スループットとレイテンシーの違いは?
レイテンシーとスループットは、コンピューターネットワークのパフォーマンスを測定する 2 つのメトリクスです。レイテンシーは、ネットワーク通信における遅延です。ネットワーク経由でデータが送信されるのにかかる時間を示します。遅延またはラグが長いネットワークはレイテンシーが高くなり、応答時間が速いネットワークはレイテンシーがより低くなります。対照的に、スループットとは、特定の時間にネットワークを実際に通過できるデータの平均量をいいます。これは、送信先に正常に到着したデータパケットの数と、データのパケットロスを示します。
スループットとレイテンシーが重要な理由
ネットワーク速度は、ネットワークがデータパケットを送信先にどれだけ速く転送できるかを調べることで判断できます。この速度は、レイテンシーやスループットなどのネットワークパフォーマンス要因によるものです。
レイテンシーは、ユーザーがネットワークからデータを送受信するときに発生する遅延を決定します。スループットは、ネットワークに同時にアクセスできるユーザーの数を決定します。
スループットが低くレイテンシーが高いネットワークでは、大量のデータを送信および処理するのに苦労し、その結果、混雑が発生し、アプリケーションパフォーマンスが低下します。対照的に、スループットが高くレイテンシーが低いネットワークは、応答性が高く効率的です。ユーザーのパフォーマンスが向上し、満足度が向上します。
高性能ネットワークは、収益創出と運用効率に直接影響します。さらに、リアルタイムストリーミング、モノのインターネット (IoT) データ分析、ハイパフォーマンスコンピューティングなどの特定のユースケースでは、最適に動作するために特定のネットワークパフォーマンスのしきい値が必要です。
主な違い: ネットワークレイテンシーとスループット
レイテンシーとスループットはどちらも信頼性の高い高速ネットワークに貢献しますが、同じではありません。これらのネットワークメトリクスは個別の統計に焦点を当てており、互いに異なります。
測定方法
Ping 時間を測定することでネットワークレイテンシーを測定できます。このプロセスでは、小さなデータパケットを送信し、到着したことの確認を受け取ります。
ほとんどのオペレーティングシステムは、デバイスからこれを実行する ping コマンドをサポートしています。ラウンドトリップ時間 (RTT) はミリ秒単位で表示され、ネットワークがデータを転送するのにかかる時間を把握できます。
スループットは、ネットワークテストツールを使用して測定することも、手動で測定することもできます。スループットを手動でテストする場合は、ファイルを送信し、ファイルサイズを到着までにかかる時間で割ります。ただし、レイテンシーと帯域幅はスループットに影響します。このため、多くの人がネットワークテストツールを使用しています。ツールは帯域幅やレイテンシーなどの他の要因とともにスループットを報告するからです。
計測単位
レイテンシーはミリ秒単位で測定します。ミリ秒数が少ない場合は、ネットワークにわずかな遅延しか発生していません。ミリ秒単位の数値が大きいほど、ネットワークのパフォーマンスは遅くなります。
元々は、ネットワークのスループットをビット/秒 (bps) で測定していました。しかし、データ伝送技術が向上するにつれて、はるかに高い価値を実現できるようになりました。このため、スループットをキロバイト/秒 (KBps)、メガバイト/秒 (MBps) 、さらにはギガバイト/秒 (GBps) で測定できます。1 バイトは 8 ビットに相当します。
影響要因: レイテンシーとスループット
レイテンシーとスループットのメトリクスには、さまざまな要因が影響します。
レイテンシー
レイテンシーが高くなったり低くなったりする要因はいくつかあります。
ロケーション
最も重要な要素の 1 つは、データの送信元と目的の送信先先です。サーバーがデバイスと異なる地理的リージョンにある場合、データはさらに移動する必要があり、レイテンシーが高くなります。この要因は伝播と呼ばれます。
ネットワークの混雑
ネットワークの混雑は、ネットワーク上で大量のデータが送信されるときに発生します。ネットワーク上のトラフィックが増加すると、パケットは送信先までのルートが長くなります。
プロトコル効率
