安裝並使用 iPerf3 進行網路速度測試

引言

在選購無線路由器等網通裝置時，AC3000、AX6000 以及 BE7000 等規格的路由器已經成為現代家庭網路的主流選擇。

以某品牌為例，其無線速度特性標榜如下：

Wi-Fi 5 (1024 QAM)：最高 1733 Mbps。 Wi-Fi 6 (2.4 GHz)：最高 574 Mbps。 Wi-Fi 4：最高 300 Mbps。

這些傳輸速度表示當兩個終端設備（如手機或電腦）連接到這些 Wi-Fi 熱點時的理論最高傳輸速度。如果兩個設備同時支持 Wi-Fi 5 和 1024 QAM，則其最高傳輸速度可達 1733 Mbps。這樣內網的兩個端點設備可以進行更高速的數據傳輸。

其中需要注意的一點是，傳輸速度指的是路由器在最佳情況下所能提供的理論最高傳輸速度。實際的傳輸速度會受到許多因素影響，例如：

設備之間的距離。（訊號越弱，通訊設備解碼越容易出錯）
障礙物。（像是牆、轉角）
同頻干擾。（藍牙產品）
網路擁擠。（同一網路中，有多個設備同時上傳或下載）
Quality of Service（QoS）優先權。
裝置本身設計不良。（熱、天線、EMI）
線材。（網路線）
無線信號的頻段和通道選擇。
無線協定和加密方式。
終端硬體性能。（處理器速度和記憶體大小）

也因此，若想知道兩設備之間實際傳輸速度，可以透過 iPerf3 進行測速與評估，同時也可以應用在外網、VPN 或是 Tailscale 速度測試。

需要特別提到的是，如果申請了例如 300 Mbps/300 Mbps（下載/上傳）的網路，實際的傳輸速度會受到多種因素影響：
測試 設備 A 與 設備 B，設備 A 使用 Wi-Fi 6 網卡連接到 2.4 GHz 頻段（最高 574 Mbps）的無線路由器。無線路由器連接到對外的電信設備（最高 300 Mbps），然後到客戶端 B 的電信設備（最高 300 Mbps），最終速度會被限制在最高 300 Mbps。如果客戶端 B 的電信設備是 100 Mbps，則速度會被限制在 100 Mbps。
測試 設備 A 與 手機，設備 A 使用 CAT-5 有線網路（最高 100 Mbps）上網，而手機使用 2.4 GHz 頻段（最高 574 Mbps）連接到路由器。兩個終端設備進行測速時，其最高速度會受限於有線的速度而只有 100 Mbps。若要改善網路速度，可以讓設備 A 使用無線網卡或更換網路線，例如 CAT-5e 支援 1 Gbps。
網路速度受到終端設備的硬體參數、傳輸協定以及整個通信鏈路（telecommunications link）中最低速度的影響。

安裝 iPerf3

Linux

官方提供的僅有 Ubuntu / Debian / Mint / Fedora / FreeBSD 的執行檔，大多可透過套件安裝器進行安裝。若為 ARM 架構，可透過 Github 直接下載 ARM 版本的 iPerf3，甚至是下載 source code 自行編譯。

以下說明測試環境為 Ubuntu 20.04 的安裝：

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# 更新套件列表
sudo apt update

# 安裝 iperf3
sudo apt install -y iperf3

# 顯示 iperf3 的版本
iperf3 --version

如果需要移除 iperf3，可以使用以下命令：

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sudo apt remove iperf3

安裝好後，檢查輸出版本為 iperf 3.9 (cJSON 1.7.13)

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wells@server:~$ iperf3 --version
iperf 3.9 (cJSON 1.7.13)
Linux server 5.15.0-91-generic #101-Ubuntu SMP Tue Nov 14 13:30:08 UTC 2023 x86_64
Optional features available: CPU affinity setting, IPv6 flow label, SCTP, TCP congestion algorithm setting, sendfile / zerocopy, socket pacing, authentication

