计算机网络的性能指标

• 性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能
• 常用的计算机网络的性能指标有以下八个
  • 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

比特

• 比特是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
  

• 为什么厂家给的硬盘容量和操作系统给出的硬盘容量不一样呢
  eg：一个厂家给出的250GB容量的硬盘，操作系统给出的容量却是232.8GB，这是为什么呢

• 这是因为厂家给出的GB中的G，是10的九次方，而操作系统中，GB的G是2的30次方，所以就有：
  

速率

定义： 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，也成为比特率或者数据率

例题：
有一个待发送的数据块儿，大小为100MB，网卡的发送速率为100Mbps，则网卡发送完这块儿数据需要多长时间？

带宽

• 带宽在模拟信号系统中的意义

  • 信号所包含的不同频率成分所占据的频率范围
  • 但是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厚一点到另一点所能通过的"最高数据率"
  • 基本单位为b/s(kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s)，与前面提到的速率的单位相同

• 其实，“带宽”的这两种表述之间有着密切的联系。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”也就越高

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

• 网络时延有三部分构成
  • 源主机将分组发往传输线路(发送时延)
    发送时延=分组长度(b)/发送速率(b/s)
    网卡的发送速率，信道带宽，接口速率，共同决定了主机的发送速率，取各个设备的最小值
  • 代表分组的电信号在链路上传输(传输时延)
    传播时延 = 信道长度(m)/电磁波传播速率(m/s)
    电磁波在自由空间以光速传播
    在铜线中约为2.3 *10的8次方
    在光纤中约为2.0 *10的8次方
  • 路由器收到分组后，对其进行存储转发(处理时延)
    一般不方便计算
  • 源主机和目的主机之间的路径会由多段链路和多个路由器构成，因此会有多个传播时延和处理时延

例题1：

例题2：

上述两个例题可知，在数据量大时，发送时延占主导地位，数据量小时，传播时延占主导地位

时延带宽积

• 时延带宽积 = 传播时延*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

• 在很多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互
• 我们又是很需要知道双向交互一次所需要的时间
• 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、D0和利用率u之间的关系：
  D = D0/(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，时延就趋近于无穷大
  • 因此，一些拥有较大的主干网的ISP通常会控制它们的信道利用率不超过50%。如果超过了，就要准备扩容，增大线路的带宽
• 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，可以根据情况动态的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

丢包率

• 丢包率既分组丢失率，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，网络丢包率等等
• 丢包率是网络运维人员非常关心的一个网络性能指标，但对于普通用户来说并不关心，因为他们通常意识不到网络丢包
• 分组丢失主要有两种情况
  • 分组在传输过程中出现误码，被节点丢弃
  • 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
• 因此，丢包率反映了网络的拥塞情况
  • 无拥塞时路径的丢包率为0
  • 轻度拥塞时路径丢包率为1%~5%
  • 严重拥塞时路径丢包率为5%~15%

标签：包率,网络,带宽,计算机网络,信道,时延,利用率,性能指标
来源： https://blog.csdn.net/qq_45778676/article/details/116041893