Wie Sie die Netzwerkbandbreite verbessern
"Bandbreite" ist einer dieser technischen Begriffe, die von der breiten Berufsmasse übernommen wurden. Zum Beispiel: „Ich habe momentan nicht die Bandbreite, um ein weiteres Projekt zu übernehmen.“ Übersetzung: Ich bin zu beschäftigt.
Sagt man dies jedoch zu einem IT-Profi, denkt dieser womöglich zuerst an etwas anderes: Was stimmt nicht mit dem Netzwerk?
Die Netzwerk-Bandbreite ist der unsichtbare Held der digitalen Organisation – also praktisch jeder Organisation. Einfach gesagt, misst die Bandbreite, wie viele Daten innerhalb eines festgelegten Zeitraums – zum Beispiel einer Sekunde – über eine Netzwerkverbindung übertragen werden können. In einem Zeitalter, in dem Daten wie Gold behandelt werden, ist die Netzwerk-Bandbreite entscheidend dafür, dass Daten dann und dort verfügbar sind, wo sie gebraucht werden.
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In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf die Netzwerk-Bandbreite – was sie wirklich ist und, noch wichtiger, wie man sie bei Bedarf verbessern kann.
Was ist Netzwerk-Bandbreite?
Beginnen wir mit einer klaren und sachlichen Definition, mit der wir arbeiten können. Hier eine von Derek Ashmore, Application Transformation Principal bei Asperitas:
„Die Netzwerk-Bandbreite ist die maximale Menge an Daten, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums über eine Netzwerkverbindung übertragen werden kann“, sagt Ashmore.
Ashmore weist darauf hin, dass Bandbreite üblicherweise in Bit oder Byte gemessen wird. (Noch einmal zur Erinnerung: Ein Byte besteht aus mehreren Bits.)
Mit dieser einfachen Definition wird auch Nicht-Technikern schnell klar, warum Bandbreite wichtig ist: Wenn man nicht genug davon hat, werden Anwendungen und Benutzer wahrscheinlich nicht optimal arbeiten. Das ist nicht gut.
Ich habe Ashmore gebeten, ein paar praxistaugliche Tipps zur Verbesserung der Netzwerk-Bandbreite zu geben. Hier sind sie.
Wie kann die Netzwerk-Bandbreite verbessert werden?
In Ashmores Definition von Bandbreite oben gibt es ein Schlüsselwort: maximal. Mit anderen Worten, man kann sich die Netzwerk-Bandbreite als Potenzial vorstellen.
In diesem Sinne ist die Verbesserung der Bandbreite – also der maximalen Datenmenge, die möglich innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens über eine Netzwerkverbindung übertragen werden könnte – tatsächlich relativ einfach. Man muss bereit sein, mehr zu investieren. Im Fachjargon nennt man das manchmal auch „eine größere Leitung kaufen“.
Aber Ashmore betont, dass die Aufrüstung der Verbindung nur ein Teil der Verbesserung der gesamten Netzwerkleistung ist. Ein damit verwandter, aber anderer Wert – der sogenannte „Netzwerk-Durchsatz“ – misst die tatsächliche Datenmenge, die innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens über eine Netzwerkverbindung übertragen wird. (Der Durchsatz wird meist in Bit pro Sekunde gemessen.)
Die Bandbreite ist eine grundlegende Voraussetzung für den Netzwerk-Durchsatz – letzterer kann zunächst nie über den ersteren hinausgehen – aber Ashmore weist darauf hin, dass sie nur eine Komponente darstellt. Außerdem bedeutet eine höhere Bandbreite nicht automatisch besseren Durchsatz.
Wenn wir also von der Verbesserung der Netzwerk-Bandbreite sprechen, meinen wir eigentlich die Verbesserung des Netzwerk-Durchsatzes – also die tatsächlich effektive Datenmenge, die Ihr Netzwerk handhaben kann.
Ashmore hat hierzu ein Fünf-Stufen-Konzept vorgestellt.
