計算機網絡（2）

計算機網絡

該博客爲我的學習計算機網絡時候作的一些筆記，做者水平頗有限，若有錯誤和理解不對之處，歡迎指出！！！謝謝謝謝！！！

學習課本以及資料爲謝希仁老師的《計算機網絡（第七版）》以及《自頂向下》。課程爲韓立剛老師的視頻，強推該老師視頻，很棒棒~

• 一大波概念即未來襲

網絡的性能特性

帶寬

兩種不一樣意義：

1. 「帶寬」(bandwidth) 原本是指信號具備的頻帶寬度，其單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
2. 在計算機網絡中，帶寬用來表示網絡中某通道傳送數據的能力。表示在單位時間內網絡中的某信道所能經過的「最高數據率」。單位是 bit/s，即 「比特每秒」。

在「帶寬」的上述兩種表述中，前者爲頻域稱謂，然後者爲時域稱謂，其本質是相同的。也就是說，一條通訊鏈路的「帶寬」越寬，其所能傳輸的「最高數據率」也越高。

速率

1. 比特（bit）是計算機中數據量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。
2. 比特（bit）來源於 binary digit，意思是一個「二進制數字」，所以一個比特就是二進制數字中的一個 1 或 0。
3. 速率是計算機網絡中最重要的一個性能指標，指的是數據的傳送速率，它也稱爲數據率 (data rate) 或比特率 (bit rate)。
4. 速率的單位是 bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s等。
   例如4 *10^10 bit/s 的數據率就記爲 40 Gbit/s。
5. 速率每每是指額定速率或標稱速率，非實際運行速率。

帶寬和速率二者之間的區別

很顯然，這二者的單位都是bit/s，很容易讓人混淆。這裏，咱們嘗試對他們有個更加清晰的區分認識，在學習的時候發現了一個思路，就是從他的英文單詞出發。速率是Date rate，帶寬是Bandwidth。其中，速率平時被人們說起的次數頗有限，而帶寬這個詞卻經常被人掛在嘴邊，包括我那個每天抱怨打王者卡頓的小老弟。

速率，更多的是硬件的數據。就是說這個通道自己所能承載的最大信息傳輸速度。

帶寬，這有着更多能夠作文章的空間。好比從服務器到客戶機之間的傳輸，他們之間可能不止一條管道，它們之間的傳輸能力咱們用帶寬來表示。由於咱們指的不是二者間某一條管道的傳輸速度，而是二者間的傳輸速度。

吞吐量

1. (throughput) 表示在單位時間內經過某個網絡（或信道、接口）的數據量。
2. 吞吐量更常常地用於對現實世界中的網絡的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量可以經過網絡。
3. 吞吐量受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。

也就是說，吞吐量這個概念它包括了下載和上傳的所有數據，若是下載和上傳的帶寬都是100M，那麼吞吐量就是200M。

時延

1. 時延 (delay 或 latency) 是指數據（一個報文或分組，甚至比特）從網絡（或鏈路）的一端傳送到另外一端所需的時間。

2. 有時也稱爲延遲或遲延。

3. 網絡中的時延由如下幾個不一樣的部分組成：

   1. 發送時延：

      1. 也稱爲傳輸時延。
      2. 發送數據時，數據幀從結點進入到傳輸媒體所須要的時間。
      3. 也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。
      4. 發送時延 =數據幀長度（bit) / 發送速率（bit/s)
      5. 這個就比如時坐火車，火車離開出發站的時間，和火車長度和火車速度有關。就是那個小學數學題裏火車頭火車尾那玩意。

      信號的發送速率和傳播速率很不同

   2. 傳播時延

      1. 電磁波在信道中須要傳播必定的距離而花費的時間。
      2. 發送時延與傳播時延有本質上的不一樣。
      3. 信號發送速率和信號在信道上的傳播速率是徹底不一樣的概念。
      4. 傳播時延 = 信道長度（米）/ 信號在信道上的傳播速率（米/秒）
      5. 這個就比如火車尾巴剛離開出發站到火車徹底進入目的站的時間。和底線長度以及火車速度有關。

   3. 處理時延

      1. 主機或路由器在收到分組時，爲處理分組（例如分析首部、提取數據、差錯檢驗或查找路由）所花費的時間。
      2. 這個不就是火車的檢票嘛

   4. 排隊時延

      1. 分組在路由器輸入輸出隊列中排隊等待處理所經歷的時延。
      2. 排隊時延的長短每每取決於網絡中當時的通訊量。
      3. 這個不就是檢票出站時候的排隊嘛

      全部時間加載一塊，就是總的時延，而在總的時延中，究竟是哪一個時延佔主導，這要看具體狀況來分析。

容易錯誤的概念

1. 對於高速網絡鏈路，咱們提升的僅僅是數據的發送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。
2. 提升鏈路帶寬減少了數據的發送時延。

時延帶寬積

鏈路的時延帶寬積又稱爲以比特爲單位的鏈路長度。

就是該通道被填滿了，一點點都沒有浪費的時候，所傳播的比特數

往返時間

1. 互聯網上的信息不只僅單方向傳輸，而是雙向交互的。所以，有時很須要知道雙向交互一次所需的時間。
2. **往返時間 RTT (round-trip time) **表示從發送方發送數據開始，到發送方收到來自接收方的確認，總共經歷的時間。
3. 在互聯網中，往返時間還包括各中間結點的處理時延、排隊時延以及轉發數據時的發送時延。
4. 當使用衛星通訊時，往返時間 RTT 相對較長，是很重要的一個性能指標。延遲比較大，可是帶寬很是高。就好比說，個人冰冰在作現場採訪時，轉播室的主持人說一句話，冰冰要等一兩秒才能聽到。

信道利用率

1. 分爲信道利用率和網絡利用率。
   1. 信道：一個發送端一個接收端加上中間的通路，成爲一個信道
   2. 網絡：網絡的出發點是網卡，它和全部信道有關
2. 信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據經過）。
3. 徹底空閒的信道的利用率是零。
4. 網絡利用率則是全網絡的信道利用率的加權平均值。
5. 信道利用率並不是越高越好。當某信道的利用率增大時，該信道引發的時延也就迅速增長。（若是路上一眼看過去全是車，鐵定堵死了）

時延與網絡利用率的關係

1. 根據排隊論的理論，當某信道的利用率增大時，該信道引發的時延也就迅速增長。
2. 若令 D0 表示網絡空閒時的時延，D 表示網絡當前的時延，則在適當的假定條件下，能夠用下面的簡單公式表示 D 和 D0 之間的關係：

其中：U 是網絡的利用率，數值在 0 到 1 之間。

網絡的非性能特性

1. 費用
2. 質量
3. 標準化
4. 可靠性
5. 可擴展性和可升級性
6. 易於管理和維護