計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)復(fù)習(xí)n因特網(wǎng)的組成：邊緣部分+核心部分n邊緣部分（C/S、P2P）n核心部分（電路交換和分組交換）n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)n按作用范圍進(jìn)行分類(lèi)n按使用者進(jìn)行分類(lèi)1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能1. 速率（網(wǎng)速）速率（網(wǎng)速）n比特（比特（bit）是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的最小單位）是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的最小單位n來(lái)源于來(lái)源于 binary digit，意思是一個(gè)，意思是一個(gè)“二進(jìn)制數(shù)字二進(jìn)制數(shù)字”，一個(gè)比，一個(gè)比特就是二進(jìn)制數(shù)字中的一個(gè)特就是二進(jìn)制數(shù)字中的一個(gè) 1 或或 0n速率即數(shù)據(jù)率速率即數(shù)據(jù)率(data rate)或比特率或比特率(bit rate)是連接是連接在

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率n單位是單位是 b/s，或，或kb/s, Mb/s, Gb/s ，Tb/s常用單位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）區(qū)分：b/s與B/sn計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，以比特（bit）為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此描述網(wǎng)速的單位為b/sn計(jì)算機(jī)中，以字節(jié)（Byte）為單位描述數(shù)據(jù)，因此計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的速率單位為B/sn其中1Byte=8bit2. 帶寬 n模擬傳輸網(wǎng)（模擬傳輸網(wǎng)（ 網(wǎng)）：

3、網(wǎng)）：n信號(hào)具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、信號(hào)具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。兆赫、吉赫等）。n數(shù)字傳輸網(wǎng)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）：數(shù)字傳輸網(wǎng)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）：n在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，“帶寬帶寬”是數(shù)字信道所是數(shù)字信道所能傳送的能傳送的“最高數(shù)據(jù)率最高數(shù)據(jù)率”的同義語(yǔ)，單位的同義語(yǔ)，單位是是“比特每秒比特每秒”，或，或 b/s (bit/s)。 n一般家庭上網(wǎng)用戶帶寬為2M、4Mn2M指的是2Mb/s，相當(dāng)于2M/8=250kB/sn4M指的是4Mb/s，相當(dāng)于4M/8=500kB/sn但實(shí)際網(wǎng)速達(dá)不到最大值。n帶寬和網(wǎng)速的關(guān)系：帶寬是網(wǎng)速允許的最大值。3. 吞吐量n吞吐量

4、吞吐量(throughput)：表示在單位時(shí)間內(nèi)：表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。n吞吐量經(jīng)常用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)吞吐量經(jīng)常用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)量，以便知道有多少數(shù)據(jù)量通過(guò)了網(wǎng)絡(luò)。量，以便知道有多少數(shù)據(jù)量通過(guò)了網(wǎng)絡(luò)。n最大吞吐量最大吞吐量=帶寬帶寬*時(shí)間時(shí)間1 0 1 1 0 0 1發(fā)送器隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn)在發(fā)送器產(chǎn)生傳輸時(shí)延(即發(fā)送時(shí)延)在發(fā)送節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)鏈路 時(shí)延：數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間時(shí)延：數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間4. 時(shí)延(delay 或 late

5、ncy)n發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延 ：數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)：數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。間。n傳播時(shí)延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離傳播時(shí)延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。而花費(fèi)的時(shí)間。 傳播時(shí)延 = 信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）發(fā)送時(shí)延 = 數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）信道帶寬（比特/秒）n處理時(shí)延：為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行處理所花費(fèi)的時(shí)間。n排隊(duì)時(shí)延：結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延，取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。n總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延 + 傳播時(shí)延 + 處理時(shí)延 + 排隊(duì)時(shí)延n往返時(shí)延：從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送方收到接收方的確認(rèn)經(jīng)歷的時(shí)間。n往返時(shí)

6、延 = 2*總時(shí)延思考題n收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號(hào)在媒體上的傳播速率為2*108m/s。試問(wèn)以下情況的發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延。n數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為107比特，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/sn數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為103比特，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/sn通過(guò)計(jì)算，能夠得出什么結(jié)論？5.利用率n信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過(guò)）n完全空閑的信道的利用率是零n信道利用率并非越高越好n網(wǎng)絡(luò)利用率是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系n根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延迅速增加。 n若令 D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，D 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延。在適當(dāng)?shù)?/p>