Schritt 1: Bandbreiten-Engpässe identifizieren
Der erste Schritt zur Verbesserung der Netzwerk-Bandbreite und des Durchsatzes besteht darin, etwaige Probleme zu erkennen, die Geschwindigkeit und Performance verringern. Man kann keine Probleme lösen, deren Existenz einem nicht bekannt ist.
Die Einführung robuster Netzwerk-Überwachungspraxis und entsprechender Tools ist dabei essenziell. (Auch die Überwachung der Bandbreitenauslastung ist eine wichtige Netzwerk-Kennzahl.) Ashmore empfiehlt, Engpässe wie folgende zu beobachten – und dann zu beheben:
- Überlastete Router und Switches.
- Latenzzeiten durch lange Strecken oder ineffiziente Routen.
- Begrenzungen und Überlastungen von Netzwerkschnittstellenkarten (NIC)
- Leistungsschwache Server. (Ashmore merkt an, dass das streng genommen keine Netzwerkbegrenzung ist.)
- Schlecht konfigurierte Netzwerkeinstellungen.
- Überlastete Sicherheitsgeräte wie Firewalls.
- Übermäßiger Broadcast- oder Multicast-Verkehr, der das Netzwerk überschwemmt.
Beispielsweise kann ein Produktionsunternehmen feststellen, dass es Latenzzeiten zwischen seinem zentralisierten Netzwerk und einer kritischen Anwendung in einer entfernten Produktionshalle gibt. Wird die Netzwerkanbindung (ggf. auch Infrastruktur wie Rechenleistung und Speicher) näher an die Anwendung herangerückt, lässt sich so die Latenz reduzieren und der Durchsatz verbessern. (Das ist einer der Gründe, warum Edge-Computing-Architekturen immer beliebter werden.)
Schritt 2: Netzwerk-Hardware & -Software aufrüsten
Wie bei den meisten anderen Formen des Computings ist ein Netzwerk im Wesentlichen auf Hardware angewiesen, um zu funktionieren. Selbst ein virtualisiertes Netzwerk, das größtenteils über Software verwaltet wird, benötigt dennoch Switches, Router, Load Balancer und andere Infrastruktur.
Wenn diese Hardware altert, kann es zu Leistungsproblemen kommen. (Dasselbe Prinzip gilt im Allgemeinen auch für Software, insbesondere wenn diese keine regelmäßigen Updates oder Upgrades mehr erhält.)
„Sie können den Netzwerkdurchsatz erhöhen, indem Sie Ihre Netzwerkverbindung und die Hardware aufrüsten“, sagt Ashmore.
Auf der Verbindungsseite könnte dies auf ein Upgrade hinauslaufen – also den Kauf einer größeren Leitung – um das maximale potenzielle Volumen zu steigern.
Ashmore verweist auch auf Link-Aggregationstechnologien als eine weitere Strategie. Bei diesem Ansatz werden mehrere Netzwerkverbindungen zu einer einzigen logischen Netzwerkverbindung zusammengefasst. Dadurch erhöht sich die verfügbare Bandbreite für andere Endpunkte im Netzwerk, was gleichzeitig die Ausfallsicherheit und Widerstandsfähigkeit verbessert, da bei einem Ausfall einer Verbindung automatisch auf eine andere im Verbund umgeschaltet werden kann.
Schritt 3: Distanz verringern
Latenz ist der Fluch von Netzwerkadministratoren und Anwendern überall, daher verdient sie ihren eigenen Schritt, auch wenn wir sie bereits im ersten Schritt angesprochen haben.
Das Grundprinzip lautet: Halten Sie Anforderung und Antwort im Netzwerk so nah wie möglich beieinander, um die Latenz zu minimieren. Ashmore merkt an, dass die nachteiligen Auswirkungen von Latenz auf die Bandbreite ein Hauptgrund dafür sind, dass Content-Delivery-Netzwerke (CDNs) wie Akamai oder Cloudflare weit verbreitet sind.
„Sie können die Lichtgeschwindigkeit nicht ändern, aber Sie können die Entfernung zwischen Anfragendem und Antwortendem verkürzen“, sagt Ashmore.
