Calcolatore di pacchetti al secondo
Dati di input
| Velocità del collegamento | 1 Gbps |
|---|---|
| Dimensione del pacchetto | 1.500 B |
| Overhead di framing | 0 B |
Calcolatore di pacchetti al secondo
Calcola quanti pacchetti al secondo un collegamento può trasportare a partire dalla sua velocità di trasmissione, dalla dimensione dei pacchetti e dall'eventuale overhead di framing per pacchetto. Mostra perché i pacchetti piccoli limitano un collegamento veloce molto prima di raggiungere la velocità nominale.
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Pacchetti al secondo
Bit per pacchetto
Pacchetti al secondo
I pacchetti al secondo (pps) sono il ritmo con cui un collegamento o un dispositivo gestisce singoli pacchetti, in contrapposizione al numero grezzo di bit che sposta. È la misura che decide se uno switch, un router o un firewall regge il carico, perché l'hardware di rete svolge una quantità di lavoro fissa per ogni pacchetto, indipendentemente dalla sua dimensione. Dimensionare in base ai pps — e non solo ai bit al secondo — è ciò che impedisce al traffico voce, al gioco e agli attacchi di pacchetti di sopraffare un dispositivo la cui velocità di trasmissione dichiarata sembra più che sufficiente.
La formula
b=(P+F)×8 pps=bR=(P+F)×8Rdove è la velocità del collegamento in bit al secondo, è la dimensione del pacchetto in byte, è l'eventuale overhead di framing per pacchetto in byte e è la dimensione totale di un pacchetto sul cavo in bit. Il fattore 8 converte il numero di byte per pacchetto in bit, così da poterlo dividere nel valore della velocità di trasmissione.
Esempio svolto. Un collegamento da 1 Gbit/s che trasporta pacchetti di dimensione massima da 1500 byte senza overhead di framing aggiuntivo:
b=(1500+0)×8=12000 bit pps=120001000000000≈83333 pacchetti/sQuindi un collegamento gigabit si ferma intorno agli 83.000 pacchetti grandi al secondo. Dimezza la dimensione dei pacchetti a 750 byte e lo stesso collegamento deve inoltrare circa il doppio dei pacchetti — circa 166.000 al secondo — per la stessa velocità di trasmissione.
Perché la dimensione dei pacchetti è determinante
Poiché i pps sono la velocità del collegamento divisa per il numero di bit per pacchetto, variano in modo inversamente proporzionale alla dimensione dei pacchetti. La tabella seguente mostra il throughput massimo di trame di un collegamento da 1 Gbit/s per dimensioni di payload comuni, ignorando l'overhead di framing:
| Dimensione del pacchetto | Bit per pacchetto | Pacchetti al secondo |
|---|---|---|
| 64 B | 512 | ~1.953.000 |
| 128 B | 1.024 | ~977.000 |
| 512 B | 4.096 | ~244.000 |
| 1500 B | 12.000 | ~83.000 |
| 9000 B (jumbo) | 72.000 | ~13.900 |
Passare da pacchetti da 1500 byte a pacchetti da 64 byte moltiplica il throughput di pacchetti per oltre 20 mentre la velocità di trasmissione resta identica. Ognuno di questi pacchetti richiede comunque una ricerca di rotta, un controllo di accesso e un aggiornamento di contatore, perciò è la capacità in pps di un dispositivo — e non il suo valore in Gbit/s — a cedere per prima sotto un'ondata di pacchetti minuscoli.
Overhead di framing
La dimensione del pacchetto da sola sottostima ciò che occupa realmente il cavo. Su Ethernet, ogni trama è avvolta da byte aggiuntivi che consumano comunque velocità di trasmissione:
- Preambolo e delimitatore di inizio — 8 byte che permettono ai ricevitori di sincronizzarsi.
- Intestazione Ethernet — 14 byte di indirizzi MAC di origine e destinazione più il campo del tipo.
- Sequenza di controllo della trama — 4 byte di CRC per il rilevamento degli errori.
- Intervallo tra trame — un periodo di inattività obbligatorio di 12 byte tra le trame.
