我的大学课程有一项作业，要求我审查 2020 年《澳大利亚宽带测量报告》，该报告涵盖了澳大利亚 NBN 宽带网络内连接质量的现状。
特别是在其中一个章节中，该报告涉及了为什么大多数 NBN 用户通常可以达到广告宣传的下载速度的 90% 到 95% 之间的主题，作者说：
这重申了之前报告中提出的观点，即 NBN 层速度并未配置为在考虑协议开销后可以达到最大计划速度。
在脚注中进一步阐述道：
协议开销包括数据包头，这些数据包头被添加到网络通信中以确保它们到达正确的网络地址。数据包头占用空间，这意味着连接用于发送数据的空间变小。
广告宣传速度的 5-10% 的差距似乎与广告宣传速度无关，因此，使用 50/20 套餐的人会损失 2.5-5 Mbps，而使用 100/40 套餐的人会损失 5-10 Mbps，这似乎是一个非常高的开销。
不幸的是，我找不到有关宽带连接协议开销的任何可靠来源，想知道这里是否有人知道任何来源或有任何信息。
供参考，澳大利亚 NBN 是光纤到路边 (FTTC)、光纤到节点 (FTTN)、光纤到户 (FTTP) 和混合光纤同轴电缆 (HFC) 的组合。
答案1
作为起点，大多数 Internet 连接都设置为承载 1500 字节 IP 数据包。（实际上这个值永远不会更高，因为 IP 数据包，尤其是 TCP 连接最终将使用整个路径上最小的 MTU。）
在 1500 字节边界附近，既有外部开销（这会导致整个消息增大），也有内部开销（这会导致可用数据空间缩小）。这两者对总“浪费”吞吐量的贡献相同。请注意，这些不是官方术语，我只是临时编造的。
外部的开销取决于底层连接类型（即可能是您所指的“宽带网络协议”）：
以太网将每个 IP 数据包放入一个以太网帧中，该帧具有 14 字节的报头和 4 字节的校验和（如果使用 VLAN，则加上 4 字节的 802.1Q 标签）。
VDSL 通常工作在 PTM 模式下，该模式承载以太网帧，但带有额外的 4 字节 PTM 开销。
GPON 还承载以太网帧，增加了自己的开销，我尚不明白这一点（并且“上行”和“下行”方向上的工作方式似乎完全不同）。
它还共享多个客户之间的物理链接（不确定常见的数字是多少，但 32 似乎是一个可能的数字）。
ADSL 将所有内容分成 53 字节的 ATM 单元（5 字节的报头和 48 字节的有效负载），因此在通常的“以太网仿真”模式下，您需要 32 个单元来发送全尺寸 1500 字节的 IP 数据包，并且单元报头加起来为 160 字节（11% 的开销！）。
这意味着一个完整的 1500 字节 IP 数据包需要至少要发送 1518 字节。
虽然内部的无论连接类型如何，开销几乎总是相同的（无论是光纤还是拨号，它们都会占用 1500 字节的 MTU）：
如果您必须使用 PPPoE，它会将可用的 MTU 缩小 8 个字节。
IP 数据包头本身占用 20 或 40 个字节（分别在 IPv4 和 IPv6 中）。
基于 TCP 的连接每个数据包需要 20 个字节作为 TCP 段头（而‘时间戳’选项通常还需要 12 个字节）。
通过 HTTPS 下载时，每个 TCP 段至少带有一个 TLS 记录，其中包含 5 字节标头和 24 字节 MAC（消息认证码）。后者适用于 AES-GCM，但因密码套件而异。
这意味着一个全尺寸的 1500 字节 IP 数据包（假设没有 PPPoE）通常包含 1400 到 1460 字节的有用数据。
所以总共，假设以太网，在最佳情况下（IPv4 上的纯文本），总帧大小的约 4.5% 由开销组成，而在最坏情况下（VLAN 中的 IPv6 上的 TLS），该比例约为 8%。使用 DSL 或 GPON 时，情况只会变得更糟。
这就是为什么有些程序和有些人使用转换“1 MB/s ≈ 10 Mbps”（而不是技术上正确的 8 Mbps），因为它们显示了有用吞吐量（MB/s），但全部的吞吐量（Mbps）。
答案2
我建议阅读用户1686的回答首先进行总体概述。我将更详细地介绍 NBN 网络。
由于我们专门讨论的是 NBN，所以我将从他们的批发宽带协议，尤其是nbn™ 以太网 - 产品描述 4.1，更新于 2021 年 5 月和nbn™ 以太网 - 产品技术规格 4.1，更新于 2021 年 5 月。
NBN基本背景
首先，让我们从产品描述开始获取一些基本信息：
nbn™ 以太网产品...是一种基于以太网的第 2 层虚拟连接，用于在用于服务场所的 UNI 和 POI 之间传输流量
