5计算机网络的性能指标

本节内容计算机网络性能指标研/CSKAOYAN知识总览研/CSKAOYAN性能指标1：速率Mac用户：活动监视器à

网络信道（Channel）：表示向某一方向传送信息的通道（信道≠通信线路）一条通信线路在逻辑上往往对应一条发送信道和一条接收信道=93.3×106

×

8bps93.3MB/s信道2网线信道11.8MB/s=1.8×106

×

8bps研/CSKAOYAN性能指标1：速率Windows用户：ctrl+alt+delà任务管理器à性能=1.3×106

bps1.3Mbps信道2WiFi信道1120Kbps=120×103

bps研/CSKAOYAN性能指标1：速率真题最常用速率（Speed）：指连接到网络上的节点在信道上传输数据的速率。也称数据率或比特率

、数据传输速率速率单位：bit/s，或b/s，或

bps

真题最常用⚠注意：有时也会用

B/s（1B=8b，B=Byte字节，b=bit比特）计网题目默计算机网络中常千×103兆吉太认如此（除非特别说明）kM×103à

G×103à

Tà用的数量前缀=103=106=109=1012计组、操作系统中数K×210àM×210àG×210àT计组、操作系统题目默量前缀含义有区别认如此=210=220=230=240研/CSKAOYAN性能指标2：带宽著名企业带互联网ISP路由器上行信道：最高数据传输速率=30Mbps即，上行带宽=30Mbps下行信道：最高数据传输速率=1000Mbps即，下行带宽=1000Mbps家庭内网带宽（bandwidth）：某信道所能传送的最高数据率研/CSKAOYAN例题1：速率、带宽猪队友链路带宽=100MbpsA

B网卡速率上限=1Gbps

网卡速率上限=10Mbps结论：节点间通信实际能达到的最高速率，由带宽、节点性能共同限制。研/CSKAOYAN学以致用，不当大冤种千兆结论：节点间通信实际能达到的最高速率，由带宽、节点性能共同限制。带宽光猫五类网线（带宽=100Mbps）家用路由

检查WAN口最高器

速率电脑、手机家里的老古董：小米路由器青春版（2015入手）WAN口最高速率=100MbpsTips：买网线的时候，要注意是几类网线研/CSKAOYAN性能指标2：带宽（另一种含义）本质一样：内在联系香农定理信道带宽越大，传奈氏准则输数据的能力越强在《计算机网络》中：带宽（bandwidth）：表示某信道所能通过的“最高数据率”。单位：bps（或记为b/s、bit/s；可加上数量前缀k、M、G、T）。在《通信原理》（通信领域的一门基础学科）中：带宽（bandwidth）：表示某信道允的信号频带范围。单位：Hz（读作“赫/赫兹”；可加上数量前缀k、M、G、T）。电磁波信号：可以携带“数据”电磁波的性质：波长、频率（Hz）A信道B研/CSKAOYAN光纤的带宽：约500MHz信道：传播“电磁波信号”电话线的带宽：约3kHz不严谨的类比：人眼的“带宽”假如你是奥特曼，可以看到紫外线、红外线结论：信道带宽越大，传输数据的能力越强在《通信原理》（通信领域的一门基础学科）中：带宽（bandwidth）：表示某信道允的信号频带范围。单位：Hz（读作“赫/赫兹”；可加上数量前缀k、M、G、T）。红外线深红光波：750nm波长，400THz频率信道带宽=750THz–400THz=350THz人眼可见光：红橙黄绿青蓝紫

视觉信道深紫光波：400nm波长，750THz频率紫外线研/CSKAOYAN性能指标3：吞吐量现实生活中网络工程师会用到该指标，考试中极少碰到吞吐量（Throughput）：指单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。吞吐量受带宽限制、受复杂的网络负载情况影响93.3MB/s信道2网线信道11.8MB/sEg：•

信道1的吞吐量=1.8MB/s•

信道2的吞吐量=93.3MB/s•

网线的吞吐量=1.8+93.3=95.1MB/s•

电脑网卡的吞吐量=1.8+93.3=95.1MB/s•

开机至今，电脑网卡的吞吐量=44.86GB+1.44GB研/CSKAOYAN性能指标4：时延时延（Delay）：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。有时也称为延迟或迟延。=

数据长度（!"#）发送速率（!"#/%）=信道长度（&）受网络负载、路由器性能等诸多电磁波在信道中的传播速度（&/%）因素影响。考试中一般不用考虑总时延=

发送时延

+

传播时延+

处理时延

+

排队时延又名传输时延，电磁波在信道中被路由器处理所数据排队进入、节点将数据推向传播一定的距离花的时间（如：排队发出路由器信道所花的时间所花的时间分析首部、查找所花的时间存储转发表）研/CSKAOYAN性能指标4：时延总时延=

