1.6 分组延时,丢失和吞吐量

分组丢失和延时是怎样发生的?

在路由器缓冲区的分组队列

 分组到达链路的速率超过了链路输出的能力

 分组等待排到队头、被传输

分组排队,传输分组(延时)

分组到达路由器,没有可用的队列,则该分组被丢掉(分组丢失)


四种分组延时

  1. (节点)处理延时:

     检查 bit级差错

     检查分组首部和决定将分组导向何处

  2. 排队延时

    在输出链路上等待传输的时间

    取决于路由器的拥塞程度

  3. 传输延时:

     R=链路带宽(bps)

     L=分组长度(bits)

     将分组发送到链路上的

    时间= L/R

     存储转发延时

    (R 带宽 ,打一个比特需要1/R秒,分组长L,需要L/R秒)

  4. 传播延时:

     d = 物理链路的长度

     s = 在媒体上的传播速度

    (~2x108 m/sec)

     传播延时 = d/s

![[Pasted image 20240421150537.png|150]]![[Pasted image 20240421151036.png|200]]

如果距离短,传播时延忽略。

A-B称为一跳(hop)


车队类比

![[Pasted image 20240421151503.png]]

汽车以100 km/hr 的速度传播

 收费站服务每辆车需 12s(传输时间)

 汽车~bit; 车队 ~ 分组

Q: 在车队在第二个收费站排列好之前需要多长时间?

 即:从车队的第一辆车到达第一个收费站开始计时,到这个

车队的最后一辆车离开第二个收费站,共需要多少时间

 将车队从收费站输送到公路上的时间 = 12*10 =120s

最后一辆车从第一个收费站到第二个收费站的传播时间:

100km/(100km/hr)= 1 hr

 A: 62 minutes

(续)

 汽车以1000 km/hr 的速度传播汽车

 收费站服务每辆车需 1分钟

 Q:在所有的汽车被第一个收费站服务之前,汽车会
到达第二个收费站吗?

==Yes!==7分钟后,第一辆汽车到达了第二个收费站,

而第一个收费站仍有3辆汽车

 在整个分组被第一个路由器传输之前,第一个比特已经

到达了第二个路由器!

(信道容量:计算机局域网:容量几乎没有

local:很大)


![[Pasted image 20240421152052.png]]

 dproc = 处理延时

 通常是微秒数量级或更少

 dqueue = 排队延时

 取决于拥塞程度

 dtrans = 传输延时

 = L/R, 对低速率的链路而言很大(如拨号),通常为微秒级

到毫秒级

 dprop = 传播延时

 几微秒到几百毫秒


排队延时

取决于:流量强度

![[Pasted image 20240421152717.png]]

 R=链路带宽 (bps)

 L=分组长度 (bits)

 a=分组到达队列的平均速率

==流量强度= La / R ==

La / R ~0:平均排队延时很小

La / R -->1:延时变得很大

La / R >1:比特到达队列的速率超过从该队列输出的速率,平均排队时延将趋于无穷大

设计系统时流量强度不能大于1


Internet的延时和路由

 Internet 的延时和路由是什么样的呢?

 Traceroute 诊断程序: 提供从源端,经过路

由器,到目的的延时测量

 For all i:

 沿着目的的路径,向每个路由器发送3个探测分组

 路由器 i 将向发送方返回一个分组

 发送方对发送和回复之间间隔计时

(Traceroute 个简单的程序,它能够在任何因特网主机上运行。当用户指定 一个目的主机名字时,源主机中的该程序朝着目 的地发送多个特殊的分组 。当这些分组向着目的地传送时,它们通过 一系列路由器 。当路由器接收到这些特殊分组之 一时,它向源回送 一个短报文,该短报文包括路由禄的名字和地址)


分组丢失

 链路的队列缓冲区容量有限

 当分组到达一个满的队列时,该分组将会丢失

 丢失的分组可能会被前一个节点或源端系统重
传,或根本不重传(三种情况,提供的服务是否可靠)


吞吐量

吞吐量: 在源端和目标端之间传输的速率(数据量/单位时间)

(A到B传输有效的)

 瞬间吞吐量: 在一个时间点的速率

 平均吞吐量: 在一个长时间内平均值

![[Pasted image 20240421155004.png]]

取决于最小的

瓶颈链路

端到端路径上,限制端到端吞吐的链路

![[Pasted image 20240421155123.png]]

互联网场景

![[Pasted image 20240421155410.png|300]]

注意到在R处,每个主机对获得的带宽是"R/10",(平分,TCP的公平性)

 链路上的每一段实际可用带宽 Ri ' = ?

 端到端吞吐量:min{Ri',}

 每个连接上的端到端吞吐:

min(Rc ,Rs ,R/10)

 实际上: Rc 或者Rs 经常是瓶颈

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