计算机网络简明教程（四）：网络性能指标分析详解

性能指标是对网络准确的量化描述，在设计和分析网络性能中都会使用到，比如平时听到的8M宽带，这只是一种粗略的描述，并不能准确判断计算机网络的实际性能，一般来说我们说8M宽度是想说8M/s的数据下载速度，但是实际上包括上传速度和下载速度，例如，如果你有使用迅雷，有可能你的网络下载速度没那么好，因为迅雷使用了P2P传输，共享了你的带宽。

对于网络架构的设计来说，网络的性能指标是我们主要的判断依据，整体带宽如何？上传速率如何？网络的利用率如何？等等，这些数据都需要我们确定下来的。

又如流媒体传输如直播，我们必须考虑服务器节点的带宽，客户节点的上传下载速率，比较重要的参考对象就是时延了，这些都是网络性能指标的参数。

网络性能指标有哪些呢？下面我们来一起看看。

一、速率

速率指的是互联网上的主机在数字信道上传输数据的位数，即每秒钟传输的数据比特，也称为比特率，单位为比特/秒，常见的有b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s等。

那么信道又是什么呢？信道指的是数据发送端和数据接收端的传输速率，本地计算机从爱奇艺服务器下载视频流，每秒传输的数据即为速率，指的是单信道上的，也就是说如果本地计算机再从其它服务器下载数据，那么就要另外计算了。

二、带宽

带宽指的是数字信道所能传输的最高速率，常说的8M宽带或100M光纤指的就是带宽，单位有b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s等。和网络带宽相关的还有网卡的带宽，它们并不是相等的，一般来说网卡的带宽比较大，下图中速度属性是本地计算机的带宽：

三、吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量，单位为比特/秒。吞吐量是单位时间内所有数字信道的速率相加，也就是单位时间内通过网卡的数据量，例如同时下载文件和播放音乐，单位时间内本地计算机接收到的数据为吞吐量。

四、时延

时延是比较重要的参数，除了设计网络架构，涉及到网络的软件开发都需要合理地控制该参数。

时延指的是从发送端发送数据到接收端接收数据经过的总时长，使用ping命令可以查看本地计算机和目标计算机的通信时延。时延又可分为发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。

1. 发送时延，指的是发送数据所用的时间，发送时延=数据块的长度（比特）/信道带宽（比特/秒），网络性能主要研究的还是数据大小和时间的关系，这里的信道带宽其实就是上面提到的信道速率，可以看到如果信道速率相对固定，数据块越大时延越大。
2. 传播时延，指的是从源主机到目标主机传输数据所用的时间，传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒）。
3. 处理时延，指的是网络节点存储和转发处理所用的时间，例如路由器有存储和转发数据的功能，数据经过路由器也会耗费一定的时间。
4. 排队时延，这个时延的产生是因为数据到达目的主机的路由器处时，若有其他数据需要进入目的主机，那么该数据信号需要排队等候处理方能传输到目的主机。

五、时延带宽积

表示数据链路所能承载的数据量，时延带宽积=传播时延x带宽，传播时延单位是秒（s），带宽为速率（b/s），时延带宽积就是数据链路包含的所有数据量。

六、往返时间

从发送端发送数据到接收方接收数据，到发送端收到接收方的确认所用的时间，例如TCP可靠连接中需要接收方发送确认包，而UDP连接则不需要发送确认包，所以TCP比较可靠但是耗时长，UDP不可靠但是速度快。

七、利用率

信道利用率=有数据通过信道的时间/（有+无）数据通过的时间，主要就是考察信道空闲还是比较多数据通过，利用率高会造成时延的增加。

网络利用率=信道利用率的加权平均值。

八、非性能指标

这里介绍的非性能指标也是网络架构中首先考虑的因素

1. 费用：主要是考虑网络设计的成本预算，考虑给定的成本设计相应适合的网络。
2. 质量：网络的整体性能，健壮性如何，节点的可靠性如何等等。
3. 标准化。
4. 可扩展性：考虑物理设备接口的可扩展性，例如交换机接口的数量，网络的拓扑结构如何，是否方便扩展。
5. 可升级性。
6. 维护与管理。