Hier ein Beispiel:
„Ich kann eine Bandbreite von 10 Gbit/s zwischen einem Nutzer in Chicago und einer Seite, von der er Daten herunterlädt, haben“, sagt Ashmore. „Wenn sich diese Seite im Raum Chicago befindet, bekomme ich 6–8 Gbit/s durch diese Verbindung, habe ich jedoch die Download-Seite in Indien oder Australien, werde ich wahrscheinlich weniger als 1 Gbit/s erreichen.“
Verringern Sie die physische Distanz zwischen Anfrage und Antwort so weit wie möglich.
Schritt 4: Überlegen Sie, eine dedizierte Verbindung zu nutzen
Falls Sie es noch nicht tun, empfiehlt Ashmore, eine dedizierte Verbindung zu nutzen – das heißt eine physische Leitung, die ausschließlich von Ihrer Organisation verwendet wird – zwischen Ihrem Netzwerk und dem Internetanbieter oder Cloud-Anbieter, anstelle einer Verbindung über ein Virtual Private Network (VPN).
VPNs sind nützliche Technologien und erfreuen sich aus Kosten-, Sicherheits- und weiteren Gründen großer Beliebtheit. Doch in Bezug auf Durchsatz und andere Kennzahlen wird eine dedizierte Verbindung diese vermutlich übertreffen.
„Selbst wenn eine VPN-Verbindung dieselbe Bandbreite wie eine dedizierte Verbindung bietet, wird letztere konstant bessere Leistungen erbringen“, sagt Ashmore. Er nennt drei typische Gründe dafür:
- VPN-Verbindungen sind in der Regel gemeinsam genutzte Netzwerkverbindungen – Sie konkurrieren also praktisch mit anderen Nutzern um die Bandbreite.
- Dedizierte Verbindungen verfügen über bessere Netzwerk-Routingpfade.
- Dedizierte Verbindungen weisen geringeres Netzwerk-Jitter auf, also unerwünschte Schwankungen bei den Paketankunftszeiten. Geringer Jitter verbessert den Netzwerkdurchsatz.
Schritt 5: Anderen Netzwerkverkehr reduzieren (oder segmentieren)
Die alte Analogie, ein IT-Netzwerk mit einer Autobahn zu vergleichen, ist immer noch treffend: Es ist eine Straße, die für schnelles Fahren konzipiert ist, aber wenn alle gleichzeitig unterwegs sind, entstehen trotzdem Staus.
Dasselbe gilt für Bandbreite und Durchsatz: Zu viele Nutzer (oder Anfragen) zur gleichen Zeit können alles verlangsamen.
„Andere Nutzer einer Netzwerkverbindung können die Gesamtleistung erheblich beeinflussen“, sagt Ashmore.
Unterschiedliche Netzwerkverbindungen für verschiedene Nutzergruppen einzurichten, ist eine Lösung. Ein einfaches Beispiel: Trennen Sie den internen Netzzugang für Mitarbeitende und deren geschäftliche Anwendungen vom externen Internetzugang für Kunden und deren kundenorientierte Anwendungen.
„Das stellt sicher, dass Mitarbeitende, die netzwerkintensive Aufgaben erledigen (beispielsweise große Downloads), die Kunden [und umgekehrt] nicht beeinträchtigen“, sagt Ashmore.
Hilfreiche Tools
Wenn es um die Verbesserung der Bandbreite geht, können die richtigen Werkzeuge entscheidend sein. Netzwerküberwachungs-Software ist die erste Verteidigungslinie gegen Engpässe. Solche Tools bieten eine Echtzeit-Übersicht der Bandbreitennutzung, mit der Sie den Netzwerkverkehr analysieren, Engpässe aufspüren und schnell unterperformende Geräte oder Verbindungen erkennen können.
Tools wie SolarWinds, PRTG und Nagios überwachen die Netzwerkgesundheit, warnen bei kritischen Problemen wie überlasteten Routern oder hoher Latenz und liefern die Daten, die Sie zur Optimierung der Bandbreitenverteilung benötigen. Diese Erkenntnisse sind essenziell, um die Netzwerk-Performance proaktiv zu steuern, bevor kleine Probleme zu größeren Störungen führen.