Windows

iPerf3 由能源科學網（Energy Sciences Network，ESnet）所維護，並提供 Linux 的編譯版本。當前 Windows 版本所使用的是由社群開發者進行編譯與維護的。這些貢獻者致力於將 iPerf3 經由 Cygwin 移植到 Windows 平台，並保持其與 Linux 版本的功能一致性。

Windows 平台上使用 iPerf3 需要從官方建議的站點下載。分別為：BudMan或是ar51an。

找到最新日期的壓縮包，例如 iperf-3.17.1-win64.zip，下載後解壓縮即可使用。

指令統整說明

常見的指令如下，如果需要更進階的玩法可以參考 help。

建立伺服器	iperf3 -s
建立伺服器，並指定通訊埠	iperf3 -s -p 5205
Client 上傳（到 Server）	iperf3 -c IP/HOST
Client 下載（從 Server）	iperf3 -c IP/HOST -R
Client 下載，並使用 4 個並行連線	iperf3 -c IP/HOST -P 4
指定協定版本為 IPv6	iperf3 -c IP/HOST -6
UDP 測試	iperf3 -c IP/HOST -u

建立 iPerf3 伺服器

測試兩個裝置彼此之間的網路速度，nodeA 運行為伺服器，而另一台 nodeB 模擬上傳或下載的行為。

開啟 iperf3 的目錄
在路徑中輸入 cmd
跳出 cmd，確定該路徑為 iperf3 目錄底下
輸入 iperf3 -s 後會建立好 iperf3 伺服器，並打開 port 5201，等待客戶端進行連線。

如果要自行指定 port，可以改為 iperf3 -s -p 5205，往後客戶端在連線需加上對應的端口號碼。

內網 IP 直連

硬體配置：兩台電腦透過有線網路進行內網測速，經過數台路由器。其中 nodeA 作為伺服器（192.168.1.30）。

nodeA 建立好伺服器後，在 nodeB 輸入 iperf3 -c IP/HOST，便可以測試 nodeB 的上傳速度。即傳輸方向是從 nodeB 到 nodeA：

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wells@nodeB:~$ iperf3 -c 192.168.1.30
Connecting to host 192.168.1.30, port 5201
[  4] local 192.168.1.20 port 55482 connected to 192.168.1.30 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  85.3 MBytes   715 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   1.00-2.00   sec  78.0 MBytes   655 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   2.00-3.00   sec  86.2 MBytes   723 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   3.00-4.00   sec  88.5 MBytes   742 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   4.00-5.00   sec  86.4 MBytes   725 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   5.00-6.00   sec  90.7 MBytes   761 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   6.00-7.00   sec  85.6 MBytes   718 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   7.00-8.00   sec  85.3 MBytes   715 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   8.00-9.00   sec  78.7 MBytes   660 Mbits/sec    0    219 KBytes
[  4]   9.00-10.00  sec  82.3 MBytes   691 Mbits/sec    0    219 KBytes
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec   847 MBytes   711 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec   846 MBytes   710 Mbits/sec                  receiver

表格參數的意義如下，其中著重在 Bandwidth 這個參數：

ID: 通常代表連接的編號。
Interval: 測試的時間間隔。
Transfer: 這段時間內傳輸的數據量。
Bandwidth: 這段時間的平均頻寬，表示為傳輸速度。
Retr: 在網絡傳輸中，當封包在傳輸過程中丟失或損壞，接收方無法正確接收到數據時，會請求發送方重新發送這些封包。重新傳輸數量的多少可以反映網絡連接的可靠性和穩定性。理想情況下，重新傳輸的數量應該越少越好，這意味著數據傳輸過程中沒有太多的丟包現象。
Cwnd: 擁塞窗口大小，以 KBytes（千字節）為單位，這個值代表發送方在停止並等待確認之前可以發送的數據量。

