1.6计算机网络的性能

1.6计算机网络的性能

1.6.1计算机网络的性能指标

1.速率

2.带宽(bandwidth)

频域：

• 某个信道具有的频带宽度
• 单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）
• 某信道允许通过的信号频带范围称为该信道的带宽（或通频带）

时域：

• 网络种某通道传送数据的能力，表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”
• 单位就是数据率的单位bit/s

带宽表示的含义：

3.吞吐量(throughput)

• 单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量
• 受网络的带宽或网络的额定速率的限制
  • 额定速率是绝对上限值
  • 可能会远小于额定速率，甚至下降到零

4.时延(delay or latency)

• 指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间

• 包括：

  • 发送时延：主机或路由器发送数据所需要的时间，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要的时间

  

  $$时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）$$

  $$传播时延=信道长度（m）/信号在信道上的传播速率（m/s）$$

  P.S：因为信号在信道上的传播速率是额定的，所以传播时延相当于由信道长度来决定

  • 传播时延
  • 处理时延：主机或路由器在收到分组时，为处理分组（例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由）所花费的时间
  • 排队时延：分组在路由器输入输出队列中排队等待处理和转发所经历的时延；排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。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。

总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

• 在总时延中，究竟是哪一种时延占主导地位，必须具体分析

Q1：在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快一些吗？

• 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率
• 提高数据的发送速率知识减小了数据的发送时延

Q2：

5.时延带宽积

时延带宽积=传播时延 x 带宽，即按比特计数的链路长度

• 管道中的比特数表示从发送端发出但尚未到达接收端的比特数
• 只有在代表链路的管道都充满比特时，链路才得到了充分利用

6.往返时间RTT(Round-Trip Time)

• 表示从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间

• 此次发送的效率如何？
  • 从开始发送到最终确认对方收到的时间内，实际发送的数据量
  • b/s

$$有效数据率=数据长度/总时延=数据长度/（发送时延+RTT）$$

Q3：

• 在互联网中，往返时间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

7.利用率

• 信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的（即有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零
• 网络利用率是指全网络的信道利用率的加权平均值
• 根据排队论，当某信道的利用率增大时，时延会迅速增加

1.6.2计算机网络的非性能特征