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计算机网络基础学习(二)

时间:2024-09-24 22:49:23浏览次数:11  
标签:学习 包率 基础 网络 带宽 计算机网络 信道 时延 利用率

本系列是作为个人在学习计算机网络时记录的学习笔记,用以学习和复习,分享帮助有需要的人。

参考教材:计算机网络(第七版)谢希仁 

视频学习来源:bilibili 湖科大教书匠

目录

一. 计算机网络性能指标

1.速率

 2.带宽

3.吞吐量

4.时延 

 5.时延带宽积

 6.往返时间RTT(Round-Trip-Time)

 7.利用率

8.丢包率


一. 计算机网络性能指标

影响计算机性能因素很多,如传输距离、使用的线路、传输技术、带宽等‘

1.速率

比特(bit),计算机中的数据量单位,也是信息论中使用的信息量单位。英文字bit来源于 binary digit,因此一个比特就是二进制数字中的一个0或1。

常用数据量单位:

8 bit = 1 Byte

KB = 2^10 B

MB = 2^20 B

GB = 2^30 B

TB = 2^40 B

 计算机网络中的速率指的是主机在数字信道上传送数据的速率,也叫数据率(data rate)或者比特率(bit rate)。速率的单位是b/s(比特每秒)或者bit/s,也可写作bps,即bit per second。

当数据率较高时。可以用 Kb/s, Mb/s, Gb/s或者Tb/s。

数据率单位: bit/s (b/s , bps)

Kb/s = 10^3 b/s (bps)

Mb/s = 10^6 b/s (bps)

Gb/s = 10^9 b/s (bps)

Tb/s = 10^12 b/s (bps)

 例1:有一个待发送数据块,大小是100MB,网卡的发送速率是100Mb/s,则网卡发送完数据块需要多长时间?

100MB单位是数据量,100Mb/s单位是数据率,所以相除单位不统一,1 B = 8 bit

所以 T = (100x2^20x8b) / (100x10^6b/s) = 8.388608s

 2.带宽

带宽在模拟信号系统中的意义

信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围;单位:Hz (kHz,MHz,GHz)

 带宽在计算机网络中的意义

用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力,因此网络带宽表示在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”;

单位:b/s(kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s)

其实,“带宽”的这两种表述之间有着密切的联系。一条通信线路的“频带宽度”越宽,其所传输数据的“最高数据率”也越高。 

3.吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量

吞吐量是衡量网络性能的重要指标之一,它反映了网络的传输能力,并且受网络的带宽或额定速率的限制。

计算机网络中的吞吐量可以通过以下公式计算: 吞吐量 = 实际传输数据量 / 传输时间

实际传输数据量可以通过网络流量监测工具或网络性能测试工具来获取,传输时间可以通过记录开始和结束传输的时间来计算。吞吐量的单位可以根据需要选择,常用的单位有bps(比特每秒)、Kbps(千比特每秒)、Mbps(兆比特每秒)、Gbps(千兆比特每秒)等。

4.时延 

时延由三部分组成:发送时延传播时延处理时延

发送时延是指从源主机发送数据到第一个路由器所需的时间,它取决于数据包的长度和发送速率。

传播时延是指数据在传输媒介上传播所需的时间,它取决于传输媒介的物理特性,如传输速度和距离。

处理时延是指在网络节点上处理数据包所需的时间,包括路由器在接收和转发数据包时的处理时间和排队时间。

这三部分时延加起来就是总时延,影响网络通信的速度和延迟。

因为网络中的数据流量是动态变化的,所以路由器的繁忙程度也是动态变化的,里还有各种路由器的软硬件性能不同,所以很难用一个公式计算出处理时延。

 5.时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 X 带宽

若发送端连续发送数据,则在所发送的第一个比特即将到达终点时,发送端就已经发送
了时延带宽积个比特;

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

 6.往返时间RTT(Round-Trip-Time)

在许多情况下,因特网上的信息不仅仅单方向传输,而是双向交互;

我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间;

因此,往返时间RTT(Round-Trip Time)也是一个重要的性能指标。

 

分组在卫星链路耗时多,因为一般情况下,卫星链路距离远,传播时延高。

 7.利用率

(1)信道利用率

用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。

(2)网络利用率

全网络的信道利用率加权平均。

根据排队论,当某些信道的利用率增大时,该信道的时延也会迅速增加;

因此,信道利用率并非越高越好

如果零D0表示网络空闲时的时延,D表示网络当前时延,那么在适当的假定条件下,可以用下面简单公式来表示D,D0和利用率U之间的关系:

D = D0 / (1 - U)

关系曲线简示

容易看出:

1. 当网络的利用率达到50%时,时延就要加倍;
2. 当网络的利用率超过50%时,时延急剧增大;
3. 当网络的利用率接近100%时,时延就趋于无穷大;

因此,一些拥有较大主干网的ISP通常会控制它们的信道利用率不超过50%。如果超过了,就要准备扩容,增大线路的带宽。

当然,也不能使信道利用率太低,这会使宝贵的通信资源被白白浪费。应该使用一些机制,可以根据情况动态调整输入到网络中的通信量,使网络利用率保持在一个合理的范围内。

8.丢包率

丢包率即分组丢失率,是指在一定的时间范围内,传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。
丢包率具体可分为接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等。

丢包率是网络运维人员非常关心的一个网络性能指标,但对于普通用户来说往往并不关心这个指标,因为他们通常意识不到网络丢包。

分组丢失主要有两种情况:

1.分组传输中出现误码,被结点丢弃;

2. 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃;(在通信量较大时可能造成网络堵塞。)

 因此,丢包率反映了网络的拥塞情况:

无拥塞时路径丢包率为0
轻度拥塞时路径丢包率为1%~4%
严重拥塞时路径丢包率为5%~15%

标签:学习,包率,基础,网络,带宽,计算机网络,信道,时延,利用率
From: https://blog.csdn.net/qq_72021770/article/details/142466517

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