Über die Überwachung hinaus können Tools, die die Netzwerkoptimierung unterstützen – wie Traffic-Shaping-Software oder WAN-Optimierungslösungen – dazu beitragen, den Durchsatz zu erhöhen. Zum Beispiel kann durch die Kombination von Quality-of-Service-(QoS)-Einstellungen und Link-Aggregation kritischer Datenverkehr priorisiert und mehrere Netzwerkpfade gebündelt werden, um die verfügbare Bandbreite für anspruchsvolle Anwendungen zu erhöhen. In Umgebungen mit hoher Latenz können der Einsatz von Tools wie CDNs (Content Delivery Networks) oder Techniken wie Datenkompression die Auswirkungen der Entfernung auf die Datenübertragungsgeschwindigkeit verringern.
Diese Tools sorgen dafür, dass Ihr Netzwerk so effizient wie möglich läuft und helfen Ihnen, das Maximum an Leistung aus Ihrer Infrastruktur herauszuholen.
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5 weitere Tipps für Netzwerkbandbreite (und Fehler, die Sie vermeiden sollten)
Zum Schluss teilte Ashmore eine Mischung aus "Do’s" und "Don'ts", die Sie beim Bestreben, die Netzwerkbandbreite zu verbessern und den Durchsatz zu optimieren, beachten sollten.
1. Verstehen Sie Ihren Bandbreitenbedarf. Wie bei anderen IT-Anforderungen ist es durchaus möglich, Ressourcen über- oder unterzudimensionieren. Beide Extreme sind problematisch und können zu unnötigen Kosten, schlechterer Leistung und Zuverlässigkeit sowie zu anderen Problemen führen.
„Unterschätzen Sie den Bandbreitenbedarf nicht, überschätzen Sie ihn aber auch nicht“, sagt Ashmore. „Haben Sie einen Plan, wie Sie Ihre aktuelle Netzwerkkonfiguration ausbauen werden.“
2. Verstehen Sie, wie der Datenverkehr geroutet werden muss. Die Netzwerkarchitektur ist die Grundlage für optimale Leistung, daher sollten Sie sich die Zeit nehmen, das Layout vollständig zu verstehen und zu überlegen, welche Anforderungen Ihre Nutzer und Anwendungen an das Netzwerk stellen.
3. Planen Sie Redundanz und Failover ein. Sie können die größtmögliche Leitung kaufen, aber das hilft nicht, wenn Verbindungen regelmäßig ausfallen. Einige der oben genannten Strategien, wie der Einsatz einer dedizierten Verbindung, können dazu beitragen, dass das Netzwerk auch bei Störungen hochverfügbar und robust bleibt.
„Anwender erwarten 100 % Netzwerkverfügbarkeit“, sagt Ashmore.
4. Nähe ist immer besser. Die Nähe ist – oft entscheidend – wichtig für die Performance (und ihr Gegenstück, die Latenz). Wie Ashmore zuvor erwähnte, sollten sich Anfragender und Antwortender so nah wie möglich zueinander befinden.
5. Planen Sie die Sicherheit im Design ein. Denken Sie daran: Auch Angreifer profitieren von Bandbreite und Durchsatz. Das bedeutet, Sie sollten den gesamten ein- und ausgehenden Datenverkehr ins und aus dem Internet sowie potenzielle Engpässe (wie Firewalls) genau überwachen und überlegen, wie die Netzwerksegmentierung umgesetzt wird.
Abschließende Gedanken
Das Netzwerk ist heute das Rückgrat nahezu jeder Organisation. Die Sicherstellung einer optimalen Netzwerkbandbreite – und eines optimalen Netzwerxdurchsatzes – ist zwingend notwendig, damit wichtige Anwendungen nicht nur verfügbar, sondern auch leistungsstark sind. Verlassen Sie sich nicht einfach darauf.
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