计算机网路：性能指标

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目录

• 速率
• 带宽
• 吞吐量
• 时延
  • 发送时延
  • 传播时延
  • 处理时延
  • 排队时延
  • 总时延
• 丢包率
• 时延带宽积
• 往返时间 RTT
• 利用率
  • 信道利用率
  • 网络利用率
• 参考资料

速率#

一个比特(bit)就是二进制数字中的一个 1 或 0，速率指的是数据的传送速率，它也称为数据率 (data rate)或比特率 (bit rate)。速率的单位是 bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s 等。例如 4 × 10¹⁰ bit/s 的数据率就记为 40 Gbit/s。速率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率。

带宽#

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。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”。带宽单位是 bit/s ，即 “比特每秒”。

吞吐量#

吞吐量 (throughput) 表示为，发送端与接收端间传输数据的速率。在任何时间目的主机接收文件的速率为瞬时吞吐量，单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量为平均吞吐量。更经常地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量能够通过网络。
吞吐量取决于数据流过的链路的传输数据，如果许多其他数据流也通过这条链路流动，一条具有高传输速率的连读仍然可能成为文件传输的瓶颈链路。

时延#

时延 (delay 或 latency) 是指数据（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。有时也称为延迟或迟延。

仅当在该链路没有其他分组正在传输，并且没有其他分组在该队列前，才能在链路上继续传输分组。如果该链路当前正繁忙或有其他分组在链路上排队，则新到达的分组将加入排队。

发送时延#

发送时延也称为传输时延，指的是发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。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。计算公式为：

传播时延#

传播时延是电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间，与传播时延有本质上的不同。信号发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念，信号传送的距离余元，传播时延就越大。计算公式为：

发送时延是路由器退出分组所需要的的时间，传播时延是一个比特发送到另一台路由器所需要的时间。

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。

总时延#

网络中的总时延由以下上述 4 种时延相加计算得出，在总时延中究竟是哪一种时延占主导地位，必须具体分析才能得知。

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。提高链路带宽减小了数据的发送时延，因此“在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快些”的说法是错误的。

丢包率#

在现实中，一条链路前的队列只有有限的容量。到达的分组若发现队列已满，由于该分组无处安放，路由器会丢弃该分组。丢失的分组可能基于端到端的原则重传，确保所有的数据从源传输到了目的地。

时延带宽积#

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度，表示信道的“体积”，即链路可以容纳多少比特。计算公式为：

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。

往返时间 RTT#

互联网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互的，因此有时很需要知道双向交互一次所需的时间。往返时间 RTT表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。

利用率#

信道利用率#

信道利用率是对通过信道的数据度量，信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。完全空闲的信道的利用率是零，计算公式如下：

网络利用率#

网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值，根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。

参考资料#

《计算机网络(第七版)》 谢希仁 著，电子工业出版社
《计算机网络 自顶向下方法》 [美] James F.Kurose,Keith W.Ross 著，陈鸣 译，机械工业出版社