1.4 计算机网络的性能指标

常见的性能指标有以下8个:

 

 

 

1.4.1 速率

首先我们来看速率,为了更好的了解速率,我们得先看看比特。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。

常用的数据量单位有字节Byte,常简写为大写字母B。1个字节包含8个比特,比特的英文单词bit,常简写为小写的b。

千字节KB,这里的K为2的10次方。因此,KB=2的10次方个字节

M字节MB,它等于K乘以KB。因此,MB等于2的20次方个字节

吉字节GB,它等于K乘以MB。因此,GB等于2的30次方个字节。

太字节TB,它等于K乘GB,因此,TB等于2的40次方个字节

 

 

 

 注意:我们购买硬盘的时候,发现厂家的内存大小和我们电脑读出来的不一样,这是因为单位的不同。

 

 

 

 250GB中的G是10的9次方。而我们计算机里面的G是2的30次方。

 

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

常用的数据率单位 bit/s(b/s,bps),kb/s=10^3b/s

小写k在速率单位中的值为10的三次,也就是1000;

而大写K在数据量单位中的值为2的10次方,也就是1024

 

 

 

案例一:有一个待发送的数据块,大小为100MB,网卡的发送速率为100Mbps,则网卡发送完该数据快需要多少时间?

 

 

 

 

需要注意的是,平时我们估算可以把M和M直接约掉,结果为8秒,与精准计算的差距不是很大。

注意不要钻牛角尖,有时候人家题目给什么就是什么。

 

 

 

1.4.2 带宽

带宽就是我们上面介绍的速率的最理想情况。也可以看成是速率

 

 

1.4.3 吞吐量

 

 

1.4.4 时延

 

 

 

源主机把分组发到链路上去需要时间:发送时延

 

 代表分组的电信号在链路上传输这也需要花费一定的时间:传播时延

 

 

路由器收到分组后,对其进行存储转发,这也需要花费一定的时间:处理时延

处理时延不方便计算。

思考:在处理时延不计的情况下,是发送时延占主导,还是传播时延占主导?

  • 具体问题具体分析

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.5 时延带宽积

字面意义可以看出,就是时延和带宽的乘积,但是时延有三种,发送,传播,和处理。那这里指的是哪种时延呢?

  • 传播时延

我们可以把传播时延看做管道的长度,带宽看做管道的横截面积。那么时延带宽积就是管道的体积,可以想象成管道中充满了比特。

 

 

 

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。

 

1.4.6 往返时间

在许多情况下,因特网上的信息不只是单方向传输,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

 

RTT指的是从源主机发送数据开始算起到源主机接收到确认的时间。

 

 

1.4.7 利用率

利用率有两种。

  • 信道利用率:表示信道有百分之几的时间是被利用的(也就是有数据通过)

  • 网络利用率:全网络的信道利用率加权平均。

根据排队论,当某信道的利用率增大的时候,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。

 

 

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

因此,一些拥有较大主干网的ISP通常会控制他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。

也不能使网络信道的利用率太低,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信号量,使网络利用率保持在一个正常的范围内。

1.4.8 丢包率

丢包率即分组丢失率,传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率

丢包率可分为: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。

丢包率是网络运维人员比较关心的指标,普通用户根本意识不到丢包,所以不关心。

 

分组丢失有两种情况:

  • 分组在传输过程中出现误码,被结点丢弃(结点交换机会检测出误码,后续介绍)

  • 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阻塞

需要注意的是,路由器会根据自己的拥塞控制算法,在输入缓存还没有满的时候就主动丢弃分组。

因此,丢包率反映了网络的阻塞情况

  • 不阻塞时丢包率为0

  • 轻度阻塞的时候丢包率为1%-4%

  • 重度阻塞的时候丢包率为5%-15%