《计算机网络 自顶向下方法》读书笔记（二）

计算机网络和因特网

分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

计算机网络中三个至关重要的性能测度是：时延、丢包和端到端吞吐量。

时延

节点时延

分组在路径上的每个节点都会经受几种不同类型的时延，其中最为重要的是节点处理时延 (nodal processing delay) 、排队时延 (queuing delay) 、传输时延 (transmission delay) 和传播时延 (propagation delay) 。

如果令 d_proc 、 d_queue 、 d_trans 、 d_prop 分别表示处理时延、排队时延、传输时延和传播时延，则节点的总时延由下式给定：

d_nodal = d_proc + d_queue + d_trans + d_prop

• 处理时延

  包括检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间，检查比特级别的差错所需要的时间。

• 排队时延

  在队列中，分组在链路上等待传输的时间。其取决于先期到达的正在排队等待向链路传输的分组数量。

• 传输时延

  是将所有分组的比特推向链路所需要的时间。用 L 比特表示该分组的长度，用 R bps ( 即 b/s ) 表示从路由器 A 到路由器 B 的链路传输速率，则 传输时延是 L/R 。

• 传播时延

  一个比特被推向链路后，需要向路由器 B 传播。从该链路的起点到路由器 B 传播所需要的时间是传播时延。该比特以该链路的传播速率传播，该传播速率取决于该链路的物理媒体。传输时延和传播时延的区别可以分别类比于，整个个车队经过收费站所需要的时间，和从这个收费站出口到下个收费站所需要的时间。

端到端时延

节点时延是在单台路由器上的时延，现在考虑从源到目的地的总时延。

假定在源主机和目的主机之间有 N-1 台路由器，再假定此时该网络是无拥塞的（所以排队时延可忽略不计），在每台路由器和源主机上的处理时延是 d_proc ，每台路由器和源主机的输出速率是 R bps ，每条链路的传播时延是 d_prop ， d_trans = L/R 。

节点累加起来，得到端到端时延： d_end-end = N(d_proc + d_trans + d_prop) 。

丢包

一条链路前的队列只有有限的容量，当到达的分组发现是一个满的队列，由于没有地方存储这个分组，路由器将丢弃该分组。

令 a 表示分组到达队列的平均速率（单位是分组每秒，即 pkt/s ）。R 是传输速率，即从队列中推出比特的速率。假定所有分组都是由 L 比特组成的，则流量强度为比率 La/R 。分组丢失的比例随着流量强度增加而增加。丢失的分组可能基于端到端的原则重传。

端到端吞吐量

从主机 A 到主机 B 跨越计算机网络传送一个大文件。那么，在任何时间瞬间的瞬时吞吐量 (instantaneous throughput) 是主机 B 接收到该文件的速率（以 bps 计）。

如果该文件由 F 比特组成，主机 B 接收到所有 F 比特用去 T 秒，则文件的传送的平均吞吐量 (average throughput) 是 F/T bps 。

吞吐量不仅取决于数据流过的链路的传输速率，还取决于干扰流量。当没有其它干扰流量时，吞吐量能够近似为沿着源和目的地之间路径的最小传输速率。