计算机网络的性能指标

Posted 2020-10-13 明王不动心

性能指标用来从不同的方面度量计算机的性能，下面介绍常用的七个性能指标。

1.速率

计算机通常要将发送的信息转换成二进制数字来传输，以为二进制数称为一个比特（bit），二进制数字转换成数字信号在线路上传输，如图所示。

网络技术中的速率指的是每秒传输的比特数量，称为数据率（date rate）或者比特率（bit rate）。

速率的单位为b/s（比特每秒）或bit/s，当速率较高时，可以用Kb（10**3b）、Mb（10**6b）Gb（10**9b）等来表示。

win操作系统中，速率以字节作为单位，单位是B/s，B代表字节，一个字节 = 8比特。

下图中测试的网速是1.3MB/s，也就是10.4Mb/s。因此我们一定要注意速率是大写的B还是小写的b。

在文件传输的时候也应该注意

 

2.带宽

在计算机网络中，带宽用来表示网络通信线路传输数据的能力，即最高速率。

目前主流的笔记本电脑网卡能支持10M、100M、1000M三个速率。

 

3.吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络或接口的数据量，包含全部上传和下载的流量。

上图中，计算机A同时浏览网页、在线看电影、向FTP上传文件。A计算机的吞吐量就是全部上传和下载速率的总和，即30+40+20=90（Kb/s）。

 

吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制，计算机的网卡如果连接交换机，网卡就可以工作在全双工模式，即能够同时接受和发送数据。

如图所示，如果网卡工作在100M全双工模式，就意味着网卡的最大吞吐量为200Mb/s。

如果计算机的网卡连接的是集线器，网卡只能工作在半双工模式，即不能同时发送和接收数据。

网卡工作在100M半双工模式，则网卡的最大吞吐量为100Mb/s。

 

4.时延

时延（delay或latency）是指数据（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。时延是一个很重要的性能指标，有时候也称为延迟或迟延。

下面就以计算机A要给计算机B发送数据为例，来说明网络中的时延包括那几个部分。

（1）发送时延

发送时延是主机或路由器发送数据帧所需的时间，也就是从发送数据帧的第一批比特开始，到最后一个比特发送完毕所需要的时间。下图表示发送完毕

可以看到，发送时延和数据帧长度和发送速率有关，发送速率是网卡的带宽，100M网卡就意味着1秒钟能够发送100|*10**6比特。

以太网数据帧最大字节为1518字节，再加上8字节前导字符，共计1526个字节，1526*8=12208比特。

网卡宽带如果是10M，发送一个最大的以太网数据帧的发送时延=12208/100000000=1.2ms，ms为毫秒，1秒=1000毫秒。

还有数据包的大小也会影响发送时延。

 

（2）传播时延

传播时延是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。

如图所示，从最后一比特发送完毕到最后一个比特达到路由器接口需要的时间就是传播时延。

 

电磁波在自由空间的传输速度是光速，即3.0*10**5km/s。

电磁波在网络中的传输速度比在自由空间中低一些：在铜线中传播速率约为2.3*10**5km/s，在光纤中的传播速率约为2*10**5km/s。

电磁波在指定介质的传播速率是固定的，从公式看出，信道长度固定了，传播时延也就固定了，我们没有办法改变。

网卡的不同带宽改变的是发送时延，而不是传播时延。

（3）排队时间

分组在经过网络传输时，要经过很多的路由器。

但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。

在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。

排队时延的长短往往却决于网络当时的通信量，当网络的通信量很大时会发生排队溢出，是分组丢失。

 

（4）处理时延

路由器或主机在收到数据包时，要花费一定时间进行处理，例如分析数据包的首部、进行首部差错检验，查找路由表为数据包选定准发接口，这就产生了处理时延。

 

数据在网络中经历的总时延是以上四种时延的总和。

总时延=发送时延+传播时延+排队时延+处理时延

 

5.时延带宽积

把链路上的传播时延和带宽相称，就会得到时延带宽积。

这个指标可以计算通信线路上有多少比特

 

6.往返时间

在计算机网络中，往返时间PTT也是一个重要的性能指标，他表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接受端的确认，总共经历的时间。

往返时间带宽积，可以用来计算当发送端连续发送数据时，接受端如发现有错误，立即向发送端发送通知请求使发送端停止，发送端这段时间发送的比特量。

通常情况下，企业内网之间计算机ping的时间小于10ms，如果大于10ms，也许存在异常。

 

7.利用率

利用率是指网络有百分之几的时间是被利用的，没有数据通过的网络利用率为0.

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，因此时延也就越大。

U使网络利用率，D表示网络当前延时，D。表示空闲时的时延。

当网络的利用率接近最大值1时，网络的时延趋于无穷大。