一部のネットワークでは、セキュリティのために追加のプロトコルが必要です。ハンドシェイクの手順が増えると遅延が発生します。
ネットワークインフラストラクチャ
ネットワークデバイスが過負荷になると、パケットドロップが発生する可能性があります。パケットが遅延またはドロップすると、デバイスはそれらを再送信します。これにより、レイテンシーがさらに増加します。
スループット
スループット速度は他の要因の影響を直接受けます。
帯域幅
ネットワーク容量が伝送媒体の最大帯域幅に達した場合、そのスループットはその制限を超えることはできません。
処理能力
特定のネットワークデバイスには、処理パフォーマンスを向上させる特殊なハードウェアまたはソフトウェア最適化が施されています。例としては、専用のアプリケーション用集積回路やソフトウェアベースのパケット処理エンジンがあります。
これらの最適化により、デバイスはより大量のトラフィックとより複雑なパケット処理タスクを処理できるようになり、スループットが向上します。
パケットロス
パケットロスは、ネットワークの混雑、ハードウェアの故障、ネットワークデバイスの設定ミスなど、さまざまな理由で発生する可能性があります。パケットが失われた場合は、再送信する必要があります。その結果、遅延が発生し、ネットワーク全体のスループットが低下します。
ネットワークトポロジー
ネットワークトポロジーとは、ネットワークデバイスの数、ネットワークリンクの帯域幅、およびネットワークパス内のデバイス間の距離を指します。
適切に設計されたネットワークトポロジーは、データ転送用の複数のパスを提供し、トラフィックのボトルネックを軽減し、スループットを向上させます。デバイスの数が多いネットワークや距離が長いネットワークでは、高いスループットを実現するために複雑なネットワークトポロジーが必要です。
帯域幅、レイテンシー、スループットの関係
レイテンシーとスループットが連動して、高いネットワーク接続性とパフォーマンスを実現します。どちらもデータパケットの送信に影響を与えるため、相互に影響を及ぼします。
ネットワーク接続のレイテンシーが高いと、データの送信と到着に時間がかかるため、スループットが低下する可能性があります。また、スループットが低いと、大量のデータが届くまでに時間がかかるため、ネットワークのレイテンシーが高いように見えます。
これらは密接に関連しているため、高いネットワークパフォーマンスを実現するには、レイテンシーとスループットの両方を監視する必要があります。
帯域幅とネットワークスループット
帯域幅は、ネットワーク経由で転送できるデータの総量を表します。総帯域幅とは、ネットワーク経由で転送できる理論上の最大データ量を指します。1 秒あたりのメガバイト数 (MBps) で測定します。帯域幅は、ネットワークの理論上の最大スループットと考えることができます。
帯域幅は転送できるデータ量であり、スループットは実際のネットワークの制限に基づいて特定の瞬間に送信する実際のデータ量です。帯域幅が広いからといって、速度や優れたネットワークパフォーマンスが保証されるわけではありませんが、帯域幅が広いほどスループットが高くなります。
レイテンシーとスループットを改善する方法
レイテンシーを改善するには、送信元と送信先間の伝播を短くすることができます。ネットワーク全体の帯域幅を増やすことでスループットを向上させることができます。
次に、レイテンシーとスループットを共に改善するための提案をいくつか示します。
キャッシュ
ネットワークでのキャッシュとは、頻繁にアクセスされるデータをユーザーの地理的に近い場所に保存するプロセスを指します。例えば、プロキシサーバーやコンテンツ配信ネットワーク (CDN) にデータを保存できます。
ネットワークは、元のソースからデータを取得するよりもはるかに高速に、キャッシュされた場所からデータを配信できます。また、ユーザーはデータをはるかに高速に受信できるため、レイテンシーが改善されます。さらに、データはキャッシュから取得するため、元のソースの負荷が軽減されます。これにより、一度に多くのリクエストを処理できるようになり、スループットが向上します。
トランスポートプロトコル
特定のアプリケーションに使用するトランスポートプロトコルを最適化することで、ネットワークのパフォーマンスを向上させることができます。
