文章目錄
- 前言
- 一、速率
- 二、帶寬
- 三、延遲/時延(delay或latency)
- 四、時延帶寬積
- 五、吞吐量/率（Throughput）
- 六、往返時間RTT
- 七、利用率
- 總結
前言
計算機網路的性能一般是指它的幾個重要的性能指標，主要包括：速率,帶寬, 吞吐量, 時延 ,時延帶寬積,往返時間RTT ,利用率提示：以下是本篇文章正文內容
一、速率
位元（bit）是計算機中資料量的單位，也是資訊論中使用的資訊量的單位
網路技術中的速率指的是鏈接在計算機網路上的主機在數字信道上傳送資料的速率，也稱為資料率(data rate)或者位元率(bit rate)，
速率的單位是b/s(位元每秒)或者bit/s，也可以寫為bps，即bit per second
注意:這兩者之間的單位換算
二、帶寬
帶寬 (bandwidth)原本指信號具有的頻帶寬度，即最高頻率與最低頻率之差，單位是赫茲（Hz）
在計算機網路中, 帶寬通常是數字信道所能傳送的“最高資料率”，單位： b/s (bps)
常用的帶寬單位: kb/s -->（103 b/s） , Mb/s–>（106 b/s）
三、延遲/時延(delay或latency)
時延指資料(一個報文或者分組)從網路(或鏈路)的一端傳送到另一端所需的時間
分組交換發生丟包和時延原因:
1.分組交換為什么會發生丟包和時延
2.分組排隊，等待輸出鏈路可用
四種排隊延遲:
1.結點處理延遲(nodal processing delay)
主機或路由器在收到分組時需要花費一定的時間處理，分析分組首部、從分組中提取資料部分、進行差錯檢驗、查到適當路由等
2.排隊延遲（queueing delay）
分組在經過網路傳輸時，要經過許多的路由器, 但分組在進入路由器后要先在輸入佇列中排隊等待處理，在路由器確定了轉發介面后，還要在輸出佇列中排隊等待轉發
等待輸出鏈路可用
取決于路由器擁塞程度
3.傳輸延遲（transmission delay）
傳輸延遲是主機或路由器發送資料幀所需要的時間，也就是從發送資料幀的第一個位元算起，到該幀的最后一個位元發送完畢所需時間
L: 分組長度(bits),R: 鏈路帶寬 (bps)
d_trans = L/R
4.傳播延遲（propagation delay）
電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間
d: 物理鏈路長度, s: 信號傳播速度 (~2× 108m/s)
d_prop = d/s
總的延遲:
總延時 = 發送延時 + 傳播延時 + 處理延時 + 排隊延時
注意:傳輸延遲和傳播延遲完全不同, 信號發送速率和信號在信道上的傳播速率是完全不同
以10輛車隊為例:
模型抽象:
1.車速為100 km/hr ~ 信號傳播速度
2.收費站放行一臺車用時12 秒 ~ 位元傳輸時間
3.車 ~ 位元；車隊 ~ 分組
4.車隊通過收費站時間 ~ 傳輸延遲（120秒）
5.每臺車從第一個收費站跑到第二個收費站用時~ 傳播延遲（1小時）
流量強度（traffic intensity）
流量強度 = La/R
R: 鏈路帶寬(bps)
L: 分組長度 (bits)
a: 平均分組到達速率
(1)La/R ~ 0: 平均排隊延遲很小
(2)La/R —> 1: 平均排隊延遲很大
(3)La/R > 1: 超出服務能力， 平均排隊延遲無限大
四、時延帶寬積
傳播時延和帶寬相乘，就等到另外一個度量：傳播時延帶寬積
時延帶寬積 = 傳播時延 x 帶寬 = d_prop * R （bits）
鏈路的時延帶寬積又稱為以位元為單位的鏈路長度
若傳播時延為20ms，帶寬為10Mb/s
時延帶寬積 = 20 × 10 × 10^3 /1000 = 2 × 10^5 bit
若發送端連續發送資料，則在發送的第一個位元即將達到終點時，
發送端就已經發送了20萬個位元，并且這20萬個bit都在鏈路上向前移動
分組丟失（丟包）
由于佇列快取容量有限,分組到達已滿佇列將被丟棄 (即丟包)
丟包后: 丟棄分組可能由前序結點或源重發（也可能不重發）
丟包率:
五、吞吐量/率（Throughput）
吞吐量:表示在發送端與接收端之間傳送資料速率 (b/s), 換句話說, 吞表示在單位時間內通過某個網路(或信道、介面)的資料量，吞吐量進場用于對現實世界中的網路的一種測量，以便知道實際上到底有多少資料量能夠通過網路，顯然，吞吐量受到網路的帶寬或網路的額定速率的限制
即時吞吐量: 給定時刻的速率
平均吞吐量: 一段時間的平均速率
若Rs < Rc，則端到端的吞吐量是Rs
若Rs > Rc，則端到端的吞吐量是Rc
瓶頸鏈路（bottleneck link）:端到端路徑上，限制端到端吞吐量的鏈路
如圖
每條“連接”的端到端吞吐量:min(Rc,Rs,R/10)
實際網路: Rc 或Rs 通常是瓶頸
六、往返時間RTT
表示從發送方發送資料開始，到發送方收到來自接收方的確認，總共經歷的時間
在互聯網中，往返時間還包括各中間結點的處理時延、排隊時延以及轉發資料時的發送時延
七、利用率
利用率分為信道利用率和網路利用率
信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有資料通過）, 完全空閑的信道的利用率是零
網路利用率則是全網路的信道利用率的加權平均值
注: 信道利用率并非越好越好, 因為當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加
若D0表示網路空閑時的時延，D表示當前網路時延,U表示網路的利用率
三者之間的關系:
總結
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