计算机网络的性能

目录

一、计算机网络的性能指标——宽带

二、计算机网络的性能指标——时延

三、计算机网络的性能指标——时延带宽积

四、计算机网络的性能指标——往返时延

五、计算机网络的性能指标——吞吐量

六、计算机网络的能能指标——利用率


计算机网络的定义:计算机网络时使用单一技术相互连接的、自治计算机集合。
网络建立的主要目的就是实现主机痛惜和资源的共享。

一、计算机网络的性能指标——宽带

“宽带”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度,即最高频率和最低频率之差,单位市赫兹(千赫兹、兆赫兹、吉赫兹等)
线路的宽带表示通信线路上只允许通过的信号频带范围。如传统的通信线路上传送的电话信号的标准宽带是3.1Hz( 即话音的频率范围是从300Hz到3400Hz)。
在计算机网络中, 带宽 表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的 最高数据率 ,单位是“比特每秒”,或 b/s (bit/s)。更常用的速率单位是
  • 千比每秒,即 kb/s (10^{3} b/s)
  • 兆比每秒,即 Mb/s(10^{6} b/s)
  • 吉比每秒,即 Gb/s(10^{9} b/s)
  • 太比每秒,即 Tb/s(10^{12}b/s)
在计算机中的数据容量用字节B(Byte)作为度量单位。
“千”字节用KB表示,1KB = 2^{10}B = 1024B; 而1MB = 2^{20}B, 1GB = 2^{30}B, 1TB = 2^{40}B。

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二、计算机网络的性能指标——时延

时延是计算机网络最重要的两个性能指标之一。 时延是指数据(一个报文或分组,比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
网络时延包含以下几种时延: 发送时延传播时延处理时延 排队时延

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发送时延 (传输时延 )——发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。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。

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传播时延 —— 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

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例:

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处理时延 ——主机或路由器在收到分组进行一些必要的处理所花费的时间。
排队时延 ——路由器中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。有时可用排队时延作为处理时延。
数据在网络中经历的 总时延 就是发送时延、传播时延与处理时延之和
总时延=发送时延+传播时延+处理时延
三种时延所产生的地方:

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  • 发送时延发生在发送器中,与传输信道长度无关。
  • 传播时延发生在传输信道媒体上,与信道的带宽无关。
例:

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注意:数据在网络的总时延中,哪一时延占主导位置还需要看具体情况。

注意:在计算发送时延的时候,需要数据的单位转变为bit,信道宽带的单位bit/s。

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对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的 发送速率(即带宽) 而不是比特在链路上的
传播速率
提高链路带宽减小了数据的发送时延

三、计算机网络的性能指标——时延带宽积

时延带宽积 —— 链路的 时延带宽积 又称为以 比特 为单位的链路长度。管道中的比特数表示从发送端已经发出但尚未到达接收端的比特。

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四、计算机网络的性能指标——往返时延

往返时延 RTT (Round-Trip Time) ——表示从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后立即发送确认),总共经历的时延。

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若B正确收到100MB的数据后,就立即向A发送一个确认; 假定 A只有正确收到B的确认信息后,才能继续向B发送数据。 显然A需要等待一个往返时延RTT。
在互联网中,往返时延还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。

五、计算机网络的性能指标——吞吐量

吞吐量 (throughput)表示在单位时间内通过某 个网络(或信道、接口)的数据量。
  • 吞吐量常用于对现实世界中的网络的一种测量, 以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
  • 吞吐量受网络的带宽戒网络的速率的限制。

六、计算机网络的能能指标——利用率

  • 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。
  • 完全空闲的信道的利用率是零。
  • 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
  • 信道利用率并非越高越好。
信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延
  • 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。
  • 若令 D0 表示网络空闲时的时延,D 表示网络当前的时延,则在适当的假定条件下,可以用下面的简单公式表示 D D0之间的关系:

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