【计网笔记】计算机网络的性能
计算机网络的性能
计算机网络的性能指标
速率（数据率、比特率）
定义：数据的传送速率；
单位：bit/s（比特每秒，也写作bps）
| 单位 | 读法 | 换算 |
|---|---|---|
| kbit/s | 千比特每秒 | 1 kbit/s = 10^3 bit/s |
| Mbit/s | 兆比特每秒 | 1 Mbit/s = 10^6 bit/s |
| Gbit/s | 吉比特每秒 | 1 Gbit/s = 10^9 bit/s |
| Tbit/s | 太比特每秒 | 1 Tbit/s = 10^12 bit/s |
| Pbit/s | 拍比特每秒 | 1 Pbit/s = 10^15 bit/s |
带宽
定义：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”。
单位：bit/s
吞吐量
定义：吞吐量（throughput）表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的 实际 的数据量。
单位：bit/s，有时吞吐量还可用每秒传送的字节数或帧数来表示。
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。时延是个很重要的性能指标，它有时也称为延迟或迟延。
1.发送时延
时延（transmission delay）是主机或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。
2.传播时延
时延（propagation delay）是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
电磁波在自由空间的传播速率是光速，即 \(3.0\times10^5km/s\)。电磁波在网络传输媒体中的传播速率比在自由空间要略低一些：在铜线电缆中的传播速率约为 \(2.3×10^5km/s\)，在光纤中的传播速率约为 \(2.0×10^5km/s\)。
3.处理时延
机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等，这就产生了处理时延。
4.排队时延
在经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要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，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，这相当于排队时延为无穷大。
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。
管道中的比特数表示从发送端发出的但尚未到达接收端的比特。对于一条正在传送数据的链路，只有在代表链路的管道都充满比特时，链路才得到充分的利用。
往返时延 RTT
往返时延表示发送端发送完数据后，经过多长时间得到接收方反馈的信息，知道数据被对方接收了。
利用率
利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
信道利用率并非越高越好。当网络的通信量很少时，网络产生的时延并不大。但在网络通信量不断增大的情况下，由于分组在网络结点（路由器或结点交换机）进行处理时需要排队等候，因此网络引起的时延就会增大。网络的利用率达到其容量的1/2时，时延就要加倍。特别值得注意的就是：当网络的利用率接近最大值1时，网络的时延就趋于无穷大。因此我们必须有这样的概念：信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延。
计算机网络的非性能特征
- 费用：网络的价格(包括设计和实现的费用)总是必须考虑的，因为网络的性能与其价格密切相关。一般说来，网络的速率越高，其价格也越高。
- 质量：网络的质量取决于网络中所有构件的质量，以及这些构件是怎样组成网络的。
- 标准化：网络的硬件和软件的设计既可以按照通用的国际标准，也可以遵循特定的专用网络标准。最好采用国际标准的设计，这样可以得到更好的互操作性，更易于升级换代和维修，也更容易得到技术上的支持。
- 可靠性：可靠性与网络的质量和性能都有密切关系。
- 可扩展性和可升级性：在构造网络时就应当考虑到今后可能会需要扩展（即规模扩大）和升级（即性能和版本的提高）。网络的性能越高，其扩展费用往往也越高，难度也会相应增加。
- 易于管理和维护：网络如果没有良好的管理和维护，就很难达到和保持所设计的性能。
