(2.5)--5 计算机网络性能指标.ppt

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1、计算机网络计算机网络(第第7 7版版)概概 述述第第11章章计算机网络计算机网络的的性能性能指标指标计算机网络计算机网络(第第7 7版版)计算机网络计算机网络的性能指标的性能指标计算机网络的性能一般是指它的几个重要的性能指标计算机网络的性能一般是指它的几个重要的性能指标，主要包括，主要包括：l速率速率l带宽带宽l吞吐率吞吐率l时延时延l时延带宽积时延带宽积l往返往返时间时间 RTTRTTl利用率利用率计算机网络计算机网络(第第7 7版版)1.1.速率速率l比特（比特（bitbit）是计算机中数据量的单位）是计算机中数据量的单位，意，意思是一个思是一个“二进制数字二进制数字”，因，因此一个比特就

2、是二进制数字中的一此一个比特就是二进制数字中的一个个 11或或 0 0。l速速率率：的的是是数据的传送速率数据的传送速率，它也称为，它也称为数据率数据率(datarate(datarate)或或比特率比特率(bit(bitrate)rate)。l速速率的率的单位：单位：是是 bit/sbit/s，或或 kbit/skbit/s、Mbit/sMbit/s、Gbit/sGbit/s等等。l速速率往往是指额定速率或标称速率，非率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率实际运行速率。计算机网络计算机网络(第第7 7版版)2.2.带宽带宽两种不同意义：两种不同意义：l“带宽带宽”(bandwidth)

3、(bandwidth)本来是指信号具有的本来是指信号具有的频带宽度频带宽度，即最高评率和最低频，即最高评率和最低频率之差，单率之差，单位位是赫（是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。或千赫、兆赫、吉赫等）。l在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。表示在单位表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率最高数据率”。单位单位是是 bit/sbit/s，即即“比比特每秒特每秒”。在在“带宽带宽”的上述两种表述中，前者为的上述两种表述中，前者为频域频域称谓，而后者为称谓，而后者为时域时域称谓，称谓，其

4、本质是相同的。也就是说，一条通信链路的其本质是相同的。也就是说，一条通信链路的“带宽带宽”越宽，其所能越宽，其所能传输的传输的“最高数据率最高数据率”也越高。也越高。计算机网络计算机网络(第第7 7版版)数字信号流随时间的变化数字信号流随时间的变化在在时间轴时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。上信号的宽度随带宽的增大而变窄。每每秒秒 101066个比特个比特时间时间10101110101111 s s带宽为带宽为1Mbit/s1Mbit/s时间时间每每秒秒 44 101066个比特个比特0.250.25 s s带宽为带宽为4Mbit/s4Mbit/s计算机网络计算机网络(第第7 7版版)3.

5、3.吞吐量吞吐量l吞吐量吞吐量(throughput)(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。口）的数据量。l吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际实际上到底有多少数据量能够通过网络上到底有多少数据量能够通过网络。l吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。计算机网络计算机网络(第第7 7版版)4.4.时延时延l时延时延(delay(delay或或latency)latency)是指数据（一个报文或

6、分组，甚至比特）从是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。l有时也称为有时也称为延迟延迟或迟延或迟延。l网络中的时延由以下几个不同的部分组成网络中的时延由以下几个不同的部分组成：发送时延发送时延传播时延传播时延处理时延处理时延排队时延排队时延计算机网络计算机网络(第第7 7版版)4.4.时延时延发送时发送时延（传输时延）延（传输时延）l发发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。l也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特也就是从发送数据

7、帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送完毕所需的时间。发送时延发送时延=数据帧长度（数据帧长度（bitbit）发送速率（发送速率（bit/sbit/s）计算机网络计算机网络(第第7 7版版)传播时延传播时延l电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。l发送时延与传播时延发送时延与传播时延有本质上的不同有本质上的不同。l信号信号发送速率发送速率和信号在信道上的和信号在信道上的传播速率传播速率是是完全不同完全不同的概念。的概念。传播时延传播时延=信道长度（米）信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米信号在信道上的传播速率（

