计算机网络及带宽概念

计算机网络的带宽 计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。 描述带宽也常常把“比特/秒”省略。 例如，带宽是 10 M，实际上是 10 Mb/s。 这里的 M 是 106。 什么是宽带？ 宽带线路：可通过较高数据率的线路。 宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。 在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。 对宽带传输的错误概念 有些人愿意用“汽车在公路上跑”来比喻“比特在网络上传输”，认为宽带传输的好处就是传输更快，好比汽车在高速公路上可以跑得更快一样。 对于这种比喻一定要谨慎对待。 常见的错误是混淆了两种速率 在网络中有两种不同的速率： 信号(即电磁波)在传输媒体上的传播速率(米/秒，或公里/秒) 计算机向网络发送比特的速率(比特/秒) 这两种速率的意义和单位完全不同。 宽带传输：计算机向网络发送比特的速率较高。 错误的概念 正确的概念 比喻：汽车运货 * * * * * A B A B 宽带线路 窄带线路 在宽带线路上比特传播得快 ? 在窄带线路上比特传播得慢 ? A B A B 宽带线路 窄带线路 宽带线路：每秒有更多比特从计算机 注入到线路。 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。 宽带线路 窄带线路 宽带和窄带线路：车速一样 宽带线路：车距缩短 课件制作人：谢希仁 1.6.1 计算机网络的性能指标 1. 速率 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。 速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等 速率往往是指额定速率或标称速率。 课件制作人：谢希仁 2. 带宽 “带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 课件制作人：谢希仁 常用的带宽单位 更常用的带宽单位是 千比每秒，即 kb/s (103 b/s) 兆比每秒，即 Mb/s(106 b/s) 吉比每秒，即 Gb/s(109 b/s) 太比每秒，即 Tb/s(1012 b/s) 请注意：在计算机界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。 课件制作人：谢希仁 数字信号流随时间的变化 在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。 每秒 106 个比特 时间 1 0 1 0 1 1 1 ?s 带宽为 1 Mb/s 时间 每秒 4 ? 106 个比特 0.25 ?s 带宽为 4 Mb/s 课件制作人：谢希仁 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。 课件制作人：谢希仁 4. 时延(delay 或 latency) 传输时延(发送时延 ) 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 发送时延 = 数据块长度(比特) 发送速率(比特/秒) 课件制作人：谢希仁 时延(delay 或 latency) 传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率(即发送速率)和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 传播时延 = 信道长度(米) 信号在信道上的传播速率(米/秒) 课件制作人：谢希仁 时延(delay 或 latency) 处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。 课件制作人：谢希仁 时延(delay 或 latency) 数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和： 总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+处理时延 课件制作人：谢希仁 四种时延所产生的地方 1 0 1 1 0 0 1 … 发送器 队列 在链路上产生 传播时延 结点 B 结点 A 在发送器产生传输时延 (即发送时延) 在结点 A 中产生 处理时延和排队时延 数据 从结点 A 向结点 B 发送数据 链路 课件制作人：谢希仁 容易产生的错误概念 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的