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

（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
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
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)
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