计算机网络性能

一、速率

速率即数据率(data rate)或称数据传输速率或比特率(bit rate)

  • 单位时间(秒)传输信息(比特)量
  • 计算机网络中最重要的一个性能指标
  • 单位:b/s(或bps)、kb/s、Mb/s、Gb/s
  • k=10^3 、M=10^6 、G=10^9

速率往往是指额定速率或标称速率

二、带宽

  • “带宽”(bandwidth)原本指信号具有的频带宽度,即最高频率与最低频率之差,单位是赫兹(Hz)
  • 网络的“带宽”通常是数字信道所能传送的“最高数据率”,单位:b/s (bps)
  • 常用的带宽单位:
    Kb/s (10^3 b/s)
    Mb/s(10^6 b/s)
    Gb/s(10^9 b/s)
    Tb/s(10^12 b/s)

三、延迟/时延(delay 或latency)

分组交换为什么会发生丢包和时延?
分组在路由器缓存中排队

  • 分组到达速率超出输出链路容量时
  • 分组排队,等待输出链路可用
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四种分组延迟

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类比:车队


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  • 车速为100 km/hr ~ 信号传播速度
  • 收费站放行一台车用时12 秒 ~ 比特传输时间
  • 车 ~ 比特;车队 ~ 分组
  • 车队通过收费站时间 ~ 传输延迟(120秒)
  • 每台车从第一个收费站跑到第二个收费站用时 ~ 传播延迟(1小时)

排队延迟

  • R: 链路带宽(bps)
  • L: 分组长度 (bits)
  • a: 平均分组到达速率


    image.png

流量强度(traffic intensity )= La/R

  • La/R ~ 0: 平均排队延迟很小
  • La/R -> 1: 平均排队延迟很大
  • La/R > 1: 超出服务能力,平均排队延迟无限大!

一跳的时间延迟:
传输延迟+ 排队延迟+结点处理延迟+传播延迟
传输延迟:发送一个分组需要的时间
传播延迟:信号从一点传播到下一点经过链路的时间

四、时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延*带宽 = d(prop) * R(bits)

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链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

五、分组丢失(丢包)

  • 队列缓存容量有限
  • 分组到达已满队列将被丢弃 (即丢包)
  • 丢弃分组可能由前序结点或源重发(也可能不重发)
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六、吞吐量/ 率(Throughput )

吞吐量 :表示在发送端与接收端之间传送数据速率 (b/s)

  • 即时 吞吐量: 给定时刻的速率
  • 平均吞吐量 : 一段时间的平均速率
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每条“连接”的端到端吞吐量:min(Rc ,Rs ,R/10)
实际网络: Rc 或 Rs 通常是瓶颈


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