由上表可以得知 nodeB 傳資料到 nodeA 的平均速度為 711 Mbps。

若要測試 nodeB 的下載速度，即傳輸方向是從 nodeA 到 nodeB，可使用iperf3 -c IP/HOST -R：

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wells@nodeB:~$ iperf3 -c 192.168.1.30 -R
Connecting to host 192.168.1.30, port 5201
Reverse mode, remote host 192.168.1.30 is sending
[  4] local 192.168.1.20 port 42550 connected to 192.168.1.30 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-1.00   sec   111 MBytes   930 Mbits/sec
[  4]   1.00-2.00   sec   106 MBytes   888 Mbits/sec
[  4]   2.00-3.00   sec  94.4 MBytes   791 Mbits/sec
[  4]   3.00-4.00   sec   108 MBytes   911 Mbits/sec
[  4]   4.00-5.00   sec  91.8 MBytes   770 Mbits/sec
[  4]   5.00-6.00   sec   101 MBytes   844 Mbits/sec
[  4]   6.00-7.00   sec   101 MBytes   845 Mbits/sec
[  4]   7.00-8.00   sec   102 MBytes   858 Mbits/sec
[  4]   8.00-9.00   sec  93.2 MBytes   783 Mbits/sec
[  4]   9.00-10.00  sec   102 MBytes   859 Mbits/sec
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-10.00  sec  1011 MBytes   848 Mbits/sec                  sender
[  4]   0.00-10.00  sec  1011 MBytes   848 Mbits/sec                  receiver

nodeA 傳資料到 nodeB 的平均速度為 848 Mbps。

內網 IP 經由 Tailscale

經由 Tailscale 組網後，若想要評估兩個節點傳送的速度，可以直接輸入對方的 hostname 進行測試。

以下測試為相同的電腦，但改為 Tailscale 的 hostname 進行測試。

上傳測試結果：

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wells@nodeB:~$ iperf3 -c nodeA
Connecting to host nodeA, port 5201
[  4] local 100.116.123.164 port 43086 connected to 100.110.114.119 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  46.3 MBytes   388 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   1.00-2.00   sec  34.4 MBytes   289 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   2.00-3.00   sec  41.0 MBytes   344 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   3.00-4.00   sec  45.1 MBytes   379 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   4.00-5.00   sec  44.4 MBytes   373 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   5.00-6.00   sec  47.0 MBytes   395 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   6.00-7.00   sec  45.1 MBytes   378 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   7.00-8.00   sec  46.8 MBytes   393 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   8.00-9.00   sec  45.2 MBytes   379 Mbits/sec    0    216 KBytes
[  4]   9.00-10.00  sec  44.6 MBytes   374 Mbits/sec    0    216 KBytes
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec   440 MBytes   369 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec   439 MBytes   369 Mbits/sec                  receiver

下載測試結果：

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wells@nodeB:~$ iperf3 -c nodeA -R
Connecting to host nodeA, port 5201
Reverse mode, remote host nodeA is sending
[  4] local 100.116.123.164 port 32852 connected to 100.110.114.119 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-1.00   sec  95.6 MBytes   802 Mbits/sec
[  4]   1.00-2.00   sec  86.9 MBytes   729 Mbits/sec
[  4]   2.00-3.00   sec  90.6 MBytes   760 Mbits/sec
[  4]   3.00-4.00   sec  72.0 MBytes   604 Mbits/sec
[  4]   4.00-5.00   sec  81.5 MBytes   684 Mbits/sec
[  4]   5.00-6.00   sec  73.5 MBytes   616 Mbits/sec
[  4]   6.00-7.00   sec  78.9 MBytes   662 Mbits/sec
[  4]   7.00-8.00   sec  87.9 MBytes   738 Mbits/sec
[  4]   8.00-9.00   sec  90.8 MBytes   761 Mbits/sec
[  4]   9.00-10.00  sec  70.4 MBytes   590 Mbits/sec
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-10.00  sec   828 MBytes   695 Mbits/sec                  sender
[  4]   0.00-10.00  sec   828 MBytes   695 Mbits/sec                  receiver

