Auteur Sujet: Calculer le débit utile à partir du débit brut  (Lu 39246 fois)

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vivien

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« le: 01 mai 2012 à 16:22:43 »
Calculer le débit utile (Applicatif) à partir du débit brut (physique) avec IPv4 et IPv6
Pour la fibre (pour l'ADSL c'est sur le post Calculer le débit IP en fonction du débit ATM)


Suites à de nombreuses discussions ici et , je fais un post récapitulatif pour donner la méthode pour calculer le débit applicatif (en Mio/s) à partir du débit brut Ethernet.

100 Mb/s = 100 000 000 bits/s (on est en puissance de 1000 pour les débits)
= 100 000 000 / 8 / 1024 / 1024 = 11,920928955 Mio/s (Les Mio sont en puissance de 1024)
Ca c'est pour le débit brut au niveau de la couche Ethernet.

Avec un MTU de 1500 octets (MTU = taille du paquet au niveau IP, avec les en-têtes IP) :

Données utiles transportées : 1448 octets au maximum en IPv4 et 1428 octets au maximum en IPv6

Niveau 4 : En-tête TCP : 20 octets + option timestamps activé par défaut (12 octets) => 32 octets


Niveau 3 : En tête IPv4 sans option : 20 octets




Niveau 2 : En-tête Ethernet : 30 octets (Wireshark ne prend en compte que 14 octets sans VLAN et 18 octets avec VLAN)
8 octets pour le préambule + SFD (invisible avec Wireshark)
6 octets pour l'adresse de destination
6 octets pour l'adresse source
2 octets pour la longueur en octets du champ de données (champ EtherType).
4 octets pour le Frame Control Sequence qui contient un CRC [Cyclic Redundancy Check] (invisible avec Wireshark)
4 octets pour le VLAN (Optionnel mais souvent utilisé)


Niveau 1 : Inter Frame Gap: 12 octets
12 octets (96 bits) pour l'Inter Frame Gap. Ce délai normalisé (spécification IEEE 802.3) est fixé à 96 bits (soit 9,6 µs sur un Ethernet 10Mbps), il détermine le temps pendant lequel une station doit attendre entre l'émission de deux trames successives.

En résumé, ce qui est perdu :
Niveau 4 : 32 octets d’en-tête (inclus l’option timestamps activé par défault)
Niveau 3 : 20 octets en IPv4 et 40 octets en IPv6
Niveau 2 : 30 octets (inclus l’option Vlan) : 8 préambule / 6 @dst / 6 @src / 2 ether / 4 vlan / 4 CRC
Niveau 1 : 12 octets (inter frame gap)



Petits calculs en IPv4 :
On peut transporter au maximum 1448 octets de données utilisateur en TCP (IPv4) pour 1542 octets au niveau physique.
On a donc un ratio de 1542/1448 soit 1,064917127 en IPv4
100 Mb/s * 1448/1542 = 93,904020752 Mb/s utile en IPv4
100 Mb/s = 11,920928955 Mio/s physiquement = 11,920928955 * 1448/1542 = 11,1942316 Mio/s

Ratio pour avoir simplement le débit en Mio/s à partir du débit brut en IPv4 (le ratio est différent en IPv6) :
(1000000 * 1448) / (8 * 1024 * 1024 * 1542) soit 0,111942316

100 Mb/s brut = 100 x 0,111942316 = 11,1942316 Mio/s utile

Le débit théorique d'une offre 100 Mb/s est donc de 11,19 Mio/s en IPv4 (théorique car TCP n'arrive pas à utiliser 100% de la connexion sachant qu'il ne connait pas la place disponible, mais il s'en approche fortement, au prix de quelques re-transmissions)

Petits calculs en IPv6 :
On peut transporter au maximum 1428 octets de données utilisateur en TCP (IPv6) pour 1542 octets au niveau physique.
On a donc un ratio de 1542/1428 soit 1,079831933 en IPv6
100 Mb/s * 1428/1542 = 92,607003891 Mb/s utile en IPv6
100 Mb/s = 11,920928955 Mio/s physiquement = 11,920928955 * 1428/1542 = 11,039615141 Mio/s

