考研408《计算机网络》复习笔记，第四章《计算机网络性能》
一、计算机网络性能所需要了解的知识点
二、速率、带宽、吞吐量
1、信道
打开我们的任务管理器，可以看到你当前使用的网络（不管是以太网还是WiFi）会显示两个东西：“发送速率”、“接收速率”
我们不管是用一条物理线路连接、交换机、WiFi、蓝牙，这都是代表一条【通信线路】
然而一条【通信线路】有两条【信道】：【发送信道】和【接收信道】
；
信道 ≠ 通信线路！！！可以看到【发送信道速率】和【接收信道速率】都不一样
2、速率
速率就是数据传输的速度，这里需要记住的知识点就是下面的单位：
记住：B=Byte=字节，b=bit=比特位，1B=8b，速率单位里bps=b/s=bit/s
计算例子：
比如下面这个图片
1.3Mbps = 1.3Mb/s = (1.3 * 10^6 * 8)bps；
120Kbps = (120 * 10^3 * 8)bps
例子二：
3、带宽
带宽就是指两个信道分别的【最高数据传输速率】
- 【上行带宽】就是指【发送信道的最高传输速率】（比如你给别人发消息最高传输速率）
- 【下行带宽】就是指【接收信道的最高传输速率】（比如你接受消息、看视频这些接收数据的最高速率）
带宽通常用 MB/s 表示单位，要把 Mbps 这样的单位换成 MB/s ，就要 【除以8】
总的数据传输速率的决定因素：
节点之间的数据传输速率必须要看【带宽】和【节点】这些速率中最小的速率
；
就好比一个团体一起跑步，那你最快的就算能跑超音速，你队伍里最慢的只能跑 “100m / 20分钟”，那最终你这个待物的总体速度就只能“100m / 20分钟”
；
比如留意你家的网络，即使你开通了【速率很大的带宽】的网络宽带，如果你的光纤网线、或者路由器的传输速率很慢，那一样白搭，哪个慢你家网络就对应有多慢
；
例题：
带宽的另外含义：
（后面会学到）
4、吞吐量
吞吐量：指单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的实际数据量。吞吐量受带宽限制、受复杂的网络负载情况影响
说人话就是：某个网络吞吐量 = 各个信道速率之和 + 别的接口速率....
例子1：
当前这个网络只接了电脑，网线的两信道速率之和是(1.8+93.3)MB/s，那么吞吐量就是(1.8+93.3)MB/s
例子2：
此时如果还同时连入了手机、ipad的话，就如下图：
三、时延、时延带宽积、往返时延
1、时延
时延：就是数据从主机A传输到目的主机B，所需要花的时间。也可称为延迟、迟延。
数据传输的总时延的计算通式是：
- 其中【发送时延】就是一个节点（发送方主机 或 中间路由器）“将数据推到信道上索要花的时间”，或者说 “发送出一批数据所需要的时间” （有的地方会叫“传输时延”，别跟【传播时延】混淆了）
- 【传播时延】就是在信道上传输所需要的时间
- 【处理时延 + 排队时延】就是路由器处理数据所要花的时间、数据进入和发出路由器要花的时间（因为太复杂，考试中通常不加考虑这一部分的时间）
然后具体的计算公式：
我结合通俗的例子解释：（字可能很丑，需要放大看，我会用文字再解释一次）
其实说道理，按照我们小学的知识，各个【时延】就是 ——> 【时长】
那【时长】公式不就是：【时长】=【路程】/【速度】
比如【发送时延】
我们把【发送时延】理解成：从一个 “公交车公司的集中站”(发送方主机、或中间节点) 派发 “一批公交车”(一组数据) 上路要花的时间
；
那么从这个公交站的这批公交车派发出去，需要等待司机拉尿、登记、启动车子这些准备时间，但最决定时间快慢的是这个站点到路上的这条路，有多宽？能一次性共同派发几辆车？
比如你这乡间小道只能开一辆车，速率就是“1辆车/s”；你这路是城市大道能一次开三辆，那速率就是“3辆车/s”
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有点绕，简单说就是：【发送速率】=【信道（链路）的带宽】，前面我们也说了，带宽就是一个信道的最高的传输数据速率
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然后【数据长度】就是 “一次运输的数据量”，前面我们说了计算机网络用的是 “分组存储转发”，那么就是 【一组分组数据有多少】，就好比一次派发2量公交车出发
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所以【时长】=【路程】/【速度】，也就是【发送时延】=【数据长度】/【发送速率】
【传输时延】
【传输时延】理解成我们这些公交车开一段路要花的时间（就是各个节点之间的信道传输时间）
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【电磁波的传输速率】我们理解成不同车型的公交车对应不同的速度，比如小公交车快一点，长型大公交慢一点（对应知识点就是不同材质的线路的信道速度，比如铜线线路的传输速率、光纤线路的传输速率）
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【信道长度】我们理解成就是每一段路的路程（主机到路由器节点之间的信道长度、路由器到路由器之间的信道长度）
