[系统运维]计算机网络（二）性能指标与体系结构

性能指标

速率

连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率。

比特和速率的单位换算并不相同，一定要注意。（在某些时候也可能进行估算，视题而定）

因为比特是给计算机看的，二进制比较合适，而速率是给人看的（网速多少）。

例题如下：

带宽

在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的 “最高数据率” 。

计网的带宽和模拟信号的带宽不同。

速率有可能取很多值，但最大的那个才叫带宽。

吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量，经常用于对现实世界

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额定速率的限制。

带宽和吞吐量的区别：
带宽是理想状态的最大速率，而吞吐量是现实值，瞬时速率。

时延

网络时延分为三种：发送时延、传播时延、处理时延。

不是什么延迟，就是单纯的用了多少时间。

时延计算如下：

? 例题如下：

时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 x 带宽

若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了

时延带宽积个比特。

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

往返时间

在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互。我们有时很需要知道

双向交互一次所需的时间，因此，往返时间 RTT(Round-Trip Time) 也是一个重要的性能指

标。

利用率

• 信道利用率：表示某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。
• 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均。

根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加，因此，信道利

用率并非越高越好，当然也不能太低，否贼会造成通信资源浪费。

丢包率

丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数

量的比率。

分组丢失主要有两种情况：

• 分组在传输过程中出现乱码，被节点丢弃
• 分组到达一台队列已满的分组交换机时别丢弃，在通信量较大时就可能造成网络堵塞

因此，丢包率反映了网络的拥塞情况：

• 无拥塞时路径丢包率为0
• 轻度拥塞时路径丢包率为1%~4%
• 严重拥塞时路径丢包率为5%~15%

计算机网络体系结构

计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型，它是各层的协议以及层次之间的端口

的集合。在计算机网络中实现通信必须依靠网络通信协议，广泛采用的是国际标准化组织

（ISO）提出的开放系统互联（Open System Interconnection，OSI）参考模型。

因功各层功能重复、效率低和市场原因，后被 TCP/IP 体系结构取代。

常见体系结构

网络接口层并未规定具体的内容，可互连各种不同的网络接口（如有线以太网接口、无限 WiFi 接口）。

IP 协议将不同的网络接口互连，并向其上的 TCP 协议和 UDP 协议提供网络互连服务。

TCP 协议向应用层的相关协议提供可靠传输服务。

UDP 协议向应用层的相关协议提供不可靠传输服务。

因为 TCP/IP 体系结构网络接口层未规定内容，不利于理解，所以学习时采用原理体系结构：

分层的必要性

“分层” 可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。

当两台计算机要互连时，首先要考虑一些问题：

传输媒体其实不属于物理层

现在，两台计算机之间已经连接，可发送比特。

那么，我们还得考虑网络内部的问题：

网络之间也存在问题：

纠结将数据发送到哪一个进程存在问题：

应用层：

总结如下：

数据的传输过程

建议反复观看：https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?p=9&spm_id_from=pageDriver&vd_source=50bdc5b573869d3bec01d991726f6f77

专用术语

实体

• 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
• 对等实体：收发双方相同层次中的实体。

协议

协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合。

协议的三要素：

• 语法：定义交换信息的格式
• 语义：定义收发双方所要完成的操作
• 同步：定义收发双方的时序关系

服务

• 在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务。

• 要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。

• 协议是 “水平的”，服务是 “垂直的”。

• 实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下

  面的协议对上面的实体是“透明"的。

服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型。

• 数据链路层的服务访问点为帧的 “类型” 字段。
• 网络层的服务访问点为 IP 数据报首部中的 “协议字段”。
• 运输层的服务访问点为 “端口号”。

服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。

协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元。

服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元。

多个SDU可以合成为一个PDU;一个SDU也可划分为几个PDU