在這個小節中我們要學習計算機網絡的性能指標，我們在考研當中主要掌握這樣的七個性能指標，分別是速率、帶寬、吞吐量、時延、時延帶寬積、往返時延和信道利用率。我會把相關性比較緊密的性能指標放在一起講解。在這個視頻中，我們先來學習前三個性能指標，由于這個部分是考研的重點，所以我會對書上的內容進行一些拓展。

首先來看第一個性能指標速率，Mac用戶可以打開活動監視器這個APP，并且找到網絡這個頁簽，這樣你就可以看到自己的電腦此時的網絡速率到底是多少。

如果你是Windows用戶，可以打開任務管理器，并且在性能這個頁簽去查看自己的網絡速率。

在我的家里有一臺Mac臺式機，這臺機器是通過網線和我們家的路由器進行了連接，從活動監視器上可以看到，此時我的電腦正在向路由器發送數據，發送的速率是每秒鐘1.8MB。同時，我的電腦也在接收從路由器發給他的數據，速度是每秒鐘93.3MB。這個地方我們引入一個新的概念，叫做信道，所謂的信道就是信息傳送的通道。通常來說，一條通信線路在邏輯上往往會對應一條發送信道和一條接收信道。也就是說，當我們提到信道這個術語的時候，要知道它和通信線路并不是完全相等的。像我的電腦和路由器之間用一根網線連接，這根網線既承擔了發送數據的功能，也承擔了接收數據的功能，所以這根網線對應了兩條信道，并且這兩條信道，這個時刻的速率是不一樣的。

再來看Windows電腦，我家里的Windows電腦是通過WiFi和我家的路由器進行了連接。同樣的，這條無線的WiFi鏈路也會對應兩條信道，一條用于發送數據，一條用于接收數據。發送信道此時的速率可以看到是120Kbps，而接收信道此時的速率是1.3Mbps，這兒的Kbps、Mbps是什么含義呢？它和剛才看到的MB/s這種記法又有什么區別呢？

接下來我們引入速率的定義，所謂的速率指的是連接到網絡上的節點，在信道上傳輸數據的速率。也稱為數據率、比特率。真題當中最常用的是數據傳輸速率這樣的描述方式，速率的單位可以記作比特每秒。我們也可以把比特每秒，簡寫為小b每秒或者 bps，bps是 bit per second 的縮寫，表示每秒鐘傳輸多少個比特。

總之這三種記法是完全等價的，在真題當中最常用的是bps這一種記法。有一點需要特別強調，在計算機網絡當中，小寫的b和大寫的B含義是完全不同的。大寫的B表示的是 Byte，也就是字節，我們知道一個字節是等于八個比特，所以一大B是等于八個小b。因此，之前提到的例子，在 Mac電腦上，此時的速率是1.8M大B每秒，如果要把它換成bps的話，應該是1.8×8Mbps。因為一個大B等于8 個小b，所以大B每秒和小b每秒是完全不一樣的。這點在做題的時候也需要注意。除了大B、小b的區別之外，我們也需要注意計算機網絡當中表示數量的前綴，常見的是k、M、G、T，中文語境下可以把它們讀作千、兆、吉、太，我們需要記住這幾個數量前綴的大小關系。千就是十的三次方，1000再乘以1000就得到了1M，也就是十的六次方，1M 再乘以1000就得到了1G，
1G再乘以1000就得到了1T。120 kbps這個網絡速率應該是等于120×10的三次方bps，而1.3Mbps 就應該等于1.3×10的六次方 bps。再回到Mac電腦的例子，1.8M大B每秒把它換算成比特每秒的話，就等于1.8×10的六次方，再乘以8bps 。總結一下，關于網絡速率的題目，我們在進行計算的時候一定要注意單位的統一，首先要注意使用的是大B還是小b，其次還需要注意是否有表示數量的這種前綴，要統一單位才不會算錯。另外一點有必要補充一下，在計算機網絡當中k、M、G、T它們的數量關系是乘以十的三次方，而如果在計組和操作系統這兩門課程當中遇到k、M、G、T這幾個數量前綴的話，我們要換一種計算方式，1k等于2的十次方，也就是1024，接下來M、G、T會分別在前一個數量前綴的基礎上乘以二的十次方，所以1M等于二的20次方，1G等于2的30次方，1T等于2的40次方。比如說在計組的真題當中，可能會遇到描述總線速率的一些指標，假如我們說某一條總線它的速率是8MB，那么在計算機組成原理這門課里邊，我們應該把它算作是八×2的 20次方字節每秒，而如果我們在計算機網絡的題目當中看到8Mbps這種速率的單位，我們應該把 M看作是十的六次方，也就是等于八×10 的六次方bps。所以這幾個數量前綴在不同的科目當中，它的含義是有一些區別的，這種區別也會導致我們在做計算題的時候得到的結果，可能會有一些出入。這是第一個性能指標速率，接下來第二個性能指標帶寬。