接入虚拟电路或 AVC 是光纤网络、FTTB 网络、FTTN 网络、FTTC 网络、HFC 网络、无线网络或卫星网络上的基于以太网的第 2 层虚拟连接，用于承载往返于用于为场所提供服务的 UNI 的 RSP 流量。
用户网络接口或 UNI 是 nbn 针对场所提供 nbn™ 以太网的物理端口。
NBN 信息速率（以太网帧）
然后产品技术规范有“§2.2.2带宽配置文件参数注意事项”，其中描述了如何应用信息速率限制：
所有信息速率限制（包括本 nbn™ 以太网产品技术规范中规定的限制）均在 RSP 和 nbn™ 网络之间的 NNI 接口处实施。
当带宽配置文件等于或大于协商的线路速率时，可用有效载荷就会降低。
nbn™ 以太网的峰值信息速率是根据第 2 层以太网服务帧计算的，计算范围是从目标 MAC 地址的第一位到帧校验序列的最后一位的一系列字节。IEEE 802.3 物理层字段（例如前导码、帧起始分隔符和帧间间隙）不包含在带宽配置文件中。
不幸的是，关于这些以太网帧的具体内容的更多细节，请参阅单独的网络接口规范文档，这些文档似乎并未公开。如果我们回顾一下NBN Co 以太网比特流服务产品技术规范 2.12，更新于 2017 年 7 月，不再有效，在他们将其从本文档中删除之前，我们可以获得一些见解：
§ 3.1.5 AVC/CVC 服务寻址模式 A 在 NNI 使用两级 VLAN 寻址方案，符合 IEEE802.1ad（提供商桥接器）以识别单独的 1:1 AVC 和 CVC 服务。
IEEE802.1ad S/C-TAG 为以太网帧分别添加了 4 个字节的额外开销（总共 8 个）。当然，我们假设情况仍然如此。
以太网有效载荷额外开销
这或多或少符合了用户1686的回答。请注意，是否使用 PPPoE 取决于 RSP；NBN 并不关心有效载荷中的内容。
额外的线路速率限制
除了 AVC 限制之外，用户网络接口 (UNI)（即用于将用户连接到 NBN 的特定技术）也可能存在限制。
这些通常受限于可实现的范围，并且任何协议开销都不包括在信息速率限制中（铜缆上的 VDSL2 以太网可能是一个例外？见下文）。具体而言，任何 DSL 开销都不包括在公布的带宽中，也不会受到任何整形或管制的检查——但当然，如果您的线路速率太低，它会在任何整形或管制生效之前影响您的带宽。
请注意，UNI 有两种数据类别：
UNI-D，涵盖为最终用户提供以太网端口的网络（包括 FTTP、FTTC、HFC、FW、卫星）。这提供了 10/100/1000BASE-T/TX 端口。在 UNI-D 上，用户通常仅受 AVC 限制，除非他们购买了 1000Mbps AVC，否则他们将受到端口速度的限制（整个以太网帧为 1000BASE-T）。
请注意，根据网络的不同，可实现的带宽可能存在其他限制。这在卫星和 FW 上最为明显，其次是 HFC。
UNI-DSL，涵盖使用 VDSL2 并需要 VDSL2 调制解调器（FTTN、FTTB）的网络。用户可以通过线速率，这取决于铜电话线的质量和到节点的距离。
§ 3.3.2.2 对于 DSL 服务，信息速率限制为 AVC 总带宽和 UNI-DSL 上的实际线路速率中较小者。还请注意，对于 VDSL2，线路速率和信息速率受 ITU-T VDSL2 规范 G.993.2 中定义的 VDSL2 以太网铜缆帧开销的影响。
UNI-V 是一款仅支持语音的产品，高优先级带宽非常有限（用于 VoIP），在 FTTP 之外不可用，并且并非所有 RSP 都支持。UNI-V 端口是 ATA，仅为用户提供模拟电话连接（VoIP/SIP 在 NBN/RSP 端处理，不公开）。
关于过度配置的评论
2020 年年中之前，NBN 按照宣传的 AVC 速度监管流量，这导致在常见的互联网速度测试中观察到的速度较低（例如 speedtest.net，它根据浏览器使用 WebSockets 或 HTTP）。user1686 已经计算出这些开销大约为 4.5-8%。
2020 年中旬左右，NBN 开始过度配置下游。一些文件从那时起，我将其描述为：
对于 Home Fast 和 Home Superfast，nbn 网络管理策略器将为第 2 层的 AVC TC-4 下行 PIR 提供额外的 15% 的开销限额。这将允许最终用户在其网络上实现下行速度，接近于 nbn 基础设施具有容量的已发布第 2 层批发下行 PIR 的数值。
这 15% 的超额配置足以确保常见的速度测试（通过 WSS/HTTP[S] 有效负载）显示的速度永远不会低于广告由于 NBN 流量监管导致的下行 AVC 速率。