258.计算机网络的性能指标

1.速率

• 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。

• Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。

• 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等

• 速率往往是指额定速率或标称速率。

  
  
  

2.带宽

原义指某个信号具有的频带宽度。

2.1模拟信号

​ 带宽－－表示允许信号占用的频率范围。
​ 单位：HZ、KHZ、MHZ
​ 如：话音的带宽为3.1 KHZ(300 HZ ～3.4 KHZ )

2.2数字信号

  带宽－－表示数字信道发送数字信号的速率，即比特率或数据率或传输速率，也称为吞吐量 。

  单位：比特/秒，bit/s，bps（bits per second）
  更常用的带宽单位是
千比每秒，即 kb/s （(10^3) b/s）
兆比每秒，即 Mb/s（(10^6) b/s）
吉比每秒，即 Gb/s（(10^9) b/s）
太比每秒，即 Tb/s（(10^{12}) b/s）
  注意：在计算机上表示数据大小和容量时，K = (2^{10}) = 1024， M = (2^{20}), G = (2^{30}), T = (2^{40})。

3.吞吐量

• 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

• 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。

• 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

  
  
  

4.时延

4.1定义

  时延：指数据（报文或分组，比特）从网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需的时间。

4.2组成

  时延有以下几个组成部分：发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。

（1）.传播时延

指电磁波在信道中传播一定距离所需的时间。

[传播时延=frac{信道长度（米）}{电磁波在信道中的传播速率（米/秒） } ]

电磁波在信道中的传播速率：
太空：3.0x105km/s(30万km/s)
电缆：2.3x105km/s(23万km/s)
光纤：2.0x105km/s(20万km/s)
如：1000km长的光纤，其传播时延＝5x10-3 s =5ms

（2）.发送时延（传输时延 ）

​ 发送数据时，数据块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。

[发生时延=frac{数据块长度（bit）}{信道带宽（bit/s或bps）} ]

注意：信号的传输速率与电磁波在信道上的传播速率的区别

（3）处理时延

交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

（4）排队时延

结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
有时可用排队时延作为处理时延。指数据在交换节点等候发送时在缓存队列中排队所经历的时间。

（5）总时延

总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

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。

5.时延带宽积

(表示链路能够容纳的比特数)

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

[时延带宽积（以比特为单位的的链路长度）=传播时延*带宽=链路的体积 ]

表示链路能够容纳的比特数。

6.往返时延RTT

​ 数据从发送端开始发送，到发送端收到来自接收端的确认信息所经历的时间。
​ 往返时延宽带积：在收到确认信息前，已经发送的比特数。

7.利用率

• 信道利用率指出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为零。
• 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。

8.时延与网络利用率的关系

• 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。
• 若令 D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示 D 和 D0之间的关系：

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

U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。

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