计算机网络——时延、时延带宽积、往返时间、利用率

计算机网络——时延、时延带宽积、往返时间、利用率

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1.时延

时延（delay或latency）是指数据（报文、分组、比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。

时延的组成

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

1. 发送时延（传输时延）
   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。
   发送时延的计算公式：
   
   
   由发送时延的公式可以看出，对于一定的网络，发送时延并非是固定不变的，而是与发送帧长成正比，与发送速率成反比。
   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。

2. 传播时延
   电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。取决于电磁波传播速度和链路长度。

传播时延的计算公式：

电磁波在自由空间的传播速率是光速，即3.0✖10⁵ km/s。电磁波在网络传输媒体中的传输速率比在自由空间要略低一些。传播时延发生在机器外部的传输信道媒体上，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. 排队时延
   等待输出/输入链路可用。
   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。
   排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。当网络通信很大时会发生队列溢出，使分组丢失，相当于排队时延无穷大。

4. 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。

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2.时延带宽积

时延带宽积(bit) = 传播时延(s) ✖ 带宽(bit/s)

时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度，即“某段链路现在有多少比特”。

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3.往返时间RTT(Round-Trip Time)

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。

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4.利用率

利用率分为信道利用率和网络利用率。
信道利用率：信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过），空闲信道的利用率为零。

网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。

信道利用率并非是越高越好，根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
这里可以想象成公路上车流量很大时，某些地方就会出现拥堵，因此 行车需要的时间就会增加。