第1章 计算机网络和协议（4）_网络性能指标

4. 计算机网络性能指标

4.1 速率

（1）速率：指每秒钟传输的比特数量，称为数据率或比特率，单位b/s或bit/s(比特/秒)，有时也写为bps(bit per second)。

（2）其它单位的换算关系

　　①通信领域： 1kb/s=1000b/s、1Mb/s=1000kb/s、1Gb/s=1000Mb/s、1Tb/s=1000Gb/s（注意，k、b均为小写）

　　②计算机领域：1KB/s=1024B/s、1MB/s=1024KB/s、1GB/s=1024MB/s、1TB/s=1024GB/s（注意，K、B均为大写）

（3）习惯上说的网速100M，表示100Mb/s，相当于12.5MB/s。（小写b表示比特，大写表示字节）。

4.2 带宽

（1）带宽：计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送的数据的能力。一般指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，即最高速率。可以从本地连接的状态中看到，如300Mbps。

（2）如网卡带宽为10M，此时看电影用了4Mb/s，下载文件5Mb/s，此只剩1M带宽可用，无法超过10M这个最高的速率，这就是带宽。

（3）时钟振荡与带宽：当改变时钟振荡频率来控制带宽，一般振荡频率提高，意味着每秒可传输的数据量增加，带宽增大。网卡和路由器之间一般是一种协商带宽，它们通过协商进行自适应的。也可以在“网卡”→“属性”→“网络”→“配置”→“高级”→“速率和双工模式(Speed&Duplex)”）设置，但这可能因收发两端的速率不同而出现网络故障）。

（4）无线网卡的带宽与信号的强弱有关，信号强协商的带宽就大。反之，带宽小。

4.3 吞吐量

（1）吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络或接口的数据量，包括全部上传和下载的流量。

（2）吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。如果网卡工作在100M全双工模式（如与交换机连接，可能工作在该模式下），就意味着网卡的最大吞吐量为200Mb/s。如果工作在半双工模式（如与集线器连接），则网卡的最大吞吐量为100Mb/s

4.4 时延：指数据（一个数据包或bit）从网络的一端传送到另一端所需要的时间，也时也称为“延迟或迟延”

（1）发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要时间，也就是从发送数据帧的第一个比特开始，到该帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间。

　　①发送时延=数据帧长度(b)/发送速率(b/s)。其中的发送速率就是网卡的带宽，100M网卡意味着1秒钟能够发送100*10⁶比特。

　　②数据包越大，发送延迟就越大。可在ping命令中指定参数l来指定数据包的大小（默认是32字节）来查看时延的不同：ping www.baidu.com -l 1400

（2）传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间，即从最后一比特发送完毕到最后一比特到达路由器接口所需要的时间。

　　①传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)。其中电磁波在信道上的传播速率接近于光速。

　　②从公式中可看出，信道长度固定了，传播时延也就固定了。网卡的不同带宽，改变的只是发送时延，而不是传播时延。

（3）排队时延和处理时延

　　①排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。同样，路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。

　　②处理时延：路由器或主机在收到数据时，要花费一定时间进行处理（如分析数据包首部、差错检验、选择路由等），就会产生处理时延。

（4）总时延=发送时延+传播时延+排队时延+处理时延

4.5 时延带宽积

（1）时延带宽积=传播时延×带宽

（2）意义：可以查看当前链路上有多少数据正在传播。如网卡带宽为10Mb/s，1km的铜线（传播时延大约为4.3*10^-6s）,可计算得到链路上还有4.3×10^-6×10×10⁶b/s=43bit的数据正在传播。平均每比特23米。

4.6 往返时间

（1）往返时间（RTT）：从发送端发送数据开始，到发送端接收到自接收端的确认（发送端收到后立即发出确认），总共经历的时间。

（2）往返时间带宽积=往返时间×带宽。意义：当发送方连续发送数据时，即使能够及时收到对方的确认，但己经将许多比特发送到链路上了。假定数据的接收方及时发现了差错，并告发送方，使发送方立即停止发送。但此时可能己经发送了40万个比特了。

（3）可用ping命令显示往返时间。通常情况下，企业内网之间ping的往返时间小于10ms，如果大于10ms，就要用抓包工具分析网络中的数据包是否有恶意的广播包，以找到发广播包的计算机。

4.7 利用率

（1）利用率：指网络有百分之几的时间被利用（有数据通过）。

（2）网络利用率与延迟的关系：D=D₀/(1-U)，其中U为网络利用率，D表示网络当前时延，D₀表示网络空闲时的时延。

　　①网络利用率越高，数据分组在路由器和交换机处理时就需要排队等待，因此时延也越大。

　　②当网络的利用率接近最大值1时，网络时延趋于无穷大。

（2）可在任务管理器的“联网”中查看网络的利用率