网络带宽与传输性能的基本计算方法

    在进行网络应用的开发过程中，对网络带宽和传输性能的评估及测试是必不可少的。

    下面就以当前互联网中广泛使用的TCP/IP协议为例，介绍一下在1Gb的以太网环境中一些性能数据的计算方法。

    首先，看一下一个标准以太网帧的帧格式：

802.3 以太网帧结构

    前导码                                7个octet 

    帧开始符                             1个octet

    MAC 目标地址                    6 octets

    MAC 源地址                        6 octets

    802.1Q 标签 (可选)              (4 octets)

    以太类型或长度                    2 octets

    负载                                    46–1500 octets

    冗余校验                             4 octets

    帧间距                                12 octets

    （共计                                84（88） ~ 1538（1542）B）

    对于1Gb的以太网络来说（以不含802.1Q标签为例）：

    原始带宽：                                1Gb / 8 = 125MB/s

    每秒可以传输的数据包数目 ：    MAX：    125,000,000B / 84B = 1488095.238

                                                     MIN：    125,000,000B / 1538B = 81274.382 （不含巨帧时）

    TCP/IP报文头部长度：              ip_hdl + tcp_hdl + tcp_opl（timestamp） = 20B + 20B + 12B = 52B

    TCP协议的最大吞吐率：            81274 *  (1500-52)B = 117,684,752     ~     117MB/s    （base on 1000）

                                                                                                                  or    114MiB/s    （base on 1024）

    说明：这里的TCP协议最大吞吐率是根据TCP的payload部分长度来计算的，计算公式为：

    throughput = packet per second * payload per packet;

    其中，

    packet per second = 125,000,000B / （38B + 52B + payload per packet）;

    payload per packet = 0 ~ 1500B - 52B;

    稍作转换后如下：

    throughput =（1 / (a+x)）* x = 1 - a / (a+x);    x 代表 payload per packet；

    可以看出，随着x的增加，将会获得更好的吞吐率性能。