1.7 计算机网络的主要性能指标（P21 1.6）

1.7.1 带宽（P21 1.6.1）

在计算机网络中，带宽（Bandwidth） 表示某通道传送数据的能力，即某信道能通过的 “最高数据率”。

带宽的单位为 bit/s，即 “比特每秒”。

带宽常见的两种表示方式：

由于 $1\ \text{字节}=8\ \text{比特}$ ，即 $1\ byte=8\ bit$ ，因此 $1\ B/s=8\ bps$ ，其他不同单位： $1\ MB/s=8\ Mbps$ 。

另外：

时延（Delay） 是指数据（一个报文或分组，甚至是比特）从网络（或链路）的一段送达另一端所需要的时间，又称延迟或迟延。

时延由四个部分组成：

发送时延（Transmission Delay）

（P22 1.6.1）发送时延是指主机或路由器发送数据真所需要的时间，又称传输时延，其计算公式为：
$\text{发送时延}=\frac{\text{数据帧长度}(bit)}{\text{发送速率}(bit/s)}$

（P24 1.6.1）对于高速网络链路，我们提高的仅仅是发送速率，而不是传播速率，因此降低的只有发送时延。

传播时延（Propagation Delay）

（P22 1.6.1）传播时延是指电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间，其计算公式为：
$\text{传播时延}=\frac{\text{信道长度}(m)}{\text{电磁波在信道上的传播速率}(m/s)}$
电磁波在自由空间中的传输速率是光速，即 $3.0\times 10^5km/s$ ，但其在网络传输媒体中的速率略低些：
- 铜线电缆： $2.3\times 10^5km/s$
- 光纤： $2.0\times 10^5km/s$
处理时延（Processing Delay）

（P23 1.6.1）处理时延是指主机或路由器在收到分组后进行处理所花费的时间，例如分析分组首部、从分组中提取数据部分、进行差错校验、查找转发表等。
排队时延（Queuing Delay）

（P23 1.6.1）排队时延是指路由器确定了转发接口后，在输出队列中排队等待的时间。当网络通信量很大的时候会发生队列溢出，使分组丢失，这相当于排队时延为无穷大。

于是，数据在网络中所经历的总时延公式如下：

\text{总时延}=\text{发送时延}+\text{传播时延}+\text{处理时延}+\text{排队时延}

端到端时延可认为是：

\text{端到端时延}=\text{传播时延}+\text{处理时延}+\text{排队时延}

时延带宽积（Bandwidth-Delay Product）指传播时延和带宽的乘积，即：

\text{时延带宽积}=\text{传播时延} \times \text{带宽}

时延带宽积又称以比特为单位的链路长度，表示当前链路所能容纳的最大比特数，即从发送端发出但尚未到达接收端的比特数。

（RFC-1072 1）注：RFC 文档将时延带宽积定义为 $\text{RTT} \times \text{带宽}$ ，此处以教材为准。

往返时间 RTT（Round-Trip Time） 又称往返时延（Round-Trip Time delay），是指发送包发送数据包到达接收方，并且接收方发回确认信息（或应答）到发送方所需的总时间。

理想情况下 RTT 可约为：

\text{RTT}=\text{发送时延（发送端发送数据）}+\text{发送时延（接收端发送应答）}+2\times\text{传播时延}+2\times\text{处理时延}+2\times\text{排队时延}

其中“发送时延（接收端发送应答）”可忽略不计。