计算机网络常用性能指标

参考资料：《计算机网络（第七版）》

1 速率

在计算机网络中速率指的是数据的传输速率，即每秒传输的比特数量，它也称为数据率或比特率。速率是计算机网络中最重要的一个性能指标，速率的单位是 bit/s，有时候也写为 b/s 或者 bps。

2 带宽

在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传输数据的能力，即在单位时间内网络中通信线路所能传输的最高速率，由此可知，带宽的单位就是速率的单位 bit/s，即比特每秒。

从上图来看，该网卡的带宽是 100Mb，即每秒最高能传输 100Mb 的数据量，注意：这里是以 Mb 为单位来算的。

但是在平时生活中，我们所说的带宽是以 MB 为单位来算的，如果把 100Mb 以 MB 为单位换算理论上是可以达到 12.5MB，但实际上可能也就 10MB 左右。

3 吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络或接口的实际的数据量，包括全部的上传和下载的流量。

一般吞吐量用于对某个网络的一种测量，通过测量我们可以知道实际上有多少数据能够通过该网络，显然，网络的带宽的大小或网络允许的最高速率限制会影响吞吐量。比如：对于一个 1Gbit/s 的以太网，其额定速率（即最高速率）是 1Gbit/s，也就是说 1Gbit/s 是该以太网的吞吐量的最高值。因此，对于 1Gbit/s 的以太网，其实际的吞吐量可能也只有 100Mbit/s，甚至更低，远没有达到额定速率。

4 时延

时延是指数据（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。时延也称为延迟或迟延。

需要注意的是，网络中的时延是由以下几个不同的部分组成：

• 发送时延
• 传播时延
• 排队时延
• 处理时延

我们在计算一个数据分组的时延应该要把这几个时延算进去。

4.1 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，也就是从该数据帧的第一个比特算起，直到最后一个比特发送完毕所需要的时间。

发送时延的计算公式：

从该公式中可知，发送时延的大小取决于数据帧的长度和发送速率，如果发送的数据帧长度越长，那么该数据帧所需要的发送时间也越长，即发送时延也越长。对于发送速率来说，如果发送速率越大，那么该数据帧在发送时可以发送更多的数据，那么所需要的时间减少，发送时延也就越小。

4.2 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。

电磁波在自由空间中传播速率是光速，即3.0 X 10 ^5 km/s，电磁波在网络传输媒体介质中的传播速率比在自由空间中要低一些。在铜线中的传播速率为2.3 X 10^5 km/s，在光纤中的传播速率为2.0 X 10^5 km/s。例如，1000km长的光纤线路产生的传播延时为5ms，这里所说的铜线和光纤就代表着不同的信道。

传播时延的计算公式：

从传播时延的公式可知，传播时延的大小取决于信道长度和电磁波在信道上的传播速率，如果信道长度越长，那么电磁波在传输过程中的距离也越长，传输时所需要的时间也更多，即传播时延也就越长。如果电磁波在不同信道上的传播速率越大（即电磁波在光纤，铜线等通信介质上的传播速率），那么电磁波就可以更快的传输，对应的传播时延也就更小了。

我们结合发送时延和传播时延的公式来看，它们本质的区别在于：

发送时延一般发生在机器（网络设备）内部中的网络适配器，与传输的信道无关。而传播时延则是发生在机器外部的传输信道媒体上（光纤，同轴线缆等），与信号的速率无关。

一般来说，信号传送的距离越远（信道长度越长），传播时延就越大。

4.3 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，例如分析首部，从分组中提取数据部分，进行差错校验或查找路由转发数据等，这就是处理时延。

4.4 排队时延

数据分组在网络中传输时，要经过许多路由器。但分组到达路由器时要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了从哪个接口转发后，还要在输出队列中排队等待转发，这就是排队时延。

排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量，当网络综通信流量较大时，就会发生队列溢出，使分组丢失，导致排队时延更大。

再回到我们之前说过的，时延是指数据（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，其实这个总的时延包括了发送时延和传播时延，排队时延和处理时延。平时我们所说的数据在网络中经历的时延就是指总的时延。

到这里我们思考一个问题：带宽会影响时延吗？

时延和带宽是计算机网络中两个不同的性能指标，从我们之前的学习中可知，它们并没有直接的关系，即便在学习时延时也没有明确说明，也就是说，带宽的高低并不会影响到时延。

5 往返时间

在计算机网络中，往返时间RTT（Round-Trip Time）也是一个非常重要的性能指标，它表示从发送端发送一个数据包开始，到接收到该数据包的确认所花费的时间（关于往返时间具体可参考：30-tcp可靠传输——超时重传时间）。

最后

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