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所以【时长】=【路程】/【速度】，也就是【传输时延】=【信道长度】/【电磁波的传输速率】
；
实在难看可以看这个图：
例题：
首先我们分析题目：
1、数据长度：一组分组数据1000B = 8000bit （一定不能忘了转换单位）
2、H1的发送速率：100Mbps = 100 * 10^6bps = 100000000bps = 100000000 bit/s
3、路由器的发送速率：80Mbps = 80 * 10^6bps = 80000000bps = 80000000 bit/s
4、H1的发送时延：数据长度 / H1发送速率 = 8000bit / 100000000bps = 0.00008s = 0.08ms
5、路由器的发送时延：数据长度 / H1发送速率 = 8000bit / 80000000bps = 0.0001s = 0.1ms
6、链路A的传播时延是0.01ms，链路B的传播时延是0.05ms
7、所以，总时延 = H1的发送时延 + 链路A的传播时延 + 路由器的发送时延 + 链路B的传播时延 = 0.08ms + 0.01ms + 0.1ms + 0.05ms = 0.24ms
；
然后，养成绘画时序图的习惯，会帮我们理解题目：
【总结】：
2、时延带宽积
这部分的知识点就是记住公式：【时延带宽积】=【传播时延】*【信道带宽】
可以把【信道（链路）】理解成一个运输气体的管道运输媒介，那么【时延带宽积】就是这个管道 最多能传输多少数据，而【信道带宽】就是这个圆柱形管道的 “底面积”，【传播时延】就是这个管道的高
那么体积等于底面积乘高————>【时延带宽积】=【传播时延】*【信道带宽】
例题：
分析题目：
数据总量是：1MB = (1 * 10^6)B = 1000000B = 1000000 * 8bit = 8000000bit
数据长度：分组长度 = 1000B = 1000 * 8bit = 8000bit
所以这一批数据总量要分成几次传完：数据总量 / 一组数据长度 = 8000000bit / 800bit = 1000次
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带宽：100Mbps = 100 * 10^6 bps = 100000000 bit/s
时延带宽积：1000bits
传播时延：时延带宽积 / 带宽 = 1000bits / 100000000bps = 0.00001s = 0.01ms
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H1\H2的发送时延：数据长度 / 发送速率 = 数据长度 / 带宽 = 8000bit / 100000000 bit/s = 0.00008s = 0.08ms
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但是注意，这里总时延的计算很烧脑，我也不知道怎么解释，唯一的办法就算只能依靠【时序图】分析
前面我们只考虑一组分组的总时延，所以不用考虑太多因素；但是这里是多组数据的分组存储转发，要注意注意注意！！！一个数据分出的所有分组信息是同时从发送方主机发出的，也就是说当只有一个线路时，虽然分组信息不会一次性同时到达一个节点，但是都是紧挨着一个接一个到达下一个节点的
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然后每当一个节点再完完全全接收到一整个分组之后，就会马上把这个分组发给下一个节点，比如图中的分组1
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然后后面的分组2、3、4......都会紧挨着上一个分组到达下一个节点，那么画出时序图会如下图所示。可以看到，只有第一组那需要额外计算【H1到路由器】和【路由器到H2】的连段路需要花的【传播时延】，然后后面从【路由器到H2】可以发现都只用计算1000组分组的【发送时延】就行了
所以
【分组1的第一段发送时延 + 2段传播时延】：0.08ms + 0.01ms + 0.01ms
【第二段的所有分组的传播时延总和】：0.08ms * 1000
所以【总时延】：0.08ms + 0.01ms + 0.01ms + (0.08ms * 1000)
3、往返时延
看图应该能懂，这里简化了路程，没有考虑中间的路由器节点，直接当两个主机直连了
那只需要记住，往返时延就是：数据到达接收方的时延 + 接收方原路返回去的时延（不包括发送方的【发送时延】！！！）
简单说就理解成我给你一巴掌之后，手掌挥过去到你脸上 + 你反应并骂回一句脏话的时间
另外，利用实际例子，我们玩游戏有时网卡，移动人物之后不动或者瞬移，这些情况就是【往返时延】太长
四、信道复用率
记住公式
例题：
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