计算机网络_性能指标
计算机网络_性能指标
速率
数据的传送速率，称为数据率（data rate, bit rate）。
单位为：bits/s, bps
| k | M | G | T | P | E | Z | Y |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(10^3\) | \(10^6\) | \(10^9\) | \(10^{12}\) | \(10^{15}\) | \(10^{18}\) | \(10^{24}\) | \(10^{21}\) |
带宽（bandwidth）
- 信号的频带宽度，Hz
- 信道能够通过的最高数据率
吞吐量（throughput）
通过信道（或网络、接口）的实际数据率。
服务器、客户端与路由器之间的传输速率分别为：\(R_s,\;R_c\)，则该网络的吞吐量为： \[ \min\{R_s,R_c\} \] 称为 瓶颈链路（bottleneck link） 的传输速率。
时延（delay）
- 结点处理时延（nodal processing delay）
- 排队时延（queuing delay）
- 发送时延（传输时延，transmission delay）
- 传播时延（propagation delay）
\[ d_{nodel}=d_{proc}+d_{queue}+d_{trans}+d_{prop} \]
各成分的影响变化很大。例如，高速网络链路不一定更快，此时传播时延很重要。
排队时延
通常用统计量测度：平均排队时延、超过某值的概率等。
假设队列无限长，且 packet 到达队列的平均速率为 \(a\;pkt/s\)，每个packet 长 \(L\;bits\)，传输速率为 \(R\;bps\)，则 流量强度 为： \[ \text{Traffic_Intensity}=La/R \]
即为进路由器的速率相比于出路由器的速率。
设计系统时流量强度不能大于1。
发送时延
发送数据帧需要的时间，取决于数据帧的大小和发送速率。 \[ d_{trans}=\frac{L\;(bits)}{R\;(bps)} \]
传播时延
电磁波在信道中传输所花费的时间。
电磁波不同介质中的传播速率：
| 自由空间 | 铜线电缆 | 光纤 |
|---|---|---|
| \(3.0\times10^5\;km/s\) | \(2.3\times10^5\;km/s\) | \(2.0\times10^5\;km/s\) |
\[ d_{prop}=\frac{S\;(m)}{V\;(m/s)} \]
其他时延
例如 VoIP 的媒体分组化时延。
或者与多个端系统共享媒体时 有意地 延迟传输以保证其中一些端系统共享媒体的质量。
Traceroute
追踪路径上的 \(N-1\) 个路由器。测试三轮，共发送 \(3N\) 个Packet。三个时间分别是三轮测试的往返时延（***** 表示丢包）。
1 | PS C:\Users\xxx> tracert 39.156.69.79 |
时延带宽积
\[ 时延带宽积=d_{prop}\times bandwidth \]
传播时延 \(\times\) 带宽：以比特为单位的链路长度。
往返时间（Round-Trip Time, RTT）
来回往返一次的：传播时延 + 结点处理时延 + 排队时延，忽略了 source 和 target 的发送时延。
有效数据率： \[ 有效数据率=\frac{数据长度}{发送时间+\text{RTT}} \]
利用率
- 信道利用率：信道中有数据通过时间比例；
- 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。
\[ D=\frac{D_0}{1-U} \]
\(D_0\)：网络空闲时的时延；
\(D\)：网络当前时延；
\(U\)：网络利用率。
信道和网络的利用率过高，会产生极大的时延。网络利用率达到容量的 1/2 时，时延加倍。