1.6.1 计算机网络的性能指标

性能指标：从不同方面来度量计算机网络的性能。

1. 速率

• 是最重要的一个性能指标

• 是指数据的传送速率，也成为数据率或比特率

• 单位：bit/s，或kbit/s、Mbit/s、Gbit/s等

• 单位换算：

  

  k=10³=千 M=10⁶=兆 G=10⁹=吉 T=10¹²=太 P=10¹⁵=拍 E=10¹⁸=艾 Z=10²¹=泽 Y=10²⁴=尧

  例如：4 * 10¹⁰ bit/s 的数据率就记为 40 Gbit/s

• 速率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率

• 注意：
  

2. 带宽

“带宽”有以下两种不同的意义：

• 频域：
  • 某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差。
  • 单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）
  • 某信道允许通过的信号频带范围称为该信道的带宽
• 时域：
  • 网络中某通道传送数据的能力，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”
  • 单位就是数据率的单位 bit/s

二者本质相同。一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”也越高。

3. 吞吐量

• 单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量
• 受网络的带宽或网络的额定速率的限制
  • 额定速率是绝对上限
  • 可能会远小于额定速率，甚至下降到零
• 有时可用每秒传送的字节数或帧数来表示

速率、带宽、吞吐量区别

假设主机和交换机之间的链路最高可传输速率为100Mbit/s，则该链路的带宽为100Mbit/s；此时有两台服务器，它们的数据传送速率分别为20Mbit/s和10Mbit/s，则在主机和交换机之间的链路中，每秒可传输30Mbit数据，则此时该链路的吞吐量为30Mbit/s。

4. 时延

• 指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间
• 有时也成为延迟或迟延
• 组成：
  • 发送时延
  • 传播时延
  • 处理时延
  • 排队时延

（1）发送时延

• 也称为传输时延

• 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，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

  

（2）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

  

• 电磁波传播速率：

  • 自由空间的传播速率是光速 = 3.0*10⁵ km/s
  • 在铜线电缆中的传播速率约 = 2.3*10⁵ km/s
  • 在光纤中的传播速率约 = 2.0*10⁵ km/s

• 注意：发送时延与传播时延有本质上的不同

  • 发送时延发生在机器内部的发送器中，与传输信道的长度（或信号传送的距离）没有任何关系
  • 传播时延则发生在机器外部的传输信道媒体上，而与信号的发送速率无关。信号传送的距离越远，传播时延就越大

（3）处理时延

主机或路由器在收到分组时，处理分组（例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由）所花费的时间。

（4）排队时延

• 分组在路由器输入输出队列中排队等待处理和转发所经历的时延
• 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。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

小结：

• 一般来说，小时延的网络要优于大时延的网络

• 某些情况下，一个低速率、小时延的网络很可能要优于一个高速率但大时延的网络

• 在总时延中，究竟是哪一种时延占主导地位，必须具体分析

• 四种时延产生的地方：

  

• 容易产生的错误概念

  以下说法是错误的：

  “在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快些”

  对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率。

  提高数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。

• 例题：

  

  

5. 时延带宽积

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

管道中的比特数表示从发送端发出但尚未到达接收端的比特数。

只有在代表链路的管道都充满比特时，链路才得到了充分利用。

例如，设某段链路的传播时延为20ms，带宽为10Mbit，算出：

时延带宽积=20 * 10^-3 * 10 * 10⁶ = 2 * 10⁵ bit

这就表明，若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了20万个比特，而这20万个比特都正在链路上移动。

6. 往返时间RTT

表示从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。

上图中：

往返时间RTT＝结点A到B的传播时延t_p

​ +结点B处理和排队时延t_PQB

​ +结点B发送时延t_TB

​ +结点B到A的传播时延t_p

​ =2*传播时延t_p

​ +结点B处理和排队时延t_PQB

​ +结点B发送时延t_TB

例题：

补充：

• 在互联网中，往返时间还包括各中间节点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。
• 使用卫星通信时，往返时间RTT相对较长，此时，RTT是很重要的一个性能指标。

7. 利用率

信道利用率：

• 某信道有百分之几的时间是被利用的（即有数据通过）。
• 完全空闲的信道的利用率是零。

网络利用率：

全网络的信道利用率的加权平均值。

时延与网络利用率的关系：

根据排队论，当某信道的利用率增大时，时延会迅速增加。这和高速公路的情况有些相似。当高速公路上的车流量很大时，由于在公路上的某些地方会出现堵塞，因此行车所需的事件就会变长。网络也有类似的情况。当网络的通信量很少时，网络产生的时延并不大。但在网络通信量不断增大的情况下，由于分组在网络节点（路由器节点交换机）进行处理时需要排队等候，因此网络引起的时延就会增大。

1.6.2 计算机网络的非性能特征

非性能指标与性能指标有很大的关系。

参考资料：《计算机网络(第8版)》—— 谢希仁

最后

以上就是如意台灯为你收集整理的第一章.概述：1.6计算机网络的性能1.6.1 计算机网络的性能指标1.6.2 计算机网络的非性能特征的全部内容，希望文章能够帮你解决第一章.概述：1.6计算机网络的性能1.6.1 计算机网络的性能指标1.6.2 计算机网络的非性能特征所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。