数据在链路层传播相关时间计算

一般这种题目会让我感觉很是煎熬，不知道怎么算。终于打通这类题目，总结到这里。

先看这类题目的常见表述：如图所示，图中路由器采用存储–转发的方式，所有链路的传播速率均为100Mbps（可以是其他的数字），分组大小为1000B（同样可以是其他数字），其中分组头部大小（有些题可以忽略），分组拆装时间，传播延迟等可以忽略。本篇文章会说到不忽略也不影响宏观的数据传递时间，只在最后一个分组稍有影响。根据拓扑图，求传递大小为10MB的时间是多少。

首先，这里要说明M的区别，在10MB数据这里，是存储值，用的是1MB=220bits，在传输速率中，M=106.

这是很重要的区别。

我们知道从一个主机发送一段数据到另一个主机，需要经过计算机网络。这个过程有必要再阐述一次，以理清楚如何计算数据的传输时间消耗问题。

我们假设主机A到主机B.
一大块数据，先不管是一块直接传还是分成多组传输，而是先问，时间都去哪儿了？

主机A想，任务来了，得把它传到B，我才不管传的是B,C,D还是什么，我只知道要让它上路。

对的，上路，上的是什么路，上的是链路！
A其实像一个港口，目标是把货物装上集装箱，然后让集装箱坐船走。装箱的过程很耗时间，我们不能认为这个时间很短，就没了一个清晰的概念。

那么，这个送数据上路的时间怎么算？对的，就是传输速率，也称之为发送速率。

发送的过程很明确，根据链路的速率来发。

好的，现在数据发上链路了，其实就是电信号在链路上跑，以光速在跑。很多时候，在链路上的传播速度就不计了，好像瞬间就能到达与A相连的那个路由器。事实上可以这么认为。

我们就当经过一段很短的时间就从一个A传到了相连的路由器。

到这里，如果我问，A和B之间直接通过链路相连，A到B的时间算多少？
是不是瞬移？
不是的，装箱很耗时间啊！A要把数据送到链路上呢。

理解这个直连模型，就不用担心引入其他的路由器进来数据的传输问题了。因为，本质上，路由器也是电脑主机，和A传输东西没有区别，既然是存储–转发机制，就意味着数据进来路由器，再出去，还得经历一次装箱的流程。好像货物从A港口到了一个中转站，先把货物写下来，让轮船也休息休息，等休息好了（这个休息时间可类比为排队等，也可以认为休息时间不计），又得装箱。路由器也是这样，它也要重新装箱，上下一段链路，具体又得计算一次传输时间（发送时间）。

就这样每个路由器都这样算，到达B，终于不用计算B的存储转发时间了。

以上描述的过程，我们只看到一块的数据如何传输。
这里我先讲一个宏观的概念：整块传输的时间远大于分组传输的时间。
为什么会这样，直观来说就是，一大组每次都要存储–转发，计算的是n次。而分成多个组后，虽然过程相同，但是考虑到并行性，实际上我们只考虑一次大组数据的传输时间，那些细节的时间只用考虑最后一个分组即可！

实际上，上面这段话就讲完了所有的点。

而经过画图，计算，思考，只要分组连续发送的间隔相同，无论考不考虑排队时延，传播时延等，总的计算公式是：
分组时：
（总的数据量÷数据传输速率）+最后一个分组从第一段链路到终点的时间

有必要再多说最后一个分组传输的时间，我们考虑的是：A点将最后一个分组已经发送到了第一段链路，这个时刻正好是总的数据量除以链路传输速率的时间。

因此，我们只需要带着最后一段数据，计算从第一段链路到终点的时间即可。姑且认为，最后一个老幺被A关照了，送了它一程。

如果没有分组，也可以先拿总数据除以链路传输速率，再分析这个分组的传输。或者从A发送开始分析即可。

认识到这里，基本上此类题目无难题。

光说不练假把式。

实际动手来讨论一下。

在下图所示的采用“存储-转发”方式的分组交换网络中,所有链路的数据传输速率为100 Mbps,分组大小为1000 B,其中分组头大小为20 B.若主机H1向主机H2发送一个大小为980 000 B的文考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下,从H1发送开始到H2接收完为止,需要的时间至少是（C）

A. 80 ms B. 80.08 ms C. 80.16 ms D. 80.24 ms
解答：分组大小为1000B，设有x个分组

那么：1000x=980,000+20x
得到x=1000个分组。
就是简单的数学计算，不是凭直觉判断1000个分组的。

好了，1000个分组，按照我们形成的结论计算是：
总的数据量÷链路速率=(1000个分组⋅1000B)÷100Mbps=(106⋅8bit)÷(100⋅106bit/s)=80ms

再考虑最后一个分组从第一段链路往H2用的时间：
很显然选择还剩两端链路，两个路由（就是从左到右的直线）的路径。
一个分组是1000B.

一个分组在一段链路上发送时间：
1000B÷100Mbps=(103⋅8bit)÷(100⋅106bit/s)=0.08ms

发送两次用时就是0.16ms.

所以总时间是80.16ms.

有问题再继续补充。

update:或者用另一种角度想，总共n个分组，前面n-1个分组陆陆续续送上链路。当第n-1个分组送上链路后，用时为n−1个分组数据÷数据传输率
此时看第n个分组就是从头开始，路径中多少链路就计算多少次。

比如上面的题目，就是999个分组数据÷数据传输率，再加上第1000个分组从H1到H2经过三段链路的时间。

最初说总的数据量除以数据传输率+最后一个分组从第一段链路开始传输用时，不再计第一段传输用时，其实就是说第一段已经记在总的数据量里了。只是计算更方便些。原理相同。