之前在网络中的分组交换中已经谈到了，分组交换会涉及到排队时延和分组丢失的问题。在传输过程中也会遇到别的问题，这个时候详细讨论一下在传输过程中涉及到的时延、丢包和吞吐量问题

一、分组交换网络中的时延

当分组从一个节点（主机/路由器）沿着路径到达后继的节点（主机/路由器），该分组在沿途的每个节点会经历几种时延，包括：

• 节点处理时延
• 排队时延
• 传输时延
• 传播时延

下面就从一个图上来看每种时延对应的发生位置

🍆 节点处理时延
当一个分组到达一个节点的时候，就需要检查分组的首部决定该这个分组送到什么地方。另外，还可能做其他工作，例如检查上游节点发送到这个节点时产生的错误，处理这些问题花费的时间就是节点处理的时延。

🍆 排队时延
这个之前说过，一个分组之前有许多其他的分组待处理，那么这个等待的时间就叫做排队时延。

🍆 传输时延
这个时延比较有趣，假如现在有一个分组正在被处理，那么它被发射出这个节点的时间就是排队时延。

这个时延的大小取决于链路的传输速度，如果上述的黄色分组大小为L，链路的传输速率为R bps，那么需要的传输时延大小为

🍆 传播时延
上面的节点弹射出来后，就需要向路由器B发送，这个时候在链路上传播所需要消耗的时间大小就是传播时延。为了便于计算，规定从该链路的起点到路由器B所需要的时间就是传播时延。

传播时延大小是与分组大小无关的，因为它传播的是比特，上述的传播时延就相当于最后一个比特到达路由器耗费的时间。是由两个节点之间的距离除以传播的速率，而传播速率只和链路的材料（光纤、电缆等）有关系

🍆 总时延：把上面所有时延加上得到的就是总时延，即

二、分组交换中的排队时延和丢包

这是第3次提到排队时延了，说明排队时延确实是一个很重要的概念。而排队时延和其他时延不同的地方在于，它是一个无法被准确计算的，是大小不断变化的一个时延。

现在，我们要去衡量这个排队时延的大小。什么时候排队时延比较大，什么时候排队时延又比较小呢？

关于这个部分书上有一个学术性的探讨，现在来看一下探讨的过程。首先是一个概念流量强度，这个流量强度与分组到来的速率有关。令α表示分组到达队列的平均速率，L代表分组的大小，那么1s内到达的比特的大小为Lα；而出队列的速率为链路的传输速率R，即1s内除队列的比特大小为R，所以流量强度就可以表示为

• 入队列的速率是不能比入队列要高的，否则必然发生排队，还会丢包。
• 而入队列的速率也不能和入队列的相等，不然也会发生排队（难道一边入一边出也会排队❓ 确实是这样的，不然看下面这个动图，只不过需要花费的时间长一点，耐心等待一下）

这里给出一个关于流量强度和平均排队时延的一个函数图线，关于它背后的数学原理可以自己百度学习一下，不过我觉得挖掘到这里已经足够用了。

三、端到端时延

🍆 理论上计算端到端时延
之前学习的是从一个节点到另一个节点的时延，现在假设从源主机A到目的主机B之间有N-1个路由器，并且此时的网络并没有拥塞，所以不会有排队时延。这个时候从主机A到主机B的时延大小为：

其中，

• 表示传播时延
• 表示传输时延
• 表示节点处理时延

🍆 实际生活中的时延：利用Traceout程序追踪
这里可以按照书上的讲解自己追踪一下分组的发送和返回，这里就不再放入过程了。

四、网络中的吞吐量

这里又出现了一个名词，吞吐量。吞吐量是什么意思呢，举个例子来说吧。

• 假如一个文件的大小为F比特，主机B接收该文件用去了T秒，那么该文件传送的平均吞吐量就是：
• 在P2P架构中，在任何时间的瞬间主机B接收到某文件的速率就是就是瞬时吞吐量

在实际的传输过程中的吞吐量又该怎么得到呢，现在深入探究一下。假设在服务器和客户端之间只有一个路由器，其中服务器和路由器之间链路的传输速率大小为R_s，而路由器和客户端之间链路的传输速率大小为。

那么它们之间的吞吐量大小就是。如果就会发生排队时延、丢包等现象；如果，那么数据就能顺利送到客户端中。

而如果是N条链路的话，吞吐量就是，同样也是最小链路速率。