Ratio pour avoir simplement le débit en Mio/s à partir du débit brut en IPv6 :
(1000000 * 1428) / (8 * 1024 * 1024 * 1542) soit 0,110396151

100 Mb/s brut = 100 x 0,110396151 = 11,039615141 Mio/s utile

Le débit théorique d'une offre 100 Mb/s est donc de 11,03 Mio/s en IPv6

Nico_S

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Calculer le débit Applicatif à partir du débit brut
« Réponse #1 le: 01 mai 2012 à 19:36:04 »
Citer
Le débit théorique d'une offre 100 Mb/s est donc de 11,19 Mio/s

Merci Vivien pour cette info. Ça fait des mois que je cherche comment grappiller les quelques méga manquant, sauf que d'après ton calcul, j'ai bien tout (a quelques dixième de Mio/s).
En DL sur newsgroup, et en test depuis mon IpFire (Linux), j'arrive à 11Mio/s.

Cdt

Nico

vivien

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Calculer le débit Applicatif à partir du débit brut
« Réponse #2 le: 01 mai 2012 à 19:49:02 »
Certains opérateurs provisionnent plus (quand la limitation n'est qu'une affaire de fichier de configuration) afin d'éviter cette frustration.

Il est toujours plus plaisant d'avoir 100 Mb/s sur SpeedTest pour une offre 100 Mb/s.

Sur RESO-LIAin, le switch ont des ports 100 Mb/s il me semble donc il est difficile de provisionner 108 Mb/s (nécessaire pour avoir 100 Mb/s utile en IPv6)

Oscar

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Calculer le débit Applicatif à partir du débit brut
« Réponse #3 le: 02 mai 2012 à 03:54:32 »
Si j'ai bien saisi, il faut diviser le nombre théorique par 8,817307556 ?

Mekthoub

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #4 le: 12 décembre 2012 à 17:22:07 »
Bonjour!

Vivien: As-tu édité certains détails du calcul, depuis la publication du first post? Parce que je crois me souvenir l'avoir lu au début, en mai, et j'avais à l'époque retenu des valeurs un peu différentes de ce que je lis aujourd'hui... Du coup je suis un peu perdu, et j'ai refait les calculs différemment pour ma situation: Abonné Numéricâble 100 Mégas en zone verte. Modem principal Netgear CG3100L (100/5 Mégs), et modem d'appoint HD-Box Memory Sagem (30/1 Mégs). PC Seven 64, réseau Gigabit. Numéricâble n'utilise pas de tags VLAN. J'utilise IPv4, sans l'option TCP timestamps apparemment, en tout cas je n'en vois pas dans Wireshark. Donc par rapport à ton calcul, j'économise 16 octets en en-têtes, chaque paquet peut transporter 1460 octets utiles, en consommant 1538 octets sur la "ligne".

Donc coté Netgear CG3100L, pour exactement 100 Mbits/s bruts provisionnés, le débit utile maximal devrait pour moi être de:
  • (1460 / 1538) × 100 = 94,93 Mbits/s utiles
C'est bien ça? Vérifions-le en pratique:


Pfiou! ;)

Maintenant coté HD-Box Memory Sagem. Ce qui est provisionné n'est pas 30, mais exactement 30,72 Mbits/s bruts. Donc le débit utile maximal devrait être:
  • (1460 / 1538) × 30,72 = 29,16 Mbits/s utiles
Résultat pratique:


Rhaah zut: Ça ne colle pas à deux centièmes de Méga près... je suis déçu, mais alors déçu! :-\ ;D

D'après vous, tout ça veut dire quoi? Mon calcul est valide, et SpeedTest Massy est extraordinairement juste, encore bien plus juste que ce qu'on imaginait? Ou la coïncidence est accidentelle, et mon calcul erroné?
« Modifié: 08 mars 2014 à 12:59:53 par Mekthoub »

vivien

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #5 le: 14 décembre 2012 à 10:10:43 »
Oui, j'ai édité les posts car j'avais oublié (merci à Luc Saccavini de l'INRIA pour son aide) :

Au niveau 2 :
- 8 octets pour le préambule + SFD (ce n'est pas visible dans Wireshark mais cela existe)
- 4 octets pour le Frame Control Sequence qui contient un CRC (idem, non visible avec Wireshark)
Au Niveau 1 :
- 12 octets pour l'Inter Frame Gap (toujours non visible avec Wireshark)

Maintenant c'est plus fait pour un accès Ethernet (FTTH) que Docsis.

