计算机网络的性能指标

计算机网络的性能指标

速率

\(bps\),比特每秒，意思是计算机网络每秒传送的比特数，当数据率较高时就在这个单位前面加上一个字母

\[1 kbps = 10^3 bps \]

\[1 Mbps = 10^6 bps \]

\[1 Gbps = 10^9 bps \]

\[1 Tbps = 10^12 bps \]

注意有时题目还会有单位\(B/s\),这个单位是字节每秒，\(1 B/s = 8 bit/s\)，题目中出现时要记得统一单位

带宽

带宽具有两种不同的含义

1. 带宽本来指的是某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同的频率成分所占据的频率范围，这时带宽的单位是赫兹(Hz)

2. 在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽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。这种意义下，带宽的单位就是数据率的单位bit/s,是比特每秒

吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或者信道、接口)的实际数据量，吞吐量更经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通过该网络，他的单位也是bit/s,带宽反映的是某个信道理论能支持的最大速率，吞吐量是当前这个时刻的真实速率

时延

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

时延是由以下几个不同的部分组成的

1. 传输时延(发送时延)：主机或者路由器发送数据帧所需要的时间，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。

\[传输时延 = \frac{数据帧长度(bit)}{发送速率(bit/s)} \]

2. 传播时延：传播时延是指电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间

\[传播时延 = \frac{信道长度(m)}{电磁波在信道上的传播速率(m/s)} \]

3. 处理时延：逐渐或路由器在收到分组后需要花费一定的时间进行处理，如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找转发表等，这就产生了处理时延

4. 排队时延：分组在经过网络传输时，要经过很多路由器。但分组在进入路由器后要首先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要再输出队列中排队等待，这就产生了排队时延。

总之，数据再网络中经历的总时延就是以上四种时延之和

\[总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延 \]

时延带宽积

\[时延带宽积 = 传播时延 * 带宽 \]

不难看出，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。对于一条正在传送数据的链路，只有在代表链路的管道中都充满比特时，链路才能得到最充分的利用。链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

往返时间RTT

通信的双方双向交互一次所需要的时间

利用率

利用率分为信道利用率和网络利用率两种

1. 信道利用率：代表某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)，完全空闲的信道利用率为0
2. 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值

值得注意的是，网络利用率并不是越高越好，当某信道的利用率增大时，该信道所引起的时延也就迅速增加信道利用率或者网络利用率过高就会产生非常大的时延

假设\(D_0\)代表网络空闲时的时延，\(D\)代表当前时延，\(U\)为网络利用率，那么我们大致可以得到以下关系：

\[D = \frac{D_0}{1-U} \]