C021 性能

发送时延 = 数据块长度（比特） 信道带宽（比特/秒）-数据发送速率
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语 ，数据发送速率 例：长度100MB的数据块在带宽1Mb/s的信道上连续发送 发送时延为100x220X8/106=838.9s，约14分钟
课件制作人：谢希仁
时延(delay 或 latency)
n
数字信号流随时间的变化
n
在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而 变窄。
1 s 1 0 1 0 1 1 时间
带宽为 1 Mb/s
每秒 106 个比特 0.25 s
带宽为 4 Mb/s
每秒 4 106 个比特
时间
课件制作人：谢希仁Βιβλιοθήκη 3. 吞吐量n n
n
吞吐量(throughput)表示在单位时间内通 过某个网络（或信道、接口）的数据量。 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网 络的一种测量，以便知道实际上到底有 多少数据量能够通过网络。 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率 的限制。
课件制作人：谢希仁
4. 四种时延所产生的地方
从结点 A 向结点 B 发送数据
在结点 A 中产生 处理时延和排队时延 在发送器产生传输时延 (即发送时延) 数据
1011001
在链路上产生 传播时延 … 结点 B
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队列 结点 A 发送器
链路
时延(delay 或 latency)
n
n
传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数 据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 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发送完毕所需的时间。
电路交换
连接建立
数据传送
报文
连接释放
课件制作人：谢希仁
1-10解答
n n
对于分组交换，最后１位在t=x/b时 发送完毕。 为到达最终目的地，最后1个分组 必须被中间的路由器重发k-1次， 每次重发花时间p/b
n
分组交换
P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
（一个分组的所有比特都接受齐了， 才能开始重发，因此最后1位在每个中 间节点的停滞时间为最后1个分组的发 送时间），
p ( p h) x k 1 hx hx 2 k 1, p 2 p b b p k 1
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1.6 计算机网络的性能
1.6.1 计算机网络的性能指标 1. 速率
n n
定量指标
n
n
比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是 信息论中使用的信息量的单位。 Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制 数字”，因此一个比特就是二进制数字中的 一个 1 或 0。一个字节Byte代表8个比特。 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是 计算机网络中最重要的一个性能指标。速率 的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等 速率往往是指额定速率或标称速率。
P1 P2 P3 P4
n n n
所以总的延迟为x/b+(k-1)p/b+kd 为使分组交换比电路交换快，令 x/b+(k-1)p/b+kd<s+x/b+kd -> s>(k-1)p/b
课件制作人：谢希仁
1-11解答
n n n n
n
n
每段链路的传播时延各节点的排队等待时间可忽略不计） 所需要的分组总数为x/p，因此总的数据加上头信息流 量为(p+h)x/p位。 源端发送这些位需要时间为((p+h)x/p)b) 中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为(k1)(p+h)/b 因此我们得到总的延迟为 (p+h)x/pb+(p+h)(k-1)/b 对该函数求p的导数，得到
时延(delay 或 latency)
n
n
n
处理时延 交换结点为存储转发而进行 一些必要的处理所花费的时间。 排队时延 结点缓存队列中分组排队所 经历的时延。 排队时延的长短往往取决于网络中当时 的通信量。
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时延(delay 或 latency)
n
数据经历的总时延就是发送时延、传播 时延、处理时延和排队时延之和：
课件制作人：谢希仁 信号在信道上的传播速率（米 /秒）
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
发送时延 =
5. 时延带宽积
时延带宽积（管道的体积）
（传播）时延 带宽 链路
时延带宽积 = 传播时延 带宽
n
链路的时延带宽积又称为以比特为单位 的链路长度。
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6. 往返时间RTT
n
n
传播时延 电磁波在信道中需要传播一 定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在 信道上的传播速率是完全不同的概念。
传播时延 = 信道长度（米） 信号在信道上的传播速率（米/秒）
例：电磁波在铜缆（如5类线）中的传播速率约为2.3x105km/s 在光纤中的传播速率为2.0x105km/s. 1000km长的关纤线路产生的传播时延大约为5ms. 课件制作人：谢希仁 1km长的关纤线路产生的传播时延大约为5/1000ms.
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时延与网络利用率的关系
n
n
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。 若令 D0 表示网络空闲时的时延，D 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 D 和 D0之间 的关系： D0 D 1U
U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
发送时延 = 数据块长度（比特） 信道带宽（比特/秒） 信道长度（米） 信号在信道上的传播速率（米/秒）
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传播时延 =
四种时延所产生的地方
从结点 A 向结点 B 发送数据
在结点 A 中产生 处理时延和排队时延 在发送器产生传输时延 (即发送时延) 数据
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时延 D
时延 急剧 增大
D0 0
利用率 U 1
信道或网络利用率过高会产生非常大的时延
1.6.2 计算机网络的非性能特征
n n n n n n
费用 质量 标准化 可靠性 可扩展性和可升级性 易于管理和维护
定性指标
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1-10解答
n
n
对于电路交换，t=s 时电路建立起来； t=s+x/b时报文的最 后1位发送完毕； t=s+x/b+kd时报文 到达目的地（各节 点的排队等待时间 可忽略不计）。
n n
n
发送方发送数据开始，到发送方收到来 自接受方的确认。 RTT还包括各中间节点的处理、排队以 及转发数据时的发送时延。 Ping
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7. 利用率
n
n
n
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）。完全空 闲的信道的利用率是零。 网络利用率则是全网络的信道利用率的 加权平均值。 信道利用率并非越高越好。
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2. 带宽
n
n
“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的 频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、 吉赫等）。 现在“带宽”是数字信道所能传送的 “最高数据率”的同义语，单位是“比 特每秒”，或 b/s (bit/s)。
课件制作人：谢希仁
常用的带宽单位
n
更常用的带宽（速率）单位是 n 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） n 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） n 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） n 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s） 请注意：在计算机界(表示数据） K = 210 = 1024 , M = 220, G = 230, T = 240 petabit Pbit 10^15 2^50 拍字节 exabit Ebit 10^18 2^60 zettabit Zbit 10^21 2^70 yottabit Ybit 10^24 2^80 课件制作人：谢希仁
1011001
在链路上产生 传播时延 … 结点 B
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队列 结点 A 发送器
链路
容易产生的错误概念
n
n
对于高速网络（高带宽）链路，我们提 高的仅仅是数据的发送速率而不是比特 在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。
数据块长度（比特） 信道带宽（比特/秒） 传播时延 = 信道长度（米）