计算机网络：概述 - 性能指标
目录
一. 速率
二. 带宽
三. 吞吐量
四. 时延
五. 时延带宽积
六. 往返时间RTT
七. 利用率
八. 丢包率
此博客介绍计算机网络中的性能指标，性能指标从不同的角度来度量计算机网络的性能。下面介绍几个常用的性能指标：
一. 速率
我们知道，计算机发送的信号都是数字形式的。要想了解速率，就得先了解比特。
比特的意思是一个“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。比特也是信息论中使用的信息量的单位。
在计算机领域中，数的计算使用二进制，以下是一些关于比特的数据量：
| 单位 | 大小 |
|---|---|
| 比特 - bit | 存储一个 0 或 1 |
| 字节 - Byte | 1 Byte = 8 b |
| 千字节 - KB | 1 KB = 210 B |
| 兆字节 - MB | 1 MB = 210 KB = 220 B |
| 吉字节 - GB | 1 GB = 210 MB = 230 B |
| 太字节 - TB | 1 TB = 210 GB = 240 B |
需要注意的b与B的区别，B代表Byte，即一个字节；b代表比特。他们的换算为1 Byte=8 bit。
知道了比特的概念，我们就可以引出速率的描述了。网络技术中的速率指的是数据的传送速率，也称为数据率或比特率。
常用的速率单位是bit/s（比特每秒），可以简写为b/s，有时也写为bps。
而当速率过大时，可以在前面加上一个字母，如下：
| 单位 | 大小 |
| 千比特每秒 - kbit/s | 1 kbit/s = |
| 兆比特每秒 - Mbit/s | 1 Mbit/s = |
| 吉比特每秒 - Gbit/s | 1 Gbit/s = |
| 太比特每秒 - Tbit/s | 1 Tbit/s = |
| 拍比特每秒 - Pbit/s | 1 Pbit/s = |
另外要注意的是，当提到网络的速率时，往往指的是额定速率或标称速率，而并非网络实际上运行的效率。
特别注意的是，同一个单词可能会代表不同的数值，例如1GB代表的是1 * 2^30 * 8 bit，而不是代表 1 * 10^9 * 8 bit。但是速率1 Gbit/s代表的是1 * 10^9 bit/s。
二. 带宽
带宽有着两种不同的意义：
模拟信号系统中：
在模拟信号系统中，信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。带宽指的是某个信号所具有的频率宽度。其基本单位是赫兹Hz，常用单位有千赫兹kHz、兆赫兹MHz、吉赫兹GHz。
例如在传统的通信线路上传送的电话信号的标准带宽为 3.1kHz，范围从 300Hz到 3.4kHz，这是话音的主要成分的频率范围。
计算机网络中：
在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽指的是在单位时间内网络中的某信道所能通过的 “最高数据率”。因此此时的带宽的单位与上文中谈到的速率的指标是一样的，同为bit/s，即 比特每秒。
在上诉两种带宽表述种，前者为频域称谓，所谓频域即信号对频率的关系；后者为时域称谓，所谓时域即信号对时间的关系。 两种表述本质是一样的，也就是说，一条通信线路的 “带宽” 越宽，其所能传输的 “最高传输率” 也越高。
三. 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）的实际数据量。
吞吐量被经常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。
吞吐量受网络带宽或额定速率的限制，例如，一个带宽为1 Gb/s的以太网，即额定速率是1 Gb/s，其吞吐量受带宽限制，最高为 1 Gb/s，实际吞吐量可能只有 100 Mb/s。
四. 时延
时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。时延是一个很重要的指标，它有时也称为延迟或者迟延。
网络中的时延是由几部分组成的，我们来看看：
发送时延 是指主机或路由器发送数据所需要的时间。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。其计算公式为：
传播时延 是指电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。其计算公式为：
处理时延 指的是主机或路由器对收到的分组处理花费的时间。
排队时延 分组在进入路由器后在输入队列中排队等待处理的时间以及在路由器确定了转发接口之后在输出队列中等待转发的时间。
一般来说，源主机和目的主机之间的路径会由多段链路和多个路由器构成，因此会有多个传播时延和处理时延：
最后可知，总时延由四部分组成，即发送时延、传播时延、处理时延、等待时延。即：
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
需要注意的是：几种时延产生的地方是不同的：
特别注意的是：不能笼统的认为数据的发送速率越高，其传送的总时延就越小。因为总时延是由四项组成的。对于高速网络链路，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。
五. 时延带宽积
时延带宽积。从字面意思就可以看出该性能指标是时延与带宽的乘积。但是时延由发送时延、传播时延、处理时延和排队时延四部分构成，该性能指标中的时延具体是指哪一个呢？答案是传播时延，也就是说时延带宽积是传播时延与带宽的乘积。
我们可以用一个圆柱形管道来表示链路，管道的长度代表链路的传播时延，管道的截面积代表链路的带宽。则时延带宽积就是管道的体积，代表链路可以容纳多少比特。
可以想象成管道中充满了比特，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的数据。链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
六. 往返时间RTT
在许多情况下，英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 也是一个重要的性能指标。
来看以下例子：
以太网上的某台主机要与无线局域网中的某台主机进行信息交互。往返时间 RTT 是指从原主机发送分组开始，直到原主机收到来自目的主机的确认分组为止。所需要的时间。卫星链路耗时较多，一般情况下，卫星链路的距离比较远，所带来的传播时延比较大。
七. 利用率
利用率有两种，一种是信道利用率，另一种是网络利用率。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的，即是有数据通过的。网络利用率则是指全网络的信道利用率的加权平均值。
信道利用率并不是越高越好。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。这种情况类似于高速公路，当高速公路上的车流量很大时，公路上某些地方就会出现堵塞，理所应当的行车的时间就会变长。
我们必须有这样的理念：信道利用率或网络利用率过高时就会产生非常大的时延。
八. 丢包率
最后我们来介绍丢包率这个性能指标，丢包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、节点丢包率、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。
网络丢包分组丢失主要有两种情况，我们来举例说明。一种情况是分组在传输过程中出现误码被节点交换机丢弃，如图所示：
主机发送了分组在传输过程中出现了误码。当分组进入传输路径中的节点交换机后，被节点交换机检测出了误码，进而被丢弃。
另一种情况是分组到达一台存储队列已满的分组交换机时被丢弃，在通信量较大时就可能造成网络拥塞。如图所示：
假设路由器 R5 当前的输入缓冲区已满，此时主机发送分组到达该路由器没有存储空间，暂存该分组只能将其丢弃。需要说明的是，实际上路由器会根据自身拥塞控制方法，在输入缓存还未满的时候就主动丢弃分组。
丢包率可以反映网络的拥塞情况：
- 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%。
当网络的丢包率较高时，通常无法正常使用网络应用。
总结：
好了，到这里今天的知识就讲完了，大家有错误一点要在评论指出，我怕我一人搁这瞎bb，没人告诉我错误就寄了。
祝大家越来越好，不用关注我（疯狂暗示）