Tutto ciò aggiunge circa 38 byte a ogni pacchetto. Includerlo abbassa leggermente il numero di pacchetti al secondo calcolato e corrisponde al throughput di trame nel caso peggiore pubblicato dai costruttori di interfacce. Per un payload da 64 byte l'overhead è proporzionalmente rilevante; per un payload da 1500 byte sottrae solo un paio di punti percentuali al throughput. Usa la scelta rapida Ethernet per aggiungere il margine di 38 byte, oppure lascia l'overhead a zero per contare solo il payload.
Velocità di linea contro pacchetti al secondo
La velocità di linea è la velocità di trasmissione fisica del collegamento, come 1 Gbit/s o 10 Gbit/s. I pacchetti al secondo indicano quanti pacchetti distinti entrano in quella velocità di trasmissione a una data dimensione. Un dispositivo può sostenere la velocità di linea con pacchetti grandi ma scartare comunque quelli piccoli una volta raggiunto il suo tetto di pps, ed è per questo che le schede tecniche indicano sia un valore in Gbit/s sia un valore di pps separato (spesso espresso in milioni, in Mpps) misurato con pacchetti di dimensione minima. Quando confronti hardware per carichi sensibili alla latenza o esposti agli attacchi, è il numero di pps con pacchetti piccoli quello che conta.
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Per vedere come la dimensione delle intestazioni modella il payload utilizzabile di ogni pacchetto, usa il calcolatore Calcolatore da MTU a MSS. Per stimare la velocità di trasferimento dei dati che un flusso TCP può effettivamente raggiungere su un percorso con perdite, usa il calcolatore Calcolatore del throughput TCP. Per convertire una velocità di trasmissione tra bit/s, Mbit/s, Gbit/s e byte al secondo, usa il calcolatore Convertitore di throughput (bit/s).
Domande frequenti (FAQ)
Cosa significano i pacchetti al secondo?
I pacchetti al secondo (pps) sono il ritmo con cui un dispositivo inoltra singoli pacchetti, a prescindere dalla dimensione di ciascuno. L'hardware di rete svolge una quantità di lavoro fissa per pacchetto — cercare una destinazione, applicare regole, aggiornare contatori — perciò il limite reale è spesso il pps, non la velocità di trasmissione grezza.
Uno switch valutato a 1,5 milioni di pps può saturarsi con pacchetti piccoli mentre la sua capacità in bit resta riempita a metà.
Perché i pacchetti piccoli riducono il throughput?
Ogni pacchetto comporta lo stesso costo per pacchetto nell'hardware, e i pacchetti piccoli distribuiscono una velocità di trasmissione fissa su un numero molto maggiore di essi. Un collegamento da 1 Gbit/s trasporta circa 83.000 pacchetti completi da 1500 byte al secondo, ma quasi 1,49 milioni di pacchetti da 64 byte al secondo.
I pacchetti più piccoli richiedono quasi 18 volte più lavoro di inoltro per lo stesso numero di bit, ed è per questo che gli attacchi DDoS e il traffico VoIP mettono sotto pressione i dispositivi molto più dei trasferimenti di file di grandi dimensioni.
Qual è la differenza tra velocità di linea e pacchetti al secondo?
La velocità di linea è la velocità di trasmissione grezza del collegamento fisico, come 1 Gbit/s. I pacchetti al secondo indicano quanti pacchetti distinti entrano in quella velocità di trasmissione a una data dimensione.
Un dispositivo che regge la velocità di linea con pacchetti grandi può comunque scartare quelli piccoli se la sua capacità in pps viene superata; per questo i costruttori indicano sia un valore in Gbit/s sia un valore di pps (o Mpps) separato per le prestazioni nel caso peggiore con pacchetti piccoli.
Devo includere l'overhead di framing Ethernet?
Per un conteggio accurato di ciò che circola sul cavo, sì. Oltre al payload del pacchetto, ogni trama Ethernet aggiunge un preambolo di 7 byte, un delimitatore di inizio di 1 byte, 14 byte di intestazione, una sequenza di controllo della trama di 4 byte e un intervallo tra trame di 12 byte: circa 38 byte in totale.
Aggiungere questo overhead abbassa leggermente il numero di pacchetti al secondo e corrisponde al massimo throughput di trame pubblicato dai costruttori di interfacce. Imposta l'overhead a zero se vuoi solo il valore basato sulla dimensione del payload.
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