所謂的帶寬就是指某個信道所能傳送的最高數據率。大家可以去微信搜索中國電信的公眾號，去看一下他們辦理寬帶的頁面，你會看到不同的寬帶套餐。比如說九百九十九一年可以辦1000M的寬帶，這兒的1000M指的就是你家開通的這個寬帶，它的下行帶寬最高速率是1000Mbps，你找中國電信辦寬帶，你家的家庭網絡會通過中國電信的路由器接入互聯網，根據你花的錢不同，網絡運營商的路由器和你們家的這個數據通信速率也會受到相應的限制。在這個套餐當中，你們家的下行信道最高數據傳輸速率只能到1000Mbps，或者換一種說法，就是你們家的下行帶寬可以到1000Mbps，如果在你們家下載一個東西。比如說下載電影，那么最高可以到達的下載速度就是 125M大B每秒。很多下載類的軟件都是用大B作為速率的單位，所以把小B換成大B需要除以八。另一方面，這個套餐當中上行帶寬只有 30Mbps，所以在你家內部如果給其他人傳文件或者傳數據，那么傳送的速度最快不可能超過30Mbps，這是由你家的上行帶寬限制的。這是第二個性能指標帶寬。

接下來看一個例題，通過這個例題，想讓大家感受到一點就是節點之間的通信實際能達到的最高速率會由帶寬還有節點性能共同限制。這個題目說有主機A和主機B，它們之間有一條鏈路，帶寬是 100Mbps。主機A 的網卡速率是1Gbps。所謂的網卡就是主機A內部用于網絡通信的那個小芯片。繼續往后看，主機B的網卡速率只有10Mbps，這也就意味著主機B接收數據或者發送數據的速率都不可能超過這個上限。所以在主機A給主機B發送數據的時候，最高理論速率不可能超過10Mbps。雖然主機A可以達到很高的發送速率，并且這一條鏈路也可以支持很高的數據傳輸速率，但是由于主機B的存在，A的發送速率不可以太高，假如主機A強行用一個更快的速率給主機B發送數據，由于主機B的網卡性能不夠，它無法這么快的接收數據，就會導致A給B發送的數據丟失，最終導致傳輸失敗。所以這個題目應該選擇B選項，最高不能超過10Mbps。

