1.4 計算機網絡的性能指標


常見的性能指標有以下8個:

 

 

 

1.4.1 速率

首先我們來看速率,為了更好的了解速率,我們得先看看比特。比特是計算機中數據量的單位,也是信息論中信息量的單位,一個比特就是二進制數字中的一個1或0。

常用的數據量單位有字節Byte,常簡寫為大寫字母B。1個字節包含8個比特,比特的英文單詞bit,常簡寫為小寫的b。

千字節KB,這里的K為2的10次方。因此,KB=2的10次方個字節

M字節MB,它等於K乘以KB。因此,MB等於2的20次方個字節

吉字節GB,它等於K乘以MB。因此,GB等於2的30次方個字節。

太字節TB,它等於K乘GB,因此,TB等於2的40次方個字節

 

 

 

 注意:我們購買硬盤的時候,發現廠家的內存大小和我們電腦讀出來的不一樣,這是因為單位的不同。

 

 

 

 250GB中的G是10的9次方。而我們計算機里面的G是2的30次方。

 

速率:連接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送比特的速率,也稱為比特率或數據率

常用的數據率單位 bit/s(b/s,bps),kb/s=10^3b/s

小寫k在速率單位中的值為10的三次,也就是1000;

而大寫K在數據量單位中的值為2的10次方,也就是1024

 

 

 

案例一:有一個待發送的數據塊,大小為100MB,網卡的發送速率為100Mbps,則網卡發送完該數據快需要多少時間?

 

 

 

 

需要注意的是,平時我們估算可以把M和M直接約掉,結果為8秒,與精准計算的差距不是很大。

注意不要鑽牛角尖,有時候人家題目給什么就是什么。

 

 

 

1.4.2 帶寬

帶寬就是我們上面介紹的速率的最理想情況。也可以看成是速率

 

 

1.4.3 吞吐量

 

 

1.4.4 時延

 

 

 

源主機把分組發到鏈路上去需要時間:發送時延

 

 代表分組的電信號在鏈路上傳輸這也需要花費一定的時間:傳播時延

 

 

路由器收到分組后,對其進行存儲轉發,這也需要花費一定的時間:處理時延

處理時延不方便計算。

思考:在處理時延不計的情況下,是發送時延占主導,還是傳播時延占主導?

  • 具體問題具體分析

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.5 時延帶寬積

字面意義可以看出,就是時延和帶寬的乘積,但是時延有三種,發送,傳播,和處理。那這里指的是哪種時延呢?

  • 傳播時延

我們可以把傳播時延看做管道的長度,帶寬看做管道的橫截面積。那么時延帶寬積就是管道的體積,可以想象成管道中充滿了比特。

 

 

 

若發送端連續發送數據,則在所發送的第一個比特即將到達終點時,發送端就已經發送了時延帶寬積個比特。

鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。

 

1.4.6 往返時間

在許多情況下,因特網上的信息不只是單方向傳輸,而是雙向交互。

我們有時很需要知道雙向交互一次所需的時間。

因此,往返時間RTT(Round-Trip Time)也是一個重要的性能指標

 

RTT指的是從源主機發送數據開始算起到源主機接收到確認的時間。

 

 

1.4.7 利用率

利用率有兩種。

  • 信道利用率:表示信道有百分之幾的時間是被利用的(也就是有數據通過)

  • 網絡利用率:全網絡的信道利用率加權平均。

根據排隊論,當某信道的利用率增大的時候,該信道引起的時延也會迅速增加。

因此,信道利用率並非越高越好

如果令D0表示網絡空閑時的時延,D表示網絡當前的時延,那么在適當的假定條件下,可以用下面的簡單公式來表示D,D0和利用率U之間的關系。

 

 

當網絡的利用率達到50%時,時延就要加倍

當網絡的利用率超過50%時,時延急劇增大

當網絡的利用率接近100%時,時延就趨於無窮大

因此,一些擁有較大主干網的ISP通常會控制他們的信道利用率不超過50%,如果超過了,就要准備擴容,增大線路的帶寬。

也不能使網絡信道的利用率太低,應該使用一些機制,可以根據情況動態的調整輸入到網絡中的信號量,使網絡利用率保持在一個正常的范圍內。

1.4.8 丟包率

丟包率即分組丟失率,傳輸過程中丟失的分組數量與總分組數量的比率

丟包率可分為:接口丟包率,結點丟包率,鏈路丟包率,路徑丟包率,網絡丟包率等。

丟包率是網絡運維人員比較關心的指標,普通用戶根本意識不到丟包,所以不關心。

 

分組丟失有兩種情況:

  • 分組在傳輸過程中出現誤碼,被結點丟棄(結點交換機會檢測出誤碼,后續介紹)

  • 分組到達一台隊列已滿的分組交換機時被丟棄;在通信量較大時就可能造成網絡阻塞

需要注意的是,路由器會根據自己的擁塞控制算法,在輸入緩存還沒有滿的時候就主動丟棄分組。

因此,丟包率反映了網絡的阻塞情況

  • 不阻塞時丟包率為0

  • 輕度阻塞的時候丟包率為1%-4%

  • 重度阻塞的時候丟包率為5%-15%

 


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