Je pense que le débit fixé au niveau du modem Docsis ne prend pas en compte les couches basses de l’Ethernet qui n'existent pas.
Il faut également supprimer les 4 octets pour le VLAN au niveau 2.
Sous windows il faut que je vérifie, mais il y a un bug Microsoft qui fait que l'option timestamps ne s'active pas (12 octets d'économisés au niveau 4)

Après SpeedTest on ne sait pas exactement ce qu'il calcul, je préfère partir sur un téléchargement d'un gros fichier et mesurer son temps de téléchargement pour être sur de bien avoir le débit utile.

Paul

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #6 le: 08 mars 2014 à 12:47:55 »
Donc quand on a un forfait 300 Mb/s par exemple, la box reçoit 300 Mb/s ni plus ni moins, mais on ne peut pas en profiter complètement dans la mesure où les communications des couches basses Ethernet empiètent sur le débit utile.

vivien

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #7 le: 08 mars 2014 à 13:15:29 »
300 Mb/s c'est probablement 300 Mb/s au niveau IP mais pour faire 1 Gb/s au niveau IP, il faut un lien 10 Gb/s...

Le débit utile réel dépend de la taille des paquets. Là je suis parti sur des gros paquets (taille maximum), mais avec des paquets plus petits, le débit utile maximum baisse.

Bref, c'est la me chose si tu loues un container sur un bateau avec une tonne à l’intérieur : Tu transporteras 1 tonne de nourriture + emballage donc tu auras moins d'une tonne de nourriture.

NBQG1304

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #8 le: 08 mars 2014 à 14:44:10 »
Bref, c'est la me chose si tu loue un container sur un bateau avec une tonne à l’intérieur : Tu transportera 1 tonne de nourriture + emballage donc tu aura moins d'une tonne de nourriture.

Ce n'est pas un bon exemple les conteneurs surtout si tu utilises un conteneur complet ;D Tu ne paies pas au volume/poids, tu paies plus au conteneur (qui ont des limites de poids/volume).
1T de nourriture en vrac dans un conteneur ou 1T de marchandise emballée dans un conteneur, ça fait toujours 1T pour un conteneur, tu paieras donc le même prix.

Mekthoub

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #9 le: 08 mars 2014 à 14:51:09 »
Alors là, je n'ai rien compris du tout, vivien: Ce n'est jamais le débit IP. 300 Mbits/s, chez tout les opérateurs qui le font, SFR comme Orange, c'est un débit brut Ethernet. Et 1 Gbits/s brut Ethernet est parfaitement faisable en Gigabit Ethernet, vu que c'est exactement de chez pile-poil son débit maximal. Même si tu n'en tires au maximum que 949,28 Mbits/s utiles, en théorie. Ou plutôt un peu moins, chez SFR comme chez Free...

Paul

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #10 le: 08 mars 2014 à 16:41:02 »
Oui mais pour avoir 1 Gb/s de débit utile il faudra 125x(12,5/11,19)=139,63 Mo/s = 1117 Mb/s.

Mekthoub

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Calculer le débit utile à partir du débit brut
« Réponse #11 le: 08 mars 2014 à 17:37:38 »
Je n'ai rien compris à ton calcul. Pour avoir 1 Gbits/s utile, il faudrait avoir un minimum de 1054 Mbits/s bruts, environ. Mais en détail, ça dépend des timestamps, du MTU, etc...

PS: Ah je crois avoir compris ton erreur: Les multiples de 1024 sont réservés uniquement aux octets par seconde. Les multiples de 1000 sont pour l'ensemble de toutes les autres unités, y compris les bits/s.