1.6、计算机网络的性能指标(2)

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8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

1、时延带宽积

这里的时延是指传播时延

$时延带宽积=传播时延\times 带宽$

若发送端连续发送数据，则再发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了延时带宽积个比特

• 若把网络线路比作管道，带宽比作管道的横截面面积。若发送方连续发送数据，当接受方收到了第一个比特时，管道中已经积累了延时带宽个比特
• 通俗的说，就是第一个比特到达的时候，管道中的比特数量

链路的时延带宽积又称为$以比特为单位的链路长度$。

2、往返时间（RTT）

• 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。

RTT:

• 从源主机发送分组开始，知道源主机收到来自目的主机的确认分组为止，所需要的时间

分组的耗时在哪一段耗时较多？：

• 在以太网上耗时较多
• 在无线局域网耗时较多
• 在卫星链路耗时较多

一般情况下，卫星链路的距离比较远，所带来的传播时延比较大

• 例如：地球同步卫星距离地36000公里。可以计算出通过同步卫星转发分组所带来的传播时延迟
  • $\frac{36000(km)}{300000(km/s)}\times 2=0.24(s)$

3、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

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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;

• 若比作高速公路上的汽车，路上汽车越多，就会走的很慢排队，若是车少，走的就越快

因此，$信道利用率并非越高越好$;

如果令

• Do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:

  • $D=\frac{D_0}{1-U}$

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;

因此，一些拥有较大主干网的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。

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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。

4、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。
• 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往往并不关心这个指标，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 $误码$，被结点丢弃

  • 当分组进入传输路径中的结点交换机后，被结点交换机检测出了误码。进而被丢弃

  

• 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$网络拥塞$。

  • 若路由器R5当前的输入缓冲区已满。此时主机发送的分组达到该路由器，路由器没有存储銮间暂存该翁组。只能将具丢弃

  • 说明：实际上路由器会根据自身的拥塞控制方法，在输入缓存还未满的时候就主动丢弃分组

  

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因此，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%

当网络的丢包率较高时，通常无法使网络应用正常工作