知道這個結論之后，大家不妨回家檢查一下你們家的網線，還有路由器是不是需要更新換代一下。假如你們家開通了1000Mbps的寬帶，通常來說，運營商會把一根光纖接上你們家的光貓，光貓又叫做調制解調器，它可以把光信號轉變成可以在網線上傳輸的電信號。你們家的路由器一般來說會用一根網線和光貓進行連接，大家可以回去測一下自家網速，如果達不到運營商給你承諾的帶寬的話，首先你應該懷疑是不是家用路由器和光貓之間的這根網線太老了，它的帶寬不夠。網線分很多
種，大家可以上網搜一下，比如說五類網線，它的帶寬就只能到100Mbps，而六類網線可以到 1000Mbps。所以假如你們家使用的這根網線，它是一根五類網線，這是不是意味著雖然你開通的
是千兆的寬帶，但是由于這根網線的限制，導致你們家實際可以使用到的帶寬不會超過100Mbps。所以以后買網線的時候得注意一下買的是幾類網線，至少得跟你們家的帶寬相匹配，也沒必要買太好的網線。比如說一個八類的網線，它可能比六類網線要貴很多，它的帶寬可以支持40Gbps，但如果你們家開通的只是一個千兆寬帶的話，那么六類網線足夠使用了。了解這些知識之后，你可以用更低的成本發揮出你們家網絡的最大的速率。另外，如果你們家的路由器比較老的話，也建議大家去檢查一下自己家路由器的WAN口，它的最高速率是多少，家用路由器通過WAN口和光貓進行連接。如果路由器的WAN口最高速率只能到100Mbps，開通的是 300M的寬帶，由于這臺老路由器變成了整個家庭網絡的性能瓶頸，因此可以使用到的總帶寬只會小于100Mbps。所以路由器的性能大家也需要注意。

通過剛才的學習，我們能體會到帶寬這個性能指標的含義，它描述的是某個信道所能通過的最高數據速率。接下來需要補充帶寬的另一種含義，在通信原理這門課當中，所謂的帶寬指的是某個信道允許通過的信號頻帶范圍，它的單位是赫茲。來看一下如何理解這句話，我們知道A、B兩個結點，它們之間的通信是通過電磁波來實現的。比如光纖里邊可以傳播光這種信號，光本質上也是一種電磁波，大家應該還記得，高中物理我們學過光具有波粒二象性。所以光也是一種電磁波，除了光纖通信之外，我們的無線通信也是用電磁波去實現的。總之，電磁波是信息的載體，無論是有線通信還是無線通信，都是通過電磁波來攜帶數據的。所謂的信道，就是用于傳播電磁波信號的這個通道。一條信道在物理上可能對應光纖，也有可能對應空氣或者真空。總之，信道是傳播電磁波信號的，對于電磁波來說，它有兩個最基本的性質，分別是波長和頻率。所謂的波長，就是這個電磁波走一個周期，它的長度是多少？所謂的頻率，就是一個電磁波它一秒鐘震動多少次，頻率的單位就是赫茲。

我們不妨以人眼為例，幫助大家理解帶寬這個概念。我們知道人的眼睛可以看到紅、橙、黃、綠、青、藍、紫這些不同顏色的光。剛才我們說光也是一種電磁波，不同顏色的光，它的波長和頻率都會有所區別。比如人眼可以捕捉到光波頻率在400T赫茲以及750T赫茲之間的這些光。頻率低于
400T赫茲的光就是所謂的紅外線，而頻率高于750T赫茲的光就是所謂的紫外線。紅外線和紫外線是我們人眼捕捉不到的，我們不妨把人眼看作是一條信道，我們把它稱為視覺信道，這也就意味著在我們的這條視覺信道上，允許通過的信號頻帶范圍應該是400T赫茲到 750T赫茲這個范圍之內。結合這個帶寬的定義，我們可以說我們人眼的視覺信道，它的帶寬就應該是350T赫茲，這就是我們人眼這條信道所允許通過的信號頻帶范圍。這是我們普通人眼的帶寬。現在想象一下，假如你不是人類，你是奧特曼，你可以看到紫外線和紅外線。換句話說，奧特曼的眼睛，它的帶寬要大于人類眼睛的帶寬，由于奧特曼可以看到可見光之外的這些紅外線、紫外線，因此奧特曼的眼睛可以捕捉到的信息就要比人類的眼睛更豐富。所以這也就意味著帶寬更大的奧特之眼，比帶寬更小的人類之眼，傳輸數據的能力更強。因此通過這個例子，可以感受到無論是計算機網絡里邊對帶寬的定義，還是通信原理里邊對帶寬的定義，雖然兩個概念，它們描述的角度不一樣，但是兩種解釋，本質上都是反映一個信道它傳輸數據的能力強弱。帶寬越大，信道傳輸數據的能力也越強，在光纖實現的信道當中，帶寬是500M赫茲，而電話線的帶寬是3k赫茲。光纖的帶寬比電話線的帶寬更大，所以意味著光纖的數據傳輸能力更強，而電話線的傳輸能力更弱。因此用光纖實現的網絡通信通常可以達到更高的數據率。所以帶寬的兩種含義，它本質上都是一樣的，在之后的章節中，我們會學習考研要求掌握的兩個知識點，分別是香農定理和奈氏準則。這兩個定理會解釋下面這種帶寬和上面這種帶寬，這兩個概念之間的內在聯系。具體的我們留到之后再學。這是帶寬的兩種含義，在計算機網絡這門課程當中，大多數情況下，當我們遇到帶寬這個概念的時候，它表示的是第一種含義，而只有香農定理和奈氏準則相關的考題當中，帶寬的含義是后一種含義。這是帶寬這個性能指標。

