计算机网络的性能衡量指标速率带宽延迟/时延(delay或latency)时延带宽积分组丢失(丢包)吞吐量/率(Throughput)

  • 速率
  • 带宽
  • 时延
  • 时延带宽积
  • 丢包率
  • 吞吐率

衡量计算机性能的指标有不少,下面一一来介绍

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的3次方、 M=10的6次方、 G=10的9次方 速率往往是指额定速率或标称速率

带宽

这是最常见的一个性能指标 “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的3 b/s)
  • Mb/s(10的6 b/s)
  • Gb/s(10的9 b/s)
  • Tb/s(10的12 b/s)

延迟/时延(delay或latency)

Q:分组交换为什么会发生丢包和时延? A: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

image.png

四种分组延迟

  • 结点处理延迟(nodal processing delay) 结点到达路由器进行转发之前,要进行验证,差错处理,确定转发出口等处理
  • 排队延迟(nodal processing delay) 等待输出链路可用,取决于路由器拥塞程度
  • 传输延迟(transmission delay) 将分组发送到信道上的时间

image.png

  • 传播延迟(propagation delay)

image.png

我们车队举个例子,

image.png

  • 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)

时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

image.png

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

分组丢失(丢包)

分组丢包主要有两种情况

  • 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)

image.png

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

image.png

  • 若Rs < Rc,则端到端的吞吐量是多少? 应该是Rc,取决于最低的那个,类似于木桶效应

image.png

10 条“连接”共享 主干网瓶颈链路R bits/sec

  • 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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