计算机网络:关键性能指标与非性能特征解析

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简介: 计算机网络:关键性能指标与非性能特征解析

计算机网络的性能

计算机网络的性能指标

计算机网络的性能一般是指它的几个重要的性能指标,主要包括:

  • 速率
  • 带宽
  • 吞吐率
  • 时延
  • 时延带宽积
  • 往返时间 RTT
  • 利用率

1.速率

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。

比特(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。

速率是计算机网络中最重要的一个性能指标,指的是数据的传送速率,它也称为数据率(data rate)比特率(bit rate)

速率的单位是 bit/s,或kbit/s、Mbit/s、Gbit/s等。例如 4x bit/s 的数据率就记为 40 Gbit/s

速率往往是指额定速率或标称速率,非实际运行速率。


2.带宽

两种不同意义:
“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度,其单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。

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。表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。单位是 bit/s,即“比特每秒”。

可以简单理解为河流的宽度,即越宽则河流水越大

在“带宽”的上述两种表述中,前者为频域称谓,而后者为时域称谓,其本质是相同的。也就是说,一条通信链路的“带宽”越宽,其所能传输的“最高数据率”也越高。


3.吞吐量

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。


4.时延(delay 或 latency)

时延(delay 或 latency)是指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。

有时也称为延迟或迟延

网络中的时延由以下几个不同的部分组成:

  • (1)发送时延
  • (2)传播时延
  • (3)处理时延
  • (4)排队时延

5.时延带宽积

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

时延带宽积=传播时延*带宽

只有在代表链路的管道都充满比特时,链路才得到了充分利用。


6.往返时间 RTT

互联网上的信息不仅仅单方向传输,而是双向交互的。因此,有时很需要知道双向交互一次所需的时间。

往返时间表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经历的时间。

在互联网中,往返时间还包括各中间结点处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延

当使用卫星通信时,往返时间RTT 相对较长,是很重要的一个性能指标。


7.利用率

分为信道利用率网络利用率

信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(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。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。


计算机网络的非性能特征

一些非性能特征也很重要。它们与前面介绍的性能指标有很大的关系。主要包括:

  • 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

计算机网络的非性能特征是评估和设计网络时除了性能指标之外需要考虑的重要因素。

下面对每个点进行详细解释:

1. 费用(Cost):

费用是指建立、维护和升级计算机网络所需的经济投入这包括硬件设备、软件许可证、安装工程、运营成本等方面的费用。在设计和选择网络方案时,费用是一个重要的考虑因素,需要在满足性能需求的同时控制成本。


2. 质量(Quality):

网络的质量指的是网络服务的可靠性、稳定性和准确性。一个高质量的网络能够提供稳定可靠的连接,减少数据丢失、延迟和错误发生的可能性。这对于关键业务应用和数据传输至关重要。


3. 标准化(Standardization):

标准化是指网络中使用的技术、协议和接口符合国际标准或行业规范。标准化有助于确保不同厂商的设备和软件能够兼容协同工作,同时也促进了技术的互操作性和可扩展性。


4. 可靠性(Reliability):

可靠性是指网络系统在各种条件下的稳定性和持续可用性。一个可靠的网络能够在故障或异常情况下保持正常运行,并能够快速恢复和修复问题,以最大程度地减少服务中断的时间和影响


5. 可扩展性和可升级性(Scalability and Upgradability):

可扩展性指的是网络能够适应不断增长的需求和用户数量,而不会出现性能下降或不稳定的情况。可升级性则指网络可以通过添加新的设备、升级软件或改变配置来提高性能和功能。

这两个特性对于网络的长期发展和灵活性非常重要。


6. 易于管理和维护(Manageability and Maintainability):

易于管理和维护指的是网络系统的监控、配置、故障排除和更新等管理工作的难易程度。一个易于管理和维护的网络可以简化管理员的工作,提高工作效率,减少错误和安全风险。


总结:

这些非性能特征与网络的性能指标密切相关,因为一个网络的性能受到费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护等多个因素的影响。在设计和评估计算机网络时,综合考虑这些非性能特征可以帮助建立一个经济高效、稳定可靠、易于管理的网络系统。

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