发送时延

+

传播时延+

处理时延

+

排队时延主机B数据传输速率输入队列数据传输速率100Mbps100Mbps（缓冲区）主机信道1路由器信道2A又名传输时延，节点将数据推向信道所花的时间电磁波在信道中传播一定的距离所花的时间被路由器处理所花的时间（如：分析首部、查找存储转发表）数据排队进入、排队发出路由器所花的时间输出队列（缓冲区）铜线电缆1000km处理分组，即“存储转发”光纤2000km电磁波速度2.3*105km/s（若分组太多得排队）电磁波速度2.0*105km/s研/CSKAOYAN性能指标4：时延总时延=

发送时延

+

传播时延+

处理时延

+

排队时延发送时延=

车辆总数发车速率又名：传输时延加油站上⾼速每增加一段链路，都会增A市上⾼速10辆⻋/min入场10辆⻋/min加发送时延、传播时延队列A市⾼速路段1加油站⾼速路段2B市出场队列传播时延=

路程车速路程400km给⻋加油（若⻋太多得排队）路程600km限速120km/h限速100km/h受诸多因素影响研/CSKAOYAN例题2：时延H1给H2发送一个数据分组。分组大小=1000B，H1往

链路A发送数据的速率为

100Mbps，路由器往链路B发送数据的速率为

80Mbps。链路A传播时延为

0.01ms，链路B传播时延为

0.05ms。不考虑路由器的处理时延、排队时延，求传输整个分组的总时延。链路A链路B0.08ms0.1msA传播时延B传播时延H1à链路A：分组发送时延='((()'((*+,%

=-(((!'(!+/%

=8×10-5s=0.08ms0.01ms0.05ms路由器à链路B：分组发送时延='((()-(*+,%

=-(((!-×'("+/%

=10-4s=0.1msH1路由器H2时间t总时延=0.01+0.08+0.05+0.1=0.24ms研/CSKAOYAN例题3：时延H1给H2发送一个数据分组。分组大小=1000B，H1往

链路A发送数据的速率为

100Mbps，路由器往链路B发送数据的速率为

80Mbps。链路A传播时延为

0.01ms，链路B传播时延为

0.05ms。若路由器对一个分组的处理时延、排队时延为0.04ms，求传输整个分组的总时延。链路A链路B0.08msA传播时延0.01ms0.04msH1à链路A：分组发送时延='((()'((*+,%

=-(((!'(!+/%

=8×10-5s=0.08msH10.1msH2B传播时延0.05ms路由器à链路B：分组发送时延='((()-(*+,%

=-(((!-×'("+/%

=10-4s=0.1ms路由器时间t总时延=0.01+0.08+0.04+0.05+0.1=0.28ms研/CSKAOYAN性能指标5：时延带宽积带宽传播时延（与信道长度、电磁波传播速度有经过“传播时延”（最高数据率）关）001001000101010001010010100010链路后，第一个比特到达接收端时延带宽积=传播时延´

带宽时延带宽积的含义：一条链路中，已从发送端发出但尚未到达接收端的最大比特数注：时延带宽积用于设计最短帧长（将在后续章节学习）研/CSKAOYAN例题4：2023年408真题文件大小（报文）=1MB，分组长度=1000B⟹

文件被拆分为：1MB/1000B=106B/103B=1000个分组注意大B小b的区别⟹

每个分组的发送时延=#$$&'()

=

*$$$+#$$$%#$!'/)

=8×10-5s=0.08ms时延带宽积=单向传播时延

×

带宽⟹

1000b=单向传播时延

×100Mb/s⟹

单向传播时延

=103b÷10-8b/s=10-5s=0.01ms可以换一种条件给出：如给出信道长度、电磁波传播速度研/CSKAOYAN分组发送时延传播时延0.01ms……传播时延0.08ms总时延=

发送时延

+

传播时延+

处理时延

+

排队时延（不考虑）0.01ms文件大小（报文）=1MB，分组长度=1000B0.08ms×1000⟹

文件被拆分为：1MB/1000B=106B/103B=1000

个分组⟹

每个分组的发送时延=#$$&'()

=

*$$$+#$$$%#$!'/)

=8×10-5s=0.08ms时延带宽积=单向传播时延

×

带宽时间t⟹

1000b=单向传播时延

×100Mb/s⟹

单向传播时延

=103b÷10-8b/s=10-5s=0.01ms传输文件总时间=0.01ms+0.08ms+0.01ms+(0.08ms×1000)=80.10msH1路由器H2……研/CSKAOYAN性能指标6：往返时延注：为简化问题，此图并未分析发送方和接收方之间的其他节点往返时延RTT（Round-TripTime）：表示从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。发送方A接收方B往返时延RTT

=t2+t3+t4+t5t2:“数据”的单向传播时延t3:接收方收到数据后的处理时延t4:“确认”的发送