【计算机网络】第 2 课 - 计算机网络的性能指标

news2024/9/22 15:49:35

        欢迎来到博主 Apeiron 的博客,祝您旅程愉快 ! 时止则止,时行则行。动静不失其时,其道光明。

目录

1、缘起

2、性能指标

2.1、速率

2.2、带宽

2.3、吞吐量

2.4、时延

2.5、时延带宽积

2.6、往返时间

2.7、利用率

2.8、丢包率 

3、总结


1、缘起

        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


2、性能指标

2.1、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。


2.2、带宽

带宽是比特理论上能达到的最高速率,速率是带宽的一种特殊形式

        大家可能有过这样的经历,有朋友问:“你家的出口网速有多大?”,你可能回答:“200M”。这里,我们往往省略说 “比特每秒”。完整的描述应该是 “最高速率为 200 Mb/s”,而这个最高速率,其时就是你家网络的出口带宽。 这是一个很重要的计算机网络性能指标,它直接关系到我们的网络应用体验。

“ 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”也越高。


2.3、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。 

        例如,这是一个带宽为 1Gb/s 的以太网,其吞吐量受带宽限制,最高为 1 Gb/s ,通常只能达到 700 Mb/s。


2.4、时延

       

        通过上图可知,网络时延由三部分构成,他们是:发送时延传播时延处理时延


2.5、时延带宽积

        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。 


2.6、往返时间

        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。

大家来看一下这个例子,以太网上的某台主机,要与无线局域网中的某台主机进行信息交互。往返时间 RTT 是指从源主机发送分组开始,直到源主机收到来自目的主机的确认分组为止,所需要的时间。


2.7、利用率

        根据 排队论,当某信道的利用率最大时,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 DD0 和 利用率 U 之间的关系:

 D=\frac{​{D0}{}}{1-U}

 

根据上图可以得出如下结论:

①  当网络的利用率达到 50% 时,时延就要加倍

②  当网络的利用率超过 50% 时,时延急剧增大

③  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。 


2.8、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:

①  分组在传输过程中出现误码,被结点丢弃

例如,主机发送的分组在传输过程中出现了误码,当分组进入传输路径中的结点交换机后,被节点交换机检测出了误码,进而被丢弃。至于结点交换机是 如何检测出分组有误码,我将会在后续的博客中介绍。

②  分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃;因为在通信量较大时就可能造成 网络拥塞

        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。

因此,丢包率反映了网络的拥塞情况:

①  无拥塞时,路径丢包率为 0

②  轻度拥塞时,路径丢包率为 1%~4%

③  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。


3、总结

        本期的分享总结就到这里了,如果有疑问的小伙伴儿,我们在评论区交流嗷~~~,笔者必回,我们下期再见啦 !!!

博客中难免存在疏漏和错误之处,皆归因于作者水平有限,诚请各位读者不吝指正 !

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