Tailscale 與 IP 直連對比，上載速度降為原來的 52%，下載速度降為原來的 82%。

多客戶端並行測試（multiple parallel client connection）

如果想要測試伺服器的性能，可以使用 iperf3 -c IP/HOST -P client_counts 進行

3 個用戶同時下傳：

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wells@nodeB:~$ iperf3 -c 192.168.1.30 -R -P3
Connecting to host 192.168.1.30, port 5201
Reverse mode, remote host 192.168.1.30 is sending
[  4] local 192.168.1.20 port 60680 connected to 192.168.1.30 port 5201
[  6] local 192.168.1.20 port 60694 connected to 192.168.1.30 port 5201
[  8] local 192.168.1.20 port 60704 connected to 192.168.1.30 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-1.00   sec  37.2 MBytes   312 Mbits/sec
[  6]   0.00-1.00   sec  37.2 MBytes   312 Mbits/sec
[  8]   0.00-1.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   0.00-1.00   sec   112 MBytes   935 Mbits/sec
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[  4]   1.00-2.00   sec  37.1 MBytes   312 Mbits/sec
[  6]   1.00-2.00   sec  37.1 MBytes   312 Mbits/sec
[  8]   1.00-2.00   sec  37.0 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   1.00-2.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[  4]   2.00-3.00   sec  37.2 MBytes   312 Mbits/sec
[  6]   2.00-3.00   sec  37.0 MBytes   310 Mbits/sec
[  8]   2.00-3.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   2.00-3.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
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[  4]   3.00-4.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  6]   3.00-4.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  8]   3.00-4.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   3.00-4.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[  4]   4.00-5.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  6]   4.00-5.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  8]   4.00-5.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   4.00-5.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[  4]   5.00-6.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  6]   5.00-6.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  8]   5.00-6.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   5.00-6.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[  4]   6.00-7.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  6]   6.00-7.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  8]   6.00-7.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   6.00-7.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[  4]   7.00-8.00   sec  37.0 MBytes   311 Mbits/sec
[  6]   7.00-8.00   sec  37.1 MBytes   312 Mbits/sec
[  8]   7.00-8.00   sec  37.1 MBytes   312 Mbits/sec
[SUM]   7.00-8.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
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[  4]   8.00-9.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  6]   8.00-9.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  8]   8.00-9.00   sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[SUM]   8.00-9.00   sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
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[  4]   9.00-10.00  sec  37.2 MBytes   312 Mbits/sec
[  6]   9.00-10.00  sec  37.1 MBytes   311 Mbits/sec
[  8]   9.00-10.00  sec  37.0 MBytes   310 Mbits/sec
[SUM]   9.00-10.00  sec   111 MBytes   934 Mbits/sec
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-10.00  sec   372 MBytes   312 Mbits/sec                  sender
[  4]   0.00-10.00  sec   372 MBytes   312 Mbits/sec                  receiver
[  6]   0.00-10.00  sec   372 MBytes   312 Mbits/sec                  sender
[  6]   0.00-10.00  sec   372 MBytes   312 Mbits/sec                  receiver
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結論

使用 iPerf3 測速後，若網速未達到需求，可進行進一步的除錯。

對於家用內部網路來說，線材品質、裝置設定以及協定支援等因素可能是導致網速不佳的主因。

甚至有時候重開路由器網速就正常了，遇到這種或許可以重新開始評估一台新的路由器了…。

當遇到 Tailscale 速度過慢的問題時，可以使用 tailscale ping host 命令評估裝置是否為直接連接或透過 DERP 中繼轉發。

我自己在使用 Tailscale 時通常是直接連接的，但有時連接某些 Wi-Fi 後開始使用 DERP 中繼。即使斷開 Wi-Fi 並切回原本的網路，仍無法直接連接。在這種情況下，強制重啟 Tailscale 服務有時會解決問題。