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1 概述
1.1 计算机网络的类别
1.1.1 计算机网络的定义
计算机网络是一些互相链接的、自治的计算机的集合
比较通俗的定义：
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。
连通性 、共享
1.1.2 计算机网络的分类
1.1.2.1 不同的作用范围
- 广域网WAN
- 局域网LAN
- 城域网MAN
- 个人区域网PAN
1.1.2.2 不同的网络使用者
- 公用网
- 专用网
1.1.2.3 把用户接入因特网的网络
- 接入网AN
1.2 计算机网络的性能
1.2.1 计算机网络的性能指标
- 速率
比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
速率也叫数据率或者比特率，就是数据（bit）的发送速度。单位是bit/s,Kbit/s,Mbit/s,Gbit/s
注意单位的换算
- bit Kbit Mbit Gbit之间的换算 (进制是$2^{10}$)
1Gbit = $2^{10}$Mbit = $2^{10}$ x $2^{10}$Kbit -
bit/s Kbit/s Mbit/s Gbit/s之间的换算 （进制是$10^3$）
1Gbit/s = $10^3$Mbit/s = $10^3$ x $10^3$Kbit/s
指的是理想状态下，一定时间内网络信道能通过的最大数据量
速率往往指的是额定速率或标称速率，非实际运行速率
- 带宽
带宽有2个概念
-
频域概念
信道具有的频带宽度
单位是赫（千赫、兆赫、吉赫等）
某信道允许通过的信号频带范围称为该信道的带宽
带宽是实际的传输能力，可能比速率大也可能比速率小 -
时域概念
网络中某通道传送数据的能力，表示在单位时间内网络中某信道所能通过的“最高数据率”
单位就是数据率的单位bit/s
-
吞吐量
单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量
受网络的带宽或网络的额定速率的限制 -
时延
指数据（一个报文或者分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传到另一端所需的时间
包括
-
发送时延（也叫传输时延）
发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间
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要的时间
$发送时延=\frac{数据帧长度（bit）}{发送速率（bit/s）}$ -
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
$传播时延 = \frac{信道长度（米）}{信号在信道上的传播速度（米/秒）}$ -
处理时延
交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间 -
排队时延
结点缓存队列中分组排队所经历的时延
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量
数据经历的总时延就是以上几个时延的总和
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
容易混淆的概念 - 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
- 提高链路带宽是减小了数据的发送时延
-
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽，即按比特计数的链路长度。 -
往返时间RTT
表示从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。
$有效数据率 = \frac{数据长度}{发送时间 + RTT}$ -
利用率
信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的（即有数据通过）。完全空闲的信道利用率是零。
网络利用率是指全网络的信道利用率的加权平均值
根据排队论，当某信道的利用率增大时，时延会迅速增加
如下图所示
令$D_0$表示网络空闲时的时延，$D$表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示$D$和$D_0$之间的关系：
$D = \frac{D_0}{1-U}$
U是网络利用率，数值在0到1之间
