Das bedeutet, dass ein Netzwerk umso unbrauchbarer wird, je weiter der Benutzer vom Ursprungsserver entfernt ist.

Warum ist das so?

Der Hauptschuldige ist TCP (Transmission Control Protocol), der Standard, der definiert, wie eine Netzwerkkonversation aufgebaut und aufrechterhalten wird, über die Anwendungsprogramme Daten austauschen.

TCP ist das Protokoll oder der Mechanismus, der eine zuverlässige, geordnete und fehlergeprüfte Übertragung von Daten zwischen Servern und Benutzern über ein Netzwerk ermöglicht. TCP ist ein guter Kerl und hilft bei der Datenqualität. Es ist auch ein verbindungsorientiertes Protokoll, d.h. ein Datenkommunikationsmodus, bei dem Sie zunächst eine Verbindung mit einem entfernten Host oder Server herstellen müssen, bevor Daten gesendet werden können.

Der nächste Schritt nach dem Aufbau einer TCP-Verbindung ist die Einrichtung der Flusskontrolle, um festzulegen, wie schnell der Sender Daten senden und wie zuverlässig der Empfänger diese Daten empfangen kann. Je nach Qualität des Netzwerks wird der Datenfluss durch die von beiden Seiten ausgehandelten Fenstergrößen bestimmt. Die Enden können nicht übereinstimmen, wenn der Client und der Server die Eigenschaften des Netzwerks unterschiedlich sehen.

Dies hat einen großen Einfluss auf die Anwendungsleistung!

Bestimmte Anwendungen, wie z.B. FTP, verwenden einen einzigen Datenfluss und skalieren auf die maximal verfügbare Fenstergröße, um den Vorgang abzuschließen. Windows-basierte Anwendungen sind jedoch in der Regel „gesprächiger“ und benötigen mehrere Hin- und Herbewegungen, um den Vorgang bzw. die Vorgänge abzuschließen.

Das einfachste Modell, das es gibt:

Netzwerk + Paketverluste + hohe Latenzzeit = Anwendungsleistung für TCP-Anwendungen.

Wenn man sich die Grafik über den maximal erreichbaren Durchsatz ansieht, fragt man sich tatsächlich, wie Unternehmen überhaupt über große Entfernungen zusammenarbeiten können.

Maximaler TCP-Durchsatz bei zunehmender Netzwerkentfernung

Sprach- und Videoübertragungen funktionieren schlecht, wenn es zu Paketverlusten kommt, insbesondere bei Internetverbindungen über große Entfernungen. Doch selbst minimale Paketverluste in Kombination mit Latenz und Jitter machen ein Netzwerk für den Echtzeitverkehr unbrauchbar. Und warum? Da diese Anwendungen über UDP (User Datagram Protocol) laufen.

Im Gegensatz zu TCP, dem guten Kerl, der alle Interaktionen regelt, ist UDP völlig egal. UDP ist verbindungslos, d.h. es findet kein Handshaking vor einer Operation statt, so dass der Benutzer jede Unzuverlässigkeit des zugrunde liegenden Netzwerks erkennen kann. Es gibt keine Garantie für die Lieferung.

Dies ist der Weg, den die meisten Unternehmen mit einer globalen Benutzerbasis und wachsenden Problemen mit der Anwendungsleistung einschlagen.

1. Konzentrieren Sie sich auf Internet-Links. Mehr Bandbreite kaufen. Der Durchsatz steigt in der Regel etwas an, aber nicht genug, um das Problem zu beheben.
2. Upgrade auf MPLS-Verbindungen. Warten Sie 6-9 Monate auf den Einsatz. Machen Sie sich klar, dass das Problem für Fernverbindungen noch nicht gelöst ist.
3. Verbrauchen Sie immer mehr und mehr und mehr Bandbreite. Setzen Sie QoS ein, um Engpässe und deren Auswirkungen auf den Echtzeitverkehr zu bewältigen. Sprache und Video funktionieren gut, vorausgesetzt, es ist genügend Bandbreite konfiguriert.
4. Machen Sie sich klar, dass Sie es sich nicht leisten können, immer mehr Bandbreite in diesem alarmierenden Tempo zu kaufen.
5. Fügen Sie WAN-Optimierungsanwendungen hinzu. Mit der TCP-Optimierung, der Datenkomprimierung und den Anwendungsproxys wird das Problem des Durchsatzes gelöst.
6. Sie sehen, wie die Preise für die Verwaltung und Wartung von WAN-Optimierungshardware in die Höhe schießen, und erleben dann einen Preisschock, wenn es an der Zeit ist, diese Geräte zu erneuern.
7. Prüfen Sie Ihre Optionen. Cloud-Dienste? Mobilität?
8. Überprüfen Sie das gesamte Design Ihres Unternehmensnetzwerks. Geloben Sie, dieses Netzwerk zu verändern. Planen Sie für die Cloud und für die Mobilität. Berücksichtigen Sie Big Data und Ihren wachsenden Bedarf. Anpassung an Akquisitionen und geschäftliche Veränderungen.

Und wie würden Sie das tun? Wenn Sie wissen, dass der Status Quo kaputt ist, dann wissen Sie auch, dass die traditionellen Hardware-Anbieter versuchen, jeden letzten roten Cent aus diesen Kisten herauszuquetschen, bevor ihr Geschäftsmodell völlig überholt ist.

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