计算机网络多条链路吞吐量

① 什么是吞吐量、带宽、包转发率

1.吞吐量
吞吐量是指对网络、设备、端口或其他设施在单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节等测量单位），也就是说吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接收并转发的最大数据速率。
吞吐量的大小主要由网络设备的内外网口硬件，及程序算法的效率决定，尤其是程序算法，对于像需要进行大量运算的设备来说，算法的低效率会使通信量大打折扣。
2.带宽
吞吐量和带宽是很容易搞混的一个词。当讨论通信链路的带宽时，一般是指链路上每秒所能传送的比特数，它取决于链路时钟速率和信道编码在计算机网络中又称为线速，也就是可以说百兆以太网的带宽是100Mbps。
但是需要区分链路上的可用带宽（带宽）与实际链路中每秒所能传送的比特数（吞吐量）。通常更倾向于用“吞吐量”一词来表示一个网络的性能表现。因为现实受各种低效率因素的影响（比如通信双发的网卡设备、链路状态等），所以由一段带宽为100Mbps的链路连接的一对节点可能只达到50Mbps的吞吐量。这样就意味着，一个主机上的应用只能够以50Mbps的速度向另外的一个主机发送数据。
3.包转发率
对于网络设备而言，除了吞吐量这个重要指标外，还有一个主要指标是报文转发率，也就是常说的包转发率，包转发率一般是指以64字节数据包的全双工吞吐量，该指标既包括吞吐量指标也涵盖了报文转发率指标。
线速端口的包转发率衡量标准是以IEEE802.3中最短以太网64byte的数据包 (第二层或第三层包) 作为计算基准，其公式如下：包转发率(pps) = 吞吐量 / ( 84byte × 8bit )
所以：
对于百兆以太网，一个线速端口的包转发率 = 100,000,000bps / 672bit = 0.148Mpps
对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率 = 1,000,000,000bps / 672bit = 1.488Mpps
对于万兆SFP口（以太网口没有万兆的），一个线速端口的包转发率 = 10,000,000,000bps / 672bit = 14.88Mpps

② 计算机网络有哪些常用的性能指标

速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率等。

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

关于计算机网络的最简单定义是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。若按此定义，则早期的面向终端的网络都不能算是计算机网络，而只能称为联机系统（因为那时的许多终端不能算是自治的计算机）。

但随着硬件价格的下降，许多终端都具有一定的智能，因而“终端”和“自治的计算机”逐渐失去了严格的界限。若用微型计算机作为终端使用，按上述定义，则早期的那种面向终端的网络也可称为计算机网络。

相关信息

数据通信是计算机网络的最主要的功能之一。数据通信是依照一定的通信协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。它可实现计算机和计算机、计算机和终端以及终端与终端之间的数据信息传递。

是继电报、电话业务之后的第三种最大的通信业务。数据通信中传递的信息均以二进制数据形式来表现，数据通信的另一个特点是总是与远程信息处理相联系，是包括科学计算、过程控制、信息检索等内容的广义的信息处理。

③ 计算机网络的性能指标及计算例题

指的是数据的传送速率，也称为数据率或者比特率， 单位是b/s 也有（千）kb/s（10的三次）  （兆）Mb/s（10的六次）  （吉）Gb/s（10的九次）  （太）Tb/s（10的十二次）  速率往往是指额定速率或标称速率，而并非网络实际上运行的速率。

指的是某信道允许通过的信号频带范围，代表网络中某信道传送数据的能力，表示在单位时间内网络某信道中通过的“最高数据率”

在时间轴上，信号的宽度随带宽的增大而变窄。如下图：

一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”就越高

表示在单位时间内通过某个网络的 实际的数据量 。其受网络的带宽或网络的额定速率的限制。比如最大吞吐量也不会超过额定速率。

时延表示数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。    时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

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。公式如下：

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。公式如下：

对比：发送时延发生在机器内部的发送器中，一般发生在网络适配器中，与传输信道的长度没有半点关系，而传播时延发生在机器外部的传输信道媒体上，与信号的发送速率无关，和信号传送的距离有关，信号传送的距离越远，传播时延就越大。

处理时延：主机或路由器在收到分组时进行处理花费的时间。（比如差错校验、查找适当的路由）

排队时延：分组经过网络传输时，经过多个路由器，当分组较多时就要先在输入队列中排队等待处理，排队时延的长短取决于网络当时的通信量，且当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，相当于排队时延无穷大。

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传播速率。 提高数据的发送速率仅仅是减小了数据的发送时延。

又称为以比特为单位的链路长度。

信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的， 完全空闲的信道的利用率是零。信道利用率并非越高越好，打个比方：车子在道路上多了起来，道路的利用率变大了，道路被占满了，但是道路变拥挤了，这样就导致排队时延的增大了。

2道小例题巩固下公式：

④ 计算机网络的主要性能指标有哪些

性能指标从不同的方面来度量计算机网络的性能。

1、速率

计算机发送出的信号都是数字形式的。比特(bit)是计算机中的数据量的单位，也是信息论中使用的信息量单位。英文字bit来源binarydigit(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。网络技术中的速率指的是链接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率(datarate)或者比特率(bitrate)。速率的单位是b/s(比特每秒)或者bit/s，也可以写为bps，即bitpersecond。当数据率较高时，可以使用kb/s(k=10^3=千)、Mb/s(M=10^6=兆)、Gb/s(G=10^9=吉)或者Tb/s(T=10^12=太)。现在一般常用更简单并不是很严格的记法来描述网络的速率，如100M以太网，而省略了b/s，意思为数据率为100Mb/s的以太网。这里的数据率通常指额定速率。

