计算机网络分类与性能指标

1 计算机网络的类别

1.1 计算机网络的定义

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互联而成的，这些硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛和日益增长的应用。

1.2 计算机网络的分类

1.2.1 按网络 作用范围 分类

• 广域网
  作用范围：几十到几千公里
  特点：一般在高速链路上以较大的通信容量长距离运送主机发送的信息。
• 城域网
  作用范围：5~50公里
  特点：将一个城市多个单位的局域网互连起来，目前多采用以太技术，故有时并入局域网讨论。
• 局域网
  作用范围：1公里左右
  特点：覆盖范围小、速率高（10Mbit/s以上）、配置灵活、误码率低。
  常见于一个校园、一个企业、一个大楼。
• 个人区域网
  运用无线技术把个人工作区的电子设备（笔记本电脑）连接起来的网络。
  作用范围：大约10米左右

1.2.2 按 使用用途 分类

• 公用网
  电信公司（国有或私有）出资筹建的大型网络，只要按规定缴纳费用的人都可以使用。
  公用网属于国家基础设施。
• 专用网
  政府或公司一些部门为满足本单位特殊业务工作，仅供本单位或部门使用，不对外提供服务的网络。
  军队、银行、铁路、电力等均有专用网。

1.2.3 按 连接范围 分类

• 互联网
  各种网络连接起来形成的一个系统，在该系统中任何用户都可以使用网络中的资源和线路。
• 内联网
  基于TCP/IP协议协议，使用www工具，能够防止入侵且拥有连接互联网能力为企业内部服务的网络。
• 外联网
  基于互联网的安全专用网络，其目的在于利用互联网把企业和其贸易伙伴的内联网安全地互连起来，在企业和其贸易伙伴之间共享信息资源。

2 计算机网络的性能指标

2.1 速率

在网络技术中速率指的是数据的传送速率，也称数据率或比特率。

k=10^3=千 ，M=10^6=兆 ，G=10^9=吉 , T=10^12=太 , P=10^15=拍 .
如4x10^10bit/s 的数据率记作40Gbit/s。

2.2 带宽

在计算机网络中带宽表示在单位时间内网络中的某信道能通过的最高数据率。单位为bit/s。

2.3 吞吐量

单位时间内某个网络（或信道、接口）的实际数据量。

吞吐量受限于网络带宽或网络额定速率。

2.4 时延

数据（一个报文、分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端到另一端所需要的时间。

• 发送时延
  主机或路由器发送数据帧所需要的时间。（从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧最后一个比特发送完毕所需的时间），也叫传输时延（不常用）。

$$发送时延=\frac{数据帧长度（bit）}{发送速率（bit/s）}$$

• 传播时延
  电磁波在信道中传播一定距离花费的时间。

$$传播时延=\frac{信道长度（m）}{电磁波在信道上的传播速率（m/s）}$$

• 处理时延
  主机或路由器在收到分组时需要花费一定的时间进行处理，如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、经行差错检验、查找转发表等。

• 排队时延
  分组在经过网络传输时需要在路由器的输入队列等待处理。其长短主要取决于网络当时的吞吐量。

对于高速数据链路提高的仅仅是数据的发送速率而非比特在链路上的传播速率。即仅仅是缩短了发送时延。

2.5 时延带宽积

时延带宽积表示链路可以容纳多少个比特。
$$时延带宽积=传播时延\times 带宽$$

2.6 往返时间RTT

RTT也被称为往返时延。

2.7 利用率

• 信道利用率
  指某信道有百分之几的时间是被利用的。

信道利用率并不是越高越好，当信道利用率增大时，排队时延就会迅速增大。

• 网络利用率
  全网络信道利用率的加权平均。

用D0表示网络空闲时的时延，D表示当前网络时延，则有：
$$D=\frac{D0}{1-U}$$

最后

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