网络带宽与传输性能的基本计算方法

摘要: 介绍TCP/IP协议下的网络带宽与传输性能的基本计算方法

在进行网络应用的开发过程中，对网络带宽和传输性能的评估及测试是必不可少的。

下面就以当前互联网中广泛使用的TCP/IP协议为例，介绍一下在1Gb的以太网环境中一些性能数据的计算方法。

首先，看一下一个标准以太网帧的帧格式：

802.3 以太网帧结构
前导码 7个octet
帧开始符 1个octet

MAC 目标地址 6 octets

MAC 源地址 6 octets

802.1Q 标签 (可选) (4 octets)

以太类型或长度 2 octets

负载 46–1500 octets

冗余校验 4 octets

帧间距 12 octets

（共计 84（88） ~ 1538（1542）B）

对于1Gb的以太网络来说（以不含802.1Q标签为例）：

原始带宽： 1Gb / 8 = 125MB/s

每秒可以传输的数据包数目 ： MAX： 125,000,000B / 84B = 1488095.238

MIN： 125,000,000B / 1538B = 81274.382 （不含巨帧时）

TCP/IP报文头部长度： ip_hdl + tcp_hdl + tcp_opl（timestamp） = 20B + 20B + 12B = 52B

TCP协议的最大吞吐率： 81274 * (1500-52)B = 117,684,752 ~ 117MB/s （base on 1000）

or 114MiB/s （base on 1024）

说明：这里的TCP协议最大吞吐率是根据TCP的payload部分长度来计算的，计算公式为：

throughput = packet per second * payload per packet;

其中，

packet per second = 125,000,000B / （38B + 52B + payload per packet）;

payload per packet = 0 ~ 1500B - 52B;

稍作转换后如下：

throughput =（1 / (a+x)）* x = 1 - a / (a+x); x 代表 payload per packet；

可以看出，随着x的增加，将会获得更好的吞吐率性能。