网络性能：时延、队列、丢包与吞吐量

时延

当从一个节点到后继节点，一个分组在沿途的每个节点都经受了几种不同类型的时延，包括节点处理时延（nodal processing delay）、排队时延（queuing delay）、传输时延（transmission delay）、传播时延（propagation delay）。

处理时延包括了检查分组首部和决定分组去向所需要的时间，以及检查差错的时间。

分组交换机的每条链路都有一个输出缓存/输出队列（output buffer / output queue）。如果到达的分组需要传输到某条链路，但发现该链路正忙于传输其它分组，该分组必须在输出缓存中等待。因此，除了存储转发时延以外，分组还要承受输出缓存的排队时延。由于缓存空间的大小是有限的，到达的分组可能发现该缓存已被填满，这种情况下将出现丢包（packet loss），到达的分组或已经排队的分组将被丢弃。

分组通常是以FCFS（First-Come-First-Served）的方式传输，只有当所有已经到达的分组被传输之后，才能传输新到达的分组。传输时延$\frac{L}{R}$就是将所有分组推向输出链路所需的时间。

传播时延是指从链路的起点到下一个路由器传播所需的时间。

假设$d_{proc}$、$d_{queue}$、$d_{trans}$和$d_{prop}$分别表示处理时延、排队时延、传输时延和传播时延，那么节点总时延为

吞吐量与瓶颈链路

时延回答“一个分组多久到达”，吞吐量（throughput）回答“单位时间有多少数据到达”。链路速率是链路能够发送比特的速度，端到端吞吐量则取决于整条路径，并不等于所有链路速率之和。

例如，一个持续传输经过20 Mbps、5 Mbps与10 Mbps三条链路。忽略其他流量与协议开销，最快也只能以5 Mbps持续交付数据。最慢的链路是瓶颈（bottleneck）；把20 Mbps链路升级到100 Mbps，不能消除5 Mbps链路的限制。

这是理想上界，不是实际吞吐量的保证。共享链路上的其他流量、丢包以及协议开销都可能降低实际交付速度。也要区分单位：1字节等于8比特，5 Mbps不是每秒5 MB。