2、带宽

带宽本上包含两种含义：

(1)带宽本来指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。例如，在传统的通信线路上传送的电话信号的标准带宽是3.1kHz(从300Hz到3.1kHz，即声音的主要成分的频率范围)。这种意义的带宽的单位是赫兹。在以前的通信的主干线路传送的是模拟信号(即连续变化的信号)。因此，表示通信线路允许通过的信号频带范围即为线路的带宽。

(2)在计算机网络中，贷款用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据量“。这种意义的带宽的单位是”比特每秒“，即为b/s。子这种单位的前面也通常加上千(k)、兆(M)、吉(G)、太(T)这样的倍数。

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。吞吐量进场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。显然，吞吐量受到网络的带宽或网络的额定速率的限制。例如，对于一个100Mb/s的以太网，其额定速率为100Mb/s，那么这个数值也是该以太网的吞吐量的绝对上限值。因此，对100Mb/s的以太网，其典型的吞吐量可能只有70Mb/s。

4、时延

时延指数据(一个报文或者分组)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。时延是一个非常重要的性能指标，也可以称为延迟或者迟延。

网络中的时延由以下几部分组成：

(1)发送时延发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，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时间。发送时延也可以称为传输时延。发送的时延=数据帧长度(b)/发送速率(b/s)。

对于一定的网络，发送时延并非固定不变，而是与发送的帧长成正比，与发送数率成反比。

(2)传播时延传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播数率(m/s)

电磁波在自由空间的传播速率是光速，即3.0×10^5km/s。电磁波在网络传输媒体中的传播速率比在自由空间低一些，在铜线电缆中的传播速率约为2.3×10^5km/s，在光纤中的传播速率约为2.0×10^5km/s。

(3)处理时延主机或路由器在收到分组时需要花费一定的时间处理，分析分组首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验、查到适当路由等，这就产生了处理时延。

(4)排队时延分组在经过网络传输时，要经过许多的路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队延时。排队延时通常取决于网络当时的通信量。

这样数据在网络中尽力的总延时就是

总延时=发送延时+传播延时+处理延时+排队延时

对于高速网络链路，提高的仅仅是数据的发送数率而不是比特在链路上的传播速率。荷载信息的电磁波在通信线路上的传播速率与数据的发送速率并无关系。提高的数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。

5、时延带宽积

把以上两个网络性能的两个度量，传播时延和带宽相乘，就等到另外一个度量：传播时延带宽积，即

时延带宽积=传播时延×带宽

例如，传播时延为20ms，带宽为10Mb/s，则时延带宽积=20×10×10^3/1000=2×10^5bit。这就表示，若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将达到终点时，发送端就已经发送了20万个比特，而这20万个bit都在链路上向前移动。

6、往返时间RTT

在计算机网络中，往返时间RTT也是一个重要的性能指标，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。对于上面提到的例子，往返时间RTT就是40ms，而往返时间和带宽的乘积是4×10^5(bit)。

显然，往返时间与所发送的分组长度有关。发送很长的数据块的往返时间，应当比发送很短的数据块往返时间要多些。

往返时间带宽积的意义就是当发送方连续发送数据时，即能够及时收到对方的确认，但已经将许多比特发送到链路上了。对于上述例子，假定数据的接收方及时发现了差错，并告知发送发，使发送方立即停止发送，但也已经发送了40万个比特了。

7、利用率

利用率有信道利用率和网络利用率。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的。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。这是因为，根据排队的理论，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。

如果D0表示网络空闲时的时延，D表示当前网络时延，可以用简单公式(D=D0/(1-U)来表示D，D0和利用率U之间的关系。U数值在0和1之间。当网络的利用率接近最大值1时，网络的时延就趋近于无穷大。

⑤ 计算机网络性能指标有哪些

带宽 吞吐量 网络带宽利用率 丢包率 字节

⑥ 计算机网络的主要性能指标有哪些

1、速率，指链接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据友唯枝的速率，也称为数据率或者比特率；

2、带宽，本指某个信号具有的频带宽度，信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成好敏分所占据的频率范围，在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力；

3、吞吐量，吞吐量表示在单位时间内通过某个网络的数据量，吞吐量进场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；

4、时延，时延指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间；

5、时延带宽积，把以上两个网络性能的两个度量，传播时延和带宽相乘，就等到另外一个度量传播时延带宽积；

6、往返时间RTT，表示从发送方发送数据开始山橘，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间；

7、利用率，分为信道利用率和网络利用率，信道利用率指出某信道有多少的时间是被利用的，网络利用率是全网络的信道利用率的加权平均值。

⑦ 网络吞吐量如何计算

QPS（TPS）=并发数/平均响应时间

一个系统吞吐量通常由QPS（TPS）、并发数两个因素决定，每套系统这两个值都有一个相对极限值，在应用场景访问压力下，只要某一项达到系统最高值，系统的吞吐量就上不去了。

相关知识

吞吐量的大小主要由网络设备的内外网口硬件，及程序算法的效率决定，尤其是程序算法，对于像防火墙系统这样需要进行大量运算的设备来说，算法的低效率会使通信量大打折扣。

因此，大多数防火墙虽号称100M防火墙，由于其算法依靠软件实现，通信量远远没有达到100M,实际只有10M-20M。纯硬件防火墙，由于采用硬件进行运算，因此吞吐量可以接近线速，达到90-95M，是真正的100M防火墙。