第三章:计算机网络的性能指标
常用的计算机网络的性能指标
- 速率
- 带宽
- 吞吐量
- 时延
- 时延带宽积
- 往返时间
- 利用率
- 丢包率
速率
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率,也称为比特率或数据率。
比特:
计算机中数据量的单位,也是信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
带宽
带宽在模拟信号系统中的意义:
信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围
单位:Hz(kHz, MHz, GHz)
带宽在计算机网络中的意义:
用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一 点所能通过的“最高数据率”
单位: b/s (kb/s, Mb/s, Gb/s, Tb/s)
一条通信线路的“频带宽度”越宽,其所传输数据的“最高数据率”也越高。
吞吐量
- 吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
- 吞吐量被经常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额定速率的限制。
时延
发送时延
分组长度(b)/发送速率(b/s)
传播时延
信道长度(m)/电磁波传播速率(m/s)
处理时延
处理时延不方便计算
时延带宽积
传播时延x带宽
- 若发送端连续发送数据,则在所发送的第一 个比特即将到达终点时,发送端就已经发送了时延带宽积个比特
- 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
往返时间
在许多情况下,因特网上的信息不仅仅单方向传输,而是双向交互
我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间
因此,往返时间RTT(Round-Trip Time)也是一个重要的性能指标。
利用率
信道利用率
用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。
网络利用率
全网络的信道利用率的加权平均。
根据排队论,当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也会迅速增加
因此,信道利用率并非越高越好
如果令D0表示网络空闲时的时延,D表示网络当前的时延,那么在适当的假定条件下,可以用下面的简单公式来表示D、Do和利用率U之间的关系:
D=Do/(1-U)
- 当网络的利用率达到50%时,时延就要加倍
- 当网络的利用率超过50%时,时延急剧增大
- 当网络的利用率接近100%时,时延就趋于无穷大
也不能使信道利用率太低,这会使宝贵的通信资源被白白浪费。应该使用一些机制,可以根据情况动态调整输入到网络中的通信量,使网络利用率保持在一个合理的范围内。
丢包率
丢包率即分组丢失率,是指在一定的时间范围内,传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。
丢包率具体可分为接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等。
分组丢失
- 分组在传输过程中出现误码,被结点丢弃
- 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃
- 在通信量较大时就可能造成网络拥塞。
丢包率反映了网络的拥塞情况:
- 无拥塞时路径丢包率为0
- 轻度拥塞时路径丢包率为1 %~4%
- 严重拥塞时路径丢包率为5%~15%
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