计算机网路:性能指标
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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