Kalkulator mrežnog kašnjenja i propusnosti

Razumijevanje gornjih granica TCP propusnosti

Stvarna brzina prijenosa podataka kroz računalnu mrežu rijetko doseže nazivnu brzinu veze. Kada se koristi TCP protokol, performanse jednog toka podataka (engl. single TCP flow) ovise o složenom međudjelovanju fizičkih svojstava putanje i konfiguracijskih parametara samog protokola.

Kalkulator mrežnog kašnjenja i propusnosti izračunava teoretski i praktični maksimum performansi na temelju tri neovisna ograničenja: kapaciteta same veze, veličine prijamnog prozora i stope gubitka paketa. Najniža od ovih triju vrijednosti predstavlja aktivno usko grlo koje diktira konačnu brzinu.

1. Kapacitet veze umanjen za protokolarno opterećenje: Fizički prijenos podataka zahtijeva slanje dodatnih kontrolnih informacija. Svaki paket troši dio kapaciteta na zaglavlja, što smanjuje prostor za stvarni korisni teret.
2. Ograničenje prijamnog prozora: TCP je protokol s potvrdom primitka. Ako pošiljatelj ne primi potvrdu, mora prestati slati podatke nakon što napuni prijamni međuspremnik (prozor) primatelja. Ako je prozor premalen za duljinu i brzinu putanje, veza će stalno mirovati čekajući potvrde.
3. Gubitak paketa: TCP interpretira svaki izgubljeni paket kao znak zagušenja mreže i odmah smanjuje brzinu slanja kako bi rasteretio putanju. Čak i iznimno niske stope gubitka paketa mogu drastično degradirati propusnost na brzim vezama s velikim kašnjenjem.

Kako se izračunavaju performanse mreže

Za izračunavanje očekivanih performansi, kalkulator koristi standardne mrežne formule koje povezuju unesene parametre.

Učinkovitost protokola i gornja granica veze

Mrežni protokoli pakiraju podatke u pakete. Standardni Ethernet okvir dodaje ukupno 78 bajtova opterećenja po paketu (40 bajtova za TCP/IP zaglavlja i 38 bajtova na fizičkom sloju za međupaketni razmak, preambulu i zaglavlje okvira). Učinkovitost se računa kao omjer korisnog tereta (MSS) i ukupne veličine okvira na žici:

Učinkovitost protokola = MSS / (MSS + 78 B)

Gornja granica veze nakon odbitka ovog opterećenja iznosi:

Gornja granica veze = brzina × učinkovitost

Umnožak propusnosti i kašnjenja (BDP)

BDP (engl. Bandwidth-Delay Product) predstavlja količinu podataka koja se u svakom trenutku nalazi „u letu” kroz mrežni kabel. To je ključni pokazatelj za određivanje optimalne veličine prijamnog prozora:

BDP = brzina × RTT

Prozor potreban za potpuno popunjavanje mrežnog kanala iznosi:

Prozor za popunjavanje putanje = BDP / 8

Ograničenje prozora i Mathisov model gubitka

Ako je prijamni prozor eksplicitno definiran, maksimalna propusnost koju taj prozor dopušta iznosi:

Gornja granica prozora = prozor / RTT

U prisutnosti gubitka paketa, maksimalna propusnost procjenjuje se pomoću Mathisova modela:

Gornja granica gubitka (Mathis) = MSS / (RTT × √(p))

Gdje je p vjerojatnost gubitka paketa izražena kao decimalni broj.

Ukupno vrijeme prijenosa

Ukupno vrijeme potrebno za slanje određene količine podataka uključuje vrijeme potrebno za uspostavu i slanje prvog bajta (1 RTT) te vrijeme potrebno za prijenos cjelokupnog korisnog tereta pri izračunatoj efektivnoj propusnosti:

Vrijeme prijenosa = RTT + (8 × veličina) / propusnost

Pravila izračuna i ograničenja modela

Prilikom analize rezultata važno je uzeti u obzir matematička pravila i pretpostavke na kojima se ovaj kalkulator temelji:

• Decimalne jedinice: Svi proračuni koriste decimalni sustav (npr. 1 kbit = 1.000 bita, 1 MB = 1.000.000 bajtova). Budući da operacijski sustavi i upravitelji datotekama često koriste binarni sustav (1 KiB = 1.024 bajta), datoteka prikazana kao „100 MB” u sustavu zapravo iznosi približno 104,86 decimalnih MB.
• Ograničenja Mathisova modela: Ovaj model pretpostavlja ravnomjerno raspoređen i neovisan gubitak paketa. Pouzdan je samo za stope gubitka ispod otprilike 1%. Ako gubitak premašuje ovu vrijednost, kalkulator prikazuje upozorenje da je izračunata granica optimistična.
• TCP Window Scaling (RFC 7323): Standardno TCP zaglavlje bez skaliranja podržava maksimalni prijamni prozor od 65.535 bajtova. Za brze veze s većim kašnjenjem potreban je veći prozor, što zahtijeva aktivaciju opcije skaliranja prozora prema standardu RFC 7323. Apsolutni maksimum koji TCP može pregovarati s uključenim skaliranjem iznosi 1.073.725.440 bajtova.
• Pretpostavka ustaljenog stanja: Kalkulator modelira stabilan, dugotrajan prijenos unutar jednog TCP toka. Realni čimbenici poput faze sporog pokretanja (engl. slow start), dinamike algoritama za kontrolu zagušenja, sporog procesora primatelja i kašnjenja uzrokovanih TLS rukovanjem nisu obuhvaćeni ovim modelom, zbog čega stvarni prijenosi mogu trajati dulje.

Lokalna obrada i privatnost podataka

Sigurnost vaših podataka u potpunosti je očuvana. Svaka vrijednost koju unesete izračunava se u ovom pregledniku — ništa se nikamo ne šalje. Kalkulator radi lokalno unutar koda stranice, što znači da se vaši mrežni parametri, veličine datoteka i konfiguracije ne prenose na vanjske poslužitelje niti se bilježe u bazama podataka.

Često postavljana pitanja (FAQ)

Što je umnožak propusnosti i kašnjenja i zašto on određuje veličinu prozora?
BDP — brzina veze × vrijeme povratnog putovanja — količina je podataka u prijenosu u bilo kojem trenutku. TCP može imati najviše jedan nepotvrđeni prozor u tijeku, pa prozor manji od BDP-a ostavlja kanal djelomično praznim: pri 100 Mbit/s uz RTT od 50 ms kanal drži 625 kB, a prozor od 65,535 bajtova popunjava jedva desetinu toga. Zato brze i duge putanje trebaju TCP skaliranje prozora (RFC 7323), koje podiže pregovarački maksimum sa 65,535 bajtova na oko 1 GB.

Zašto je moj prijenos sporiji od brzine veze koju plaćam?
Jedan TCP tok suočava se s tri neovisne gornje granice, a najniža pobjeđuje. Protokolarna zaglavlja smanjuju samu vezu za oko 5% — standardni Ethernet okvir prenosi 1,460 bajtova korisnog tereta od 1,538 bajtova na fizičkom sloju. Prijamni prozor ograničava propusnost na prozor ÷ RTT, pa klasični prozor od 65,535 bajtova ograničava putanju od 50 ms na oko 10.5 Mbit/s bez obzira na to koliko je veza brza. Gubitak paketa pak ograničava propusnost na (MSS ÷ RTT) ÷ √gubitak. Gornji rezultat imenuje koja granica ograničava Vaše brojeve.

Kako gubitak paketa ograničava TCP propusnost?
TCP tretira gubitak kao zagušenje i prepolovljuje svoju brzinu slanja pri svakom gubitku, pa su čak i sićušne stope gubitka važne na brzim putanjama. Mathisov model procjenjuje gornju granicu kao (MSS ÷ RTT) ÷ √p — pri gubitku od 0.01% na putanji od 50 ms s MSS-om od 1,460 bajtova to je oko 23 Mbit/s, bez obzira na brzinu veze. Model pretpostavlja ravnomjerno raspoređene, neovisne gubitke; ispod otprilike 1% dobro prati stvarnost, dok je za skupne gubitke optimističan.

Jesu li megabajti ovdje isti kao u mojem upravitelju datotekama?
Ne sasvim. Ova stranica koristi decimalne jedinice, što je mrežna konvencija: 1 kbit = 1,000 bita i 1 MB = 1,000,000 bajtova. Većina upravitelja datotekama računa u jedinicama temeljenim na 1024, često pogrešno označenim kao MB — datoteka od „100 MB” tamo obično ima 100 MiB ≈ 104.86 decimalnih MB, pa je za njezin prijenos potrebno oko 5% više vremena nego što sugerira decimalni broj. Unesite ovdje 104.86 MB kako bi se točno podudaralo.