例えば、TCP と UDP は 2 つの一般的なネットワークプロトコルです。TCP は接続を確立し、エラーなしでデータを受信したことを確認します。パケットロスを減らすことが目的であるため、TCP のレイテンシとスループットは高くなります。UDP はパケットロスやエラーをチェックせず、代わりに複数の重複パケットを送信します。そのため、レイテンシーは最小限に抑えられますが、スループットが高くなります。
使用しているアプリケーションによって TCP または UDP のどちらが適しているかが決まります。例えば、TCP はデータ転送に役立ち、UDP はビデオストリーミングやゲームに役立ちます。
サービス品質
サービス品質 (QoS) 戦略を使用して、ネットワークパフォーマンスを管理および最適化できます。QoS では、ネットワークトラフィックを特定のカテゴリに分類できます。各カテゴリに優先度を割り当てることができます。
QoS 設定では、レイテンシーの影響を受けやすいアプリケーションを優先します。一部のアプリケーションとユーザーは、他よりも低いレイテンシーを経験します。QoS 設定では、データをタイプ別に優先順位付けして、パケットロスを減らし、特定のユーザーのスループットを向上させることもできます。
相違点の要約: スループットとレイテンシー
| スループット |
レイテンシー |
|
| 測定対象 |
スループットは、特定の期間にネットワークを通過するデータ量を測定したものです。スループットは、一定期間に送信できるデータ量に影響します。 |
レイテンシーは、データを送信するときの時間的遅延を測定します。レイテンシーが大きいと、ネットワークに遅延が生じます。 |
| 測定方法 |
ファイルを送信するか、ネットワークテストツールを使用して、スループットを手動で計算します。 |
Ping 時間を使用してレイテンシーを計算します。 |
| 計測単位 |
1 秒あたりのメガバイト数 (MBps)。 |
ミリ秒 (ms)。 |
| 影響要因 |
帯域幅、ネットワーク処理能力、パケットロス、ネットワークトポロジー。 |
地理的距離、ネットワークの混雑、トランスポートプロトコル、ネットワークインフラストラクチャ。 |
AWS はお客様のネットワークパフォーマンス要件にどのように応えられるか?
Amazon Web Services (AWS) には、ネットワークレイテンシーを低減し、ネットワークスループットを向上させるためのソリューションが数多くあります。要件に応じて、次の任意のサービスを実装できます。
- Amazon CloudFront は、優れたパフォーマンス、セキュリティ、デベロッパーの利便性に特化した、コンテンツ配信ネットワークサービスです。これを使用して、低レイテンシーかつ高速送信でコンテンツを安全に配信できます。
- AWS Direct Connect は、ネットワークを AWS に直接リンクして、より一貫性のある、より低いネットワークレイテンシーを実現するクラウドサービスです。新しい接続を作成する際には、AWS Direct Connect デリバリパートナーが提供するホステッド接続、または AWS の専用接続を選択して、世界中の 100 を超える AWS Direct Connect ロケーションでデプロイできます。
- AWS Global Accelerator は、AWS のグローバルネットワークインフラストラクチャを使用することによって、ユーザーのトラフィックのパフォーマンスを最大 60％ 高めるネットワークサービスです。AWS Global Accelerator による、アプリケーションへのパスの最適化は、インターネットが混雑している場合にパケット損失、ジッター、レイテンシーを一貫して低く保つのに役立ちます。
- AWS Local Zones はインフラストラクチャをデプロイするタイプのサービスで、コンピューティング、ストレージ、データベース、その他の厳選された AWS のサービスを人口の多い場所や産業の中心地近くに配置します。低レイテンシーを必要とする革新的なアプリケーションを、エンドユーザーとオンプレミスインストールにより近い場所で提供できます。
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