计算机网络: 第一章 概述_2:计算机网络的性能指标
文章目录
- 速率
- 带宽
- 吞吐量
- 时延
- 时延带宽积
- 往返时间
- 利用率
- 链路利用率
- 网络利用率
- 丢包率
- 练习题
- 解答
计算机网络的性能指标被用来从不同方面度量计算机网络的性能。常用的八个计算机网络性能指标分别为: 速率, 带宽, 吞吐量, 时延, 时延带宽积, 往返时间, 利用率, 丢包率八个性能指标.
速率
比特（bit，记为小写b） 是计算机中数据量的基本单位，一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
数据量的常用单位有 字节（byte，记为大写B）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）以及太字节（TB）。
速率是指数据的传送速率（即每秒传送多少个比特），也称为数据率（Data Rate）或比特率（Bit Rate）。
速率的基本单位是 比特/秒（bit/s，可简记为b/s，有时也记为bps，即bit per second）。
速率的常用单位有千比特/秒（kb/s或kbps）、兆比特/秒（Mb/s或Mbps）、吉比特/秒（Gb/s或Gbps）以及太比特/秒（Tb/s或Tbps）。
数据量单位 中的 K、M、G、T 的数值分别为 210 、 220、230、240。
速率单位 中的 k、M、G、T 的数值分别为 103、 106、 109、 1012。
带宽
用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，即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：b/s（kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s）。和速率单位是相同的).
数据传送速率遵循木桶效应.
吞吐量
吞吐量是指在单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。吞吐量常被用于对实际网络的测量，以便获知到底有多少数据量通过了网络。
吞吐量受网络带宽的限制。
时延
时延是指数据从网络的一端传送到另一端所耗费的时间，也称为延迟或迟延。 数据可由一个或多个分组、甚至是一个比特构成。
发送时延 = 分组长度(b) / 发送速率(b/s)
传播时延 = 信道长度(m) / 信号传播速率(m/s)
通过上图可以得出如下结论: 源主机通过n个路由器的转发给目的主机发送m个分组的总时延计算公式: (n+1) * 传播时延 + (n+m) * 单个分组的发送时延
时延带宽积
时延带宽积是传播时延和带宽的乘积。
【举例】主机A和B之间采用光纤链路，链路长1km，链路带宽为1Gb/s，请计算该链路的时延带宽积。
因此，链路的时延带宽积也称为以比特为单位的链路长度，这对我们以后理解以太网的最短帧长是非常有帮助的。
往返时间
往返时间（Round-Trip Time，RTT）是指从发送端发送数据分组开始，到发送端收到接收端发来的相应确认分组为止，总共耗费的时间。
利用率
链路利用率
链路利用率是指某条链路有百分之几的时间是被利用的（即有数据通过）。
完全空闲的链路的利用率为零。
网络利用率
网络利用率是指网络中所有链路的链路利用率的加权平均。
根据排队论可知，当某链路的利用率增大时，该链路引起的时延就会迅速增加。
当网络的通信量较少时，产生的时延并不大，但在网络通信量不断增大时，分组在交换节点（路由器或交换机）中的排队时延会随之增大，因此网络引起的时延就会增大。
令D0表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，那么在理想的假定条件下，可用下式来表示D、D0和网络利用率U之间的关系。
一些大型ISP往往会控制信道利用率不超过50%。如果超过了就要进行扩容，增大线路的带宽。
丢包率
丢包率是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。
- 分组丢失主要有以下两种情况：
- 分组在传输过程中出现误码，被传输路径中的节点交换机（例如路由器）或目的主机检测出误码而丢弃。
- 节点交换机根据丢弃策略主动丢弃分组。
- 丢包率可以反映网络的拥塞情况：
- 无拥塞时路径丢包率为0。
- 轻度拥塞时路径丢包率为1%~4%。
- 严重拥塞时路径丢包率为5%~15%。
练习题
【练习1】有一个待发送的数据块，大小为100MB，网卡的发送速率为100Mbps，则网卡发送完该数据块需要多长时间？
【2010年 题34】在下图所示的采用“存储-转发”方式的分组交换网中， 所有链路的数据传输速率为100Mbps，分组大小为1000B， 其中分组头大小为20B。若主机H1向主机H2发送一个大小为 980 000B 的文件，则在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下，从H1发送开始到H2接收完为止，需要的时间至少是（ ）。
解答
【练习1】:
100MB = 100 * 106 B
t = ( 100 * 220 B ) / ( 100 * 106)
t = 220 * 8 / 106
t = 8.38 s
【2010年 题34】
首先确定总共分了多少个组: 980000/(1000-20) = 1000个分组
再确定单个分组的发送时延: 1000B/100Mbps = (1000 * 8) / (100 * 106) = 0.08 ms
根据公式计算: 总的时延 = (分组个数+路由器个数) * 单个分组发送时延 + 传播时延(本题忽略) = (1000+2) * 0.08 = 80.16 ms