【计算机网络】第一章:计算机网络导论(Part2:计算机网络性能指标)下

简介: 【计算机网络】第一章:计算机网络导论(Part2:计算机网络性能指标)

正文


吞吐量


单位时间内通过某个网络或接口的数据量,包括全部的上传和下载的流量。

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因为通过了同一个交换机(网络)所以该网络的吞吐量为两个信道之和15M

吞吐量和带宽通讯模式有关系。


通讯模式:单工,半双工,全双工

单工:只能发不能收,通讯是单方向的。这种情况在网络中比较少,比如收音机和老式有线电视(不能点播视频,只能固定接收电视台)

半双工:可以发,可以收,但是单位时间内只能发或者收。比如对讲机和集线器联网(不能同时收发,会有占线冲突)。

全双工:可以同时收发,比如打电话,交换机联网。


思考1) 那么,在知道这些的情况下,考虑一下,百兆带宽的网卡的最大吞吐量是多少?


时延&延迟


一个数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间。这个数据可以是一个比特流,报文或者分组发送和接收中间需要时间的环节:

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发送时延:发送文件,从文件开始发到结束的时间。与发送文件大小以及网卡的带宽有关。

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验证发送时延,通过ping命令的 ping -l可以规定发送数据包的大小。ping的时间显示的是往返时间,一个数据包发过去然后接收端给一个表确认的数据包。这个过程途径很多路由器,那么如果数据包越大,发送时延也越高,那么发送时延增高意味着每一个路由器、起始端口的发送时延都会增加,从而整体时间变成。(对于现代计算机的Computing power而言,100倍的差距可能会被误差涵盖,可能会出现1400字节反而时延小的情况,但是因为发送数据包最大不可以超过1518byte,加上8个字节的前导字符,最大1526byte。如果超过这个值,那么数据包会被分段)

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传播时延:在传输介质中信息传递的时间

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处理时延:路由器查看数据包,并决定去向和路径所需要的时间。

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光纤中传播电信号的速度低于铜线(普通网线)。

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传输介质确定后,传输速度也就确定了,线缆长度固定后,传播时延也就固定了。所以提高带宽会减少发送时延,但是并不会改变传播时延。

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排队时延:路由器接口有缓存数据的能力,对每一个数据帧要做规划路线并将其置于出队列等待转发,这个过程消耗的时间称之为处理时延。先来的先处理,若数据帧过多,缓存存不下则丢包。【可靠传输可以重传丢包数据】。路由器发出去也需要排队。


也就说

=+++


类比一个例子:

排队买票是排队时延,在售票窗口买是处理时延,拿到票到坐上火车是发送时延,在火车上坐到站是传播时延

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时延和带宽的关系:并不是带宽越高时延越低,这两个是不同的指标。如图所示,第一条线路,带宽非常低,但是距离很短;第二条线路带宽很高但是传播距离很远。在这种情况下,第一条线路的总时延远小于第二条线路,但是第一条线路的带宽低于第二条线路。

想一下之前看到的国际新闻,新闻中两个国家的新闻工作人员进行对话,往往一个人说完之后,对面的另一个人要等一段明显能感觉出不对劲的时间后,第二个人才会开口说话。这就是因为时延高造成的,但是图像又很清晰,说明带宽很高。


时延带宽积


传播时延x带宽

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RTT往返时间 Round-Trip time


从发送方发送数据开始,到发送方收到接收方的确认信息。这段时间称为RTT。往返时间往返不一定走同一路径,往和返的时间也不一定相同。

ping命令可以测试往返时间。ping网关或者网页

》》ipconfig网关测试

连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . :

IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.12.125

子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0

默认网关. . . . . . . . . . . . . : 192.168.186.193

192.168.186.193 的 Ping 统计信息:

数据包: 已发送 = 4,已接收 = 4,丢失 = 0 (0% 丢失),

往返行程的估计时间(以毫秒为单位):

最短 = 1ms,最长 = 3ms,平均 = 1ms

局域网内,平均RRT较短,大致为<=1ms;若大于1ms说明网络内有计算机在发广播


39.156.69.79 的 Ping 统计信息:

数据包: 已发送 = 4,已接收 = 4,丢失 = 0 (0% 丢失),

往返行程的估计时间(以毫秒为单位):

最短 = 25ms,最长 = 28ms,平均 = 26ms


ping网页,RRT时间明显增长。因为满足计算机-交换机-网关-网络的基本构造,访问网页的RRT时间必然大于访问局域网。一本来说局域网内的RRT不会大于10ms,如果一个局域网内的RRT超过10ms,那么应该考虑是否网络拥堵(原因是某一台PC不断发广播,导致交换机不断处理广播而无暇顾及正常操作),这种时候抓包工具都可以看到。


往返时间带宽积:如果A给B发数据,B收到一部分数据后发现有错误,立刻返回一个数据包通知A终止传输。那么这时候用往返时间X带宽可以计算出这段时间内已经发了多少数据(bit)


ping国外网站则时间消耗更长,ping的RRT时间(数据往返)大于2000ms时,丢包,请求超时。

本地数据包从发送到接收所耗费的所有时延可以用ping命令检查。ping 目标IP地址/URL 。显示的时间就是从数据发送到接收到返回的时间,这个数值越小,速度越快。


利用率:网络&信道利用率


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利用率渐进100M但是绝对不可能到达理论值100M。假设100M带宽的网路中,数据非常多,那么时延也会剧增,增大到一定限度,就会堵住(时延无限大)。就像公路上的汽车一样,一辆汽车在公路上畅通无阻,速度很快;堵车的时候,速度会明显下降甚至停滞。

分析公式也可以理解

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计算机网络的非性能指标


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组建网络也需要考虑这些点。

1.费用:网络的速率越高,价格越贵。

2.质量:网络的性能和网络的质量不是一个概念。例如:性能不错的网络运行一段时间后出现故障无法工作,这里只能说明质量不好。网络的质量越好,价格往往也越贵。质量一般由搭建网络环境的ISP设备和链路上中转介质等物理介质和搭建网络的方法、逻辑有关。

3.标准化:网络的硬件和软件的设计一般要按照通用的国际标准,防止不同厂商生产的固件不能交替使用的问题。也可以遵循特定的专用的网络标准搭建局域网。采用国际标准,可以得到更好的互操作性,更易于升级换代和维修,也更容易得到技术上的支持。

4.可靠性:可靠性与网络的质量和性能有很大的关联。速率高的网络,可靠性不一定差。但速率更高的网络想可靠的运行,往往很困难,所需的费用也非常高。可靠性几乎是费用考虑准则中,消费最高的一环节。

5.可拓展性:规模扩大费用越高,但是随着性能的增加,一般需求规模也会随之增大。

6.可升级性:想要性能更好,升级难度(性能和版本的提高)也会增加。

7.管理和维护:网络如果没有良好的管理和维护,就很难达到和保持所设计的性能。


思考1)200M。对于百兆网卡,其下载和上传(进和出)的最大流量可以是100M,那么最大的吞吐量就应该是二者之和。

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