接下來，我們看第三個性能指標吞吐量。吞吐量指的是單位時間內通過某個網絡或者某個信道，或者某個網絡接口的實際數據量。結合之前例子，我的臺式機和路由器因為跟網線相連，這根網線邏輯上對應兩條信道。此時發送信道的吞吐量是1.8M大B每秒，接收信道的吞吐量是93.3M大B每秒，這是兩條信道的吞吐量。另外我們也可以這么說，可以說此時這根網線的吞吐量是1.8+93.3，總共是95.1M大B每秒。也就是說當我們描述這根網線的吞吐量的時候，需要把它雙向的這個數據傳輸速率都給加起來考慮，這是這根網線的總吞吐量。另外換一個角度，我們可以說這臺電腦的網卡，也就是網絡接口卡，它此時的吞吐量也是1.8+93.3等于95.1M大B每秒。所以當我們描述吞吐量的時候，需要把這些電腦網卡此時發了多少數據和收了多少數據，把這些綜合的考慮起來。最后我們也可以用吞吐量這個性能指標去描述某一個網絡的，實際的數據量。比如說這個路由器，它接了電腦，還接了手機，它和手機的傳輸速率是 10MB每秒。同時，又有一個iPad也連了這個路由器，那么iPad正在給路由器發數據傳輸的速率是8MB，此時我們可以說我家的家庭內網，它的吞吐量是93.3加1.8再加上10再加上8M大B每秒，這是這個家庭內部網絡此時的吞吐量。所以吞吐量這個性能指標通常反映的是某一個信道、某一個網絡接口或者某一個網絡當中，它此時這個數據傳輸的總量，反映了它的綜合負載，可以這么理解。吞吐量這個性能指標對于一些網絡工程師就很有用，根據吞吐量去判斷某一個節點或者某一個網絡，它的負載到底怎么樣？在我們考研當中，吞吐量這個性能指標很少涉及，所以我們有個大致的了解就可以。

在這個視頻中，我們學習了三個計算機網絡的性能指標，分別是速率、帶寬和吞吐量。這三個性能指標的單位都是bps。我們可以增加K、M、G、T這些前綴，這幾個前綴它們的關系都是以十的三次方依次遞增。需要注意的是一個大B等于8 個小b，因為大B對應的是字節，而小b對應的是比特，帶寬表示的是某個信道允許通過的最高數據率。而吞吐量表示的是某一個網絡或者某一個節點或者某一個信道，在單位時間內通過的實際數據量，也就是說它反映的是實際的綜合數據率。在計算機考研當中，更常考的還是速率和帶寬這兩個性能指標，帶寬還有另外一個含義。在通信領域，帶寬表示的是某個信道允許通過的信號頻帶范圍，單位是赫茲，一個信道允許通過的信號頻帶范圍越大，也就是說帶寬越大，這個信道它的數據傳輸能力也越高，也就是說它可以支持的最高數據率也會越大。因此，帶寬的兩種含義本質上反映的都是信道的數據傳輸能力，帶寬越大，數據傳輸能力也越大。關于帶寬的第二種含義，我們還會在后續章節進行進一步的探討。
以上是這個視頻的全部內容。