計算機網絡性能指標有哪些
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計算機網絡性能指標有哪些?
計算機網絡的性能一般指它的幾個重要的性能指標。但除了這些重要的性能指標外，還有一些非性能特征也對計算機網絡的性能有很大的影響。
性能指標從不同的方面來度量計算機網絡的性能。下面總結下常用的七個性能指標。
1、速率
計算機發送出的信號都是數字形式的。比特(bit)是計算機中的數據量的單位，也是信息論中使用的信息量單位。英文字bit來源binary digit(一個二進制數字)，因此一個比特就是二進制數字中的一個1或0。網絡技術中的速率指的是鏈接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據的速率，也稱為數據率(data rate)或者比特率(bit rate)。速率的單位是b/s(比特每秒)或者bit/s，也可以寫為bps，即bit per second。當數據率較高時，可以使用kb/s(k=10^3=千)、Mb/s(M=10^6=兆)、Gb/s(G=10^9=吉)或者Tb/s(T=10^12=太)。現在一般常用更簡單并不是很嚴格的記法來描述網絡的速率，如100M以太網，而省略了b/s，意思為數據率為100Mb/s的以太網。這里的數據率通常指額定速率。
2、帶寬
帶寬本上包含兩種含義
(1)帶寬本來指某個信號具有的頻帶寬度。信號的帶寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所占據的頻率范圍。例如，在傳統的通信線路上傳送的電話信號的標準帶寬是3.1kHz(從300Hz到3.1kHz，即聲音的主要成分的頻率范圍)。這種意義的帶寬的單位是赫茲。在以前的通信的主干線路傳送的是模擬信號(即連續變化的信號)。因此，表示通信線路允許通過的信號頻帶范圍即為線路的帶寬。
(2)在計算機網絡中，貸款用來表示網絡的通信線路所能傳送數據的能力，因此網絡帶寬表示在單位時間內從網絡的某一點到另一點所能通過的“最高數據量“。這種意義的帶寬的單位是”比特每秒“，即為b/s。子這種單位的前面也通常加上千(k)、兆(M)、吉(G)、太(T)這樣的倍數。
3、吞吐量
吞吐量(throughput)表示在單位時間內通過某個網絡(或信道、接口)的數據量。吞吐量進場用于對現實世界中的網絡的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網絡。顯然，吞吐量受到網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。例如，對于一個100Mb/s的以太網，其額定速率為100Mb/s，那么這個數值也是該以太網的吞吐量的絕對上限值。因此，對100Mb/s的以太網，其典型的吞吐量可能只有70Mb/s。
4、時延
時延指數據(一個報文或者分組)從網絡(或鏈路)的一端傳送到另一端所需的時間。時延是一個非常重要的性能指標，也可以稱為延遲或者遲延。
網絡中的時延由以下幾部分組成
(1)發送時延 發送時延是主機或路由器發送數據幀所需要的時間，也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發送完畢所需時間。發送時延也可以稱為傳輸時延。發送的時延=數據幀長度(b)/發送速率(b/s)。
對于一定的網絡，發送時延并非固定不變，而是與發送的幀長成正比，與發送數率成反比。
(2)傳播時延 傳播時延是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間。
傳播時延=信道長度(m)/電磁波在信道上的傳播數率(m/s)
電磁波在自由空間的傳播速率是光速，即3.0×10^5 km/s。電磁波在網絡傳輸媒體中的傳播速率比在自由空間低一些，在銅線電纜中的傳播速率約為2.3×10^5 km/s，在光纖中的傳播速率約為2.0×10^5 km/s。
(3)處理時延 主機或路由器在收到分組時需要花費一定的時間處理，分析分組首部、從分組中提取數據部分、進行差錯檢驗、查到適當路由等，這就產生了處理時延。
(4)排隊時延 分組在經過網絡傳輸時，要經過許多的路由器。但分組在進入路由器后要先在輸入隊列中排隊等待處理。在路由器確定了轉發接口后，還要在輸出隊列中排隊等待轉發。這就產生了排隊延時。排隊延時通常取決于網絡當時的通信量。
這樣數據在網絡中盡力的總延時就是
總延時 = 發送延時 + 傳播延時 + 處理延時 + 排隊延時
對于高速網絡鏈路，提高的僅僅是數據的發送數率而不是比特在鏈路上的傳播速率。荷載信息的電磁波在通信線路上的傳播速率與數據的發送速率并無關系。提高的數據的發送速率只是減小了數據的發送時延。
5、時延帶寬積
把以上兩個網絡性能的兩個度量，傳播時延和帶寬相乘，就等到另外一個度量：傳播時延帶寬積，即
時延帶寬積 = 傳播時延 × 帶寬
例如，傳播時延為20ms，帶寬為10Mb/s，則時延帶寬積 = 20 × 10 × 10^3 /1000 = 2 × 10^5 bit。這就表示，若發送端連續發送數據，則在發送的第一個比特即將達到終點時，發送端就已經發送了20萬個比特，而這20萬個bit都在鏈路上向前移動。
6、往返時間RTT
在計算機網絡中，往返時間RTT也是一個重要的性能指標，表示從發送方發送數據開始，到發送方收到來自接收方的確認，總共經歷的時間。對于上面提到的例子，往返時間RTT就是40ms，而往返時間和帶寬的乘積是4×10^5(bit)。
顯然，往返時間與所發送的分組長度有關。發送很長的數據塊的往返時間，應當比發送很短的數據塊往返時間要多些。
往返時間帶寬積的意義就是當發送方連續發送數據時，即能夠及時收到對方的確認，但已經將許多比特發送到鏈路上了。對于上述例子，假定數據的接收方及時發現了差錯，并告知發送發，使發送方立即停止發送，但也已經發送了40萬個比特了。
7、利用率
利用率有信道利用率和網絡利用率。信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的。網絡利用率則是全網絡的信道利用率的加權平均值。信道利用率并非越高越好。這是因為，根據排隊的理論，當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加。
如果D0表示網絡空閑時的時延，D表示當前網絡時延，可以用簡單公式(D=D0/(1-U)來表示D，D0和利用率U之間的關系。U數值在0和1之間。當網絡的利用率接近最大值1時，網絡的時延就趨近于無窮大。
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