【计网】1.4网络的时延、丢包和吞吐量

本文基于《计算机网络——自顶向下方法》

时延的类型

1. 处理时延：检查报文的分组（packet）的首部以及决定将该分组导向何处的时间是处理时延的一部分
2. 排队时延：在队列中，当分组在链路上准备传输的时间称为排队时延，一个特定的分组的排队时延取决于先期到达的正在排队等待香链路传输的分组数量。如果该队列是空的而且没有其他分组在传输，则分组时延为0。
3. 传输时延：指的是一个分组全部发送到链路上的时延，比如一个10Mb的分组要发送到一条100Mbps的链路上需要耗时0.1秒，这就是传输时延，请务必和下面的传播时延作区分。
4. 传播时延：传播时延指的是一个分组从起点到目的地传播所花费的时间，传输的速率取决于该链路的物理媒体，比如双绞线、光纤等。

传输时延和传播时延的区别在于，传输时延是路由器将分组上传到链路上花费的时间，和两个路由器之间的距离无关。而传播时延是分组在链路上传播的时间，和两个路由器之间的距离有关。

总的时延是上面四种时延之和

排队时延和丢包

有关于丢包的问题，我们首先要明确一个概念：流量强度

流量强度是分组到达路由的平均速率和路由传输速率之比。如果流量强度大于1，也就是分组到达的速率比传输速率还要快，那么会导致发送速度赶不上接收速度，从而让等待队列无限延长，也就是说，排队时延会趋于无穷大！因此，设计系统的时候流量强度不能大于1。

理论上来说，在一个流量强度小于1的系统中，如果分组是周期性到达的，也就是分组到达间隔的时间是一样的话，那理论上是不需要排队的。但是实际上各个分组到达时间是随机的，如果出现多个分组同时到达，则可能会产生较大的时延。在分组随机到达的情况下，如果流量强度越接近1则平均排队时延越大，因为路由空闲的时间越少。

而排队时延的延长意味着有更多的分组在等待发送，但是一条链路能够容纳的分组缓存是有限的，如果等待的分组多到已经站满了缓存，那下一个到达的分组则会没有地方存储，路由器会将其丢弃（drop），这就是丢包

分组丢失比例，也就是丢包的比例也随着流量强度的增加而增加，因此一个节点的性能可以根据时延来度量，也能根据丢包概率来度量。

吞吐量

假设有一个路由器连接着服务器和客户机，路由到客户机的速率为R_c，路由到服务器的速率为R_s，由于一整条链路的最大吞吐量取决于其中传输速率最小的链路（和水管类似），因此该链路上的最大吞吐量为min{R_c,R_s}。推广得，吐过一个服务器到客户之间有N条链路的网络，则服务器到客户的文件传输吞吐量为min{R₁, R₂, R₃,…, R_N}

最后

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