1.4 计算机网络的性能

计算机网络的性能

计算机网络的性能一般是指它的几个重要的性能指标。但除了这些重要的性能指标，还有一些非性能指标也对计算机网络性能的性能有很大的影响。

常用的 七个 性能指标

• 速率
• 带宽
• 吞吐量
• 时延
• 时延带宽积
• 往返时间 RTT
• 利用率

速率 - 传输速率

速率指的是数据的传送速率，它也称为数据率或比特率。单位是 bit/s（比特每秒）。

带宽 - 传输容量

带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的 “最高数据率”。带宽的单位是 bit/s（比特每秒）。

吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。显然，吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

时延

时延是指数据（一个报文或分组，甚至是比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。

网络中的时延是由以下几个不同的部分组成的：

• 发送时延
• 传播时延
• 处理时延
• 排队时延

数据在网络中经历的总时延就是以上四种时延之和。

发送时延

发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到改帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延发生在机器内部的发送器中。

传播时延

传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。传播时延发生在机器外部的传输信道媒体上。信号传送的距离越远，传播时延就越大。

处理时延

主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或者查找适当的路由等，这就产生了处理时延。

排队时延

分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，这相当于排队时延为无穷大。

时延带宽积

传播时延和带宽相乘，就得到另一个很有用的度量：传播时延带宽积。

这是一个代表链路的圆柱形管道，管道的长度是链路的传播时延，而管道的截面积是链路的带宽。因此时延带宽积就表示这个管道的体积，表示这样的链路可容纳多少个比特。

往返时间 RTT

在许多情况下，互联网上的信息不仅仅单向传输而是双向交互的。因此，我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间。在互联网中，往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。当使用卫星通信时，往返时间 RTT 相对较长，是很重要的一个性能指标。

利用率

利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率 指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好。信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延。因此一些拥有较大主干网的 ISP 通常控制信道利用率不超过 50%。

非性能特征

• 费用
• 质量
• 标准化
• 可靠性
• 可扩展性和可升级性
• 易于管理和维护

最后

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