7、假定條件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示 D 和 D0之間的關(guān)系： UDD10U 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在 0 到 1 之間。 時(shí)延 D利用率 U10D0時(shí)延急劇增大假定網(wǎng)絡(luò)的利用率到達(dá)了90%，請(qǐng)估算現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是它的最小值多少倍？小結(jié)n影響網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)主要有：n發(fā)送的速度（動(dòng)力足）n傳輸?shù)乃俣龋窙r好）n傳輸介質(zhì)的長(zhǎng)度（距離短）練習(xí)1n判斷下面結(jié)論的正誤，并給出解析。n帶寬為1Mb/s的網(wǎng)絡(luò)比帶寬為1kb/s的網(wǎng)絡(luò)的比特流在網(wǎng)絡(luò)中的傳播速率高得多。n帶寬為1Mb/s的網(wǎng)絡(luò)比帶寬為1kb/s的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率高得多。練習(xí)2n計(jì)算下列情況的總時(shí)延n在通路上配置一個(gè)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)的10Mb/s的以

8、太網(wǎng)，分組大小是5000位，假定每條鏈路的傳播時(shí)延是10s，并且交換機(jī)在接收完分組后立即轉(zhuǎn)發(fā)（沒(méi)有處理時(shí)延）。n和上述情況相同，但有3個(gè)交換機(jī)。練習(xí)題n請(qǐng)比較電路交換和分組交換。請(qǐng)比較電路交換和分組交換。n要傳送的報(bào)文共要傳送的報(bào)文共x（bit）。從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過(guò)）。從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過(guò)k段鏈路，每段鏈路，每段鏈路的傳播時(shí)延為段鏈路的傳播時(shí)延為d（s），數(shù)據(jù)率為），數(shù)據(jù)率為b（b/s）。）。n在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為s（s）。在分組交換時(shí)分）。在分組交換時(shí)分組長(zhǎng)度為組長(zhǎng)度為p（bit），且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)），且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。n問(wèn)：

9、在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交問(wèn)：在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交換要小？（提示：換要小？（提示：k段鏈路有幾個(gè)結(jié)點(diǎn)）段鏈路有幾個(gè)結(jié)點(diǎn)）n在分組交換網(wǎng)中，設(shè)報(bào)文長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度分別為在分組交換網(wǎng)中，設(shè)報(bào)文長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度分別為x和（和（p+h）bit，其中其中p為分組的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度，而為分組的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度，而h為每個(gè)分組所帶的控制信為每個(gè)分組所帶的控制信息固定長(zhǎng)度，與息固定長(zhǎng)度，與p的大小無(wú)關(guān)。通信的兩端共經(jīng)過(guò)的大小無(wú)關(guān)。通信的兩端共經(jīng)過(guò)k段鏈路。鏈路段鏈路。鏈路的數(shù)據(jù)率為的數(shù)據(jù)率為b（b/s），傳播時(shí)延和結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)間均可忽略不），傳播時(shí)延和結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)間均可忽略不計(jì)。計(jì)。n若

10、使總時(shí)延為最小，問(wèn)分組的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度若使總時(shí)延為最小，問(wèn)分組的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度p應(yīng)為多大？應(yīng)為多大？練習(xí)題n請(qǐng)比較電路交換和分組交換。請(qǐng)比較電路交換和分組交換。n要傳送的報(bào)文共要傳送的報(bào)文共x（bit）。從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過(guò)）。從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過(guò)k段鏈路，段鏈路，每段鏈路的傳播時(shí)延為每段鏈路的傳播時(shí)延為d（s），數(shù)據(jù)率為），數(shù)據(jù)率為b（b/s）。）。n在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為s（s）。在分組交換時(shí)分）。在分組交換時(shí)分組長(zhǎng)度為組長(zhǎng)度為p（bit），且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。），且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。n問(wèn)：在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交換問(wèn)：在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交換要?。浚ㄌ崾荆阂?？（提示：k段鏈路有幾個(gè)結(jié)點(diǎn)）段鏈路有幾個(gè)結(jié)點(diǎn)）n在分組交換網(wǎng)中，設(shè)報(bào)文長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度分別為在分組交換網(wǎng)中，設(shè)報(bào)文長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度分別為x和（和（p+h）bit，其中，其中p為分組的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度，而為分組的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度，而h為每個(gè)分組所帶的控制為每個(gè)分組所帶的控