计算机网络-05计算机网络的性能指标上

性能指标从不同的方面来度量计算机网络的性能，常用的计算机网络的性能指标有以下8个：速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率、丢包率。

1. 速率

   • 比特
     比特是计算机中数据量的单位，也是信息论中信息量的单位，一个比特就是0或1。

 	常用的数据量单位
	  8bit=1Byte
	  1KB=2^10^B
	  1MB=2^20^B
	  1GB=2^30^B
	  1TB=2^40^B

- 速率
	数据是连接在计算机网络上的主机在数字信道传送比特的速率，也称为比特率或数据率

 	常用的数据率单位
	  bit/s(b/s、bps)
	  kb/s=10^3^b/s
	  Mb/s=10^6^b/s
	  Gb/s=10^9^b/s
	  Tb/s=10^12^b/s

2. 带宽

   • 在模拟信号系统中，带宽是信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围，单位是Hz、kHz、MHz、GHz。

   • 在计算机网络中个，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位为b/s（kb/s，Mb/s, Gb/s,Tb/s）

这两种表述，前者为频域称谓，后者为时域称谓，其本质是相同的，一条通信链路的“带宽”越宽，其所传输数据的“最高数据率”也就越高。

3. 吞吐量

   • 吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。

   • 吞吐量常用于对现实世界中网络的一种测量，以便知道实际上有多少数据能通过网络。

   • 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

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）的一段传送到另一端所需的时间，也称迟延或延迟。

1.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，以下是电磁波在丧钟常见信道的传播速率，我们可以作为常识去记住：自由空间-3.0x10⁸m/s、铜线-2.3x10⁸m/s、
光纤-2.0x10⁸m/s。

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，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等，这就产生了处理时延。

4.排队时延，分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。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后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。

发送时延计算公式：
发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

传播时延计算公式：
传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传输速率（m/s）

处理时延没有计算公式，一般不方便计算，因为其一直是动态变化的

排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。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。

因此，数据在网络中经历的总时延就是以上各种是时延之和：
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

!!!计算千万别被坑了，数据量单位1MB=2²⁰B=2²⁰ x 8bit

例子1：有一个待发送的数据块，大小为100MB，网卡的发送速率为100Mbps，则网卡发送完该数据块需要多长时间？

解：所需时间=100MB/100Mbps
=100 x 2²⁰B/(100 x 10⁶bit/s)
=100 x (2²⁰) x (2³)bit/(100 x(10⁶)bit/s)=8.388608s

---

例子2：数据块长度为100MB，信道带宽为1Mb/s，传送距离为1000km，计算发送时延和传播时延。

解：
发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）=100MB/1Mb/s
=100 x (2²⁰) x 8bit/(10⁶)b/s=838.8608s
传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传输速率（m/s）
=(10⁶)/(2 x 10⁸)=0.005s

---

例子3：数据块长度为1B，信道带宽为1Mb/s，传送距离为1000km，计算发送时延和传播时延。

解：
发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）=1B/1Mb/s
=8bit/(10⁶)b/s=(8 x 10^-6)s
传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传输速率（m/s）
=(10⁶)/(2 x 10⁸)=0.005s