网络性能与时延公式表

单位换算

通信速率通常采用十进制前缀：

存储容量题若明确采用 KiB、MiB：计算前统一数据量为 bit、速率为 bit/s、时间为 s。

四类时延

发送时延

长度为 bit 的数据单元进入速率为 bit/s 的链路：发送时延由数据长度和链路发送速率决定，与链路物理距离无关。

传播时延

链路长度为 m，信号传播速度为 m/s：传播时延由距离和介质传播速度决定，与分组长度无关。

结点时延

处理时延和排队时延需要使用题目给定值或队列模型，不能由链路速率直接推出。

端到端时延

路径包含条链路和若干中间结点：

每一跳的数据单元长度可能因链路首部、分片或封装变化，应按题目逐跳确定。

存储转发

单个等长分组经过等速率链路

条链路速率均为，每条链路都要求完整接收后再转发：若题目给出路由器数量，无额外旁路时链路数通常为。

多分组流水

个长度均为的分组经过条等速率链路，忽略处理、排队和 ACK：前把第一个分组送过全部链路，后续每个分组按的输出节拍到达。

不同链路速率

第一个分组到达时间：无排队丢失且瓶颈稳定时，后续等长分组的最小输出间隔受瓶颈速率限制：题目若存在多处瓶颈、突发到达或缓存限制，应画时序线逐包判断。

报文分组与首部开销

原始数据量为 bit，每个分组最多装载 bit 数据：每个分组增加 bit 首部，若所有分组按实际载荷发送：有效载荷效率：还存在链路层、物理层、确认和重传开销时，应把对应字节或时间继续计入分母。

吞吐量

路径中各链路可用速率为，端系统发送或接收能力为：总传输量为 bit、完成时间为：有效吞吐量 Goodput 只统计交付给应用的有效数据： $有效应用数据量总时间$ 协议首部、重传和冗余编码会使 Goodput 低于链路吞吐量。

时延带宽积

单向链路的在途比特量：可靠传输发送方要在等待 ACK 时保持链路繁忙，所需窗口通常按 RTT 估算：窗口为 bit 时，忽略其他限制的吞吐上限：

往返时间

路径近似对称且忽略处理、排队时：ACK 很短时常近似：题目明确把发送时延计入 RTT 时，按给定定义处理。

排队负载

平均每个分组长度为 bit，平均到达率为 packet/s，链路速率为 bit/s：

：长期平均输入低于服务能力，仍可能因突发产生排队。
：平均排队时延通常快速增长。
：持续输入超过输出能力，有限缓存最终溢出。

该关系只判断负载强度，精确排队时延还需要到达和服务分布。

计算顺序

统一 bit、bit/s、s 和 m。
画出端系统、结点和链路，数清链路数量。
写明每跳数据单元是否包含首部。
分别计算发送、传播、处理和排队时延。
多分组时判断能否流水以及瓶颈输出节拍。
吞吐量取所有速率、窗口和应用处理约束的最小值。
最后扣除首部、重传和冗余，得到 Goodput。

王道口径补充（2026-09-16 审校）

以下各条由第 1 章错题与真题反推补入，均按王道教材口径：

三种交换方式的总时间（为数据量，为速率，为链路段数，为分组大小，忽略传播与处理时延）：电路交换（为建立连接时间，建立后中间节点直通）；报文交换；分组交换（王道 1.1.7 第 13 题）。
连续发送个分组：，即”第一个分组走完全程，其余流水线跟上”（1.1.7 第 12、14 题）。
传播时延只取决于距离与介质，与分组长度、发送速率无关（王道注意框）。
最高理论速率取瓶颈：链路带宽与两端网卡速率中的最小者（第 10 题）；2024 年真题问”最大吞吐量”同理，取路径上各段带宽的最小值。
考试通常不计处理时延与排队时延，除非题目说明。
信道利用率并非越高越好：太高会导致排队时延急剧增大。

考研笔记