计算机网络的性能

Wu Jun 2020-01-08 14:43:49

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一、计算机网络的性能指标

性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能。

比特（bit）来源于“binary digit”。

速率也称为数据率（date rate）或比特率（bit rate），是指数据的传送速率，单位是bit/s（比特每秒，b/s，bps）。

带宽（bandwidth）含有两种不同的意义

带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成份所占据的频率范围。单位是赫。频域。
在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。网络带宽表示的是单位时间内，从网络中的某信道所能通过的“最高数据率”，其单位是“比特每秒”。时域。

吞吐量（throughput）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。

时延（delay）是指数据(报文、分组或比特)从网络（或链路）的一段传送到另外一端所需要的时间。也称为延迟或迟延。

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。

发送时延（transmission delay）是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。即从数据帧的第一个比特算起，到最后一个比特发送完毕的所需时间。因此发送时延也叫传输时延，其公式为：

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

传播时延（propaganda delay）是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。其公式为：

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

电磁波在网络传输媒体中的传播速度在不同材质中的传播速度各不相同。

发送时延发生在机器内部的发送器中（一般发生在网络适配器），而传播时延则发生在机器外部的传输信道媒体上。

主机或路由器在接收分组时需要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、提取数据部分、进行差错检验和查找适当的路由等等。

分组在经过网络传输时，要经过许多的路由器。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之后，还要在输出队列中排队等待转发。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量，当网络通信量很大时就会发送队列溢出，使分组丢失。

时延宽带积 = 传播时延 * 带宽

在链路中，管道的长度是链路的传播时延，而管道的截面积时链路的宽带。因此时延宽带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。时延宽带积又被称为以比特为单位的链路长度。

RTT（Round-Trip Time）表示从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认，总共经历的时间。

利用率分“信道利用率”和“网络利用率”。

信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延。