帶寬代表理論上的最大容量，而數據速率（或吞吐量）則是實際速度，但由于延遲、協議開銷、網絡擁塞和物理限制等因素而降低。這一區分非常重要，因為數字系統中的數據速率正處于持續上升的趨勢中。

數據通過各種通信協議發送。這些協議有“開銷”，會消耗部分帶寬，但不會直接貢獻數據傳輸。例如，數據可能被結構化為數據包，可能涉及錯誤檢測和糾正算法，且通常會實現安全功能。

延遲會降低數據速率。延遲的來源包括物理距離、網絡擁塞、傳輸介質類型和硬件限制。其他因素包括軟件處理、排隊延遲以及數據包必須傳輸的跳數。延遲可能是一個重要且不總是可控的因素。

網絡擁堵會顯著減慢數據傳輸并降低吞吐量。它可能由多種原因引起，有些是無害的，比如多用戶對數據容量的過度需求，有些則是惡意的，比如分布式拒絕服務（DDOS）攻擊。

丟包

丟包是導致網絡性能不佳的主要原因，并嚴重限制有效帶寬。丟包可能由網絡擁堵、硬件問題和干擾引起。其他來源包括軟件漏洞、網絡配置錯誤和安全威脅。在無線網絡中，干擾和信號弱是常見原因，而在有線網絡中，電纜或端口故障更可能是原因。

當數據包丟失時，網絡必須重新發送，這會消耗帶寬并降低連接速度。重傳過程還會延遲通信，增加延遲。延遲影響越大，重傳和重發數據所需的時間就越長，進一步影響性能。

除了數據包丟失外，數據中心帶寬減少的原因還包括網絡擁塞，即網絡無法處理的流量，以及延遲，后者通常由過時或緩慢的硬件、低效的網絡設計以及錯誤或擁塞導致的重傳造成瓶頸。但純粹的速度并不總是目標。

純速度不是一切

在某些數據中心應用中，通常選擇高開銷協議，因其可靠性提升、錯誤檢測與糾錯性能以及擁塞控制等優勢，而非僅僅是原始數據傳輸速度。

高開銷協議如傳輸控制協議（TCP）能夠提供高水平的數據完整性和可靠性。TCP通過將數據拆分成數據包、分配序列號、檢測錯誤以及重傳丟失或損壞的數據包，確保數據按正確順序且無錯誤地傳遞。TCP使用校驗和檢測數據傳輸過程中是否損壞。如果發現錯誤，接收端請求重傳。

在TCP中，接收方會對成功接收的數據包發送確認，以確認送達。如果發送方未收到確認，則重新發送數據包。TCP管理數據流，防止發送方讓接收端過于繁重，有助于避免網絡擁堵。數據中心中的一些路由算法可以快速繞過網絡故障，將重傳的數據包重新路由，最大限度地減少停機時間和延遲。

標準協議可能開銷較高，但能確保不同廠商的設備能夠無縫連接和交換數據。這能顯著簡化復雜安裝中的網絡管理。

高開銷協議還可能需要額外的數據和處理以實現安全考慮。像SSL和TLS這樣的協議采用加密和認證機制，以防止未經授權的數據訪問，確保傳輸安全。

數據中心運營商，尤其是用于金融交易等關鍵數據流程的云端數據中心，經常會在速度的基礎上做出權衡，以支持其他關鍵任務需求，如穩定性、安全性以及數據準確性和傳輸保證。

摘要

帶寬是理論上的最大傳輸速度，而數據速率則是基于網絡中“缺陷”的實際限制。其中一些缺陷源于固有的物理和軟件性能限制，另一些則源于對安全性提升和數據可靠性等額外功能的需求。無論原因如何，數據速率始終低于理論上的最大帶寬。