8、米/秒）秒）4.4.时延时延计算机网络计算机网络(第第7 7版版)处理时延处理时延l主机或路由器主机或路由器在收到分组时，为处理分组（例如分析在收到分组时，为处理分组（例如分析首部、提取首部、提取数据、差错检验或查找路由数据、差错检验或查找路由）所花费的时间。）所花费的时间。排队时延排队时延l分组在路由器输入输出队列中分组在路由器输入输出队列中排队等待处理排队等待处理所经历的时延。所经历的时延。l排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。4.4.时延时延计算机网络计算机网络(第第7 7版版)数据在网络中经历的数据在网络中经历的总时延就是发送时延、总

9、时延就是发送时延、传播时延、处理时延传播时延、处理时延和排队时延和排队时延之和之和。总时延总时延=发送时延发送时延 +传播时延传播时延 +处理时延处理时延 +排队时延排队时延4.4.时延时延 计算机网络计算机网络(第第7 7版版)四种时延所产生的地方四种时延所产生的地方1 0 1 1 0 0 1发送器发送器队列队列在链路上产生在链路上产生传播时延传播时延结点结点 B B结点结点 A A在发送器产生发送时延在发送器产生发送时延(即传输时延即传输时延)在结点在结点 AA中产生中产生处理时延和排队时延处理时延和排队时延数据数据假设从结点假设从结点 AA向结点向结点 BB发送数据发送数据链路链路几种时

10、延产生的地方不一样几种时延产生的地方不一样计算机网络计算机网络(第第7 7版版)必须指出，在总时延中，究竟是哪一种时延占主导地位，必须具体分析必须指出，在总时延中，究竟是哪一种时延占主导地位，必须具体分析。4.4.时延时延 计算机网络计算机网络(第第7 7版版)4.4.时延时延 计算机网络计算机网络(第第7 7版版)容易产生的错误概念容易产生的错误概念l对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率发送速率而不是比特在而不是比特在链路上的链路上的传播速率传播速率。l提高链路带宽减小了数据的发送时延。提高链路带宽减小了数据的发送时延。以下说法是以下说法是

11、错误错误的：的：“在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快些在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快些”。计算机网络计算机网络(第第7 7版版)5.5.时延带宽积时延带宽积链路的时延带宽积又称为链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。以比特为单位的链路长度。（传播）时延（传播）时延链链 路路带宽带宽时延带宽积时延带宽积=传播时延传播时延 带宽带宽只有在代表链路的管道都充满比特时，只有在代表链路的管道都充满比特时，链路才得到链路才得到了了充分利用充分利用。链路像一条空心管道链路像一条空心管道计算机网络计算机网络(第第7 7版版)6.6.往返往返时间时间计算机网络计算机网络(第第

12、7 7版版)6.6.往返往返时间时间l往往返返时间时间RTTRTT(round-triptime)(round-triptime)表示表示从发送方发送数据开始，到发从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。l在互联网中，往返时间还包括在互联网中，往返时间还包括各中间结点各中间结点的处理时延、排队时延以及的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。转发数据时的发送时延。l当使用卫星通信时，往返时间当使用卫星通信时，往返时间RTTRTT相对较长，是很重要的一个性能相对较长，是很重要的一个性能指标。指标。计算机网络计算机网络(第第

13、7 7版版)7.7.利用率利用率l利用率分利用率分为为信道利用率信道利用率和和网络利用率网络利用率。l信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。l完全完全空闲的信道的利用率是零。空闲的信道的利用率是零。l网络利用率网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。则是全网络的信道利用率的加权平均值。l信道利用率信道利用率并非越高越好并非越高越好。当某信道的利用率增大时，该信道引起的当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加时延也就迅速增加。计算机网络计算机网络(第第7 7版版)时延与网络利用率的关系时延与网络

14、利用率的关系l根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。就迅速增加。l若令若令 D D0 0 表示网络空闲时的时延，表示网络空闲时的时延，D D 表示网络当前的时延，则在适当表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示的假定条件下，可以用下面的简单公式表示 D D 和和 D D00之间的关系：之间的关系：其中：其中：UU是网络的利用率，数值在是网络的利用率，数值在 00到到 11之间。之间。计算机网络计算机网络(第第7 7版版)时延与网络利用率的关系时延与网络利用率的关系时延时延 D D利用率利用率 U U1 10 0D D0 0时延时延急剧急剧增大增大当信道的利用率增大时，该信道引起的时延迅速增加。当信道的利用率增大时，该信道引起的时延迅速增加。