CN-No.4 计算机网络性能

# 速率

速率指的是数据率或者称为比特率

• 单位时间传输信息量
• 计算机网络中最重要的一个性能指标
• 单位：b/s(或bps)、kb/s、Mb/s、Gb/s
  • $k=10^3、M=10^6、G=10^9$
• 速率指的是额定速率或者标称速率

带宽

带宽 指的是信号具有的额频带宽度，也就是最高频率和最低频率之差，单位是Hz。

网络的“带宽”指的是信道能传输的“最高数据率”，单位 b/s （bps）

常用的带宽单位：

• kb/s
• Mb/s
• Gb/s
• Tb/s

延迟/时延（delay）

分组交换为什么会繁盛丢包和时延？

$d_{proc}$：节点处理延迟

（nodal processing delay）

• 差错检测
• 确定输出链路
• 通常 < m sec

$d_{queue}$：排队延迟

（queuing delay）

• 等待输出链路可用
• 取决于路由器拥塞程度

$d_{trans}$：传输延迟

• L ： 分组宽度

• R：链路带宽

• $d_{trans}$ = L/R

$d_{prop}$：传播延迟

• d ： 物理信号链路长度
• s ：信号传播速度
• $d_{prop}$ = d/s

车速为100 km/hr~ 信号传播速度

收费站放行一台车用时12 秒 ~ 比特传输时间

车 ~ 比特;车队 ~ 分组

车队通过收费站时间 ~ 传输延迟 (120秒)

每台车从第一个收费站跑到第二个收费站用时~ 传播延迟 (1小时)

排队延迟

特殊的点在于不确定

R：链路带宽（bps）

L：分组长度（bits）

a：平均分组到达速率

流量强度（traffic intensity = $L \ a / R$）

• ~0 平均排队延迟很小
• → 1 平均排队延迟很大
• $\gt$ 1 无限大

时延带宽积

（带宽时延积）

时延带宽积 = 传播时延 $\times$ 带宽

时延带宽积 = $d_{drop} \times R \ (bits)$.

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

分组丢失（丢包）

• 队列缓存容量有限
• 分组到达已满队列将被丢弃
• 丢弃分组可能有前序结点或者源重发（也可能不重发）

$丢包率 = \frac{丢包数}{已发分组总数}$.

吞吐量（Throughput）

吞吐量： 表示在发送端与接收端之间传送数据速率（b/s）

• 即时吞吐量：给定时刻的速率。
• 平均吞吐量：一段时间的平均速率。

端到端的吞吐量决定于传播的各阶段吞吐量的最小值。

若$R_s < R_c$ 吞吐量就是 $R_s$.

若$R_s >R_c$ 吞吐量就是$R_c$.

🥈 瓶颈链路（bottleneck link）

端到端路径上，限制端到端吞吐量的链路。

考虑10条“连接”共享主干网瓶颈链路R bits/sec

每条连接的端到端的吞吐量： min($R_c,R_s,R/10$)

实际网络：$R_c$或$R_s$通常是瓶颈

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